西门子PLC通信之一次通信故障的处理

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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。
         
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？
         
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。
来源：西门子工业技术论坛