自動化系統通訊中斷檢測

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據及百重油田SCADA系統在數據傳輸過程中，通訊中斷，系統界面上還顯示最后一次傳輸的數值，給現場安全生產帶來了隱患，同時降低了油田數據質量。通過SCADA系統及ORACLE數據庫編程，實現通訊中斷檢測，并對通訊中斷進行報警，保證現場生產安全及油田數據實時、有效。

[關鍵詞] 數據通訊； 中斷； 檢測

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

[中圖分類號] TN919 [文獻標識碼] 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，共有31個轉油站，16點后站上無人值守，現場數據通過電臺、GPRS傳輸到基地，當現場自動化設備發生故障或斷電時，就會出現數據通訊中斷。

數字油田建設過程中，百口泉采油廠8套自動化系統的生產數據，通過ALLLINK采集，經網絡傳輸到數據庫，在傳輸過程中，如果相關設備發生故障或網絡故障時，數據傳輸就會中斷。

在數據傳輸過程中存在的最大問題是通訊中斷，數據傳輸已停止，在相關系統的界面上，還顯示最后一次傳輸的值，很難及時發現存在的問題。數據通訊中斷監測就是針對該問題提出的，本方法利用數據通訊中斷后，入庫的數據值一直不變，通過合理的參數選擇，對這些參數進行監測，判斷出數據通訊中斷，并產生報警提示。

2 數據通訊中斷的表現

2.1 數據通訊流程

我們把數據通訊分成兩部分，現場層通訊、管理層通訊?，F場RTU、PLC參數，通過電臺、GPRS及其他通訊方式傳送到自動化系統實時數據庫，現場層操作工通過自動化系統的監控畫面，監控生產情況。自動化系統的數據，通過采集設備采集，傳輸至應用服務器，應用服務器中的應用軟件，按一定頻率寫入自動化數據庫，數據入庫發布后，各個管理人員可以通過客戶端查看入庫數據，即現場的生產情況[1]。

2.2 數據通訊中斷的表現

2.2.1 現場層數據通訊中斷表現

當數據通訊發生中斷時，監控界面上顯示的數值是最后一次檢測的數據值（數據值長時間不變）。這種現象危害極大，由于現場操作工習慣看流程圖界面監控生產，很難發現生產異常，長時間未發現，極有可能發生罐抽空燒泵或跑油事故。圖2是百重二10號轉油站數據通訊中斷后部分參數值，從4：00到10：00數據的值一直沒變；10：00重啟SCADA系統后，系統中，無現場傳輸過來數據，從11：00到15：00數據的值一直為0。

2.2.2 管理層數據通訊中斷表現

當數據通訊中斷時，入庫的數據為最后一次通訊數值，這種現象不容易發現，降低了入庫數據質量，從而影響了油田自動化應用系統的可靠性。圖3是管理層數據中斷后，入庫數據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界面查看數據，容易被誤導，認為是正常數據。

數據保持最后一次通訊值的主要原因是現場設備存在局限性，發送數據時，沒有時間變量；接收端沒有接收到數據，把最后一次傳過來的數據，當成最新發過來的數據，這條數據不停地存入數據庫，造成我們查看數據時，看到的都是通訊中斷前，最后一次正常傳輸的數據。

我們主要針對數據通訊中斷后，監控界面上顯示最后一次數據的現象進行研究，當發生這種現象時，能夠在監控界面上做出提示，使我們能及時發現通訊中斷。

3 數據通訊中斷檢測方法

3.1 檢測思路

不管是現場層，還是管理層，數據通訊中斷后，數據值的表現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的數據值是否有變化，就可判斷出數據通訊是否中斷。

選擇監測參數，檢測參數的初始測量值和一段時間后的測量值是否相等，如果這些監測參數的值都是相等的，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需要自行設定。

3.2 選取檢測參數的原則

（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值出現相等的情況。

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

（3） 選擇不受開停工影響的參數，比如溫度，不管開工、停工都有溫度顯示。

一套系統多的有幾百個參數，少的也有幾十個參數，當然沒有必要每個參數都檢測，我們可以選擇其中的幾個關鍵點。一般一套裝置選擇2～3個參數，這些參數在正常生產的情況下，一段時間內，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判斷通訊是否中斷。

3.3 程序實現

現場SCADA系統檢測實現，在命令語言，應用程序與語言里實現，我們根據現場實際生產情況，罐不會抽空或要溢罐，選取檢測時間間隔為1小時；選取轉油站的兩個大罐液位作為檢測值，由于一直在進油以及啟停泵，不同的時間點，罐液位的測量值是不相等的。設置一個定時器，大于3 600秒時，復位重新計時。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，如果兩個罐參數值相減結果都是0，在SCADA系統中產生報警。

管理層通過Oracle數據庫編程實現，算法和現場層一樣，通過定時器進行定時刷新，判斷條件成立，返回報警提示信息到客戶端[2]，

我們在現場層的自動化系統上及管理層的應用平臺上，都設置了數據通訊中斷檢測，這樣在數據的整個傳輸環節，不管是何處通訊中斷，都可以檢測出來。

4 應用效果

4.1 現場層數據通訊中斷報警提示

百重二采油作業區3號轉油站數據通訊中斷時，1小時后，在SCADA系統報警提示窗口產生報警提示：文字顯示“液位不變”，同時產生聲音報警。這樣現場的操作工就能及時發現問題，進行處理或上報。從而為轉油站的安全生產帶來了必要的保證，能夠有效地減少因罐抽空燒泵或溢罐故障。

4.2 管理層數據通訊中斷后報警提示

當百重二采油作業區工控數據，采集設備停止采集時，這時我們在Web界面上查看到的實時數據就會是“數據未更新”，這樣我們就能及時發現數據通訊中斷，從而進行處理。

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據通訊中斷，并及時進行處理。經現場多次驗證，當發生數據通訊中斷時，都能產生相關報警提示，為現場的安全生產及入庫數據質量帶來了必要的保證。

主要參考文獻

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

[2] Michael Abbey，等. Oracle 8i初學者指南[M]. 北京： 機械工業出版社，2000.