机场油库作业自动化模拟系统

倪成全 胡长淮 杨昕明 陈俊宏 吴倩

【摘 要】随着科学技术和计算机技术的高速发展，仿真模拟技术和计算机控制的自动化水平大幅度提高，并且广泛地运用到了生产和实践当中，有效地提高了生产作业的安全性和便捷性。油库的主要作业对象为易燃易爆的原油，成品油，其生产系统工艺流程复杂，误操作后果严重。而机场油库和传统油库又有所不同，其对油品的质量要求和生产过程中的员工操作要求更高，航空油品对于飞行安全的重要性不言而喻。

【Abstract】 With the rapid development of science and technology and computer technology， the automation level of simulation and computer control has been greatly improved， and the technology is widely used in production and practice， effectively improves the safety and convenience of production operation. The main objects of the oil depot are flammable and explosive crude oil and refined oil， its production system process is complicated， and the consequences of misoperation are serious. The airport oil depot is different from the traditional oil depot. The quality requirements of oil products and the operating requirements of employees in the production process are higher， and the importance of aviation oil products to flight safety is self-evident.

【關键词】机场油库；自动化；模拟系统

【Keywords】 airport oil depot； automation； simulation system

【中图分类号】TP391.9；V351.19 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）04-0179-02

1 引言

机场油库是高危作业场所，在管理上严禁无资质人员操作，这就给学生的实习和培训带来困难。学生在学校的学习过程中接触不到实际的操作流程，不利于其对专业知识的学习，并且，也不利于其更快地适应到以后的机场油库作业当中。因此，我们开发了某机场油库作业模拟系统，让学生自己动手来完成油库的作业模拟，以及对一些事故工况进行解决，并且在该过程中会对学生的操作进行打分，以进一步提高学生的实际动手能力。

2 油库作业模拟技术现状

油气储运技术领域的作业训练模拟系统目前有两类，一类是利用水或者油作为介质的仿真模拟装置，通过泵作为动力装置，以透明塑料管为管路，不仅可以让学员真实直观地观察管路中流体的流动，还可以模拟流体流动的压力。这一类的模拟系统需要学员们手动打开阀门开关。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。相比传统的仿真装置，这一类的系统可以让学生更加直观地观察到整个机场油库的流程[1]。

3 系统构成及原理

我们经过充分的调研，根据国内典型机场油库的特点设计了机场油库作业模拟系统，用CAD画出整个运行流程并且采用亚克力喷绘的形式制作了流程板，采用流程板模拟现场，用指示灯和仪表模拟现场生产运行状态和工艺的变化过程。我们采用了以触摸屏控制PLC的方式，而PLC输出与流程板相连，可以直接控制电路中LED灯的关闭和开启来模拟现实生产中油品的流动。系统构成的主要三大部件为触摸屏，PLC控制器和流程板。

在这里我们详细地介绍一下流程板以及通过流程板能够实现的功能。

流程板上的部件主要有过滤分离器、储存罐、使用罐、零位罐、加油泵、加油车以及压力表和流量计等仪表。从航油系统来油后，油品经过过滤分离器，进入航油储存罐。从储存罐发出的油经过泵通往机场方向。飞机的加油方式主要有两种，一种是管线加油，另一种是加油车加油，两种方式同时进行。我们在流程板后面设置了LED等待，通过LED灯带的开启与关闭来显示油品的流动，以及泵和过滤分离器是否工作也有LED显示。我们把储存罐和使用罐的高度分为了6个部分，当管线往油罐中输送油品时，油罐6个液面高度所代表的LED灯会依次亮起。当油罐处于装满状态时，6个高度LED灯处于全部开启状态。同理，当油罐往停机坪输油时，6个高度LED灯又会依次熄灭。我们在管路各处设置了6个开关，通过开关来控制管路的连通与否。另外，我们在管路各处设置了压力表以及流量计，用来模拟检测管路中各个部分油品流量和压力变化。整个油库流程的控制可以通过流程板右下角的开关按钮来控制。整个流程板包括触摸品，PLC控制器以及LED灯带由24V直流电源供电。

4 PLC程序开发

PLC作为系统的下位机，承担接受上位机（按钮、计算机或触摸屏）的指令执行控制逻辑，通过位状态输出模块和模拟量输出模块向执行机构（油库流程板）下发控制指令，向上位机传送现场数据。根据油库流程的工艺要求，合理的分配PLC存储器单元。给输入输出设备和编程中需要的中间变量分配存储器地址。利用梯形图和助记符语言编制PLC程序。对于流程显示的状态量，程序通过I O字读取输入状态和控制输出状态。对于连续变化的模拟量，程序通过数据存储器进行设置和编程处理。为更加清晰、直观地显示液流的走向和流程导通过程，在程序中加入定时器和计数器等信息，控制流程图素被点亮的次序[2]。

本项目使用以流水灯的形式来模仿机场油库的调动和传输过程，这样的设计可以多次升级和测试改造。而使用流水灯搭建电路可以更好地仿真理想情况。以下是使用语言和调试仿真工具。使用语言为C语言，使用编程软件为Keil 5，使用仿真软件为Proteus Pro 7.8。

部分程序调试如图：

5系统功能

系统能够实现的功能为模拟机场油库手动和自动化作业过程，主要包括油罐的收发油，控制给停机坪飞机加油和油罐车加油。并且在这一过程中我们设置了仪表来检测整个管路系统是否正常。

设计该系统的主要目的是用于教学。我们通过程序设计了一套操作打分系统，并且设置了一定的故障，对学生进行应急训练。考察点主要是学生在操作过程中的步骤的正确性以及是否发现和排除流程中的故障，如果未在规定时间内完成视为不及格。该系统的另外一个优点是不仅能可以训练手动操作流程，还可以通过触摸屏上的“一键收发”按钮实现智能化油库作业。

6 结论

该机场作业模拟系统形象、直观地显示和模拟了机场各种收发油作业，同时也可以控制加油量，来模拟在不同压力流量条件下的输油工况。我们将机场油库作业同油气储运工程相关知识结合，并且加入电子模拟控制输入输出，使学生能够在掌握书本知识的同时可以认识到实际机场油库模拟作业，对于学生专业知识的掌握更加深刻。

【参考文献】

【1】徐良玉，张战胜，黄彩斌，油库建设创新发展研究[J].中国储运，2012（08）：136-137.

【2】李献，吴家锋，庄云鹏.后方油库抽组分队支援油料保障的特点和对策[J].中国储运，2011（08）：65-66.