民航机场行李分拣系统中PLC技术的应用

【摘要】本文从民航机场行李分拣系统的概述入手，并在此基础上对PLC技术在民航机场行李传输系统中的具体应用进行研究。期望通过本文的研究能够对提高机场行李分拣效率及传输系统的运行稳定性有所帮助。

【关键词】机场；行李分拣；PLC技术

1.民航机场行李分拣系统概述

近年来，我国的民航运输业获得了快速发展，行李分拣系统是民航机场中不可或缺的重要组成部分之一。然而，在很长一段时期，自动分拣技术都是由国外一些发达国家所掌握，这在一定程度上制约了我国民航机场行李分拣系统的发展，在这样的背景下，国内的民航机场不得不花昂贵的价格从国外购进成套的行李分拣系统，例如，北京机场的3#航站楼采用的行李分拣系统就是从德国引进的，据悉这套系统的总价格高达数十亿人民币，上海浦东国际机场2#候机厅的行李分拣系统采用的是英国某公司的技术，这套技术的合同金额也高达数千万美元。为了进一步降低民航机场的总体建设成本，当务之急是要研发出具有自主知识产权的行李分拣系统，这对于我国民航产业的持续发展具有非常重要的现实意义。

行李分拣系统是一个集多种技术于一体的综合系统，如计算机技术、网络技术、PLC控制等等，该系统又被称之为BHS，具体是指对旅客的行李进行集中传送、分拣、处理的综合自动化系统。国内大部分民航机场的行李分拣系统采用的都是三级控制结构，即信息网、控制网以及远程I/O链路。现如今，国内的航空市场发展十分迅速，进出港的旅客越来越多，这对BHS的处理能力提出了更高的要求。在这一背景下，国内很多民航机场都开始使用行李自动分拣系统，这种系统最大的特点是故障率较低、处理速度快，并且不需要太多的工作人员，它的应用进一步提高了行李分拣的工作效率。

2.PLC技术在民航机场行李分拣系统中的应用研究

在PLC分布式行李分拣系统的设计过程中，较为关键的环节是硬件设备选型和系统软件设计。在硬件设备具体选择的过程中，除了需要充分考虑硬件对系统各种功能的支持性以外，还必须考虑到硬件设备本身的可靠性以及价格等方面的问题。不仅如此，还要考虑到以硬件系统为基础的软件环境，这是因为一旦硬件设备选定之后，系统后续的设计工作全部都需要借助软件来实现。所以，必须对硬件设计予以足够的重视。此外，还要确保系统软件设计先进，且符合系统硬件的要求。

2.1系统硬件

相关理论与实践均表明，电气控制系统最主要的作用是在实现被控对象工艺要求的基础上，达到提高生产效率的目的。为此，在对PLC控制系统进行设计的过程中，需要遵循以下原则：满足控制要求、简单、经济、实用、便于维修、安全可靠。

2.1.1 PLC选型

在对PLC进行选型的过程中，需要对其容量进行估算，具体包括以下两个方面：一方面是对I/O点数的计算，另一方面则是对用户存储器的估算。按照分拣系统的实际功能要求，并充分考虑到未来的扩充，需要在现有的基础上增加10-15%左右的余量。同时，由于用户终端设备上的应用程序所占用的内存与诸多方面的因素相关，如处理量、I/O点位数等等，故此，系统中每一个I/O点及其相关功能元件所占用的内存应与表1的要求相符。

表1I/O点及其功能元件内存量估算

由于行李分拣过程当中需要控制的参数相对较多，并且还需要对相关数据进行实时采集和分析处理，这使得系统工作流程相对比较复杂，为了进一步确保数据通讯的顺畅，决定选用西门子公司研发的S7-400PLC。该型号的PLC采用的是模块化设计，PLC主机对各个I/O模块的控制主要是通过PROFIBUS-DP网来实现的。因为CPU本身自带的I/O数量无法满足系统的实际需求，故此决定采用接口模块对现场的扩展I/O进行连接。主PLC与工控机的连接是通过工业以太网实现的，并将数据实时传递给计算机，由计算机来完成整个系统的监控。

2.1.2电机选型

在对电机进行选型的过程中，除了应当充分考虑电机的调速范围、转矩、功率之外，还必须考虑电机的价格，尽量选用性价比高的电机。由于行李分拣系统中的输送带长短不一，并且每一条输送带均由一个电机进行单独控制。经过技术经济性比选后，决定采用SEW EURODRWE公司出品的交流异步电机。

2.1.3 PLC系统设计

PLC控制系统采用的是当前最为流行的分布式垂直结构，由于被控制对象比较分散，加之被控环节相对较多。为此，可将控制站部分设计成带有现场总线功能的主从系统。与控制室距离较远的信号，可将信号处理单元安装在现场机柜当中，采用这样的方法进行设计，不但能够提高信号的强度，而且还能进一步节省原材料，有助于降低施工周期和成本。PLC控制系统的处理器模块采用与之配套的S7 CPU416-2DP，该处理器具有强大的运算能力，其可以通过I/O站实现现场信号采集、处理和控制等功能。该系统的PC机采用的是2台HP台式机，其中一台为工程师站，另一台为操作员站，在任意一台PC机上均可借助STEP7软件实现系统编程、组态。

2.2软件设计

行李分拣控制系统的软件设计分为以下两个部分：即下位控制和现场监控。在对监控系统进行设计的过程中，工具的选择非常重要，所选的工具应当能够与PLC通信，并且还应当能够提供友好的人机界面；PLC与上位PC机之间的通信可借助高级编程语言予以实现，需要注意的是，在实现通信的过程中，必须严格遵守通信协议的规定要求。为此，可采用STEP7作为编程软件，该软件具有硬件组态功能，组态的过程实质上就是模拟真实的PLC系统。如果需要对相关模块的参数进行修改时，只需要进行硬件组态即可。由于编写好的程序常常会存在一些错误或是缺陷，为了将这些问题全部消除，可以在软件编程完毕后，对其进行测试，确认无误后方可投入现场运行。在对程序进行调试的过程中，需要注意如下问题：其一，程序是否能够按照设计要求运行；其二，必要的功能是否完备；其三，对现场干扰的适应能力如何。经过试运行之后，确定系统各方面性能稳定后，便可正式投入使用。

2.2.1 WinCC上位监控系统

WinCC是一款功能强大的组态软件，其也被称之为视窗控制中心，它可以提供适用于工业的图形显示、消息归档、报表模板等等，并且还可以实现画面的快速更新，开放性是该软件最为突出的特点之一，利用开放接口用户可自行开发需要的应用软件。WinCC与STEP7的集成开放式体系结构如图1所示。WinCC为PLC提供了多种驱动软件，当它与STEP7组合到一起后，便形成了一个集成系统，用户可在STEP7中插入WinCC操作站，由此可以使整个编程过程更加简单，有利于节省设计时间。

图1WinCC与STEP7的集成开放式体系结构（下转第204页）

（上接第197页）2.2.2下位软件

由于机场的行李分拣系统分为多个区域，每个区域当中又包括了不同的子系统，各个子系统则是由多个部分构成。故此，可按照硬件的架构对软件进行设计，这样有助于编程人员对系统的进一步了解，而且也便于程序编写、修改以及后期维护。大体上可将一个系统分为4个部分，各部分之间的关系为包含与被包含。可将单个区域视作为一个系统，即System，而系统管理则主要负责对它的下一级Area进行控制，Area Manager又负责对它的下一级Zone进行控制，以此类推。控制命令由上向下逐级传递，当System发出相关命令之后，先传给Area，再到Zone，最后传递给相应的设备。

3.结论

综上所述，本文针对民航机场的行李传输分拣系统设计了PLC控制系统，并对系统的硬件和软件设计进行了详细论述。通过PLC控制系统的应用，不但能够提高行李分拣效率，而且还能减少工作人员的劳动强度。该系统现已在某民航机场的行李分拣传输系统中进行了应用，其效果非常明显，由此可见，该控制系统具有一定的推广价值。[科]

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