抽油井自动化系统通信故障检修一例
- 关键词：编码器,工控,数据采集,编程软件
故障现象：某油田抽油井自动化系统扩容，采购一批自动化控制设备，其中，无线通信产品采用的是MDS公司的MDS4710B数传电台，此系统的中心站采用的是MDS4100全双工数传电台，但有一个远站自动化设备在安装后，一直无法和中心站进行正常通信，用中心站软件进行轮询时，该站点的误码率达75%以上。
维修调试过程：
经过对用户电台使用情况的了解，该电台与今年7月份安装后，系统一直没有调试开通，其间，已更换过该平台的电台并检查过该平台的PLC，也没有解决问题。
为判断该平台的通信故障所在，MDS杰出分销商----北京华讯通信电子技术公司应客户的需求，受MDS公司北京办事处委托，派一名工程师到现场进行故障分析及检修。
根据故障现象，此故障涉及的故障点比较多，电台故障、天馈天线不好、电台与PLC数据接口不匹配或PLC程序异常、错误等均可做成无法正常通信。
为此在检测中，我们采用以下方法进行分析判断。首先检测故障点处CB12单的电台是否正常，该电台主要参数如下：
Serial Number 00809142
Model Number 4710BXN1B11B2
Radio Series 4710B (Inter-operable)
Supply Voltage 14.0 v
Regulator V. 5.6 v
Time Out Timer 30 secs (ON)
Soft Carrier Dekey 4 ms
CTS Delay 10 ms
Data Rate/Format 9600 8N1
Power Control 37 dBm
Frequency TX 403.87500 MHz
RX 411.87500 MHz
从电台的配置参数来看没有问题。
用HHT（手持编程器）测电台的RSSI（接收信号场强）：-72dBm至-76dBm
从接收信号场强来看该电台的信号场强足够强（在理论值-90dBm之上）。
测电台出口处测射频功率：PWR为3.2W，在天线口处测射频功率PWR为1.4W，功率没有达到最大5W，但由于现场通信距离很近，射频功率应满足实际通信要求。经主站通信检查：通信误码率很高在40—75%，系统通信无法正常进行。调天线方向，误码率没有大的变化。考虑是否是因为电缆衰减过大或天线不好致使返回信号较弱造成接收误码率过高。为此更换电缆（D9）、天线（9dBi）及PLC与电台的接口数据线。信道误码率仍没有太大变化，仍在40%--75%之间。
为排除是电台的原因造成通信异常问题，我们另换一台电台，电台的配置参数如下：
Serial Number 01036843
Model Number 4710BXN1B01B2
Radio Series 4710B (Inter-operable)
Supply Voltage 13.9 v
Regulator V. 5.6 v
Temperature +18 C
Time Out Timer 30 secs (ON)
Soft Carrier Dekey 4 ms
CTS Delay 10 ms
Data Rate/Format 9600 8N1
Power Control 37 dBm
Frequency TX 403.87500 MHz
RX 411.87500 MHz
从电台的配置参数来看没有问题。
用HHT（手持编程器）测电台的RSSI（接收信号场强）：-72dBm至-76dBm
从接收信号场强来看该电台的信号场强足够强（在理论值-90dBm之上）。
测电台出口处测射频功率：PWR为4.6W，在天线口处测射频功率PWR为2.4W，功率基本上达到了规定的范围，射频功率应满足实际通信要求。经主站通信检查：通信误码率很高在40—75%，系统通信无法正常进行。调天线方向，误码率没有大的变化。更换电缆（D9）及天线（9dBi）。信道误码率仍没有太大变化，仍在40%--75%之间。
在更换另外一台电台：序列号为：01038735，与上述情况差不多。
将上面的电台中的一台：序列号SN#01036843，换到CBG5平台进行测试，并测试CBG5平台MDS4310A电台的参数设置。该电台的配置参数如下：
MDS Remote Radio Diagnostic Information 2002-12-10 18:49:27
USER INFORMATION
Serial Number 707183
Manufacture Date 01 10 98
Hardware Rev. A06 M.1
Software Rev. 2.5.0
RADIO INFORMATION
Radio Series 4310A
Diag. Module Uninstalled, LBC valid
Diag. Level Standard Loopback
Supply Voltage n/a
Regulator V. n/a
PLL Lock V. n/a
Temperature n/a
RADIO SETTINGS
Time Out Timer 030 SECS
Soft Carrier Dekey 004 MSECS
Squelch Tail Eliminator OFF
CTS Delay 010 MSECS
PTT Delay 000 MSECS
Loopback Code 7183
Power Control 5 WATTS
SYSTEM SETTINGS
Frequency TX FR.=403.87500
RX FR.=411.87500
Radio Mode Remote
从电台的配置参数来看没有问题。
将上面的MDS4310A电台更换为序列号为SN#01036843的MDS4710B电台进行测试，通信误码率为0.0% 。
为此可以判定：系统误码率高不是电台本身造成的。
其次是进行通道检查，过程如下：
在中心一号平台，用一台MDS4710B电台作主台，序列号为： SN#00809142，电台采用另外一对工作频点（主站：TX=411.500,RX=403.500）在全向天线的下面架设一付9dBi定向天线作为主站天线，并将电台和天线通过D9馈线连接好。
CB12单平台电台序列号为SN#01038735，其频点为（从站：TX=403.500,RX=411.500），并采用MDS专用RTU模拟器（通信地址设为2，波特率设为9600 8N1）和电台进行通信。
用轮询软件进行数据通信测试，向CB12单RTU模拟器发2360个数据，返回2360个数据，没有丢失，误码率为0。
用主站电台序列号为SN#00809142实测CB12单平台电台到中心的场强值。
实测值为：-75dBm --- -78dBm,
更换原来的天线及馈线及接上原来的避雷器等，并测场强值为：-72dBm--- -75dBm,用轮询软件进行数据通信测试，向CB12单RTU模拟器发2680个数据，返回2680个数据，没有丢失，误码率为0。
通过以上检测：可以证明的是，以上平台的电台及配套设备没有故障，只所以通信不通是由于PLC的设置不对或其运行程序异常做成的。
最后，经该油田设计院检查PLC设置参数后，调试PLC，对PLC程序进行上载、下载，并进行本地的采集测试，确认系统没有问题后。再次启动中心测试软件，发现误码率为稳定在40%左右，虽仍没有达到实际的通信要求，但有很大改善。采用的电台序列号为：SN#01038735，并采用原有的天馈线。
再次更换电台：用CBG5更换过来的MDS4310A电台，联系中心启动监测系统，发现误码率变为6%左右，系统可以正常工作。再次把序列号为SN#00809142的MDS4710B电台换上测试，误码率下降到0.1%，接近于0%。系统工作良好。至此故障扣除，通信系统正常。
总结：此次通信异常问题，初步判是由于对方PLC配置不对或程序运行异常造成的，原有电台及天馈系统没有问题。经对方调试PLC并使程序运行正常后，通信建立，通信误码率达到规定要求，通信故障排除。
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