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隨著工業(yè)與計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，在自動(dòng)化程度越來(lái)越高的今天,計(jì)算機(jī)也應(yīng)用到自動(dòng)化控制系統(tǒng)的方方面面。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)工控機(jī))的安全也顯得尤為重要。工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)的技術(shù)原理相同，組成結(jié)構(gòu)也差不多，只是在工控機(jī)強(qiáng)調(diào)的是其工作穩(wěn)定性。工控機(jī)一般工作在相對(duì)惡劣的環(huán)境下工作的，對(duì)環(huán)境溫度、濕度、供給電壓、平穩(wěn)性、通風(fēng)性能等要求比較高，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，部分硬件出現(xiàn)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(shù)據(jù)丟失，控制軟件破壞，短時(shí)間無(wú)法修復(fù)，造成被控參數(shù)控制不穩(wěn)，往往帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

一、 故障現(xiàn)象描述：

工控機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，(長(zhǎng)時(shí)間指：包括連續(xù)工作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)月30天/24小時(shí)工作制及以上的時(shí)間)，機(jī)箱內(nèi)積集大量灰塵，機(jī)箱溫度較高。通常在不關(guān)機(jī)的情況下一切工作正常，一旦因電力供應(yīng)不足或需要緊急停機(jī)時(shí)，控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)磁盤(pán)無(wú)法啟動(dòng)、系統(tǒng)無(wú)法加載、長(zhǎng)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?cè)谶@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(tǒng)時(shí)，選擇購(gòu)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(cè)。假如我們能夠預(yù)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(shù)據(jù)贏得時(shí)間。筆者在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)一款名為Drive Health軟件，可以檢測(cè)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(jī)工作時(shí)間長(zhǎng)。由于正常生產(chǎn)的需要，部分工廠的工業(yè)控制系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間工作，給工控機(jī)操作系統(tǒng)帶來(lái)巨大考驗(yàn)。據(jù)微軟的操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間報(bào)告中表明，微軟聲稱(chēng)其Windows

2000后的操作系統(tǒng)可以支持長(zhǎng)時(shí)間工作，但從實(shí)際運(yùn)行看，運(yùn)行時(shí)間超過(guò)一周后，磁盤(pán)在龐大數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，會(huì)積累大量的數(shù)據(jù)碎片，容易造成磁盤(pán)邏輯壞道、讀寫(xiě)錯(cuò)誤及系統(tǒng)運(yùn)行和啟動(dòng)變慢。所以工控機(jī)在生產(chǎn)允許的情況下，可定時(shí)進(jìn)行重啟工控機(jī)和磁盤(pán)碎片整理，以減少因長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致的磁盤(pán)錯(cuò)誤。重啟時(shí)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，它不是硬性的，需要讀者慢慢摸索。從筆者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)月(30天)重啟和整理一次工控機(jī)可以減少磁盤(pán)錯(cuò)誤的機(jī)率。

2、工控機(jī)內(nèi)部溫度過(guò)高。在需長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行的環(huán)境中，計(jì)算機(jī)各元件極易發(fā)生老化、硬盤(pán)故障的頻率也較之升高。這就需要工廠的自動(dòng)化系統(tǒng)維護(hù)人員在日常巡檢中，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，過(guò)高、過(guò)低的溫度都不適宜硬盤(pán)的保護(hù)，如果機(jī)箱溫度達(dá)到30攝氏度，內(nèi)部硬盤(pán)的溫度會(huì)達(dá)到40度或更高。我們可以簡(jiǎn)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。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(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)硬盤(pán)震動(dòng))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，增加空氣對(duì)流;三、在放置工控機(jī)的機(jī)柜上，安裝小型軸流風(fēng)機(jī);四、在控制室加裝空調(diào)，以降低空間溫度。

3、環(huán)境濕度不適宜。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。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(jī)帶來(lái)潛在的威脅。靜電防護(hù)問(wèn)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(shuō)明的是，工控機(jī)接地極不同于土建上的防雷接地，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，接地?cái)?shù)量滿足接地電阻小于1歐姆(回填時(shí)應(yīng)用搖表測(cè)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(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(diǎn)。這樣可以有效的減少靜電帶來(lái)的危害。

4、地面震感大。很多工廠生產(chǎn)中需要電機(jī)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(jī)器工作時(shí)帶來(lái)的震動(dòng)會(huì)給工控機(jī)磁盤(pán)、光驅(qū)、軟驅(qū)帶來(lái)巨大的損害。磁盤(pán)生產(chǎn)的工藝越來(lái)越高，現(xiàn)行轉(zhuǎn)速已達(dá)到7200轉(zhuǎn)每秒乃至更高。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的大量數(shù)據(jù)交換中，長(zhǎng)時(shí)間、高速度運(yùn)轉(zhuǎn)的磁盤(pán)，容易因磁盤(pán)震動(dòng)，導(dǎo)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(jī)環(huán)境震感，有利于保護(hù)磁盤(pán)。我們可以在工程設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能的讓工控機(jī)遠(yuǎn)離震源大的工作現(xiàn)場(chǎng);如果工作地點(diǎn)無(wú)法更改，我們還可以在工控機(jī)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(jī)內(nèi)容易集積大量粘糊狀積塵，造成工控機(jī)內(nèi)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)吹塵。積塵較嚴(yán)重的地方，可以工控機(jī)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(duì)電的需求量也日益增大，很多地區(qū)有電力供應(yīng)不足、電壓不穩(wěn)、易停電的情況發(fā)生。電壓不穩(wěn)和突然停電，造成系統(tǒng)頻繁重啟，系統(tǒng)文件也容易因此發(fā)生丟失而無(wú)法正常啟動(dòng);正在執(zhí)行讀寫(xiě)動(dòng)作的磁頭，有時(shí)會(huì)因?yàn)橥ｋ娫斐纱蓬^回位不準(zhǔn)帶來(lái)工控機(jī)磁盤(pán)故障。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。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，要依負(fù)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(hù)工作，仍然有工控機(jī)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(bǔ)救措施。建議讀者先學(xué)會(huì)使用GHOST(著名的磁盤(pán)克隆軟件)軟件，對(duì)象版本盡可能最新，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(tǒng)盤(pán)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)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(tǒng)盤(pán)，主從盤(pán)方式下，訪問(wèn)壞磁盤(pán)的系統(tǒng)盤(pán)時(shí)，提示參數(shù)錯(cuò)誤，采用低格后恢復(fù))。

方案材料：GHOST軟件、DOS系統(tǒng)引導(dǎo)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(tǒng)盤(pán)(C盤(pán))，在自動(dòng)化系統(tǒng)正式投入運(yùn)行后，首先利用GHOST軟件，對(duì)系統(tǒng)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?yàn)閱未疟P(pán)情況下，對(duì)系統(tǒng)盤(pán)進(jìn)行GHOST恢復(fù)，一般在DOS下進(jìn)行，DOS只能運(yùn)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(yùn)行的。)，一旦系統(tǒng)盤(pán)發(fā)生故障，最快的方法可將系統(tǒng)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(fù)到系統(tǒng)盤(pán)。

方案結(jié)論：無(wú)需設(shè)備投入，無(wú)需資金花銷(xiāo);恢復(fù)速度快。此方案只能針對(duì)于操作系統(tǒng)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(jì)型方案：克隆雙硬盤(pán)備份+GHOST鏡像。

方案前提：工控機(jī)磁盤(pán)故障(無(wú)論是系統(tǒng)故障還是磁盤(pán)物理性損壞)。

方案材料：目標(biāo)工控機(jī)內(nèi)同型號(hào)磁盤(pán)一塊、GHOST軟件、DOS系統(tǒng)引導(dǎo)盤(pán)(可光盤(pán)、軟件、USB盤(pán))。

方案實(shí)施：在工控機(jī)系統(tǒng)投入運(yùn)行之前，利用GHOST軟件先將存有控制系統(tǒng)磁盤(pán)的系統(tǒng)盤(pán)(C盤(pán))鏡像至該磁盤(pán)的非系統(tǒng)盤(pán)FAT32磁盤(pán)格式分區(qū)下，再將其整個(gè)硬盤(pán)內(nèi)容完整克隆至同型號(hào)備用磁盤(pán)內(nèi)。一旦出現(xiàn)操作系統(tǒng)損壞，可將操作系統(tǒng)鏡像文件恢復(fù);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(nèi)容的備用硬盤(pán)即可。

方案結(jié)論：只需投入一塊磁盤(pán)的資金(約400-800元人民幣之間，視磁盤(pán)大小、廠商的不同)、更換容易、恢復(fù)速度快、可排除所有磁盤(pán)問(wèn)題。

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

方案前提：此方案的實(shí)施時(shí)間，最好在工控機(jī)投入運(yùn)行之前。

方案材料：Windows 2000系統(tǒng)盤(pán)或更高版本、磁盤(pán)兩塊(型號(hào)相同為宜)。

方案實(shí)施：首先安裝Windows 2000系統(tǒng)或更高版本。