3．故障分析與檢測(cè)方法
    在攪拌站控制系統(tǒng)運(yùn)行中，即使攪拌站處于正常運(yùn)行狀態(tài)，也會(huì)發(fā)生信號(hào)數(shù)據(jù)丟失或操縱沒有響應(yīng)等故障。
    （1）故障分析
    信號(hào)數(shù)據(jù)丟失根據(jù)攪拌站控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，正常信號(hào)狀態(tài)變化持續(xù)時(shí)間皆大于200ms。通過計(jì)算規(guī)定時(shí)間內(nèi)的通訊次數(shù)得出，工控機(jī)與PLC的正常通訊頻率約為15.7次／s，即約64m、更新1次數(shù)據(jù)信息。因此正常情況下，工控機(jī)能夠及時(shí)捕捉到設(shè)備狀態(tài)變化信號(hào)。
    在控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，通過軟件記錄分析，我們發(fā)現(xiàn)有些數(shù)據(jù)交互消耗時(shí)間過長(zhǎng)，甚至超過800ms。例如，工控機(jī)在某些特定狀態(tài)時(shí)，將某些特定狀態(tài)信號(hào)及數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，若存儲(chǔ)數(shù)據(jù)較多，會(huì)造成保存或調(diào)取所消耗的時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致該次的數(shù)據(jù)交互時(shí)間過長(zhǎng)。這樣在對(duì)于狀態(tài)變化持續(xù)時(shí)間較短的信號(hào)，可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失現(xiàn)象。
    系統(tǒng)沒有響應(yīng)由于．NET Framwork對(duì)線程數(shù)量的限制，若運(yùn)行的線程數(shù)量超過設(shè)置線程數(shù)時(shí)，新啟動(dòng)的線程會(huì)不能執(zhí)行。該控制系統(tǒng)中，工控機(jī)使用System.Timer定時(shí)器循環(huán)讀取數(shù)據(jù)，啟動(dòng)定時(shí)器時(shí)即啟動(dòng)一個(gè)新線程。執(zhí)行指令時(shí)啟動(dòng)執(zhí)行器，指令結(jié)束后停止定時(shí)器，執(zhí)行下一個(gè)指令再啟動(dòng)定時(shí)器，如圖2所示。若工控機(jī)程序運(yùn)行時(shí)，在某一時(shí)刻的線程數(shù)量超過限制線程時(shí)，就不能繼續(xù)執(zhí)行操作指令，造成工控機(jī)對(duì)下位機(jī)的通訊中斷。
    另外，根據(jù)工控機(jī)軟件的通訊方式（見圖2），當(dāng)指令在緩存區(qū)中緩存指令較多時(shí)，將會(huì)延時(shí)讀取交互數(shù)據(jù)指令，不能更新控制系統(tǒng)狀態(tài)，這也是上控機(jī)不能及時(shí)響應(yīng)操作和反饋狀態(tài)的原因。
    （2）檢測(cè)方法
    根據(jù)對(duì)通訊故障原因的分析，可應(yīng)用參數(shù)估計(jì)法檢測(cè)故障，即根據(jù)控制系統(tǒng)的參數(shù)值與其正常值之間的偏離程度，判斷控制系統(tǒng)是否處于故障狀況。確定該控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通訊的檢測(cè)參數(shù)為指令執(zhí)行時(shí)間、指令執(zhí)行間隔時(shí)間、指令緩存數(shù)量。
    1個(gè)指令的執(zhí)行周期包括下發(fā)指令、接收數(shù)據(jù)、判斷數(shù)據(jù)、狀態(tài)更新。指令執(zhí)行時(shí)間為1個(gè)執(zhí)行周期的總時(shí)間，該時(shí)間可用于檢測(cè)是否會(huì)發(fā)生信號(hào)丟失故障。指令執(zhí)行間隔時(shí)間用于檢測(cè)通訊是否中斷，檢測(cè)指令緩存數(shù)量可防止系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間無響應(yīng)。通過實(shí)際測(cè)試，在正常生產(chǎn)情況下，完成一次數(shù)據(jù)讀寫及界面更新，耗時(shí)為15～120ms，指令執(zhí)行間隔時(shí)間設(shè)置為20ms，指令緩存數(shù)量最大約為50個(gè)。根據(jù)以上分析，我們確定檢測(cè)參數(shù)，指令執(zhí)行時(shí)間為200rns，指令執(zhí)行間隔時(shí)間為50ms，緩存隊(duì)列數(shù)量為60個(gè)，該參數(shù)即為檢測(cè)故障的限制值。
    控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，按照以上限制值執(zhí)行執(zhí)行檢測(cè)。實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間和緩存隊(duì)列的指令數(shù)帚，檢測(cè)值超出限制值時(shí)系統(tǒng)給出報(bào)警信息，情況嚴(yán)重時(shí)提示操作人員停比生產(chǎn)進(jìn)行設(shè)備檢查。每條指令執(zhí)行完成后，在指令執(zhí)行間隔時(shí)間內(nèi)限制值檢測(cè)是否已開始執(zhí)行下一個(gè)指令，若沒有持續(xù)執(zhí)行則報(bào)警提示，停止攪拌站生產(chǎn)。

    4．軟件優(yōu)化方法
    為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，減少通訊故障和故障報(bào)警，保證控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行。針對(duì)上述通訊故障的產(chǎn)生原因，在軟件方面要進(jìn)行優(yōu)化，如下所示。

    （1）異步執(zhí)行減少耗時(shí)
    對(duì)于特殊狀態(tài)信號(hào)，在狀態(tài)變化時(shí)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作，用同步方式執(zhí)行需要等待的數(shù)據(jù)庫(kù)，操作完成后才能繼續(xù)執(zhí)行。因此，在程序中應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作進(jìn)行異步執(zhí)行，不占用指令執(zhí)行時(shí)間，這樣會(huì)提高數(shù)據(jù)交互速度和通訊頻率。
    （2）減少線程使用量
    整合控制系統(tǒng)程序運(yùn)行資源，減少系統(tǒng)中對(duì)System. Timer（即啟動(dòng)新線程）的使用。通過監(jiān)控該控制系統(tǒng)得知，并列發(fā)送線程的數(shù)量最多可達(dá)到29個(gè)，這將影響到新線程的啟動(dòng)，可導(dǎo)致新線程不能啟動(dòng)。通過優(yōu)化將原控制程序中部分輔助功能中的定時(shí)器，或者對(duì)時(shí)間精度要求較低的控制功能，用自定義的統(tǒng)一時(shí)間觸發(fā)器代替。這樣可降低系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的并列發(fā)送線程數(shù)，可將最大線程數(shù)降低至21個(gè)，由此保證控制系統(tǒng)程序的可靠運(yùn)行，避免線程不能啟動(dòng)工況，解決通訊中斷問題。
    （3）分批執(zhí)行緩存區(qū)指令
    根據(jù)該攪拌站控制系統(tǒng)現(xiàn)有通訊方式，當(dāng)緩存區(qū)指令數(shù)據(jù)超出限制值時(shí)，進(jìn)行分批執(zhí)行。執(zhí)行指定數(shù)量后，執(zhí)行“讀交互數(shù)據(jù)”指令，循環(huán)執(zhí)行，使緩存區(qū)數(shù)量達(dá)到安全水平，避免系統(tǒng)出現(xiàn)無響應(yīng)現(xiàn)象。

    5．系統(tǒng)優(yōu)化效果
    我們根據(jù)以上故障診斷方法編制了相應(yīng)的故障診斷程序，對(duì)．NET平臺(tái)的攪拌站控制系統(tǒng)的通訊方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證混凝土生產(chǎn)過程的安全可靠。根據(jù)以上優(yōu)化方法對(duì)該控制系統(tǒng)程序進(jìn)行的進(jìn)一步優(yōu)化，提高了系統(tǒng)軟件的運(yùn)行質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法對(duì)攪拌站．NET平臺(tái)控制系統(tǒng)通訊方案的設(shè)計(jì)和故障排查具有很好的指導(dǎo)意義。
 

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