网络及路由器故障诊断基础知识

网络及路由器故障诊断基础知识（通用10篇）

篇1：网络及路由器故障诊断基础知识

查找和排除数据链路层的故障，需要查看路由器的配置，检查连接端口的共享同一数据链路层的封装情况，每对接口要和与其通信的其它设备有相同的封装，通过查看路由器的配置检查其封装，或者使用show命令查看相应接口的封装情况。

一、首先确定故障的具体现象，分析造成这种故障现象的原因的类型。例如，主机不响应客户请求服务。可能的故障原因是主机配置问题、接口卡故障或路由器配置命令丢失等。

二、收集需要的用于帮助隔离可能故障原因的信息。从网络管理系统、协议分析跟踪、路由器诊断命令的输出报告或软件说明书中收集有用的信息。

三、根据收集到的情况考虑可能的故障原因，排除某些故障原因。例如，根据某些资料可以排除硬件故障，把注意力放在软件原因上，

四、根据最后的可能故障原因，建立一个诊断计划。开始仅用一个最可能的故障原因进行诊断活动，这样可以容易恢复到故障的原始状态。如果一次同时考虑多个故障原因，试图返回故障原始状态就困难多了。

五、执行诊断计划，认真做好每一步测试和观察，每改变一个参数都要确认其结果。分析结果确定问题是否解决，如果没有解决，继续下去，直到故障现象消失。

六、物理层的故障主要表现在设备的物理连接方式是否恰当;连接电缆是否正确;Modem、CSU/DSU等设备的配置及操作是否正确。确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是使用show interface命令，检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA状态。

终结：想要排故障就必须沿着从源到目标的路径，查看路由器路由表，同时检查路由器接口的IP地址。如果路由没有在路由表中出现，应该通过检查来确定是否已经输入适当的静态路由、默认路由或者动态路由。然后手工配置一些丢失的路由，或者排除一些动 态路由选择过程的故障，包括RIP或者IGRP路由协议出现的故障。

篇2：网络及路由器故障诊断基础知识

网络故障诊断概述

网络故障诊断，从故障现象出发，以网络诊断工具为手段获取诊断信息，确定网络故障点，查找问题的根源，排除故障，恢复网络正常运行。网络故障通常有以下几种可能：物理层中物理设备相互连接失败或者硬件及线路本身的问题;数据链路层的网络设备的接口配置 问题;网络层网络协议配置或操作错误;传输层的设备性能或通信拥塞问题;上三层或网络应用程序错误。诊断网络故障的过程应该沿着OSI七层模型从物理层开始向上进行。首先检查物理层，然后检查数据链路层，以此类推，设法确定通信失败的故障点，直到系统通信 正常为止。

网络诊断可以使用多种工具：路由器诊断命令，网络管理工具和包括局域网或广域网分析仪在内的其它故障诊断工具。查看路由表，是开始查找网络故障的好办法。ICMP的ping、trace命令和Cisco的show命令、debug命令是获取故障诊断有 用信息的网络工具。如何监视网络在正常条件下的运行细节和出现故障的情况,监视哪些内容呢?利用show interface命令可以非常容易地获得待检查的每个接口的信息。show buffer命令提供定期显示缓冲区大小、用途及使用状况。show proc命令和 show proc mem命令可用于跟踪处理器和内存的使用情况。可以定期收集这些数据，在故障出现时用于诊断参考。

故障诊断步骤

第一步，首先确定故障的具体现象，分析造成这种故障现象的原因的类型。例如，主机不响应客户请求服务。可能的故障原因是主机配置问题、接口卡故障或路由器配置命令丢失等。

第二步，收集需要的用于帮助隔离可能故障原因的信息。从网络管理系统、协议分析跟踪、路由器诊断命令的输出报告或软件说明书中收集有用的信息。

第三步，根据收集到的情况考虑可能的故障原因，排除某些故障原因。例如，根据某些资料可以排除硬件故障，把注意力放在软件原因上。

第四步，根据最后的可能故障原因，建立一个诊断计划。开始仅用一个最可能的故障原因进行诊断活动，这样可以容易恢复到故障的原始状态。如果一次同时考虑多个故障原因，试图返回故障原始状态就困难多了。

第五步，执行诊断计划，认真做好每一步测试和观察，每改变一个参数都要确认其结果。分析结果确定问题是否解决，如果没有解决，继续下去，直到故障现象消失。

网络分层诊断技术

物理层的故障主要表现在设备的物理连接方式是否恰当;连接电缆是否正确;Modem、CSU/DSU等设备的配置及操作是否正确。确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是使用show interface命令，检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA状态。

查找和排除数据链路层的故障，需要查看路由器的配置，检查连接端口的共享同一数据链路层的封装情况，

每对接口要和与其通信的其它设备有相同的封装。通过查看路由器的配置检查其封装，或者使用show命令查看相应接口的封装情况。

排除网络层故障的基本方法是：沿着从源到目标的路径，查看路由器路由表，同时检查路由器接口的IP地址。如果路由没有在路由表中出现，应该通过检查来确定是否已经输入适当的静态路由、默认路由或者动态路由。然后手工配置一些丢失的路由，或者排除一些动 态路由选择过程的故障，包括RIP或者IGRP路由协议出现的故障。例如，对于IGRP路由，选择信息只在同一自治系统号(AS)的系统之间交换数据，查看路由器配置的自治系统号的匹配情况。

路由器接口故障排除

串口故障排除

串口出现连通性问题时，为了排除串口故障，一般是从show interface serial命令开始，分析它的屏幕输出报告内容，找出问题之所在。串口报告的开始提供了该接口状态和线路协议状态。接口和线路协议的可能组合有以下几种：

1.串口运行、线路协议运行，这是完全的工作条件。该串口和线路协议已经初始化，并正在交换协议的存活信息。

2.串口运行、线路协议关闭，这个显示说明路由器与提供载波检测信号的设备连接，表明载波信号出现在本地和远程的调制解调器之间，但没有正确交换连接两端的协议存活信息。可能的故障发生在路由器配置问题、调制解调器操作问题、租用线路干扰或远程路由器 故障，数字式调制解调器的时钟问题，通过链路连接的两个串口不在同一子网上，都会出现这个报告。

3.串口和线路协议都关闭，可能是电信部门的线路故障、电缆故障或者是调制解调器故障。

4.串口管理性关闭和线路协议关闭，这种情况是在接口配置中输入了shutdown命令。通过输入no shutdown命令，打开管理性关闭。

接口和线路协议都运行的状况下，虽然串口链路的基本通信建立起来了，但仍然可能由于信息包丢失和信息包错误时会出现许多潜在的故障问题。正常通信时接口输入或输出信息包不应该丢失，或者丢失的量非常小，而且不会增加。如果信息包丢失有规律性增加，表明 通过该接口传输的通信量超过接口所能处理的通信量。解决的办法是增加线路容量。查找其它原因发生的信息包丢失，查看show interface serial命令的输出报告中的输入输出保持队列的状态。当发现保持队列中信息包数量达到了信息的最大允许值，可以增加保持队列设置的大小。

以太接口故障排除

以太接口的典型故障问题是：带宽的过分利用;碰撞冲突次数频繁;使用不兼容的帧类型。使用show interface ethernet命令可以查看该接口的吞吐量、碰撞冲突、信息包丢失、和帧类型的有关内容等。

1.通过查看接口的吞吐量可以检测网络的带宽利用状况。如果网络广播信息包的百分比很高，网络性能开始下降。光纤网转换到以太网段的信息包可能会淹没以太口。互联网发生这种情况可以采用优化接口的措施，即在以太接口使用no ip route-cache命令，禁用快速转换，并且调整缓冲区和保持队列的设置。

篇3：网络及路由器故障诊断基础知识

Windows操作系统中的Tracert (跟踪路由) 命令通常用于测试网络的连通性, 并通过命令中返回的IP数据包的生存时间 (TTL) 字段来判断网络状况。通过Tracert诊断程序, 可以确定IP数据包到达目标所经过的路由, 也能够确定数据包在网络上的停止位置。如果需要通过网络来测试远端的应用服务器, 一旦网络出现问题, Tracert可以很快地缩小网络故障的范围。

VPN (virtual private network) 是利用internet构建用户的内部网络的技术, 它以较低的成本解决了异地的局域网之间的互联问题, 使得远程计算机之间相互访问像在本地局域网一样。VPN通过隧道技术、加密技术在公共网络中建立起虚拟的专用通道 (tunnel) , 从而保障了数据在公共网络中传输的安全性。

因此, VPN技术在许多大中型企业中被广泛应用。为了测试远程网络之间的网络连接故障, 网络管理员经常会使用到Tracert诊断程序。

1 某企业网络系统概述

国内某大型企业总部设在浙江, 并在江西建立了分公司。为保证应用服务器内数据的统一、减少网络建设的成本投入、保证数据传输的安全性, 在总部和分公司之间通过internet建立VPN实现远程的局域网互联。企业的应用服务器都放置在总部内网中, 江西分公司员工必须通过VPN连接到总部内网的OA服务器实现在线办公。

总部与分公司的路由器通过internet构建隧道tunnel0, 实现异地局域网内客户机与服务器间的正常通信。通过两台路由器上的加解密模块, 实现数据在公共传输网络中的加密传输, 保障数据的安全性。

2 网络故障描述

南昌分公司用户需通过VPN连接总部的OA服务器实现在线办公。应用系统使用过程中发现存在如下问题:

(1) 用户计算机早上连接OA服务器速度较快, 企业内部电子邮件发送、接收正常;

(2) 用户计算机下午上班后连接OA服务器进行在线办公时, 经常出现连接中断, 企业内部电子邮件需要多次发送才能成功。

3 使用ping、tracert命令测试

为寻找故障规律, 管理员分别在上午、下午时间段, 通过计算机的ping、tracert命令进行网络连接测试。

(1) ping命令测试上午通过ping命令测试结果如图1所示。

下午通过ping命令测试结果如图2所示。

(2) tracert命令测试

上午通过tracert命令测试结果如图3所示。

下午通过tracert命令测试结果如图4所示。

4 测试结果分析

通过ping命令测试结果, 可得出以下分析结果:

(1) 南昌分公司用户的计算机连接浙江总部的OA服务器时, 上午、下午这两个时间段的网络延迟时间的差异较大;

(2) 上午连接OA服务器的延迟时间较短, 基本稳定在85ms左右, 因此网络应用服务工作正常;

(3) 下午连接服务器的延迟时间较大, 因此网络应用服务实际响应的时间可能超出应用软件所规定的响应时间, 因而导致服务器连接出现中断, 企业内部邮件发送超时导致邮件需要重发多次才能发送成功的情况。

通过tracert命令测试结果, 可得出以下分析结果:

(1) 南昌分公司用户的计算机连接浙江总部的OA服务器时, 无论在上午还是下午, 路由跟踪过程中都出现过一次较大的延迟时间上的变化;

(2) 测试中出现延迟时间跳变时的设备地址都相同;

(3) 不同之处就在于上午测试的延迟时间跳变较小, 下午测试的延迟时间跳变较大。

(4) 跳变之前的延迟时间都相近, 跳变之后的延迟时间都相近。

为了检验上述分析是否存在规律性, 管理员在第二天的上午、下午两个时间段再次使用ping、tracert命令进行了网络测试, 得到类似的测试结果。

5 测试结论

针对规律性的网络连接延迟时间变化的情况, 管理员对每次在相同位置产生跳变的设备地址进行查询。查询结果为跳变前的设备地址属于电信公司, 跳变后设备的地址属于网通公司。结合网络故障出现的时间段, 可以推测出故障原因是南昌分公司租用电信公司宽带作为internet出口, 浙江总部租用网通公司宽带作为internet出口。上午电信、网通宽带的上网用户较少, 电信与网通网络互联的带宽占用较少, 数据转发较快, 因此测试出的网络延迟时间较短。下午和晚上, 电信、网通宽带的上网用户增多, 电信与网通网络互联的带宽占用过大, 数据转发时间变长, 因此测试出的网络延迟时间较长, 影响了应用服务的正常运行。

本案中网络本身不存在问题, 应用业务不正常的原因是使用了不同运营商的宽带接入方式, 网络互联的带宽受到用户数限制所导致的。解决的办法是浙江总部 (或南昌分公司) 换成与对端相同运营商提供的宽带接入方式即可。

参考文献

[1]安淑芝, 黄彦.计算机网络 (第三版) [M].北京:中国铁道出版社, 2008, 12

[2]宫纪明.局域网技术与组网工程[M].北京:中国水利水电出版社, 2010, 11

篇4：网络及路由器故障诊断基础知识

多层检测

BFD是从基础传输技术中经过逐步发展而来的，因此它可以检测网络各层的故障。它可以用于检测以太网、多协议标记交换(MPLS)路径、普通路由封装以及IPSec隧道在内的多种类型的传输正确性。

从本质上讲，BFD是一种高速的独立HELLO协议，类似于那些在路由协议中使用的协议，如开放最短路径优先协议(OSPF)，或可以与链路、接口、隧道、路由或其他网络转发部件建立联系的中间系统到中间系统协议。

BFD能够与相邻系统建立对等关系，然后，每个系统以协商的速率监测来自其他系统的BFD速率。监测速率能够以毫秒级增量设定。

当对等系统没有接到预先设定数量的数据包时，它推断BFD保护的软件或硬件基础设施发生故障，不管基础设施是标记交换路径、其他类型的隧道还是交换以太网络。

BFD部署在路由器和其他系统的控制平面上。BFD检测到的网络故障可以由转发平面恢复(例如在MPLS快速重启路由中)或由控制平面恢复(例如当BFD用于加快路由协议运行速度时)。

简单的解决方案

BFD的简单性使得能够将它用在一些转发故障检测解决方案中。例如，VoIP媒体网关通过交换以太网连接在IP核心上的应用。

这类应用提出了两个挑战：1.目前，媒体网关不在IP层上维持对等关系，因此，缺少一种检测媒体网关与IP边缘路由器之间故障的可见手段。2.以太网无法通知主机或路由器，告诉它们交换网络的一个远距离部分发生了故障。迅速的故障检测对于VoIP网络的高可用性十分重要，但是，当主机与路由器之间存在一台中间路由器时，迅速检测链路故障并不容易。

BFD简单得足以包含在媒体网关平台中。在媒体网关的例子中，BFD可被用于维持网关与边缘路由器之间的连接性。

中间以太网网段上的故障将被BFD检测到，BFD让网关和路由器切换到预备的冗余路径上。一旦故障被检测和证实，BFD可以触发所有路由、传输和隧道系统中的问题解决机制。

篇5：路由器故障诊断全面概括

路由器故障诊断的前奏：何为网络、路由器

计算机网络是由计算机集合加通信设施组成的系统，即利用各种通信手段，把地理上分散的 计算机连在一起，达到相互通信而且共享软件、硬件和数据等资源的系统。计算机网络按其 计算机分布范围通常被分为局域网和广域网。局域网覆盖地理范围较小，一般在数米到数十 公里之间。广域网覆盖地理范围较大，如校园、城市之间、乃至全球。计算机网络的发展， 导致网络之间各种形式的连接。采用统一协议实现不同网络的互连，使互联网络很容易得到 扩展。因特网就是用这种方式完成网络之间联结的网络。因特网采用TCP/IP协议作为通信协 议，将世界范围内计算机网络连接在一起，成为当今世界最大的和最流行的国际性网络。 为了完成计算机间的通信，把每部计算机互连的功能划分成定义明确的层次，规定了同层进 程通信的协议及相邻层之间的接口和服务，将这些层、同层进程通信的协议及相邻层之间的 接口统称为网络体系结构。国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互连参考模型（OSI）是 当代计算机网络技术体系的核心。该模型将网络功能划分为7个层次：物理层、数据链路层 、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

TCP/IP即传输控制协议和网间互联协议是一组网络协议。TCP/IP起源于美国ARPANET网， 发展至今已成为因特网使用的标准通信协议。使用TCP/IP能够使采用不同操作系统的计算机 以有序的方式交换数据。 路由器是一种网络设备，是用于网络连接、执行路由选择任务的专用计算机。路由器工作于 网络层，对信包转发，并具有过滤功能。路由器能够将使用不同技术的两个网络互连起来， 能够在多种类型的网络之间（局域网或广域网）建立网络连接。它将处在七层模型中的网络 层的信息，根据最快、最直接的路由原理从一个网络的网络层传输到另一个网络的网络层， 以达到最佳路由选择。同时在内部使用高档微处理器，用高速的内部总线连接适合各种网络 协议的接口卡。并具有多种网管功能，能监视与路由器相连接的一些网络设备和它们的配置 运行情况。

CISCO路由器是目前网络建设中使用最多的一种路由器，有多种档次、多种系列，目前常用 的当属2500系列，本文以2500系列为例讨论。2500系列路由器是固定接口的多协议路由器 ，支持CISCO IOS全部功能。根据特定的协议环境分为以下四种类型：固定配置的路由器（ 2501）、带HUB口的路由器（2507）、摸块化的路由器（2514）和访问服务器（2511）。 它们结构简单、操作方便、易于配置和管理，是一种用于小规模局域网和广域网网络层中继 的路由设备，

CISCO IOS是CISCO所特有的互连网操作系统，所有的CISCO产品都运行IOS，IOS将它们 无缝连接在一起协同工作。给用户提供一个可支持任意硬件界面、任意链路层、网络层协议 的可扩展的开放型网络。IOS支持众多的协议，包括各种网络通信协议和路由协议等。 CISCO IOS已成为工业界网际网互联的事实标准。CISCO IOS提供几种不同的操作模式，每 一种模式提供一组相关的命令集、不同的操作权限和操作功能。基于安全目的，CISCO用户 界面中有两级访问权限：用户级和特权级。第一级访问允许查看路由状态，叫做用户EXEC 模式，又称为查看模式；第二级访问允许查看路由器故障、修改配置和运行调试命令，叫做 特权EXEC模式，又称为配置模式。在特权级中，按不同的配置内容，可进入不同的配置模 式，如全球配置模式、接口配置模式、线配置模式等。

路由器故障诊断概念及其原理

网络故障诊断应该实现三方面的目的：确定网络的故障点，恢复网络的正常运行；发现网络 规划和配置中欠佳之处，改善和优化网络的性能；观察网络的运行状况，及时预测网络通信 质量。 网络故障诊断以网络原理、网络配置和网络运行的知识为基础。从故障现象出发，以网络诊 断工具为手段获取诊断信息，确定网络故障点，查找问题的根源，排除路由器故障，恢复网络正常 运行。 网络故障通常有以下几种可能：物理层中物理设备相互连接失败或者硬件及线路本身的问题 ；数据链路层的网络设备的接口配置问题；网络层网络协议配置或操作错误；传输层的设备 性能或通信拥塞问题；上三层CISCO IOS或网络应用程序错误。诊断网络故障的过程应该沿 着OSI七层模型从物理层开始向上进行。首先检查物理层，然后检查数据链路层，以此类推 ，设法确定通信失败的故障点，直到系统通信正常为止。 网络诊断可以使用包括局域网或广域网分析仪在内的多种工具： 路由器故障命令；网络管理工具和其它故障诊断工具。CISCO提供的工具足以胜任排除绝大多数网络路由器故障。查看路由表，是解决网络故障开始的好地方。

ICMP的ping、trace命令和Cisco的show命令、debug命令是获取路由器故障诊断有用信息的网络 工具。我们通常使用一个或多个命令收集相应的信息，在给定情况下，确定使用什么命令获 取所需要的信息。譬如，通过IP协议来测定设备是否可达到的常用方法是使用ping命令。 ping从源点向目标发出ICMP信息包，如果成功的话，返回的ping信息包就证实从源点到目标 之间所有物理层、数据链路层和网络层的功能都运行正常。

篇6：网络及路由器故障诊断基础知识

可以在主机1（以ROOT身份进入）上敲入如下命令：

# route add ?host 192.168.150.2 133.56.9.82

# route add ?host 192.168.150.3 133.56.9.82

# route add ?net 193.168.97 133.56.9.29

然后在主机2、PC2上PING主机以及拨号进行连通测试，将会出现连接成功的提示，同样，在主机1PING前几个设备也提示成功，但是PC1和PC2、主机2却网络不通，说明路由设置正确。

如果某条或者路由设置错误，重新输入命令“# route add -net 192.168.150.0 133.56.9.98”会出现“0821-279 writing to routing socket: Do not specify an existing file.133.56.9.98 net 192.168.150.0: gateway 133.56.9.98: 0821-285 ioctl returns 17 Do not specify an existing file.”的提示，此时可以命令change改变路由，但如果路由不多的情况下，可以先刷新（删掉路由）路由，重新手动加入路由，这样虽然有点麻烦，但是路由更加清晰。

当然，要使得路由设置永久生效，可将上述命令加入/etc/rc.bat文件中。

如果使用SMIT命令对于生手可能更为容易上手（SMIT采用界面化工具）。要达到同样要求，用SMIT配置静态路由的命令如下：

1、＃smit tcpip

Minimum Configuration & Startup

Further Configuration

Use DHCP for TCPIP Configuration & Startup

……..

Configure IP Security (IPv6)

2、选择Further Configuration

Hostname

Static Routes

Network Interfaces

…………

Stop TCPIP Daemons

Authentication Configuration

3、选择Static Routes

List All Routes

Add a Static Route

Remove a Static Route

Flush Routing Table

4、填写相关路由信息

按回车确认，这样就实现了主机1和主机2的网络互联，

用同样的方法完成另外两条路由的添加。用SMIT添加、删除、修改路由都非常方便，尤其对于生手，如果某个选项输错系统还会提示出错，因此建议多用SMIT设置路由。

四、在路由器上设置路由

目前比较流行的主要有CISCO和3COM路由器，普遍采用动态路由协议（如：RIP、IGRP、OSPF、EIGRP）来实现网络互联。我们以CISCO路由器为例简述。

如果一个小型或者中型网络，没有或者只有较小网络扩充时，采用手工方式输入静态路由并手工管理。但如果网络增大或者网络经常变化，静态路由管理开销将非常之大。

静态路由的优点是：（1）就带宽而言，静态路由没有开销。而在动态路由中，路由协议存在一个相关的带宽问题以维护它与临近路由器的关系。尤其是基于距离向量的协议对带宽要求更高。（2）就安全性而言，静态路由可以人工限定IP地址的访问权限，因此对于高安全行网络而言是非常必要的。

关于在CISCO上设置路由，各方面书籍介绍不少，我们在此只是简单介绍以下静态路由的添加方法，其他不多做赘述。

静态路由通过ip route 命令来设置，该命令完整如下：

CISCO(config)#ip route A.B.C.D E.F.G.H I.J.K.L/interface X。

其中A.B.C.D是目的网络地址，E.F.G.H是子网掩码，I.J.K.L是下一跳的IP地址，或者Interface是下一跳的接口名。X代表管辖距离（1到255）。

现有一需求，某银行和水厂联网(采用DDN物理链路)，为其代收水费，双方在各自网络端都加有网络防火墙，具体网络拓扑图和网络配置如下：

要实现路由器1和路由器2之间路由，可分别在路由器1和路由器2上加入下述路由：

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 162.0.0.2（router1）

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 162.0.0.1 (rotuer2)

这样就可以实现两个路由之间的通信，当然至于网络安全策略可在防火墙上定义（一般采取端口内转椅或者IP地址映射以及应用端口限制的方法）。

在3COM上配置路由可用ME ?IP命令进入配置菜单，操作也非常简单。

篇7：网络及路由器故障诊断基础知识

简要介绍了基于小波网络的非稳态故障诊断方法,并利用该方法结合某防空兵器电力系统故障诊断实例,通过变尺度地学习和训练建立了对应的小波网络,经过仿真试验,取得了良好的`效果.说明小波网络的故障诊断方法较其它诊断方法而言,在军事上的运用更具有其独特的优势,在武器装备系统中有广阔的推广前景.

作 者：胡鹏 赵国豪 乔渠 齐迹 HU Peng ZHAO Guo-hao QIAO Qu QI Ji 作者单位：胡鹏,赵国豪,乔渠,HU Peng,ZHAO Guo-hao,QIAO Qu(防空兵指挥学院,河南,郑州,450052)

齐迹,QI Ji(解放军65559部队,辽宁,本溪,117000)

篇8：网络及路由器故障诊断基础知识

关键词：PLC,故障诊断系统,设计

0引言

可编程逻辑控制器(PLC)是一种集计算机、自动化以及通信技术为一体的现代工业电气设备控制器,广泛应用于电气设备的控制系统中,使得电气设备的远程控制具备了可能。电气设备的故障远程诊断及控制技术虽然取得了一定的进步,但是在实施过程中仍然存在较多的问题,比如电子信号在传输过程中的衰减幅度较大导致信号失真,网络系统的信息安全问题以及不同电气设备操作平台系统的兼容性问题一直阻碍着远程故障诊断的广泛应用等。本文通过查阅相关参考文献,并结合笔者多年的电气设备故障诊断经验,对以PLC控制网络为基础的电气设备远程故障诊断技术进行了深入的探究。

1 PLC远程控制电气设备的基本原理及诊断方法

PLC的工作原理与普通计算机的工作原理是不同的,其执行任务的形式与继电器控制系统也不尽相同,PLC执行的是串行任务命令。PLC在电气设备控制中的应用主要是通过循环扫描的方式实现对现场所有电气设备的诊断,并对搜集的扫描信号进行处理,然后经过PLC中的中央数据处理器进行分析处理,最后将结果输出到控制系统的执行机构中去。

由于现代化的电气设备高度智能化和自动化,因而在实际使用过程中可能出现的故障多种多样,这其中就包括了软件故障和硬件故障等类别。对于电气设备控制而言,所使用的方法主要包括以下2种:(1)数据推理法。数据推理法主要包括BP神经网络分析法、多参数引用分析法。PLC在很多电气故障诊断的过程中都是采用该方法,即通过对输入与输出信号的检测,然后与标准数据库进行对比,从而对电气设备的运行状态有一个合理的判断。PLC控制处理系统会对每个故障所产生的原因进行匹配,但是如果这种故障在以前设备运行的过程中并没有出现,则很难诊断出来。(2)模型诊断法。这种诊断方法的基本原理是将需要检测的设备模块的输入与输出之间采用一定的关系式来表明,并将这种潜在的关系存储在数据库中,以便于对电气设备实现远程诊断。

2 PLC远程控制诊断系统的设计与实现

2.1远程控制诊断系统的构成及故障诊断过程

该系统的结构组成如图1所示。

PLC对输入信号的识别是通过电气控制设备中的相关操作开关和相关继电器的触点来实现的。首先PLC中的中央处理器会把输入的数据信号暂时存储在CPU中,然后经过数字模拟信号转换器将输入端子的电流信号、电压信号或者力学信号转化为数字信号;在具体服务扫描的过程中,直接读入数据存储区。PLC在诊断故障信号处理过程的本质就是将那个经过转化的模拟信号直接与电气设备实际运行的数据和系统所允许的极限值相比较的过程,如果模拟信号量在所允许的极限范围之内,则说明该输入点的设备运行处于正常的状态,超过极限范围值则说明设备的检测部分处于故障状态。

通常来说,自动化电气设备的故障诊断过程主要由以下5个部分组成:(1)信号采集:PLC所搜集到的信号类型主要有连续信号和离散信号2类;(2)信号处理:目前PLC信号处理的方式包含A/D转换和信息编码程序;(3)控制网络的连接: 通常采取的是拨号上网或者是专线上网;(4)PLC处理器诊断分析:模型分析、故障树系统分析、专家系统;(5)形成分析报告,如正常检测报告、故障报告以及设备运行趋势预报等。

2.2实现远程诊断的关键技术

实现远程诊断的关键技术主要包含以下3个方面:(1) ASP与WEB数据库技术:ASP动态网页交换技术编写比较容易,不需要进行编译,直接放在网站的目录下就可以运行,与浏览器类别的相关程度较小,目的是为了可以使用外部程序来进行数据库的访问。(2)远程数据的传输方式:远程诊断中心需要对每个电气设备运行的工作站的设备运行数据和故障诊断数据进行搜集,同时还需要为客户提供相应的设备诊断结果和维修建议。通常各个电气设备工作站所采集的数据信号主要包括压力信号、速度信号、转速信号以及电流信号等。为了解决这些数据信号传输问题,通常采用流式套接口,建立起客户与服务器之间的数据信号传输通道,并将服务器收集到的数据存储到诊断中心的数据库内,然后以电气设备的各种工艺参数和材料结构数据为基础的诊断设备特征参数通过客户端的网页浏览器,实现与诊断中心的数据连接。(3)电气设备诊断信息数据库的存储:诊断中心的数据库通常包含了电气设备的运行压力、温度、电流和电压等动态运行的数据信号;对于设备的结构特征参数而言,实时采集的数据量比较大,这些数据的存储介质一般选择SQL Sever 2000提供的text的数据类型,这种数据类型的主要特点是可以存储大量的二进制数据。

2.3电气设备故障远程诊断模块

对于远程数据的采集及传输模块而言,主要内容有数据的采集、数据信号的发送与接受以及设备实时数据的动态存储; 在数据信号分析模块中,采用的信号分析方法主要包括时间序列分析、BP神经网络分析、频谱分析、小波分析等。以上2个组成模块的开发语言主要是以C++语言为主,对于在信号数据分析处理模块中所涉及的各种信号处理方法而言,它们都可以独立地生成DLL格式的文件。由于自动化电气设备的内在复杂性,导致远程诊断的故障种类也很多,所以PLC远程网络诊断系统要求具有较高的灵活性,可以根据实际情况来调整网络控制系统内部模块的组合,从而满足电气设备故障诊断的需要。

2.4电气设备故障远程诊断系统的工作模式

以PLC控制网络为基础的电气设备远程故障诊断系统通常采用3层工作模式:第一层是客户端,主要功能是实现设备运行资料的简单查询和设备故障相关参数的提交处理;第二层是应用服务层,主要功能是在用户与数据服务之间架起桥梁, 根据客户端提出的应用诊断需求,对采集的数据信号进行处理,然后将数据处理的结果反馈给客户;第三层是数据管理层, 主要功能是实现故障信号检测的存储、维护以及访问和更新, 满足用户端对数据访问服务的需求。

3结语

篇9：网络及路由器故障诊断基础知识

1 故障现象

根据常见的故障现象,Profibus-DP网络故障通常可以分为两大类,一类是稳定故障,其表现是发生故障的时间和网络位置相对稳定;另一类是非稳定故障,指发生故障的网络位置不固定或故障现象不持续的偶发故障或随机故障。

对于稳定故障,各站点的报警指示灯基本上能给出比较明确的指示,且不随时间变化,即从网络硬件配置的在线状态上,就能得到全局性的故障点指示。

对于非稳定故障,常见的现象有以下几种(不一定会同时出现):(1)故障站点随时间变化或将无故障的站点错报为有故障站点。(2)系统对某站点偶尔报错。(3)用网络诊断软件观察网络状态,可能出现一些诸如信号干扰、信号电压不足等异常情况;也可能在观察时,网络状态非常稳定,但是其他时刻会发生异常(目前的网络诊断软件大都没有连续记录,或根据状态变化进行触发记录的功能)。

2 故障原因

Profibus-DP为高速、弱信号的通信,且常处于复杂的电磁环境中,因此,网络对于通信部件、通信介质、电磁防护等都有较高要求,这些方面如果出现问题,则很容易引起网络故障。下面对可能造成网络故障的环境类、通信介质类、接插件类、通信接口类原因分别阐述。需要说明的是,这些原因存在两种状态,即稳定状态和非稳定状态,由此,就产生了上述的稳定故障和非稳定故障。

(1) 环境类原因。

主要有两个,一个原因是网络线所经过的柜体不等电势,当通信介质为双绞线时,其屏蔽层与经过的每个柜体都是可靠接触的,这时如果柜体间不等电势,双绞线的屏蔽层上就会有电流经过,这将对通信信号造成一定干扰;另一个原因是周围电磁干扰过于强烈,超出了通信网络的抗干扰能力,或者在敷设通信线时,没有能够与其他类别的电缆保持充分的距离或者隔离(例如:相临类别电缆之间需要超过10cm的距离,间隔类别的电缆之间需要超过20cm的距离,具有雷击风险的电缆与其他类别电缆之间需要超过50cm的距离),因而造成了电磁耦合干扰。

(2)通信介质类原因。

对于双绞线,常见的可能原因是:1)通信线芯(A,B线)对地(与屏蔽层、设备客体等接触)、断路、短路或过长的通信线芯未处于屏蔽保护范围内。2)屏蔽层不连续,包括电缆中间的屏蔽层断开或屏蔽层两端未可靠接地。3)电缆塑料部分破损、老化,包括电缆外皮或线芯外皮。4)电缆高频特性下降(对于高频的衰减过大),这种情况非常难以发现,需要用专门的电缆高频性能检测仪器进行测量。5)电缆过短或者过长,当网速大于或等于1.5Mb/s时,电缆最短为1m,否则,会引起叠加干扰;对于不同的网速,单网段的最大长度也有不同限制,例如:网速为1.5Mb/s时,单网段最长不能超过200m。对于光纤,可能的原因是光衰减量增大或断线。

(3)接插件类原因。

对于双绞线,一般通过专用的DP插头进行连接,可能造成网络故障的原因有:1)DP插头未可靠固定,导致插针与通信接口的接触不可靠。2)DP插头高频响应性能变差。3)DP插头的终端电阻状态不稳定,例如:振动会导致网段尾部站点的终端电阻偶尔与网络脱开。4)快速DP插头与电缆不匹配,例如:快速插头与多芯软电缆或线径过小电缆连接,或者快速插头多次使用,导致线芯与插头的电接触不可靠。

(4)通信接口类原因。

通信接口造成网络故障的原因也比较多,例如:1)电源不稳定,如电压短时跌落导致信号电平不稳定或终端电阻状态不稳定等;2)驱动能力不足,如端口输出的电流过小导致长距离传输的信号电压衰减过大等;3)通信器件性能不稳定,如出现应答电文时序错误等。

3 故障判断

如上所述,导致网络故障的原因多种多样,因此需要采用一定的方法去测试网络,才能找到故障点。对于稳定故障,利用各通信接口的LED指示灯和二分法,可以很方便地判断出故障点。而对于双绞线网络的非稳定故障,我们常用的判断方法有物理测量、逻辑判断、分段测试、网络诊断仪判断等,采用这些方法,可以从不同角度以不同形式检查网络。需要注意的是:非稳定故障的系统提示往往比较简单,但造成故障的可能原因较多,有时甚至需要使用多种方法,并根据实际经验和专业知识进行判断,才能锁定真正原因,排除故障。

(1)物理测量。

通过测量各站点电源电压、总线电阻、电缆高频性能,判断故障点,对故障电源、电阻或电缆进行更换。1)测量各站点电源电压。查看电压是否在要求的范围内(例如,有些模块要求电压范围为20.4~28.8VDC),如果条件许可,最好能用示波器等仪器测量电源电压是否存在干扰或者电压波动。2)测量总线电阻。由于在网段两端的AB线之间各并联了一个220Ω的电阻,因此,AB之间电阻应该为110Ω左右(注意,如果是不拆线测量,需要关闭所有站点的电源,否则,AB之间的电压会导致无法测量)。3)电缆高频信号传输性能测量。需要利用诸如BT200(西门子手持式总线物理测试仪)这样的专用工具,在拆开电缆的情况下测量。

(2)逻辑判断。

对怀疑有故障的电缆、插头等用替代或跳过的方法判断并确认是否存在问题,如有问题,用备件替代。1)替代。例如:将怀疑的部分网络电缆、DP插头、通信接口等用备件或已经证明没有问题的网络线、DP插头、通信接口进行替代,以便进行验证。2)跳过。最简单的办法是拔掉该站点的插头,查看其他站点的故障状态是否变化,就可以判断出该通信接口是否正常;另外,也可以用网络线直接连接该站点的上下站点,查看其他站点的故障状态是否变化,借此,判断出跳过的网络线、DP插头、站点是否正常。

(3)分段测试。

采用二分法和分区隔离法可以对出现故障的网络进行判断。1)二分法是最经典的分段测试方法,简单地说,就是不断将出现故障的网络一分为二进行判断,直到到达出错站点,具体操作方法可以参见文献[2]。2)分区隔离法,可以用网络中继器、光电模块、总线集线器等器件对网络进行分段隔离,以便缩小故障判断范围。

(4)网络诊断仪测试。

目前,市面上已经出现了较多的网络诊断仪,其基本功能有两个:电文分析和示波器功能。电文分析用于进行网络配置等逻辑分析,示波器功能用于判断网络的品质。在此基础上,衍生出来电文记录、柱状图显示、波形记录、拓扑图分析、主站替代等功能,使得网络状态更直观。但是,如果想利用这些功能来成功地进行网络诊断,则需要比较深厚的网络知识和长期的经验积累。

4 故障判断举例

2008年,某公司进口设备出现频繁异常停机故障,网络上各站点无规律报错。该网络有47个站点,从站为远程I/O、传感器两种,网络线经过拖链(有移动部分),机上站点振动较大。由于各站点间的联系紧密,且故障是在工作的时候出现(停机后,不出现故障),因此,无法采用二分法来判断故障区域。

为了排除该故障,先后做了以下工作或者测试:(1)检查并紧固全部网络插头,排除接线问题;(2)用网络中继器进行网络分区隔离;(3)更换了怀疑区域内的部分网络插头,网络故障次数减少;(4)用网络诊断仪测试网络波形,结果非常正常,无法判断故障原因;(5)用网络物理测量仪,发现故障区域的部分电缆AB线电阻过大,进行了更换,网络故障次数再次减少;(6)对于再次出现故障的站点电缆进行了更换,对更换下的电缆检测发现,该电缆的屏蔽层有断线,导致高频传输性能差。通过上述方法,彻底排除了网络故障,使网络恢复稳定。

5 结束语

本文对于Profibus-DP网络可能导致故障的各种原因进行了全面而简要的说明,对于故障判断的4类主要方法进行了简单介绍。由于Profibus-DP非稳定故障具有提示简单,原因复杂,判断困难的特点,因此,建议读者在处理疑难网络故障时,可以利用这4类方法进行排障尝试。

在判断Profibus-DP网络的非稳定故障时,应注意以下几点:

(1)注意检查是否是因为一些前期工作不到位导致的故障,例如:检查网络通信资源是否充足;检查网络容错能力是否过低,随着使用年限的增长,网络稳定性会越来越差,如果容错能力过低,则会在早期就表现出故障,因此,要根据网络的规模、站点类型和介质特点综合考虑其容错设定;检查通信接口及柜体接地是否完整、可靠,国内设计的柜体,常见接地不完整的情况,降低了网络抗干扰的能力。

(2)采用二分法判断非稳定故障时,需要注意:对于节点比较多的网络故障,不要始终围绕距离CPU最近的故障节点做工作,要尽早尝试二分法;了解网络拓扑结构,确保DP插头的进线更靠近主站,否则,在切换插头的终端电阻时,很可能将CPU与该站点隔离,导致错误的判断;某些类型的插头在将终端电阻拨到ON时,并不能将出线与进线分离,为了确保验证的可靠,最好是将出线彻底拆除。

(3)注意拓扑图(网络的实际走向)清晰,判断思路明确,不能盲目尝试,以免引入新的故障点,导致故障复杂化。

参考文献

[1]孙勇.现场总线通信技术研究[D].武汉:武汉理工大学,2005.

篇10：网络及路由器故障诊断基础知识

对于计算机网络故障的研究来说，必须以了解一些基本的概念为前提条件。首先是计算机网络，什么是计算机网络呢，目前对于计算机网络的定义还没有形成一个统一的概念，一般可以粗略的理解为相互连接的，实现资源和材料共享共用的、自治的计算机集合。其实指的就是由计算机集合加通信设施组成的系统，按其计算机分布范围可以分为局域网和广域网。对于计算机局域网来说，覆盖的范围相对较小，而广域网就覆盖的范围来说就显得宽泛。通过因特网的应用研究来说，事实已经充分说明如果是采用统一协议实现不同网络的互连，那就会产生组大的能量，互联网也会发展迅速，使其产生更大的社会效益和经济效益。但随着计算机技术的发展，出现了各种形式的网络之间的连接，这就在一定程度上限制了计算机网络技术的发展。

二、计算机网络常见的故障分析

21世纪最为知识大爆炸和信息化发展最快的时代，全球的互联网高速发展，计算机网络作为优化工作的重要媒介已经得到社会的普遍重视和关注。计算机网络带给我们带来便利和收益的同时，也出现了一些网络故障，这极大的影响了网络技术的应用和发展。对于计算机出现的网络故障，按照分类，一般分为物理故障与逻辑故障，也就是通常说的硬件故障与软件故障。前者主要是网卡、网线、Hub、交换机、路由器发生了问题而产生的故障，后者一般是说由于网络协议出现的问题问题或因为网络设备的配置原因而导致的网络异常或故障。对于计算机网络故障来说，一般表现的症状为：连通性故障，如电脑无法登录到服务器;电脑无法在网络内实现访问其他电脑上的资源等。

三、解决计算机网络故障的诊断方法探究

对其计算机出现的网络故障来说，有事确实难于避免，这时候面对出现的问题，我们必须冷静对待，按照科学的步骤和诊断方法来分析和解决网络故障问题。

（一）网络故障分层诊断技术方面

1、物理层及其诊断

对于计算机出现的物理层网络障来说，主要表现在计算机各硬件设备的连接方式是否恰当;连接电缆是否正确;MODEM、CSU/DSU等设备的配置及操作是否正确。确定路由器端口物理连接是否完好的最佳方法是使用show interface命令，检查每个端口的状态，解释屏幕输出信息，查看端口状态、协议建立状态和EIA状态等。

2、数据链路层及其诊断

数据链路层对于计算机网络来说意义重大，有了数据链路层就可以无序考虑物理层的特点而行使数据传输的工作。对于计算机网络出现的故障问题，有时候需要我们注意查找和排除数据链路层出现的问题，在这个问题处理的过程中，主要是分析和了解需路由器的配置，检查连接端口的共享同一数据链路层的封装情况。要求每对接口要和与其通信的其他设备有相同的封装。通过查看路由器的配置检查其封装，或者使用show命令查看相应接口的封装情况。

（二）硬件诊断方面

1、串口故障分析与解决

计算机出现的网络故障问题，在硬件的诊断时候，串口就是考虑的因素之一。

计算机的串口一般是指COM口，有的是9针，也有的是25针的接口，通常用于连接鼠标(串口)及通讯设备等。对于计算机串口故障的排查和查找问题，一般从show interface serial命令开始，分析它的屏幕输出报告内容，然后分析出现问题的原因并分析解决的对策。串口报告的开始提供了该接口状态和线路协议状态。在接口和线路协议都正常工作的前提下，虽然串口链路的基本数据传输资料建立起来了，但还有可能出现信息包的丢失和发送错误等异常问题。按照一般正常的情况分析，信息包不会丢失或者出现错误，但是潜在的问题也是在所难免的。如果信息包丢失有规律性增加，表明通过该接口传输的通信量超过接口所能处理的通信量。解决的办法是增加线路容量。查找其他原因发生的信息包丢失，查看show interface serial命令的输出报告中的输入输出保持队列的状态。当发现保持队列中信息包数量达到了信息的最大允许值，可以增加保持队列设置的大小。

2、以太接口及问题处理

Ethernet是Xerox公司创建的局域网规范，使用CS-MA/CD。其出现的主要故障是过量的使用带宽，过多的碰撞冲突，不兼容的幀类型使用等，除此之外还有其他一些原因。对于这个问题的分析可以利用show interface ethernet命令，对其具体问题具体分析，然后有的放矢采用针对性的措施给与解决。

参考文献

[1]宋红军.计算机网络软硬件故障诊断方法研究.卷宗, 2012 (4)

[2]延玉莲, 李伟.如何诊断分析网络故障.计算机与网络, 2008 (18)