倪成全，胡長淮，楊昕明，陳俊宏，吳倩

（中國民航大學，天津 300300）

1 引言

機場油庫是高危作業(yè)場所，在管理上嚴禁無資質(zhì)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(yè)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(yè)當中。因此，我們開發(fā)了某機場油庫作業(yè)模擬系統(tǒng)，讓學生自己動手來完成油庫的作業(yè)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(yè)模擬技術現(xiàn)狀

油氣儲運技術領域的作業(yè)訓練模擬系統(tǒng)目前有兩類，一類是利用水或者油作為介質(zhì)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(tǒng)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(yè)過程。相比傳統(tǒng)的仿真裝置，這一類的系統(tǒng)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(tǒng)構(gòu)成及原理

我們經(jīng)過充分的調(diào)研，根據(jù)國內(nèi)典型機場油庫的特點設計了機場油庫作業(yè)模擬系統(tǒng)，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(xiàn)場,用指示燈和儀表模擬現(xiàn)場生產(chǎn)運行狀態(tài)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(xiàn)實生產(chǎn)中油品的流動。系統(tǒng)構(gòu)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?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)來油后，油品經(jīng)過過濾分離器，進入航油儲存罐。從儲存罐發(fā)出的油經(jīng)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(tài)時，6個高度LED燈處于全部開啟狀態(tài)。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(fā)

PLC作為系統(tǒng)的下位機,承擔接受上位機(按鈕、計算機或觸摸屏)的指令執(zhí)行控制邏輯,通過位狀態(tài)輸出模塊和模擬量輸出模塊向執(zhí)行機構(gòu)(油庫流程板)下發(fā)控制指令,向上位機傳送現(xiàn)場數(shù)據(jù)。根據(jù)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(tài)量,程序通過I O字讀取輸入狀態(tài)和控制輸出狀態(tài)。對于連續(xù)變化的模擬量,程序通過數(shù)據(jù)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(shù)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(diào)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(diào)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(diào)試如圖：

5 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能為模擬機場油庫手動和自動化作業(yè)過程，主要包括油罐的收發(fā)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(tǒng)是否正常。

設計該系統(tǒng)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(tǒng)，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(fā)現(xiàn)和排除流程中的故障，如果未在規(guī)定時間內(nèi)完成視為不及格。該系統(tǒng)的另外一個優(yōu)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(fā)”按鈕實現(xiàn)智能化油庫作業(yè)。

6 結(jié)論

該機場作業(yè)模擬系統(tǒng)形象、直觀地顯示和模擬了機場各種收發(fā)油作業(yè)，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(yè)同油氣儲運工程相關知識結(jié)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(yè)，對于學生專業(yè)知識的掌握更加深刻。