戚甫銳

(中石化管道儲運公司 濰坊輸油處，山東 濰坊 261000)

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化在長輸管道建設(shè)中的不斷應(yīng)用，濰坊輸油處監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SCADA(supervisory control and data acquisition)完成了升級改造。為了縮短故障設(shè)備的維護周期，提高設(shè)備維護的工作效率，從輸油生產(chǎn)實際工作出發(fā)，自主研發(fā)了基于生產(chǎn)管理的信息化管理系統(tǒng)平臺，信息化管理系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 信息化管理系統(tǒng)組成

改造后的SCADA系統(tǒng)不僅降低了生產(chǎn)操作人員的勞動強度、提高了濰坊輸油處所管轄生產(chǎn)站隊的自動化管理水平，而且為實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備運行的有效監(jiān)護和預(yù)防性維修提供了可行性條件。隨著輸油生產(chǎn)自動化程度的不斷提高和遠程自動控制模式的推行，濰坊輸油處生產(chǎn)調(diào)度中心對各輸油站隊相關(guān)設(shè)備重點參數(shù)的采集和統(tǒng)計分析提出了更高的要求。

1 信息化管理系統(tǒng)開發(fā)背景

1.1 生產(chǎn)報表系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)背景

生產(chǎn)報表系統(tǒng)作為輸油站隊和生產(chǎn)調(diào)度中心每日工藝運行參數(shù)的記錄統(tǒng)計分析和傳輸平臺，在信息化管理系統(tǒng)中承擔(dān)著重要的作用[1]。目前生產(chǎn)報表系統(tǒng)的開發(fā)基于C/S系統(tǒng)架構(gòu)，采用Visual Basic6.0加SQL Server2000進行設(shè)計，運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、COM組件技術(shù)在WinXP系統(tǒng)環(huán)境下運行，實現(xiàn)了具有一定通用性和自定義功能的生產(chǎn)報表系統(tǒng),該系統(tǒng)包括： 報表數(shù)據(jù)上傳、報表自動保存、報表數(shù)據(jù)查詢、報表數(shù)據(jù)打印等子功能[2]。隨著東臨、東黃長輸管線SCADA系統(tǒng)升級改造的順利完成，生產(chǎn)報表系統(tǒng)有以下幾方面的缺陷需要改進和完善：

1) 升級參數(shù)自動采集功能。隨著SCADA系統(tǒng)由原來的Citect數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺升級為功能更加強大的Wonderware Intouch數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺，生產(chǎn)報表系統(tǒng)已有的采集模式及報表格式等已不符合輸油生產(chǎn)的實際狀況，軟件功能急需同步更新和改進完善。其中自動采集功能的升級是生產(chǎn)報表系統(tǒng)中功能升級的核心，在生產(chǎn)報表系統(tǒng)程序設(shè)計中利用Wonderare Intouch數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺的數(shù)據(jù)綁定技術(shù)實現(xiàn)[3]。

2) 報表系統(tǒng)硬件平臺的缺陷。SCADA系統(tǒng)升級改造前生產(chǎn)報表系統(tǒng)一直運行于獨立的生產(chǎn)工作站上，截止目前工作站已運行了10多年之久且系統(tǒng)故障頻繁。一旦生產(chǎn)報表系統(tǒng)工作站主機出現(xiàn)硬件故障等異常狀況，由于工作站硬件維修周期較長，只能采取備用主機臨時運行的模式，這種模式不僅無法保障生產(chǎn)報表系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行，而且提高了企業(yè)的生產(chǎn)運行成本。

1.2 輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)的開發(fā)背景

實現(xiàn)輸油生產(chǎn)中現(xiàn)場泵機組設(shè)備的信息化管理，旨在由原來的紙質(zhì)化信息記錄模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^信息化管理系統(tǒng)平臺創(chuàng)建泵機組設(shè)備的檢維修臺賬數(shù)據(jù)庫，并通過對設(shè)備檢維修的信息查詢及檢維修頻次的統(tǒng)計、分析，找出設(shè)備產(chǎn)生問題的深層次原因，為泵機組設(shè)備的故障排查提供數(shù)據(jù)支持。

2 信息化管理系統(tǒng)平臺的功能組成

2.1 生產(chǎn)報表系統(tǒng)功能組成及嵌入式開發(fā)實現(xiàn)

生產(chǎn)報表系統(tǒng)通過SCADA系統(tǒng)將實時的工藝參數(shù)定期自動寫入生產(chǎn)報表數(shù)據(jù)庫，根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的實際狀態(tài)、現(xiàn)場工藝操作的具體信息等進行在線記錄分析和上傳[4]，從而實現(xiàn)對長輸管線工藝參數(shù)進行有效調(diào)度和管理的目的。生產(chǎn)報表系統(tǒng)功能組成如圖2所示。具體功能包括：

1) 管網(wǎng)運行參數(shù)周期性的實時采集、自定義修改、每日運行參數(shù)的自動導(dǎo)出。

2) 管網(wǎng)運行參數(shù)的歷史查詢確認。

3) 為日常的輸油生產(chǎn)提供輔助分析手段。

4) 實時采集油罐液位，并對油罐的存儲量進行統(tǒng)計、記錄；實現(xiàn)了輸油站隊每月耗電量的統(tǒng)計；每臺泵的當(dāng)前運行時間、一保運行時間、二保運行時間、總累計時間的自動累加及記錄。

5) 為每隔8 h的收、輸、銷油情況進行統(tǒng)計，并上傳至濰坊輸油處生產(chǎn)調(diào)度中心生產(chǎn)報表系統(tǒng)服務(wù)器。

6) 可由輸油站隊生產(chǎn)值班人員填寫每日的生產(chǎn)運行記錄，實現(xiàn)了無紙化辦公。

采用電加熱的優(yōu)點有：1)可以從線圈內(nèi)部進行加熱，對內(nèi)部受潮的干燥效果較好；2)線圈整體受熱較為均勻，且溫度可控。

7) 濰坊輸油處生產(chǎn)調(diào)度中心人員將每日濰坊輸油處工藝管網(wǎng)運行參數(shù)進行匯總，并通過生產(chǎn)報表系統(tǒng)服務(wù)器實現(xiàn)了向上級管道儲運公司主調(diào)度中心的遠程數(shù)據(jù)傳輸。

圖2 生產(chǎn)報表系統(tǒng)功能組成

2.1.2生產(chǎn)報表系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)實現(xiàn)

目前，儀表自動化控制系統(tǒng)由原來的Ctiect6.0+AB SLC500PLC更新為Wonderware Intouch10.6+Quantum PLC，由于SCADA系統(tǒng)的更新升級，原有的生產(chǎn)報表系統(tǒng)的自動采集功能無法正常使用，只能轉(zhuǎn)為人工手動輸入大量工藝參數(shù)，嚴重降低了值班人員的工作效率；為匹配生產(chǎn)站隊SCADA系統(tǒng)的更新升級，提高工藝參數(shù)采集的準(zhǔn)確性，確保生產(chǎn)報表系統(tǒng)的功能正常使用，針對生產(chǎn)報表系統(tǒng)進行了以下幾方面的改進。

1) 利用Wonderware Intouch上位機組態(tài)軟件強大的數(shù)據(jù)管理功能，實現(xiàn)生產(chǎn)報表系統(tǒng)的定時自動采集功能。

a) 利用Wonderare Intouch組態(tài)軟件中SQL訪問管理器功能選項,在綁定列表配置中創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)綁定列表，數(shù)據(jù)綁定列表創(chuàng)建頁面如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)綁定列表創(chuàng)建頁面示意

b) 在基本選項卡中選擇條件改變選項，添加vbscript定時腳本，實現(xiàn)與遠程報表數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)定時讀寫操作，執(zhí)行代碼如圖4所示。

圖4 與遠程生產(chǎn)報表數(shù)據(jù)庫進行更新操作示意

c) 腳本函數(shù)創(chuàng)建編譯完成后，在win7操作系統(tǒng)平臺的控制面板中配置與生產(chǎn)報表系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫通信相鏈接的ODBC數(shù)據(jù)源，ODBC數(shù)據(jù)源的創(chuàng)建與鏈接測試如圖5所示。

圖5 ODBC數(shù)據(jù)源的創(chuàng)建與鏈接測試

d) 利用Intouch內(nèi)置函數(shù)，實時判斷生產(chǎn)報表系統(tǒng)與Intouch上位機系統(tǒng)的通信連接是否正常。一旦出現(xiàn)連接失敗，上位機系統(tǒng)觸發(fā)相應(yīng)的通信故障信息，以確保生產(chǎn)報表系統(tǒng)參數(shù)的真實性與時效性。

2) 對生產(chǎn)報表系統(tǒng)進行參數(shù)采集模板的“重新整合”，對不符合生產(chǎn)實際的儀表參數(shù)予以取消。針對新投用的儀表參數(shù)進行了添加和臺賬模板的更新，完成了輸油站隊工藝參數(shù)電子臺賬模板的重新制訂，確保了生產(chǎn)報表系統(tǒng)與現(xiàn)場工藝參數(shù)采集的同步，使更新升級后的生產(chǎn)報表系統(tǒng)參數(shù)的采集滿足了生產(chǎn)調(diào)度人員的實際需求。

3) 輸油站隊現(xiàn)有的生產(chǎn)報表系統(tǒng)工作站以DELL OPTIPLEX520系列為主，運行時間已達10多年，硬件老化嚴重，故障頻繁。且WinXP操作系統(tǒng)軟件平臺已停止系統(tǒng)更新,網(wǎng)絡(luò)安全性不高，無法滿足日益嚴峻的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的安全需求；更新升級后的SCADA系統(tǒng)的硬件平臺配置了整體性能強大、滿足工藝實際需求的生產(chǎn)用工作站，軟件系統(tǒng)平臺基于安全性能較高的win7操作系統(tǒng)；Wonderware Intouch組態(tài)軟件完全兼容VBA功能，通過調(diào)用Intouch內(nèi)置腳本函數(shù)進行了嵌入式開發(fā)，實現(xiàn)了生產(chǎn)報表系統(tǒng)與SCADA系統(tǒng)的兼容整合，完成了生產(chǎn)報表系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)。

4) 生產(chǎn)報表系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的備份，由原來維護過程中的不定期人工手動備份改為數(shù)據(jù)庫的自動定期備份，避免了由于軟硬件系統(tǒng)出現(xiàn)故障造成的數(shù)據(jù)庫異常，保障了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)，實現(xiàn)了歷史工藝參數(shù)的“有據(jù)可循”[5]；同時為防止數(shù)據(jù)庫文件的自動備份導(dǎo)致主機磁盤空間大量占用，在自動備份功能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了定期清除歷史數(shù)據(jù)備份文件的功能，確保了磁盤空間的有效利用。

2.2 輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)平臺架構(gòu)

輸油設(shè)備管理的信息化是輸油站隊“三基”工作的重要組成部分，是保障輸油泵機組設(shè)備高效平穩(wěn)運行的科學(xué)手段。隨著信息化管理水平的日益提升，“紙質(zhì)化”管理模式已經(jīng)不能滿足實際生產(chǎn)和設(shè)備管理的需求。輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)平臺的設(shè)計，是利用現(xiàn)有的辦公局域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)設(shè)備檢維修的信息化，認真落實“預(yù)防性維修”的科學(xué)理念。

2.2.1設(shè)備管理系統(tǒng)平臺架構(gòu)

輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)類別劃分較為詳細，充分考慮了該系統(tǒng)自身的可操作性及可擴展性。該系統(tǒng)基于Visual C#語言的WPF框架加SQL 2008的開發(fā)平臺，WPF是微軟推出的基于Windows 的用戶界面框架，屬于.NET Framework的重要組成部分[6]，它提供了統(tǒng)一的編程模型、語言和框架，真正做到了分離界面設(shè)計人員與開發(fā)人員的工作；同時提供了全新的多媒體交互用戶圖形界面。輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)采用典型的C/S架構(gòu)，由于采用.Net Framework4.0平臺，系統(tǒng)運行中的便捷性、穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)安全性得到了充分的保障[7]。

2.2.2設(shè)備管理系統(tǒng)各功能塊的設(shè)計開發(fā)

輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)主要包含泵機組設(shè)備信息增刪改查功能、具體泵機組設(shè)備部位的增刪改查功能、設(shè)備信息檢索及導(dǎo)出功能。該系統(tǒng)是以各輸油站隊泵機組設(shè)備日常巡檢及檢維修為主線，實現(xiàn)了泵機組設(shè)備的巡檢和維修流程的遠程化、信息化管理，由指定的設(shè)備管理人員根據(jù)生產(chǎn)實際需求對各類泵機組設(shè)備的信息進行錄入、刪除和修改操作，同時提供給管理人員進行查詢[8]；管理人員不僅可以利用客戶端的檢索功能，而且也可以通過實際需求實現(xiàn)統(tǒng)計分析和檢索信息的導(dǎo)出。

1) 三層架構(gòu)開發(fā)模式傳遞創(chuàng)建。三層架構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)的優(yōu)點是將人機界面交互(UI)層、業(yè)務(wù)邏輯(BLL)層及數(shù)據(jù)訪問(DAL)層較好地分離開來，實現(xiàn)了程序邏輯代碼的規(guī)范性，減少了程序邏輯代碼之間的耦合性。在UI層上使用WPF框架和用戶進行交互，在BBL層中將所有業(yè)務(wù)邏輯代碼封裝到所自定義創(chuàng)建的EditUI類庫中，供UI層調(diào)用。DAL層主要包含3個模塊： 數(shù)據(jù)訪問處理模塊、SQL Server數(shù)據(jù)庫訪問模塊、其他數(shù)據(jù)訪問模塊，分別被封裝成自定義創(chuàng)建的C#類庫供其他模塊調(diào)用，實現(xiàn)了代碼的嚴格規(guī)范性[9]?；谝陨蟽?yōu)點，該系統(tǒng)確定采用基于.Net Framework框架的三層架構(gòu)設(shè)計，輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)三層架構(gòu)組成如圖6所示，其UI層界面包含內(nèi)容如圖7所示。

圖6 輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)三層架構(gòu)組成示意

2) SQL Server數(shù)據(jù)庫訪問模塊。針對SQL Server數(shù)據(jù)庫的代碼封裝和易于維護，在DAL層中創(chuàng)建訪問數(shù)據(jù)庫的自定義SQL Helper類,供訪問數(shù)據(jù)庫功能調(diào)用,提高了代碼的可維護性。

圖7 輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)UI層界面示意

2.2.3輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)的功能

輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)的主要功能如下：

1) 為了確保對DAL層中自定義類的封裝性及可擴展性，同時為了實現(xiàn)UI層泵機組設(shè)備信息的“鼠標(biāo)點擊式”選擇輸入，在UI層添加的控件、自定義創(chuàng)建數(shù)據(jù)Model和SQL數(shù)據(jù)表這3個字段之間采用數(shù)據(jù)綁定技術(shù)，實現(xiàn)了維修編號、站隊人員信息、維修人員信息、泵機組設(shè)備類型及編號等大部分控件由人工“鍵盤輸入”信息變?yōu)椤白詣由杉尤斯みx擇”信息，確保了SQL數(shù)據(jù)庫中參數(shù)名稱的一致性和查詢的快捷性。

2) 為了防止“SQL注入漏洞攻擊”，在系統(tǒng)程序代碼編寫工作中注重“防御性”編程，對用戶填入信息的添加、更新、刪除及帶有最高用戶級別的數(shù)據(jù)記錄清空功能進行合法性邏輯判斷，確保了泵機組設(shè)備信息輸入的安全性，避免了輸油泵機組設(shè)備管理系統(tǒng)正常運行時出現(xiàn)異常的可能性[10]。

3) 該系統(tǒng)查詢功能主要包含主信息檢索模式和具體設(shè)備的部件檢索模式兩類，兩類查詢界面通過Tab Control控件實現(xiàn)雙界面的切換。主信息檢索模式如圖8所示，包含的主要檢索條件有： 設(shè)備維修記錄的起止日期、維修編號、設(shè)備選項模塊、人員地址信息模塊、維修選項模塊檢索等。具體設(shè)備的部件檢索模式如圖9所示，主要包含： 維修編號、泵機組相關(guān)部件信息模塊檢索等。程序檢索功能不但實現(xiàn)了信息的單一檢索，也可通過自定義選擇進行復(fù)合式檢索，實現(xiàn)對SQL數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)數(shù)據(jù)表記錄信息的檢索功能。

4) 該系統(tǒng)另一個顯著特點就是檢索信息的導(dǎo)出和圖表分析功能，可把用戶檢索出的信息通過Excel表格的樣式進行信息導(dǎo)出，也可利用趨勢圖表的方式把累計的檢維修記錄信息展現(xiàn)給用戶，進行設(shè)備異常信息的深入分析。該系統(tǒng)可人為自定義統(tǒng)計某個時間段內(nèi)設(shè)備檢修的頻次、維修類型等信息，并繪制成趨勢圖，通過趨勢圖直觀地反映自定義時間段內(nèi)所選的輸油站或某類型設(shè)備和部件等的維修情況。結(jié)合導(dǎo)出的設(shè)備檢索信息，協(xié)助技術(shù)人員分析檢維修頻率較高的異常點，制訂有效的設(shè)備故障維修辦法或隱患處理方案，協(xié)助檢維修人員快速準(zhǔn)確地完成泵機組設(shè)備異常的檢維修工作。

圖8 主信息檢索查詢頁面顯示示意

圖9 設(shè)備部件檢索查詢頁面示意

3 結(jié)束語

為生產(chǎn)管理“量身打造”的信息化管理系統(tǒng)，具有與實際輸油生產(chǎn)管理相融合的特性，不僅有效地節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了設(shè)備的檢維修工作效率，而且該系統(tǒng)在生產(chǎn)站隊的實際應(yīng)用，在一定程度上體現(xiàn)了設(shè)備的預(yù)防性檢維修與現(xiàn)場檢維修的有機結(jié)合。

參考文獻：

[1] 孫越.Visual Basic數(shù)據(jù)庫開發(fā)自學(xué)教程[M].北京： 人民郵電出版社，2002.

[2] 李懷明.Visual Basic參考詳解[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2000.

[3] 但斌斌,馬乾,時寶祥.基于InTouch的監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].工業(yè)控制計算機，2009(06)： 42-43.

[4] 高素萍.DCS控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機工程與設(shè)計，2005(10)： 234-236.

[5] 王宏安,榮剛,馮梅,等.化工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES[M].北京： 化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

[6] 唐政，房大偉.C#項目開發(fā)全程實錄[M].3版.北京： 清華大學(xué)出版社,2008.

[7] 華國棟，劉文予.基于ADO.NET數(shù)據(jù)庫訪問及其性能優(yōu)化[J].計算機應(yīng)用研究，2004，21(06)： 215-218.

[8] 羅尚民.基于B/S模式的高校教材信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技信息,2012(31)： 144-145.

[9] 王寶祥.基于ADO.NET的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)研究[J].計算機應(yīng)用與軟件,2004(02)： 121-123.

[10] 趙雪峰. ADO.NET數(shù)據(jù)訪問技術(shù)在電子檔案管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].通信技術(shù),2009(08)： 131-133.