控制系统HMI画面技术要求及管理071115

质量、健康、安全与环境管理体系作业文件

HY / ZY 07.5-10-2007

控制系统HMI画面技术要求及管理规定

发行版本：F 修 改 码：0

编写部门：生产运行部 编 写 人：傅建湘 董秀娟 审 批 人：韩忠晨

发布日期：2007年11月1日

2007－11－01发布 2007－11－10实施

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____________________________________________________________________________ 1. 目的

本程序的编制旨在依据油气调控中心发布的《油气长输管道SCADA系统通用技术规定》，规范陕京管线控制系统HMI画面管理，统一陕京管道所有控制系统HMI画面显示状态，使其更好地服务于输气生产，为陕京管网的安全监控提供便捷统一的模式。 2. 适用范围

适用于公司陕京管道的新建站场控制系统HMI管理，已建站场维持原要求，新建远程维护系统画面执行本规定。

3. 管理内容 3.1 通用要求

HMI画面显示按照API RP 1165的规定执行。 3.1.1 HMI画面显示要求

（1） 画面显示应主次分明，变量显示明了直观； （2） 相关变量控制组合应得当，操作简单方便；

（3） HMI界面应采用中文语言，包括标签名的描述应采用中文； （4） 显示画面的分辨率，应不低于1280×1024； （5） 每幅画面刷新速率，应小于5s；

（6） 画面显示的文字应采用宋体，画面标题采用黑体字；

（7） 字号可根据画面布局情况确定，但不同画面中的相同类型或级别的文字要求应字号大小统一。 3.1.2 过程画面显示

（1） 过程画面显示的设计，应符合下列规定：

1） 原则上，过程显示的设计应尽量简化，使用最少的转角与交叉线； 2） 过程连线和设备外形宜使用柔和的颜色或者暗灰色；

3） 明亮的颜色应被用于明显的报警和事件显示，加快操作员识别和导航的速度，在异常的情况下

快速找出问题；

4） 动态变量应比静态变量更加显而易见。 （2）画面显示，应按下列的具体要求进行：

1) 所有的显示应基于最新版的P&ID 图，并且根据现场的实际情况进行修改； 2) 应使操作员用最少的鼠标左键单击和键盘操作到达控制点；

3) HMI 系统的设计应尽可能减少或避免操作员的误操作，并能提供确认和安全措施； 4) 所有主要的设备都应显示在过程显示画面中； 5) 应尽量采用从左到右的方式来安排工艺流程； 6) 所有的绘图显示应包括标题以及所属过程单元标识；

（3）画面的颜色基调宜清淡、搭配适当，不应有反差大的颜色搭配，一面引起视觉疲劳。

（4）在一个画面中的动态变量的数目不应超过300个，以便提高命令处理性能和显示性能，防止信 息超负荷情况的出现。

3.1.3 过程画面应避免的事项，以降低视觉噪音： （1） 大的或颜色填充实体； （2） 闪烁的大型对象；

（3） 闪烁的工艺管道，非正常条件除外； （4） 包含过多的对监控无实际意义的信息。 3.2 主要画面及功能构成

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____________________________________________________________________________ 原则上，所有的参数和可采集状态的设备、系统运行状态和相关的状态显示应该统一完整。画面数量及各个画面要求，应满足工艺操作的需求。

3.2.1 画面模板

所有的HMI画面应采用统一的模板。画面模板由以下几部分组成：标题栏、菜单栏、画面区、系统信息栏。

模板背景：按照API 1165的规范，应采用黑色背景作为模板背景； 标题栏：字体、字号均由软件自身定义，要求显示当前界面的文件名；

菜单栏：大小为1280×78；背景为深蓝色，RGB（64，128，128）；内容应包括各功能及画面切换按钮，包括该站的系统配置图、配管与仪表流程图、ESD控制流程图、变量一览表、趋势总览、报警、事件等。

画面区：黑色背景，大小为1280×715；变量显示字体采用8~12PT，墨绿色RGB（64，128，128），所有菜单命令连接的画面应设置返回按钮。

系统信息栏：大小和背景由系统本身决定，内容应包括：日期显示栏、时间显示栏、报警显示栏、当前登录用户级别等。 3.2.2 HMI画面及功能 （1） 工艺流程图

1) 应严格按照工艺流程图制作；

2) 各种阀门的图形显示应与竣工图的工艺流程图一致； 3) 各设备的相对位置可以根据绘图需要，适当进行调整； 4) 各种设备的标号应完整。 （2） 配管与仪表流程图

1) 流程图画面宜只做控制流程，不需要控制且对工艺主流程的理解没有影响的附属流程应尽量简化或去除；

2) 应显示主要变量的标签名、数值、单位（主要的压力、温度、瞬时流量、总累积流量等）。变量显示字体颜色、背景颜色，应按表1的规定执行； 3) 应提供主要设备的控制窗口；

4) 电动阀、气液联动阀、气动阀、泵/压缩机和其它可动态显示设备应以动态图标显示； 5) 设备的动态图标颜色，应按照表2中的规定执行。 （3）ESD控制系统图

1) ESD为紧急停车系统，仅在生产遇到紧急情况时使用。一般ESD的触发方式有硬按钮触发和软按钮触发两种方式。硬按钮应设置在PLC机柜中、工艺生产区、控制室门口；软按钮应为设在调控中心HMI上提供的ESD触发按钮；

2) ESD系统是保护人员设备安全的最后一道防线，事关重大。HMI应提供ESD控制系统图，主要标明ESD触发后将会控制的设备，以及该设备在ESD后将要进行的动作。在该页面上应提供ESD触发源、ESD状态显示、ESD执行成功或失败显示等。 （4）变量一览表

1) 采用excel形式的表格，不需要有立体效果和其他繁琐的修饰方式。画面应简单、明了，达到突出数值显示的目的。变量显示以4个为一组，组与组之间保持一行的间隔，更有利于变量的查看；

2) 变量多时分页显示，应按照分区、设备类型区分显示的原则分类排列； 3) 标签名、描述、标头、边框线宜采用白色；

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____________________________________________________________________________ 4) 变量显示应采用黑底绿字。变量的显示值在正常和非正常的情况下，应用不同颜色予以区分。应符合表1的规定；

5) 数据属性的显示方法，应符合表2的规定；

6) 变量显示精确度（小数点后位数），应按照设计文件的精却度要求设置，应符合表3的规定；

7) 标签名、描述（中文）、数值、单位（国标/ SI制），应全部采用变量形式从数据库直接引用；

8) 在工艺运行变量表上，应提供各变量的报警限修改工具。具有权限的用户可对该报警限在线修改；

表1 变量显示字体颜色、背景颜色参照表

变量状态 正常 高高报警 高报警 低报警 低低报警 错误 维护 字体颜色 绿色（RGB：0，255，0） 红色（RGB：255，0，0） 黄色（RGB：255，255，0） 黄色（RGB：255，255，0） 红色（RGB：255，0，0） 蓝色（RGB： 0，0，255） 绿色（RGB：0，255，0） 表2 数据属性显示方法

数据属性 正常状态 离线状态 手动状态 通信故障 超限 低限 报警 标签 高高报警 高报警 低报警 低低报警 维护 字符 O M S HR HL I T HH H L LL MT 基础色 绿色 白色 黑色 黑色 黑色 黑色 黑色 白色 红色 黄色 黄色 红色 绿色 底色 黑色 蓝色 黄色 灰色 灰色 灰色 白色 黑色 黑色 黑色 黑色 黑色 黄色 背景颜色 黑色 黑色 黑色 黑色 黑色 黑色 黄色

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____________________________________________________________________________ 表3 变量显示符号、小数点、单位参照表

序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 变量名称 温度 压力 流速 工况体积、质量流量 标准参比条件的体积、质量流量 累积工况体积流量 累积标准参比条件的体积流量 累积质量流量 能量流量 累积能量流量 高位发热量 低位发热量 液位 阴保电位 硫化氢 水露点 烃露点 气体组分 差压 阀门开度 振动 压缩机/泵转速 密度 标准参比条件的密度 电压 电流 功率 功率因数 符号 T P Fv Fa Fn Qa Qn Qm Fe Qe Hs Hi LI CP H2S H2O HC AI PDI ZI VI SI DI DIn EI I J JF 小数点后位数 .x .xxx .xxx xxxxxxx. xxxxxxx. xxxxxxx. xxxxxxx. xxxx. xxxxxxxx. xxxxxxxxx. xxxx． xxxx. .xxx .xx .x .x .x .xxxx .xx xx. .x xxxx. .xxxx .xxxx .xx .xx .xx .xx 单位 ℃ MPa m/s m3/h，kg/h Nm3/h，kg/h m3 Nm3 kg MJ/h MJ MJ/m3 MJ/m3 m V mg/m3 00C C mol/% kPa % mm/SRMS r/min kg/m3 kg/m3 V A kW a 标准参比条件 在计量原油及石油液体和气体产品中，使用的压力和温度标准参比条件0为101.325kPa和20C（293.15K）。 b mm/sRMS 表示振动速度有效值。 （5）报警一览表

a) 应按软件本身提供的报警画面编制；

b) 当出现报警时，报警窗口应出现闪烁的报警信息，且不同级别的报警应有不同的声音提

示。

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____________________________________________________________________________ c) 每条报警应包括报警时间、报警区域、产生报警的点或设备、报警状态、报警优先级、

报警描述等；

d) 操作员对报警信息确认之后，该报警信息应不再闪烁；如果故障没有排除，该报警信息

必须仍然在报警表中存在；如果故障排除，则该报警信息应在报警表中消失； e) 应具有报警自动存储功能、提示、确认、查询、归档功能； f) 应具有报警信息在线逐条打印功能。

（6）事件一览表

a) 应按软件本身提供的事件记录画面编制；

b) 有些软件的事件记录是默认的；有些软件的事件需要设置。可根据软件的特点，将事件

和报警的显示页面合并；也可将所有的报警都作为事件记录。所有的登陆/注销、通信连接情况、系统操作信息、操作员/维护员发出的操作/维护命令等重要信息，必须全部作为事件记录下来；

c) 报警、命令、系统事件可以用不同的颜色显示进行区分；

d) 每一条事件记录应有时间标签、该点在系统中的名字、对该点的描述、事件信息的文字

描述、当班操作员用户名等； e) 事件记录应具有归档、查询功能； f) 应具有事件信息在线逐条打印功能。

（7）历史趋势图

a) 历史趋势的格式：横轴为时间，单位可为s、min、h、d、m等；纵轴为工艺变量，单位

应符合表3的规定；

b) 趋势的显示格式和命名方式应一致。多个变量的趋势在同一个画面中显示时，每个点的

曲线应该用不同颜色或者不同曲线类型进行区分； c) 历史趋势应具有放大和缩小的功能；

d) 单页中显示的趋势应尽量少，如果要求的趋势变量较多，可以进行分类显示。流量变量

的历史趋势显示，相关的变量必须显示在同一个页面中，如压力、温度、瞬时流量、当日累计流量等，以便于用户对于流量进行分析。数值接近的变量不应显示在同一张趋势表上。

（8）其它画面及功能

本节所描述的功能，基本上都已包含在前面的各项描述中，但由于该部分功能影响到系统功能的完备性，所以再次单列。

1) 气体组分手/自动切换和设置

① 应提供气体组分手/自动按钮选择组分来源（在线数据或手动设置）；

② 当气体组分设置时，为避免非法数据对流量计量的影响，所有数据应在设置完成、并确认检

测量总和为100％后，发送到PLC，然后写到流量计算机中；

③ 组分设定的时间和操作员名称应记录在HMI的事件记录中，以备查询。

2) 计量数据显示:计量数据的显示应满足计量交接的需要，提供每台流量计的测量、归档信息和特定用户及站总流量信息。包括：

① 测量压力、温度、差压、频率、测量声速、计算声速等； ② 流速、工况体积流量、标准体积流量、能量流量、质量流量；

③ 单台流量计算机当前小时、前一小时、当日、前日的累积标准体积流量和能量流量； ④ 特定用户合计标准体积流量、能量流量及对应的当前小时、前一小时、当日、前日的累积标

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____________________________________________________________________________ 准体积流量和能量流量；

⑤ 站总标准体积流量、能量流量及对应的当前小时、前一小时、当日、前日的累积标准体积流

量和能量流量

3.2.3 流程线设计要求

（1） 流程线的设计，应依照下列细则执行：

① 主流程线路用粗实线表示，其它非主流程的线路用实实线表示；

② 交叉线等线将尽量避免。如果实在无法避免，则遵循断子流程线而保留主流程线的原则； ③ 如果是同样级别的线，断垂直线；

④ 表示输入的流程线在画面的左边进入，表示输出的流程线在画面的右边出去，以最大限度地

表示实际流程； ⑤ 流体的方向从左至右；

⑥ 如果一幅流程图无法表示完整个过程，在另外一幅图的位置将尽量按照相似的位置排布； ⑦ 表格形式或者是嵌入式的趋势图，应严格按照按钮位于图的左边或者右上的原则，最大程度

地显示图形；

⑧ 在需要注释的地方，应注明功能作用。 （2） 流程线的颜色应符合表5的规定

表5管道颜色规定表

管道名称 天然气管道 污油管道 压缩空气管道 污水管道 消防水管道 安全放空管道 给水管线 颜色 黄色 褐色 浅蓝色 褐色 红色 红色 绿色 色标RGB RGB(255,255,80) RGB(128,64,64) RGB(128,128,255) RGB(128,64,64) RGB(255,0,0) RGB(255,0,0) RGB(0,255,0) 备注

3.2.4 设备符号、颜色、功能画面

应用具体设备符号代表现场设备的显示图案，并通过颜色显示设备的运行状态。鼠标左键单击可以调出设备的功能画面。设备符号，应符合附录的规定。 (1) 电动阀

1) ROTORK常规控制电动阀：全开到位、全关到位、运行信号、综合报警、过扭矩；

2) ROTORK总线控制电动阀：全开到位、全关到位、运行信号、综合报警、过扭矩、电池电压低、远程/本地

3) BIFFI常规控制电动阀：全开到位、全关到位、运行信号、综合报警、开过扭矩、关过扭矩、远程/本地

4) 站控系统内部生成状态信息：维护、运行超时报警

5) 调控中心仅需要：全开到位、全关到位、运行信号、综合报警4个状态信号 6) 控制命令：开、关、停、维护 7) 调控中心下达命令：开、关

在HMI上应采用不同颜色区分状态。设备标识，应符合表6、图1及表2的规定。

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____________________________________________________________________________ 表6 阀门状态颜色对照表

颜色 红色 绿色 青色 洋红色 蓝色 色标RGB 255，0，0 0，255，0 0，255，255 255，0，255 0，0，255 阀门状态 全关到位 全开到位 运行状态 故障状态 非正常状态 图1流程图中电动阀状态表示 设备操作画面，参照图2执行。

图2 电动阀控制面板

阀操作：为防止操作员对电动阀的误操作，在操作面板上单击“开阀”或“关阀”按钮时并不是立即将命令发送到ＰＬＣ，而是经单击控制面板上的确认或应用后，才能将命令下发到ＰＬＣ。如果选择动作方式后，点击取消，电动阀将保持目前状态。

所有阀门设有维护状态，当阀门为维护状态时，执行机构背景变为黄色。 （2）三通阀

设备标识，应符合表6、图3、表2的规定。

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图3 流程图中三通阀状态表示

（3）四通阀

设备标识，应符合表6、图4、表2的规定。

图4 流程图中四通阀状态表示

（4）调节阀

设备标识，应符合表6、图5、表2的规定。

0%开度代表全关，100%开度代表全开，在调节阀阀体的下方应添加阀位反馈显示（格式为xx ％）。

对于ROTORK、BIFFI电动调节阀全关、全开信号由执行器限位开关提供。 设备操作画面：

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图5：PID调节控制面板

设备操作画面，可参照图5的设定。控制面板上应显示与调节阀相关的变量信息，面板信息应包含控制原理要求的调节阀的所有操作控制、反馈信息、控制曲线等。 （5）泵

泵的状态有：停止、运行、故障、就地/远控、HMI应采用不同的颜色区分状态。设备标识应符合表7、图6、表2的规定。

表7泵状态颜色对照表

颜色 红色 绿色 青色 洋红色 蓝色 色标RGB 255，0，0 0，255，0 0，255，255 255，0，255 0，0，255 阀门状态 停止 运行 启动过程中 故障 非正常 图6 流程图中泵状态表示

设备操作画面，应符合图7的规定。泵的操作面板可分为定速泵和调速泵（通过变频器控制）。单击鼠标左键弹出泵的控制面板，控制面板上分区可显示泵的硬点状态和过程状态，显示重要的信息

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____________________________________________________________________________ 供操作人员在进行泵操作时加以确认和判断。单独启/停泵仅判断泵处于远控和手动状态就可以了，而联锁启/停泵应判断整台泵机组（入口阀、泵、出口阀以及某些管道存在的排气阀）是否满足启泵条件。如果不满足，不应进行联锁启/停泵操作。泵的手动/自动是确认泵是否参与到全站联锁逻辑中。

图7 泵的操作画面

调速泵需要增加一个变频器的PID调节控制面板。鼠标右键单击泵体，弹出该泵的PID调节控制面板。控制面板执行的操作和实现的功能同电动调节阀一致。

(6) 加热炉 1）设备标识

加热炉投用时，加热炉上红色图标显示； 加热炉未投用时，加热炉上红色图标不显示。 2）设备操作画面

图8 加热炉操作画面

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____________________________________________________________________________ 操作画面参照图8的规定。加热炉配制一套控制系统。HMI只需要通过控制面板给加热炉的出炉温度值进行设定，由加热炉的控制系统实现温度控制。同时，在控制面板上应显示加热炉的一些状态和报警信息，以及手动停炉和手动氮气灭火操作。

(7)压缩机 1) 设备标识

应显示出压缩机的驱动端与非驱动端，并将各温度采集点的温度值显示在压缩机区的画面上，其标识参照图9的规定。

图9压缩机结构图

2)设备操作画面

图10压缩机操作画面

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____________________________________________________________________________ 操作画面参照图10的规定。压缩机配置一套控制系统。HMI通过控制面板也能对压缩机进行控制。在控制面板上，必须显示所有启动压缩机必需满足的条件是否满足，并应确认是否允许HMI对压缩机进行启/停控制。当所有条件均满足时，可在操作面板上对出口压力、入口压力、流量进行设定，选择控制模式。有些压缩机不对入口压力进行调节，且入口压力也不自动执行停机，而以报警提示。出口压力和出口温度超高应自动执行停机操作。在启动命令发出之后，压缩机应相继反馈回准备启动、启动过程中及启动完成信号。 (8) 过滤器

压差没有超过设定限：过滤器图标为绿色，表示过滤器正常。 压差超过设定限：过滤器图标为红色，表示过滤器应该清洗。

(9) 清管指示器

清管指示器：清管指示器图标为绿色，表示清管指示器无报警 清管指示器：清管指示器图标为红色，表示清管通过有报警

(10) 气液联动阀

全开到位、全关到位、远程/本地；

在HMI上应采用不同颜色区分状态。设备标识，应符合表6、图1及表2的规定。 (11) 安全截断阀

全关到位，阀体为红色；RGB(255,0,0) 没有全关到位，阀体为绿色。RGB(0,0,255)

3.2.5 站控系统（PLC/DCS/RTU）

（1）直接控制的回路具体应至少包括：

1) 显示控制参数（压力、温度、流量、液位等）

2) 显示设定参数（本地设定参数、远程设定参数、实际设定参数） 3) 阀位反馈

4) 设定值、被调参数变化曲线或柱状图 5) 控制方式选择：手动、自动

6) PID参数设定、显示（PID参数调整需受控，运行界面不能修改）

7) 控制阀手动操作（所有分输站出口压力控制手动操作时禁止直接设定阀位，选择触发动作方式）

8) 分输站增加控制方式选择：站控、控制器

（2）通过专用阀门控制器控制的分输控制回路具体应至少包括：

1) 显示控制参数：入口压力、出口压力、测量流量

2) 显示设定参数：压力设定值、流量设定值（包括本地设定参数、远程设定参数、实际设定参

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____________________________________________________________________________ 数） 3) 阀位反馈

4) 控制器状态反馈：本地/远程（或手动/自动）、报警、回路可用状态 5) 设定值、被调参数变化曲线或柱状图

6) 控制方式选择：选择控制模式，主动控制、被动控制 7) 选择设定方式：站本地、调控中心远程

8) 流量控制PID参数设定、显示（压力、流量串级控制时，流量PID参数调整需受控，运行界面不能修改）

9) 控制阀手动操作（所有分输站出口压力控制手动操作时禁止直接设定阀位，选择触发动作方式）

10) 调压阀强制关闭操作

11) 回路优先级设定、压力偏差值设定、流量偏差值设定

12) 调控中心下达命令：压力设定值、流量设定值、优先级设定、偏差值设定 3.2.6 报警、事件记录 （1） 报警记录

报警自动记录在HMI系统指定文件中，该文件可调出、查看、拷贝、转存

（2） 事件记录

报警自动记录在HMI系统指定文件中，该文件可调出、查看、拷贝、转存

3.2.7 报表、打印 （1） 实时报表

实时表报显示即时过程数据，支持即时打印、定时打印。

（2） 历史报表

历史报表主要指日历史报表，可显示24小时内整点时间过程或归档数据，普通测量数

据选用整点时测量数据，流量计量数据显示整点时归档数据。支持定时存储、定时打印功能。

4. 更改

本规定的更改执行《文件和资料控制程序》的规定，如程序文件更改影响本规定需要更改时，应一起组织更改。 5. 相关文件

《油气长输管道SCADA系统通用技术规定》 6. 记录

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____________________________________________________________________________ 1.0

附录 设备符号 序号 1 2 名称 截止阀 手动球阀 3 电动球阀 4 5 闸板阀 手动旋塞阀 6 电动旋塞阀 7 气液动球阀 8 调节阀 9 电动调节阀 10 自立式调压阀 11 安全切断阀 12 密闭式安全泄放阀 13 减压阀 图形符号 备注

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____________________________________________________________________________ 序号 名称 图形符号 备注 14 高压泄压阀 15 低压泄压阀 16 清管阀 17 18 19 20 21 涡轮流量计 超声流量计 质量流量计 孔板 过滤器 22 23 24 25 26 清管三通 绝缘接头 绝缘法兰 同心大小头 偏心大小头 27 消气器 28 文丘里管

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____________________________________________________________________________ 序号 29 名称 清管指示器 30 阻火器 31 放空立管 32 固定顶罐 33 外浮顶罐 34 内浮顶罐 35 介质流向 36 收球筒 图形符号 备注 37 发球筒 38 旋风分离器 39 沉降脱水器 40 离心泵

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____________________________________________________________________________ 序号 41 名称 转球筒 42 换热器 43 直接加热炉 图形符号 备注 44 热媒炉 45 46

压力开关 密度计

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