机场行李系统自动化控制系统的应用吴伟蓬

机场行李系统自动化控制系统的应用吴伟蓬

吴伟蓬

广州白云空港设备技术发展有限公司

摘要：随着当今全球国际化和国内改革开放的发展，我国的航空事业取得了巨大的进步和成长，在这些大型航站楼建成的同时，旅客的行李处理系统也随之需要一个很大的改进，所以主要针对行李处理系统简述、PLC自动化控制简述和PLC技术在机场行李处理系统中的应用以及行李控制系统软件模型化设计进行简要分析。

关键词：机场；行李处理；自动化

一、行李处理系统简述

行李处理系统在大型机场中每天处理数万件至数十万件出港、中转和到港旅客的行李，为机场日常运营提供高效的行李处理服务。机场行李自动分拣系统(BaggageHandlingSystem)如今己经用到了很多自动化的技术，主要分为离港和到港两个子系统，还有其他很多的系统。现今把自动化技术运用到机场的行李分拣处理系统当中己经逐渐的普及起来，和以往人工和机械皮带传输的方式不同的是，运用自动化技术可以实现准确实时的行李运输跟踪，大大的降低了行李运输错误，而且减少了人员的劳动，提高了机场物流效率，所以行李处理系统的自动化一定会使用得越来越普遍，当然在设计的过程中会涉及到计算机，工程控制，PLC以及系统管理等多方面的知识，总之自动化的行李分拣系统今后有着广大的发展前景。作为大型机场三大关键运营系统的行李处理系统（另外两种是安检系统和离港系统），直接决定机场行李的物流运输能力，也间接决定了旅客行程以及航空公司的服务质量，因此为了提升客流量，机场行李处理系统的改善和优化变的尤为必要。

二、PLC自动化控制简述

PLC(ProgrammableLogicController)技术，可编程的逻辑控制，是一种可以和计算机相连，并且可以和通讯技术结合的自动化中央控制器，通过连接其他设备实现多种自动化功能，比如机场行李的安检系统，实时通讯系统，火灾紧急报警系统以及突发事件急停系统等都可能会用到PLC技术。

PLC技术的工作原理大概是这样的，将PLC和外接传感器连接，接受传感器的模拟信号之后通过PLC的输入模式把信号传给CPU,CPU识别并进行相应的计算处理，之后就送出处理信号，输出到外接设备控制做出相应的可控的动作，达到自动化的目的。

在机场处理系统中使用PLC控制技术需要达到以下三个目的:满足使用要求，达到控制对象的目的。降低造价，结构简单易懂，方便维护。可靠性高，较为安全。

行李处理系统是一个较为复杂的系统，为使得数据处理流畅，稳定并且适应性强，大型机场输送机控制系统中普遍选用的PLC为西门子S7-300和S7—400或最新的S7-1500，其编程简单，快捷。另外西门子S7-300和S7—400以及S7-1500控制器均支持模块化设计，因此可以设计出功能较为完善和稳定的控制系统。

三、行李控制系统软件模型化设计

1、系统模型

系统模型是以一个或多个通信网络协议作为系统层级的划分，将相互通信的设备集合在一起，以实现整个系统的功能，通常分为离港系统和到港系统。

2、资源模型

资源提供了功能网络的运行环境。资源是包含在系统中的一个功能单元，通过事件和数据流交换信息，合理分配资源，实现系统各个模块的独立操作。系统中的一个模块的删除、增加和修改，都不会影响到其他模块的功能。组成分布式系统的所有功能块，将全部分布于各个资源当中。

3、功能模型

利用系统的资源信息，组成一个完成特定功能的模型。功能模型是系统设计的基本单元，比如输送功能、值机功能、安检功能、合流功能、分流功能等。这些功能在不同系统之间都是类似的，电气设计会略有差异。因此系统开发的主要工作在于发现功能、理解功能、编写功能并进行适应性修改。

4、功能块模型

功能块模型是所有模型的基础。功能块是软件封装和重用的基本单元。功能块由事件输入和输出数据、数据输入和输出、算法和内部变量组成。算法决定功能块的功能特性，特定事件发生时，其变化反映在相应的事件输入上。驱动相应算法执行，算法读取输入数据，根据输入数据和内部数据产生内部数据输出，最后触发一个输出事件。功能块结合系统资源从而组成功能模型。

4.1基本功能块

基本功能块是系统最基本控制单元设备的应用，主要是定义其基本的输入信号和输出信号，并具有基本的控制算法对输入信号进行判断，对输出信号进行控制，并为其他控制算法预留相关的接口信号。

在行李控制系统中，最基本的控制单元是电机，其输入信号就是控制电机的相关单元的反馈信号，比如电机保护开关、手自动控制模式、急停信号等。输出信号主要为对电机发出的指令，主要是启动/停止信号、正反转信号、速度信号。主要的控制算法包括输入电气信号的逻辑判断，判断输入电气信号的状态，输出控制指令，从而决定输送机的行为；输送机的基本行为主要包括启动、停止、渐停、节能等。

行李处理系统中已启动：表明系统已经启动，在电气设备正常的前提下具备输送行李的能力；已停止：表明输送机不具备运转的条件，可能是电气故障，也可能是其他逻辑算法，预测输送机存在问题而将输送机停止下来，同时会显示相关的故障信息；暂停：通常是外部接口请求输送机暂时停止运转，在外部设备恢复之后再运转，这一个过程不会改变输送已停止的状态，一旦外部设备的请求消失，输送机就会立即运转起来；渐停：是上下游输送机接口之间发生，下游输送机不具备接收行李的条件，而本段输送机却有行李需要请求输送至下游输送机，则行李会在输送机的末端位置等待，直到下游输送机接收行李的条件具备；节能：为了节约能源，在输送机上没有行李输送，且输送机运转超过输送机长度的时候，就可以将输送机静止下来，以节约能源，直到上游输送机有请求发送行李信号触发的时候，才会复位节能的状态。这几种状态之间是存在优先级关系，已停止的优先级最高，其次是暂停、渐停、节能和已启动。这一优先级也决定了输送机在HMI上的显示状态。

4.2辅助功能块

辅助功能块为基本功能块提供更多辅助功能，主要是为了实现更多更复杂的功能。因为需求，应用相应的算法，对基本功能块预留接口信号控制，以实现特定的功能。比如输送机的速度运算、光电开关的信号检测阻

1、现场监控

以以太网为基础选择相对应的CPU，分别独立控制到港和离港这两个子系统，选择相匹配的输入输出模式。各个PLC和智能电控设备之间利用以太网进行链接，使用以太网络交换机，交换机采用冗余环网进行连接，主要是保证网络的稳定和畅通，连接线路可以采用光纤或者具有抗干扰能力的屏蔽线，视工作情况和环境而定。

SIMATICS7--1500被用在当今新型的大型机场行李处理系统项目中，因为其性能稳定并且技术先进，与过去的S7-400系列相比拥有更快速的处理速度，更新的控制软件支持与更便利快捷的组态设置方式，在S7--1500中央控制器中可以和智能从站或输入输出I/0ET200SP连接，还可以连接到PROFIBUS-DP以及当今被各类型工业设备厂商广泛使用的PROFINET总线，体现出其强大的可拓展性与兼容性。在通讯层面可以使用光纤来提高数据传输效率，依赖于最新支持的PROFINET总线有了TCP/IP协议的支持，现可通过多种高冗余性的通讯链路设置，提高系统通讯的故障容错性，同时结合行李视频监控和公安监控，从而达到实时对行李处理系统的各个环节进行完全的监测和预警。

2、中央控制系统

通过编程，系统管理人员可以实现对远距离分散在进出港和分拣系统中的设备的控制，人机交互界面具有实施快速和可靠性等优点。中央控制系统主要集中在中心机房，这里的监控计算机通过工控机与连接PLC的交换主机相连接，监控用计算机安装的对应的软件可以完成对监控系统和BHS系统的控制和监督。

其完成的具体功能有:准确的检视和远程控制所有的机械和设备;能对异常情况进行检测和报警，同时完成在控制中对进出港系统实行同步控制，利用界面的切换可显示单条行李运输线路的工况，同时可以根据要求显示设备的基本状况，繁忙或者空闲等;可以对设备的工作情况数字化的记录和存储;系统运行时间的掌控，对空闲的设备进行节能处理;全面控制设备的运行协调，尤其是在繁忙状态下进行合理的资源分配和调用。

3、行李离港系统

PLC的顺序控制方法提高了系统的可靠性，增加了灵活性与柔韧性。由于在PLC中由软继电器取代了继电接触器系统中的中间继电器等，因此大大减少了由这些硬件所产生的各种故障。若欲改变控制要求也可以方便地通过对程序的修改加以实现，而无需过多的调整硬件的设置与连接。行李系统PLC的输入信号有启动按钮、停止按钮、急停开关、X光机接口信号等，这些信号由PLC输人模块采集后送给CPU进行运算，然后输出信号给相应的执行机构以完成对旅客行李的处理。

结束语

为满足枢纽机场的运营需求，行李控制系统的设计越来越复杂，系统的可靠性、稳定性以及容错性都会因为系统规模的增大而降低。同时，随着经济的发展，行李控制系统还要具备良好的可维护性和可升级性。

参考文献

[1]马龙.机场行李系统自动控制中PLC技术的应用2016

[2]黄晓晴.行李分拣系统垂直运输效率提升的研究2017