在线扩展版:网络诊断工具辅助智能设计、维护

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侧边栏:平衡缓解网络恶魔|诊断网络的清单| IT经理在主动网络维护方面大出神儿

网络诊断从定义、了解和理解您的网络开始。在工厂车间，一般有两种网络。第一种是信息网络，这种网络的设计目的是移动大量数据，几乎完全通过以太网，但及时传递单个消息并不是特别重要。第二种是控制网络和现场总线，它们通常传输的数据量较小，更强调每条消息或信息的质量和/或及时性。

网络诊断实际上是成功部署工业网络所涉及的三个阶段之一。第一阶段是适当的设计和安装，包括适当的诊断功能。二是网络运营，包括定期检查和主动维护，确保网络健康。第三阶段是故障后修复，这是执行大多数传统诊断的时候。导致故障的问题可能包括灾难性的故障(当网络停止工作时)，或者当网络性能随着时间的推移而下降时，问题会慢慢升级。

工厂车间的工程师传统上专注于快速识别和修复问题，这仅限于第三阶段。然而，信息技术(IT)管理人员知道，通过关注前两个阶段，他们可以显著减少第三个阶段的问题。

维护和故障后诊断工具包括手持式仪表、在线设备、基于笔记本电脑的组件、监控软件和其他更多特定应用的配件。

手持设备，其他工具

虽然它们似乎是从传统的电压表和万用表演变而来的，但手持网络诊断工具与先进的测试设备有更多的共同点。它们仍然可以收集电信号，但是，这些新设备不再需要操作员根据经验来解释信号，而是从复杂的网络活动中提取关键的电压测量值。这种高级功能通常是通过在一个手持工具中结合协议分析仪和电信号分析仪来实现的。

IT界有自己的一系列专用工具。网络嗅探器是永久连接到网络以监视网络并提供诊断数据的设备。他们也监控网络的线路;检查正在运行的协议;并帮助确定网络是否健康。

IT专业人员熟悉的另一个工具是时域反射计(TDR)。tdr在网络介质和测量介质上发送脉冲，并测量反射，以查明任何问题，如短路、开路、错误接线的连接器、电缆长度过长或电缆类型不正确。安装人员使用TDR对新的以太网媒体安装进行100%测试和认证是非常常见的要求。介质测试仪也可用于工业控制网络，在安装过程中用于验证正确安装时具有重要价值。缺点是，像这样的活动测试器必须在非活动网络上使用，通常节点断开连接。

除了通常的手持设备外，还可以使用pc和笔记本电脑进行网络诊断，并结合具有内置诊断功能和相关软件的网络接口卡(nic)。

由于不同的诊断工具测量不同的现象，工程师通常不得不使用不止一种。例如，在电缆上电之前使用TDR可以帮助确认物理层。接下来，协议和电气分析仪可以检查网络的电气特性和性能，其中包括网络错误率和带宽利用率。有许多工具可用，请检查适用于您网络的协议组织，无论是DeviceNet, Profibus, Foundation现场总线还是其他协议，以获得适当的诊断工具和方法。

基线,基准

除了收集和分析数据外，网络诊断工具还使您能够将当前状况与历史先例进行比较，以检测恶化情况。基线可以在安装时记录，记录网络的建成特性，也可以在网络认证或调试时记录。

事实上，在安装阶段勤奋工作不仅可以防止以后出现问题，还可以帮助使用现有诊断设备进行主动维护。许多用户倾向于购买和连接组件;打开他们的网络;然后忘记他们——直到他们失败。然而，仔细规划和设计一个网络——本质上满足其安装、操作/维护和维修阶段的需要——比在问题发生后试图发现和解决问题更有效。

尼克·琼斯，Woodhead Connectivity公司(加拿大安大略省滑铁卢)的研究员和首席技术官，开放DeviceNet供应商协会(ODVA，佛罗里达州博卡拉顿)

平衡缓解网络恶魔

网络规范通常在几个相互竞争的需求之间取得平衡，包括数据速率、距离和抗噪性。改善网络的一个特性往往会导致另一个特性的退化。

• 噪声免疫力

• 数据速率

• 距离

其他网络特性，如媒体访问方法(决定谁在共享媒体上下一个发言)和电缆中的集成电源，可能会产生副作用。在定义物理层规范和指导方针时也必须考虑这些。

在网络部署中，正确的安装可以达到适当的平衡，以对抗阻碍网络性能的潜在恶魔问题。这些包括:

• 总线错误通常是间歇性的，通常是由物理层问题引起的，可以使用诊断工具来检查每个节点的错误率。

• 边缘介质还包括一系列明显和微妙的问题，例如松动、腐蚀或连接或电缆安装不当;设备电路故障;以及拓扑相关的问题。

• 噪声，或由外部影响引起的信号干扰，这些影响包括电、电磁或磁。

来源:控制工程，数据来自“DeviceNet物理层:一个内部人士的观点”和“你的网络中三个隐藏的恶魔”，作者Nick Jones是Woodhead Connectivity (Waterloo, Ontario, Canada)的研究员，可在www.myNetAlert.comwww.mysst.com

用于诊断网络的清单

为了主动诊断工业网络和现场总线，用户应该执行以下任务:

1)从您的供应商或适用的网络组织处获取您正在安装的特定类型网络的安装指南;

2)阅读并理解它;

3)确保分包商完成步骤1)和步骤2)，然后完全按照规定安装网络;精确地遵循其规则;也不试图扭曲它们;

4)验证。使用网络分析和诊断工具来确保网络的特征在可接受的范围内。

5)基线。在验证初始测量值时，将它们全部记录下来。寻找基于软件和在线的工具来自动化这个过程。

6)监控。对网络进行定期检查，并将其性能与基线进行比较。

7)如果和/或当出现问题或故障时，使用诊断工具和基线数据来更快、更有效地完成维修。

IT经理善于主动维护网络

由于信息技术(IT)经理通常在典型网络生命周期的所有三个阶段(设计/安装、操作/维护和维修)中都关注网络的正常运行时间，因此在保持网络运行方面，他们通常比控制和自动化方面的同行做得更好。

IT经理关注的是平均交付时间和平均吞吐量，尽管如果单个消息延迟，他们通常不会遇到灾难性的结果。与此同时，工厂/工业工程师历来不得不考虑最坏的情况，并设计他们的网络，以满足在这些条件下运行的标准。这两个群体之间的重叠越来越多，尽管对彼此的了解仍然不多。两者都传递信息，但它们的目标不同。

大型IT部门和互联网服务提供商(isp)拥有不允许宕机的网络，控制和自动化人员当然可以从中学到一件事:最好是专注于维护健康的网络，而不是修复有故障的网络。

我认为自动化用户倾向于避免主动措施的原因归结为财务组织。例如，负责资本预算的组织小组通常负责设计和安装新系统。然而，在安装之后，这些系统被移交给第二组来操作和维护。

不幸的是，这两个群体的目标相互冲突。第一组人想要最小化安装成本，而第二组人想要最小化运营成本。由于这两组独立运行，第一组不太可能设计和安装增加正常运行时间或减少故障诊断时间的功能，如果这些功能也增加了安装成本。

根据我的经验，自动化用户对24/7诊断产品很感兴趣，并且很乐意添加这些功能，但是他们不能，因为它们不是原始规范的一部分，并且由此增加的成本不在他们的团队预算中。正是这些在组织上分割的资本支出预算和运行时维护预算构成了优化投资回报率(ROI)和总拥有成本(TCO)的主要障碍。

事实上，在许多项目中，通过增加不到10%的安装成本来增加ROI和降低TCO通常是可行的。与简单依赖故障后诊断功能相比，这可以以更低的成本消除大量停机时间。诀窍在于让包括高层管理人员和财务人员在内的所有群体都关注TCO。

-Nick Jones, Woodhead Connectivity, Waterloo, Ontario

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