自動化系統(tǒng)通訊中斷檢測

乙加牛 歐陽雪峰 張奇文

[摘 要] 本文主要針對百口泉采油廠工控數(shù)據(jù)及百重油田SCADA系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中，通訊中斷，系統(tǒng)界面上還顯示最后一次傳輸?shù)臄?shù)值，給現(xiàn)場安全生產(chǎn)帶來了隱患，同時降低了油田數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過SCADA系統(tǒng)及ORACLE數(shù)據(jù)庫編程，實(shí)現(xiàn)通訊中斷檢測，并對通訊中斷進(jìn)行報警，保證現(xiàn)場生產(chǎn)安全及油田數(shù)據(jù)實(shí)時、有效。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)通訊； 中斷； 檢測

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 04. 062

[中圖分類號] TN919 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）04- 0118- 03

1 前 言

新疆油田公司百口泉采油廠百重油田采用SCADA系統(tǒng)，共有31個轉(zhuǎn)油站，16點(diǎn)后站上無人值守，現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過電臺、GPRS傳輸?shù)交?，?dāng)現(xiàn)場自動化設(shè)備發(fā)生故障或斷電時，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊中斷。

數(shù)字油田建設(shè)過程中，百口泉采油廠8套自動化系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過ALLLINK采集，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫，在傳輸過程中，如果相關(guān)設(shè)備發(fā)生故障或網(wǎng)絡(luò)故障時，數(shù)據(jù)傳輸就會中斷。

在數(shù)據(jù)傳輸過程中存在的最大問題是通訊中斷，數(shù)據(jù)傳輸已停止，在相關(guān)系統(tǒng)的界面上，還顯示最后一次傳輸?shù)闹?，很難及時發(fā)現(xiàn)存在的問題。數(shù)據(jù)通訊中斷監(jiān)測就是針對該問題提出的，本方法利用數(shù)據(jù)通訊中斷后，入庫的數(shù)據(jù)值一直不變，通過合理的參數(shù)選擇，對這些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，判斷出數(shù)據(jù)通訊中斷，并產(chǎn)生報警提示。

2 數(shù)據(jù)通訊中斷的表現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)通訊流程

我們把數(shù)據(jù)通訊分成兩部分，現(xiàn)場層通訊、管理層通訊?，F(xiàn)場RTU、PLC參數(shù)，通過電臺、GPRS及其他通訊方式傳送到自動化系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)場層操作工通過自動化系統(tǒng)的監(jiān)控畫面，監(jiān)控生產(chǎn)情況。自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過采集設(shè)備采集，傳輸至應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器中的應(yīng)用軟件，按一定頻率寫入自動化數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)入庫發(fā)布后，各個管理人員可以通過客戶端查看入庫數(shù)據(jù)，即現(xiàn)場的生產(chǎn)情況[1]。

2.2 數(shù)據(jù)通訊中斷的表現(xiàn)

2.2.1 現(xiàn)場層數(shù)據(jù)通訊中斷表現(xiàn)

當(dāng)數(shù)據(jù)通訊發(fā)生中斷時，監(jiān)控界面上顯示的數(shù)值是最后一次檢測的數(shù)據(jù)值（數(shù)據(jù)值長時間不變）。這種現(xiàn)象危害極大，由于現(xiàn)場操作工習(xí)慣看流程圖界面監(jiān)控生產(chǎn)，很難發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常，長時間未發(fā)現(xiàn)，極有可能發(fā)生罐抽空燒泵或跑油事故。圖2是百重二10號轉(zhuǎn)油站數(shù)據(jù)通訊中斷后部分參數(shù)值，從4：00到10：00數(shù)據(jù)的值一直沒變；10：00重啟SCADA系統(tǒng)后，系統(tǒng)中，無現(xiàn)場傳輸過來數(shù)據(jù)，從11：00到15：00數(shù)據(jù)的值一直為0。

2.2.2 管理層數(shù)據(jù)通訊中斷表現(xiàn)

當(dāng)數(shù)據(jù)通訊中斷時，入庫的數(shù)據(jù)為最后一次通訊數(shù)值，這種現(xiàn)象不容易發(fā)現(xiàn)，降低了入庫數(shù)據(jù)質(zhì)量，從而影響了油田自動化應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。圖3是管理層數(shù)據(jù)中斷后，入庫數(shù)據(jù)的值從最后一次通訊的正常值開始，一直是同一值，我們在Web界面查看數(shù)據(jù)，容易被誤導(dǎo)，認(rèn)為是正常數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)保持最后一次通訊值的主要原因是現(xiàn)場設(shè)備存在局限性，發(fā)送數(shù)據(jù)時，沒有時間變量；接收端沒有接收到數(shù)據(jù)，把最后一次傳過來的數(shù)據(jù)，當(dāng)成最新發(fā)過來的數(shù)據(jù)，這條數(shù)據(jù)不停地存入數(shù)據(jù)庫，造成我們查看數(shù)據(jù)時，看到的都是通訊中斷前，最后一次正常傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

我們主要針對數(shù)據(jù)通訊中斷后，監(jiān)控界面上顯示最后一次數(shù)據(jù)的現(xiàn)象進(jìn)行研究，當(dāng)發(fā)生這種現(xiàn)象時，能夠在監(jiān)控界面上做出提示，使我們能及時發(fā)現(xiàn)通訊中斷。

3 數(shù)據(jù)通訊中斷檢測方法

3.1 檢測思路

不管是現(xiàn)場層，還是管理層，數(shù)據(jù)通訊中斷后，數(shù)據(jù)值的表現(xiàn)都是從最后一次正常值開始，一直不變，我們只要檢測一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)值是否有變化，就可判斷出數(shù)據(jù)通訊是否中斷。

選擇監(jiān)測參數(shù)，檢測參數(shù)的初始測量值和一段時間后的測量值是否相等，如果這些監(jiān)測參數(shù)的值都是相等的，我們可以判斷通訊已中斷，報警提示，檢測的時間間隔可以根據(jù)需要自行設(shè)定。

3.2 選取檢測參數(shù)的原則

（1） 選擇不帶控制或易變化的模擬量，這樣可以有效地避免這些參數(shù)值出現(xiàn)相等的情況。

（2） 選擇不在一個工藝段的參數(shù)，比如在工藝段的入口段選一個參數(shù)，在另一個工藝段的出口段再選一個參數(shù)，這樣即使某個工藝段停工，也不會產(chǎn)生參數(shù)值相等的情況。

（3） 選擇不受開停工影響的參數(shù)，比如溫度，不管開工、停工都有溫度顯示。

一套系統(tǒng)多的有幾百個參數(shù)，少的也有幾十個參數(shù)，當(dāng)然沒有必要每個參數(shù)都檢測，我們可以選擇其中的幾個關(guān)鍵點(diǎn)。一般一套裝置選擇2～3個參數(shù)，這些參數(shù)在正常生產(chǎn)的情況下，一段時間內(nèi)，同時相等的情況基本不可能；我們可以通過檢測一套裝置的幾個參數(shù)判斷通訊是否中斷。

3.3 程序?qū)崿F(xiàn)

現(xiàn)場SCADA系統(tǒng)檢測實(shí)現(xiàn)，在命令語言，應(yīng)用程序與語言里實(shí)現(xiàn)，我們根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)情況，罐不會抽空或要溢罐，選取檢測時間間隔為1小時；選取轉(zhuǎn)油站的兩個大罐液位作為檢測值，由于一直在進(jìn)油以及啟停泵，不同的時間點(diǎn)，罐液位的測量值是不相等的。設(shè)置一個定時器，大于3 600秒時，復(fù)位重新計時。第1秒時，罐液位的測量值賦給變量1，3 600秒時罐液位的測量值再賦給變量2，然后第1秒時的值與3 600秒時的值相減，如果兩個罐參數(shù)值相減結(jié)果都是0，在SCADA系統(tǒng)中產(chǎn)生報警。

管理層通過Oracle數(shù)據(jù)庫編程實(shí)現(xiàn)，算法和現(xiàn)場層一樣，通過定時器進(jìn)行定時刷新，判斷條件成立，返回報警提示信息到客戶端[2]，

我們在現(xiàn)場層的自動化系統(tǒng)上及管理層的應(yīng)用平臺上，都設(shè)置了數(shù)據(jù)通訊中斷檢測，這樣在數(shù)據(jù)的整個傳輸環(huán)節(jié)，不管是何處通訊中斷，都可以檢測出來。

4 應(yīng)用效果

4.1 現(xiàn)場層數(shù)據(jù)通訊中斷報警提示

百重二采油作業(yè)區(qū)3號轉(zhuǎn)油站數(shù)據(jù)通訊中斷時，1小時后，在SCADA系統(tǒng)報警提示窗口產(chǎn)生報警提示：文字顯示“液位不變”，同時產(chǎn)生聲音報警。這樣現(xiàn)場的操作工就能及時發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行處理或上報。從而為轉(zhuǎn)油站的安全生產(chǎn)帶來了必要的保證，能夠有效地減少因罐抽空燒泵或溢罐故障。

4.2 管理層數(shù)據(jù)通訊中斷后報警提示

當(dāng)百重二采油作業(yè)區(qū)工控數(shù)據(jù)，采集設(shè)備停止采集時，這時我們在Web界面上查看到的實(shí)時數(shù)據(jù)就會是“數(shù)據(jù)未更新”，這樣我們就能及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊中斷，從而進(jìn)行處理。

總的來說，這種檢測方法也比較簡單，但通過合理的選擇檢測時間間隔，能夠有效地檢測出數(shù)據(jù)通訊中斷，并及時進(jìn)行處理。經(jīng)現(xiàn)場多次驗證，當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)通訊中斷時，都能產(chǎn)生相關(guān)報警提示，為現(xiàn)場的安全生產(chǎn)及入庫數(shù)據(jù)質(zhì)量帶來了必要的保證。

主要參考文獻(xiàn)

[1] 胡英俊. 儀表及自動化[M]. 成都：成都科技大學(xué)出版社，1999.

[2] Michael Abbey，等. Oracle 8i初學(xué)者指南[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2000.