工控机在中石化的应用

2018-08-13

     加油IC卡工程是一个跨平台、范围广、工控机涉及面宽的全国性系统建设工程。股份有限公司应对不断提高的服务需求、顺应“信息化带动产业化”的技术发展趋势，利用先进的电子信息技术，以IC卡为载体，实现了成品油零售系统的改造。通过工程的建设，在辖域的所有加油站内实现“一卡在手，各地加油”的目标。以IC卡这一现代支付工具取代传统的现金、油票等结算方式，在加油站安装加油站管理控制了系统，实现成品油零售业务的电子支付和交易数据的自动采集；提高加油站经营管理的科技含量和服务水平，从而进一步提高工作效率，降低成本，增强抵御市场风险的能力。加油IC卡工程将覆盖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。


     加油IC卡系统在设计上采用了4层结构，即总公司级(包括管理总中心和数据交换总中心)、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)。中石化在前期将整个规划为：


     加油站：是成品油零售业务的发生地，直接面向客户提供加油服务。 发卡网点：为用户提供开户、发卡、充值、圈存、挂失、查询等服务。 地级前置系统：在发卡网点和加油站与省级数据中心提供数据转发功能。 省级数据中心：建立用户账户，进行加油卡交易的清分、清算，是业务管理和数据处理核心。 总中心：负责对加油卡异地交易的清分和争议的仲裁，对基于加油IC卡交易系统的零售业务进行管理  省级管理中心：对省级石油公司所属加油站的零售业务进行管理。 地级管理中心：对地（市）级石油公司所属加油站的零售业务进行管理。 县级管理终端：对县级石油公司所属加油站的零售业务进行管理。


     整个加油IC卡工程中的25000个加油站都将配置一台管控PC做为业务终端。管控PC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。以下是管控示意图：


     加油站的管控PC起着非常重要的作用，一旦管控PC发生故障，加油站的正常运行将受到影响。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，一旦管控PC发生故障，维修更换会非常麻烦。因此，对管控PC的首要要求是系统的可靠性。其次，加油机通过串口与管控PC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PC具有较强的功能扩展性。为了保证管控PC系统的稳定运行，选用了Turbolinux Data Server做为管控PC的操作系统，因此要求管控PC在硬件上与Turbolinux完全兼容，并且能够流畅运行。


     在管控PC设备选型之初，共有10余家商用PC和工业PC厂家参与选型。经过多方比较，中石化最终将管控PC定为工业PC。工业PC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。商用PC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，才能将主板拆下。换上一个新主板还要一一重复上述过程。这样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。


     工业PC的主板做成插卡的形式，插在无源底板（passive 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避振架和减震橡胶垫，能减轻振动对硬盘的损坏。为了使工业PC能可靠工作在高粉尘环境下，在工业PC的前面入风口，具有可更换的防尘网。


     虽然决定了将管控PC硬件平台定为工业PC，但在中石化的应用中，需要充分考虑加油站现场应用对管控PC的可靠性等方面要求，怎样从多方面入手增强工业PC的系统可靠度是关键，如下有几点：工业主板是管控PC的核心，综合考虑速度和可靠性要求，同时邀请性价比高，必须采用完善的工业设计；


     加油站的管控PC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。在管控PC的系统中配了一块Promise SMA RAID卡。Raid卡将两个同样规格的硬盘组成Raid 1（磁盘镜像）。这样，在一个硬盘损坏的情况下，管控PC依然能正常操作。


     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。另外，管控PC配置的电源为宽范围工业电源，在外部电压范围为85V~265V的环境下也能正常工作。


     电磁兼容性也是一个重要环节。电磁兼容测试包括CE,FCC等。管控PC在国家电磁测试中心达到FCC A级标准、在去年，我公司即将机产品交付国家电子计算机质量监督检测中心进行监测。通过了中石化IC卡加油管控机--电磁快速瞬变脉冲群抗扰度检验的A级指标。即峰值在正负2000V电压，重复频率为5KHZ的条件下工控机正常工作（国家生产许可证检测要求为正负1000V电压）。为工控机入围中石化项目做了技术指标方面的认证。


     管控PC具有4个PCI槽和7个ISA槽，完全可以满足以后系统功能的扩展要求。为了保证整机的可靠性，在产品检测方面，整机出厂前还需要是进行了24小时动态烧机测试。这样保证每一台出厂的工业PC都能在恶劣环境中可靠运行。


     自2004年开始，中石化加油IC卡工程陆续在湖北、广西、山西等省实施。在这些省的管控PC绝大部分用的是工业PC。经过实际运行，管控PC在现场运行稳定、可靠，获得中石化的好评。


    当工业计算机平台应用蓬勃发展之时，工控CF卡/CFAST卡的复制难给各工程人员带来诸多问题。


    在工业计算机平台应用的领域中，为凸显相关设备的高效能，寻找高速、稳定、耐用的数据传输管道一直是各家厂商积极投入的工作重点。因此，当CFast记忆卡出现，瞬间满足了大家的期待，也让相关领域如:嵌入式系统设备、POS系统开发、游戏机台、车载系统的技术发展更加稳定成熟。


    佑华科技掌握工业级存储方案的关键技术，在高速稳定的前提下开发出市场上最大口数的CFast专用。佑华CFast卡专用拷贝机最多能同时进行119片CFast记忆卡拷贝，其产能之大，是业界之冠。此外，拷贝机无须计算机辅助，即可单机执行，并确保每一张记忆卡都能以3.9GB/m的运转速率进行工作。更值得一提的是，拷贝机还内建CFast记忆卡全面检测功能，不仅能检测读写速度与容量来做为CFast卡买卖时的保障，也针对生产制造商的需求，加入读写测试、生产记录(EventLogReport)及耐久度测试(Burn-In)等功能，作为出厂前的品检防线。


    考虑到部分用户仍处于CF记忆卡与CFast记忆卡转换使用的阶段，因此佑华CFast专用拷贝机在设计上也允许双接口的设置。如此一来，拷贝机用户便能在最低的成本付出下，获得最大的效益。


    CF卡/CFast卡复制设备一机两用，节省人资物力。创造工规高速记忆存储方案的极致表现。


    领先业界推出机台体积缩小达八成，完全符合人体工学，适合专业大量拷贝作业的流线式机台设计，提高拷贝作业流畅度，大大增加产能


    领先业界多核心多主板创新多任务技术，最多可串接到２０４８口数的记忆卡拷贝数量


    以每４口数的记忆卡槽设置一片主板，藉由主板与主板串接可达到超多口数的记忆卡拷贝。如：２５组４口数主板串接则可以执行１对９９的拷贝数量，且拷贝效能速度完全不会减低，又能达成大量拷贝生产的目标。


    工控机独立式系统与PC操作系统不同，独立式系统在关机之后不留任何数据，不会有病毒感染的问题；而个人计算机操作系统一旦有感染病毒，其所拷贝出来的记忆卡通常会感染病毒。拷贝机开机的时间只要短短几秒钟，不使用时可以在任意时间直接关掉电源，完全不会损伤到机器。