光電隔離在車輛進出管理系統中的運用

任安倩

（河北鋼鐵集團宣鋼公司計控中心，河北 宣化 075100）

0 引言

光電隔離器是一種專門為工業自動化通信而發明的，解決了RS-485總線組網，是一種在復雜的電磁環境下根據RS-485系統要求而設計的RS-485總線分割集線器，為了保證數據通信的安全及可靠，RS-485在接口端我們采用了光電隔離的技術，這使得設備不僅運行穩定，安全可靠，而且有效的防止了由于附近高壓電磁場干擾導致的電壓升高，同時可以防止雷擊浪涌引入轉換器及設備。

目前，車輛進出管理已經由原有的人工手動抬桿發展成為現在依靠電子設備來控制，相較于車流量很大的門禁控制系統，一旦出現車號掃描故障，會導致車輛無法進出廠，影響接下來的物流業務管理。對于大型企業來說大多的門禁處都因有高壓電線、閃電雷電等易產生電磁場干擾的因素，影響信號的掃描和傳輸，因此為保證業務正常順利進行，有效防止雷擊和共地干擾的產生，供電采用外接開關電源供電，利用光電隔離的這些優勢可以解決復雜的電磁場干擾環境，有效地抑制閃電和電磁干擾的影響。

1 行業概述及項目背景

1.1 行業概述

車輛進出管理是采用計算機網絡技術、通信技術、機電一體化等技術為企業或是客戶提供的高效的出入口管理系統，它不僅僅是作為出入口管理使用，特別是有助于企業內部有序化的管理，車輛進出管理部分與RFID電子車牌系統、道閘系統、LED顯示屏、監控設備等硬件設備連接，主要包括進出廠車輛的身份識別、控制道閘起降以及視頻抓拍、設備監控等功能。為了保證車輛正常順利進廠，利用光電隔離原理可以抑制閃電及電磁干擾等功能，在車輛進出管理硬件系統連接過程中加入光電隔離器，用以降低車輛進出系統硬件設備故障的發生率。

1.2 項目背景

車輛進出管理系統是室外掃描硬件包含掃描天線、掃描主機、掃描傳輸板，碼轉與計算機等構成，而大多門禁處都因有高壓電線、閃電等易產生電磁場干擾的因素，導致在車號掃描的前期步驟中，掃描主機處于異常狀態或是死機狀態，車輛無法正常掃描車號、傳輸信號無法到達計算機終端，無法與車輛管理系統中數據庫進行判斷與核驗，最終車輛因無法判斷是否有權限而不能抬桿進廠。為適應社會的發展，滿足車輛可以正常順利進出廠的要求，保證制卡、過磅的一系列業務正常運轉，可以通過在車輛進出管理硬件連接過程中增加光電隔離器，以解決門崗掃描天線周圍的強電磁場干擾和雷擊現象，降低車輛進出系統硬件設備故障的發生率，保障掃描主機等設備狀態正常，車號準確無誤上傳，順利的抬桿進廠。

2 系統設計

2.1 掃描主機介紹

本系統應用的車輛進出管理系統所用的掃描主機有3個顯示燈源，分別為系統電源指示燈、接收信號指示燈、傳輸信號指示燈，正常通信模式下電源燈常亮表示電源接通，設備正在運行；接收信號燈慢閃和傳輸信號燈快閃屬于通信正常。如遇到以下情況則說明掃描主機本機存在故障：一是電源指示燈不亮，故障可能為插座端沒有供電，或是電源適配器存在故障所導致的。二是接收信號指示燈不亮；故障可能為掃描天線存在故障，不能識別到RFID車卡的射頻信號，無法將信號傳送到掃描主機上。還可能為接收信號指示燈本身故障。三是傳輸信號指示燈不亮：故障可能為與掃描主機相連的下級硬件設備存在故障，不能正常通信或是本身傳輸信號指示燈故障。本系統應用的掃描主機的工作環境最低溫度在-30℃，適合于本地區冬季氣溫，同時它的通信口包含RS232和RS485串口通信，波特率可以有多種設置，應用于本企業的波特率在115200最為合適。

圖1 掃描主機

2.2 車禁掃描控制板介紹

本系統應用的車輛進出管理系統所用的掃描控制板起到了承上啟下的作用，除了電源端子為掃描控制板供電之外，還分別有輸入端與輸出端，輸入端通過與室外的掃描主機控制箱內引出的信號線相接，輸出端子與存儲車號的控制板相連接，需要注意的一點是輸入端分為INA和INB，INA和INB與掃描主機的信號線相對應，輸出端的OUTA和OUTB分別要與所連的碼轉相對應。如果輸入端和輸出端的AB端子與信號線或是碼轉相連的一端接反，沒有對應上則整個車輛進出系統仍然無法正常工作。

2.3 詳細論證階段

（1）在出現物資車輛進廠車號掃描不能上傳至計算機時，計算機無法與數據庫進行比對核實，導致不能觸發抬桿動作。這時工作人員會首先想到是掃描的天線、掃描主機或是車禁掃描控制板出現了故障問題，通過分別更換了新的掃描天線、掃描主機和掃描控制板后問題依舊存在。

（2）聯想到門崗上掃描天線附近有安裝高壓電線，猜想到是否由于高壓電線的磁場干擾了掃描主機的正常工作狀態，出現掃描主機只有電源燈常亮的死機狀態，無法將信號傳輸給通過信號線相連的掃描控制板，進而影響掃描控制板的狀態無法實現其控制功能。于是當把掃描天線通過接線拉到離門崗有一定距離的室內，遠離高壓電線的地方，保證其他電子控制設備不變的情況下，掃描狀態正常及上傳信息準確無誤，信息與計算機本地數據庫比對后觸發抬桿動作，車桿正常起落，車輛順利進廠制卡。

（3）于是，在找到故障原因后，工作人員想到要解決電磁干擾或是雷擊的問題是才關鍵，所以在掃描主機和掃描控制板之間添加光電隔離器，用以起到抗高壓干擾抗電磁雷擊等的作用，即把所受到的干擾源隔離在整個控制系統之外，在配置和調試掃描主機和掃描控制板后保證車輛信息上傳的安全可靠。

3 選用光電隔離器要求

在車輛進出管理系統中選用的光電隔離器不僅要滿足本地冬季氣候溫度，尤其避免在冬季時由于氣溫過低導致光電隔離器起不到相應的隔離作用，隔離器在零下四十攝氏度時可以考慮選用。還要滿足傳輸速率的要求，應用于企業的傳輸速率在300b/s-115.2kb/s時可以作為考慮。在RS-485工作模式，采用的判別電路能夠自動感知數據流方向，并且自動的切換使能控制電路，輕松解決RS-485收發轉換延時的問題。光電隔離器的傳輸距離范圍在0-3km（115200-300b/s），性能安全穩定。同時重要的一點是選用的隔離器要有短路、開路的保護功能，當遇到強干擾或是雷雨閃電天氣導致設備發生故障時，出現故障的部分及設備將會被隔離，從而保護其他相連的硬件電子設備不受到損壞，確保其他設備的正常運行。

圖2 光電隔離器

4 結束語

相對于安裝光電隔離器之前的車輛進出管理系統，安裝后現有系統的故障率大大降低了，利用了光電隔離器可以有效地抑制信號和高壓電磁干擾的優點，防止由于信號、高壓電磁的干擾雷擊等現象導致車輛進出管理系統的電子控制設備的異常或損壞，不能正常上傳車輛信息、不能控制車桿的起落后無法進廠，不能完成物流制卡、過磅等程序，影響后續大量的物流工作。安裝光電隔離器后的車輛進出管理系統從人力物力上都大幅降低成本，更重要的是也解決了車輛占道影響交通導致的堵車現象。