隨著工業(yè)4.0大數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)模的迅速增長(zhǎng)，我們會(huì)遇到越來越多的數(shù)據(jù)風(fēng)暴問題。
【問題描述】
某F&B行業(yè)大客戶的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用Ethernet-IP工業(yè)以太網(wǎng)通訊。穩(wěn)定運(yùn)行兩年后的某一天，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與PLC主站之間的Ethernet-IP數(shù)據(jù)交換，突然間全部斷線了!為什么會(huì)這樣?
【常規(guī)診斷】
檢查硬件：從宏觀與細(xì)節(jié)兩方面觀察測(cè)試，該Ethernet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)架設(shè)都是正常的;
檢查軟件：Rockwell上位機(jī)控制的Logix程序與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的參數(shù)設(shè)定都未發(fā)生過改動(dòng);
檢查固件：PLC上位機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、交換機(jī)的固件版本也都沒有改動(dòng)。似乎一切都是OK的?
【深入診斷】
請(qǐng)注意故障現(xiàn)象是大批量以太網(wǎng)設(shè)備同時(shí)斷線。這就好像一個(gè)網(wǎng)吧里所有電腦突然全部斷網(wǎng)，那么有經(jīng)驗(yàn)的網(wǎng)管就知道了，問題一定出在這個(gè)網(wǎng)吧的交換機(jī)上，需要逐個(gè)排查交換機(jī)柜內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)端口。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)也是如此，這種問題也是鎖定在現(xiàn)場(chǎng)交換機(jī)上，而且網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)量比計(jì)算機(jī)房交換機(jī)柜內(nèi)的少很多，排查工作量更小。
但是這并不意味著情況就更簡(jiǎn)單：因?yàn)樽屑?xì)觀察現(xiàn)場(chǎng)的交換機(jī)，我們發(fā)現(xiàn)端口上不僅連接了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，并且還連接了企業(yè)管理ERP數(shù)據(jù)網(wǎng)線。拔下ERP數(shù)據(jù)網(wǎng)線后再觀察，所有這些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的Ethernet-IP通訊立即恢復(fù)正常，由此可斷定IT以太網(wǎng)域?qū)I(yè)以太網(wǎng)域造成了干擾，引發(fā)了網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。
【深入分析】
那為什么之前的兩年內(nèi)沒有出現(xiàn)這樣的情況?這就要用發(fā)展的眼光看問題了。
兩年前該項(xiàng)目剛設(shè)計(jì)出來并調(diào)試的時(shí)候，基于成本控制的考慮，以及現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單的實(shí)際情況，一個(gè)交換機(jī)混合兩種性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的做法，那時(shí)候看起來是可行能用的。然而這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案其實(shí)是不規(guī)范的，因?yàn)檎?guī)的做法是配置兩個(gè)Ethernet-IP主站模塊，一個(gè)連接企業(yè)管理ERP交換機(jī)拓?fù)?，另一個(gè)連接現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備交換機(jī)拓?fù)洹?/span>
而設(shè)備投產(chǎn)兩年后發(fā)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的原因，很可能是由于：
1、工業(yè)以太網(wǎng)比IT以太網(wǎng)要求更高的實(shí)時(shí)性能，對(duì)于Ethernet數(shù)據(jù)波動(dòng)更加敏感;
2、企業(yè)管理ERP系統(tǒng)發(fā)生變動(dòng)而變復(fù)雜后，發(fā)送到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)量增加，超出了該臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)交換機(jī)的數(shù)據(jù)流量極限，造成數(shù)據(jù)波動(dòng)，而實(shí)時(shí)性要求更高的Ethernet-IP通訊自然更早地受此影響而中斷了通訊。
【解決方案】
短期措施：由于企業(yè)管理ERP數(shù)據(jù)不參與生產(chǎn)系統(tǒng)的具體控制，為了應(yīng)急可以先脫開ERP網(wǎng)線，進(jìn)行離線生產(chǎn)，先確保產(chǎn)品能夠正常生產(chǎn)并出貨。
長(zhǎng)期措施：1、升級(jí)現(xiàn)場(chǎng)交換機(jī)，換成更大容量的、Ethernet-IP專用的管理型交換機(jī);2、在上位機(jī)PLC模組內(nèi)再增加Ethernet-IP通訊模塊，把控制網(wǎng)絡(luò)分為外網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)，外網(wǎng)用于企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)交換，內(nèi)網(wǎng)用于實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)通訊。這樣能徹底隔開ERP信息網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備的影響。但是成本較高。
還有一種方案三有待實(shí)驗(yàn)，如下圖所示，以 PROFINET IO 協(xié)議為例，常規(guī)以太網(wǎng)設(shè)備與工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備，不能接入同一個(gè)交換機(jī)上的端口;我們需要兩個(gè)管理型PROFINET專用交換機(jī)，并且將常規(guī)的以太網(wǎng)設(shè)備集中連接到靠近PLC的那個(gè)交換機(jī)端口上：
