機場行李系統輸送線PLC硬件和程序設計

紀影

摘要：隨著經濟的發展和社會的進步，民用機場如雨后春筍般出現，而以PLC為基礎的行李系統的應用也越來越廣泛?；诖?，文章從行李系統和PLC概述入手，探討了行李系統輸送線PLC的系統架構和程序設計，旨在進一步促進機場行李系統的應用和發展。

關鍵詞：機場；行李系統；輸送線PLC；硬件設計；程序設計 文獻標識碼：A

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

隨著技術的進步，PLC自動化控制技術的應用越來越廣泛，其中PLC在機場行李系統中的應用至關重要。本文探討了機場行李輸送系統的架構設計，分析了輸送線PLC程序設計，旨在為機場行李輸送系統的運行實踐提供參考。

1 機場行李處理系統概述

機場行李輸送系統指的是對旅客托運行李傳輸、安檢、分揀的系統，旅客辦理完值機手續并在打印貼好行李條碼之后，就進入到行李輸送中進行傳輸。自動化技術在機場行李輸送系統中的應用日漸廣泛，其能夠降低行李運輸錯誤，提升機場物流效率。機場行李輸送系統中涉及到工程控制、計算機控制以及PLC等很多方面的知識，其直接決定著機場物流運輸能力和對乘客的服務質量。

2 系統網絡構建

機場行李輸送系統采用后端按鍵模式，行李進入輸送系統之后首先經過主傳送帶進入條碼掃描矩陣，之后經過安檢X光機進入到分揀區。從條碼掃描開始需要對行李位置進行實施跟蹤，PLC需要對行李位置之后的信息進行記錄。系統選用AB的PLC，選用414-1型CPU，實現IT系統以太網連接。

2.1 系統管理層

在本行李輸送系統中，上位機和PLC之間采用的網絡結構為工業以太網結構，采用的數據通訊協議為標準化ISO-ON-TCP協議，通訊速率能夠達到每秒100Mbit。

2.2 系統現場層

現場設備分布有著分散的特點，且設備種類眾多，在這樣的背景下，如果采用導線進行硬連接，必然會出現成本較高、擴展性不良、工作量較大的問題。針對這個問題，本系統現場層采用現場總線來實現現場設備的集成，此集成連接方式有著開放性和標準化的特點。在PLC以下，采用兩層總線結構，通過Profibus-DP網絡來實現PLC與第三方設備及現場設備的數據傳輸，這就能夠保證控制層與現場層集成的可靠性和便利性。

行李輸送系統通訊速率能夠達到每秒1.5Mbit，在進行PLC與DP從站連接的過程中，主要采用PCF光纖。Profibus-DP網絡有著開放性的特點，因此可以將ATR等第三方設備文件導入到PLC程序硬件組態中，從而實現對現場層設備的有效集成。

從硬件方面來看，利用RS轉換模塊將RS232接口轉換為RS458接口，以此來支持Profibus-DP，從而完成對ATR第三方設備的集成。為了完成安檢機這一第三方設備的集成，則需要依賴于ET200S模塊中的SI模塊（即串行通訊模塊）。在安檢機和皮帶輸送機狀態位的傳遞過程中，主要依賴于標準DI、DO模塊，在行李號和行李安檢結果信息的傳輸過程中，主要依賴于ET200S模塊中的SI模塊。在網絡中連接ET200S模塊，將其作為Profibus-DP網絡的從站，從而集成安檢機這一第三方設備。

2.3 系統執行器層

同一Profibus-DP網絡總線上，其連接的站點最多為126個，而在本項目行李系統中，其涉及到的設備眾多，但每一臺輸送機需要的控制點相對較少，為了合理利用資源，采用兩側總線結構進行設計，通過DP/ASI Link來實現ASI總線和Profibus-DP總線的連接，ASI模塊中集成了四輸入和四輸出點，利用ASI模塊能夠實現ASI總線數據的轉換，轉換成I/O信號能夠實現對電機的控制和現場輸送機狀態的采集。

3 程序設計分析

3.1 PLC軟件程序設計

OB1是PLC軟件程序中循環執行的組織塊，相較于其他模塊來說，OB1的優先級是最低的，在運行的過程中，需要對OB1程序進行反復執行，在執行的過程中如果發生了比OB1優先級更高的事件，則CPU會將OB1程序中的任務終止，比OB1組織塊優先級更高的組織塊執行，并進行循環往復，在下一個中斷發生的時候停止，因此應在OB1組織塊中寫入用戶的主程序。

對于機場行李輸送系統來說，在系統輸送線PLC軟件結構中，就將用戶的主程序寫入到了OB1中，以OB1為主循環，實現其他比OB1組織塊優先級高的程序塊的

調用。

在輸送線PLC軟件結構OB1中，其主要包括兩種功能塊：一種是完成皮帶運行、行李分合流等設備動作控制的功能塊；另一種是為IT提供行李條碼、設備狀態、安檢信息以及故障信息等信息的組織數據功能塊。需要注意的是，行李輸送系統輸送線PLC之間或PLC程序之內也會讀取或交換信息狀態，程序使得PLC能夠通過外接傳感器或第三方設備來實現信息的收集，并能夠在IT上實現路由或指令的下載，以此為基礎能夠進行數據整理或邏輯判斷，從而為系統進行設備運行的自動化控制提供有效的信息。

3.2 輸送機邏輯控制設計

輸送機邏輯控制實現的功能塊為FB23，其中包含了眾多輸送機控制，是PLC程序設計中的重中之重。以功能為基礎，可以將FB23功能塊進行劃分，輸送機需要何種控制功能，則可以調用相應的FB23功能塊，具體來說如下：FB150：需要對有一個傳感器的輸送機進行控制的時候，調用FB150功能塊；FB152：需要對具有兩個傳感器輸送機進行控制的時候，調用FB152功能塊；FB70：需要對行李之間距離進行控制的時候，調用FB70功能塊；FB172：需要對從動輸送機進行控制的時候，調用FB172功能塊；FB173：需要對主動輸送機進行控制的時候，調用FB173功能塊；FB169：需要對高速水平分流器進行控制的時候，調用FB169功能塊。

各個輸送機會分配一定的臨時存儲空間，FB23功能塊對這些臨時存儲空間進行初始化處理，實現空間清零，之后以行李方向為基礎，針對各個輸送機控制功能需要來調用不同的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，行李系統中此功能的實現需要依賴于傳感器，傳感器如果檢測到行李間隙比預設間隙小，則會對此輸送機暫停，行李間距離恢復正常之后重新啟動運行。以軸編碼為基礎，FB70功能塊能夠計算出行李的間隔和所需要的間隔，在間隔達不到要求的時候會自動控制輸送機暫停，符合要求之后自動開啟輸送機。在程序設計中以窗口的大小來表示行李的長度以及間隔，皮帶機的運行速度也會對窗口大小產生影響。在特殊設備前輸送機附加FB70功能塊，本屆輸送機傳感器信號、軸編碼信號、下游輸送機軸編碼信號以及常量參數是FB70功能塊的輸入量。

在BAG_GAP_ON信號輸出的時候，會控制輸送機暫停，對于行李系統來說，其許多輸送機上并沒有軸編碼器，在輸送機運行的過程中會產生一個100ms的脈沖信號，以此脈沖信號來模擬軸編碼器信號，測量行李的長度及行李間隙。經過的行李出發光電傳感器的時候，進行脈沖計數，模擬行李長度，行李離開光電傳感器之后，在下一個行李觸發光電傳感器中間的脈沖計數來模擬行李間隙，保證計算距離與行李到下游輸送機的實際運動距離相符合。

在測量的過程中，如果實際行李間隙比設定間隙小，則需要對輸送機進行暫?？刂?，設定間隙與實際測量間隙的差值就是輸送機需要停止的脈沖數。

3.2.2 FB150功能塊和FB151功能塊。FB150功能塊能夠實現對帶有一個傳感器輸送機的控制，在機場行李系統中，此類輸送機數量最多，因此將其稱為常規輸送機，FB150功能塊涉及到常規輸送機故障停止、逆向停止等停止控制，還涉及到喚醒啟動等啟動控制。

FB151功能塊能夠實現對帶有兩個傳感器輸送機的控制，相較于常規輸送機來說，行李系統中帶有兩個傳感器的輸送機相對較少，其涉及到的控制功能與FB150功能塊類似。

在行李皮帶系統中，如果輸送機某一段出現故障而停止，則上游輸送機在行李到達時也需要停止，這就屬于逆向停止控制。當下游輸送機啟動之后，本段輸送機自動啟動，需要注意的是，為了保證行李間最小間距，在啟動之前有一個較短的延遲。

4 PLC在機場行李運輸系統中的應用前景

飛機是一種便捷的交通方式，其在未來物流業中的地位越來越高，機場行李輸送系統運行的快捷性和安全性至關重要。PLC可編程控制器是一種專業工業現場使用的計算機，其有抗干擾能力強、適應性好、接口功能強大等特點，相較于單片機或普通微機來說，PLC在控制功能方面有工作可靠、變成簡單、使用方便的特點，其在交通、建筑等各個領域中有著重要的應用。

當前，機場行李輸送系統中應用了眾多智能化控制方式，行李運輸系統是機場重要的運營系統，其對于機場行李物流運輸能力有著重要的影響，PLC憑借著自身的優勢，在機場行李輸送系統中的應用逐漸廣泛起來，其能夠提升行李運輸的準確性和實時性，有效提升了機場運行效率，隨著行李運輸系統的進一步發展和航空事業的發展，PLC在機場行李運輸系統中的應用前景十分廣闊。

5 結語

綜上所述，本文簡要研究了機場行李輸送系統架構設計以及輸送線PLC硬件設計和程序設計，著重探討了軟件程序設計和輸送機邏輯控制設計，旨在進一步促進機場行李系統的應用和發展。

參考文獻

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[2] 楊歡.機場行李系統自動控制中計算機網絡PLC技術 的應用[J].電子世界，2016，（1）.