江春喜 董志恒 謝明理

[摘 ? ?要 ]在當(dāng)前自動(dòng)化智能化蓬勃發(fā)展的時(shí)代，工控機(jī)作為自動(dòng)化設(shè)備的大腦部件，在承載人機(jī)交互、統(tǒng)籌控制方面起著不可替代的作用。以發(fā)動(dòng)機(jī)工廠高精控制設(shè)備IPC為研究對(duì)象，對(duì)工控機(jī)的功能特點(diǎn)，常見(jiàn)失效模式及處理辦法進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，以設(shè)備維保人員角度，為工控機(jī)軟件類的功能修復(fù)及日常維護(hù)提供部分參考和建議，以提高工控機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及使用壽命，進(jìn)而提高自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)行效率，降低現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)成本。

[關(guān)鍵詞]IPC;工程軟件;軟件修復(fù)

[中圖分類號(hào)]TH122 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）06–00–02

[Abstract]In the current era of vigorous development of automation and intelligence， industrial computers， as the brain components of automation equipment， play an irreplaceable role in carrying human-computer interaction and overall control. This article takes the high-precision control equipment IPC of the engine factory as the research object， and makes a simple analysis of the functional characteristics， common failure modes and handling methods of the industrial computer. From the perspective of equipment maintenance personnel， it provides part for the functional repair and daily maintenance of industrial computer software. References and suggestions to improve the operating stability and service life of the industrial computer， thereby improving the operating efficiency of the automated production line and reducing on-site operating costs.

[Keywords]IPC; engineering software; software repair

工控機(jī)一般指工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，英文為Industrial Personal Computer，縮寫為IPC，是使用總線結(jié)構(gòu)和專屬功能板卡來(lái)分析處理工業(yè)設(shè)備各系統(tǒng)信息，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、機(jī)電設(shè)備、工藝系統(tǒng)等進(jìn)行檢測(cè)和控制的電腦，其具有辦公電腦的普遍特征，與計(jì)算機(jī)有相同的主板、處理器、硬盤、內(nèi)存、外設(shè)和接口，甚至有相同的操作系統(tǒng)和人機(jī)界面，但其定制化的特殊性、應(yīng)用設(shè)備的多樣性、使用環(huán)境的復(fù)雜性又決定了工控機(jī)與普通電腦在硬件上、功能上的差異化，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，兩者一般是不能相互替換的。

1 工控機(jī)與普通電腦的區(qū)別

工控機(jī)和普通電腦都是一種平臺(tái)運(yùn)行程序的載體，但普通電腦更偏重于自動(dòng)、高速地處理海量數(shù)據(jù)，偏重于使用者生活工作的便利化與靈活化，而工控機(jī)偏重于使用跨平臺(tái)的組態(tài)軟件進(jìn)行不同設(shè)備系統(tǒng)的信息交換與統(tǒng)籌管理，偏重于自動(dòng)化系統(tǒng)之間的控制、反饋與調(diào)整，是電腦針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行的個(gè)性化升級(jí)與某一功能的再?gòu)?qiáng)化。普通電腦除了性能上的差異，不同廠家的電腦功能與硬件具有相似性，而工控機(jī)一般與自動(dòng)化設(shè)備匹配，不同的設(shè)備使用的工控機(jī)差異性一般較大，其制造也一般是設(shè)備廠商與電腦廠家共同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)完成，具有不可隨意替換性。因此工控機(jī)與普通電腦具有硬件功能和失效模式方面的區(qū)別。

1.1 硬件與功能區(qū)別

普通電腦作為辦公及娛樂(lè)產(chǎn)品，其使用環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單單一，無(wú)特殊功能的設(shè)計(jì)要求，因此使用的硬件大致相似，只是針對(duì)不同人員的喜好要求，其外形和配置會(huì)有差異，但不離其個(gè)人使用的本質(zhì)。而工控機(jī)為適應(yīng)各類差異性的工業(yè)場(chǎng)合，其硬件一般具有以下特性。

（1）工控機(jī)需有較強(qiáng)的抗震動(dòng)、抗沖擊能力。在工業(yè)設(shè)備加工中，受不同刀具、不同工藝參數(shù)的影響，設(shè)備主軸、大功率電機(jī)、各類機(jī)械件移動(dòng)等產(chǎn)生的震動(dòng)會(huì)通過(guò)各類硬性連接傳導(dǎo)至工控機(jī)，為降低抖動(dòng)對(duì)工控機(jī)的影響，工控機(jī)大多采用鋁合金或其他金屬材料制成，集成化高，各類緩沖固定措施也較好。

（2）工控機(jī)需有很強(qiáng)的抗干擾能力。由于工業(yè)環(huán)境夾雜大量干擾噪聲，大功率、大電流、高頻轉(zhuǎn)換等元件也會(huì)相互作用，為保證工控機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，工控機(jī)要針對(duì)噪聲、信號(hào)等具備良好的屏蔽和抗干擾性。

（3）工控機(jī)具備更多類型和數(shù)量的工業(yè)接口。由于工控機(jī)必須與不同的工業(yè)設(shè)備相連，其必須留有相應(yīng)的串口、并口、高速總線、Profibus等不同信息的通道，保證不同硬件之間的連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。可參照筆者所在工廠某一精磨曲軸軸徑設(shè)備工控機(jī)連接拓?fù)鋱D，如圖1所示。

1.2 故障模式區(qū)別

普通電腦故障偏重于解決硬件故障，如主板、屏幕、硬盤、內(nèi)存條等異常問(wèn)題，主要是指一般意義的故障處理，需要專業(yè)人士介入的故障修復(fù)。正常情況下，普通電腦的卡滯、軟件崩潰、操作系統(tǒng)異常等，僅需要操作層面的殺毒清理、卸載重裝或系統(tǒng)恢復(fù)即可，對(duì)電腦的正常功能不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

工控機(jī)的故障偏重于解決軟件相關(guān)故障，如軟件卡死、配置丟失、通信斷開(kāi)、控制失效等問(wèn)題，主要是指導(dǎo)致設(shè)備停止自動(dòng)運(yùn)行或無(wú)法正常開(kāi)啟的工控機(jī)故障。正常情況下，由于工控機(jī)的硬件特性以及運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性，工控機(jī)不易出現(xiàn)硬件問(wèn)題，一旦出現(xiàn)，鑒于維保人員能力問(wèn)題，一般操作是整體更換工控機(jī)。但處理工控機(jī)內(nèi)安裝的各類軟件類異常故障，不能像處理普通電腦那樣卸載重裝軟件，首先由于設(shè)備供應(yīng)商隱私設(shè)置或技術(shù)保密方面問(wèn)題，供應(yīng)商一般不提供工業(yè)軟件的安裝文件，即使有提供且可以安裝，也需要考慮軟件各種參數(shù)、端口、指針、配置方面的設(shè)置，工作量也比較大，而且需要慎重進(jìn)行還原系統(tǒng)操作，若還原的鏡像文件是幾個(gè)月前的，在這幾個(gè)月期間由于加工的不斷進(jìn)行，加工參數(shù)或支持文件實(shí)時(shí)變化，貿(mào)然進(jìn)行還原操作可能需要花大量的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整測(cè)試。

2 工控機(jī)失效模式與原因

本文討論工控機(jī)問(wèn)題主要基于現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的軟件類故障及功能失效展開(kāi)，以筆者維修現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)異常經(jīng)驗(yàn)，工控機(jī)失效模式主要分為以下幾種。

2.1 軟件數(shù)據(jù)源問(wèn)題

問(wèn)題主要指工控軟件未及時(shí)收到其要處理數(shù)據(jù)信息，如圖2所示，某設(shè)備主要軟件系統(tǒng)所示，設(shè)備主要運(yùn)行JUPRO管理軟件，其他軟件系統(tǒng)通過(guò)Profibus、Profinet或串口線將設(shè)備其他系統(tǒng)信息傳至管理軟件，若出現(xiàn)外部硬件損壞、信號(hào)干擾或調(diào)用文件丟失，則會(huì)產(chǎn)生軟件功能故障，設(shè)備無(wú)法開(kāi)啟。

2.2 軟件本身問(wèn)題

問(wèn)題主要指軟件卡頓，占用CPU負(fù)荷高，或軟件界面顯示異常，操作指令無(wú)響應(yīng)等。此類問(wèn)題一般受軟件本身設(shè)置或軟件配置影響，軟件設(shè)置出錯(cuò)、通信卡滯、冗余文件或臨時(shí)文件生成過(guò)多，軟件所需的文件丟失或必須系統(tǒng)項(xiàng)目啟動(dòng)異常等會(huì)產(chǎn)生該類問(wèn)題。

2.3 軟件輸出響應(yīng)問(wèn)題

問(wèn)題主要指軟件無(wú)結(jié)果輸出或信號(hào)輸出異常，主要受后續(xù)軟硬件連接、軟件設(shè)置、操作異常及輸入源信號(hào)異常影響。如筆者先前遇到一個(gè)無(wú)法正常輸出結(jié)果文件的案例，原因?yàn)樵O(shè)置中對(duì)軟件輸出上限及軟件輸出字符代碼進(jìn)行了限制，設(shè)備經(jīng)過(guò)五年的運(yùn)行已超過(guò)設(shè)置值及限制導(dǎo)致軟件功能失效。

由于生產(chǎn)線工控機(jī)工控軟件的復(fù)雜性、接口的多樣性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、操作者的習(xí)慣等有不同，工控軟件亦會(huì)產(chǎn)生一些無(wú)原因的失效。當(dāng)設(shè)備異常開(kāi)關(guān)機(jī)、設(shè)備長(zhǎng)久停機(jī)、不合理地使用U盤等外部設(shè)備時(shí)，對(duì)工控軟件的穩(wěn)定運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

3 工控機(jī)失效一般的解決方法

針對(duì)工控機(jī)軟件報(bào)警或功能失效，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)為避免大量生產(chǎn)損失易采用由簡(jiǎn)至繁的處理措施，主要思路是先排查硬件，再檢查軟件，先檢查設(shè)置再檢查文件，先還原支持目錄再還原鏡像文件。

（1）檢查報(bào)警相關(guān)的外部硬件，包括連接線纜、處理單元、相關(guān)傳感器、檢測(cè)儀器等，存在異常則修復(fù)。

（2）根據(jù)異常信息判斷軟件系統(tǒng)問(wèn)題點(diǎn)，圖2是該精密設(shè)備軟件系統(tǒng)軟件對(duì)應(yīng)支持目錄，判斷是JUPRO、JUWOP/U、DITTEL還是MARPOSS系統(tǒng)的問(wèn)題，還原相關(guān)軟件的參數(shù)備份和軟件設(shè)置。

（3）如圖3所示，找到問(wèn)題軟件對(duì)應(yīng)的支持目錄，使用以往的備份文件或文件夾覆蓋目錄文件，同時(shí)重啟軟件和系統(tǒng)刷新對(duì)文件的調(diào)用。

（4）還原軟件所在盤符的鏡像或整機(jī)鏡像，并進(jìn)行部分參數(shù)的重寫與恢復(fù)。操作過(guò)程中若無(wú)先前的文件備份，可拷貝同類型設(shè)備上文件進(jìn)行使用，且在軟件重新啟用前，注意工藝參數(shù)是否有變更、加工程序是否有變化、軟件設(shè)置是否正確等問(wèn)題。

4 工控機(jī)日常維護(hù)

工控機(jī)的備件成本是普通電腦的數(shù)倍以上，保證工控機(jī)長(zhǎng)期處于較穩(wěn)定的工作狀態(tài)，進(jìn)而延長(zhǎng)其使用期限，可以有效降低生產(chǎn)線損失和成本消耗，因此工控機(jī)的日常硬件及軟件維護(hù)必不可少。工控機(jī)的硬件維護(hù)主要包括工控機(jī)風(fēng)扇的定期清理、工控機(jī)箱風(fēng)口日常清潔、油污、塵埃密封防護(hù)、各種線纜連接狀況、各種接地的檢查等，也包括規(guī)范化的開(kāi)關(guān)機(jī)、U盤等設(shè)備使用操作等。工控機(jī)的軟件維護(hù)主要包括工程軟件的正當(dāng)操作，工程軟件的周期性參數(shù)備份，軟件配置文件、支持性文件的備份存檔等，也包括工控系統(tǒng)定期的垃圾清理與鏡像備份等，很多操作與普通電腦的優(yōu)化性操作一致。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前各類企業(yè)的自動(dòng)化程度不斷提高，設(shè)備代替人工操作，機(jī)器智能取代人工分析，各行各業(yè)都在享受著自動(dòng)化、智能化帶來(lái)的福利。工控機(jī)作為自動(dòng)化設(shè)備主控單元，是連接設(shè)備數(shù)控伺服系統(tǒng)、測(cè)量分析系統(tǒng)、各輔助加工系統(tǒng)的橋梁與大腦，是未來(lái)工廠智能化進(jìn)程的一大助力，也是設(shè)備管理人員需重點(diǎn)關(guān)注的部件之一。筆者以處理發(fā)動(dòng)機(jī)工廠某精加工設(shè)備IPC經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)比與普通電腦區(qū)別，分析工業(yè)電腦特殊的失效模式與原因，提出應(yīng)對(duì)工控機(jī)功能失效的方法與日常維護(hù)方式，期望給自動(dòng)化生產(chǎn)線工控機(jī)方面的問(wèn)題解決提供部分思路與啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1] 薛迎成，何堅(jiān)強(qiáng).工控機(jī)及組態(tài)控制技術(shù)原理與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.

[2] 李定川.基于PLC的化學(xué)水處理廠控制系統(tǒng)[J].智慧工廠，2017（1）：80-82.