一、引言
我國天然氣資源較豐富,氣田分布面廣,并且常遠(yuǎn)離工業(yè)城鎮(zhèn)和人口集居的地區(qū);在同一氣田中氣井又十分分散,由于它所處的地理位置不同,開采層位各異,其天然氣成分和所含雜質(zhì)不一。一般來說,除在集輸工藝上需要一套與工藝設(shè)備相適應(yīng)的自控儀表設(shè)備來對分離、計量、換熱、調(diào)壓等過程進(jìn)行檢測與控制外,還需要有與生產(chǎn)相適應(yīng)的縱觀全貌的調(diào)度管理系統(tǒng)。我國油田的天然氣主要屬于油田伴生氣,其分布情況根據(jù)油田各個采油廠的位置而設(shè)立,油田幅原遼闊,采油廠地理位置分散,相互距離十分遠(yuǎn),所以天然氣公司下屬的各天然氣處理站同樣十分分散,因此建立一個安全可靠的、穩(wěn)定的、統(tǒng)一的,現(xiàn)代的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)十分重要。
東土電信公司(KYLAND)設(shè)計、開發(fā)、的工業(yè)級光纖冗余網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),從提高控制網(wǎng)絡(luò)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性著眼,從產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計著手,建立一套適合石油化工自動控制系統(tǒng)的工業(yè)冗余網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠為提高組織管理,生產(chǎn)經(jīng)營的水平,作出貢獻(xiàn)。
根據(jù)天然氣公司的區(qū)域分布,整個控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為三層結(jié)構(gòu)。
1.管理層使用KIEN9000組成1000M工業(yè)級光纖冗余環(huán)網(wǎng),上接INTERNET。
2.控制層使用KIEN6000組成100M工業(yè)級光纖冗余環(huán)網(wǎng),與上位機(jī)相連構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)。
3.同樣由KIEN2000組成的控制網(wǎng)絡(luò),將幾十公里以外采集到的數(shù)據(jù)安全、有效的傳送到控制室。
通過使用東土電信公司的網(wǎng)絡(luò)管理軟件,將整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效規(guī)劃。使整個網(wǎng)絡(luò)更加安全。
二、系統(tǒng)介紹及特點(diǎn)
天然氣公司下屬60多個計算機(jī)操作崗,工藝處理類別包括天然氣凈化、提餾、原油穩(wěn)定、天然氣淺冷、深冷、增壓、儲運(yùn)等,各裝置的監(jiān)控系統(tǒng)包括力控?、PARAGON、FIX、FOXBORO等,我們在操作站內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集軟件和以太網(wǎng)卡,通過
工業(yè)以太網(wǎng)將生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)直接送往公司的實時數(shù)據(jù)庫。
注:如果在同地點(diǎn)存在多個控制裝置,可以通過局域網(wǎng)將各裝置數(shù)據(jù)集中到一個操作站上,統(tǒng)一向公司的實時數(shù)據(jù)庫傳送。
數(shù)據(jù)采集層的軟件構(gòu)成
數(shù)據(jù)采集層包含下列軟件模塊:數(shù)據(jù)采集通訊軟件(完成數(shù)據(jù)的讀取和校驗)、通訊狀態(tài)報警軟件(監(jiān)視通訊狀態(tài),當(dāng)通訊出現(xiàn)中斷或遇其它通訊阻礙時,及時報警并對故障做初步診斷)、實時數(shù)據(jù)庫二次壓縮軟件(對大量的計算結(jié)果、現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)進(jìn)行二次壓縮,節(jié)省存儲空間,使歷史數(shù)據(jù)可保存10年以上)、時鐘同步軟件(執(zhí)行數(shù)據(jù)提供者與實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器間嚴(yán)格的時鐘同步)。
1、裝置信息系統(tǒng)
反映各生產(chǎn)加工處理裝置的各種統(tǒng)計數(shù)據(jù),包括裝置運(yùn)行狀況、天然氣外輸情況、天然氣管網(wǎng)壓力、天然氣量、輕烴外銷及庫存情況等,同時可以提供裝置的班、日、周、旬、月、季、半年、年度的綜合統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
2、外網(wǎng)信息系統(tǒng)
反映各站隊與供氣方(采油廠),供水方(水庫),和商品氣外輸情況的各種信息。
3、綜合管理信息系統(tǒng)根據(jù)分類不同(按大隊,按裝置類別等)反映損耗信息(加工損耗,輸送損耗,存儲損耗),產(chǎn)量信息(產(chǎn)氣量,產(chǎn)烴量),生產(chǎn)能耗成本信息(耗水,耗電,耗氣)等。
4、計量信息
計量管理以公司的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),生成裝置(小隊)、大隊、公司三級計量管理數(shù)據(jù),計量內(nèi)容包括向輕烴總庫輸送輕烴總量,向乙烯油田氣計量間輸送的天然氣總量計量,采油廠來氣計量,水庫來水計量等等。供計量管理部門及有關(guān)人員訪問,生成各類計量報表、計算產(chǎn)品的計量缺損、評價計量系運(yùn)轉(zhuǎn)效果。
系統(tǒng)安全性
該系統(tǒng)是一個龐大的生產(chǎn)運(yùn)營管理系統(tǒng),我們在保證它的強(qiáng)大的功能的同時,也考慮了該系統(tǒng)的安全性,系統(tǒng)的安全保護(hù)設(shè)計如下:
?。?)系統(tǒng)抗病毒能力設(shè)計
采用網(wǎng)絡(luò)版防病毒軟件來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)安全運(yùn)行,建立嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制(包括防火墻技術(shù)、虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù))對系統(tǒng)病毒的傳播有抑制作用。
?。?)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計
為維護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全、采用VLAN(虛擬網(wǎng)絡(luò))和防火墻技術(shù)。
在桌面級,采用VLAN技術(shù)、虛擬網(wǎng)把網(wǎng)上用戶分成多個子網(wǎng),每個網(wǎng)的用戶只能在允許的范圍內(nèi)訪問。
在服務(wù)器級,設(shè)定不同的權(quán)限和口令,分配給不同的用戶。不同級別的用戶只能訪問與其級別相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源和數(shù)據(jù)。
公司網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部,用戶訪問互聯(lián)或外部用戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問本系統(tǒng)時采用防火墻軟件來有效地防止"黑客"訪問,防止信息流失和整個信息系統(tǒng)遭到破壞。另外代理服務(wù)器PROXY
SERVER也提供了可擴(kuò)展的防火墻安全特性,使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被他人入侵時能及時采取措施,并可跟蹤到他人從外部入侵的企圖。
三、關(guān)鍵技術(shù)介紹
根據(jù)實際情況,需要完成的具體軟件開發(fā)工作包括:
數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換接口軟件
根據(jù)原控制系統(tǒng)的實際情況,使用如下數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換接口軟件:
*PARAGON-TNT接口軟件;
*PARAGON-500接口軟件;
*DM2000接口軟件;
*FIX32接口軟件;
*FOXBOROIA通訊程序;
*其他。
客戶端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件
客戶端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件將運(yùn)行在各上位機(jī)工作站內(nèi)。它在完成從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換接口軟件或?qū)崟r數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的同時,還負(fù)責(zé)完成與中央服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件的通訊。
該軟件完成的功能及達(dá)到的性能要求如下:
*底層通訊協(xié)議采用TCP/IP,以充分利用無線以太網(wǎng)的子網(wǎng)資源。
*應(yīng)用層采用內(nèi)部專有通訊協(xié)議,以減少通訊資源的使用,提高通訊速度。
*具備數(shù)據(jù)壓縮功能
要傳送的報文數(shù)據(jù)首先要經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮處理,以降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷,提高對通訊帶寬的利用率。數(shù)據(jù)壓縮采用優(yōu)化壓縮算法,以獲取較高的壓縮比和較快的壓縮速度。
*具備數(shù)據(jù)檢驗處理功能
為保證實時數(shù)據(jù)傳送的可靠性,對傳送的報文數(shù)據(jù)要進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗處理。在發(fā)送端對報文數(shù)據(jù)加入校驗碼,在接收端對數(shù)據(jù)及校驗碼進(jìn)行檢驗,對誤碼進(jìn)行糾錯處理。數(shù)據(jù)檢驗處理可有效地解決線路易干擾嚴(yán)重,誤碼率較高的問題。
*通訊狀態(tài)檢測與監(jiān)視
為提高通訊可靠性,遠(yuǎn)程通訊服務(wù)程序要具備通訊狀態(tài)檢測與監(jiān)視功能,實時性地診斷通訊狀態(tài)和鏈路鏈接情況。
*鏈路自動恢復(fù)處理
當(dāng)為通訊鏈路出現(xiàn)中斷現(xiàn)象時,遠(yuǎn)程通訊服務(wù)程序要具備鏈路自動恢復(fù)功能,并保證在發(fā)生鏈路中斷時發(fā)送的報文不被丟失。
*代碼緊湊,運(yùn)行效率高,以減少對上位機(jī)工作站的資源占用。
*具備較高可靠性,以便在加載后不致影響原系統(tǒng)的控制功能。
服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件
服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件將運(yùn)行在中央服務(wù)器上。它與客戶端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件構(gòu)成C/S計算模式,是網(wǎng)絡(luò)通訊的樞紐。
該軟件重點(diǎn)完成的功能及達(dá)到的性能要求包括:
*底層通訊協(xié)議采用TCP/IP。
*帳號自動管理
系統(tǒng)在啟動時,可按照預(yù)置帳號自動登錄,完成用戶注冊和密碼校驗。
*信道自動檢測
自動檢測通信信道狀態(tài),并可形成報告。
*網(wǎng)絡(luò)管理
網(wǎng)管功能可實現(xiàn)多結(jié)點(diǎn)通訊時對網(wǎng)絡(luò)資源的合理分配,客戶的注冊與注銷管理,客戶狀態(tài)監(jiān)測,網(wǎng)絡(luò)通信量的統(tǒng)計、異常事件的處理和記錄等功能。
ISAPI數(shù)據(jù)庫引擎軟件
通過瀏覽器方式實現(xiàn)復(fù)雜信息檢索,單純的HTML是無法實現(xiàn)諸如:記錄文件信息、查詢信息提交、統(tǒng)計、搜索程序、WEB數(shù)據(jù)庫等功能;采用傳統(tǒng)關(guān)系型DBMS將涉及幾乎無法克服的實時性問題:以全廠數(shù)據(jù)量為10000點(diǎn)(實際要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于此數(shù)量)來計算,如果1分鐘采樣四次(這已經(jīng)犧牲了很多實時性),并形成一個數(shù)據(jù)庫記錄,則在一年時間內(nèi)將產(chǎn)生的記錄數(shù)約為一百億個記錄。對如此多記錄的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢、統(tǒng)計、檢索時,實時性將會極低。
ISAPI數(shù)據(jù)庫引擎將在保證高實時性的前提下,完成記錄文件信息、查詢信息提交、統(tǒng)計、搜索程序、WEB數(shù)據(jù)庫等全部功能,同時它將保持高度并發(fā)處理能力,使同時WEB訪問用戶數(shù)沒有限制。
四、投用效果
該系統(tǒng)投用以來具有運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠、維護(hù)方便的特點(diǎn)。真正實現(xiàn)了統(tǒng)一管理,大大提高了整個企業(yè)的管理效率和管理的科學(xué)性。