2015年3月20日隨著工業(yè)與計算機(jī)的快速發(fā)展，在自動化程度越來越高的今天,計算機(jī)也應(yīng)用到自動化控制系統(tǒng)的方方面面溪胖。工業(yè)控制計算機(jī)(以下簡稱工控機(jī))的安全也顯得尤為重要基列。工控機(jī)與普通計算機(jī)的技術(shù)原理相同，組成結(jié)構(gòu)也差不多冀烘，只是在工控機(jī)強調(diào)的是其工作穩(wěn)定性交印。工控機(jī)一般工作在相對惡劣的環(huán)境下工作的，對環(huán)境溫度盘秕、濕度丘梭、供及電壓、平穩(wěn)性抢熟、通風(fēng)性能等要求比較高柄叹，但工作環(huán)境往往達(dá)不到要求，工控機(jī)也容易發(fā)生故障匾蛆，部分硬件出現(xiàn)問題還能及時更換漓客，一旦磁盤發(fā)生損壞，會造成大量記錄數(shù)據(jù)丟失切油，控制軟件破壞蝙斜，短時間無法修復(fù)，造成被控參數(shù)控制不穩(wěn)澎胡，往往帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失孕荠。

二、 故障現(xiàn)象描述

工控機(jī)長時間運行后攻谁，(長時間指：包括連續(xù)工作一個標(biāo)準(zhǔn)月30天24小時工作制及以上的時間)稚伍，機(jī)箱內(nèi)積集大量灰塵，機(jī)箱溫度較高戚宦。通常在不關(guān)機(jī)的情況下一切工作正常个曙，一旦因電力供應(yīng)不足或需要緊急停機(jī)時，控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)磁盤無法啟動受楼、系統(tǒng)無法加載垦搬、長時間處于登陸畫面等故障。以山東玻璃集團(tuán)廊坊高新玻璃生產(chǎn)線的10臺操作員站和4臺工程師站為例：

系統(tǒng)配置

工 控 機(jī)：研華工控機(jī)艳汽、DELL GX270

操作系統(tǒng)：Windows 2000 Professional Windows 98(一臺)(正版)

控制軟件：Citect猴贰、Freelance 2000对雪、WCC5.0、SETP7 5.2等正版軟件

輔助軟件：WINRAR 3.0摊咨、Windows 2000 Professional SP4補丁等

工作時間：全年全日制工作(365天24小時)

工作環(huán)境：環(huán)境溫度利用空調(diào)控制在10攝氏度到30攝氏度之間恤诀、地面有輕微機(jī)械震感、空氣有可吸入顆粒物氏长。

空氣濕度：5%～50%RH

自2003年12月運行以來碑肚，共有三臺計算機(jī)累計五次出現(xiàn)磁盤錯誤導(dǎo)致無法啟動的故障。筆者與微軟操作系統(tǒng)服務(wù)部聯(lián)系至今也沒有得到可靠回復(fù)壳荣。

三尔芯、 故障分析及排除方法

引起磁盤故障的原因非常多，我們在這里大概的分為磁盤本身的質(zhì)量問題和工作環(huán)境引起的故障問題吟钻。

磁盤本身的質(zhì)量問題拓嗽，我們無法深入考究，只有在開始做控制系統(tǒng)時溶豌，選擇購買質(zhì)量尖初、品牌較好硬盤，也可以利用Scandisk桶淡、Norton Disk Doctor等軟件進(jìn)行磁盤表面缺陷檢測纯末。假如我們能夠預(yù)知硬盤的質(zhì)量和健康狀態(tài)，這將為我們選擇硬盤和備份重要數(shù)據(jù)贏得時間靴寂。筆者在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)一款名為Drive Health軟件磷蜀，可以檢測硬盤的使用壽命，可以幫助大家提前得知硬盤健康狀態(tài)百炬。

工作環(huán)境引起的故障問題褐隆，常見的有下面幾個方面：

1、 工控機(jī)工作時間長剖踊。

由于正常生產(chǎn)的需要庶弃，部分工廠的工業(yè)控制系統(tǒng)需要長時間工作，給工控機(jī)操作系統(tǒng)帶來巨大考驗蜜宪。據(jù)微軟的操作系統(tǒng)運行時間報告中表明虫埂，微軟聲稱其Windows 2000后的操作系統(tǒng)可以支持長時間工作，但從實際運行看圃验，運行時間超過一周后，磁盤在龐大數(shù)據(jù)交換過程中缝呕，會積累大量的數(shù)據(jù)碎片澳窑，容易造成磁盤邏輯壞道、讀寫錯誤及系統(tǒng)運行和啟動變慢诚咪。所以工控機(jī)在生產(chǎn)允許的情況下圾篱，可定時進(jìn)行重啟工控機(jī)和磁盤碎片整理啸席，以減少因長時間工作導(dǎo)致的磁盤錯誤。重啟時間可按工控機(jī)處理數(shù)據(jù)量的大小和生產(chǎn)情況而定玫惧，它不是硬性的币皂，需要讀者慢慢摸索。從筆者的實際經(jīng)驗來看庞蠕，一個標(biāo)準(zhǔn)月(30天)重啟和整理一次工控機(jī)可以減少磁盤錯誤的機(jī)率筋擒。

2、 工控機(jī)內(nèi)部溫度過高则菌。

在需長時間高溫運行的環(huán)境中破卜，計算機(jī)各元件極易發(fā)生老化、硬盤故障的頻率也較之升高踏靴。這就需要工廠的自動化系統(tǒng)維護(hù)人員在日常巡檢中廷前，密切關(guān)注機(jī)箱溫度，盡量使工控機(jī)的溫度保持在10--30攝氏度之間窜无，過高贱甥、過低的溫度都不適宜硬盤的保護(hù)，如果機(jī)箱溫度達(dá)到30攝氏度柄错，內(nèi)部硬盤的溫度會達(dá)到40度或更高舷夺。我們可以簡單DIR一下自己的工控機(jī)，以達(dá)到降低環(huán)境溫度的作用鄙陡。一冕房、更換大功率CPU、硬盤風(fēng)扇(硬盤風(fēng)扇要注意固定趁矾，不宜安裝在硬盤固件架上耙册，以防因風(fēng)扇轉(zhuǎn)動帶來硬盤震動)加快散熱;二、在機(jī)箱內(nèi)部加裝向機(jī)箱外抽風(fēng)的風(fēng)扇毫捣，增加空氣對流;三详拙、在放置工控機(jī)的機(jī)柜上，安裝小型軸流風(fēng)機(jī);四蔓同、在控制室加裝空調(diào)饶辙，以降低空間溫度。

3斑粱、 環(huán)境濕度不適宜弃揽。

工控機(jī)主要是由眾多電子元件的集成電路構(gòu)成，其絕緣性能跟環(huán)境濕度有很大關(guān)系褂省。濕度過大巷卵，容易造成電路板短路而燒毀;濕度過小，容易產(chǎn)生靜電葵稚，也會擊穿部分電子元件帘衣。因此少锭，濕度過大、過小税则，都會給工控機(jī)帶來潛在的威脅谎躁。靜電防護(hù)問題上要求我們工控機(jī)上必須要有良好的儀表接地。值得說明的是赡喻，工控機(jī)接地極不同與土建上的防雷接地疮肿，接地極選址應(yīng)距控制室處三米遠(yuǎn)，在室外的地坪下1700mm處用∮20鍍鋅角鋼作垂直接地極缅科，接地數(shù)量滿足接地電阻小于1歐姆(回填時應(yīng)用搖表測試)宗商，再采用40404鍍鋅扁鋼與接地體可靠焊接(每個焊接點還要做仔細(xì)的防銹處理)，分至建筑物內(nèi)換接25mm銅電纜至系統(tǒng)地端子和工控機(jī)接地點耗跛。這樣可以有效的減少靜電帶來的危害裕照。

4、 地面震感大调塌。

很多工廠生產(chǎn)中需要電機(jī)產(chǎn)生拖動晋南、震動等物理性位移動作，不僅帶來巨大的噪音羔砾，機(jī)器工作時帶來的震動會給工控機(jī)磁盤负间、光驅(qū)、軟驅(qū)帶來巨大的損害姜凄。磁盤生產(chǎn)的工藝越來越高政溃，現(xiàn)行轉(zhuǎn)速已達(dá)到7200轉(zhuǎn)每秒乃至更高。在自動化控制系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)交換中态秧，長時間董虱、高速度運轉(zhuǎn)的磁盤，容易因磁盤震動申鱼，導(dǎo)致磁盤讀寫能力下降愤诱，磁頭定位緩慢，甚至造成磁盤損壞;因此減少工控機(jī)環(huán)境震感捐友，有利于保護(hù)磁盤晋粱。我們可以在工程設(shè)計時，盡可能的讓工控機(jī)遠(yuǎn)離震源大的工作現(xiàn)場;如果工作地點無法更改埋吊，我們還可以在工控機(jī)柜馁惨、箱體下墊置海綿、可緩沖性物體以減小震動帶來的危害愈苛。

5用噪、 空氣中的可吸入顆粒物多。

很多工廠的原料大多需要粉料進(jìn)行加工景顷，加上外界空氣流動大誓籽、沙塵多，工控機(jī)內(nèi)容易集積大量粘糊狀積塵强男，造成工控機(jī)內(nèi)局部溫度過高洪业，帶來硬件損壞。這種情況多發(fā)于CPU眨仪、電源峭桅、硬盤、顯卡等散熱風(fēng)扇周圍柑爸。積塵較輕的地方吵护，在正常生產(chǎn)允許的情況下，可以采用定時吹塵表鳍。積塵較嚴(yán)重的地方馅而，可以工控機(jī)箱透風(fēng)處安置濾塵紗布，定期清理譬圣。

6瓮恭、 供電電壓波動大、易停電厘熟。

工業(yè)和生活快速的發(fā)展屯蹦，對電的需求量也日益增大，很多地區(qū)有電力供應(yīng)不足绳姨、電壓不穩(wěn)登澜、易停電的情況發(fā)生。電壓不穩(wěn)和突然停電飘庄，造成系統(tǒng)頻繁重啟脑蠕，系統(tǒng)文件也容易因此發(fā)生丟失而無法正常啟動;正在執(zhí)行讀寫動作的磁頭，有時會因為停電造成磁頭回位不準(zhǔn)帶來工控機(jī)磁盤故障资担。因此工控機(jī)工作環(huán)境電源的穩(wěn)定關(guān)系到工控機(jī)工作正常與否旬效。我們可以采用穩(wěn)壓電源和UPS不間斷電源進(jìn)行保護(hù)，具體設(shè)備選型踱孕，要依負(fù)載功率大小讯匈、需保持工作時間多少來定。

四将窗、 故障救急策略

很多時候策坏，我們的工控人員做了很多保護(hù)工作，仍然有工控機(jī)磁盤發(fā)生故障的情況泻畏，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烈肉。建議讀者先學(xué)會使用GHOST(著名的磁盤克隆軟件)軟件，對象版本盡可能最新，這將有助于下列方案的實施甩高。

無需資金投入方案：GHOST克隆鏡像

方案前提：僅僅系統(tǒng)盤出現(xiàn)故障凤阱，系統(tǒng)盤可以被FORMAT軟件正常格式化。(筆者曾遇到兩次無法正常用FORMAT軟件格式化系統(tǒng)盤霸督，主從盤方式下芹枷，訪問壞磁盤的系統(tǒng)盤時，提示參數(shù)錯誤莲趣，采用低格后恢復(fù))

方案材料：GHOST軟件鸳慈、DOS系統(tǒng)引導(dǎo)盤(可光盤、軟件喧伞、U盤)

方案實施：磁盤故障大多發(fā)生在系統(tǒng)盤(C盤)走芋，在自動化系統(tǒng)正式投入運行后，首先利用GHOST軟件潘鲫，對系統(tǒng)盤進(jìn)行鏡像翁逞，將鏡像文件(.GHO)放至FAT32磁盤格式下進(jìn)行備份(因為單磁盤情況下，對系統(tǒng)盤進(jìn)行GHOST恢復(fù)次舌，一般在DOS下進(jìn)行熄攘，DOS只能運行在FAT32、FAT16等磁盤格式下彼念，在NTFS的分盤格式下是不能被運行的挪圾。)，一旦系統(tǒng)盤發(fā)生故障逐沙，最快的方法可將系統(tǒng)盤格式化掉哲思，利用GHOST軟件可在5分鐘左右將原鏡像好的文件恢復(fù)到系統(tǒng)盤。

方案結(jié)論：無需設(shè)備投入蔓酣，無需資金花銷;恢復(fù)速度快柴羞。此方案只能針對于操作系統(tǒng)破壞而非磁盤發(fā)生物理性損壞的情況下采用;一旦磁盤物理損壞，此方案將無法進(jìn)行载甸。這也可推廣至整個磁盤鏡像稳嘁。

經(jīng)濟(jì)型方案：克隆雙硬盤備份+GHOST鏡像

方案前提：工控機(jī)磁盤故障(無論是系統(tǒng)故障還是磁盤物理性損壞)

方案材料：目標(biāo)工控機(jī)內(nèi)同型號磁盤一塊、GHOST軟件齐犀、DOS系統(tǒng)引導(dǎo)盤(可光盤托习、軟件、USB盤)

方案實施：在工控機(jī)系統(tǒng)投入運行之前滥捣，利用GHOST軟件先將存有控制系統(tǒng)磁盤的系統(tǒng)盤(C盤)鏡像至該磁盤的非系統(tǒng)盤FAT32磁盤格式分區(qū)下虏淋，再將其整個硬盤內(nèi)容完整克隆至同型號備用磁盤內(nèi)。一旦出現(xiàn)操作系統(tǒng)損壞沦昆，可將操作系統(tǒng)鏡像文件恢復(fù);如果發(fā)生整個磁盤故障尸查，可將壞磁盤拆除病趋，換上先向備份好同樣內(nèi)容的備用硬盤即可。

方案結(jié)論：只需投入一塊磁盤的資金(約400-800元人民幣之間竖伯，視磁盤大小存哲、廠商的不同)、更換容易黔夭、恢復(fù)速度快宏胯、可排除所有磁盤問題。

安全性投入方案(經(jīng)濟(jì)型)：采用Windows 2000雙硬盤RAID1或三硬盤RAID5方式的軟件磁盤陣列

方案前提：此方案的實施時間本姥，最好在工控機(jī)投入運行之前

方案材料：Windows 2000系統(tǒng)盤或更高版本、磁盤兩塊(型號相同為宜)

方案實施：首先安裝Windows 2000系統(tǒng)或更高版本(因為微軟在Windows NT后對磁盤陣列比較好)杭棵，啟動磁盤陣列功能支持婚惫。磁盤陣列方式能在工控機(jī)運行時的寫操作，同時向兩塊磁盤寫入相同的內(nèi)容魂爪，假如兩塊磁盤有一塊發(fā)生故障時先舷，另一塊磁盤因為是同時寫入的相同內(nèi)容，能無擾的切換正常工作狀態(tài)滓侍。也就是說蒋川，磁盤陣列方式下的兩塊硬盤中只要有一塊磁盤沒有損壞，重要數(shù)據(jù)就不會丟失撩笆。事后可再更換或維修壞磁盤倡挚，最大好處就是不會影響到生產(chǎn)數(shù)據(jù)的丟失，更換速度也很快筷疹。

方案結(jié)論：投入較小蒸拦，安全性高，穩(wěn)定性跟系統(tǒng)安裝設(shè)置好壞有關(guān)瞳竖、但技術(shù)初學(xué)者不易掌握蜘把。

安全性投入方案(穩(wěn)定型)：采用低端服務(wù)器硬件磁盤陣列方式(面對技術(shù)要求低、穩(wěn)定生產(chǎn)高乡捧、數(shù)據(jù)相當(dāng)重要的地方使用)

方案材料：支持硬件磁盤陣列功能的低端服務(wù)器一臺約2萬5千元人民幣左右

方案實施：因為是采用硬件方式的磁盤陣列衅滞，所有外界對其干擾低，故障發(fā)生率低牵观。在發(fā)生磁盤故障時抓惫，只需對壞硬盤進(jìn)行拆除，補充相同型號新硬盤即可世蕴。具體實施辦法氛赞，詳情請咨詢低端服務(wù)器提供商。

方案結(jié)論：投入相對較大塘丝、安全性高赔癌、穩(wěn)定性好诞外、技術(shù)要求低。

五灾票、 結(jié)束語

工控機(jī)磁盤故障帶來的危害不言而喻峡谊，保證它的安全是我們工控人員應(yīng)該關(guān)注的問題，只有我們事先做好詳細(xì)的防護(hù)措施刊苍，工控機(jī)才能穩(wěn)定既们、高效的運行。筆者在實際工作采用上述辦法正什，有效避免了工控機(jī)磁盤故障啥纸，能將故障的修復(fù)時間由原來的幾個小時，縮短為幾分鐘婴氮，為正常生產(chǎn)提供保障斯棒。

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