紀(jì)影

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，民用機(jī)場(chǎng)如雨后春筍般出現(xiàn)，而以PLC為基礎(chǔ)的行李系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛?；诖?，文章從行李系統(tǒng)和PLC概述入手，探討了行李系統(tǒng)輸送線(xiàn)PLC的系統(tǒng)架構(gòu)和程序設(shè)計(jì)，旨在進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)場(chǎng)行李系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng)；行李系統(tǒng)；輸送線(xiàn)PLC；硬件設(shè)計(jì)；程序設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TP36 文章編號(hào)：1009-2374（2016）31-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.008

隨著技術(shù)的進(jìn)步，PLC自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其中PLC在機(jī)場(chǎng)行李系統(tǒng)中的應(yīng)用至關(guān)重要。本文探討了機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了輸送線(xiàn)PLC程序設(shè)計(jì)，旨在為機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)踐提供參考。

1 機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)概述

機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)指的是對(duì)旅客托運(yùn)行李傳輸、安檢、分揀的系統(tǒng)，旅客辦理完值機(jī)手續(xù)并在打印貼好行李條碼之后，就進(jìn)入到行李輸送中進(jìn)行傳輸。自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用日漸廣泛，其能夠降低行李運(yùn)輸錯(cuò)誤，提升機(jī)場(chǎng)物流效率。機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)中涉及到工程控制、計(jì)算機(jī)控制以及PLC等很多方面的知識(shí)，其直接決定著機(jī)場(chǎng)物流運(yùn)輸能力和對(duì)乘客的服務(wù)質(zhì)量。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)采用后端按鍵模式，行李進(jìn)入輸送系統(tǒng)之后首先經(jīng)過(guò)主傳送帶進(jìn)入條碼掃描矩陣，之后經(jīng)過(guò)安檢X光機(jī)進(jìn)入到分揀區(qū)。從條碼掃描開(kāi)始需要對(duì)行李位置進(jìn)行實(shí)施跟蹤，PLC需要對(duì)行李位置之后的信息進(jìn)行記錄。系統(tǒng)選用AB的PLC，選用414-1型CPU，實(shí)現(xiàn)IT系統(tǒng)以太網(wǎng)連接。

2.1 系統(tǒng)管理層

在本行李輸送系統(tǒng)中，上位機(jī)和PLC之間采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)化ISO-ON-TCP協(xié)議，通訊速率能夠達(dá)到每秒100Mbit。

2.2 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)層

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布有著分散的特點(diǎn)，且設(shè)備種類(lèi)眾多，在這樣的背景下，如果采用導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行硬連接，必然會(huì)出現(xiàn)成本較高、擴(kuò)展性不良、工作量較大的問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)層采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的集成，此集成連接方式有著開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。在PLC以下，采用兩層總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，通過(guò)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC與第三方設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，這就能夠保證控制層與現(xiàn)場(chǎng)層集成的可靠性和便利性。

行李輸送系統(tǒng)通訊速率能夠達(dá)到每秒1.5Mbit，在進(jìn)行PLC與DP從站連接的過(guò)程中，主要采用PCF光纖。Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)有著開(kāi)放性的特點(diǎn)，因此可以將ATR等第三方設(shè)備文件導(dǎo)入到PLC程序硬件組態(tài)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備的有效集成。

從硬件方面來(lái)看，利用RS轉(zhuǎn)換模塊將RS232接口轉(zhuǎn)換為RS458接口，以此來(lái)支持Profibus-DP，從而完成對(duì)ATR第三方設(shè)備的集成。為了完成安檢機(jī)這一第三方設(shè)備的集成，則需要依賴(lài)于ET200S模塊中的SI模塊（即串行通訊模塊）。在安檢機(jī)和皮帶輸送機(jī)狀態(tài)位的傳遞過(guò)程中，主要依賴(lài)于標(biāo)準(zhǔn)DI、DO模塊，在行李號(hào)和行李安檢結(jié)果信息的傳輸過(guò)程中，主要依賴(lài)于ET200S模塊中的SI模塊。在網(wǎng)絡(luò)中連接ET200S模塊，將其作為Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的從站，從而集成安檢機(jī)這一第三方設(shè)備。

2.3 系統(tǒng)執(zhí)行器層

同一Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)上，其連接的站點(diǎn)最多為126個(gè)，而在本項(xiàng)目行李系統(tǒng)中，其涉及到的設(shè)備眾多，但每一臺(tái)輸送機(jī)需要的控制點(diǎn)相對(duì)較少，為了合理利用資源，采用兩側(cè)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)DP/ASI Link來(lái)實(shí)現(xiàn)ASI總線(xiàn)和Profibus-DP總線(xiàn)的連接，ASI模塊中集成了四輸入和四輸出點(diǎn)，利用ASI模塊能夠?qū)崿F(xiàn)ASI總線(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成I/O信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制和現(xiàn)場(chǎng)輸送機(jī)狀態(tài)的采集。

3 程序設(shè)計(jì)分析

3.1 PLC軟件程序設(shè)計(jì)

OB1是PLC軟件程序中循環(huán)執(zhí)行的組織塊，相較于其他模塊來(lái)說(shuō)，OB1的優(yōu)先級(jí)是最低的，在運(yùn)行的過(guò)程中，需要對(duì)OB1程序進(jìn)行反復(fù)執(zhí)行，在執(zhí)行的過(guò)程中如果發(fā)生了比OB1優(yōu)先級(jí)更高的事件，則CPU會(huì)將OB1程序中的任務(wù)終止，比OB1組織塊優(yōu)先級(jí)更高的組織塊執(zhí)行，并進(jìn)行循環(huán)往復(fù)，在下一個(gè)中斷發(fā)生的時(shí)候停止，因此應(yīng)在OB1組織塊中寫(xiě)入用戶(hù)的主程序。

對(duì)于機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)輸送線(xiàn)PLC軟件結(jié)構(gòu)中，就將用戶(hù)的主程序?qū)懭氲搅薕B1中，以O(shè)B1為主循環(huán)，實(shí)現(xiàn)其他比OB1組織塊優(yōu)先級(jí)高的程序塊的

調(diào)用。

在輸送線(xiàn)PLC軟件結(jié)構(gòu)OB1中，其主要包括兩種功能塊：一種是完成皮帶運(yùn)行、行李分合流等設(shè)備動(dòng)作控制的功能塊；另一種是為IT提供行李條碼、設(shè)備狀態(tài)、安檢信息以及故障信息等信息的組織數(shù)據(jù)功能塊。需要注意的是，行李輸送系統(tǒng)輸送線(xiàn)PLC之間或PLC程序之內(nèi)也會(huì)讀取或交換信息狀態(tài)，程序使得PLC能夠通過(guò)外接傳感器或第三方設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的收集，并能夠在IT上實(shí)現(xiàn)路由或指令的下載，以此為基礎(chǔ)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)整理或邏輯判斷，從而為系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化控制提供有效的信息。

3.2 輸送機(jī)邏輯控制設(shè)計(jì)

輸送機(jī)邏輯控制實(shí)現(xiàn)的功能塊為FB23，其中包含了眾多輸送機(jī)控制，是PLC程序設(shè)計(jì)中的重中之重。以功能為基礎(chǔ)，可以將FB23功能塊進(jìn)行劃分，輸送機(jī)需要何種控制功能，則可以調(diào)用相應(yīng)的FB23功能塊，具體來(lái)說(shuō)如下：FB150：需要對(duì)有一個(gè)傳感器的輸送機(jī)進(jìn)行控制的時(shí)候，調(diào)用FB150功能塊；FB152：需要對(duì)具有兩個(gè)傳感器輸送機(jī)進(jìn)行控制的時(shí)候，調(diào)用FB152功能塊；FB70：需要對(duì)行李之間距離進(jìn)行控制的時(shí)候，調(diào)用FB70功能塊；FB172：需要對(duì)從動(dòng)輸送機(jī)進(jìn)行控制的時(shí)候，調(diào)用FB172功能塊；FB173：需要對(duì)主動(dòng)輸送機(jī)進(jìn)行控制的時(shí)候，調(diào)用FB173功能塊；FB169：需要對(duì)高速水平分流器進(jìn)行控制的時(shí)候，調(diào)用FB169功能塊。

各個(gè)輸送機(jī)會(huì)分配一定的臨時(shí)存儲(chǔ)空間，F(xiàn)B23功能塊對(duì)這些臨時(shí)存儲(chǔ)空間進(jìn)行初始化處理，實(shí)現(xiàn)空間清零，之后以行李方向?yàn)榛A(chǔ)，針對(duì)各個(gè)輸送機(jī)控制功能需要來(lái)調(diào)用不同的FB23功能塊。

3.2.1 FB70功能塊。以FB70為例，其能夠控制行李之間的距離，行李系統(tǒng)中此功能的實(shí)現(xiàn)需要依賴(lài)于傳感器，傳感器如果檢測(cè)到行李間隙比預(yù)設(shè)間隙小，則會(huì)對(duì)此輸送機(jī)暫停，行李間距離恢復(fù)正常之后重新啟動(dòng)運(yùn)行。以軸編碼為基礎(chǔ)，F(xiàn)B70功能塊能夠計(jì)算出行李的間隔和所需要的間隔，在間隔達(dá)不到要求的時(shí)候會(huì)自動(dòng)控制輸送機(jī)暫停，符合要求之后自動(dòng)開(kāi)啟輸送機(jī)。在程序設(shè)計(jì)中以窗口的大小來(lái)表示行李的長(zhǎng)度以及間隔，皮帶機(jī)的運(yùn)行速度也會(huì)對(duì)窗口大小產(chǎn)生影響。在特殊設(shè)備前輸送機(jī)附加FB70功能塊，本屆輸送機(jī)傳感器信號(hào)、軸編碼信號(hào)、下游輸送機(jī)軸編碼信號(hào)以及常量參數(shù)是FB70功能塊的輸入量。

在BAG_GAP_ON信號(hào)輸出的時(shí)候，會(huì)控制輸送機(jī)暫停，對(duì)于行李系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其許多輸送機(jī)上并沒(méi)有軸編碼器，在輸送機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)100ms的脈沖信號(hào)，以此脈沖信號(hào)來(lái)模擬軸編碼器信號(hào)，測(cè)量行李的長(zhǎng)度及行李間隙。經(jīng)過(guò)的行李出發(fā)光電傳感器的時(shí)候，進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，模擬行李長(zhǎng)度，行李離開(kāi)光電傳感器之后，在下一個(gè)行李觸發(fā)光電傳感器中間的脈沖計(jì)數(shù)來(lái)模擬行李間隙，保證計(jì)算距離與行李到下游輸送機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離相符合。

在測(cè)量的過(guò)程中，如果實(shí)際行李間隙比設(shè)定間隙小，則需要對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行暫?？刂?，設(shè)定間隙與實(shí)際測(cè)量間隙的差值就是輸送機(jī)需要停止的脈沖數(shù)。

3.2.2 FB150功能塊和FB151功能塊。FB150功能塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)帶有一個(gè)傳感器輸送機(jī)的控制，在機(jī)場(chǎng)行李系統(tǒng)中，此類(lèi)輸送機(jī)數(shù)量最多，因此將其稱(chēng)為常規(guī)輸送機(jī)，F(xiàn)B150功能塊涉及到常規(guī)輸送機(jī)故障停止、逆向停止等停止控制，還涉及到喚醒啟動(dòng)等啟動(dòng)控制。

FB151功能塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)帶有兩個(gè)傳感器輸送機(jī)的控制，相較于常規(guī)輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，行李系統(tǒng)中帶有兩個(gè)傳感器的輸送機(jī)相對(duì)較少，其涉及到的控制功能與FB150功能塊類(lèi)似。

在行李皮帶系統(tǒng)中，如果輸送機(jī)某一段出現(xiàn)故障而停止，則上游輸送機(jī)在行李到達(dá)時(shí)也需要停止，這就屬于逆向停止控制。當(dāng)下游輸送機(jī)啟動(dòng)之后，本段輸送機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，需要注意的是，為了保證行李間最小間距，在啟動(dòng)之前有一個(gè)較短的延遲。

4 PLC在機(jī)場(chǎng)行李運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用前景

飛機(jī)是一種便捷的交通方式，其在未來(lái)物流業(yè)中的地位越來(lái)越高，機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)運(yùn)行的快捷性和安全性至關(guān)重要。PLC可編程控制器是一種專(zhuān)業(yè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的計(jì)算機(jī)，其有抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性好、接口功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，相較于單片機(jī)或普通微機(jī)來(lái)說(shuō)，PLC在控制功能方面有工作可靠、變成簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)，其在交通、建筑等各個(gè)領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。

當(dāng)前，機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)中應(yīng)用了眾多智能化控制方式，行李運(yùn)輸系統(tǒng)是機(jī)場(chǎng)重要的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，其對(duì)于機(jī)場(chǎng)行李物流運(yùn)輸能力有著重要的影響，PLC憑借著自身的優(yōu)勢(shì)，在機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸廣泛起來(lái)，其能夠提升行李運(yùn)輸?shù)臏?zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，有效提升了機(jī)場(chǎng)運(yùn)行效率，隨著行李運(yùn)輸系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和航空事業(yè)的發(fā)展，PLC在機(jī)場(chǎng)行李運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用前景十分廣闊。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文簡(jiǎn)要研究了機(jī)場(chǎng)行李輸送系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)以及輸送線(xiàn)PLC硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)，著重探討了軟件程序設(shè)計(jì)和輸送機(jī)邏輯控制設(shè)計(jì)，旨在進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)場(chǎng)行李系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展。

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