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【西门子技术π-PLC通信原理探秘】一次通信故障的处理
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  • 【西门子技术π-PLC通信原理探秘】一次通信故障的处理

  • 作者: www123456发布时间:2020-05-27 16:17:24浏览次数:1457次 锁帖 回复本帖
  • 简介 更多简介
  • 1.应用的基本信息 

         基本应用信息描述(您所经历过的现场或案例,描述设备运行的异常情况,语言简要、故障要点突出,现象表达清楚,涉及具体设备的版本信息,网络规模,主要产品列表等) 

        主站CPU 1511-PN 6ES7 511-1AK01-0AB0(固件版本V2.1)、其中1500PLC为主站,CU240E-2 PN 6SL3244-0BB12-1FA0共2台为从站,TP1200触摸屏1台,上位机为WINCC  V7.3,其他的还有一台modbus 485仪表加modbus_tcp网关。这种类似配置的生产线有2条,CPU等网络硬件配置类似,相差不大。

              CPU 1.png


    2.故障的检测和解决 

    2.1 故障或问题分析(根据故障或问题,进行分析,从而提出潜在的一些解决方案用于解决该问题)

          1500plc通信正常无报警,tp1200触摸屏无法显示采集数据,数据区变灰色,G120变频器报警亮红灯,一台modbus 485仪表modbus_tcp网关数据发送指示灯不亮,同时甲方采集数据opc kepserver也无法采集数据,上位机wincc数据区灰色, G120要手工复位才能恢复通信,modbus网关可设置为自动重启后能恢复通信(不接入网络情况下,把笔记本装上ModbusSlave仿真软件,单独测试仪表也一直正常,说明仪表也没问题,1500plc调用不同版本的modbus库,也无问题,可以说明不是程序的问题)触摸屏,wincc通信可以自动恢复通信。上述情况间隔一段时间还会出现。

    2.2 故障或问题处理(根据分析各种导致故障的可能性,逐步排查,描述您解决此问题的操作步骤,最终确认原因,排查过程有条理,思路清晰)

         处理办法:

        (1)更换交换机及网线,后故障依旧,将网络拓扑结构由总线型改为树型故障依旧…..

        (2)通信参数有问题?调整plc通信时间50%为其它故障依旧,过大了?逐渐调整小了几次也没有变化, HMI有问题?把采集频率降低到3s甚至10s也没有效果。

        (3)将接入工厂管理网络网线断开无此现象,连在一起就频繁出问题。

          前期一直正常工作,听所说后来甲方上了一套MES系统后,开始出现问题,临走前一天与甲方网络室工程师沟通一下,说为了解决办公网,生产网络层次不分,没有物理隔离的隐患,将具备相同功能和安全等级要求的设备划分到同一区域,甲方具体措施就是将监控的设备添加到工厂级scada平台上,会不会与此有关?后来甲方工程师将设备的ip与mac重新在平台上进行了设置(说是出于网络安全考虑),一直没出现问题。

    3.实践联系理论

       结论:1,除1500plc外其他站点都有影响,原来1500默认就是50%,优化的s7协议,通过这次讲座了解到1500plc大部分通信在时间片中完成,通信百分比已经设置很大了,调节为什么没有效果呢?因为分配的通信负荷百分数只能说是预设给定值,并不能代表通信负荷的实际值,例如,1500PLC默认的通信负荷是50%,这不能说一定使PLC的周期时间加大(当时不太了解,无论怎么调整对plc扫描周期都没啥影响,听了今天的课程,当时应该能少走一些弯路,也能消除一些疑问,少耗费一些时间精力在这个疑点上)。那为什么其他站点有影响呢?1500plc接口不一样?网口芯片性能较高?

    4.经验总结

    4.1 遗留的问题(故障排查后,是否对故障或者解决问题的方式仍然有些疑问或者不理解的地方)

         甲方路由器安全机制限制了设备的数据交换?哪些报文影响了网络?当时只知道wireshark抓包,但1500的S7协议与传统s7协议不一样,无法解析,经过这次赵工讲座,才知道1500/1200的S7协议驱动可以自己下载添加,并且在高性能交换机端口上也可以抓取报文,工厂级opc采集不正常可以说是路由器限制了转发数据,实际上设备内部有交换机,上层路由器按理不应该参与设备内部工作啊,内部HMI与plc通信也有影响,这个现象一直不得而知,也许是甲方管理平台从路由器底层划分了VLAN,能将大量的广播报文进行过滤?赵工讲座说在CPU1500的接口存在一个选项,称为 “限制馈入网络中的数据“这个设置,会不会与此有关?

             CPU 2.png


    4.2 改进方法(解决问题后,根据原因结果,针对故障现象可以采取的预防措施,技术要点等。可以提出更好的解决方式或建议) 

         1.设计与各家设备联网项目时,CPU要考虑物理隔离,比如可以配置2个独立ip的cpu,或另外加一个以太网模块,一个地址用于设备内部通信,比如触摸屏,变频器,伺服控制器,远程IO,仪表等,另一个网口用于与外网连接,或者采用PN/PN耦合器隔离。

         2.提前做好网络层次规划,尤其L1设备层与L2控制层界定清晰,共同制定数据地址表格,与甲方共同规划IP,端口等资源,防止现场冲突,合理计算网络负荷,确定好通信协议等。

         3.处理现场故障时,必要时应准备好网络数据抓包器等工具,增强网络检测手段,到了现场才能有针对性发现根本原因,准确处理。


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  • dongtai:6楼2021-01-08 17:01:18
  • 学习了,在接入层按端口划vlan.

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  • www123456 2021-01-08 19:48:51
  • 相当于非物理隔离.


      

      
  • www123456:5楼2020-10-07 08:47:15
  • 用的是普通交换机,附近一台网段隔离的设备没出问题。
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  • yzm_cumt:4楼2020-09-28 15:01:47
  • 是不是使用了第三方的交换机,网络隔离确实是很重要的

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  • 1847会员 Zane:3楼2020-08-09 11:19:40
  • 用了谁家的交换机?


    没有网段隔离是最大的问题,这种项目1515-2PN是底配

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  • 1847会员 赵欣:2楼2020-05-28 09:43:59
  • @www123456 :

    很高兴能收到你的案例分享。我大体理解您的这个案例,但是背后的真正原因是什么,我只能给您一些我的想法。

    1,既然办公网络和控制网络的融合,无论是物理隔离还是逻辑隔离,理论上是应该有措施的。但是我们回过头看,如果网络干净,答案是没有任何问题,那么隔离,就是为了防止这种不干净的网络。

    2,既然发生了故障,而且有些设备需要重新启动才能正常运行,这说明这样的设备在某些原因影响下,死机了,无法正常工作,那么是什么导致的,那必然是有些数据出现,设备不能正常的响应,例如ARP广播,那产生ARP广播的原因很多,例如病毒,或者组态的不正常,例如WInCC在调试时组态了多个连接设备,但实际上并没有这些设备,它会定期广播等等

    3,解决这个问题的关键并不是隔离就结束了,在当时应该通过Wireshark来进行抓取报文,进行分析,这样能够让你清晰的认识到问题的原因。

    至于50%来优化S7通信,我想如果到万不得已,不需要修改该参数,因为1500的能力确实很强,普通的通信与它就是尘埃,无需多想,其实在故事中我多拿300说事,也就是这个原因。

    “限制馈入网络中的数据“这个参数与故障关系不大,因为我想在你的程序中的S7,TCP的通信数据量肯定不大,肯定没有测试的高,所以一般也不用考虑,当对您的PN网络的通信产生影响的时候再考虑这个问题。

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