隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，常規(guī)能源的日益短缺，新能源的需求不斷的提上日程，為此，華北油田在山西沁水盆地開始了探索煤層氣開發(fā)之路。因煤層氣排采井井?dāng)?shù)多，而且分布于崇山峻嶺之間，地形復(fù)雜，人工巡井已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要，因此，排采井實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制與管理就成為一項(xiàng)重要的工作。因現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、排采井井?dāng)?shù)多、采集數(shù)據(jù)點(diǎn)多、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)規(guī)模大。一般的組態(tài)軟件已無(wú)法滿足上述工程需求。通過(guò)多方調(diào)研，筆者選擇了Wonderware公司的基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的ArchestrA實(shí)時(shí)SOA技術(shù)之上的系統(tǒng)平臺(tái)的解決方案。

1 分布式系統(tǒng)應(yīng)用程序遠(yuǎn)程部署

    目前，煤層氣現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)網(wǎng)段組成，一個(gè)是10*.*.*，另外一個(gè)是192.168.*.*.*，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)3層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)互通。裝有System Platform的工程師站位于192.168.*.*.*的網(wǎng)段中，其他的操作員站分布在192.168.*.*.*網(wǎng)段和10.*.*.*的網(wǎng)段中(如圖1所示)，因?yàn)?0.*.*.*的操作員站的監(jiān)控機(jī)和工程師站的開發(fā)系統(tǒng)分別處于不同網(wǎng)段甚至不同地域，通過(guò)修改每臺(tái)監(jiān)控機(jī)上的Host文件，可以實(shí)現(xiàn)System Platform系統(tǒng)下的所有監(jiān)控機(jī)跨網(wǎng)段通信，這樣，工程師站就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同區(qū)域的操作員站的遠(yuǎn)程部署和遠(yuǎn)程維護(hù)，這正是System Platform系統(tǒng)的遠(yuǎn)程部署的優(yōu)勢(shì)所在，只要網(wǎng)絡(luò)是物理連通的，就可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的遠(yuǎn)程異地部署，在分布式環(huán)境中顯著減少手工安裝軟件所需的時(shí)間，以及在網(wǎng)絡(luò)上分發(fā)應(yīng)用程序的常規(guī)限制與復(fù)雜性。充分利用了網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間，提高了工作效率。

圖1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2 工程項(xiàng)目集中開發(fā)

    ArchestrA IDE是單獨(dú)的一套開發(fā)工具，可用于開發(fā)、部署以及維護(hù)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。它還是一個(gè)多用戶的開發(fā)環(huán)境，允許多個(gè)開發(fā)人員同時(shí)開發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序和項(xiàng)目，而不會(huì)干擾彼此的工作。它與功能強(qiáng)大的基于組件對(duì)象的體系結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，使得在開發(fā)與更改程序方面所需耗費(fèi)的時(shí)間比與基于標(biāo)記的傳統(tǒng)型系統(tǒng)少得多。IDE是一套集成化的設(shè)計(jì)與開發(fā)工具，所有的自動(dòng)化對(duì)象都在IDE中配置并部署到目標(biāo)PC上。它用于維護(hù)與配置構(gòu)成應(yīng)用程序的對(duì)象以及支撐應(yīng)用程序的底層基礎(chǔ)架構(gòu)。通過(guò)使用IDE，可以將新類型的對(duì)象導(dǎo)入“Galaxy Repository”、配置新對(duì)象、將對(duì)象部署到網(wǎng)絡(luò)中的PC上。

    Galaxy是指整個(gè)自動(dòng)化的應(yīng)用工程。完整的Gelaxy應(yīng)用模型由單個(gè)邏輯域名空間(由“Galaxy數(shù)據(jù)庫(kù)”定義)、“Platform”(平臺(tái))、“Engine”(引擎)以及一系列“Object”(對(duì)象)構(gòu)成，是構(gòu)成自動(dòng)化系統(tǒng)的一臺(tái)或多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)PC的集合。它也被稱為“Galaxy域名空間”。Galaxy這個(gè)單一的命名空間是由下列對(duì)象依據(jù)一定的層次結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成的：

    ①Platform。它構(gòu)成Galaxy的物理計(jì)算機(jī)，一個(gè)Galaxy由多個(gè)Platform組成；

    ②Engine。它運(yùn)行應(yīng)用對(duì)象的獨(dú)立進(jìn)程，控制運(yùn)行時(shí)的邏輯；

    ③Area-AutomationObject。它的邏輯分組，代表工廠中的一個(gè)區(qū)域或單元，它用于將相關(guān)的AutomationObject分組，以利于報(bào)警、歷史及安全等目的；

    ④Application Objeets(應(yīng)用對(duì)象)。它組成應(yīng)用的模塊；

    ⑤Attributes(屬性)。應(yīng)用對(duì)象是由若干個(gè)屬性來(lái)表示的。

    System Platform為可提供豐富的系統(tǒng)模板(如圖2所示)，如圖2系統(tǒng)模板MYMAppEngine、MYMWinplatform、MYMArea等。雙擊MYMWinplatform的實(shí)例，可以彈出一個(gè)屬性框(如圖3所示)，在General欄里，可以配置Network address，點(diǎn)擊右邊的選擇框，可以看到在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上所有的機(jī)器，選擇該P(yáng)latform實(shí)例代表的機(jī)器名進(jìn)行配置。在工程師站上使用IDE進(jìn)行工程開發(fā)之后，依據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)把對(duì)象部署到相應(yīng)目標(biāo)PC。

    MYMWinplatform實(shí)例依次包含MYMAppEngine實(shí)例、MYMArea實(shí)例等(如圖4所示)，對(duì)應(yīng)于目標(biāo)PC的引擎、區(qū)域等。當(dāng)MYMWinplatform實(shí)例包含設(shè)備對(duì)象比較多的時(shí)候，可以多建立幾個(gè)MYMAppEngine實(shí)例，不同的MYMAppEngine實(shí)例運(yùn)行不同區(qū)域的對(duì)象，提高運(yùn)行的性能�！癈Z”這個(gè)Platform，包含了3個(gè)AppEngine，每個(gè)AppEngine可以運(yùn)行多個(gè)設(shè)備對(duì)象(如圖5所示)。

圖2 系統(tǒng)模板

圖3 Platform配置

圖4 排采井對(duì)象

圖5 部署視圖

    構(gòu)建三級(jí)SCADA系統(tǒng)時(shí)，工區(qū)級(jí)的操作員站對(duì)應(yīng)的每個(gè)MYMPlatform實(shí)例包含MYMAppEngine實(shí)例，MYMArea實(shí)例、MUMViewEngine實(shí)例，MYMInTouch實(shí)例等，每個(gè)MYMArea實(shí)例包含從排采井模板派生出來(lái)的所有實(shí)例，所有的排采井實(shí)例都通過(guò)采集軟件與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連接，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)或者過(guò)程控制。在廠級(jí)和公司級(jí)的操作員站對(duì)應(yīng)的MYMPlafform只包含MYMViewEngine實(shí)例、MYMInTouch實(shí)例，分別部署到相應(yīng)的操作員站，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視控制。這樣就構(gòu)成了三級(jí)SCADA系統(tǒng)。

3 面向?qū)ο蟮墓こ涕_發(fā)模式

    在ArchestrA架構(gòu)下應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，采用組件化、對(duì)象化的方式進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。體現(xiàn)在系統(tǒng)平臺(tái)中，就是可以通過(guò)復(fù)用對(duì)象模板的方法來(lái)創(chuàng)建實(shí)例。通過(guò)使用模板，不再需要使用冗余信息來(lái)創(chuàng)建類似的對(duì)象，從而可以簡(jiǎn)化配置工作。只需要使用對(duì)象模板來(lái)派生出相應(yīng)實(shí)例，即可完成類似對(duì)象實(shí)例的創(chuàng)建�？梢詮默F(xiàn)有的模板派生出新模板。使用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)象模板庫(kù)可以降低項(xiàng)目總體成本。

    System Platform可提供豐富的自動(dòng)化模板對(duì)象，包括系統(tǒng)對(duì)象、應(yīng)用對(duì)象、設(shè)備集成對(duì)象。開發(fā)過(guò)程中可以利用這些模板設(shè)計(jì)所需要的模板。因?yàn)樗�有的�?shí)例都是由模板(Template)產(chǎn)生的，那么這些實(shí)例都具有共同的屬性。在維護(hù)修改時(shí)只需要對(duì)模板進(jìn)行改變，然后將這個(gè)改變“推”向已經(jīng)存在的實(shí)例對(duì)象，而不需要在每一個(gè)實(shí)例里面修改。

    在應(yīng)用程序中，對(duì)于所采集的相同量，只要編制一個(gè)對(duì)象模板程序，那么由該模板所派生的實(shí)例都有相同的屬性。一個(gè)InTouch模板可以派生多個(gè)InTouch實(shí)例，這些實(shí)例顯示的內(nèi)容是一致的，在構(gòu)建三級(jí)SCADA系統(tǒng)時(shí)，操作方便。在模板對(duì)象中所編寫的腳本，當(dāng)該對(duì)象派生實(shí)例的時(shí)候，該對(duì)象實(shí)例也會(huì)有相同的腳本，執(zhí)行相同的動(dòng)作。

    3.1 應(yīng)用對(duì)象模板化

    在ArchestrA環(huán)境中核心的一個(gè)概念就是“應(yīng)用對(duì)象”(ApplicationObject)。一個(gè)ApplicationObject代表了工廠里的某種設(shè)備，例如：泵、閥門、馬達(dá)等，或是它們的組合。Wonderware提供了一些原始的、基本的Applicationobject 模板， 如MYMDisereteDevice，MYMAnalogDeviee等。開發(fā)者可以在IDE中，利用這些原型構(gòu)筑自己的ApplicationObject，進(jìn)而在ApplicafionServer上部署這些對(duì)象(實(shí)例化)。每一個(gè)ApplieationObject都有自己的屬性：輸入/輸出、報(bào)警、圖形、安全、歷史記錄和腳本，甚至還可以包含其他的ApplieationObject(如圖6所示)。

圖6 模板應(yīng)用程序

    通過(guò)基本模板可以開發(fā)復(fù)雜的設(shè)備對(duì)象，比如開發(fā)一個(gè)排采井的模板。因每口排采井采集的參數(shù)種類、數(shù)量都是一樣的，所以用該模板派生成的每個(gè)實(shí)例就是一口排采井。在每個(gè)實(shí)例里面，通過(guò)在設(shè)備對(duì)象里面“Scripts”的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)每口排采井所采參量數(shù)據(jù)源地址的自動(dòng)加載(如圖7所示)。

圖7 對(duì)象設(shè)置

    在系統(tǒng)平臺(tái)下的基于對(duì)象的組態(tài)軟件將擁有一個(gè)統(tǒng)一的命名空間，不受傳統(tǒng)組態(tài)軟件中點(diǎn)數(shù)的約束�，F(xiàn)在傳統(tǒng)的組態(tài)軟件在工程應(yīng)用中都有點(diǎn)數(shù)的限制，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的組態(tài)軟件都是基于標(biāo)記名(Tag)的。而ArchestrA架構(gòu)下的Application Server沒(méi)有點(diǎn)數(shù)的限制，唯一的限制就是硬件平臺(tái)：CPU的處理能力，內(nèi)存的大小等。當(dāng)一個(gè)Application Server不能接受更多的負(fù)載時(shí)，只需增加一臺(tái)Application Server，然后在IDE中把部分負(fù)載部署到新的Server上就可以了。那些轉(zhuǎn)移過(guò)去的點(diǎn)仍然都在同一個(gè)命名空間中，仍然是原來(lái)應(yīng)用中的一部分，在客戶端不需額外的工作。

    3.2 InTouch程序模板化

    每個(gè)InTouch程序的模板可以派生多個(gè)實(shí)例，每個(gè)InTouch實(shí)例可以部署到不同的操作員站，這些操作員站就會(huì)顯示一樣的InTouch內(nèi)容，可以執(zhí)行同樣的操作。如果對(duì)InTouch程序模板進(jìn)行了改動(dòng)，由該模板派生的實(shí)例都會(huì)自動(dòng)改動(dòng)，不用逐個(gè)修改InTouch程序。這樣解決了在大型系統(tǒng)中維護(hù)和修改InTouch程序中所遇到的問(wèn)題。在該系統(tǒng)中，工區(qū)有4個(gè)操作員站，相應(yīng)的在廠級(jí)和公司級(jí)各有4個(gè)操作員站。這12臺(tái)操作員站只用了4個(gè)InTouch程序模板，只要把工區(qū)的這4個(gè)操作員站的InTouch模板做好了，每個(gè)模板生成3個(gè)實(shí)例，分別部署到工區(qū)級(jí)、廠級(jí)和公司級(jí)三個(gè)操作員站就可以了，提高了工作效率。

    在每個(gè)InTouch程序模板里面，在開發(fā)InTouch工藝界面的時(shí)候，不需要通過(guò)在InTouch里面畫圖或者用特等來(lái)顯示IDE中定義的對(duì)象，可以通過(guò)在工具欄中的嵌入ArchestrA圖形的圖標(biāo)，插入在IDE中開發(fā)的設(shè)備對(duì)象包含的ArchestrA符號(hào)中，開發(fā)過(guò)程方便快捷。

    3.3 腳本編程模板化

    System Plafform支持使用QuickScript.NET擴(kuò)展Wonderware的QuickSeript。System Platform擴(kuò)展了這個(gè)易于使用的腳本編制語(yǔ)言，使其支持幾乎所有的數(shù)據(jù)類型，并為工程師提供了無(wú)限制的能力，以解決最復(fù)雜的應(yīng)用問(wèn)題。QuickScfipt.NET的新腳本函數(shù)庫(kù)可以在其他的.NET開發(fā)環(huán)境中產(chǎn)生，例如微軟公司的VisualBasic.NET或者Visual C.NET，提高了靈活性與效率。QuickScript.NET還為關(guān)鍵的自動(dòng)化環(huán)境提供了確定性的執(zhí)行次序和數(shù)據(jù)跟蹤能力。由于與標(biāo)準(zhǔn)lnToueh QuickScript兼容，所以可以通過(guò)重用現(xiàn)有的應(yīng)用腳本保護(hù)工程投資。

    對(duì)于一個(gè)完整的程序來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)腳本增強(qiáng)設(shè)備的自動(dòng)化控制能力。System Platform提供了腳本模板。打開某個(gè)對(duì)象的模板，就會(huì)顯示該對(duì)象的所有屬性，在Scripts里面，提供了很多腳本觸發(fā)條件，有“OnScan”、“Off Scan”等，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。只要在該模板咀面完成某腳本，那么由該模板派生的所有實(shí)例都會(huì)有該腳本，當(dāng)觸發(fā)條件成立時(shí)，所有實(shí)例就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集中化

    Wonderware INSQL是Wonderware系統(tǒng)平臺(tái)的重要組成部分，它提供了整個(gè)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)管理。較之以前版本的InTouch，System Platform架構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率有了很大的提高，以前版本的InTouch，每個(gè)需要存儲(chǔ)的量都需要選中操作。而且，在選擇的同時(shí)，還要把該InTouch目錄下面的文件夾的標(biāo)記名人工導(dǎo)人到INSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。目前．本系統(tǒng)中已有700多口排采井實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，每口排采井有很多需要存儲(chǔ)的量，如果逐個(gè)選擇的話，很煩瑣。而且，每新增一口排采井，就要重新把標(biāo)記名人工導(dǎo)入到INSQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。在System Platform架構(gòu)下，只要在模板程序里直接把要存庫(kù)的對(duì)象在History屬性打?qū)��?如圖8所示)，那么，由該模板派生的所有實(shí)例的該對(duì)象都可以自動(dòng)存庫(kù)。

圖8 對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)置

5 設(shè)備集成通信快捷化

    在System Platform架構(gòu)里面，有Device Integration應(yīng)用對(duì)象，在模板里只需把相應(yīng)的Device Integration用腳本配置好，然后再派生與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連接的實(shí)例就可以。目前，在煤層氣現(xiàn)場(chǎng)用到的是MYMDDESuitclink模板，因本系統(tǒng)中700多口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的排采井采集的參量地址都一樣，所以，只需做好一口排采井的地址映射表，導(dǎo)入到該MYMDDEsuitelink實(shí)例里面的每個(gè)Topic里面，就可以實(shí)現(xiàn)所定義的對(duì)象與MYMDDESuitelink的自動(dòng)鏈接，并自動(dòng)分配I/O。

6 結(jié)論

    通過(guò)組態(tài)軟件模板式開發(fā)、模板復(fù)用、模塊式集成、數(shù)據(jù)的集中化存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化系統(tǒng)的快速組態(tài)，遠(yuǎn)程調(diào)試和修改；減少了調(diào)試維護(hù)人員數(shù)量，縮短了軟件編制周期。System Platform統(tǒng)一了不同的自動(dòng)化系統(tǒng)以提高運(yùn)營(yíng)和信息管理；降低用于能源管理解決方案的生命周期成本，易于整個(gè)系統(tǒng)的變更和擴(kuò)展。該方案解決了煤層氣能源管理信息系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程所遇到的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、采集數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)多、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)規(guī)模大等問(wèn)題，優(yōu)勢(shì)顯著，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：基于SystemPlatform架構(gòu)的煤層氣能源管理信息系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用

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