隨著(zhù)工業(yè)與計算機的快速發(fā)展，在自動(dòng)化程度越來(lái)越高的今天,計算機也應用到自動(dòng)化控制系統的方方面面。工業(yè)控制計算機(以下簡(jiǎn)稱(chēng)工控機)的安全也顯得尤為重要。工控機與普通計算機的技術(shù)原理相同，組成結構也差不多，只是在工控機強調的是其工作穩定性。工控機一般工作在相對惡劣的環(huán)境下工作的，對環(huán)境溫度、濕度、供及電壓、平穩性、通風(fēng)性能等要求比較高，但工作環(huán)境往往達不到要求，工控機也容易發(fā)生故障，部分硬件出現問(wèn)題還能及時(shí)更換，一旦磁盤(pán)發(fā)生損壞，會(huì )造成大量記錄數據丟失，控制軟件破壞，短時(shí)間無(wú)法修復，造成被控參數控制不穩，往往帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失。
一、 故障現象描述：
工控機長(cháng)時(shí)間運行后，(長(cháng)時(shí)間指：包括連續工作一個(gè)標準月30天/24小時(shí)工作制及以上的時(shí)間)，機箱內積集大量灰塵，機箱溫度較高。通常在不關(guān)機的情況下一切工作正常，一旦因電力供應不足或需要緊急停機時(shí)，控制系統容易出現磁盤(pán)無(wú)法啟動(dòng)、系統無(wú)法加載、長(cháng)時(shí)間處于登陸畫(huà)面等故障。
二、故障分析及排除方法：
引起磁盤(pán)故障的原因非常多，我們在這里大概的分為磁盤(pán)本身的質(zhì)量問(wèn)題和工作環(huán)境引起的故障問(wèn)題。
磁盤(pán)本身的質(zhì)量問(wèn)題，我們無(wú)法深入考究，只有在開(kāi)始做控制系統時(shí)，選擇購買(mǎi)質(zhì)量、品牌較好硬盤(pán)，也可以利用Scandisk、Norton Disk
Doctor等軟件進(jìn)行磁盤(pán)表面缺陷檢測。假如我們能夠預知硬盤(pán)的質(zhì)量和健康狀態(tài)，這將為我們選擇硬盤(pán)和備份重要數據贏(yíng)得時(shí)間。筆者在網(wǎng)上發(fā)現一款名為Drive Health軟件，可以檢測硬盤(pán)的使用壽命，可以幫助大家提前得知硬盤(pán)健康狀態(tài)。
三、工作環(huán)境引起的故障問(wèn)題，常見(jiàn)的有下面幾個(gè)方面：
1、工控機工作時(shí)間長(cháng)。由于正常生產(chǎn)的需要，部分工廠(chǎng)的工業(yè)控制系統需要長(cháng)時(shí)間工作，給工控機操作系統帶來(lái)巨大考驗。據微軟的操作系統運行時(shí)間報告中表明，微軟聲稱(chēng)其Windows
2000后的操作系統可以支持長(cháng)時(shí)間工作，但從實(shí)際運行看，運行時(shí)間超過(guò)一周后，磁盤(pán)在龐大數據交換過(guò)程中，會(huì )積累大量的數據碎片，容易造成磁盤(pán)邏輯壞道、讀寫(xiě)錯誤及系統運行和啟動(dòng)變慢。所以工控機在生產(chǎn)允許的情況下，可定時(shí)進(jìn)行重啟工控機和磁盤(pán)碎片整理，以減少因長(cháng)時(shí)間工作導致的磁盤(pán)錯誤。重啟時(shí)間可按工控機處理數據量的大小和生產(chǎn)情況而定，它不是硬性的，需要讀者慢慢摸索。從筆者的實(shí)際經(jīng)驗來(lái)看，一個(gè)標準月(30天)重啟和整理一次工控機可以減少磁盤(pán)錯誤的機率。
2、工控機內部溫度過(guò)高。在需長(cháng)時(shí)間高溫運行的環(huán)境中，計算機各元件極易發(fā)生老化、硬盤(pán)故障的頻率也較之升高。這就需要工廠(chǎng)的自動(dòng)化系統維護人員在日常巡檢中，密切關(guān)注機箱溫度，盡量使工控機的溫度保持在10--30攝氏度之間，過(guò)高、過(guò)低的溫度都不適宜硬盤(pán)的保護，如果機箱溫度達到30攝氏度，內部硬盤(pán)的溫度會(huì )達到40度或更高。我們可以簡(jiǎn)單DIR一下自己的工控機，以達到降低環(huán)境溫度的作用。一、更換大功率CPU、硬盤(pán)風(fēng)扇(硬盤(pán)風(fēng)扇要注意固定，不宜安裝在硬盤(pán)固件架上，以防因風(fēng)扇轉動(dòng)帶來(lái)硬盤(pán)震動(dòng))加快散熱;二、在機箱內部加裝向機箱外抽風(fēng)的風(fēng)扇，增加空氣對流;三、在放置工控機的機柜上，安裝小型軸流風(fēng)機;四、在控制室加裝空調，以降低空間溫度。
3、環(huán)境濕度不適宜。工控機主要是由眾多電子元件的集成電路構成，其絕緣性能跟環(huán)境濕度有很大關(guān)系。濕度過(guò)大，容易造成電路板短路而燒毀;濕度過(guò)小，容易產(chǎn)生靜電，也會(huì )擊穿部分電子元件。因此，濕度過(guò)大、過(guò)小，都會(huì )給工控機帶來(lái)潛在的威脅。靜電防護問(wèn)題上要求我們工控機上必須要有良好的儀表接地。值得說(shuō)明的是，工控機接地極不同與土建上的防雷接地，接地極選址應距控制室處三米遠，在室外的地坪下1700mm處用∮20鍍鋅角鋼作垂直接地極，接地數量滿(mǎn)足接地電阻小于1歐姆(回填時(shí)應用搖表測試)，再采用40*40*4鍍鋅扁鋼與接地體可靠焊接(每個(gè)焊接點(diǎn)還要做仔細的防銹處理)，分至建筑物內換接25mm銅電纜至系統地端子和工控機接地點(diǎn)。這樣可以有效的減少靜電帶來(lái)的危害。
4、地面震感大。很多工廠(chǎng)生產(chǎn)中需要電機產(chǎn)生拖動(dòng)、震動(dòng)等物理性位移動(dòng)作，不僅帶來(lái)巨大的噪音，機器工作時(shí)帶來(lái)的震動(dòng)會(huì )給工控機磁盤(pán)、光驅、軟驅帶來(lái)巨大的損害。磁盤(pán)生產(chǎn)的工藝越來(lái)越高，現行轉速已達到7200轉每秒乃至更高。在自動(dòng)化控制系統中的大量數據交換中，長(cháng)時(shí)間、高速度運轉的磁盤(pán)，容易因磁盤(pán)震動(dòng)，導致磁盤(pán)讀寫(xiě)能力下降，磁頭定位緩慢，甚至造成磁盤(pán)損壞;因此減少工控機環(huán)境震感，有利于保護磁盤(pán)。我們可以在工程設計時(shí)，盡可能的讓工控機遠離震源大的工作現場(chǎng);如果工作地點(diǎn)無(wú)法更改，我們還可以在工控機柜、箱體下墊置海綿、可緩沖性物體以減小震動(dòng)帶來(lái)的危害。
5、空氣中的可吸入顆粒物多。很多工廠(chǎng)的原料大多需要粉料進(jìn)行加工，加上外界空氣流動(dòng)大、沙塵多，工控機內容易集積大量粘糊狀積塵，造成工控機內局部溫度過(guò)高，帶來(lái)硬件損壞。這種情況多發(fā)于CPU、電源、硬盤(pán)、顯卡等散熱風(fēng)扇周?chē)?。積塵較輕的地方，在正常生產(chǎn)允許的情況下，可以采用定時(shí)塵。積塵較嚴重的地方，可以工控機箱透風(fēng)處安置濾塵紗布，定期清理。
6、供電電壓波動(dòng)大、易停電。工業(yè)和生活快速的發(fā)展，對電的需求量也日益增大，很多地區有電力供應不足、電壓不穩、易停電的情況發(fā)生。電壓不穩和突然停電，造成系統頻繁重啟，系統文件也容易因此發(fā)生丟失而無(wú)法正常啟動(dòng);正在執行讀寫(xiě)動(dòng)作的磁頭，有時(shí)會(huì )因為停電造成磁頭回位不準帶來(lái)工控機磁盤(pán)故障。因此工控機工作環(huán)境電源的穩定關(guān)系到工控機工作正常與否。我們可以采用穩壓電源和UPS不間斷電源進(jìn)行保護，具體設備選型，要依負載功率大小、需保持工作時(shí)間多少來(lái)定。
四、 故障救急策略：
很多時(shí)候，我們的工控人員做了很多保護工作，仍然有工控機磁盤(pán)發(fā)生故障的情況，下面我們就與讀者探討一下如何在發(fā)生故障前采取補救措施。建議讀者先學(xué)會(huì )使用GHOST(的磁盤(pán)克隆軟件)軟件，對象版本盡可能新，這將有助于下列方案的實(shí)施。
無(wú)需資金投入方案：GHOST克隆鏡像。
方案前提：僅僅系統盤(pán)出現故障，系統盤(pán)可以被FORMAT軟件正常格式化。(筆者曾遇到兩次無(wú)法正常用FORMAT軟件格式化系統盤(pán)，主從盤(pán)方式下，訪(fǎng)問(wèn)壞磁盤(pán)的系統盤(pán)時(shí)，提示參數錯誤，采用低格后恢復)。
方案材料：GHOST軟件、DOS系統引導盤(pán)(可光盤(pán)、軟件、U盤(pán))。
方案實(shí)施：磁盤(pán)故障大多發(fā)生在系統盤(pán)(C盤(pán))，在自動(dòng)化系統正式投入運行后，首先利用GHOST軟件，對系統盤(pán)進(jìn)行鏡像，將鏡像文件(*.GHO)放至FAT32磁盤(pán)格式下進(jìn)行備份(因為單磁盤(pán)情況下，對系統盤(pán)進(jìn)行GHOST恢復，一般在DOS下進(jìn)行，DOS只能運行在FAT32、FAT16等磁盤(pán)格式下，在NTFS的分盤(pán)格式下是不能被運行的。)，一旦系統盤(pán)發(fā)生故障，快的方法可將系統盤(pán)格式化掉，利用GHOST軟件可在5分鐘左右將原鏡像好的文件恢復到系統盤(pán)。
方案結論：無(wú)需設備投入，無(wú)需資金花銷(xiāo);恢復速度快。此方案只能針對于操作系統破壞而非磁盤(pán)發(fā)生物理性損壞的情況下采用;一旦磁盤(pán)物理?yè)p壞，此方案將無(wú)法進(jìn)行。這也可推廣至整個(gè)磁盤(pán)鏡像。
經(jīng)濟型方案：克隆雙硬盤(pán)備份+GHOST鏡像。
方案前提：工控機磁盤(pán)故障(無(wú)論是系統故障還是磁盤(pán)物理性損壞)。
方案材料：目標工控機內同型號磁盤(pán)一塊、GHOST軟件、DOS系統引導盤(pán)(可光盤(pán)、軟件、USB盤(pán))。
方案實(shí)施：在工控機系統投入運行之前，利用GHOST軟件先將存有控制系統磁盤(pán)的系統盤(pán)(C盤(pán))鏡像至該磁盤(pán)的非系統盤(pán)FAT32磁盤(pán)格式分區下，再將其整個(gè)硬盤(pán)內容完整克隆至同型號備用磁盤(pán)內。一旦出現操作系統損壞，可將操作系統鏡像文件恢復;如果發(fā)生整個(gè)磁盤(pán)故障，可將壞磁盤(pán)拆除，換上先向備份好同樣內容的備用硬盤(pán)即可。