Nematron工控機在中石化工程中的應用

一、中國石化加油工程背景和項目簡介：

中國石化加油工程是一個跨平臺、范圍廣、涉及面寬的全國性系統建設工程。中國石化股份有限公司針對中國石化成品油零售系統進行改造。通過工程的建設，在中國石化轄域的所有加油站內實現“一卡在手，各地加油”的目標。中國石化加油工程將覆蓋中國石化股份有限公司所屬的20個省(自治區、直轄市、計劃單列市)石油分公司，260余個地市級公司，1300余個縣級公司的25000余座加油站。

中國石化加油工程系統在設計上采用了4層結構，即總公司級(包括中國石化管理總中心和中國石化數據交換總中心)、省級、地級以及各業務終端(包括縣級管理終端、加油站、發卡網點等)。中石化在前期將整個規劃為：

二.中石化對管控機硬件的要求

整個加油工程中的25000個加油站都將配置一臺工控機作為業務終端。工控機負責日常IC卡加油的數量和金額統計，交易票據的打印，加油機監控，每日將銷售交易發往省數據中心，并將下載全國IC卡用戶的賬戶管理信息和最新油價等。

加油站的管控機起著非常重要的作用，一旦發生故障，加油站的正常運行將受到影響。中國石化的25000余個加油站分布比較分散，大部分加油站遠離市中心，很多油站位于山區，發生故障時維修更換會非常麻煩。因此，中國石化對管控機的首要要求是系統的可靠性。其次，加油機通過串口與管控機相連，加油站的加油機數目從2個到30余個不等，因此要求管控機具有較強的功能擴展性。為了保證管控系統的穩定運行，中國石化選用了Linux作為管控機的操作系統，因此要求管控機在硬件上與Linux完全兼容，并且能夠流暢運行。

經過多方比較，中石化最終將管控機定為工控機。工控機在提高系統可靠性方面做了許多特殊設計，它的可靠性大大優于商用PC。下面是商用PC的系統結構圖：這種結構我們稱之為大主板結構，這種結構非常不適合現場使用和維護要求。主板上集成了南北橋控制芯片等有源器件。有源器件相比于電容電阻等無源器件容易損壞。一旦母板損壞，進行更換會非常麻煩：現場維護人員首先需要拔掉主板上的所有數據線、之后需要拔出插在主板上的所有外圍卡片，如網卡，顯卡等，最后需要將固定主板的螺釘一一卸掉，才能將主板卸下。換上一個新主板還要重復上述過程。更換一個損壞的主板，需要花30分鐘時間。這樣長的MTBF（平均故障維護時間）對于加油站實際使用是不允許的。另外，商用PC對系統的防震沒有做特殊設計，在周圍存在振動干擾的場合，很容易出現硬盤損壞和卡片跳出的故障。硬盤一旦損壞，一天的交易數據將全部丟失。

相對于商用PC，工控機在結構上做了很大改進，以下是工控機的結構示意圖：工控機的主板做成插卡的形式，插在無源底板(BackPlane)上。無源底板上只有ISA，PCI總線接插件以及電容電阻等無源器件，因此無源底板損壞的概率非常低，通常無更換之憂。如果主板損壞，只需要將主板拔出即可。因此系統的MTBF時間大大縮短。此外系統的主板和外圍卡有專門的固定壓條，防止板卡跳出。硬盤驅動器具有硬盤減震架和減震橡膠墊，能減輕振動對硬盤的損壞。

為了使工控機能可靠工作在高粉塵環境下，在工控機的前面入風口，具有可更換的防塵網。如左圖所示：

防塵網設計能有效防止灰塵進入機箱。

三、 Nematron的中石化管控機硬件解決方案

Nematron公司充分研究了加油站現場應用對管控機的可靠性等方面要求，提出了如下硬件解決方案

1. 主板工業主板是管控PC的核心，綜合考慮速度和可靠性要求，Nematron為管控機配置了一塊PIII等級的工業主板AES815E-679。采用Intel815E芯片組，最高支持1.26GHz。
2. RAID卡
   加油站的管控機在日常使用中會涉及到大量數據保存的問題，這些數據包括油價、加油數量，加油客戶數據等。一旦數據損壞，將會造成嚴重后果。但硬盤屬于易損件，很容易因為振動、沖擊等原因而損壞。為了確保系統數據的安全性。在Nematron工控機中配了一塊RAID卡。Raid卡將兩個同樣規格的硬盤組成磁盤鏡像。這樣，在一個硬盤損壞的情況下，工控機依然能正常操作。
3. 工業電源
   市電供電不穩定是導致計算機損壞的重要原因。在郊區、農村等地，供電網存在電壓過高過低或浪涌電壓等情況。這會導致計算機不能啟動或電源被擊穿。Nematron為工控機配置的電源為寬范圍工業電源，在外部電壓波動的環境下也能正常工作。
4. 電磁兼容
   電磁兼容性也是一個重要環節。Nematron工控機通過了FCC、CE認證、為工控機入圍中石化項目做了技術指標方面的認證。
5. 系統的擴展性
   Nematron工控機配置了帶7個PCI槽和5個ISA槽的底板(可根據不同要求選擇配制)，完全可以滿足以后系統功能的擴展要求。
   Nematron為了保證整機的可靠性，在產品檢測方面，整機通過安全，環境，電磁，可靠性檢驗，，MTBF時間長達5萬小時以上，整機出廠前更是進行了時動態烤機測試。保證每一臺出廠的工控機都能在惡劣環境中可靠運行。

四、實施的效果

目前，中石化加油工程已經陸續在各地實施。在這些省的管控機絕大部分用的是工控機。經過長時間的實際運行，工控機在現場運行穩定、可靠，獲得用戶的好評。