1、項目背景
防止及避免行李延誤一直是新白云國際機場行李分揀部門的目標，長期以來，行李分揀機經(jīng)常有掉落行李的情況發(fā)生，發(fā)現(xiàn)不及時，就會造成行李的延誤，給機場造成經(jīng)濟和信譽上的損失。而分揀部門員工較少，分揀機區(qū)域又較大，來回巡查一遍需要十四五分種，所以單靠員工巡查，很容易造成行李的遺漏。該系統(tǒng)就是為了解決以上問題，對行李沒有正確分揀至滑道及時給予及時報警，通知工作人員進行處理，防止行李遺漏的事故發(fā)生。
2、設(shè)計原則
對于自動化系統(tǒng)的設(shè)計，確保系統(tǒng)的可靠性是一個重要的目標。對于該系統(tǒng)，需要對于任何形狀、大小、重量的行李都能及時報警，但又要杜絕誤報警的情況發(fā)生，這就需要采用高靈敏性和高可靠性的檢測設(shè)備。本系統(tǒng)設(shè)計除了需要滿足當前的需求，還需留一定的備用空間，如：I/O點數(shù)等，以便于系統(tǒng)在以后根據(jù)需要進行擴展和適當改造。系統(tǒng)最終要交付給現(xiàn)場操作人員進行使用和日常維護，所以操作性要簡單，維護要方便。
3、現(xiàn)場狀況
統(tǒng)計分揀機所屬區(qū)域需要加裝檢測光柵的地方，位置有63處，其中有3處是沒有發(fā)生過行李掉落，但現(xiàn)場人員強烈建議加裝之處。
簡單統(tǒng)計如下：藍機西行李房 14個
藍機東行李房 17個
綠機西行李房 17個
綠機東行李房 15個
加裝光柵區(qū)域多為行李分揀機內(nèi)側(cè)，行李掉落幾率較大的多為接近行李分揀滑道兩側(cè)。
并且在東行李房，有專供現(xiàn)場人員巡檢的布道區(qū)。由于有人員走動，所以要設(shè)有光柵檢測開關(guān)按鈕，當人員需要進入布道區(qū)時，先關(guān)閉光柵檢測開關(guān)按鈕，忽略光柵報警；離開時，打開光柵檢測開關(guān)按鈕，光柵恢復(fù)正常。布道區(qū)總計3個。
４、控制系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：在控制室里設(shè)置一套PIV工控機，一套PLC控制室工作站；在操作現(xiàn)場設(shè)置4套操作工作站，藍機（西行李房）、綠機（西行李房）、藍機（東行李房）、綠機（東行李房）各布置一套操作工作站；工作站之間通信只用一根Profibus通迅電纜相連通；行李落網(wǎng)檢測設(shè)備全部采用光柵。
控制室工作站系統(tǒng)：主站系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC），PLC是該系統(tǒng)的核心設(shè)備，主要負責(zé)整個系統(tǒng)的控制邏輯和輸入/輸出處理。可編程控制器采用西門子（siemens）公司的S7－300。S7－300采用緊湊、無槽位限制的模塊結(jié)構(gòu)，具有先進性和可擴充性，可以滿足系統(tǒng)目前和未來可擴充的需要。s7-300 PLC完全能滿足該系統(tǒng)目前和將來擴展的需要。
操作員工作站系統(tǒng)：由于分揀機區(qū)域較大，分揀隔口多（63個），如果采用直接布線的方式，每一個光柵傳感器都需要直接布線至PLC，如此一來，布線量將非常巨大，而且容易產(chǎn)生故障，難以維護，故采用分布式I/O系統(tǒng)，可以大大節(jié)省布線工作量（分布I/O與PLC之間只用一條通訊線連接）。分布式I/O模塊放置在現(xiàn)場操作箱內(nèi)，按鈕輸入、報警燈輸出、現(xiàn)場傳感都就近接入分布式I/O模塊。I/O模塊與PLC之間只用一根PROFIBUS通迅電纜相連，這樣降低了布線的難度和成本。光柵傳感器、PLC與分布式I/O的線纜都可以通過現(xiàn)場的線槽引入。
分布式I/O模塊采用SIMATIC ET200（Siemens），其基于開放式PROFIBUS總線，可實現(xiàn)現(xiàn)場信號到控制室的數(shù)據(jù)通迅。該產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計，方便安裝于控制柜。與SIMATIC S7-300 I/O模塊及功能模塊兼容，安全性高，并具備“熱插拔”功能。
現(xiàn)場檢測設(shè)備：考慮到安裝方便程度及安全，行李落網(wǎng)檢測全部采用光柵傳感器來實現(xiàn)檢測目的。
安裝方式為兩種，1.為行李網(wǎng)。有些檢測區(qū)域比較長，最多可以達到10多米。光柵檢測間隔>20ｍ。可以滿足現(xiàn)場要求。2.為布道，由于布道的長度<2ｍ，而且為了防止橫向安裝，羈絆操作人員，帶來安全隱患，所以安裝方向為欄桿方向。
光柵傳感器采用天網(wǎng)安防科技的紅外線幕欄系列產(chǎn)品，這是一款用工業(yè)流程制造出世界上第一對用CPU控制的智能型主動紅外入侵探測網(wǎng)，靈敏度高，安全可靠，已獲得我國3C強制認證。
傳感器信號、復(fù)位按鈕、聲光報警、測試按鈕等輸入輸出信號就近沿線槽接入ET200控制箱。有些地方?jīng)]有線槽，則需要根據(jù)現(xiàn)場條件重新布設(shè)。
總線系統(tǒng)：系統(tǒng)采用PROFIBUS總線系統(tǒng)，ET200作為PROFIBUS從站，S7－300 PLC作為PROFIBUS主站系統(tǒng)，采用總線系統(tǒng)能極大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，方便系統(tǒng)的施工和維護。由于總線傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，不容易受到干擾，并且某一個從站發(fā)生故障，不影響整個系統(tǒng)的安全運行，更容易維護和檢修。
工控軟件：工業(yè)計算機監(jiān)控界面采用XP操作系統(tǒng)，人機界面系統(tǒng)采用“組態(tài)王”人機界面軟件開發(fā)。其性能優(yōu)異，軟件穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。較之傳統(tǒng)的硬件顯示系統(tǒng)，采用組態(tài)軟件擴充性更好，能隨著將來系統(tǒng)的改造，需求的變更，靈活通過編程進行升級。全中文顯示，接口友好，每秒采集一次數(shù)據(jù)。實時監(jiān)控行李落網(wǎng)報警情況，準確顯示報警地點；
軟件主界面如下圖所示：
整個工作現(xiàn)場分為4個報警區(qū)域，分別布設(shè)有4個ET200從站作為操作員站。界面上的指示燈代表現(xiàn)場光柵檢測區(qū)域（實際軟件界面可能與該圖有所不同）。當沒有報警發(fā)生時，指示燈為綠色。
當有行李落網(wǎng)，觸發(fā)光柵時，在軟件界面上，指示燈就會由綠色變成紅色，并且該區(qū)域的顏色也會由藍色變?yōu)榧t色，準確指示報警發(fā)生的地點。控制室的報警燈也會聲光報警，直至操作員對落網(wǎng)行李進行了處理，并按下現(xiàn)場的復(fù)位按鈕，軟件界面的指示燈就會由紅色變成綠色，報警燈也會恢復(fù)正常。
5、系統(tǒng)流程
當行李落入網(wǎng)中時，即可被光柵傳感器或限位開關(guān)感知，PLC系統(tǒng)隨即輸出現(xiàn)場聲光報警，提示在現(xiàn)場的操作人員，同時在操作室的人機界面上也發(fā)出報警，并在人機界面上指示行李的位置，提示操作人員前往處理。
在現(xiàn)場操作箱上有復(fù)位按鈕，當操作員前往處理完畢后，按下該處的復(fù)位按鈕，可消除現(xiàn)場和操作室的報警信號，系統(tǒng)回復(fù)正常。而且只有本處的復(fù)位按鈕才能消除該位置的聲光報警，其他操作箱上的按鈕是不起作用的。
除了現(xiàn)場復(fù)位外，系統(tǒng)還有遠程復(fù)位功能，即可以在操作室的人機界面上通過鼠標點擊軟件上的按鈕進行復(fù)位操作。
系統(tǒng)流程簡圖如下：
在現(xiàn)場操作箱上，還設(shè)有測試按鈕，按下測試按鈕，即為人工觸發(fā)報警，相當于有行李落入網(wǎng)中觸發(fā)報警，該按鈕可供操作人員檢測系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)，方便操作人員的檢修和巡查。
６、總結(jié)
該系統(tǒng)采用siemens S7-300PLC 性能優(yōu)越，為主從式分布結(jié)構(gòu)，PROFIBUS總線通信。所有的處理集中于PLC，結(jié)構(gòu)先進，維護方便。采用組態(tài)軟件作為上位機開發(fā)軟件，操作員在操作室內(nèi)即可監(jiān)控整個分揀線的情況。整個系統(tǒng)充分考慮了擴展性和可升級性，并為將來系統(tǒng)功能的擴充留下了充足的接口和空間。
