機場油庫作業自動化模擬系統

倪成全 胡長淮 楊昕明 陳俊宏 吳倩

【摘 要】隨著科學技術和計算機技術的高速發展，仿真模擬技術和計算機控制的自動化水平大幅度提高，并且廣泛地運用到了生產和實踐當中，有效地提高了生產作業的安全性和便捷性。油庫的主要作業對象為易燃易爆的原油，成品油，其生產系統工藝流程復雜，誤操作后果嚴重。而機場油庫和傳統油庫又有所不同，其對油品的質量要求和生產過程中的員工操作要求更高，航空油品對于飛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.

【關鍵詞】機場油庫；自動化；模擬系統

【Keywords】 airport oil depot； automation； simulation system

【中圖分類號】TP391.9；V351.19 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）04-0179-02

1 引言

機場油庫是高危作業場所，在管理上嚴禁無資質人員操作，這就給學生的實習和培訓帶來困難。學生在學校的學習過程中接觸不到實際的操作流程，不利于其對專業知識的學習，并且，也不利于其更快地適應到以后的機場油庫作業當中。因此，我們開發了某機場油庫作業模擬系統，讓學生自己動手來完成油庫的作業模擬，以及對一些事故工況進行解決，并且在該過程中會對學生的操作進行打分，以進一步提高學生的實際動手能力。

2 油庫作業模擬技術現狀

油氣儲運技術領域的作業訓練模擬系統目前有兩類，一類是利用水或者油作為介質的仿真模擬裝置，通過泵作為動力裝置，以透明塑料管為管路，不僅可以讓學員真實直觀地觀察管路中流體的流動，還可以模擬流體流動的壓力。這一類的模擬系統需要學員們手動打開閥門開關。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過程。相比傳統的仿真裝置，這一類的系統可以讓學生更加直觀地觀察到整個機場油庫的流程[1]。

3 系統構成及原理

我們經過充分的調研，根據國內典型機場油庫的特點設計了機場油庫作業模擬系統，用CAD畫出整個運行流程并且采用亞克力噴繪的形式制作了流程板，采用流程板模擬現場，用指示燈和儀表模擬現場生產運行狀態和工藝的變化過程。我們采用了以觸摸屏控制PLC的方式，而PLC輸出與流程板相連，可以直接控制電路中LED燈的關閉和開啟來模擬現實生產中油品的流動。系統構成的主要三大部件為觸摸屏，PLC控制器和流程板。

在這里我們詳細地介紹一下流程板以及通過流程板能夠實現的功能。

流程板上的部件主要有過濾分離器、儲存罐、使用罐、零位罐、加油泵、加油車以及壓力表和流量計等儀表。從航油系統來油后，油品經過過濾分離器，進入航油儲存罐。從儲存罐發出的油經過泵通往機場方向。飛機的加油方式主要有兩種，一種是管線加油，另一種是加油車加油，兩種方式同時進行。我們在流程板后面設置了LED等待，通過LED燈帶的開啟與關閉來顯示油品的流動，以及泵和過濾分離器是否工作也有LED顯示。我們把儲存罐和使用罐的高度分為了6個部分，當管線往油罐中輸送油品時，油罐6個液面高度所代表的LED燈會依次亮起。當油罐處于裝滿狀態時，6個高度LED燈處于全部開啟狀態。同理，當油罐往停機坪輸油時，6個高度LED燈又會依次熄滅。我們在管路各處設置了6個開關，通過開關來控制管路的連通與否。另外，我們在管路各處設置了壓力表以及流量計，用來模擬檢測管路中各個部分油品流量和壓力變化。整個油庫流程的控制可以通過流程板右下角的開關按鈕來控制。整個流程板包括觸摸品，PLC控制器以及LED燈帶由24V直流電源供電。

4 PLC程序開發

PLC作為系統的下位機，承擔接受上位機（按鈕、計算機或觸摸屏）的指令執行控制邏輯，通過位狀態輸出模塊和模擬量輸出模塊向執行機構（油庫流程板）下發控制指令，向上位機傳送現場數據。根據油庫流程的工藝要求，合理的分配PLC存儲器單元。給輸入輸出設備和編程中需要的中間變量分配存儲器地址。利用梯形圖和助記符語言編制PLC程序。對于流程顯示的狀態量，程序通過I O字讀取輸入狀態和控制輸出狀態。對于連續變化的模擬量，程序通過數據存儲器進行設置和編程處理。為更加清晰、直觀地顯示液流的走向和流程導通過程，在程序中加入定時器和計數器等信息，控制流程圖素被點亮的次序[2]。

本項目使用以流水燈的形式來模仿機場油庫的調動和傳輸過程，這樣的設計可以多次升級和測試改造。而使用流水燈搭建電路可以更好地仿真理想情況。以下是使用語言和調試仿真工具。使用語言為C語言，使用編程軟件為Keil 5，使用仿真軟件為Proteus Pro 7.8。

部分程序調試如圖：

5系統功能

系統能夠實現的功能為模擬機場油庫手動和自動化作業過程，主要包括油罐的收發油，控制給停機坪飛機加油和油罐車加油。并且在這一過程中我們設置了儀表來檢測整個管路系統是否正常。

設計該系統的主要目的是用于教學。我們通過程序設計了一套操作打分系統，并且設置了一定的故障，對學生進行應急訓練。考察點主要是學生在操作過程中的步驟的正確性以及是否發現和排除流程中的故障，如果未在規定時間內完成視為不及格。該系統的另外一個優點是不僅能可以訓練手動操作流程，還可以通過觸摸屏上的“一鍵收發”按鈕實現智能化油庫作業。

6 結論

該機場作業模擬系統形象、直觀地顯示和模擬了機場各種收發油作業，同時也可以控制加油量，來模擬在不同壓力流量條件下的輸油工況。我們將機場油庫作業同油氣儲運工程相關知識結合，并且加入電子模擬控制輸入輸出，使學生能夠在掌握書本知識的同時可以認識到實際機場油庫模擬作業，對于學生專業知識的掌握更加深刻。

【參考文獻】

【1】徐良玉，張戰勝，黃彩斌，油庫建設創新發展研究[J].中國儲運，2012（08）：136-137.

【2】李獻，吳家鋒，莊云鵬.后方油庫抽組分隊支援油料保障的特點和對策[J].中國儲運，2011（08）：65-66.