機坪輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)設計分析

1、    機坪輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)設計分析    吳治安+張禹龍摘 要：民用機場機坪輸油管道是給飛機加油的大動脈，在飛機加油保障中，起著保駕護航的關(guān)鍵作用。本文從機坪輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)、rtu數(shù)據(jù)采集、esd緊急關(guān)閉、陰極保護、監(jiān)控閥井、通信組網(wǎng)六部分，從硬件設施、通信與控制方式等方面提出設計解決方案，旨在提高機坪輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，降低航油供油保障壓力，提出系統(tǒng)設計合理化建議。關(guān)鍵詞：機坪輸油管道；rtu；esd；陰保；壓力；水位；組網(wǎng)：tp277.2 ：a ：1671-2064（2017）18-0023-02機坪輸油管道作為航煤輸送鏈上的關(guān)鍵一環(huán)

2、，是給飛機加油的最后一道關(guān)卡，承擔著保障航油供應，保證生產(chǎn)，減少操作人員勞動強度，提高行業(yè)管理水平以及企業(yè)經(jīng)濟效益的重要任務，其經(jīng)濟性和重要性不言而喻。機坪輸油管道監(jiān)控系統(tǒng)包括機坪內(nèi)rtu數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，esd緊急關(guān)閉系統(tǒng)、管道陰極保護監(jiān)控、閥井內(nèi)輸油管線壓力監(jiān)控，管線分支段電動閥的控制及監(jiān)控閥井內(nèi)的水位監(jiān)測等?？刂浦行脑O在航空加油站調(diào)度室。監(jiān)控系統(tǒng)設計遵循“先進性、開放性、擴充性、可靠性、實用性、安全性、可維護性、經(jīng)濟性”八大設計原則。1 監(jiān)控系統(tǒng)1.1 系統(tǒng)組成在航空加油站調(diào)度室內(nèi)設一套機坪管道監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分主要包括調(diào)度室內(nèi)plc、現(xiàn)場rtu、通訊網(wǎng)絡、上位計

3、算機等，軟件部分包括plc下位程序、上位監(jiān)控軟件等。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由以下三個層次組成：基礎層主要是現(xiàn)場儀表和設備；采集處理層主要是plc、rtu可編程控制器；表現(xiàn)層主要是監(jiān)控界面；以上三個層次通過其相應的線纜和通訊協(xié)議連接成為一個完整的控制系統(tǒng)。1.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)緊急停車功能；實時監(jiān)測電動閥開、關(guān)、異常報警、閥位信號；實時監(jiān)測陰保系統(tǒng)的測試樁信號。可通過系統(tǒng)采集的測試樁信號對機坪現(xiàn)場的恒電位儀進行遠程調(diào)試；實時監(jiān)測管線壓力；實時監(jiān)測閥井水位；實現(xiàn)設備異常報警；實現(xiàn)故障自診斷功能，在系統(tǒng)運行過程中故障診斷軟件不斷地監(jiān)視系統(tǒng)運行的狀態(tài)；實現(xiàn)各參數(shù)動態(tài)顯示及數(shù)據(jù)庫、報表的生成；實現(xiàn)報警參數(shù)、顯示參數(shù)

4、、生產(chǎn)報表的打?。粰C坪管線沖洗作業(yè)可通過對機坪管線內(nèi)電動閥的控制實現(xiàn)分區(qū)沖洗。1.3 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件主要有操作系統(tǒng)軟件、人機界面編程軟件、可編程序控制器編程軟件。應用軟件主要有管線監(jiān)控軟件、測漏系統(tǒng)接口軟件、數(shù)據(jù)庫軟件等。1.4 系統(tǒng)硬件在航空加油站機柜間內(nèi)設一面plc柜，在調(diào)度室設兩臺監(jiān)控計算機互為備用，設一臺數(shù)據(jù)庫服務器作為系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的管理。在現(xiàn)場控制箱內(nèi)設rtu模塊、電源模塊及防雷模塊。所選用plc及rtu應具有高可靠性、擴展性好、標準化、模塊化、易維護等要求?？删幊踢壿嬁刂破鞯妮斎胼敵瞿K屬于帶電插拔式，當一個輸入或輸出回路出現(xiàn)故障，可以帶電插拔進行檢修，而不影響控制系統(tǒng)的正常運行

5、。同時按i/o信號類型分別考慮20%的擴展余量進行配置。plc系統(tǒng)應有強大的數(shù)據(jù)處理和存儲的功能，可將各種儲運生產(chǎn)參數(shù)、報警事件等數(shù)據(jù)按需要存入硬盤，并可隨意調(diào)用；plc系統(tǒng)采用冗余配置方式，當主控制器出現(xiàn)故障時，主控制器通過指示燈的方式給出故障出錯信息，同時備用的控制器自動接替主控制器的工作。整個plc系統(tǒng)的切換時間為1個掃描周期。同時上位監(jiān)控系統(tǒng)自動切換到備用的控制器上進行通訊。rtu應能滿足儲運生產(chǎn)各種過程變量檢測的需要。如rtu安裝在機坪閥井內(nèi)，屬于防爆場合，必須提供有國家防爆機構(gòu)認可的防爆產(chǎn)品合格證。系統(tǒng)涉及加裝防雷件的i/o信號界定為所有進入控制系統(tǒng)plc或rtu的輸入信號。針對不

6、同信號配置相應的防雷器，選型如下：230v交流電源防浪涌保護器用于ups進線電源的防雷保護。24v直流電源防浪涌保護器用于系統(tǒng)24vdc的防雷保護。模擬量防浪涌保護器用于進入控制系統(tǒng)的420ma信號的防浪涌保護。開關(guān)量防浪涌保護器用于進入控制系統(tǒng)的電動閥和音叉開關(guān)信號的防浪涌保護。2 rtu數(shù)據(jù)采集在機坪飛行區(qū)內(nèi)按區(qū)域布置現(xiàn)場控制箱，rtu放置在控制箱內(nèi)，作為匯聚點。控制箱通過多芯光纜將各系統(tǒng)分散信號遠傳至航空加油站調(diào)度中心。rtu設置電源模塊、plc模塊、通信模塊和i/o模塊，通信協(xié)議為以太網(wǎng)。rtu數(shù)據(jù)采集信號包括esd緊急關(guān)閉按鈕的開關(guān)量信號，陰極保護站的輸出電壓、輸出電流、管/地電位4

7、20ma信號，電動執(zhí)行機構(gòu)的開閥、關(guān)閥、開到位、關(guān)到位、就地/遠控、綜合故障、自診斷，壓力變送器的420ma信號，音叉開關(guān)的開關(guān)量信號等。3 esd緊急關(guān)閉根據(jù)民用運輸機場供油工程設計規(guī)范（mh5008-2017）的規(guī)定，在需要管線加油的停機坪上設置急停按鈕。設置急停按鈕的目的是：在加油過程中一旦出現(xiàn)異常情況，加油員在現(xiàn)場就地緊急關(guān)閥或停泵，使事故盡可能降低到最小程度，最大限度的減少損失。esd系統(tǒng)在檢測到危險的狀態(tài)下啟動，關(guān)停相應設備，以防止設備和工藝生產(chǎn)進入非安全狀態(tài)。急停按鈕設置方式為近機位及復合機位按一個機位設置一個，遠機位等其他機位按多個機位設置一個。按鈕設置位置在機坪配電亭附近，與

8、鄰近的配電亭及高桿燈共用接地裝置。為防止車輛碰撞，在按鈕旁設置防撞護欄，并設置警示牌防止人員誤操作。 急停控制按鈕通過多芯控制電纜接入就近現(xiàn)場設備箱內(nèi)rtu模塊，通過光纜將急停信號接入第一航空加油站的急停plc系統(tǒng)，急停信號在此實現(xiàn)分區(qū)分級報警及停泵操作。在某個區(qū)域出現(xiàn)異常報警時，能對該區(qū)域的供油系統(tǒng)實現(xiàn)區(qū)域關(guān)閉控制，或直接關(guān)閉工作加油泵。esd報警信號采用硬布線和總線兩種方式進行傳送。硬布線方式布置為67個報警按鈕為一組，并設自鎖功能。esd系統(tǒng)報警信號接入航空加油站、機場油庫自控系統(tǒng)。控制電纜盡量利用機坪照明管網(wǎng)及機場通信管網(wǎng)預留的保護管敷設，局部與油管同路由間距1m直埋敷設，過硬質(zhì)道面或

9、與其它管線相交處均需穿保護管保護。4 陰極保護機坪加油管線陰極保護系統(tǒng)主要包括：恒電位儀、深井陽極地床、陽極接線箱、陽極電纜、陰極電纜、零位接陰電纜及參比電極。機坪加油管線外防腐采用3pe防腐層，外加強制電流保護，機坪上設置陰極保護站，主要信號遠傳設備包括恒電位儀及電位采集樁。將恒電位儀信號通過光纖接入機坪管線監(jiān)控系統(tǒng)plc，電位采集樁信號就近接入就近現(xiàn)場控制箱內(nèi)rtu模塊。陰極保護站的輸出信號可為rs485、420ma或開關(guān)量信號。5 監(jiān)控閥井機坪設有電動閥的閥井內(nèi)設壓力變送器、水位監(jiān)測音叉開關(guān)。壓力變送器、音叉液位開關(guān)及電動執(zhí)行機構(gòu)通過多芯控制電纜接入就近現(xiàn)場設備箱內(nèi)rtu模塊，電動執(zhí)行機

10、構(gòu)電源引自就近現(xiàn)場設備箱內(nèi)配電回路。其中壓力變送器選用羅斯蒙特3051系列，水位監(jiān)測音叉開關(guān)選用2120系列。6 通信組網(wǎng)現(xiàn)有機坪通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)常見為星型組網(wǎng)、總線組網(wǎng)和環(huán)形組網(wǎng)?？紤]環(huán)形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易，且可以采用自愈環(huán)對網(wǎng)絡進行自動保護，穩(wěn)定性較高。本次機坪各rtu之間通過光纜連接，為提高通信組網(wǎng)的可靠性，選用環(huán)形組網(wǎng)模式。通信協(xié)議為工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。飛行區(qū)內(nèi)光纜主要沿機坪照明管網(wǎng)、機場通信管網(wǎng)和機坪內(nèi)綜合管廊敷設，敷設管材主要采用多孔格珊。7 結(jié)語隨著十三五國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，民用機場旅客吞吐量和貨郵吞吐量的井噴，飛機加油量迅猛增長，航油保供壓力與日俱增，從全過程智能化控制和信息管理角度覆蓋航油接收、儲運、加注各環(huán)節(jié)功能業(yè)務，實現(xiàn)機坪管道系統(tǒng)的“集成化、控制智能化、管理數(shù)字化和信息桌面化”的總體目標。綜上所述，從安全、經(jīng)濟效益、可靠性、以人