天然气净化厂管控一体化平台优化及应用

刘 露,杨青松,李春亮

中国石油长庆油田分公司第一采气厂 （陕西 靖边 718500）

管控一体化简单地说就是管理与控制一体化，具体地讲是利用各种技术，把生产现场的各种数据通过信息网络系统进行系统集成、技术融合，为企业全面实现信息自动化管理奠定基础。管控一体化具有开放、友好的客户端接口，使工厂管理人员可以最大限度地访问重要的实时数据及历史数据，实现利用远程的实时模拟图反映设备运行情况，使管理人员及时了解设备运行信息。采用设备管控一体化系统可以提高净化厂经济效益，比如：减少非计划停车时间，优化生产过程，提高产品的产量及质量，动态地监控生产成本，分析事故原因等[1-2]。

1 天然气净化厂管控一体化应用现状

1.1 管控一体化平台应用情况

天然气净化厂还未形成完整的管控一体化平台，为了将设备生产运行数据及时反馈给技术人员及上层管理者，天然气净化厂采用3套互相独立的系统软件，将动态生产数据、历史报警以及历史数据分散在不同系统中上报，造成浏览不直观，操作不便捷。

1）生产数据查询系统。生产数据查询系统将实时数据利用ADO和ASP技术相结合，将实时数据发布在网络上，实现在浏览器中查看各生产单元运行参数。通过该网站可以使现场工艺与上层监控相结合，让技术岗位及管理岗位的人员及时了解到当时的生产工艺情况。

2）远程报警系统。远程报警系统根据实时报警信息，通过调用Windows系统信使功能，将报警信息发送给相关管理人员，便于各级管理人员及时了解关键参数的异常情况，对设备运行异常情况做出及时判断。

3）生产日报生成系统。生成日报系统是利用生产数据综合应用平台的历史数据库存储的历史数据，利用VB+Excel相结合，提取当日的历史数据，形成生产日报。

1.2 存在的问题

1）生产数据网网页前台以表格形式呈现，未能将数据与生产设备流程图联系到一起，不能达到直观的效果。

2）远程报警系统、生产日报生成系统均为客户/服务器端模式，用户端需要在主机安装相应软件的情况下，才能进行相关报表的生成，这样的模式用户操作繁琐、不便。

3）生产数据查看、报警参数生成、生产日报生成这3个功能分布在3个不同的软件或网站中，未能被统一，操作者使用不方便。

4）控制系统无法进行更深层次的数据挖掘，造成数据资源浪费。

2 天然气净化厂管控一体化平台的开发和优化

管控一体化系统最终须以一定的图形界面展示给用户，用设备流程图嵌入网站的方式显示实时数据，是净化厂管控一体化平台优化的目标。下面是有关管控一体化平台开发、优化的相关技术及平台介绍[3-4]。

2.1 技术支持

网站所应用的技术是ASP.net。ASP.net是一种建立在通用语言上的程序构架，能被用于一台Web服务器来建立强大的Web应用程序，其优点主要体现在强大性和适应性、高效可管理性、多处理器环境的可靠性及易控制性。

2.2 编程语言

C#是一种事件驱动、完全的面向对象和可视化的编程语言。它是专门为使用net平台而创建的、运行在.NETCLR上的应用程序语言之一。C#作为管控一体化平台的优化网站编程语言具有以下优点：语法简单、快速应用开发功能、语言的自由性、强大的Web服务器端组件、支持跨平台、与XML（可扩展的标记语言）融合、对C++的继承等。

2.3 开发工具

选用的开发工具是Visual Studio2005，该工具的优势体现在对ASP.net 2.0、CLR 2.0 、VB.net、C#.net语言上的强化，能提供更好的执行效能，并更加注重安全性等方面。

2.4 数据库

该平台选用了SQL Server2000数据库进行数据连接，其具有以下优势：真正的客户机/服务器体系结构；丰富的编程接口工具，为用户进行程序设计提供了更大的选择余地；对Web技术的支持，使用户能够很容易地将数据库中的数据发布到Web页面上。

2.5 一体化平台优化

2.5.1 服务器的选择

天然气净化厂管控一体化平台选用129服务器进行网站运行，该服务器运行系统为Windows旗舰版，Win7旗舰版中的IIS集成于系统中，不需要启动光盘或者第三方服务，免去操作上的繁琐及不必要的安全威胁。

2.5.2 IIS(因特网信息服务)

IIS（Internet Information Server）是Windows系统提供的一种服务，是一种Web（网页）服务组件，其中包括Web服务器、FTP服务器、NNTP服务器和SMTP服务器，分别用于网页浏览、文件传输、新闻服务和邮件发送等方面。IIS通过使用超文本传输协议(HTTP)传输信息。还可配置IIS以提供文件传输协议(FTP)和gopher服务[2]，其步骤：①安装IIS。在控制面板“卸载程序”中选择“打开或关闭Windows功能”，选中“Internet信息服务”后系统自动安装IIS；②配置IIS运行网站。

在IIS中对存在已有的程序池，将新建的网站放在已有的程序池中，修改端口号，与之前发布的网站共用同一个IP地址，最终生成的一体化网站界面如图1所示。

图1 一体化平台网站界面示意图

2.5.3 数据库绑定

将原有网站调试时与被导出的静态数据库相连，将管控一体化平台发布在天然气净化厂局域网后，需要将网站的后台代码与285服务器的实时数据库绑定。具体访问原理如下。

1)本地访问。原有网站的代码与数据库均试运行在本地计算机上，如果前台浏览器发出了数据查看的命令，如“查看一区LI1101”，后台代码就会将指令发送给数据库并读取数据库相应数据，之后将数据返回到前台，供前台浏览器查看，整个数据调用过程均发生在本地计算机上，如图2所示。

2)远程访问。网站后台代码与远程数据库绑定后，如果前台浏览器发出了数据查看的命令，如“查看一区LI1101”，后台代码就会读取远程计算机的IP地址，地址识别后将指令发送给指定的远程数据库并读取相应数据[3]，之后将数据返回到本地计算机前台，供前台浏览器查看，整个数据调用过程发生在两台计算机上，如图2所示。

绑定完成后，前台浏览器可通过远程调用服务器的数据，网站运行界面效果如图3所示。

图2 实时数据库访问原理示意图

图3 网站运行界面图

3 管控一体化平台应用效果

管控一体化平台连接到网络服务器后，可以把实时数据传输到上层管理系统中，实现了以下功能。

3.1 登录功能

天然气净化厂管控一体化平台界面在首页显示登录功能，当工程师将天然气净化厂上层管理人员及技术人员信息录入数据库中，操作者即可用给定的账号及密码登录该平台，读取相关信息或进行操作，同时，网站对用户密码有记忆功能。

3.2 监测功能

在该平台连接到网络服务器后，系统会以实时模拟图的方式监测生产现场设备运行情况，实时观测生产现场设备的各项指标。当操作者进入网站或点击导航中“工艺流程”，会看到相关设备区域“200万脱硫脱水”、“400万净化”、“公用”、“集配气”等模块选项，操作者通过点击相应模块，进入该装置区的模拟图查看实时生产数据。同时，操作者可以点击“生成报表”，对所看到的实时数据生成Excel报表（图4）进行打印[4]。

3.3 自动报警功能

当数据超过系统规定的限值时，系统可自动产生报警。系统会将每次传输的实时数据即PV值与系统设定的报警值作对比，当现场传输的PV值达到报警极限，系统会自动弹出报警提示框，提示操作者查看报警信息。

3.4 生产过程报警查看功能

当操作员看到右下角的“预警提示”，点击该提示，或者点击网站导航中的“预警管理”，可以转到预警管理页面。每当系统判断出一个报警，系统会自动生成两个动作：①生成预警提示框；②将报警数据存入后台数据库list_alert表中。当操作者进入预警管理页面，点击下拉列表框，选择“全部”，系统会将所有报警按时间先后顺序显示出来。操作者也可以选择希望查看的设备区域（图5），了解其报警状况[5]。

图4 天然气净化厂管控一体化平台生成报表功能

图5 平台1#锅炉房预警列表

3.5 生产日报生成功能

系统所用的后台数据库有一项自动存储功能，可以每间隔1h，将现场传输的实时数据录入到数据库list_history中。操作者点击导航中“报表管理”，系统转到报表管理页面，操作者可以点击下拉列表，在系统日历中选择想要查询的时间段，即可获得生产日报[6]，如图6所示。

图6 平台生产日报

4 结论

1）优化完成后的天然气净化厂管控一体化平台改变了以往表格形式显示的动态生产数据，突出生产数据图示化，将实时数据显示在相关设备上，并且可以将实时数据生成报表，方便使用者读取、查找所需要的数据，节省了查询数据、记录数据所需要的时间。

2）员工在净化厂可打开浏览器直接浏览到该网页，技术员及管理人员可以即时查看生产动态。

3）天然气净化厂管控一体化平台将生产数据网、报警生成系统、生产日报生成系统都生成在一个平台中，使管理一体化、功能集中化、操作简洁化。

4）控制系统可对数据进行更深层次的数据挖掘，使实时数据得到充分利用。