自动化系统通讯中断检测

乙加牛 欧阳雪峰 张奇文

[摘 要] 本文主要针对百口泉采油厂工控数据及百重油田SCADA系统在数据传输过程中，通讯中断，系统界面上还显示最后一次传输的数值，给现场安全生产带来了隐患，同时降低了油田数据质量。通过SCADA系统及ORACLE数据库编程，实现通讯中断检测，并对通讯中断进行报警，保证现场生产安全及油田数据实时、有效。

[关键词] 数据通讯； 中断； 检测

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

[中图分类号] TN919 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）04- 0118- 03

1 前 言

新疆油田公司百口泉采油厂百重油田采用SCADA系统，共有31个转油站，16点后站上无人值守，现场数据通过电台、GPRS传输到基地，当现场自动化设备发生故障或断电时，就会出现数据通讯中断。

数字油田建设过程中，百口泉采油厂8套自动化系统的生产数据，通过ALLLINK采集，经网络传输到数据库，在传输过程中，如果相关设备发生故障或网络故障时，数据传输就会中断。

在数据传输过程中存在的最大问题是通讯中断，数据传输已停止，在相关系统的界面上，还显示最后一次传输的值，很难及时发现存在的问题。数据通讯中断监测就是针对该问题提出的，本方法利用数据通讯中断后，入库的数据值一直不变，通过合理的参数选择，对这些参数进行监测，判断出数据通讯中断，并产生报警提示。

2 数据通讯中断的表现

2.1 数据通讯流程

我们把数据通讯分成两部分，现场层通讯、管理层通讯。现场RTU、PLC参数，通过电台、GPRS及其他通讯方式传送到自动化系统实时数据库，现场层操作工通过自动化系统的监控画面，监控生产情况。自动化系统的数据，通过采集设备采集，传输至应用服务器，应用服务器中的应用软件，按一定频率写入自动化数据库，数据入库发布后，各个管理人员可以通过客户端查看入库数据，即现场的生产情况[1]。

2.2 数据通讯中断的表现

2.2.1 现场层数据通讯中断表现

当数据通讯发生中断时，监控界面上显示的数值是最后一次检测的数据值（数据值长时间不变）。这种现象危害极大，由于现场操作工习惯看流程图界面监控生产，很难发现生产异常，长时间未发现，极有可能发生罐抽空烧泵或跑油事故。图2是百重二10号转油站数据通讯中断后部分参数值，从4：00到10：00数据的值一直没变；10：00重启SCADA系统后，系统中，无现场传输过来数据，从11：00到15：00数据的值一直为0。

2.2.2 管理层数据通讯中断表现

当数据通讯中断时，入库的数据为最后一次通讯数值，这种现象不容易发现，降低了入库数据质量，从而影响了油田自动化应用系统的可靠性。图3是管理层数据中断后，入库数据的值从最后一次通讯的正常值开始，一直是同一值，我们在Web界面查看数据，容易被误导，认为是正常数据。

数据保持最后一次通讯值的主要原因是现场设备存在局限性，发送数据时，没有时间变量；接收端没有接收到数据，把最后一次传过来的数据，当成最新发过来的数据，这条数据不停地存入数据库，造成我们查看数据时，看到的都是通讯中断前，最后一次正常传输的数据。

我们主要针对数据通讯中断后，监控界面上显示最后一次数据的现象进行研究，当发生这种现象时，能够在监控界面上做出提示，使我们能及时发现通讯中断。

3 数据通讯中断检测方法

3.1 检测思路

不管是现场层，还是管理层，数据通讯中断后，数据值的表现都是从最后一次正常值开始，一直不变，我们只要检测一段时间内的数据值是否有变化，就可判断出数据通讯是否中断。

选择监测参数，检测参数的初始测量值和一段时间后的测量值是否相等，如果这些监测参数的值都是相等的，我们可以判断通讯已中断，报警提示，检测的时间间隔可以根据需要自行设定。

3.2 选取检测参数的原则

（1） 选择不带控制或易变化的模拟量，这样可以有效地避免这些参数值出现相等的情况。

（2） 选择不在一个工艺段的参数，比如在工艺段的入口段选一个参数，在另一个工艺段的出口段再选一个参数，这样即使某个工艺段停工，也不会产生参数值相等的情况。

（3） 选择不受开停工影响的参数，比如温度，不管开工、停工都有温度显示。

一套系统多的有几百个参数，少的也有几十个参数，当然没有必要每个参数都检测，我们可以选择其中的几个关键点。一般一套装置选择2～3个参数，这些参数在正常生产的情况下，一段时间内，同时相等的情况基本不可能；我们可以通过检测一套装置的几个参数判断通讯是否中断。

3.3 程序实现

现场SCADA系统检测实现，在命令语言，应用程序与语言里实现，我们根据现场实际生产情况，罐不会抽空或要溢罐，选取检测时间间隔为1小时；选取转油站的两个大罐液位作为检测值，由于一直在进油以及启停泵，不同的时间点，罐液位的测量值是不相等的。设置一个定时器，大于3 600秒时，复位重新计时。第1秒时，罐液位的测量值赋给变量1，3 600秒时罐液位的测量值再赋给变量2，然后第1秒时的值与3 600秒时的值相减，如果两个罐参数值相减结果都是0，在SCADA系统中产生报警。

管理层通过Oracle数据库编程实现，算法和现场层一样，通过定时器进行定时刷新，判断条件成立，返回报警提示信息到客户端[2]，

我们在现场层的自动化系统上及管理层的应用平台上，都设置了数据通讯中断检测，这样在数据的整个传输环节，不管是何处通讯中断，都可以检测出来。

4 应用效果

4.1 现场层数据通讯中断报警提示

百重二采油作业区3号转油站数据通讯中断时，1小时后，在SCADA系统报警提示窗口产生报警提示：文字显示“液位不变”，同时产生声音报警。这样现场的操作工就能及时发现问题，进行处理或上报。从而为转油站的安全生产带来了必要的保证，能够有效地减少因罐抽空烧泵或溢罐故障。

4.2 管理层数据通讯中断后报警提示

当百重二采油作业区工控数据，采集设备停止采集时，这时我们在Web界面上查看到的实时数据就会是“数据未更新”，这样我们就能及时发现数据通讯中断，从而进行处理。

总的来说，这种检测方法也比较简单，但通过合理的选择检测时间间隔，能够有效地检测出数据通讯中断，并及时进行处理。经现场多次验证，当发生数据通讯中断时，都能产生相关报警提示，为现场的安全生产及入库数据质量带来了必要的保证。

主要参考文献

[1] 胡英俊. 仪表及自动化[M]. 成都：成都科技大学出版社，1999.

[2] Michael Abbey，等. Oracle 8i初学者指南[M]. 北京： 机械工业出版社，2000.