天然氣凈化廠管控一體化平臺(tái)優(yōu)化及應(yīng)用

劉 露,楊青松,李春亮

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠 （陜西 靖邊 718500）

管控一體化簡(jiǎn)單地說就是管理與控制一體化，具體地講是利用各種技術(shù)，把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù)通過信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)集成、技術(shù)融合，為企業(yè)全面實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)化管理奠定基礎(chǔ)。管控一體化具有開放、友好的客戶端接口，使工廠管理人員可以最大限度地訪問重要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)利用遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)模擬圖反映設(shè)備運(yùn)行情況，使管理人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行信息。采用設(shè)備管控一體化系統(tǒng)可以提高凈化廠經(jīng)濟(jì)效益，比如：減少非計(jì)劃停車時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量，動(dòng)態(tài)地監(jiān)控生產(chǎn)成本，分析事故原因等[1-2]。

1 天然氣凈化廠管控一體化應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 管控一體化平臺(tái)應(yīng)用情況

天然氣凈化廠還未形成完整的管控一體化平臺(tái)，為了將設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給技術(shù)人員及上層管理者，天然氣凈化廠采用3套互相獨(dú)立的系統(tǒng)軟件，將動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、歷史報(bào)警以及歷史數(shù)據(jù)分散在不同系統(tǒng)中上報(bào)，造成瀏覽不直觀，操作不便捷。

1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)利用ADO和ASP技術(shù)相結(jié)合，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)在瀏覽器中查看各生產(chǎn)單元運(yùn)行參數(shù)。通過該網(wǎng)站可以使現(xiàn)場(chǎng)工藝與上層監(jiān)控相結(jié)合，讓技術(shù)崗位及管理崗位的人員及時(shí)了解到當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)工藝情況。

2）遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)。遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)報(bào)警信息，通過調(diào)用Windows系統(tǒng)信使功能，將報(bào)警信息發(fā)送給相關(guān)管理人員，便于各級(jí)管理人員及時(shí)了解關(guān)鍵參數(shù)的異常情況，對(duì)設(shè)備運(yùn)行異常情況做出及時(shí)判斷。

3）生產(chǎn)日?qǐng)?bào)生成系統(tǒng)。生成日?qǐng)?bào)系統(tǒng)是利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用平臺(tái)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)，利用VB+Excel相結(jié)合，提取當(dāng)日的歷史數(shù)據(jù)，形成生產(chǎn)日?qǐng)?bào)。

1.2 存在的問題

1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)頁前臺(tái)以表格形式呈現(xiàn)，未能將數(shù)據(jù)與生產(chǎn)設(shè)備流程圖聯(lián)系到一起，不能達(dá)到直觀的效果。

2）遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)生成系統(tǒng)均為客戶/服務(wù)器端模式，用戶端需要在主機(jī)安裝相應(yīng)軟件的情況下，才能進(jìn)行相關(guān)報(bào)表的生成，這樣的模式用戶操作繁瑣、不便。

3）生產(chǎn)數(shù)據(jù)查看、報(bào)警參數(shù)生成、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)生成這3個(gè)功能分布在3個(gè)不同的軟件或網(wǎng)站中，未能被統(tǒng)一，操作者使用不方便。

4）控制系統(tǒng)無法進(jìn)行更深層次的數(shù)據(jù)挖掘，造成數(shù)據(jù)資源浪費(fèi)。

2 天然氣凈化廠管控一體化平臺(tái)的開發(fā)和優(yōu)化

管控一體化系統(tǒng)最終須以一定的圖形界面展示給用戶，用設(shè)備流程圖嵌入網(wǎng)站的方式顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是凈化廠管控一體化平臺(tái)優(yōu)化的目標(biāo)。下面是有關(guān)管控一體化平臺(tái)開發(fā)、優(yōu)化的相關(guān)技術(shù)及平臺(tái)介紹[3-4]。

2.1 技術(shù)支持

網(wǎng)站所應(yīng)用的技術(shù)是ASP.net。ASP.net是一種建立在通用語言上的程序構(gòu)架，能被用于一臺(tái)Web服務(wù)器來建立強(qiáng)大的Web應(yīng)用程序，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在強(qiáng)大性和適應(yīng)性、高效可管理性、多處理器環(huán)境的可靠性及易控制性。

2.2 編程語言

C#是一種事件驅(qū)動(dòng)、完全的面向?qū)ο蠛涂梢暬木幊陶Z言。它是專門為使用net平臺(tái)而創(chuàng)建的、運(yùn)行在.NETCLR上的應(yīng)用程序語言之一。C#作為管控一體化平臺(tái)的優(yōu)化網(wǎng)站編程語言具有以下優(yōu)點(diǎn)：語法簡(jiǎn)單、快速應(yīng)用開發(fā)功能、語言的自由性、強(qiáng)大的Web服務(wù)器端組件、支持跨平臺(tái)、與XML（可擴(kuò)展的標(biāo)記語言）融合、對(duì)C++的繼承等。

2.3 開發(fā)工具

選用的開發(fā)工具是Visual Studio2005，該工具的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在對(duì)ASP.net 2.0、CLR 2.0 、VB.net、C#.net語言上的強(qiáng)化，能提供更好的執(zhí)行效能，并更加注重安全性等方面。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)

該平臺(tái)選用了SQL Server2000數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，其具有以下優(yōu)勢(shì)：真正的客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)；豐富的編程接口工具，為用戶進(jìn)行程序設(shè)計(jì)提供了更大的選擇余地；對(duì)Web技術(shù)的支持，使用戶能夠很容易地將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)發(fā)布到Web頁面上。

2.5 一體化平臺(tái)優(yōu)化

2.5.1 服務(wù)器的選擇

天然氣凈化廠管控一體化平臺(tái)選用129服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)站運(yùn)行，該服務(wù)器運(yùn)行系統(tǒng)為Windows旗艦版，Win7旗艦版中的IIS集成于系統(tǒng)中，不需要啟動(dòng)光盤或者第三方服務(wù)，免去操作上的繁瑣及不必要的安全威脅。

2.5.2 IIS(因特網(wǎng)信息服務(wù))

IIS（Internet Information Server）是Windows系統(tǒng)提供的一種服務(wù)，是一種Web（網(wǎng)頁）服務(wù)組件，其中包括Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器、NNTP服務(wù)器和SMTP服務(wù)器，分別用于網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸、新聞服務(wù)和郵件發(fā)送等方面。IIS通過使用超文本傳輸協(xié)議(HTTP)傳輸信息。還可配置IIS以提供文件傳輸協(xié)議(FTP)和gopher服務(wù)[2]，其步驟：①安裝IIS。在控制面板“卸載程序”中選擇“打開或關(guān)閉Windows功能”，選中“Internet信息服務(wù)”后系統(tǒng)自動(dòng)安裝IIS；②配置IIS運(yùn)行網(wǎng)站。

在IIS中對(duì)存在已有的程序池，將新建的網(wǎng)站放在已有的程序池中，修改端口號(hào)，與之前發(fā)布的網(wǎng)站共用同一個(gè)IP地址，最終生成的一體化網(wǎng)站界面如圖1所示。

圖1 一體化平臺(tái)網(wǎng)站界面示意圖

2.5.3 數(shù)據(jù)庫(kù)綁定

將原有網(wǎng)站調(diào)試時(shí)與被導(dǎo)出的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)相連，將管控一體化平臺(tái)發(fā)布在天然氣凈化廠局域網(wǎng)后，需要將網(wǎng)站的后臺(tái)代碼與285服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)綁定。具體訪問原理如下。

1)本地訪問。原有網(wǎng)站的代碼與數(shù)據(jù)庫(kù)均試運(yùn)行在本地計(jì)算機(jī)上，如果前臺(tái)瀏覽器發(fā)出了數(shù)據(jù)查看的命令，如“查看一區(qū)LI1101”，后臺(tái)代碼就會(huì)將指令發(fā)送給數(shù)據(jù)庫(kù)并讀取數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)數(shù)據(jù)，之后將數(shù)據(jù)返回到前臺(tái)，供前臺(tái)瀏覽器查看，整個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)用過程均發(fā)生在本地計(jì)算機(jī)上，如圖2所示。

2)遠(yuǎn)程訪問。網(wǎng)站后臺(tái)代碼與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)綁定后，如果前臺(tái)瀏覽器發(fā)出了數(shù)據(jù)查看的命令，如“查看一區(qū)LI1101”，后臺(tái)代碼就會(huì)讀取遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的IP地址，地址識(shí)別后將指令發(fā)送給指定的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)并讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)[3]，之后將數(shù)據(jù)返回到本地計(jì)算機(jī)前臺(tái)，供前臺(tái)瀏覽器查看，整個(gè)數(shù)據(jù)調(diào)用過程發(fā)生在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上，如圖2所示。

綁定完成后，前臺(tái)瀏覽器可通過遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)，網(wǎng)站運(yùn)行界面效果如圖3所示。

圖2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問原理示意圖

圖3 網(wǎng)站運(yùn)行界面圖

3 管控一體化平臺(tái)應(yīng)用效果

管控一體化平臺(tái)連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器后，可以把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴蠈庸芾硐到y(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了以下功能。

3.1 登錄功能

天然氣凈化廠管控一體化平臺(tái)界面在首頁顯示登錄功能，當(dāng)工程師將天然氣凈化廠上層管理人員及技術(shù)人員信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中，操作者即可用給定的賬號(hào)及密碼登錄該平臺(tái)，讀取相關(guān)信息或進(jìn)行操作，同時(shí)，網(wǎng)站對(duì)用戶密碼有記憶功能。

3.2 監(jiān)測(cè)功能

在該平臺(tái)連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器后，系統(tǒng)會(huì)以實(shí)時(shí)模擬圖的方式監(jiān)測(cè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)觀測(cè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)操作者進(jìn)入網(wǎng)站或點(diǎn)擊導(dǎo)航中“工藝流程”，會(huì)看到相關(guān)設(shè)備區(qū)域“200萬脫硫脫水”、“400萬凈化”、“公用”、“集配氣”等模塊選項(xiàng)，操作者通過點(diǎn)擊相應(yīng)模塊，進(jìn)入該裝置區(qū)的模擬圖查看實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，操作者可以點(diǎn)擊“生成報(bào)表”，對(duì)所看到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成Excel報(bào)表（圖4）進(jìn)行打印[4]。

3.3 自動(dòng)報(bào)警功能

當(dāng)數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)規(guī)定的限值時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警。系統(tǒng)會(huì)將每次傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)即PV值與系統(tǒng)設(shè)定的報(bào)警值作對(duì)比，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)傳輸?shù)腜V值達(dá)到報(bào)警極限，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出報(bào)警提示框，提示操作者查看報(bào)警信息。

3.4 生產(chǎn)過程報(bào)警查看功能

當(dāng)操作員看到右下角的“預(yù)警提示”，點(diǎn)擊該提示，或者點(diǎn)擊網(wǎng)站導(dǎo)航中的“預(yù)警管理”，可以轉(zhuǎn)到預(yù)警管理頁面。每當(dāng)系統(tǒng)判斷出一個(gè)報(bào)警，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成兩個(gè)動(dòng)作：①生成預(yù)警提示框；②將報(bào)警數(shù)據(jù)存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)list_alert表中。當(dāng)操作者進(jìn)入預(yù)警管理頁面，點(diǎn)擊下拉列表框，選擇“全部”，系統(tǒng)會(huì)將所有報(bào)警按時(shí)間先后順序顯示出來。操作者也可以選擇希望查看的設(shè)備區(qū)域（圖5），了解其報(bào)警狀況[5]。

圖4 天然氣凈化廠管控一體化平臺(tái)生成報(bào)表功能

圖5 平臺(tái)1#鍋爐房預(yù)警列表

3.5 生產(chǎn)日?qǐng)?bào)生成功能

系統(tǒng)所用的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)有一項(xiàng)自動(dòng)存儲(chǔ)功能，可以每間隔1h，將現(xiàn)場(chǎng)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)list_history中。操作者點(diǎn)擊導(dǎo)航中“報(bào)表管理”，系統(tǒng)轉(zhuǎn)到報(bào)表管理頁面，操作者可以點(diǎn)擊下拉列表，在系統(tǒng)日歷中選擇想要查詢的時(shí)間段，即可獲得生產(chǎn)日?qǐng)?bào)[6]，如圖6所示。

圖6 平臺(tái)生產(chǎn)日?qǐng)?bào)

4 結(jié)論

1）優(yōu)化完成后的天然氣凈化廠管控一體化平臺(tái)改變了以往表格形式顯示的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，突出生產(chǎn)數(shù)據(jù)圖示化，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示在相關(guān)設(shè)備上，并且可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成報(bào)表，方便使用者讀取、查找所需要的數(shù)據(jù)，節(jié)省了查詢數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。

2）員工在凈化廠可打開瀏覽器直接瀏覽到該網(wǎng)頁，技術(shù)員及管理人員可以即時(shí)查看生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。

3）天然氣凈化廠管控一體化平臺(tái)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)網(wǎng)、報(bào)警生成系統(tǒng)、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)生成系統(tǒng)都生成在一個(gè)平臺(tái)中，使管理一體化、功能集中化、操作簡(jiǎn)潔化。

4）控制系統(tǒng)可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的數(shù)據(jù)挖掘，使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)得到充分利用。