Nematron中石化管控机硬件解决方案

·  应用领域
        石化
·  内容简介
        本文介绍了中石化工程，工控机与商用PC的区别。最后就Nematron的工控机在中石化工程中的应用做了阐述。
 
一、中国石化加油工程背景和项目简介：
        中国石化加油工程是一个跨平台、范围广、涉及面宽的全国性系统建设工程。中国石化股份有限公司针对中国石化成品油零售系统进行改造。通过工程的建设，在中国石化辖域的所有加油站内实现“一卡在手，各地加油”的目标。中国石化加油工程将覆盖中国石化股份有限公司所属的20个省(自治区、直辖市、计划单列市) 石油分公司，260余个地市级公司，1300余个县级公司的25000余座加油站。
        中国石化加油工程系统在设计上采用了4层结构，即总公司级(包括中国石化管理总中心和中国石化数据交换总中心)、省级、地级以及各业务终端(包括县级管理终端、加油站、发卡网点等)。
 
二.中石化对管控机硬件的要求
        整个加油工程中的25000个加油站都将配置一台工控机作为业务终端。工控机负责日常IC卡加油的数量和金额统计，交易票据的打印，加油机监控，每日将销售交易发往省数据中心，并将下载全国IC卡用户的账户管理信息和最新油价等。
        加油站的管控机起着非常重要的作用，一旦发生故障，加油站的正常运行将受到影响。中国石化的25000余个加油站分布比较分散，大部分加油站远离市中心，很多油站位于山区，发生故障时维修更换会非常麻烦。因此，中国石化对管控机的首要要求是系统的可靠性。其次，加油机通过串口与管控机相连，加油站的加油机数目从2个到30余个不等，因此要求管控机具有较强的功能扩展性。为了保证管控系统的稳定运行，中国石化选用了Linux作为管控机的操作系统，因此要求管控机在硬件上与Linux完全兼容，并且能够流畅运行。
 
        经过多方比较，中石化最终将管控机定为工控机。工控机在提高系统可靠性方面做了许多特殊设计，它的可靠性大大优于商用PC。下面是商用PC的系统结构图：这种结构我们称之为大主板结构，这种结构非常不适合现场使用和维护要求。主板上集成了南北桥控制芯片等有源器件。有源器件相比于电容电阻等无源器件容易损坏。一旦母板损坏，进行更换会非常麻烦：现场维护人员首先需要拔掉主板上的所有数据线、之后需要拔出插在主板上的所有外围卡片，如网卡，显卡等，最后需要将固定主板的螺钉一一卸掉，才能将主板卸下。换上一个新主板还要重复上述过程。更换一个损坏的主板，需要花30分钟时间。这样长的MTBF（平均故障维护时间）对于加油站实际使用是不允许的。另外，商用PC对系统的防震没有做特殊设计，在周围存在振动干扰的场合，很容易出现硬盘损坏和卡片跳出的故障。硬盘一旦损坏，一天的交易数据将全部丢失。
 
        相对于商用PC，工控机在结构上做了很大改进:工控机的主板做成插卡的形式，插在无源底板(BackPlane)上。无源底板上只有ISA，PCI总线接插件以及电容电阻等无源器件，因此无源底板损坏的概率非常低，通常无更换之忧。如果主板损坏，只需要将主板拔出即可。因此系统的MTBF时间大大缩短。此外系统的主板和外围卡有专门的固定压条，防止板卡跳出。硬盘驱动器具有硬盘减震架和减震橡胶垫，能减轻振动对硬盘的损坏。
        为了使工控机能可靠工作在高粉尘环境下，在工控机的前面入风口，具有可更换的防尘网。这种防尘网设计能有效防止灰尘进入机箱。
 
三、 Nematron的中石化管控机硬件解决方案
        Nematron公司充分研究了加油站现场应用对管控机的可靠性等方面要求，提出了如下硬件解决方案
1. 主板
        工业主板是管控PC的核心，综合考虑速度和可靠性要求，Nematron为管控机配置了一块PIII等级的工业主板AES815E-679。采用Intel815E芯片组，最高支持1.26GHz。
2. RAID卡
        加油站的管控机在日常使用中会涉及到大量数据保存的问题，这些数据包括油价、加油数量，加油客户数据等。一旦数据损坏，将会造成严重后果。但硬盘属于易损件，很容易因为振动、冲击等原因而损坏。为了确保系统数据的安全性。在Nematron工控机中配了一块RAID卡。Raid卡将两个同样规格的硬盘组成磁盘镜像。这样，在一个硬盘损坏的情况下，工控机依然能正常操作。
3. 工业电源
        市电供电不稳定是导致计算机损坏的重要原因。在郊区、农村等地，供电网存在电压过高过低或浪涌电压等情况。这会导致计算机不能启动或电源被击穿。Nematron为工控机配置的电源为宽范围工业电源，在外部电压波动的环境下也能正常工作。
4. 电磁兼容
        电磁兼容性也是一个重要环节。Nematron工控机通过了FCC、CE认证、为工控机入围中石化项目做了技术指标方面的认证。
5. 系统的扩展性
        Nematron工控机配置了带7个PCI槽和5个ISA槽的底板(可根据不同要求选择配制)，完全可以满足以后系统功能的扩展要求。
        Nematron为了保证整机的可靠性，在产品检测方面，整机通过安全，环境，电磁，可靠性检验，，MTBF时间长达5万小时以上，整机出厂前更是进行了时动态烤机测试。保证每一台出厂的工控机都能在恶劣环境中可靠运行。
四、实施的效果
        目前，中石化加油工程已经陆续在各地实施。在这些省的管控机绝大部分用的是工控机。经过长时间的实际运行，工控机在现场运行稳定、可靠，获得用户的好评。