成都雙流國際機場股份有限公司 楊 桃 王若敏 李 俊

雙流機場T1航站樓進港行李系統(tǒng)監(jiān)控設計

成都雙流國際機場股份有限公司 楊 桃 王若敏 李 俊

隨著我國航空事業(yè)進步與發(fā)展，在全國各地新建或擴建了大量大型航站樓，與此同時各機場引進許多先進的行李處理系統(tǒng)。本文針對雙流機場引進的進港行李系統(tǒng)，在對其吸收和消化后進行改造和升級，使其更加現(xiàn)代化、并增加安全性和可靠性。文中首先簡介了雙流機場進港行李監(jiān)控系統(tǒng)，再對硬件組態(tài)和SCADA監(jiān)控設計進行了闡述，最后總結(jié)了小型進港行李系統(tǒng)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的功能，設計方法以及運行情況。

民航機場；進港行李系統(tǒng)；SCADA監(jiān)控；PLC

0 引言

機場進港行李處理系統(tǒng)是復雜的機電一體化系統(tǒng)，它涉及機械運轉(zhuǎn)與傳動、設備檢測與控制以及信息管理等方面，其主要應用于進港旅客的行李管理與提取。機場進港行李系統(tǒng)對于整個機場系統(tǒng)的正常運行及其重要，如果行李系統(tǒng)出現(xiàn)故障，旅客不能按時提取行李，行李拖車不能按時卸載行李，給航空公司、機場和旅客均帶來損失，影響機場的服務質(zhì)量和旅客滿意度等。

雙流國際機場是中國第四大航空港，是中國內(nèi)陸地區(qū)的航空樞紐和最重要的客貨集散地。其T1航站樓的進港轉(zhuǎn)盤已用十余年了，且在沒有擴建T2航站樓時，負荷大，運行時間長。T1進港轉(zhuǎn)盤屬于荷蘭進口設備，配件購買難度大，機械以及電子元器件老化嚴重，而且其故障修理時間較長。繼續(xù)應用該行李運行系統(tǒng)將嚴重降低機場服務質(zhì)量，因此有必要對到進港行李處理系統(tǒng)實行重新改造升級[1]。

在改進設計階段發(fā)現(xiàn)雙流國際機場進港行李處理系統(tǒng)是T型轉(zhuǎn)盤，其只有現(xiàn)場控制系統(tǒng)沒有遠程監(jiān)控系統(tǒng)，為了實時監(jiān)控，必須添加監(jiān)控系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)比較分散，為不影響生產(chǎn)，減小故障率，結(jié)合現(xiàn)場實際改造機場進港行李監(jiān)控系統(tǒng)改造。

1 進港行李監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計

機場進港行李監(jiān)控系統(tǒng)改造設計包括硬件設計和軟件設計兩部分，第一部分首先來介紹港行李監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計，硬件系統(tǒng)其主要由中央控制PLC、現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)以及I/O模塊構(gòu)成。綜合經(jīng)濟成本和可靠性的綜合考慮，本次硬件設計主要采用西門子PLC、倍加福網(wǎng)關(guān)以及倍加福I/O模塊，最終設計得到的監(jiān)控系統(tǒng)由1臺PLC，2臺網(wǎng)關(guān)，42個I/O模塊組成[2]。

該監(jiān)控系統(tǒng)硬件工作原理主要是由中央控制PLC通過Profibus總線請求于現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)設備，現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)通過AS-i總線請求于現(xiàn)場I/O模塊，I/O模塊做出動作響應。網(wǎng)關(guān)還需要把所有I/O模塊的狀態(tài)打包發(fā)送給PLC，最終通過網(wǎng)線連接到PLC通信模塊的CP343監(jiān)控模塊能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)變化[3]。其中I/O模塊直接控制現(xiàn)場設備如圖1所示，2條總線都是采用循環(huán)尋址方式如圖2所示，如果發(fā)出請求沒收到響應，則會產(chǎn)生發(fā)出離線故障，通過這種組態(tài)的方式實現(xiàn)遠程監(jiān)控和系統(tǒng)升級。

圖1 控制系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

圖2 主從站循環(huán)尋址

1.1 中央控制PLC構(gòu)架設計

西門子PLC作為中央控制系統(tǒng)，通過編程，系統(tǒng)管理人員可以實現(xiàn)對遠距離分散在進港系統(tǒng)的設備的控制，中央控制系統(tǒng)主要集中在監(jiān)控室，這里的監(jiān)控計算機與PLC的通信模塊通過網(wǎng)線連接，實現(xiàn)實時監(jiān)控現(xiàn)場設備[4]。西門子PLC控制柜放置在主控室，西門子各模塊安裝在DIN導軌上，這次系統(tǒng)設計采用PS307電源模塊、315-2DP型PLC、I/O模塊、CP343通訊模塊和RS485中繼器[5]如圖3所示。

圖3 PLC硬件

圖4 RS485中繼器

1.2 RS485延長現(xiàn)場通信距離

由于進港行李監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場通信速率是1.5Mbps站而且站之間的最大距離為200m，為了在保證準確性提高傳輸效率，現(xiàn)場采用了RS485中繼器來延長通信距離，其中RS485（其機構(gòu)如圖4所示）還具有延長profibus通信線距離還有增加節(jié)點的作用。

1.3 現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)柜組成

監(jiān)測系統(tǒng)采用倍加福網(wǎng)關(guān)做子站，網(wǎng)關(guān)采用±15v黃色扁線和24v黑色扁線作為2條AS-i總線，總線均采用絕緣穿刺技術(shù)掛上I/O模塊。I/O模塊收集現(xiàn)場和控制柜元器件的狀態(tài)，并輸出信號作用于繼電器、塔燈、指示燈等。倍加福網(wǎng)關(guān)采用±15v雙電源模塊供電，向現(xiàn)場分布2條AS-i總線，網(wǎng)關(guān)柜里還有2個24v電源模塊，通過倍加福I/O模塊實現(xiàn)現(xiàn)場元器件動作，連接原理圖如圖5所示，現(xiàn)場控制柜構(gòu)成如圖6所示。

圖5 倍加福模塊

圖6 現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)控制柜

1.4 監(jiān)測系統(tǒng)控制柜I/O模塊模塊

現(xiàn)場采用倍加福I/O模塊，檢測元器件狀態(tài)，輸出PLC指令。I/O模塊端有“I-1，IN1，I+1”三個輸入端，其中“I-1，I+1”接傳感器正負端，“IN1”表示信號端，模塊輸出端有“O1，O-1”兩個端子，作用于24v的執(zhí)行元器件上，7個I/O模塊集中控制一個轉(zhuǎn)盤如圖7所示。

三角代換法的基本思想，在于把函數(shù)的值域問題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)的值域問題，在代換時，必須使三角函數(shù)的值域與被代換變量的取值范圍相一致〔1〕142。消去根式是數(shù)學常用的一種劃歸方法，在解無理方程、無理不等式時，都要用到這種化“無理”為“有理”的方法。下面用三角函數(shù)的平方關(guān)系消去根式，得到一個三角式而不是有理式，但它產(chǎn)生了把一個問題得以解決的“有理行為”，這屬于更廣泛意義的有理化。

圖7 倍加福I/O模塊

2 軟件系統(tǒng)設計

第二部分來著重介紹下機場進港行李監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)，其主要由PLC程序系統(tǒng)以及SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）人機交互界面組成，其中SCADA需要Win7系統(tǒng)軟件、Wincc等支撐軟件。在PLC程序系統(tǒng)中，西門子step7作為編程軟件為PLC下載控制程序，實時監(jiān)控PLC變量的變化，從而實現(xiàn)與SCADA人機界面圖形和聲音的變化[6]。

2.1 PLC程序系統(tǒng)與程序編寫

PLC程序系統(tǒng)中的西門子step7軟件組態(tài)如圖8，需要在倍加福官網(wǎng)下載GSD文件，添加到step7中。其中建立了1.5Mbps的profibus總線，主站是西門子315-2DP PLC，從站是現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)，地址不能重復，并且從站在組態(tài)中的地址，要與現(xiàn)場硬件設置的地址相對應。

圖8 軟件組態(tài)圖

step7中編寫程序需要添加OB84，OB86，OB100等需要模塊，還有自己編寫的功能塊，圖9就是實現(xiàn)遠程監(jiān)控所需要的所有模塊。主程序如圖10和其他模塊程序都是采用STL語言編寫的[7]?？紤]到6個轉(zhuǎn)盤的功能一樣，采用FB模塊編寫，調(diào)用不同的背景數(shù)據(jù)并建立符號表方便程序閱讀。

圖9 程序塊

圖10 主程序

2.2 SCADA監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)構(gòu)成

通過SCADA對整個進港行李系統(tǒng)的設備運行狀態(tài)、進行設備操作、設備管理、提供故障報警等工作[8]，以下為SCADA監(jiān)控系統(tǒng)幾個主要功能。

圖11 SCADA主界面

圖12 進港系統(tǒng)界面

以圖形方式顯示整個進港行李系統(tǒng)的運行狀態(tài)，圖12表示進港6轉(zhuǎn)盤的整體狀態(tài)，故障還是良好。6個轉(zhuǎn)盤分成2個區(qū)域，每個區(qū)域頁面可以看見轉(zhuǎn)盤的詳細狀態(tài)，如轉(zhuǎn)盤的啟動、防火卷簾門的位置、急停狀態(tài)、元器件等狀態(tài)（如圖13所示）。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時顯示是綠色，故障顯示的是紅色，故障處理復位后顯示的是黃色。防火卷簾門監(jiān)控旁邊有三個指示塊，當處于關(guān)閉狀態(tài)（下限為）時下指示塊顯示綠色；打開狀態(tài)（上限位）時，上指示塊顯示綠色；其他位置時，中間指示塊顯示紅色。在SCADA圖形界面右上角有個PLC圖形，點擊會彈出其運行狀態(tài)窗口如圖16所示，點擊圖形界面的轉(zhuǎn)盤會彈出電機運行狀態(tài)若有故障會紅底顯示如圖15所示，點擊圖形界面的防火卷簾門圖形會彈出圖17窗口，若有故障會紅底顯示該故障。

2.2.2 現(xiàn)場設備的故障報警情況

系統(tǒng)具有顏色和聲音提示的故障報警功能，并提供代碼，能夠準確顯示故障類型和故障位置。報警信息將被寫入數(shù)據(jù)庫保存，發(fā)生故障的設備在SCADA畫面上將以不同顏色標識出來，操作員可以選擇該區(qū)域，當故障處理后，屏幕自動刷新，在故障報警窗口會有2條故障報警記錄，紅色表示進入，白色表示離開，當有故障有聲音反之則無，也可以點擊“消音處理”按鈕停止當前報警聲音[9]。圖14就是進港轉(zhuǎn)盤故障一覽表。

2.2.3 設備控制

通過SCADA圖形化窗口中的按鈕部件，操作員可以控制整個進港行李系統(tǒng)。對于每個進港轉(zhuǎn)盤，SCADA監(jiān)控系統(tǒng)至少具備“停止、復位、啟動”功能選項，在進港轉(zhuǎn)盤故障處理完畢后，先要進行“復位”后才能“啟動”。如圖13在每個轉(zhuǎn)盤的下面都有“停止、復位、啟動”三個按鈕實現(xiàn)遠程控制。同時SCADA和現(xiàn)場的三色指示燈都有聲音和燈光提示。當監(jiān)控設備故障時，也可以在現(xiàn)場控制柜上實現(xiàn)這些操作。

圖13 區(qū)域界面

圖14 故障報警界面

圖15 電機故障界面

圖16 PLC、網(wǎng)關(guān)故障界面

圖17 防火卷簾門界面

3 結(jié)論

通過本次改造升級實現(xiàn)了轉(zhuǎn)盤進港行李系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)自設計、使用以來，運行狀況良好，可靠性高，符合機場對監(jiān)控系統(tǒng)的要求，行李監(jiān)控系統(tǒng)提高了故障處理效率，縮短了時間，提高了服務質(zhì)量，很好的保障了機場的運行，提高了機場的運營能力。

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楊桃（1986—），男，大學本科，助理工程師，主要研究方向：電氣控制及其自動化。

王若敏（1988—），男，大學本科，助理工程師，主要研究方向：電氣控制及其自動化。

李?。?988—），女，大學本科，助理工程師，主要研究方向：電氣控制及其自動化。