3．故障分析与检测方法
    在搅拌站控制系统运行中，即使搅拌站处于正常运行状态，也会发生信号数据丢失或操纵没有响应等故障。
    （1）故障分析
    信号数据丢失根据搅拌站控制系统实际运行情况，正常信号状态变化持续时间皆大于200ms。通过计算规定时间内的通讯次数得出，工控机与PLC的正常通讯频率约为15.7次／s，即约64m、更新1次数据信息。因此正常情况下，工控机能够及时捕捉到设备状态变化信号。
    在控制系统实际运行过程中，通过软件记录分析，我们发现有些数据交互消耗时间过长，甚至超过800ms。例如，工控机在某些特定状态时，将某些特定状态信号及数据保存到数据库时，若存储数据较多，会造成保存或调取所消耗的时间较长，导致该次的数据交互时间过长。这样在对于状态变化持续时间较短的信号，可能会出现信号丢失现象。
    系统没有响应由于．NET Framwork对线程数量的限制，若运行的线程数量超过设置线程数时，新启动的线程会不能执行。该控制系统中，工控机使用System.Timer定时器循环读取数据，启动定时器时即启动一个新线程。执行指令时启动执行器，指令结束后停止定时器，执行下一个指令再启动定时器，如图2所示。若工控机程序运行时，在某一时刻的线程数量超过限制线程时，就不能继续执行操作指令，造成工控机对下位机的通讯中断。
    另外，根据工控机软件的通讯方式（见图2），当指令在缓存区中缓存指令较多时，将会延时读取交互数据指令，不能更新控制系统状态，这也是上控机不能及时响应操作和反馈状态的原因。
    （2）检测方法
    根据对通讯故障原因的分析，可应用参数估计法检测故障，即根据控制系统的参数值与其正常值之间的偏离程度，判断控制系统是否处于故障状况。确定该控制系统中数据通讯的检测参数为指令执行时间、指令执行间隔时间、指令缓存数量。
    1个指令的执行周期包括下发指令、接收数据、判断数据、状态更新。指令执行时间为1个执行周期的总时间，该时间可用于检测是否会发生信号丢失故障。指令执行间隔时间用于检测通讯是否中断，检测指令缓存数量可防止系统长时间无响应。通过实际测试，在正常生产情况下，完成一次数据读写及界面更新，耗时为15～120ms，指令执行间隔时间设置为20ms，指令缓存数量最大约为50个。根据以上分析，我们确定检测参数，指令执行时间为200rns，指令执行间隔时间为50ms，缓存队列数量为60个，该参数即为检测故障的限制值。
    控制系统运行时，按照以上限制值执行执行检测。实时计算每个指令的执行时间和缓存队列的指令数帚，检测值超出限制值时系统给出报警信息，情况严重时提示操作人员停比生产进行设备检查。每条指令执行完成后，在指令执行间隔时间内限制值检测是否已开始执行下一个指令，若没有持续执行则报警提示，停止搅拌站生产。

    4．软件优化方法
    为了提高控制系统的可靠性，减少通讯故障和故障报警，保证控制系统的安全运行。针对上述通讯故障的产生原因，在软件方面要进行优化，如下所示。

    （1）异步执行减少耗时
    对于特殊状态信号，在状态变化时需要进行数据库操作，用同步方式执行需要等待的数据库，操作完成后才能继续执行。因此，在程序中应对数据库的操作进行异步执行，不占用指令执行时间，这样会提高数据交互速度和通讯频率。
    （2）减少线程使用量
    整合控制系统程序运行资源，减少系统中对System. Timer（即启动新线程）的使用。通过监控该控制系统得知，并列发送线程的数量最多可达到29个，这将影响到新线程的启动，可导致新线程不能启动。通过优化将原控制程序中部分辅助功能中的定时器，或者对时间精度要求较低的控制功能，用自定义的统一时间触发器代替。这样可降低系统运行时的并列发送线程数，可将最大线程数降低至21个，由此保证控制系统程序的可靠运行，避免线程不能启动工况，解决通讯中断问题。
    （3）分批执行缓存区指令
    根据该搅拌站控制系统现有通讯方式，当缓存区指令数据超出限制值时，进行分批执行。执行指定数量后，执行“读交互数据”指令，循环执行，使缓存区数量达到安全水平，避免系统出现无响应现象。

    5．系统优化效果
    我们根据以上故障诊断方法编制了相应的故障诊断程序，对．NET平台的搅拌站控制系统的通讯方式进行实时监测，保证混凝土生产过程的安全可靠。根据以上优化方法对该控制系统程序进行的进一步优化，提高了系统软件的运行质量。在实际应用中，这种方法对搅拌站．NET平台控制系统通讯方案的设计和故障排查具有很好的指导意义。
 

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