多輛物料車車號識別

左后林

（昆明中鐵大型養路機械集團有限公司，云南 昆明 650215）

0 引言

鐵路道床使用一段時間后，會受到各種污染，當污染累計到一定程度時，鐵路道床會逐漸板結，失去應有的彈性，而影響列車的行車安全。此時可以用清篩機對道床進行清篩作業，使鐵路道床恢復應有的彈性，保證鐵路的安全性。清篩機作業時，有占道床道碴總量30%～40%的廢棄道碴及污土被清篩機分離出來后，只能暫時拋棄在鐵路線路兩邊的水溝、路塹地段、多線區段以及車站范圍內，而后進行人工二次清理。一般情況下，二次清理的勞動量約占大型清篩機使用量的80%多。物料運輸車(簡稱：物料車)就是一種用于承接清篩機拋出的廢棄道碴與污土并裝運至指定地點卸料的鐵路軌行式運輸機械。此外，物料車還能用于裝運新道碴，并對經清篩后的道床所損失的道碴進行補充[1]。

物料車的使用，有效地將工人從繁重的體力勞動中解放出來，大大地提高了工作效率，同時有效地保護了清篩線路周圍的環境。當需要對大量廢棄道碴與污土進行暫存或裝運到指定地點卸料時，僅有一輛物料車是不夠，此時需要有多輛物料車鏈接起來共同作業，如果所有物料車的作業都通過人工手動控制，則需要大量對物料車操作過程熟悉的人員。如采用多輛物料車遠程控制系統能減少大量人員，并且由程序控制代替操作人員手動控制，使控制更加精準。

現有物料車的控制方式均為本地控制(即通過物料車本車控制系統進行作業操作)，主要控制物料車發動機啟、停；物料車旋轉拋帶的左、右旋轉及正反轉；物料車運輸主帶的正反轉等主要操作及對傳感器、濾清器等信息進行監視或警報。多輛物料車遠程控制系統能在多輛物料車聯結時控制其實現以上本地控制所有功能并共同完成裝運、卸載道碴等作業。

1 系統硬件配置

圖1 2輛物料車時的硬件連接圖

遠程控制系統對每輛物料車進行控制時，每輛物料車的硬件配置相同，圖1所示為：遠程控制系統控制2輛物料車時的硬件連接圖，當需要有多輛物料車聯結時，同時工作物料車的數量由實際工作所需材料轉移速率確定，硬件接線與圖1類似。

物料車主要輸入輸出信號：

（1）輸入信號：走行控制旋鈕(0～5V)、輸送主帶控制旋鈕(0～5V)、旋轉拋帶左、右旋轉及正反轉開關、輸送主帶正反轉開關、連續測量物料高度的高度傳感器(4～20mA)及其他濾清器、感應開關等輸入信號。

（2）輸出信號：走行泵(0～100mA)、輸送主帶調節泵及旋轉拋帶調節泵(0～100mA)、掛檔系統輸出閥等輸出信號。

本系統硬件配置是基于Phoenix Contact公司的自動化產品配置而成，硬件配置應根據實際的控制需求來確定。

每輛物料車本地控制系統硬件配置為：

PLC 控制器：ILC 190 ETH 2TX，1塊；

交換機：FL SWITCH SMCS 6TX，1個；

顯示屏：TP10T，1 塊；

AI模塊：IB IL AI 2/SF-ME，3 塊；

AO 模塊：IB IL AO 2/U/BP-ME，3塊；

DI模塊：IB IL 24 DI 16-NPN-PAC，2塊；

DO 模塊：IB IL 24 DO 2-2A-PAC，3塊；

放大器模塊：KSC-10-C101，1 塊。

由AO模塊輸出標準信號(4～20mA)經放大器模塊使輸出電流為0～100mA，進而驅動走行泵或調節泵。

遠程控制系統硬件配置為：

PLC 控制器：ILC 370 PN 2TX-IB，1塊；交換機：FL SWITCH SMCS 6TX，1個；

顯示屏：2913108工控機，1塊。

2 物料車車號識別軟件實現

遠程控制系統軟件實現多輛物料車協同作業，最難解決的問題：當多輛物料車聯結順序改變時，對物料車車號進行自動識別。對車號的識別關系到視頻系統能否正常顯示，也關系到遠程控制系統集中控制室的PLC與每輛物料車PLC間能否正常通信。當多輛物料車車號自動識別的問題得以解決，其他關于多輛物料車聯接共同裝料、卸料等作業的問題都能通過PLC編程而更容易實現。

2.1 物料車車號識別

當多輛物料車聯結作業時，每輛物料車均有對應的車號，并且每個車號都對應車上硬件對應，如PLC的硬件地址(MAC地址)，或交換機的MAC地址[2]，根據不同設備訪問交換機時MAC地址不同來對應已有的MAC地址和車號表來識別不同的車號，本系統對物料車車號識別原理為：根據交換機的工作原理，會將每個接收到的數據包的來源端口記錄到MAC表中，在一個穩定的網絡中，網關的MAC地址會存在于每臺交換機的MAC表中，且終端設備訪問網關的頻率也較高，當某臺設備訪問網關時，數據包經過的交換機都會記錄這個數據包的源MAC地址。所以只要對比每臺交換機的MAC表，就會找出各臺交換機之間的連接端口。實現步驟為：

（1）通過IP掃描獲取IP、MAC、設備類型關系。獲取到IP設備的端口數，如端口數大于零則該設備為交換機，否則為其他設備。

（2）對交換機執行 Snmp 協議(狀態字：1.3.6.1.2.1.17.4.3.1.1)操作，可獲取到交換機各端口所連接設備，并得到關系表。

（3）通過以上兩步操作，可得到以交換機為節點的“ip、mac、端口號”的列表，對該列表通過遞歸算法和冒泡排序法可得物料車組交換機拓撲結構。

（4）根據交換機拓撲結構能對應出每輛物料車的聯接順序，從而識別出物料車的車號。

由于篇幅關系，下面給出上述步驟中部分程序(獲取網段中所有設備IP和MAC關系的程序)：

//獲取網段中所有設備IP和Mac關系

根據以上步驟，可以在多輛物料車因裝料、卸料等作業導致聯接順序發生改變時，遠程控制系統可以自動識別每輛物料車的車號，視頻系統可以根據識別后的順序顯示，控制系統也能根據改變后物料車車號對應每輛物料車上PLC的IP地址，使集中控制室中的PLC與每輛物料車的PLC能正常組態，使通信正常。

4 結束語

目前國內物料車的電氣控制系統多數均為本地控制，本文拋磚引玉闡述了多輛物料車聯接共同作業的硬件配置，并詳細說明如何解決在多輛物料車因裝料、卸料等操作后物料車順序發生改變時自動識別車號的問題。多輛物料車聯接作業能更好的滿足國外勞動力少、需要物料車自動化程度高的要求，為物料車的出口到國外做好提前的準備。

［1］李洪生,黎建麟.DWY斗式物料運輸車組作業模式研究 [C]//云南省機械工程學會2010年年會論文集.2010

［2］盧卡斯.防火墻策略與VPN配置/計算機安全技術叢書[M].北京:中國水利水電出版社,2010.