基于DCS技术的机场油库可视化作业仿真系统设计

马骏

摘要：随着国内自动化技术的高速发展，自控系统在机场油库中的应用逐渐普及，而机场油库作为航空煤油的接收、储存及发出的场所，其对油品质量和员工操作的要求更为严格，重要性及危险性不言而喻。文章在机场油库DCS控制系统的基础上，结合实际作业流程与管理要求，创新设计了一套包含库区“收油、发油、倒油、放沉、回收及抽底”6大作业流程的可视化作业仿真系统，用于实现对油库现场作业的可视化流程确认及新员工培训的功能，提高油库安全管理水平。

关键词：自控系统；机场油库；可视化；安全管理

中图分类号：TP29  文獻标志码：A

0 引言

机场油库作为直接为油罐车或通过管网输送航空煤油的场所，主要功能不仅包括油料的接收、储存与发出，还涉及倒油、放沉与回收等作业流程，是保证机场供油的重要部分。不同于其他油库，由于飞机供油保障特殊性，机场油库对油品质量、供油连续性与准时性的要求极高，所以其作业流程较为复杂，操作频次较高，这便增加了误操作的可能性。鉴于此，非常有必要设计一种机场油库可视化作业仿真系统，用于杜绝员工作业流程不规范或失误操作带来的安全风险。

1 现状分析

1.1 现场作业管理现状

目前，针对机场油库现场作业的规范性管理主要包括4个方面：（1）严格上岗证考核，做好员工培训。（2）编制作业指导书，规范操作步骤。（3）加强现场监察，及时纠正错误操作，狠抓“三违”。（4）通过远程监控系统进行作业监察，发现问题及时通过对讲机进行制止或提醒。其中，前两个方面是规范作业的基础，后两个方面属于降低错误操作概率与安全风险的管控措施，但此类监察方式具有随机性、局部性及时限性的特点，无法覆盖所有类型作业及单项作业的所有步骤，同时对监察人员的业务素质要求较高，也无法充分发挥控制室员工远程监察与指挥现场人员作业的作用，效果不甚理想。

1.2 仿真系统现状

目前，油库作业领域的作业仿真系统主要有两类，一类是使用教具模拟油库工艺流程的仿真装置。例如，使用透明塑料管模拟工艺管道，制作小型质量检查罐及油罐，利用小型泵模拟油泵，用水代替油品在管道中流动等。该类型装置相比工艺流程图，可以较直观的使新员工熟悉油库工艺流程及简单的操作流程，使用透明道具，便于员工培训讲解，但若将油库所有的工艺流程制作成模拟道具，会造成各部件紧凑，制作烦琐，整体视觉感官杂乱，所以这种仿真装置比较适用于简单的工艺流程展示。另一类是利用触摸屏和PLC控制器采集控制阀的动作，用LED 灯带模拟流体流动和作业过程。相比第一种仿真装置，该系统更直观，且操作方便，不仅可以模拟手动操作流程，还可通过PLC编程实现油库自控操作相关流程［1］。但上述两种仿真装置仅用于员工培训，无法与设备实时状态、参数及现场实际操作情况相结合，实现现场作业流程可视化双岗确认的功能。

2 仿真系统的设计思路

在进行机场油库日常作业时，一些不经意的误操作，可能会造成严重后果，例如，当开错或忘开阀门时，可能会造成混油、冒油及抽真空等不安全事件；当忘记连接油车导静电线、轮挡及反光锥，可能导致作业过程中静电起火、溜车、剐蹭及油品泄漏等事故；当未按要求检查维护油罐呼吸装置时，可能会造成油罐吸憋等严重后果。

该系统在油库DCS控制系统的基础上，结合现场传感器采集数据，通过西门子WinCC上位机软件编写算法及设计可视化流程作业确认界面，可应用于作业时现场操作人员与自控室人员“口令复核，双岗确认”过程中。通过自控室人员对现场操作人员操作步骤的逐项确认，依次更改“流程确认”系统中相关阀门的开闭、泵机断送电、量油孔开闭及车辆停靠等相关状态，有效实现了点对点确认。该系统配合视频监控系统，实现了自控、监控与现场的多重确认复核，使自控室人员可以更加全面、有效地监察现场各类作业情况。

结合现场实际情况，仿真系统中不仅设置有各项作业流程、阀门编号及常开常闭标识，还设置有对泵机送电、量油孔开启、胶管连接、反光锥放置、导静电线连接及轮挡放置等相关作业步骤的复核确认。通过与工艺自控系统联动，不仅实现了接近高低液位时闪烁提示和可收发油量提示，还实现作业油罐确认与罐根阀门开启二次确认提示功能，避免误操作。针对油罐更多、作业流程更为复杂的油库，在优化流程界面，使仿真系统界面更加简洁，各类设备状态一目了然（见图1）。

3 创新特点

（1）该仿真系统结合油库自控系统，采集油罐实时液位，与油罐已设定的高低液位对比，实现油罐接近高/低液位声光提示。同时，根据容积表计算油罐高低液位容积与实时储油量，设计算法，实现每个油罐的还可收/发油量的实时显示，直观形象，使监控人

员对油罐存油状态心中有数，极大地降低了油罐冒油或抽空的作业风险。

（2）对罐根阀等关键设备的动作增加二次确认与提醒功能，弹出确认对话框，再次提醒作业人员是否进行操作，同时增加作业油罐的选择确认，避免开错阀门，选错油罐，降低误操作风险。

（3）可拓展性强，该系统针对库区的日常6大作业增加了车辆轮挡、导静电线、反光锥、泵机断送电、胶管连接及量油孔开闭等双岗确认功能，还可根据具体作业流程，结合作业指导书，增加各类确认功能。例如，针对配电倒闸、盘泵及油罐清洗等各类日常与非常规作业流程，制作相应流程确认功能（见图2）。

（4）为避免所有流程均在同一个较为复杂的工艺流程图上操作确认，该系统设计人员根据6大作业流程，分别制作单独界面，并对油罐、阀门、泵机及管路进行制图优化，特别针对使用油泵较多，展示所有油泵会造成界面拥挤混乱的情况，设计了油泵切换功能，联动切换每个油泵对应的前后不同阀门（见图3），使流程展示清晰简洁、一目了然，使用方便。

（5）该系统只提供信息显示与流程确认，不会对现场设备的控制产生影响，避免出现流程确认时的误操作，实现了对监控与自控系统的有效补充。

（6）该系统针对每项作业，设计有漏项提示功能，只有当相应流程准备完毕，形成管路通路后，界面中对应的管道才会显示油品流动状态，同时只有所有作业条件确认后，界面才会显示正在作业状态，有效实现了作业漏项提醒（见图3）。

（7）该系统不仅展示了油库所有工艺与作业流程，而且对新员工的上岗前培训具有显著效果，很大程度上弥补了员工理论与实践脱轨的缺陷［2］，通过操作仿真系统，模拟机场油库整套作业流程，可以使员工快速進入实际工作状态，熟悉工艺参数与作业要点。

4 结语

机场油库可视化作业仿真系统是一个集作业流程仿真模拟、工艺流程展示、作业状态监控、智能确认提示于一体的仿真系统，具有很强的可操作性和实用性，既可以用于日常作业管理，也可以作为员工理论与实践相结合的操作平台。它对于油库生产和管理提供了更高的可靠性和准确性，可提高工作效率，降低培训成本和操作中事故出现的风险，对于油库作业员工的实训培养有重要的作用［3］，有效弥补了以往油库仿真操作系统仅能用于员工培训的局限性，具有良好的推广前景。

目前，该仿真系统已在机场油库正式投用，在有   效杜绝员工不规范及失误操作的同时，极大地提高了员工的培训效果，对提升作业规范性与员工安全意识，养成良好作业习惯效果显著，真正实现了利用科学技术创新，提升企业安全管理水平的目的。

参考文献

［1］倪成全，胡长淮，杨昕明，等.机场油库作业自动化模拟系统［J］.中小企业管理与科技，2018（12）：179-180.

［2］佟海燕，丁清苗，李兆麟，等.机场油库操作管理仿真系统开发［J］.内燃机与配件，2018（11）：19-20.

［3］李明，游福成，姜超，等.基于计算机仿真的油料库储运模拟培训系统研究与实现［J］.北京印刷学院学报，2017（2）：43-46.

（编辑 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