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白  潔

京津塘輸油管道由塘沽南疆碼頭－天津－北京，全長188公里。具有輸送航空煤油、汽油、石油等多種成品油的功能。首站塘沽泵站設在塘沽南疆津國油油庫的庫區內；中間站天津泵站設在天津濱海國際機場使用油庫內；北京末站設在北京首都機場崗山油庫內。
本工程采用SCADA系統進行監控，共分三級：第一級為控制中心對京津塘全線進行監控；第二級為三地場站監控；第三級為就地監控。
作為場站監控系統人機界面的組態軟件種類很多，組態軟件的友好性取決于人機界面是否直觀、可視，組態是否靈活。在該項目中，采用的是InTouch 7.0作為三個站控人機界面的組態軟件。Wonderware公司的InTouch軟件在人機界面領域具有領先的地位，同時也是第一個基于Windows平臺下的人機界面軟件。它能為用戶的控制及信息資料提供一個簡單的集成的視圖，通過代表生產過程的圖形及數據，監視及控制整個生產的過程。
1  人機界面的組態過程
在進行三個站控人機界面的組態過程中，首先是建立數據庫（Tagname Dictonary），這些數據庫是InTouch運行的關鍵。每個變量必須給出變量類型，包括：離散量（即開關值0或1）、整數、實數及信息等。將所有的輸入輸出參數分類建立在運行數據庫中，并給出參數的變化范圍、是否需要報警、上下限報警值、是否需要記錄等信息。這些信息在動態鏈接報警表格時有用。在隨后進行的動態鏈接時會需要一些中間變量，可隨時對Tagname Dictonary進行補充或完善。
繪制靜態圖形對象，InTouch有很強的圖形庫，也可方便地自行設計出各種圖形、線條，最終形成所需要的代表生產流程的圖形。圖1為工作人員自行設計代表工藝流程的InTouch畫面。

 
圖1  工藝流程圖

動態鏈接，是讓“靜”的圖形“動”起來，讓代表生產過程的圖形、數字、文字進行顏色、大小、位置、形狀、閃爍、旋轉、流動、隱藏等變化，能夠快速實時地反映生產過程的變化，形象而直觀地反映現場實際情況。如油罐的液位會隨著油品的注入直觀地觀察到液面的增長，同時又有精確的數字顯示實時液位值。如需要報警，當液位達到高限時，顏色變化、圖形閃動，進行報警，同時還可以有聲音報警。
2  組態功能
(1)  圖表功能
利用InTouch強大的圖形庫功能制作圖表。InTouch的圖形庫包括有報警表格、趨勢圖、按鈕、時鐘、滑動器、計量儀、控制窗口、燈、開關等。均可直接調用或稍加修改再進行動態鏈接。在該項目中，利用了圖形庫中的報警表格，動態鏈接出實時報警表、歷史報警表及操作記錄表。三種表格上的參數是在建立數據庫中設定的。用圖庫中的趨勢圖鏈接出流量、液位、溫度、壓力及密度的趨勢圖。每張趨勢圖可表示多個參數的趨勢，時間可根據需要設定。
(2)  圖片功能
InTouch支持任何視頻圖形。將一張用數碼相機拍攝的場站外貌照片，通過動態鏈接使之成為站控人機界面的InTouch畫面，當點擊主菜單中的概貌按鈕時，這幅相片就展現在顯示屏上，操作者可以清楚地了解場站全貌。
(3)  嵌入其他應用程序界面
在Micro-Excel中編寫程序，在每天的固定時間，需要形成報表的參數會自動填入Excel表格，形成報表存檔。在主菜單中點擊打印報表，即可運行Micro-Excel程序，查看或打印當天或以前的報表。
(4)  全線概貌功能
在泵站與泵站串聯運行的長輸管道中，整個管線形成一個統一的密閉水利系統，在整個系統中，各泵站的工作狀況相互影響、相互制約。一處流量或壓力變化，都將引起全線操作的變化，這是液體輸送管道的共同的特點。因此在每個站控的人機界面中，設計了一幅全線概貌圖，通過動態鏈接，可以在這幅圖上觀察到京津塘三個泵站的主要工況。
(5)  油品切換功能
由于京津塘輸油管道要輸送不同油品，在順序輸送過程中，不同油品或不同牌號的同種油品的界面必然發生混油現象，混油程度與油品的流速、地形地貌、兩種油品的密度差以及工藝流程的復雜程度有關。在將不同的介質送往不同目的地的同時，需要將混油段輸出，并將不同的混油切換到不同的混油罐中。這樣，不同的兩種油品，其混油切換條件、動作過程各不相同。切換的整個過程要操作的設備及要觀察的參數繁多。在天津泵站的站控人機界面，共設計了18種不同情況的油品切換流程及菜單，操作員只需確認是哪兩種油品和輸送地點，則會出現油品切換菜單及切換流程，油品切換條件是否具備、切換過程參數是否正常便一目了然。
(6)  電力系統的動態功能
根據電力系統的配置，工作人員設計了一張電力系統圖，并將電力系統的重要參數，如進線電壓、進線電流、有功功率、無功功率等與之進行鏈接，這樣在站控室即可了解整個油庫的電力系統情況。
(7)  站控系統狀態顯示
按各個站控系統的配置，畫出站控系統配置圖，進行動態鏈接，包括PLC的工作狀態及BM85與流量計、密度計、電力系統等的通訊狀態。當某個參數出現異常時，即可利用系統配置圖幫助判斷問題所在。
(8)  系統安全性設置
①  整個站控的安全操作 必須經操作人員密碼輸入，確認已獲授權許可的才可進行設備操作，每個操作員都有自己的密碼代號，這樣計算機會在操作記錄中清楚地記錄下是哪位操作員何時進行了某種操作，這對系統安全、操作人員的責任心及責任劃分均有益。
②  閥門及泵的安全操作 為了生產安全，防止誤動作，每個閥門及泵的操作首先要點擊出閥門及泵的操作菜單，這個操作菜單上動態鏈接了閥門及泵的工作狀態信息，在此菜單上才能進行啟動、停止的操作。特別是對于功率較大的泵，要在泵出入口閥門開啟，泵的軸承、定子溫度、軸承振動、泄漏、電機電流、進出口壓力等參數均正常的情況下才能啟動泵。相對于那些直接用鼠標點擊閥門或泵的圖形來執行它們啟動和停止的操作，增加了安全性。
京津塘輸油管道到目前為止已運行一年多了，操作人員普遍認為站控的人機界面直觀、動感、有很好的視覺效果及易操作性。隨著組態軟件的發展，會使人機界面朝著更直觀、更形象、更高水平的方向發展。