劉寶科 朱 德

(中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化公司 a.設(shè)備維修公司；b.質(zhì)檢部)

煉油廠銷售系統(tǒng)穩(wěn)定性分析①

劉寶科a朱 德b

(中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化公司 a.設(shè)備維修公司；b.質(zhì)檢部)

介紹了某煉油廠銷售系統(tǒng)的架構(gòu)、軟硬件組成、功能分配和工作原理。從架構(gòu)配置、服務(wù)器配置、通信配置和實際使用情況4個方面對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了深入分析和相應(yīng)的升級改造。改造后，銷售系統(tǒng)運行平穩(wěn)。

銷售系統(tǒng) 服務(wù)器 穩(wěn)定性分析 系統(tǒng)升級

津德爾煉油廠集生產(chǎn)和銷售于一體，主要生產(chǎn)汽油、柴油、液化氣和燃料油。隨著該煉油廠運行時間的增長，油品銷售系統(tǒng)故障逐年增加。如果成品油不能及時被銷售，輕則影響煉油廠的正常生產(chǎn)負荷，煉油設(shè)備長期運行在低負荷下，影響設(shè)備的使用壽命；重則造成成品油儲罐滿罐，煉油廠被迫停工，此時油田開采的原油不能及時被加工，油田需要封井，經(jīng)濟損失不可估量。因此，為了避免由銷售系統(tǒng)穩(wěn)定性差而帶來的巨大損失，提高其穩(wěn)定性迫在眉睫。

1 系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

津德爾煉油廠銷售系統(tǒng)采用的是DJK3220 SCADA系統(tǒng)(圖1)。該系統(tǒng)是一個基于計算機的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，可以對現(xiàn)場運行設(shè)備進行監(jiān)控，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)及各類信號報警等功能。

1.2 軟硬件組成與功能分配

銷售系統(tǒng)硬件部分主要由14臺批控儀、一臺遠程終端單元RTU、兩臺通信網(wǎng)關(guān)(互為備用)、兩臺網(wǎng)絡(luò)交換機(互為備用)、一臺監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、3臺業(yè)務(wù)機和一臺監(jiān)控操作員站組成。

監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的操作系統(tǒng)為Windows Server 2003，上位監(jiān)控軟件為IFIX4.5，數(shù)據(jù)庫軟件為SqlServer 2008，業(yè)務(wù)站所用業(yè)務(wù)軟件為Receipt System。

圖1 SCADA系統(tǒng)架構(gòu)

監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過I/O驅(qū)動軟件和過程硬件與現(xiàn)場裝車批控儀進行通信，將采集的裝車實時數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，同時將控制信號送給批控儀，對現(xiàn)場裝車過程實現(xiàn)控制、監(jiān)測及報表打印等功能。

監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器讀取裝車過程數(shù)據(jù)和報警信息，在上位機軟件IFIX4.5界面進行裝車過程、報警、歷史數(shù)據(jù)和報表顯示。

1#、2#業(yè)務(wù)站在業(yè)務(wù)軟件Receipt System界面進行制卡和裝車結(jié)算單打印工作，3#業(yè)務(wù)站對1#、2#業(yè)務(wù)站提交的卡片信息進行審核確認。

1.3 工作原理

銷售系統(tǒng)信號傳遞關(guān)系如圖2所示。現(xiàn)場14臺批控儀通過3條總線將裝車信息送給通信網(wǎng)關(guān)，通信網(wǎng)關(guān)對信號進行處理，然后通過網(wǎng)絡(luò)交換機送到監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行運算、保存，送到監(jiān)控站進行顯示。監(jiān)控站將控制信號通過網(wǎng)絡(luò)交換機送給通信網(wǎng)關(guān)，再通過總線送到批控儀，實現(xiàn)對裝車過程的控制。業(yè)務(wù)站通過網(wǎng)絡(luò)交換機讀取監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中存儲的裝車信息，在業(yè)務(wù)軟件Receipt System界面進行顯示和打印，同時，將制卡信息通過網(wǎng)絡(luò)交換機寫入數(shù)據(jù)庫中?，F(xiàn)場可燃氣體報警儀將報警信息送給RTU，RTU有兩路輸出，一路送給閃光報警器進行報警，另一路送到通信網(wǎng)關(guān)，再通過網(wǎng)絡(luò)交換機送至監(jiān)控站進行報警顯示。

圖2 銷售系統(tǒng)信號傳遞關(guān)系

2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

2.1 架構(gòu)配置

通信網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機和監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是銷售系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與控制的樞紐，其作用至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將無法繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

銷售系統(tǒng)硬件組成上，通信網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)交換機均為冗余配置，而監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為單機運行。一旦監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器出現(xiàn)故障，油品銷售工作將中止。因此，從銷售系統(tǒng)架構(gòu)方面分析，系統(tǒng)安全性較低。

2.2 服務(wù)器配置

服務(wù)器配置包括硬件配置和軟件配置兩個方面。為了保證數(shù)據(jù)的安全性和系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，當前SCADA系統(tǒng)的服務(wù)器硬件主流配置為：服務(wù)器冗余，雙電源，硬盤采用RAID5配置。為了保證服務(wù)器系統(tǒng)具有良好的兼容性，操作系統(tǒng)安裝Windows Server 2008。然而，銷售系統(tǒng)原監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器硬件配置為 DELL PRECISION T3500臺式機，CPU為Xeon W3503，內(nèi)存為DDR3 2GB，硬盤容量為SATA 250GB，操作系統(tǒng)為Windows Server 2003。相比之下，系統(tǒng)原監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器軟硬件配置均低于當前主流配置，穩(wěn)定性較低。

2.3 通信配置

銷售系統(tǒng)的通信分為內(nèi)部通信和與I/O設(shè)備通信。內(nèi)部通信是指業(yè)務(wù)站、監(jiān)控站與監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間的通信，該通信通過冗余配置的網(wǎng)絡(luò)交換機進行，符合目前SCADA系統(tǒng)內(nèi)部通信標準。與I/O設(shè)備通信是指監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與現(xiàn)場批控儀的通信，通信介質(zhì)為3根非屏蔽雙絞線，每根雙絞線上傳輸5臺批控儀的裝車數(shù)據(jù)。

津德爾煉油廠地處非洲大陸，常年高溫，而批控儀在室外長周期帶電工作，導(dǎo)致其電子元件穩(wěn)定性較低。如果5臺批控儀的裝車數(shù)據(jù)通過一條雙絞線傳輸，則當其中一臺批控儀沒有輸出數(shù)據(jù)后，通信網(wǎng)關(guān)的解碼、校驗次序和周期均要發(fā)生變化，極大地增加了通信故障幾率。因此，從通信配置方面分析，系統(tǒng)穩(wěn)定性較低。

2.4 使用情況

銷售系統(tǒng)自投運以來，系統(tǒng)故障主要有服務(wù)器死機、批控儀與服務(wù)器通信故障和刷卡業(yè)務(wù)卡頓3種類型。其中服務(wù)器死機故障影響范圍、危害最大，其統(tǒng)計情況如圖3所示?？梢钥闯觯?014年服務(wù)器故障首次出現(xiàn)，2015年故障3次，2016年1～4月故障兩次，從4月(系統(tǒng)升級)至11月，服務(wù)器未出現(xiàn)故障。隨著系統(tǒng)運行時間的增長，故障逐漸增多，系統(tǒng)穩(wěn)定性逐漸降低。因此，從實際使用情況分析，系統(tǒng)安全性較低。

圖3 銷售系統(tǒng)服務(wù)器故障統(tǒng)計

3 系統(tǒng)升級

系統(tǒng)升級分為3部分：硬件升級、軟件升級和批控儀通信線路改造。通過硬件升級來提高系統(tǒng)硬件穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)庫的安全性；通過軟件升級來提高系統(tǒng)軟硬件的兼容性，完善系統(tǒng)功能，及時自動清理系統(tǒng)無效數(shù)據(jù)，減少系統(tǒng)資源占用率；通過批控儀通信線路改造來提高批控儀與監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的通信穩(wěn)定性。

3.1 硬件升級

硬件升級包括3部分：

a. 將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與監(jiān)控服務(wù)器分為兩個獨立的服務(wù)器。銷售系統(tǒng)原配置一臺DELL PRECISION T3500作為監(jiān)控/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其安全性較低。在此次改造中，將它分為監(jiān)控服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器兩臺獨立的服務(wù)器，進而將裝車監(jiān)控與數(shù)據(jù)存儲分開，達到提高系統(tǒng)安全性的目的。

b. 服務(wù)器采用全自動備份技術(shù)。在銷售系統(tǒng)中配置兩臺配置相同且工作同步的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，如果其中一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，另一臺服務(wù)器將立即自動接入系統(tǒng)，接替發(fā)生故障的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的全部工作。

c. 服務(wù)器硬件配置升級。監(jiān)控服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器均采用DELL R530 2U機架式專用服務(wù)器，配置均超當前服務(wù)器主流水平，硬件穩(wěn)定性更高。硬盤采用RAID5配置，既提高了存儲、訪問效率，又提高了數(shù)據(jù)庫的安全性。

3.2 軟件升級

軟件升級包括以下兩個方面：

a. 服務(wù)器操作系統(tǒng)升級。目前，主流的服務(wù)器操作系統(tǒng)為Windows Server 2008，它具有良好的軟件兼容性和穩(wěn)定性。故將原Windows Server 2003操作系統(tǒng)升級為Windows Server 2008，以確保應(yīng)用軟件運行的可靠與穩(wěn)定。

b. 應(yīng)用軟件升級包括上位機軟件IFIX4.5升級和數(shù)據(jù)庫軟件功能升級。采用升級版IFIX5.8替換原IFIX4.5，使上位機程序更具適應(yīng)性和靈活性。數(shù)據(jù)庫軟件功能升級包括在數(shù)據(jù)庫中增加數(shù)據(jù)(不需要保存的裝車數(shù)據(jù)、操作記錄及報警記錄等)的定時自動清理功能和備份功能，以減少數(shù)據(jù)占用的磁盤空間，降低數(shù)據(jù)調(diào)用率，同時也降低了處理器的負荷。

3.3 批控儀通信線路改造

現(xiàn)有的14臺批控儀均通過3條通信總線進入通信網(wǎng)關(guān)，一臺通信服務(wù)器最多可接入4根通信總線，如果每臺批控儀均采用單獨的通信總線進入通信網(wǎng)關(guān)，則14臺批控儀共需要4臺通信網(wǎng)關(guān)。裝車系統(tǒng)現(xiàn)有的一臺RTU采集單元也通過一條獨立的通信總線進入通信網(wǎng)關(guān)，這樣4臺通信網(wǎng)關(guān)的15個通信口均被占用。考慮到通信故障和檢修處理，此次改造將現(xiàn)使用的通信網(wǎng)關(guān)作為備用，新購置通信網(wǎng)關(guān)作為生產(chǎn)使用。

4 結(jié)束語

筆者在對銷售系統(tǒng)穩(wěn)定性進行深入分析的基礎(chǔ)上，通過硬件升級、軟件升級和批控儀通信線路改造對系統(tǒng)進行穩(wěn)定性優(yōu)化。改造后，銷售系統(tǒng)運行平穩(wěn)，故障暫未發(fā)生，不僅減少了經(jīng)濟損失，而且為津德爾煉油廠的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行提供了保證。

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1000-3932(2017)08-0795-03

2017-01-03，

2017-03-19)

劉寶科(1985-)，助理工程師，從事石油煉化程控系統(tǒng)PLC和現(xiàn)場儀表的維修工作，liubaoke@nigersoraz.com。