基于DCS技術的機場油庫可視化作業(yè)仿真系統(tǒng)設計

馬駿

摘要：隨著國內自動化技術的高速發(fā)展，自控系統(tǒng)在機場油庫中的應用逐漸普及，而機場油庫作為航空煤油的接收、儲存及發(fā)出的場所，其對油品質量和員工操作的要求更為嚴格，重要性及危險性不言而喻。文章在機場油庫DCS控制系統(tǒng)的基礎上，結合實際作業(yè)流程與管理要求，創(chuàng)新設計了一套包含庫區(qū)“收油、發(fā)油、倒油、放沉、回收及抽底”6大作業(yè)流程的可視化作業(yè)仿真系統(tǒng)，用于實現(xiàn)對油庫現(xiàn)場作業(yè)的可視化流程確認及新員工培訓的功能，提高油庫安全管理水平。

關鍵詞：自控系統(tǒng)；機場油庫；可視化；安全管理

中圖分類號：TP29? 文獻標志碼：A

0 引言

機場油庫作為直接為油罐車或通過管網(wǎng)輸送航空煤油的場所，主要功能不僅包括油料的接收、儲存與發(fā)出，還涉及倒油、放沉與回收等作業(yè)流程，是保證機場供油的重要部分。不同于其他油庫，由于飛機供油保障特殊性，機場油庫對油品質量、供油連續(xù)性與準時性的要求極高，所以其作業(yè)流程較為復雜，操作頻次較高，這便增加了誤操作的可能性。鑒于此，非常有必要設計一種機場油庫可視化作業(yè)仿真系統(tǒng)，用于杜絕員工作業(yè)流程不規(guī)范或失誤操作帶來的安全風險。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)場作業(yè)管理現(xiàn)狀

目前，針對機場油庫現(xiàn)場作業(yè)的規(guī)范性管理主要包括4個方面：（1）嚴格上崗證考核，做好員工培訓。（2）編制作業(yè)指導書，規(guī)范操作步驟。（3）加強現(xiàn)場監(jiān)察，及時糾正錯誤操作，狠抓“三違”。（4）通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行作業(yè)監(jiān)察，發(fā)現(xiàn)問題及時通過對講機進行制止或提醒。其中，前兩個方面是規(guī)范作業(yè)的基礎，后兩個方面屬于降低錯誤操作概率與安全風險的管控措施，但此類監(jiān)察方式具有隨機性、局部性及時限性的特點，無法覆蓋所有類型作業(yè)及單項作業(yè)的所有步驟，同時對監(jiān)察人員的業(yè)務素質要求較高，也無法充分發(fā)揮控制室員工遠程監(jiān)察與指揮現(xiàn)場人員作業(yè)的作用，效果不甚理想。

1.2 仿真系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，油庫作業(yè)領域的作業(yè)仿真系統(tǒng)主要有兩類，一類是使用教具模擬油庫工藝流程的仿真裝置。例如，使用透明塑料管模擬工藝管道，制作小型質量檢查罐及油罐，利用小型泵模擬油泵，用水代替油品在管道中流動等。該類型裝置相比工藝流程圖，可以較直觀的使新員工熟悉油庫工藝流程及簡單的操作流程，使用透明道具，便于員工培訓講解，但若將油庫所有的工藝流程制作成模擬道具，會造成各部件緊湊，制作煩瑣，整體視覺感官雜亂，所以這種仿真裝置比較適用于簡單的工藝流程展示。另一類是利用觸摸屏和PLC控制器采集控制閥的動作，用LED 燈帶模擬流體流動和作業(yè)過程。相比第一種仿真裝置，該系統(tǒng)更直觀，且操作方便，不僅可以模擬手動操作流程，還可通過PLC編程實現(xiàn)油庫自控操作相關流程［1］。但上述兩種仿真裝置僅用于員工培訓，無法與設備實時狀態(tài)、參數(shù)及現(xiàn)場實際操作情況相結合，實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)流程可視化雙崗確認的功能。

2 仿真系統(tǒng)的設計思路

在進行機場油庫日常作業(yè)時，一些不經(jīng)意的誤操作，可能會造成嚴重后果，例如，當開錯或忘開閥門時，可能會造成混油、冒油及抽真空等不安全事件；當忘記連接油車導靜電線、輪擋及反光錐，可能導致作業(yè)過程中靜電起火、溜車、剮蹭及油品泄漏等事故；當未按要求檢查維護油罐呼吸裝置時，可能會造成油罐吸憋等嚴重后果。

該系統(tǒng)在油庫DCS控制系統(tǒng)的基礎上，結合現(xiàn)場傳感器采集數(shù)據(jù)，通過西門子WinCC上位機軟件編寫算法及設計可視化流程作業(yè)確認界面，可應用于作業(yè)時現(xiàn)場操作人員與自控室人員“口令復核，雙崗確認”過程中。通過自控室人員對現(xiàn)場操作人員操作步驟的逐項確認，依次更改“流程確認”系統(tǒng)中相關閥門的開閉、泵機斷送電、量油孔開閉及車輛?？康认嚓P狀態(tài)，有效實現(xiàn)了點對點確認。該系統(tǒng)配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了自控、監(jiān)控與現(xiàn)場的多重確認復核，使自控室人員可以更加全面、有效地監(jiān)察現(xiàn)場各類作業(yè)情況。

結合現(xiàn)場實際情況，仿真系統(tǒng)中不僅設置有各項作業(yè)流程、閥門編號及常開常閉標識，還設置有對泵機送電、量油孔開啟、膠管連接、反光錐放置、導靜電線連接及輪擋放置等相關作業(yè)步驟的復核確認。通過與工藝自控系統(tǒng)聯(lián)動，不僅實現(xiàn)了接近高低液位時閃爍提示和可收發(fā)油量提示，還實現(xiàn)作業(yè)油罐確認與罐根閥門開啟二次確認提示功能，避免誤操作。針對油罐更多、作業(yè)流程更為復雜的油庫，在優(yōu)化流程界面，使仿真系統(tǒng)界面更加簡潔，各類設備狀態(tài)一目了然（見圖1）。

3 創(chuàng)新特點

（1）該仿真系統(tǒng)結合油庫自控系統(tǒng)，采集油罐實時液位，與油罐已設定的高低液位對比，實現(xiàn)油罐接近高/低液位聲光提示。同時，根據(jù)容積表計算油罐高低液位容積與實時儲油量，設計算法，實現(xiàn)每個油罐的還可收/發(fā)油量的實時顯示，直觀形象，使監(jiān)控人

員對油罐存油狀態(tài)心中有數(shù)，極大地降低了油罐冒油或抽空的作業(yè)風險。

（2）對罐根閥等關鍵設備的動作增加二次確認與提醒功能，彈出確認對話框，再次提醒作業(yè)人員是否進行操作，同時增加作業(yè)油罐的選擇確認，避免開錯閥門，選錯油罐，降低誤操作風險。

（3）可拓展性強，該系統(tǒng)針對庫區(qū)的日常6大作業(yè)增加了車輛輪擋、導靜電線、反光錐、泵機斷送電、膠管連接及量油孔開閉等雙崗確認功能，還可根據(jù)具體作業(yè)流程，結合作業(yè)指導書，增加各類確認功能。例如，針對配電倒閘、盤泵及油罐清洗等各類日常與非常規(guī)作業(yè)流程，制作相應流程確認功能（見圖2）。

（4）為避免所有流程均在同一個較為復雜的工藝流程圖上操作確認，該系統(tǒng)設計人員根據(jù)6大作業(yè)流程，分別制作單獨界面，并對油罐、閥門、泵機及管路進行制圖優(yōu)化，特別針對使用油泵較多，展示所有油泵會造成界面擁擠混亂的情況，設計了油泵切換功能，聯(lián)動切換每個油泵對應的前后不同閥門（見圖3），使流程展示清晰簡潔、一目了然，使用方便。

（5）該系統(tǒng)只提供信息顯示與流程確認，不會對現(xiàn)場設備的控制產(chǎn)生影響，避免出現(xiàn)流程確認時的誤操作，實現(xiàn)了對監(jiān)控與自控系統(tǒng)的有效補充。

（6）該系統(tǒng)針對每項作業(yè)，設計有漏項提示功能，只有當相應流程準備完畢，形成管路通路后，界面中對應的管道才會顯示油品流動狀態(tài)，同時只有所有作業(yè)條件確認后，界面才會顯示正在作業(yè)狀態(tài)，有效實現(xiàn)了作業(yè)漏項提醒（見圖3）。

（7）該系統(tǒng)不僅展示了油庫所有工藝與作業(yè)流程，而且對新員工的上崗前培訓具有顯著效果，很大程度上彌補了員工理論與實踐脫軌的缺陷［2］，通過操作仿真系統(tǒng)，模擬機場油庫整套作業(yè)流程，可以使員工快速進入實際工作狀態(tài)，熟悉工藝參數(shù)與作業(yè)要點。

4 結語

機場油庫可視化作業(yè)仿真系統(tǒng)是一個集作業(yè)流程仿真模擬、工藝流程展示、作業(yè)狀態(tài)監(jiān)控、智能確認提示于一體的仿真系統(tǒng)，具有很強的可操作性和實用性，既可以用于日常作業(yè)管理，也可以作為員工理論與實踐相結合的操作平臺。它對于油庫生產(chǎn)和管理提供了更高的可靠性和準確性，可提高工作效率，降低培訓成本和操作中事故出現(xiàn)的風險，對于油庫作業(yè)員工的實訓培養(yǎng)有重要的作用［3］，有效彌補了以往油庫仿真操作系統(tǒng)僅能用于員工培訓的局限性，具有良好的推廣前景。

目前，該仿真系統(tǒng)已在機場油庫正式投用，在有?? 效杜絕員工不規(guī)范及失誤操作的同時，極大地提高了員工的培訓效果，對提升作業(yè)規(guī)范性與員工安全意識，養(yǎng)成良好作業(yè)習慣效果顯著，真正實現(xiàn)了利用科學技術創(chuàng)新，提升企業(yè)安全管理水平的目的。

參考文獻

［1］倪成全，胡長淮，楊昕明，等.機場油庫作業(yè)自動化模擬系統(tǒng)［J］.中小企業(yè)管理與科技，2018（12）：179-180.

［2］佟海燕，丁清苗，李兆麟，等.機場油庫操作管理仿真系統(tǒng)開發(fā)［J］.內燃機與配件，2018（11）：19-20.

［3］李明，游福成，姜超，等.基于計算機仿真的油料庫儲運模擬培訓系統(tǒng)研究與實現(xiàn)［J］.北京印刷學院學報，2017（2）：43-46.

（編輯 姚 鑫）

Design of visual operation simulation system for airport oil depot based on DCS technology

Ma? Jun

（China National Aviation Fuel Hebei Company， Shijiazhuang 050000， China）

Abstract：? With the rapid development of domestic automation technology， the application of automatic control system in airport oil depots is gradually popular. As the place of receiving， storing and issuing aviation kerosene， airport oil depots have more strict requirements on oil quality and staff operation， and its importance and risk are self-evident. In this paper， on the basis of the airport terminal DCS control system， combined with the actual operation process and management requirements，A set of visual operation simulation system is designed， which includes six operation processes of “oil collecting， oil sending， oil pouring， oil discharge， recovery and bottom pumping”. It is used to realize the function of visual operation process confirmation and new staff training， and improve the safety management level of oil depot.

Key words： automatic control system; airport oil depot; visualization; safety management