監(jiān)控系統(tǒng)工控機(jī)的日常維護(hù)與維修

王兆勇

（邢臺邢臨高速公路管理處，河北 邢臺 054000）

工控機(jī)是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。早在20世紀(jì)80年代初期，美國AD公司就推出了類似IPC的MAC—150工控機(jī)，隨后美國IBM公司正式推出工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)IBM7532。IPC的性能可靠、軟件豐富、價(jià)格低廉，因而在工控機(jī)中異軍突起，后來居上，應(yīng)用日趨廣泛。在邢臨高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（以下簡稱“工控機(jī)”）起到了關(guān)鍵作用。因此，工控機(jī)的安全也顯得尤為重要。本文結(jié)合邢臨高速公路的實(shí)際情況，就高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中工控機(jī)的日常維護(hù)與維修展開分析與討論。

1 工控機(jī)硬件故障原因分析

1.1 硬件本身質(zhì)量不佳

粗糙的生產(chǎn)工藝、劣質(zhì)的制作材料、非標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格尺寸等都是引發(fā)故障的因素，常常引發(fā)板卡上元件焊點(diǎn)的虛焊脫焊、插接件之間接觸不良、連接導(dǎo)線短路斷路等故障。

1.2 人為因素的影響

操作人員的使用習(xí)慣和應(yīng)用水平也不容小覷，例如帶電插拔設(shè)備、設(shè)備之間錯(cuò)誤的插接方式、不正確的BIOS參數(shù)設(shè)置等均可導(dǎo)致硬件故障。

1.3 使用環(huán)境的影響

使用環(huán)境包括溫度、濕度、灰塵、電磁干擾、供電質(zhì)量等方面。每一方面的影響都是嚴(yán)重的，例如過高的環(huán)境溫度會嚴(yán)重影響設(shè)備的性能，等等。

1.4 其他影響

設(shè)備的正常磨損和硬件老化也常常引發(fā)硬件故障。

2 工控機(jī)硬件故障檢修步驟

2.1 先檢查軟件，后檢查硬件

工控機(jī)發(fā)生故障后，一定要先排除軟件方面的原因（例如BIOS參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起工控機(jī)不能重啟、電子盤扇區(qū)損壞導(dǎo)致紅外線程序不能運(yùn)行等）之后再考慮硬件原因。

2.2 先檢查外部設(shè)備，后檢查主機(jī)

由于外部設(shè)備原因引發(fā)的故障往往比較容易發(fā)現(xiàn)和排除，可以先根據(jù)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)信息檢查外部設(shè)備的各種連線和本身工作狀況。在排除外部設(shè)備方面的原因后，再考慮主機(jī)。

2.3 先檢查電源，后檢查部件

電源的作用很重要。電源功率不足、輸出電壓電流不正常等都會導(dǎo)致各種故障的發(fā)生。因此，應(yīng)該首先排除電源的問題，然后再考慮其他部件。

2.4 先考慮簡單故障，后考慮復(fù)雜故障

硬件產(chǎn)品并不易損，因此在遇到硬件故障時(shí)，應(yīng)該從最簡單的原因開始檢查，如判斷各種線纜的連接情況是否正常、各種插卡是否存在接觸不良的情況等。若在進(jìn)行上述檢查之后故障依舊，這時(shí)方可考慮部件的電路部分或機(jī)械部分存在較復(fù)雜的故障。

3 工控機(jī)硬件故障檢修方法

3.1 由于軟件設(shè)置方面的原因?qū)е掠布o法工作的故障檢修方法

對由于軟件設(shè)置方面的原因?qū)е掠布o法工作的，故障檢修方法為還原BIOS參數(shù)至缺省設(shè)置：開機(jī)后按Del鍵進(jìn)入BIOS設(shè)置窗口→選中“Load Optimized Defaults”項(xiàng)→回車后按Y鍵確認(rèn)→保存設(shè)置退出。

3.2 對硬件資源沖突或是在添加安裝完某硬件或更新某硬件的驅(qū)動程序后出現(xiàn)頻繁“死機(jī)”故障的檢修方法

對于硬件資源沖突這類情況來說，通常是發(fā)生了設(shè)備沖突問題，如中斷、DMA、端口、I／O等出現(xiàn)沖突。

對于添加安裝完某硬件或更新某硬件的驅(qū)動程序后出現(xiàn)頻繁“死機(jī)”這類情況來說，是所安裝的硬件驅(qū)動程序存在兼容性問題，可能是這個(gè)硬件設(shè)備新安裝的驅(qū)動程序與另一個(gè)設(shè)備的驅(qū)動程序存在沖突，或是新驅(qū)動程序本身存在問題，或是新驅(qū)動程序與系統(tǒng)的某個(gè)文件存在版本沖突，還有可能是安裝了別的操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序（比如把用于Windows XP的驅(qū)動程序安裝到了Windows 2000的操作系統(tǒng)中）以致于發(fā)生死機(jī)故障。由于引發(fā)該故障的可能性非常多，所以要采取相對應(yīng)的解決方法，比如：以“安全模式”啟動，然后在“設(shè)備管理器”中進(jìn)行相應(yīng)的查看和設(shè)置，或者卸載這個(gè)驅(qū)動，安裝經(jīng)過微軟認(rèn)證的驅(qū)動程序。安裝后在硬件驅(qū)動程序版本里邊有“數(shù)字簽名程序：Microsoft Windows Hardware Compatibility Publisher”字樣。

3.3 直接觀察法

直接觀察法即通過看、聽、摸、嗅等方式檢查比較明顯的故障。例如根據(jù)BIOS報(bào)警聲或Debug卡判斷故障發(fā)生的部位；觀察電源內(nèi)是否有火花、異常聲音；檢查各種插頭是否松動、線纜是否破損、斷線或碰線；電路板上的元件是否發(fā)燙、燒焦、斷裂、脫焊虛焊；各種風(fēng)扇是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常等。有的故障現(xiàn)象時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，可用橡皮頭輕敲有關(guān)元件，觀察故障現(xiàn)象的變化情況，以確定故障位置。

3.4 插拔替換法

初步確定發(fā)生故障的位置后，可將存疑的部件或線纜重新插拔，以排除松動或接觸不良的原因。例如將板卡拆下后用橡皮擦擦拭金手指，然后重新插好；將各種線纜重新插拔等。如果經(jīng)過插拔后不能排除故障，可使用相同功能型號的板卡替換有故障的板卡，以確定是板卡本身已經(jīng)損壞還是主板的插槽存在問題，然后根據(jù)情況更換板卡。

3.5 系統(tǒng)最小化法

最嚴(yán)重的故障是機(jī)器開機(jī)后無任何顯示和報(bào)警信息，應(yīng)用前文所述方法已無法判斷故障產(chǎn)生的原因。這時(shí)可以采取最小系統(tǒng)法進(jìn)行診斷，即只安裝CPU、內(nèi)存、顯卡、主板。如果不能正常工作，則在這四個(gè)關(guān)鍵部件中采用替換法查找存在故障的部件。如果能正常工作，再接硬盤（電子盤）等。以此類推，直到找出引發(fā)故障的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

3.6 交換法

將同型號插件板，總線方式一致、功能相同的插件板或同型號芯片相互交換，根據(jù)故障現(xiàn)象的變化情況判斷故障所在。此法多用于易拔插維修環(huán)境，例如內(nèi)存白檢出錯(cuò)，可交換相同的內(nèi)存芯片或內(nèi)存條來判斷故障。總之，若能找到相同型號的微機(jī)部件或外部設(shè)備，使用交換法可以快速判定是否是元件本身的質(zhì)量問題。交換法也可用于以下情況：沒有同型號的微機(jī)部件或外部設(shè)備，但有相同類型的微機(jī)主機(jī)，則可以把微機(jī)部件或外部設(shè)備插接到該同型號的主機(jī)上以判斷其是否正常。

3.7 對比檢查法

運(yùn)行兩臺或多臺相同或相類似的計(jì)算機(jī)，根據(jù)正常計(jì)算機(jī)與故障計(jì)算機(jī)在執(zhí)行相同操作時(shí)不同表現(xiàn)可以初步判斷故障產(chǎn)生的部位。

3.8 敲擊檢查法

用手指輕輕敲擊機(jī)箱外殼，有可能解決因接觸不良或虛焊造成的故障問題。比如：用手指或塑料棒輕敲主板的南、北橋芯片來判斷是否是BGA虛焊；然后據(jù)此再進(jìn)一步檢查并確定故障點(diǎn)的位置。

3.9 由信息阻斷造成工控機(jī)“死機(jī)”的故障檢修方法

中控室工控機(jī)（上位機(jī)）監(jiān)視和控制S7—400PLC（下位機(jī)），信息阻斷時(shí)故障現(xiàn)象為：工控機(jī)畫面上監(jiān)控信號處出現(xiàn)陰影且信號數(shù)值都為零，上位機(jī)對下位機(jī)無法監(jiān)視和控制。這種故障與前面提到的“死機(jī)”現(xiàn)象不一樣。該故障是由信息阻斷造成的，由于下位機(jī)“死機(jī)”或傳輸信號網(wǎng)線和網(wǎng)卡發(fā)生故障，導(dǎo)致上位機(jī)接收不到信號，其實(shí)上位機(jī)并沒有“死機(jī)”。這種故障曾于2011年11月初在邢臨高速公路發(fā)生過，是由于網(wǎng)線和網(wǎng)卡接觸不良導(dǎo)致上位機(jī)對下位機(jī)無法監(jiān)視和控制。

針對這類故障的處理辦法為：當(dāng)上位機(jī)畫面出現(xiàn)“陰影”時(shí)，首先需要檢查下位機(jī)的工作狀態(tài)，S7—400PLC的CPU模板上有各種錯(cuò)誤指示燈，可根據(jù)指示燈的狀態(tài)進(jìn)行操作。如果PLC“死機(jī)”，則用鑰匙將PLC的CPU重新啟動就能恢復(fù)正常。如果網(wǎng)線和網(wǎng)卡有問題，操作工應(yīng)立即檢查上、下位機(jī)的信號電纜插頭有無接觸不良，用手對各插頭輕壓或擺動，很有可能找出故障點(diǎn)。

4 結(jié)語

在工控機(jī)常見故障維護(hù)中，應(yīng)先根據(jù)現(xiàn)場情況分析問題可能出在哪兒，然后再動手操作。先從軟件入手，然后再從硬件著手分清是機(jī)械原因還是電氣原因造成的。筆者在實(shí)際工作采用上述辦法，快速修復(fù)了工控機(jī)故障，保障了正常生產(chǎn)。