输油管道站控人机界面的设计与组态--控制网



输油管道站控人机界面的设计与组态
企业:控制网 日期:2003-11-17
领域:仪器仪表 点击数:1635

白  洁

京津塘输油管道由塘沽南疆码头-天津-北京,全长188公里。具有输送航空煤油、汽油、石油等多种成品油的功能。首站塘沽泵站设在塘沽南疆津国油油库的库区内;中间站天津泵站设在天津滨海国际机场使用油库内;北京末站设在北京首都机场岗山油库内。
本工程采用SCADA系统进行监控,共分三级:第一级为控制中心对京津塘全线进行监控;第二级为三地场站监控;第三级为就地监控。
作为场站监控系统人机界面的组态软件种类很多,组态软件的友好性取决于人机界面是否直观、可视,组态是否灵活。在该项目中,采用的是InTouch 7.0作为三个站控人机界面的组态软件。Wonderware公司的InTouch软件在人机界面领域具有领先的地位,同时也是第一个基于Windows平台下的人机界面软件。它能为用户的控制及信息资料提供一个简单的集成的视图,通过代表生产过程的图形及数据,监视及控制整个生产的过程。
1  人机界面的组态过程
在进行三个站控人机界面的组态过程中,首先是建立数据库(Tagname Dictonary),这些数据库是InTouch运行的关键。每个变量必须给出变量类型,包括:离散量(即开关值0或1)、整数、实数及信息等。将所有的输入输出参数分类建立在运行数据库中,并给出参数的变化范围、是否需要报警、上下限报警值、是否需要记录等信息。这些信息在动态链接报警表格时有用。在随后进行的动态链接时会需要一些中间变量,可随时对Tagname Dictonary进行补充或完善。
绘制静态图形对象,InTouch有很强的图形库,也可方便地自行设计出各种图形、线条,最终形成所需要的代表生产流程的图形。图1为工作人员自行设计代表工艺流程的InTouch画面。

 
图1  工艺流程图

动态链接,是让“静”的图形“动”起来,让代表生产过程的图形、数字、文字进行颜色、大小、位置、形状、闪烁、旋转、流动、隐藏等变化,能够快速实时地反映生产过程的变化,形象而直观地反映现场实际情况。如油罐的液位会随着油品的注入直观地观察到液面的增长,同时又有精确的数字显示实时液位值。如需要报警,当液位达到高限时,颜色变化、图形闪动,进行报警,同时还可以有声音报警。
2  组态功能
(1)  图表功能
利用InTouch强大的图形库功能制作图表。InTouch的图形库包括有报警表格、趋势图、按钮、时钟、滑动器、计量仪、控制窗口、灯、开关等。均可直接调用或稍加修改再进行动态链接。在该项目中,利用了图形库中的报警表格,动态链接出实时报警表、历史报警表及操作记录表。三种表格上的参数是在建立数据库中设定的。用图库中的趋势图链接出流量、液位、温度、压力及密度的趋势图。每张趋势图可表示多个参数的趋势,时间可根据需要设定。
(2)  图片功能
InTouch支持任何视频图形。将一张用数码相机拍摄的场站外貌照片,通过动态链接使之成为站控人机界面的InTouch画面,当点击主菜单中的概貌按钮时,这幅相片就展现在显示屏上,操作者可以清楚地了解场站全貌。
(3)  嵌入其他应用程序界面
在Micro-Excel中编写程序,在每天的固定时间,需要形成报表的参数会自动填入Excel表格,形成报表存档。在主菜单中点击打印报表,即可运行Micro-Excel程序,查看或打印当天或以前的报表。
(4)  全线概貌功能
在泵站与泵站串联运行的长输管道中,整个管线形成一个统一的密闭水利系统,在整个系统中,各泵站的工作状况相互影响、相互制约。一处流量或压力变化,都将引起全线操作的变化,这是液体输送管道的共同的特点。因此在每个站控的人机界面中,设计了一幅全线概貌图,通过动态链接,可以在这幅图上观察到京津塘三个泵站的主要工况。
(5)  油品切换功能
由于京津塘输油管道要输送不同油品,在顺序输送过程中,不同油品或不同牌号的同种油品的界面必然发生混油现象,混油程度与油品的流速、地形地貌、两种油品的密度差以及工艺流程的复杂程度有关。在将不同的介质送往不同目的地的同时,需要将混油段输出,并将不同的混油切换到不同的混油罐中。这样,不同的两种油品,其混油切换条件、动作过程各不相同。切换的整个过程要操作的设备及要观察的参数繁多。在天津泵站的站控人机界面,共设计了18种不同情况的油品切换流程及菜单,操作员只需确认是哪两种油品和输送地点,则会出现油品切换菜单及切换流程,油品切换条件是否具备、切换过程参数是否正常便一目了然。
(6)  电力系统的动态功能
根据电力系统的配置,工作人员设计了一张电力系统图,并将电力系统的重要参数,如进线电压、进线电流、有功功率、无功功率等与之进行链接,这样在站控室即可了解整个油库的电力系统情况。
(7)  站控系统状态显示
按各个站控系统的配置,画出站控系统配置图,进行动态链接,包括PLC的工作状态及BM85与流量计、密度计、电力系统等的通讯状态。当某个参数出现异常时,即可利用系统配置图帮助判断问题所在。
(8)  系统安全性设置
①  整个站控的安全操作 必须经操作人员密码输入,确认已获授权许可的才可进行设备操作,每个操作员都有自己的密码代号,这样计算机会在操作记录中清楚地记录下是哪位操作员何时进行了某种操作,这对系统安全、操作人员的责任心及责任划分均有益。
②  阀门及泵的安全操作 为了生产安全,防止误动作,每个阀门及泵的操作首先要点击出阀门及泵的操作菜单,这个操作菜单上动态链接了阀门及泵的工作状态信息,在此菜单上才能进行启动、停止的操作。特别是对于功率较大的泵,要在泵出入口阀门开启,泵的轴承、定子温度、轴承振动、泄漏、电机电流、进出口压力等参数均正常的情况下才能启动泵。相对于那些直接用鼠标点击阀门或泵的图形来执行它们启动和停止的操作,增加了安全性。
京津塘输油管道到目前为止已运行一年多了,操作人员普遍认为站控的人机界面直观、动感、有很好的视觉效果及易操作性。随着组态软件的发展,会使人机界面朝着更直观、更形象、更高水平的方向发展。

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