進出境郵件海關國檢聯合查驗自動分揀控制系統的研究與應用

方　強，劉玉絨，裴　旸　（廣東信源物流設備有限公司，廣東 廣州 510507）

FANG Qiang,LIU Yurong,PEI Yang　(Guangdong Siwun Logistics Equipment Co.,Ltd,Guangzhou 510507,China)

0　引言

海關國檢聯合查驗自動分揀系統是現代物流智能分揀系統的重要應用。它通過利用現代先進技術，實現了郵件自動掃描、自動稱重、放射性物質檢測、快速安檢、自動分揀和遠程監控的目的，提高了查驗的效率和準確率，同時也滿足了封閉式集中監管、便捷式快速通關的需求。

1　查驗線的控制流程

郵件卸車后進入輸送皮帶機，人工將郵件從環形供包輸送皮帶機上放置到上貨滾珠平臺，再將郵件條碼朝上，整理平齊后推送至第一臺積放輸送機完成自動掃描；隨后郵件依次順序進入動態稱重機完成自動稱重，同時通過放射性物質檢測儀完成放射性檢測；進入X光機完成安檢后進入第二臺積放輸送機。控制系統根據海關和國檢預查驗信息及關員的現場布控指令自動放行郵件或分揀郵件，其中放行郵件傳輸至線體的末端，當控制系統收到信息系統的海關查驗指令時，就將對應的郵件通過移載機分揀到海關格口；當控制系統收到信息系統的國檢查驗指令時，就將對應的郵件通過移載機分揀到國檢格口；當控制系統同時收到信息系統的海關查驗和國檢查驗指令時，就將對應的郵件通過移載機分揀到共同查驗格口。根據系統的控制流程，控制流程圖如圖1所示：

2　控制系統網絡架構

由于傳統的控制網絡，信號的采集和輸出均是直接傳送給PLC和相應擴展模塊，而對于系統復雜、控制信號多的情況，就會出現材料消耗大、設備調試時間長，故障節點增多和不利于維護等問題。針對此問題，整個控制系統的網絡通訊主要采用Profibus-DP總線和工業以太網組成。現場級PLC與遠程I/O模塊之間通過Profibus-DP通訊，Profibus-DP是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準，其傳送速度可在9.6kbaud～12Mbaud范圍內選擇，完全可以滿足數據傳輸的實時性要求，而且由于其環境適應性和抗干擾能力強，對于本系統的現場條件，可以達到良好的應用效果。Profibus-DP適用于設備級控制系統與分散式I/O的通信，主站通過標準的Profibus-DP專用電纜與分散的現場I/O分控柜進行通訊，對整個DP網絡進行管理和控制。所以根據DP網絡和工業以太網的特點，PLC與觸摸屏、分控式I/O柜之間采用Profibus-DP總線通訊；監管線服務器與EDI報關服務器、掃描儀、X光機、PLC之間采用以太網TCP/IP通訊。根據現場的設備數量及系統功能的復雜程度選擇西門子317-2DP型號的PLC，并在主控柜上配置一套TP1200型號的觸摸屏，以方便現場使用人員操作和監控。下面將控制系統劃分為3級控制：

（1）系統級，監控系統。可在中控室的上位機上或者主控柜的觸摸屏上對現場的設備進行啟停控制、參數設置和故障報警等。

（2）現場級，PLC控制器。采用西門子的317-2DP型號的PLC作為主控制器，魏德米勒遠程I/O模塊UR20作為分布式控制的子站。

（3）設備級，現場信號設備。如動態稱、放射性物質檢測儀、移載機、變頻器、暫停按鈕、光電傳感器、塔燈、急停按鈕等。

圖1　控制流程圖

根據對控制系統的分析，控制系統的網絡架構圖如圖2所示：

圖2　網絡架構圖

3　主要技術方案

由查驗線控制流程可知，編碼器定位技術和PLC與監管線信息服務器基于TCP/IP的socket通訊技術對系統實效性和準確性要求最高，影響整個系統的運行效率，所以將對以上主要技術方案進行簡單分析。

（1） 編碼器定位技術

為了實時跟蹤每件郵件在皮帶輸送機上的位置和反饋每段皮帶輸送機的速度，需在每段皮帶輸送機的機頭輥上安裝光電編碼器。當皮帶輸送機機頭輥直徑為D，編碼器轉動一圈脈沖數為N，郵件的實時編碼值為B，郵件的經過入口光電時的編碼值為A，分揀格口距離入口光電位置為L，則編碼器每個脈沖對應皮帶的跑動量P為：

郵件到達分揀格口需要的編碼器脈沖數C為：

郵件在皮帶輸送機上的實時位置L0為：

當L0=L時，則移載機實現分揀動作。

（2） PLC與服務器基于TCP/IP的socket通訊協議

西門子317-2DP通過以太網模塊CP343-1與監管線信息服務器進行基于TCP/IP的socket通訊。首先需在STEP7軟件的NetPro中為進行CPU通訊連接配置，然后確定PLC與服務器socket通訊的協議。此系統是采用PLC的循環中斷組織塊OB35，每200ms周期性的向信息系統發送12個字節的報文，報文格式如表1所示：

表1　socket通訊協議

4　系統各部分主要功能簡介

（1）監管線信息服務器

正常情況下，監管線信息服務器會一直工作，功能包括與海關國檢交互EDI信息、接收X光機的同屏比對數據和與PLC交互分揀信息。斷電時由UPS供電可保持服務器繼續工作3小時，當主服務器發生故障時，備份服務器會自動接替工作。

（2） 積放輸送機

為了保證郵件為單件流傳輸，且郵件之間有一定的間距，所以查驗線的輸送機采用積放控制模式。即當郵件沒有傳送出輸送機或者不允許下一件郵件進入時，下一件郵件會自動停在上段皮帶機的末端光電處等待。

（3） 動態稱重機

動態稱主要由動態秤分秤臺、傳送機構、稱重顯示控制器和光電檢測器4部分組成，其主要功能是將連續運動物件的重量稱量出并通過以太網傳送給監管線信息服務器，服務器結合郵件號碼和報關信息，判斷是否超重或者是否與報關信息重量相符。

（4） X光機

通過X射線檢查系統獲取快件物品的透視圖像，結合郵件號碼，實時發送給海關國檢服務器，海關國檢判圖人員可在控制機房內根據EDI報關信息，判斷和決定是否進行查驗開拆操作。

（5） 移載機

當判圖人員需要開拆某個郵件時，經過判圖操作，監管線信息服務器會向PLC發送消息，PLC收到消息后會實時跟蹤郵件的位置，當郵件傳輸到合適的位置時，就會通過移載機將郵件分揀到相應的格口。

5　結論

本研究開發的自動分揀控制系統，自運行以來，運行穩定可靠，自動化程度高，操作維護方便，而且很大幅度地提高了海關國檢的查驗效率和準確率。實現了郵件查驗的自動化控制和信息化管理，營造了良好的通關環境。海關國檢聯合查驗自動分揀線的實物運行圖如圖3所示：

圖3　查驗線實物運行圖

參考文獻：

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