孙瑞林

国家管网集团西北公司西安输油气分公司

摘要：工业控制中的通信类闪报、误报故障一直是现场维修的难题之一。本文以榆济线三道沟阀室24 V直流电源通信诊断报警为例，通过对阀室电控一体化小屋数据采集原理的研究，分析确定误报警故障原因并进行处理，提出整改提升措施，供相关工作借鉴。

关键词：阀室；误报警；电源通信；电控一体化

西安输油气分公司榆济线三道沟阀室位于陕西省榆林市，其中的电控一体化小屋集成了电气、自动化、通信功能，实现阀室控制系统的供电、数据采集和自动化控制。自投产以来，多次出现24 V电源通信诊断报警，同时伴随阀室市电中断报警，技术人员查看该阀室电压及其他指标的历史数据趋势图分析，判断均为误报警，此情况严重时需场站运行人员到阀室现场手动重启设备恢复，加重了场站运行人员的工作量，降低了工作效率，也影响了运行人员对阀室设备运行状态的判断，存在一定的安全隐患。

1  阀室供电系统

阀室主要通讯设备使用24 V直流电源柜1（以下简称直流电源1）供电（图 1），自动化设备使用24 V直流电源柜2（以下简称直流电源 2）供电（图 2）。

图 1 阀室24 V直流电源1

图 2 阀室24 V直流电源2

直流电源1所供负载为通信设备及摄像头，6路充电模块并联运行，互为备用，支持热插拔。并配置双电源逆变器一台，用于给使用220 V交流电压的设备供电，该逆变器在有市电时使用市电工作，当市电中断时自动切换为使用蓄电池组提供的24 V直流电源工作，需要检修时可以使用手动旁路开关，将逆变器拆除进行维修；直流电源2所供负载为自动化设备，全部使用24 V直流电源工作，4路充电模块并联运行，互为备用，支持热插拔。

阀室系统控制逻辑和通信链路为：当系统检测到24 V直流电源系统的3个电压值有任何一个低于10 V时，判断为直流供电系统故障，直流电源柜触摸屏通过485协议将报警信号传输到数据上传模块，再经光电转换设备传送到场站的上位机，显示相关报警内容，提醒生产运行人员一旦发现异常情况立即进行预警和处理，避免故障扩大和误报警的发生。

2  误报警原因排查

以2023年3月统计数据为例，三道沟阀室直流电源1通讯诊断（0：断开、1：正常）误报警分别为：

2023-03-27 22:09:25.755（自行恢复）

2023-03-29 00:28:34.556（自行恢复）

2023-03-29 20:25:43.404（自行恢复）

直流电源2通讯诊断误报警为：

2023-03-27 21:12:03.727（现场重启恢复)

此类报警也曾在青宁线鲁垛阀室、周山阀室等多次出现。分公司电气专业技术人员联合自动化专业技术人员共同到现场排查解决问题。

首先对现场设备运行情况和历史报警进行排查，现场触摸屏无报警，查看历史报警记录未发现有关电源中断或直流系统故障的相关记录。排查三道沟阀室两面24 V直流电源柜上的逆变器和充电模块，运行指示灯亮，无报警，设备工作状态正常。测量市电输入电压，电压平稳无波动，排除现场电源转换设备硬件故障和市电掉电的可能。

进一步对设备通讯硬件和通讯电缆回路进行检查，均正常。考虑到其他阀室也出现过类似共性问题，并结合硬件设备的排查结果，初步判断问题应该出在数据传输通信软件方面。使用专业笔记本电脑，将笔记本IP配置在和阀室RTU同一网段（注意IP地址不能冲突），使用ping命令或Traceroute命令对现场数据传输设备情况进行测试，发现有轻微的丢包现象，断开其中一台24 V直流电源柜通讯，不再出现丢包现象。分析原因如下。

（1）RTU使用一条链路同时采集电源1、电源2两个直流柜的数据，就有可能偶发性出现数据冲突而采集不上其中一个数据的问题，从而出现与之对应的24 V直流电源通讯诊断报警。在执行反复采集数据过程中，如果能再次采集到数据，则通讯自动恢复正常，误报警便能够自动消除。

（2）三道沟阀室设置集中监视电气系统报警点5个：24 V直流电源1断电、24 V直流电源2断电、交流输入1报警、交流输入2报警、电池电压低报警。梳理报警控制程序发现：当24 V直流电源1通讯诊断报警持续，则上位机此时无法采集到24 V直流电源1的电气参数，系统即判断为阀室外电中断，实际上此时阀室外电并未中断，由此可见集中监视阀室外电中断报警逻辑设置不合理。

3  处理方法

对三道沟阀室集中监视判断外电中断报警程序进行优化，修改外电中断采样点，用外电A、B、C三相输入电压是否异常作为判断外电是否中断的条件，而24 V直流电源柜的交流输入1和交流输入2、电源1和电源2通讯异常状态不再作为集中监视外电中断的判断条件。程序优化步骤如下。

（1）原外电中断报警逻辑控制程序说明：220 V交流市电通过6个充电模块整流为3路24 V直流电，分别为HMOD_1402_2、HMOD_1402_3、HMOD_1402_4，当其中任意一个电压小于10 V时，触发市电中断报警SDZH 24 V。优化报警控制程序为：对外电220 VAC电直接判断A、B、C项电压，当其中任意1项电压小于198 V时，持续10 s，触发阀室外电中断报警。

程序修改说明：减少中间设备，提高报警准确性； 阀室有蓄电池，延迟10 s触发，在不影响安全的情况下，防止误报警（图 3）。

图 3 外电电压显示界面

（2）修改直流电源1、直流电源2数据采集程序，24 V直流电源与阀室RTU之间的通讯为485协议上传，将直流电源的报警数字量整合为模拟量，再为其分配不同的传输地址（RECP4_0、RECP5_0、RECP6_0、RECP7_0、RECP8_0、RECP9_0），通过485协议传输至RTU，RTU再对这些报警进行拆分解读，避免同时采集数据时发生冲突。

（3）修改通讯模块重试次数为10次，降低判断设备通讯中断的概率（图 4）。在RTU通信模块中，重复次数（Retries）是指在初次通信请求未得到响应时，RTU会尝试重新发送请求的次数。这个设置有助于提高通信的可靠性，尤其是在通信环境不稳定或从站设备可能暂时不可用的情况下。通过设置合理的重复次数，可以减少因短暂通信故障导致的通信失败。例如，在Modbus RTU通信中，重复次数的设置允许主站在返回无响应错误代码之前尝试重新连接从站的次数。默认值通常是3次，这意味着如果初次连接失败，RTU会尝试再次连接。通过调整这个参数，可以根据实际应用的需求和网络状况来优化通信的稳定性和可靠性。

图 4 修改通讯模块参数

回复延迟（Response Time Out）‌是指从站设备在接收到主站的请求后，需要在一定时间内给出响应。如果超过这个时间限制而没有收到响应，主站会认为通信失败，并可能采取相应的措施，如增加重复次数或报告错误。在此我们将阀室RTU通讯模块中重复次数从3次提至10次，降低判断设备通讯中断的概率。

程序优化完成后，对24 V直流电源柜进行模拟故障测试，设备自身产生的报警均能正常在场站操作员界面显示，数据无丢包现象。程序优化结束运行一周后，未出现24 V直流电源柜相关的通讯诊断误报警。随后对榆济线阀室集中监视外电中断报警按照三道沟阀室进行统一整改。

4  结语

通过优化报警程序，修改数据采集程序，增加阀室RTU通讯模块重复次数，解决了三道沟阀室通信误报警问题。且首次运用分时轮询的方式成功解决同一线路多台设备通讯冲突的问题。及时对控制软件进行升级和优化，修复已知漏洞和逻辑错误，同时根据实际需求调整软件配置和参数设置，提高系统对信号的解析和处理能力，为维修人员处理阀室设备通信误报警故障提供了很好的解决方案。建议制定统一的设备选型标准、安装规范和维护流程等标准化文件，确保电控一体化小屋的建设和维护过程符合相关标准和要求。显著降低误报警故障的发生率，提高系统的稳定性和可靠性。

作者简介：孙瑞林，1986年生，大学本科，助理工程师，西安输油气分公司综合运维岗技师，主要从事电气方面的工作。联系方式：13519292833，395937450@qq.com。