雙流機場T1航站樓進港行李系統監控設計

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監控設計

成都雙流國際機場股份有限公司 楊 桃 王若敏 李 俊

隨著我國航空事業進步與發展，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。本文針對雙流機場引進的進港行李系統，在對其吸收和消化后進行改造和升級，使其更加現代化、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控系統，再對硬件組態和SCADA監控設計進行了闡述，最后總結了小型進港行李系統SCADA監控系統的功能，設計方法以及運行情況。

民航機場；進港行李系統；SCADA監控；PLC

0 引言

機場進港行李處理系統是復雜的機電一體化系統，它涉及機械運轉與傳動、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。機場進港行李系統對于整個機場系統的正常運行及其重要，如果行李系統出現故障，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，是中國內陸地區的航空樞紐和最重要的客貨集散地。其T1航站樓的進港轉盤已用十余年了，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。繼續應用該行李運行系統將嚴重降低機場服務質量，因此有必要對到進港行李處理系統實行重新改造升級[1]。

在改進設計階段發現雙流國際機場進港行李處理系統是T型轉盤，其只有現場控制系統沒有遠程監控系統，為了實時監控，必須添加監控系統。由于該系統比較分散，為不影響生產，減小故障率，結合現場實際改造機場進港行李監控系統改造。

1 進港行李監控系統硬件設計

機場進港行李監控系統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控系統硬件設計，硬件系統其主要由中央控制PLC、現場網關以及I/O模塊構成。綜合經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、倍加福網關以及倍加福I/O模塊，最終設計得到的監控系統由1臺PLC，2臺網關，42個I/O模塊組成[2]。

該監控系統硬件工作原理主要是由中央控制PLC通過Profibus總線請求于現場網關設備，現場網關通過AS-i總線請求于現場I/O模塊，I/O模塊做出動作響應。網關還需要把所有I/O模塊的狀態打包發送給PLC，最終通過網線連接到PLC通信模塊的CP343監控模塊能夠實時監測系統變化[3]。其中I/O模塊直接控制現場設備如圖1所示，2條總線都是采用循環尋址方式如圖2所示，如果發出請求沒收到響應，則會產生發出離線故障，通過這種組態的方式實現遠程監控和系統升級。

圖1 控制系統架構示意圖

圖2 主從站循環尋址

1.1 中央控制PLC構架設計

西門子PLC作為中央控制系統，通過編程，系統管理人員可以實現對遠距離分散在進港系統的設備的控制，中央控制系統主要集中在監控室，這里的監控計算機與PLC的通信模塊通過網線連接，實現實時監控現場設備[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延長現場通信距離

由于進港行李監控系統的現場通信速率是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，現場采用了RS485中繼器來延長通信距離，其中RS485（其機構如圖4所示）還具有延長profibus通信線距離還有增加節點的作用。

1.3 現場網關柜組成

監測系統采用倍加福網關做子站，網關采用±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掛上I/O模塊。I/O模塊收集現場和控制柜元器件的狀態，并輸出信號作用于繼電器、塔燈、指示燈等。倍加福網關采用±15v雙電源模塊供電，向現場分布2條AS-i總線，網關柜里還有2個24v電源模塊，通過倍加福I/O模塊實現現場元器件動作，連接原理圖如圖5所示，現場控制柜構成如圖6所示。

圖5 倍加福模塊

圖6 現場網關控制柜

1.4 監測系統控制柜I/O模塊模塊

現場采用倍加福I/O模塊，檢測元器件狀態，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的執行元器件上，7個I/O模塊集中控制一個轉盤如圖7所示。

三角代換法的基本思想，在于把函數的值域問題轉化為三角函數的值域問題，在代換時，必須使三角函數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。下面用三角函數的平方關系消去根式，得到一個三角式而不是有理式，但它產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 軟件系統設計

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

2.1 PLC程序系統與程序編寫

PLC程序系統中的西門子step7軟件組態如圖8，需要在倍加福官網下載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，從站是現場網關，地址不能重復，并且從站在組態中的地址，要與現場硬件設置的地址相對應。

圖8 軟件組態圖

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就是實現遠程監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]。考慮到6個轉盤的功能一樣，采用FB模塊編寫，調用不同的背景數據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監控系統軟件系統構成

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

圖11 SCADA主界面

圖12 進港系統界面

以圖形方式顯示整個進港行李系統的運行狀態，圖12表示進港6轉盤的整體狀態，故障還是良好。6個轉盤分成2個區域，每個區域頁面可以看見轉盤的詳細狀態，如轉盤的啟動、防火卷簾門的位置、急停狀態、元器件等狀態（如圖13所示）。轉盤轉動時顯示是綠色，故障顯示的是紅色，故障處理復位后顯示的是黃色。防火卷簾門監控旁邊有三個指示塊，當處于關閉狀態（下限為）時下指示塊顯示綠色；打開狀態（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窗口如圖16所示，點擊圖形界面的轉盤會彈出電機運行狀態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 現場設備的故障報警情況

系統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據庫保存，發生故障的設備在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。對于每個進港轉盤，SCADA監控系統至少具備“停止、復位、啟動”功能選項，在進港轉盤故障處理完畢后，先要進行“復位”后才能“啟動”。如圖13在每個轉盤的下面都有“停止、復位、啟動”三個按鈕實現遠程控制。同時SCADA和現場的三色指示燈都有聲音和燈光提示。當監控設備故障時，也可以在現場控制柜上實現這些操作。

圖13 區域界面

圖14 故障報警界面

圖15 電機故障界面

圖16 PLC、網關故障界面

圖17 防火卷簾門界面

3 結論

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

[1]黃敏平.大型機場行李處理系統輸送機控制系統的設計研究[D].華南理工大學,2012.

[2]陳洪.PLC在皮帶機輸煤系統中的應用[J].攀枝花大學學報,1999(2):79-83.

[3]陳蘊基,沈克宇.皮帶運輸機的PLC控制[J].交通與計算機,2001(2):45-47.

[4]汪勝.PLC在機場浦東機場行李輸送系統中的應用[J].制造業自動化,2004(10):63-65.

[5]邱公偉.可編程序控制器網絡通信及應用[M].北京:清華大學出版社,2005.

[6]陸昕,曹奇英,楊建.基于PLC的長春機場行李監視控制系統[J].計算機工程與設計,2007(8):1973-1975.

[7]廖常初.S7-300/400 PLC應用技術[M].北京:機械工業出版社,2011.

[8]周德澤,袁南兒,應英.計算機智自監測控制系統的設計及應用設計[M].北京:清華大學出版社,2005.

[9]朱艷,李家啟.機場行李中轉系統故障診斷的研究[J].交通與計算機,2004(3):44-47.

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。

李俊（1988—），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。