雙流機(jī)場(chǎng)T1航站樓進(jìn)港行李系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)

成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司 楊 桃 王若敏 李 俊

雙流機(jī)場(chǎng)T1航站樓進(jìn)港行李系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)

成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司 楊 桃 王若敏 李 俊

隨著我國(guó)航空事業(yè)進(jìn)步與發(fā)展，在全國(guó)各地新建或擴(kuò)建了大量大型航站樓，與此同時(shí)各機(jī)場(chǎng)引進(jìn)許多先進(jìn)的行李處理系統(tǒng)。本文針對(duì)雙流機(jī)場(chǎng)引進(jìn)的進(jìn)港行李系統(tǒng)，在對(duì)其吸收和消化后進(jìn)行改造和升級(jí)，使其更加現(xiàn)代化、并增加安全性和可靠性。文中首先簡(jiǎn)介了雙流機(jī)場(chǎng)進(jìn)港行李監(jiān)控系統(tǒng)，再對(duì)硬件組態(tài)和SCADA監(jiān)控設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，最后總結(jié)了小型進(jìn)港行李系統(tǒng)SCADA監(jiān)控系統(tǒng)的功能，設(shè)計(jì)方法以及運(yùn)行情況。

民航機(jī)場(chǎng)；進(jìn)港行李系統(tǒng)；SCADA監(jiān)控；PLC

0 引言

機(jī)場(chǎng)進(jìn)港行李處理系統(tǒng)是復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，它涉及機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)與傳動(dòng)、設(shè)備檢測(cè)與控制以及信息管理等方面，其主要應(yīng)用于進(jìn)港旅客的行李管理與提取。機(jī)場(chǎng)進(jìn)港行李系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行及其重要，如果行李系統(tǒng)出現(xiàn)故障，旅客不能按時(shí)提取行李，行李拖車(chē)不能按時(shí)卸載行李，給航空公司、機(jī)場(chǎng)和旅客均帶來(lái)?yè)p失，影響機(jī)場(chǎng)的服務(wù)質(zhì)量和旅客滿(mǎn)意度等。

雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)是中國(guó)第四大航空港，是中國(guó)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(jìn)港轉(zhuǎn)盤(pán)已用十余年了，且在沒(méi)有擴(kuò)建T2航站樓時(shí)，負(fù)荷大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。T1進(jìn)港轉(zhuǎn)盤(pán)屬于荷蘭進(jìn)口設(shè)備，配件購(gòu)買(mǎi)難度大，機(jī)械以及電子元器件老化嚴(yán)重，而且其故障修理時(shí)間較長(zhǎng)。繼續(xù)應(yīng)用該行李運(yùn)行系統(tǒng)將嚴(yán)重降低機(jī)場(chǎng)服務(wù)質(zhì)量，因此有必要對(duì)到進(jìn)港行李處理系統(tǒng)實(shí)行重新改造升級(jí)[1]。

在改進(jìn)設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)進(jìn)港行李處理系統(tǒng)是T型轉(zhuǎn)盤(pán)，其只有現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)沒(méi)有遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，為了實(shí)時(shí)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(chǎng)實(shí)際改造機(jī)場(chǎng)進(jìn)港行李監(jiān)控系統(tǒng)改造。

1 進(jìn)港行李監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)進(jìn)港行李監(jiān)控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，第一部分首先來(lái)介紹港行李監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)其主要由中央控制PLC、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)以及I/O模塊構(gòu)成。綜合經(jīng)濟(jì)成本和可靠性的綜合考慮，本次硬件設(shè)計(jì)主要采用西門(mén)子PLC、倍加福網(wǎng)關(guān)以及倍加福I/O模塊，最終設(shè)計(jì)得到的監(jiān)控系統(tǒng)由1臺(tái)PLC，2臺(tái)網(wǎng)關(guān)，42個(gè)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(guò)Profibus總線(xiàn)請(qǐng)求于現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)通過(guò)AS-i總線(xiàn)請(qǐng)求于現(xiàn)場(chǎng)I/O模塊，I/O模塊做出動(dòng)作響應(yīng)。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(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到PLC通信模塊的CP343監(jiān)控模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)變化[3]。其中I/O模塊直接控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備如圖1所示，2條總線(xiàn)都是采用循環(huán)尋址方式如圖2所示，如果發(fā)出請(qǐng)求沒(méi)收到響應(yīng)，則會(huì)產(chǎn)生發(fā)出離線(xiàn)故障，通過(guò)這種組態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和系統(tǒng)升級(jí)。

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(shè)計(jì)

西門(mén)子PLC作為中央控制系統(tǒng)，通過(guò)編程，系統(tǒng)管理人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)距離分散在進(jìn)港系統(tǒng)的設(shè)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(jì)算機(jī)與PLC的通信模塊通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備[4]。西門(mén)子PLC控制柜放置在主控室，西門(mén)子各模塊安裝在DIN導(dǎo)軌上，這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)通信距離

由于進(jìn)港行李監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)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(zhǔn)確性提高傳輸效率，現(xiàn)場(chǎng)采用了RS485中繼器來(lái)延長(zhǎng)通信距離，其中RS485（其機(jī)構(gòu)如圖4所示）還具有延長(zhǎng)profibus通信線(xiàn)距離還有增加節(jié)點(diǎn)的作用。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)柜組成

監(jiān)測(cè)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(xiàn)和24v黑色扁線(xiàn)作為2條AS-i總線(xiàn)，總線(xiàn)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(chǎng)和控制柜元器件的狀態(tài)，并輸出信號(hào)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(chǎng)分布2條AS-i總線(xiàn)，網(wǎng)關(guān)柜里還有2個(gè)24v電源模塊，通過(guò)倍加福I/O模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)元器件動(dòng)作，連接原理圖如圖5所示，現(xiàn)場(chǎng)控制柜構(gòu)成如圖6所示。

圖5 倍加福模塊

圖6 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)控制柜

1.4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制柜I/O模塊模塊

現(xiàn)場(chǎng)采用倍加福I/O模塊，檢測(cè)元器件狀態(tài)，輸出PLC指令。I/O模塊端有“I-1，IN1，I+1”三個(gè)輸入端，其中“I-1，I+1”接傳感器正負(fù)端，“IN1”表示信號(hào)端，模塊輸出端有“O1，O-1”兩個(gè)端子，作用于24v的執(zhí)行元器件上，7個(gè)I/O模塊集中控制一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)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(wèn)題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)的值域問(wèn)題，在代換時(shí)，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(xué)常用的一種劃歸方法，在解無(wú)理方程、無(wú)理不等式時(shí)，都要用到這種化“無(wú)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(gè)三角式而不是有理式，但它產(chǎn)生了把一個(gè)問(wèn)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(shè)計(jì)

第二部分來(lái)著重介紹下機(jī)場(chǎng)進(jìn)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(jī)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(mén)子step7作為編程軟件為PLC下載控制程序，實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC變量的變化，從而實(shí)現(xiàn)與SCADA人機(jī)界面圖形和聲音的變化[6]。

2.1 PLC程序系統(tǒng)與程序編寫(xiě)

PLC程序系統(tǒng)中的西門(mén)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(xiàn)，主站是西門(mén)子315-2DP PLC，從站是現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)，地址不能重復(fù)，并且從站在組態(tài)中的地址，要與現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)置的地址相對(duì)應(yīng)。

圖8 軟件組態(tài)圖

step7中編寫(xiě)程序需要添加OB84，OB86，OB100等需要模塊，還有自己編寫(xiě)的功能塊，圖9就是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(yǔ)言編寫(xiě)的[7]。考慮到6個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)的功能一樣，采用FB模塊編寫(xiě)，調(diào)用不同的背景數(shù)據(jù)并建立符號(hào)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(guò)SCADA對(duì)整個(gè)進(jìn)港行李系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)行設(shè)備操作、設(shè)備管理、提供故障報(bào)警等工作[8]，以下為SCADA監(jiān)控系統(tǒng)幾個(gè)主要功能。

圖11 SCADA主界面

圖12 進(jìn)港系統(tǒng)界面

以圖形方式顯示整個(gè)進(jìn)港行李系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，圖12表示進(jìn)港6轉(zhuǎn)盤(pán)的整體狀態(tài)，故障還是良好。6個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)分成2個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域頁(yè)面可以看見(jiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)的詳細(xì)狀態(tài)，如轉(zhuǎn)盤(pán)的啟動(dòng)、防火卷簾門(mén)的位置、急停狀態(tài)、元器件等狀態(tài)（如圖13所示）。轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)顯示是綠色，故障顯示的是紅色，故障處理復(fù)位后顯示的是黃色。防火卷簾門(mén)監(jiān)控旁邊有三個(gè)指示塊，當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)（下限為）時(shí)下指示塊顯示綠色；打開(kāi)狀態(tài)（上限位）時(shí)，上指示塊顯示綠色；其他位置時(shí)，中間指示塊顯示紅色。在SCADA圖形界面右上角有個(gè)PLC圖形，點(diǎn)擊會(huì)彈出其運(yùn)行狀態(tài)窗口如圖16所示，點(diǎn)擊圖形界面的轉(zhuǎn)盤(pán)會(huì)彈出電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)若有故障會(huì)紅底顯示如圖15所示，點(diǎn)擊圖形界面的防火卷簾門(mén)圖形會(huì)彈出圖17窗口，若有故障會(huì)紅底顯示該故障。

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障報(bào)警情況

系統(tǒng)具有顏色和聲音提示的故障報(bào)警功能，并提供代碼，能夠準(zhǔn)確顯示故障類(lèi)型和故障位置。報(bào)警信息將被寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)保存，發(fā)生故障的設(shè)備在SCADA畫(huà)面上將以不同顏色標(biāo)識(shí)出來(lái)，操作員可以選擇該區(qū)域，當(dāng)故障處理后，屏幕自動(dòng)刷新，在故障報(bào)警窗口會(huì)有2條故障報(bào)警記錄，紅色表示進(jìn)入，白色表示離開(kāi)，當(dāng)有故障有聲音反之則無(wú)，也可以點(diǎn)擊“消音處理”按鈕停止當(dāng)前報(bào)警聲音[9]。圖14就是進(jìn)港轉(zhuǎn)盤(pán)故障一覽表。

2.2.3 設(shè)備控制

通過(guò)SCADA圖形化窗口中的按鈕部件，操作員可以控制整個(gè)進(jìn)港行李系統(tǒng)。對(duì)于每個(gè)進(jìn)港轉(zhuǎn)盤(pán)，SCADA監(jiān)控系統(tǒng)至少具備“停止、復(fù)位、啟動(dòng)”功能選項(xiàng)，在進(jìn)港轉(zhuǎn)盤(pán)故障處理完畢后，先要進(jìn)行“復(fù)位”后才能“啟動(dòng)”。如圖13在每個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)的下面都有“停止、復(fù)位、啟動(dòng)”三個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。同時(shí)SCADA和現(xiàn)場(chǎng)的三色指示燈都有聲音和燈光提示。當(dāng)監(jiān)控設(shè)備故障時(shí)，也可以在現(xiàn)場(chǎng)控制柜上實(shí)現(xiàn)這些操作。

圖13 區(qū)域界面

圖14 故障報(bào)警界面

圖15 電機(jī)故障界面

圖16 PLC、網(wǎng)關(guān)故障界面

圖17 防火卷簾門(mén)界面

3 結(jié)論

通過(guò)本次改造升級(jí)實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)港行李系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)自設(shè)計(jì)、使用以來(lái)，運(yùn)行狀況良好，可靠性高，符合機(jī)場(chǎng)對(duì)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(shí)間，提高了服務(wù)質(zhì)量，很好的保障了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行，提高了機(jī)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)能力。

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

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

李俊（1988—），女，大學(xué)本科，助理工程師，主要研究方向：電氣控制及其自動(dòng)化。