Nematron工控機(jī)在中石化工程中的應(yīng)用

一、中國(guó)石化加油工程背景和項(xiàng)目簡(jiǎn)介：

中國(guó)石化加油工程是一個(gè)跨平臺(tái)、范圍廣、涉及面寬的全國(guó)性系統(tǒng)建設(shè)工程。中國(guó)石化股份有限公司針對(duì)中國(guó)石化成品油零售系統(tǒng)進(jìn)行改造。通過工程的建設(shè)，在中國(guó)石化轄域的所有加油站內(nèi)實(shí)現(xiàn)“一卡在手，各地加油”的目標(biāo)。中國(guó)石化加油工程將覆蓋中國(guó)石化股份有限公司所屬的20個(gè)省(自治區(qū)、直轄市、計(jì)劃單列市)石油分公司，260余個(gè)地市級(jí)公司，1300余個(gè)縣級(jí)公司的25000余座加油站。

中國(guó)石化加油工程系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了4層結(jié)構(gòu)，即總公司級(jí)(包括中國(guó)石化管理總中心和中國(guó)石化數(shù)據(jù)交換總中心)、省級(jí)、地級(jí)以及各業(yè)務(wù)終端(包括縣級(jí)管理終端、加油站、發(fā)卡網(wǎng)點(diǎn)等)。中石化在前期將整個(gè)規(guī)劃為：

二.中石化對(duì)管控機(jī)硬件的要求

整個(gè)加油工程中的25000個(gè)加油站都將配置一臺(tái)工控機(jī)作為業(yè)務(wù)終端。工控機(jī)負(fù)責(zé)日常IC卡加油的數(shù)量和金額統(tǒng)計(jì)，交易票據(jù)的打印，加油機(jī)監(jiān)控，每日將銷售交易發(fā)往省數(shù)據(jù)中心，并將下載全國(guó)IC卡用戶的賬戶管理信息和最新油價(jià)等。

加油站的管控機(jī)起著非常重要的作用，一旦發(fā)生故障，加油站的正常運(yùn)行將受到影響。中國(guó)石化的25000余個(gè)加油站分布比較分散，大部分加油站遠(yuǎn)離市中心，很多油站位于山區(qū)，發(fā)生故障時(shí)維修更換會(huì)非常麻煩。因此，中國(guó)石化對(duì)管控機(jī)的首要要求是系統(tǒng)的可靠性。其次，加油機(jī)通過串口與管控機(jī)相連，加油站的加油機(jī)數(shù)目從2個(gè)到30余個(gè)不等，因此要求管控機(jī)具有較強(qiáng)的功能擴(kuò)展性。為了保證管控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，中國(guó)石化選用了Linux作為管控機(jī)的操作系統(tǒng)，因此要求管控機(jī)在硬件上與Linux完全兼容，并且能夠流暢運(yùn)行。

經(jīng)過多方比較，中石化最終將管控機(jī)定為工控機(jī)。工控機(jī)在提高系統(tǒng)可靠性方面做了許多特殊設(shè)計(jì)，它的可靠性大大優(yōu)于商用PC。下面是商用PC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：這種結(jié)構(gòu)我們稱之為大主板結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)非常不適合現(xiàn)場(chǎng)使用和維護(hù)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(jìn)行更換會(huì)非常麻煩：現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員首先需要拔掉主板上的所有數(shù)據(jù)線、之后需要拔出插在主板上的所有外圍卡片，如網(wǎng)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(gè)新主板還要重復(fù)上述過程。更換一個(gè)損壞的主板，需要花30分鐘時(shí)間。這樣長(zhǎng)的MTBF（平均故障維護(hù)時(shí)間）對(duì)于加油站實(shí)際使用是不允許的。另外，商用PC對(duì)系統(tǒng)的防震沒有做特殊設(shè)計(jì)，在周圍存在振動(dòng)干擾的場(chǎng)合，很容易出現(xiàn)硬盤損壞和卡片跳出的故障。硬盤一旦損壞，一天的交易數(shù)據(jù)將全部丟失。

相對(duì)于商用PC，工控機(jī)在結(jié)構(gòu)上做了很大改進(jìn)，以下是工控機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖：工控機(jī)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(tǒng)的MTBF時(shí)間大大縮短。此外系統(tǒng)的主板和外圍卡有專門的固定壓條，防止板卡跳出。硬盤驅(qū)動(dòng)器具有硬盤減震架和減震橡膠墊，能減輕振動(dòng)對(duì)硬盤的損壞。

為了使工控機(jī)能可靠工作在高粉塵環(huán)境下，在工控機(jī)的前面入風(fēng)口，具有可更換的防塵網(wǎng)。如左圖所示：

防塵網(wǎng)設(shè)計(jì)能有效防止灰塵進(jìn)入機(jī)箱。

三、 Nematron的中石化管控機(jī)硬件解決方案

Nematron公司充分研究了加油站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用對(duì)管控機(jī)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(yè)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(jī)配置了一塊PIII等級(jí)的工業(yè)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(jī)在日常使用中會(huì)涉及到大量數(shù)據(jù)保存的問題，這些數(shù)據(jù)包括油價(jià)、加油數(shù)量，加油客戶數(shù)據(jù)等。一旦數(shù)據(jù)損壞，將會(huì)造成嚴(yán)重后果。但硬盤屬于易損件，很容易因?yàn)檎駝?dòng)、沖擊等原因而損壞。為了確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。在Nematron工控機(jī)中配了一塊RAID卡。Raid卡將兩個(gè)同樣規(guī)格的硬盤組成磁盤鏡像。這樣，在一個(gè)硬盤損壞的情況下，工控機(jī)依然能正常操作。
3. 工業(yè)電源
   市電供電不穩(wěn)定是導(dǎo)致計(jì)算機(jī)損壞的重要原因。在郊區(qū)、農(nóng)村等地，供電網(wǎng)存在電壓過高過低或浪涌電壓等情況。這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)不能啟動(dòng)或電源被擊穿。Nematron為工控機(jī)配置的電源為寬范圍工業(yè)電源，在外部電壓波動(dòng)的環(huán)境下也能正常工作。
4. 電磁兼容
   電磁兼容性也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。Nematron工控機(jī)通過了FCC、CE認(rèn)證、為工控機(jī)入圍中石化項(xiàng)目做了技術(shù)指標(biāo)方面的認(rèn)證。
5. 系統(tǒng)的擴(kuò)展性
   Nematron工控機(jī)配置了帶7個(gè)PCI槽和5個(gè)ISA槽的底板(可根據(jù)不同要求選擇配制)，完全可以滿足以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展要求。
   Nematron為了保證整機(jī)的可靠性，在產(chǎn)品檢測(cè)方面，整機(jī)通過安全，環(huán)境，電磁，可靠性檢驗(yàn)，，MTBF時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5萬小時(shí)以上，整機(jī)出廠前更是進(jìn)行了時(shí)動(dòng)態(tài)烤機(jī)測(cè)試。保證每一臺(tái)出廠的工控機(jī)都能在惡劣環(huán)境中可靠運(yùn)行。

四、實(shí)施的效果

目前，中石化加油工程已經(jīng)陸續(xù)在各地實(shí)施。在這些省的管控機(jī)絕大部分用的是工控機(jī)。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行，工控機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，獲得用戶的好評(píng)。