现货西门子S7-300PLC6ES7331-7KF02-0AB0

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这次分享的内容是我在某制药厂进行网络诊断的分析过程。该制药厂控制系统是使用西门子的PCS7；控制系统的网络是由2个OSM TP62和6个SCALANCE X200系列交换机组成的光纤环网，其中的1个OSM TP62作为环网管理器。

系统的数据归档服务器系统采用的是PI系统软件（经过了FDA认证的软件），此系统软件通过KEPSERVER（专业的OPC Server）的S7驱动协议与西门子的8个S7-400 PLC实现数据通信如下图1所示。

图1

客户现场的问题是当341车间断电时（交换机和PLC都断电）如下图2所示， 在PI系统上监视到其与各个PLC发给PI系统的通信心跳检测出现异常（正常看到的心跳是以1 递增；异常时会出现不是以1递增）如下图3所示，且有时会在431车间产生PI系统发给431车间的PLC的心跳检测**出设定时间15S的报警信息如下图4所示。客户怀疑可能由于网络的问题导致上述的情况的出现。认为网络出现中断的现象使得一些心跳数值得丢失。

图2

图3

图4

根据问题描述判断产生的原因有以下几种可能：

网络拓扑结构的变化使网络出现了问题，如环网管理出现了不正常等造成了通信的异常。

KEPSERVER OPC服务器的S7驱动在网络结构发生变化时出现了异常

PI系统的OPC 客户端与KEPSERVER OPC服务器之间的通信出现了异常导致问题的产生。网络中接入了新的设备，且此新设备的IP地址与KEPSERVER OPC服务器产生冲突导致了与所有PLC站的通信的时通时段

根据上面的分析判断与用户进行了沟通，用户给出的答案是上面的*三和*四是没有可能的。原因是PI系统的*远程诊断了PI与KEPSERVER OPC服务器之间的通信，结果是没有出现任何异常现象。当321车间断电时，网络也没有接入任何新的设备。所以只可能的是**条和*二条中的原因。

为了确认确切的故障原因让用户再次断321车间的电，看是否问题能重新浮现。当321车间断电后，故障现象确实能再次浮现。更进一步的排除了*三条与*四条造成问题的可能性。

那么**条与*二条中究竟是哪一条导致的故障现象？于是我们在KEPSERVER OPC服务器的出口和331车间的PLC的出口上接入了TAP（网络分析工具）进行抓包。如下图5所示。图中KEPSERVER OPC服务器的IP地址为192.168.0.20/24；331车间PLC的IP地址为192.168.0.4/24。

图5

在KEPSERVER OPC服务器的出口处抓包后分析发现，断电前与断电后数据包的发送间隔会出现变化，在断电前数据包的发送间隔为１s左右，而断电后数据的发送间隔在某个时刻会变为７－１０s左右，如图６和图７所示。但从这里只能说明数据包的发送出了问题，没有足够的证据能够说明是KEPSERVER OPC服务器的Ｓ７驱动的问题，而不是网络的问题。

图６　断电前的数据包发送情况

图7 断电后的数据包发送情况

为了更进一步的确认问题的原因，于是在现场断开321车间的OSM TP62的所有的光纤如下图8所示

图8

断开后发现PI系统监视到321车间发来的心跳检测仍然异常，此时把321车间的OSM TP62换为SCALANE X204-2交换机后心跳检测仍然异常，这样判断不是交换机网络引起的问题。为了更好的说明问题，把321车间的一端的光纤断开，另一端的光纤保持连接状态如图9所示，此时在PI系统上监视到321车间发来的心跳检测为正常，更进步说明了与网络无关。

图9

此时已基本确定是KEPSERVER OPC服务器的S7驱动的问题导致了故障现象。为了让客户能确认，我们又做了一个测试，环网保持正常的连接断开231车间PLC与SCALANCE X200的以太网双绞线如图10所示。断开后发现心跳检测出现了异常，在此基础上继续断开241车间PLC与SCALANCE X200的以太网双绞线，发现异常现象更为严重。

图10

造成问题的原因找到了，但为什么会出现此现象，我们查看了KEPSERVER OPC服务器的设置，在通讯通道的设置中有一项是当KEPSERVER OPC服务器与下面的PLC通信时，当连接不能建立时有重新请求的机制，这会造成延时。如图11所示。而KEPSERVER OPC服务器对所有的站采用的是轮训机制。一个PLC站点造成的延时会影响其后站的数据刷新。这也就是为什么当有PLC出现掉站，系统就会出现用户所描述的问题。

图11

较终处理的方式是更换KEPSERVER 的OPC服务器为西门子的SIMATIC Net的OPC服务器，SIMATIC Net的OPC服务器采用的不是轮训机制，所有的站都是并行发送数据，一个站点的掉站是不会影响其它的站。

我说工控行业穷， 指的是两个方面， 一个是行业的利润率低，跟同样技术含量相当的行业同比的情况下。 二个是从业者的薪资水平低。这二者是相符相乘的， 行业利润都低的情况下， 从业者怎么可能拿到高薪呢！

行业利润率低体现在低价竞标恶性竞争。 很多项目的报价， 你就是大约合计下原材料，采购成本加起来都要**总报价了。 但仍然有工程公司敢报，敢接单。最后实际项目运作的情况就可想而知了。 一方面拼命偷工减料， 一方面压榨设计人员的设计费用人工费用。

另外还有PLC代理商，为了推广PLC产品，竟然可以免费为客户编程。 不知道这个习惯是哪个品牌开始的， 也不知道是从啥时候开始的了。 总之后来就成为了行业惯例。 一些小型机械设备厂家，以批量采购为借口，可以赚得众多代理商纷纷无偿为其搞设计开发，而一旦开发完成，则以各种借口要来源程序，要来之后则可以抛弃原合作伙伴， 转身去找价格更低的代理商了。 反正源程序都有了， 也不需要再开发了，代理商只赚点差价即可。如果所要源程序未果，则换个代理商继续合作开发。 反正总有人愿意免费投入。 而老板因此也省了心， 甚至可以不需要招聘专职的自动化工程师， 公司有个小电工足够了。

而因为上述的情况，工程师薪资水平低就很寻常了。 大部分的从业者从入职开始工资低， 后来工资增长速度慢， 哪怕连续跳槽更换公司， 薪水的增长也仍然微乎其微。 而更要命的是， 这是个需要不停出差的行业，如果不出差的岗位， 则是没日没夜，经常无计划的被加班，人身完全没有自由。

而工控行业所谓的软件编程调试工作， 其实小儿科得很。 并算不上什么高深莫测的技术，你控制的对象也就锁定在那儿了，电机， 阀门， 压力表， 温度表。 设备就是有再多再复杂的控制工艺， 又能复杂到哪儿去？所以就这么点简单的设计工作， 真说要老板出很高的工资， 也确实有些难为了。 所以大多数的自动化专业毕业的大学生， 干几年练练手，稍微有点能力，很快就转行去做IT和网络等复杂度更高的行业去了。 有的甚至从毕业开始压根就没搞过自动化。

我说工控行业的编程调试工作简单小儿科， 还体现在， 你如果见到一个真正的IT程序员， 你去跟他介绍你在做的程序逻辑恐怕都无从开口， 他们也会摊手表示不理解：这也叫程序， 这也好意思叫编程？他们在做的编程， 所使用的语言， 除了VB, VC++, 现在更多的基于互联网的编程， JAVA, Python，Crystal.....我们能把名字读对了， 就已经算很厉害了 。

不服看看这个排行榜， 这些编程语言，你听说过几个？

我本人因为工作机遇以及不够勤奋的原因， 一直从事在工控行业未离开， 所做工作主要偏于上层。 因而**会对这其中的差别观察的非常清楚。

出于分享的目的， 也为了方便自己重复使用， 我花费心思制作了几个WINCC的例程，挂在网上出售。 价格从200-600不等。 按说很*吧。 比如一个工程师月薪6000元的话， 如果双休，月工作日为22.5天， 那么人均日工资为300元。 例程的价格只不过1-2天的工资而已。 买到后节省的时间何止10天！我自己制作整理这些例程每个花费的时间都至少花了半个月， 有的甚至**过一个月呢！ 所以才敢自称**。 **的意思是至少各种细节都考虑到了， 效果**出你事先的想象。

这些年卖出不少， 帮很多人解决了面临的棘手的问题并技术上从中获益。 但更有大量的人士， 联系后问了价格就不再说话了。 还有一些则抱怨价格贵， 自己工资低， 收入少， 老板抠门不肯花钱等等。 都是在验证着我的这些**们， 后入行的小老弟们， 生活状态之不如意，以及因此而带来的眼界的限制。 有一些联系我之后决定自己摸索。后来在网上经常看到他在提问各种细节问题。 有的都过了小半年了， 所问的问题我一看，这些问题在我的例子中都早解决了啊！你要是拿到例子， 早半年就搞定了。

而我自己，因为与上层IT行业的工作交互多， 很多工作赶紧自己实在学不懂，有的时候就隐姓瞒名，跑到各种IT软件编程的空间去学习请教， 有时候也要付费委托别人帮忙实现一些具体的功能。 但那些软件工程师的报价明显比我跟小弟们开出来的价格贵多了， 贵10倍都不止。 还很简单的功能。没办法， 我只好从中潜水， 找较新的生手， 报价才能较低。 而他们因为太新，很多时候理解力又不够， 都需要反复跟他们讲解拆分需求， 较终以比较低的价格实现我要的目的。