分段式SCADA系统故障诊断方法的研究

刘佳南 赵静等

摘 要：原油站库SCADA数据采集系统可分为远传仪表、控制电缆、下位机、上位机四大段式，当其中某一段出现故障时就可能造成SCADA系统的整体瘫痪。将SCADA系统划为四个分段进行故障检测的方法，体现出抓住局部要害处理问题的思想，因此研究分段式SCADA系统故障诊断的方法能够科学、全面、高效地指导系统的故障诊断。

關键词：分段；SCADA系统；故障诊断；检测；方法

引言

目前诊断SCADA系统的故障主要依靠平时积累的经验，并无一套科学合理的诊断方法，检测人员多凭以往处理故障的经验确定检测切入点，随意性较大，往往花费较多的时间精力而不能够快速查找出故障的所发之处。针对这些问题文章研究了分段式SCADA系统故障诊断的具体方法，旨在科学规范地解决SCADA系统故障检测过程中查找难的问题。

1 分段式SCADA系统故障诊断的方法

1.1 远传仪表故障

远传仪表主要指输油管道采集压力、温度等信号的智能仪表。检测仪表故障时，首先将仪表的控制电缆接线拆除，从控制电缆端用信号发生器发出4-20mA信号，通过上位机软件客户端观察对比所显示的参数与现场所发信号的线性比例关系，如果数值对比正常即可判断仪表端出现了故障。拆卸远传仪表后使用专业的检测设备进行校验，并根据实际的检测结果确定是否维修或更换。反之，则进入下一步进行控制电缆、下位机、上位机的故障诊断。

1.2 控制电缆故障

排除远传仪表故障后，进行控制电缆的故障检测。主要检测两个方面的内容：第一，电缆芯线是否短路。使用万用表电流档从仪表接线端以每两根线为一组测量通断，保证PLC机柜端每根芯线都处于分离状态。如果出现接通情况，说明电缆芯线短路，记下相应的电缆芯线编号；如果仍处于断路状态，则进行断路检测。

第二，电缆芯线是否断路。根据电缆芯线的编号，将PLC机柜端电缆芯线以每两根为一组进行组合连接，使用万用表电流档分别测量每组通断。如果检测结果处于接通状态，说明电缆正常；如果处于断路状态，说明本组芯线断路。根据检测结果，制定合理的电缆维修方案。

1.3 下位机故障

下位机故障主要指PLC机柜内各元器件及其接线的故障。PLC机柜内部接线较为复杂，在检测故障时可结合上位机采用整体排除法。使用信号发生器从机柜内部电缆芯线端子接入处发送测量信号，测试笔记本与以太网交换机连接上并打开备用的工控软件系统，观察对比其显示数值与所发送信号的线性比例关系。如果误差在规定范围内，说明PLC机柜部分工作状态正常；如果误差超过最大允许值，则需要对PLC机柜内部的接线、端子、模块等进行再分段检测。

1.3.1 RTD故障

（1）从PLC机柜端子排发送RTD模拟量标准信号，观察对比参数显示是否正常；如果不正常，则从PLC机柜内浪涌保护器后发送RTD模拟量信号，观察对比参数显示是否正常。

（2）如果仍不正常，从模块端子发送RTD模拟量信号，观察对比参数显示是否正常，否则更换PLC模块之后观察对比是否正常。

（3）如果远传信号已经传送过来，且通道灯显示正常，上位机显示温度比实际值高，则观察对比生产现场和PLC机柜内各点的连接是否有松动锈蚀现象。

1.3.2 AI故障

（1）从PLC机柜内用万用表测量回路中是否有4mA以上的电流，如果有则观察对比电流值与对应压力值同上位机的显示值是否相符。

（2）如果不相符，则首先检查回路中有无24V供电，若没有则检查回路保险丝的完好情况。若确认回路供电完好，从现场使用信号发生器发送电流信号，若参数显示异常，则从PLC机柜端子排发送电流标准信号，观察对比参数显示是否正常。

（3）如果仍不正常，则从PLC机柜内浪涌保护器后发送电流模拟量信号，观察对比参数显示是否正常。

（4）如果仍不正常，则从PLC机柜内模块端子发送电流标准信号，观察对比参数显示是否正常，否则更换PLC模块，观察对比参数是否正常。

1.4 工作站故障

排除PLC机柜故障后，使用备用网线将以太网交换机与工作站连接起来，继续观察对比信号发生器所发送的信号与上位机工控软件的线性比例关系，如果误差在规定范围内，说明上位机及工控软件处于正常工作状态，则连接上位机与交换机的网线出现故障。反之，对上位机及工控软件进行故障排查。根据实际检测经验，工控软件出现故障的概率远大于工作站，应重点检测工控软件的逻辑关系与报警参数的设置，软件修改完后应及时做好备份。

2 结束语

通过以上分段式SCADA系统故障诊断科学的研究方法，在实践过程中可以检测出远传仪表SCADA系统中出现的任何故障问题。因为上述方法将SCADA系统整体运行的每个环节都考虑在内，对故障区间进行分段式切割并划定检测范围，最后逐步排除，合理有效地控制故障检测的区间，减少人工检查的盲动性、随意性。如果输油站库检测人员配备充足，各个分段内的故障检测工作还可同时进行，大大的提高故障排查处理的效率。

参考文献

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作者简介：刘佳南（1988-），男，江苏省徐州市人，管道储运公司抢维修中心，助理工程师，研究方向：机电仪表。