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)控制中的通信類閃報、誤報故障一直是現(xiàn)場維修的難題之一。本文以榆濟線三道溝閥室24 V直流電源通信診斷報警為例，通過對閥室電控一體化小屋數(shù)據(jù)采集原理的研究，分析確定誤報警故障原因并進行處理，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、自動化、通信功能，實現(xiàn)閥室控制系統(tǒng)的供電、數(shù)據(jù)采集和自動化控制。自投產(chǎn)以來，多次出現(xiàn)24 V電源通信診斷報警，同時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(shù)據(jù)趨勢圖分析，判斷均為誤報警，此情況嚴重時需場站運行人員到閥室現(xiàn)場手動重啟設(shè)備恢復(fù)，加重了場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(shè)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(tǒng)

閥室主要通訊設(shè)備使用24 V直流電源柜1（以下簡稱直流電源1）供電（圖 1），自動化設(shè)備使用24 V直流電源柜2（以下簡稱直流電源 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(shè)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(shè)備供電，該逆變器在有市電時使用市電工作，當市電中斷時自動切換為使用蓄電池組提供的24 V直流電源工作，需要檢修時可以使用手動旁路開關(guān)，將逆變器拆除進行維修；直流電源2所供負載為自動化設(shè)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(tǒng)控制邏輯和通信鏈路為：當系統(tǒng)檢測到24 V直流電源系統(tǒng)的3個電壓值有任何一個低于10 V時，判斷為直流供電系統(tǒng)故障，直流電源柜觸摸屏通過485協(xié)議將報警信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)上傳模塊，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備傳送到場站的上位機，顯示相關(guān)報警內(nèi)容，提醒生產(chǎn)運行人員一旦發(fā)現(xiàn)異常情況立即進行預(yù)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(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，三道溝閥室直流電源1通訊診斷（0：斷開、1：正常）誤報警分別為：

2023-03-27 22:09:25.755（自行恢復(fù)）

2023-03-29 00:28:34.556（自行恢復(fù)）

2023-03-29 20:25:43.404（自行恢復(fù)）

直流電源2通訊診斷誤報警為：

2023-03-27 21:12:03.727（現(xiàn)場重啟恢復(fù))

此類報警也曾在青寧線魯垛閥室、周山閥室等多次出現(xiàn)。分公司電氣專業(yè)技術(shù)人員聯(lián)合自動化專業(yè)技術(shù)人員共同到現(xiàn)場排查解決問題。

首先對現(xiàn)場設(shè)備運行情況和歷史報警進行排查，現(xiàn)場觸摸屏無報警，查看歷史報警記錄未發(fā)現(xiàn)有關(guān)電源中斷或直流系統(tǒng)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，無報警，設(shè)備工作狀態(tài)正常。測量市電輸入電壓，電壓平穩(wěn)無波動，排除現(xiàn)場電源轉(zhuǎn)換設(shè)備硬件故障和市電掉電的可能。

進一步對設(shè)備通訊硬件和通訊電纜回路進行檢查，均正常。考慮到其他閥室也出現(xiàn)過類似共性問題，并結(jié)合硬件設(shè)備的排查結(jié)果，初步判斷問題應(yīng)該出在數(shù)據(jù)傳輸通信軟件方面。使用專業(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(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備情況進行測試，發(fā)現(xiàn)有輕微的丟包現(xiàn)象，斷開其中一臺24 V直流電源柜通訊，不再出現(xiàn)丟包現(xiàn)象。分析原因如下。

（1）RTU使用一條鏈路同時采集電源1、電源2兩個直流柜的數(shù)據(jù)，就有可能偶發(fā)性出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突而采集不上其中一個數(shù)據(jù)的問題，從而出現(xiàn)與之對應(yīng)的24 V直流電源通訊診斷報警。在執(zhí)行反復(fù)采集數(shù)據(jù)過程中，如果能再次采集到數(shù)據(jù)，則通訊自動恢復(fù)正常，誤報警便能夠自動消除。

（2）三道溝閥室設(shè)置集中監(jiān)視電氣系統(tǒng)報警點5個：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(xiàn)：當24 V直流電源1通訊診斷報警持續(xù)，則上位機此時無法采集到24 V直流電源1的電氣參數(shù)，系統(tǒng)即判斷為閥室外電中斷，實際上此時閥室外電并未中斷，由此可見集中監(jiān)視閥室外電中斷報警邏輯設(shè)置不合理。

3  處理方法

對三道溝閥室集中監(jiān)視判斷外電中斷報警程序進行優(yōu)化，修改外電中斷采樣點，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(jiān)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明：220 V交流市電通過6個充電模塊整流為3路24 V直流電，分別為HMOD_1402_2、HMOD_1402_3、HMOD_1402_4，當其中任意一個電壓小于10 V時，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，持續(xù)10 s，觸發(fā)閥室外電中斷報警。

程序修改說明：減少中間設(shè)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(shù)據(jù)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(shù)字量整合為模擬量，再為其分配不同的傳輸?shù)刂罚≧ECP4_0、RECP5_0、RECP6_0、RECP7_0、RECP8_0、RECP9_0），通過485協(xié)議傳輸至RTU，RTU再對這些報警進行拆分解讀，避免同時采集數(shù)據(jù)時發(fā)生沖突。

（3）修改通訊模塊重試次數(shù)為10次，降低判斷設(shè)備通訊中斷的概率（圖 4）。在RTU通信模塊中，重復(fù)次數(shù)（Retries）是指在初次通信請求未得到響應(yīng)時，RTU會嘗試重新發(fā)送請求的次數(shù)。這個設(shè)置有助于提高通信的可靠性，尤其是在通信環(huán)境不穩(wěn)定或從站設(shè)備可能暫時不可用的情況下。通過設(shè)置合理的重復(fù)次數(shù)，可以減少因短暫通信故障導(dǎo)致的通信失敗。例如，在Modbus RTU通信中，重復(fù)次數(shù)的設(shè)置允許主站在返回?zé)o響應(yīng)錯誤代碼之前嘗試重新連接從站的次數(shù)。默認值通常是3次，這意味著如果初次連接失敗，RTU會嘗試再次連接。通過調(diào)整這個參數(shù)，可以根據(jù)實際應(yīng)用的需求和網(wǎng)絡(luò)狀況來優(yōu)化通信的穩(wěn)定性和可靠性。

圖 4 修改通訊模塊參數(shù)

回復(fù)延遲（Response Time Out）‌是指從站設(shè)備在接收到主站的請求后，需要在一定時間內(nèi)給出響應(yīng)。如果超過這個時間限制而沒有收到響應(yīng)，主站會認為通信失敗，并可能采取相應(yīng)的措施，如增加重復(fù)次數(shù)或報告錯誤。在此我們將閥室RTU通訊模塊中重復(fù)次數(shù)從3次提至10次，降低判斷設(shè)備通訊中斷的概率。

程序優(yōu)化完成后，對24 V直流電源柜進行模擬故障測試，設(shè)備自身產(chǎn)生的報警均能正常在場站操作員界面顯示，數(shù)據(jù)無丟包現(xiàn)象。程序優(yōu)化結(jié)束運行一周后，未出現(xiàn)24 V直流電源柜相關(guān)的通訊診斷誤報警。隨后對榆濟線閥室集中監(jiān)視外電中斷報警按照三道溝閥室進行統(tǒng)一整改。

4  結(jié)語

通過優(yōu)化報警程序，修改數(shù)據(jù)采集程序，增加閥室RTU通訊模塊重復(fù)次數(shù)，解決了三道溝閥室通信誤報警問題。且首次運用分時輪詢的方式成功解決同一線路多臺設(shè)備通訊沖突的問題。及時對控制軟件進行升級和優(yōu)化，修復(fù)已知漏洞和邏輯錯誤，同時根據(jù)實際需求調(diào)整軟件配置和參數(shù)設(shè)置，提高系統(tǒng)對信號的解析和處理能力，為維修人員處理閥室設(shè)備通信誤報警故障提供了很好的解決方案。建議制定統(tǒng)一的設(shè)備選型標準、安裝規(guī)范和維護流程等標準化文件，確保電控一體化小屋的建設(shè)和維護過程符合相關(guān)標準和要求。顯著降低誤報警故障的發(fā)生率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

作者簡介：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。