天然氣凈化廠管控一體化平臺優化及應用

劉 露,楊青松,李春亮

中國石油長慶油田分公司第一采氣廠 （陜西 靖邊 718500）

管控一體化簡單地說就是管理與控制一體化，具體地講是利用各種技術，把生產現場的各種數據通過信息網絡系統進行系統集成、技術融合，為企業全面實現信息自動化管理奠定基礎。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時數據及歷史數據，實現利用遠程的實時模擬圖反映設備運行情況，使管理人員及時了解設備運行信息。采用設備管控一體化系統可以提高凈化廠經濟效益，比如：減少非計劃停車時間，優化生產過程，提高產品的產量及質量，動態地監控生產成本，分析事故原因等[1-2]。

1 天然氣凈化廠管控一體化應用現狀

1.1 管控一體化平臺應用情況

天然氣凈化廠還未形成完整的管控一體化平臺，為了將設備生產運行數據及時反饋給技術人員及上層管理者，天然氣凈化廠采用3套互相獨立的系統軟件，將動態生產數據、歷史報警以及歷史數據分散在不同系統中上報，造成瀏覽不直觀，操作不便捷。

1）生產數據查詢系統。生產數據查詢系統將實時數據利用ADO和ASP技術相結合，將實時數據發布在網絡上，實現在瀏覽器中查看各生產單元運行參數。通過該網站可以使現場工藝與上層監控相結合，讓技術崗位及管理崗位的人員及時了解到當時的生產工藝情況。

2）遠程報警系統。遠程報警系統根據實時報警信息，通過調用Windows系統信使功能，將報警信息發送給相關管理人員，便于各級管理人員及時了解關鍵參數的異常情況，對設備運行異常情況做出及時判斷。

3）生產日報生成系統。生成日報系統是利用生產數據綜合應用平臺的歷史數據庫存儲的歷史數據，利用VB+Excel相結合，提取當日的歷史數據，形成生產日報。

1.2 存在的問題

1）生產數據網網頁前臺以表格形式呈現，未能將數據與生產設備流程圖聯系到一起，不能達到直觀的效果。

2）遠程報警系統、生產日報生成系統均為客戶/服務器端模式，用戶端需要在主機安裝相應軟件的情況下，才能進行相關報表的生成，這樣的模式用戶操作繁瑣、不便。

3）生產數據查看、報警參數生成、生產日報生成這3個功能分布在3個不同的軟件或網站中，未能被統一，操作者使用不方便。

4）控制系統無法進行更深層次的數據挖掘，造成數據資源浪費。

2 天然氣凈化廠管控一體化平臺的開發和優化

管控一體化系統最終須以一定的圖形界面展示給用戶，用設備流程圖嵌入網站的方式顯示實時數據，是凈化廠管控一體化平臺優化的目標。下面是有關管控一體化平臺開發、優化的相關技術及平臺介紹[3-4]。

2.1 技術支持

網站所應用的技術是ASP.net。ASP.net是一種建立在通用語言上的程序構架，能被用于一臺Web服務器來建立強大的Web應用程序，其優點主要體現在強大性和適應性、高效可管理性、多處理器環境的可靠性及易控制性。

2.2 編程語言

C#是一種事件驅動、完全的面向對象和可視化的編程語言。它是專門為使用net平臺而創建的、運行在.NETCLR上的應用程序語言之一。C#作為管控一體化平臺的優化網站編程語言具有以下優點：語法簡單、快速應用開發功能、語言的自由性、強大的Web服務器端組件、支持跨平臺、與XML（可擴展的標記語言）融合、對C++的繼承等。

2.3 開發工具

選用的開發工具是Visual Studio2005，該工具的優勢體現在對ASP.net 2.0、CLR 2.0 、VB.net、C#.net語言上的強化，能提供更好的執行效能，并更加注重安全性等方面。

2.4 數據庫

該平臺選用了SQL Server2000數據庫進行數據連接，其具有以下優勢：真正的客戶機/服務器體系結構；豐富的編程接口工具，為用戶進行程序設計提供了更大的選擇余地；對Web技術的支持，使用戶能夠很容易地將數據庫中的數據發布到Web頁面上。

2.5 一體化平臺優化

2.5.1 服務器的選擇

天然氣凈化廠管控一體化平臺選用129服務器進行網站運行，該服務器運行系統為Windows旗艦版，Win7旗艦版中的IIS集成于系統中，不需要啟動光盤或者第三方服務，免去操作上的繁瑣及不必要的安全威脅。

2.5.2 IIS(因特網信息服務)

IIS（Internet Information Server）是Windows系統提供的一種服務，是一種Web（網頁）服務組件，其中包括Web服務器、FTP服務器、NNTP服務器和SMTP服務器，分別用于網頁瀏覽、文件傳輸、新聞服務和郵件發送等方面。IIS通過使用超文本傳輸協議(HTTP)傳輸信息。還可配置IIS以提供文件傳輸協議(FTP)和gopher服務[2]，其步驟：①安裝IIS。在控制面板“卸載程序”中選擇“打開或關閉Windows功能”，選中“Internet信息服務”后系統自動安裝IIS；②配置IIS運行網站。

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

圖1 一體化平臺網站界面示意圖

2.5.3 數據庫綁定

將原有網站調試時與被導出的靜態數據庫相連，將管控一體化平臺發布在天然氣凈化廠局域網后，需要將網站的后臺代碼與285服務器的實時數據庫綁定。具體訪問原理如下。

1)本地訪問。原有網站的代碼與數據庫均試運行在本地計算機上，如果前臺瀏覽器發出了數據查看的命令，如“查看一區LI1101”，后臺代碼就會將指令發送給數據庫并讀取數據庫相應數據，之后將數據返回到前臺，供前臺瀏覽器查看，整個數據調用過程均發生在本地計算機上，如圖2所示。

2)遠程訪問。網站后臺代碼與遠程數據庫綁定后，如果前臺瀏覽器發出了數據查看的命令，如“查看一區LI1101”，后臺代碼就會讀取遠程計算機的IP地址，地址識別后將指令發送給指定的遠程數據庫并讀取相應數據[3]，之后將數據返回到本地計算機前臺，供前臺瀏覽器查看，整個數據調用過程發生在兩臺計算機上，如圖2所示。

綁定完成后，前臺瀏覽器可通過遠程調用服務器的數據，網站運行界面效果如圖3所示。

圖2 實時數據庫訪問原理示意圖

圖3 網站運行界面圖

3 管控一體化平臺應用效果

管控一體化平臺連接到網絡服務器后，可以把實時數據傳輸到上層管理系統中，實現了以下功能。

3.1 登錄功能

天然氣凈化廠管控一體化平臺界面在首頁顯示登錄功能，當工程師將天然氣凈化廠上層管理人員及技術人員信息錄入數據庫中，操作者即可用給定的賬號及密碼登錄該平臺，讀取相關信息或進行操作，同時，網站對用戶密碼有記憶功能。

3.2 監測功能

在該平臺連接到網絡服務器后，系統會以實時模擬圖的方式監測生產現場設備運行情況，實時觀測生產現場設備的各項指標。當操作者進入網站或點擊導航中“工藝流程”，會看到相關設備區域“200萬脫硫脫水”、“400萬凈化”、“公用”、“集配氣”等模塊選項，操作者通過點擊相應模塊，進入該裝置區的模擬圖查看實時生產數據。同時，操作者可以點擊“生成報表”，對所看到的實時數據生成Excel報表（圖4）進行打印[4]。

3.3 自動報警功能

當數據超過系統規定的限值時，系統可自動產生報警。系統會將每次傳輸的實時數據即PV值與系統設定的報警值作對比，當現場傳輸的PV值達到報警極限，系統會自動彈出報警提示框，提示操作者查看報警信息。

3.4 生產過程報警查看功能

當操作員看到右下角的“預警提示”，點擊該提示，或者點擊網站導航中的“預警管理”，可以轉到預警管理頁面。每當系統判斷出一個報警，系統會自動生成兩個動作：①生成預警提示框；②將報警數據存入后臺數據庫list_alert表中。當操作者進入預警管理頁面，點擊下拉列表框，選擇“全部”，系統會將所有報警按時間先后順序顯示出來。操作者也可以選擇希望查看的設備區域（圖5），了解其報警狀況[5]。

圖4 天然氣凈化廠管控一體化平臺生成報表功能

圖5 平臺1#鍋爐房預警列表

3.5 生產日報生成功能

系統所用的后臺數據庫有一項自動存儲功能，可以每間隔1h，將現場傳輸的實時數據錄入到數據庫list_history中。操作者點擊導航中“報表管理”，系統轉到報表管理頁面，操作者可以點擊下拉列表，在系統日歷中選擇想要查詢的時間段，即可獲得生產日報[6]，如圖6所示。

圖6 平臺生產日報

4 結論

1）優化完成后的天然氣凈化廠管控一體化平臺改變了以往表格形式顯示的動態生產數據，突出生產數據圖示化，將實時數據顯示在相關設備上，并且可以將實時數據生成報表，方便使用者讀取、查找所需要的數據，節省了查詢數據、記錄數據所需要的時間。

2）員工在凈化廠可打開瀏覽器直接瀏覽到該網頁，技術員及管理人員可以即時查看生產動態。

3）天然氣凈化廠管控一體化平臺將生產數據網、報警生成系統、生產日報生成系統都生成在一個平臺中，使管理一體化、功能集中化、操作簡潔化。

4）控制系統可對數據進行更深層次的數據挖掘，使實時數據得到充分利用。