孫瑞林

國家管網(wǎng)集團西北公司西安輸油氣分公司

摘要：工業(yè)控制中的通信類(lèi)閃報、誤報故障一直是現場(chǎng)維修的難題之一。本文以榆濟線(xiàn)三道溝閥室24 V直流電源通信診斷報警為例，通過(guò)對閥室電控一體化小屋數據采集原理的研究，分析確定誤報警故障原因并進(jìn)行處理，提出整改提升措施，供相關(guān)工作借鑒。

關(guān)鍵詞：閥室；誤報警；電源通信；電控一體化

西安輸油氣分公司榆濟線(xiàn)三道溝閥室位于陜西省榆林市，其中的電控一體化小屋集成了電氣、自動(dòng)化、通信功能，實(shí)現閥室控制系統的供電、數據采集和自動(dòng)化控制。自投產(chǎn)以來(lái)，多次出現24 V電源通信診斷報警，同時(shí)伴隨閥室市電中斷報警，技術(shù)人員查看該閥室電壓及其他指標的歷史數據趨勢圖分析，判斷均為誤報警，此情況嚴重時(shí)需場(chǎng)站運行人員到閥室現場(chǎng)手動(dòng)重啟設備恢復，加重了場(chǎng)站運行人員的工作量，降低了工作效率，也影響了運行人員對閥室設備運行狀態(tài)的判斷，存在一定的安全隱患。

1  閥室供電系統

閥室主要通訊設備使用24 V直流電源柜1（以下簡(jiǎn)稱(chēng)直流電源1）供電（圖 1），自動(dòng)化設備使用24 V直流電源柜2（以下簡(jiǎn)稱(chēng)直流電源 2）供電（圖 2）。

圖 1 閥室24 V直流電源1

圖 2 閥室24 V直流電源2

直流電源1所供負載為通信設備及攝像頭，6路充電模塊并聯(lián)運行，互為備用，支持熱插拔。并配置雙電源逆變器一臺，用于給使用220 V交流電壓的設備供電，該逆變器在有市電時(shí)使用市電工作，當市電中斷時(shí)自動(dòng)切換為使用蓄電池組提供的24 V直流電源工作，需要檢修時(shí)可以使用手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)，將逆變器拆除進(jìn)行維修；直流電源2所供負載為自動(dòng)化設備，全部使用24 V直流電源工作，4路充電模塊并聯(lián)運行，互為備用，支持熱插拔。

閥室系統控制邏輯和通信鏈路為：當系統檢測到24 V直流電源系統的3個(gè)電壓值有任何一個(gè)低于10 V時(shí)，判斷為直流供電系統故障，直流電源柜觸摸屏通過(guò)485協(xié)議將報警信號傳輸到數據上傳模塊，再經(jīng)光電轉換設備傳送到場(chǎng)站的上位機，顯示相關(guān)報警內容，提醒生產(chǎn)運行人員一旦發(fā)現異常情況立即進(jìn)行預警和處理，避免故障擴大和誤報警的發(fā)生。

2  誤報警原因排查

以2023年3月統計數據為例，三道溝閥室直流電源1通訊診斷（0：斷開(kāi)、1：正常）誤報警分別為：

2023-03-27 22:09:25.755（自行恢復）

2023-03-29 00:28:34.556（自行恢復）

2023-03-29 20:25:43.404（自行恢復）

直流電源2通訊診斷誤報警為：

2023-03-27 21:12:03.727（現場(chǎng)重啟恢復)

此類(lèi)報警也曾在青寧線(xiàn)魯垛閥室、周山閥室等多次出現。分公司電氣專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員聯(lián)合自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員共同到現場(chǎng)排查解決問(wèn)題。

首先對現場(chǎng)設備運行情況和歷史報警進(jìn)行排查，現場(chǎng)觸摸屏無(wú)報警，查看歷史報警記錄未發(fā)現有關(guān)電源中斷或直流系統故障的相關(guān)記錄。排查三道溝閥室兩面24 V直流電源柜上的逆變器和充電模塊，運行指示燈亮，無(wú)報警，設備工作狀態(tài)正常。測量市電輸入電壓，電壓平穩無(wú)波動(dòng)，排除現場(chǎng)電源轉換設備硬件故障和市電掉電的可能。

進(jìn)一步對設備通訊硬件和通訊電纜回路進(jìn)行檢查，均正常�？紤]到其他閥室也出現過(guò)類(lèi)似共性問(wèn)題，并結合硬件設備的排查結果，初步判斷問(wèn)題應該出在數據傳輸通信軟件方面。使用專(zhuān)業(yè)筆記本電腦，將筆記本IP配置在和閥室RTU同一網(wǎng)段（注意IP地址不能沖突），使用ping命令或Traceroute命令對現場(chǎng)數據傳輸設備情況進(jìn)行測試，發(fā)現有輕微的丟包現象，斷開(kāi)其中一臺24 V直流電源柜通訊，不再出現丟包現象。分析原因如下。

（1）RTU使用一條鏈路同時(shí)采集電源1、電源2兩個(gè)直流柜的數據，就有可能偶發(fā)性出現數據沖突而采集不上其中一個(gè)數據的問(wèn)題，從而出現與之對應的24 V直流電源通訊診斷報警。在執行反復采集數據過(guò)程中，如果能再次采集到數據，則通訊自動(dòng)恢復正常，誤報警便能夠自動(dòng)消除。

（2）三道溝閥室設置集中監視電氣系統報警點(diǎn)5個(gè)：24 V直流電源1斷電、24 V直流電源2斷電、交流輸入1報警、交流輸入2報警、電池電壓低報警。梳理報警控制程序發(fā)現：當24 V直流電源1通訊診斷報警持續，則上位機此時(shí)無(wú)法采集到24 V直流電源1的電氣參數，系統即判斷為閥室外電中斷，實(shí)際上此時(shí)閥室外電并未中斷，由此可見(jiàn)集中監視閥室外電中斷報警邏輯設置不合理。

3  處理方法

對三道溝閥室集中監視判斷外電中斷報警程序進(jìn)行優(yōu)化，修改外電中斷采樣點(diǎn)，用外電A、B、C三相輸入電壓是否異常作為判斷外電是否中斷的條件，而24 V直流電源柜的交流輸入1和交流輸入2、電源1和電源2通訊異常狀態(tài)不再作為集中監視外電中斷的判斷條件。程序優(yōu)化步驟如下。

（1）原外電中斷報警邏輯控制程序說(shuō)明：220 V交流市電通過(guò)6個(gè)充電模塊整流為3路24 V直流電，分別為HMOD_1402_2、HMOD_1402_3、HMOD_1402_4，當其中任意一個(gè)電壓小于10 V時(shí)，觸發(fā)市電中斷報警SDZH 24 V。優(yōu)化報警控制程序為：對外電220 VAC電直接判斷A、B、C項電壓，當其中任意1項電壓小于198 V時(shí)，持續10 s，觸發(fā)閥室外電中斷報警。

程序修改說(shuō)明：減少中間設備，提高報警準確性； 閥室有蓄電池，延遲10 s觸發(fā)，在不影響安全的情況下，防止誤報警（圖 3）。

圖 3 外電電壓顯示界面

（2）修改直流電源1、直流電源2數據采集程序，24 V直流電源與閥室RTU之間的通訊為485協(xié)議上傳，將直流電源的報警數字量整合為模擬量，再為其分配不同的傳輸地址（RECP4_0、RECP5_0、RECP6_0、RECP7_0、RECP8_0、RECP9_0），通過(guò)485協(xié)議傳輸至RTU，RTU再對這些報警進(jìn)行拆分解讀，避免同時(shí)采集數據時(shí)發(fā)生沖突。

（3）修改通訊模塊重試次數為10次，降低判斷設備通訊中斷的概率（圖 4）。在RTU通信模塊中，重復次數（Retries）是指在初次通信請求未得到響應時(shí)，RTU會(huì )嘗試重新發(fā)送請求的次數。這個(gè)設置有助于提高通信的可靠性，尤其是在通信環(huán)境不穩定或從站設備可能暫時(shí)不可用的情況下。通過(guò)設置合理的重復次數，可以減少因短暫通信故障導致的通信失敗。例如，在Modbus RTU通信中，重復次數的設置允許主站在返回無(wú)響應錯誤代碼之前嘗試重新連接從站的次數。默認值通常是3次，這意味著(zhù)如果初次連接失敗，RTU會(huì )嘗試再次連接。通過(guò)調整這個(gè)參數，可以根據實(shí)際應用的需求和網(wǎng)絡(luò )狀況來(lái)優(yōu)化通信的穩定性和可靠性。

圖 4 修改通訊模塊參數

回復延遲（Response Time Out）‌是指從站設備在接收到主站的請求后，需要在一定時(shí)間內給出響應。如果超過(guò)這個(gè)時(shí)間限制而沒(méi)有收到響應，主站會(huì )認為通信失敗，并可能采取相應的措施，如增加重復次數或報告錯誤。在此我們將閥室RTU通訊模塊中重復次數從3次提至10次，降低判斷設備通訊中斷的概率。

程序優(yōu)化完成后，對24 V直流電源柜進(jìn)行模擬故障測試，設備自身產(chǎn)生的報警均能正常在場(chǎng)站操作員界面顯示，數據無(wú)丟包現象。程序優(yōu)化結束運行一周后，未出現24 V直流電源柜相關(guān)的通訊診斷誤報警。隨后對榆濟線(xiàn)閥室集中監視外電中斷報警按照三道溝閥室進(jìn)行統一整改。

4  結語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化報警程序，修改數據采集程序，增加閥室RTU通訊模塊重復次數，解決了三道溝閥室通信誤報警問(wèn)題。且首次運用分時(shí)輪詢(xún)的方式成功解決同一線(xiàn)路多臺設備通訊沖突的問(wèn)題。及時(shí)對控制軟件進(jìn)行升級和優(yōu)化，修復已知漏洞和邏輯錯誤，同時(shí)根據實(shí)際需求調整軟件配置和參數設置，提高系統對信號的解析和處理能力，為維修人員處理閥室設備通信誤報警故障提供了很好的解決方案。建議制定統一的設備選型標準、安裝規范和維護流程等標準化文件，確保電控一體化小屋的建設和維護過(guò)程符合相關(guān)標準和要求。顯著(zhù)降低誤報警故障的發(fā)生率，提高系統的穩定性和可靠性。

作者簡(jiǎn)介：孫瑞林，1986年生，大學(xué)本科，助理工程師，西安輸油氣分公司綜合運維崗技師，主要從事電氣方面的工作。聯(lián)系方式：13519292833，395937450@qq.com。