SCADA系统中仪表设备在线诊断与预警

发布时间: 2022-03-24 09:07:34 浏览：次

摘要：仪表设备在线诊断与预警模块解决当前现场智能设备、智能仪表、自动化系统故障引起的生产事故、生产停顿等生产问题，解决智能设备、智能仪表与自动化系统故障查找难的抢维修问题，解决抢维修队伍由于现场分散、维护人员不足及自动化仪表系统维护知识要求高的难题，同时提供基于现场实时数据的大数据分析及业务管理的基础数据。作为智能管道系统的一部份，仪表设备在线诊断与预警系统通过分布在各站场的设备监测采集模块及从PLC等智能设备上分拣出来的仪表设备工作及硬件状态信息，汇集在OPC数据服务器中，提供给大数据分析及异常管理等业务管理系统使用，为运营决策提供真实的设备状态信息。

关键词：智能仪表在线诊断预警维护

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0007-01

远程在线自动化故障诊断与预警系统也作为一个远程智能维护系统，通过其分布在现场的各监测模块，能够对现场仪表、自动化系统设备等进行远程的配置更新、远程诊断调试等。以此实现维护人员对自动化系统的远程集中维护。智能仪表远程诊断与预警系统由现场的仪表检测模块、电缆状态检测模块、PLC（RTU）状态检测模块、总线通信检测模块组成前端监测模块，完成对现场智能设备、信号电缆、PLC 系统的工作状态数据采集。数据通过SCADA 生产网络传输到局域或总控制中心，由系统后台重新构建现场包括仪表、信号点、PLC 系统的系统结构和虚拟现实设备，通过对采集实时设备工作状态信息，进行实时远程诊断，并对检测到的异常和故障信息进行维护警告。

1 软件结构

软件系统包括PLC的状态整合程序和服务器中的全系统程序，两者构成完整的软件系统。

PLC的状态整合程序运行在PLC上，完成对PLC各模块、RTD和模拟量通道及各PLC远程站与CPU的通信等的状态数据收集工作，完成通过MBT通道连接的XGW模块及其与雷达液位计和配电系统通信的通信状态和模块状态的数据收集工作。服务器程序作为系统的核心程序，包括系统的架构、与现场设备的通信、人机界面、历史存储与查询、用户管理、监视对象的建模、动态实时通信状态的绘制等等。

2 数据接口结构

2.1 PLC系统监测子系统

对各站的PLC系统，包括PLC的CPU模块、电源模块、RIO通信模块、I/O模块等进行运行状态监测。绘制准确的PLC系统硬件结构图，当发生运行状态异常或故障时，实时发出故障报警，并提示发生的故障类型和故障点的具体位置。由此保证对PLC系统工作状态的实时监视，对异常或故障实现快速修复，保障生产的连续运行。 PLC系统是站控系统的核心系统，其实现全部站控的自动化逻辑功能、生产数据的采集与分析处理功能、生产控制功能等。对PLC系统进行实时可靠监测，是保证站控系统免于瘫痪而造成生产事故的可靠措施。该监测子系统能够对PLC系统进行无死角实时监视，发生任何异常或故障，均会立即发出报警，确保维护人员和生产调度即时获取故障信息和故障点位置，实现故障的快速修复和可能的生产计划调整。

2.2 阀门电动执行机构监测子系统

通过对阀门环网通信控制器的软件升级，完成对现场总线阀门电动执行机构的设备状态信息抓取，并实时监测各阀门电动执行机构的总线通信。绘制准确详细的总线阀门电动执行机构的总线结构图，当发生电动执行机构的堵转、过力矩等故障而影响到阀门动作时，实时发出故障报警，并提示发生的故障类型和故障点的具体电装位置。

通过获取阀门环网通信控制器对电动执行机构的通信监视数据，实时监测阀门电动执行机构的总线通信状态，当发生总线通信故障时，能够实时发出通信故障报警，并提示发生故障的具体阀门电动执行机构。

2.3 RTD温度传感器监测子系统

RTD温度传感器是一种温度敏感的电阻型无源元件，通过三线或四线进行电阻值采样，获取准确的温度信息。通过对RTD及其三线或四线所连电缆间的阻值比对，判断RTD温度传感器或电缆是否存在故障。监测子系统对每一个与PLC连接的温度传感器进行监测，当发生RTD损坏或电缆断线时，实时发出故障报警，并提示发生故障的RTD信息及其所在具体位置。

RTD温度传感器在管道现场主要用于油温、地温和泵运行状态的监测，是生产环节中关键的元件，其工作正常与否，直接影响到生产调度和生产计划的进行。RTD监测子系统，能够保证RTD元件及其信号采集回路的完整监视，保障其温度数据的可靠质量。当发生异常时，能够即时发现异常点，生产调度也能够即时获得该点的异常，从而保证其不对生产调度产生影响。

传统的自动化（SCADA）系统及仪表设备维护，一般为定期检修、日常巡视的方式发现故障并进行处理，这种方式由于无法及时发现设备故障，会造成设备故障长期存在而得不到及时处理，特别是一些隐性故障和冗余设备的故障，在一般的日常巡视中基本上无法发现，而这些故障的长期存在，将可能造成生产调度操作无法按计划完成或发生紧急情况需要操作时无法及时通过调度中心操作，从而极大的影响了生产效率或错失了处理生产事故的最佳处理时间。

自动化仪表诊断系统，将改变这种传统的维护模式。诊断系统实时智能监视现场的所有智能仪表、阀门、自动化传感器，自动化通信线路、PLC系统及站控操作系统，并深入到这些设备的内部工作状态，为其进行不间断的设备健康检查，任何异常现象，均会立即反映在诊断系统的屏幕上，并告知维护值班人员，发生了何种故障，是哪个设备，故障点的位置在哪，实现故障的即时处理。

参考文献