1 引言
可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、通信技術而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，具有結(jié)構簡單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點，近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應用[1]。
行李輸送系統(tǒng)用PLC控制有很多優(yōu)點，它主要通過軟件控制，從而省去了硬件開發(fā)工作，外圍電路很少，大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力;由于它簡單易行的可編程序功能，無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線，便能改變系統(tǒng)的控制要求，使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。
2 行李輸送系統(tǒng)
浦東機場行李輸送系統(tǒng)(BHS)由16條出港線(國際港8條，國內(nèi)港8條)和2條中轉(zhuǎn)線(國際港1條, 國內(nèi)港1條)組成，每條線都由一個PLC通過Profibus和ASI總線來控制。PLC由通訊模塊CP443-1通過工業(yè)以太網(wǎng)與MCC(Monitor Control Center)進行通訊以實現(xiàn)WINCC對每條線的監(jiān)控。
2.1 出港線
出港線由登記島和下降線組成。PLC的CPU位于下降線的DL控制柜內(nèi)，其硬件配置結(jié)構如圖1所示。
圖1 出港線硬件配置
2.2 中轉(zhuǎn)線
中轉(zhuǎn)線由2條中轉(zhuǎn)行李處理線和7條行李提取轉(zhuǎn)盤(T形轉(zhuǎn)盤)組成。PLC的CPU位于CP-TL控制柜內(nèi)。其硬件配置結(jié)構如圖2。
圖2 中轉(zhuǎn)線硬件配置
3 現(xiàn)場總線
BHS系統(tǒng)是由西門子工業(yè)以太網(wǎng)、Profibus和AS-I三級現(xiàn)場總線結(jié)合共同完成對整個系統(tǒng)的控制。其控制結(jié)構形式如圖3所示。
圖3 現(xiàn)場總線控制結(jié)構
3.1 工業(yè)以太網(wǎng)
BHS系統(tǒng)用的工業(yè)以太網(wǎng)是用西門子H1工業(yè)以太網(wǎng)電纜(727-0)通過收發(fā)器TR(Transceiver)將中控室上位機與現(xiàn)場各條線的PLC(通過CP443-1)連接起來而構成的。其結(jié)構如圖4所示。
圖4 BHS系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構
MCC是中控室監(jiān)控現(xiàn)場的終端，MCC1, MCC2分別負責對國際港和國內(nèi)港區(qū)域進行監(jiān)控。MIC實時顯示進出港航班信息以及行李傳送帶分配情況。
收發(fā)器(TR)用于將PLC連接到工業(yè)以太網(wǎng)電纜上。收發(fā)器接口與PLC通訊模塊CP443-1間用帶有AUI連接器的接口電纜(727-1)連接(收發(fā)器的電源也是通過此電纜由數(shù)據(jù)終端設備DTE提供的)。收發(fā)器具有下列功能:
(1) 向H1工業(yè)以太網(wǎng)電纜上傳送要傳輸?shù)臄?shù)據(jù);
(2) 從H1工業(yè)以太網(wǎng)電纜上獲取要接收的數(shù)據(jù);
(3) 檢測干擾情況;
(4) 監(jiān)測傳輸時間;
(5) 檢查信號質(zhì)量錯誤(SQE) (Heartbeat)。
3.2 PROFIBUS
Profibus是西門子比較成功的開放式現(xiàn)場總線，它是在小單元網(wǎng)絡中與現(xiàn)場設備通訊用的現(xiàn)場總線。BHS系統(tǒng)用的協(xié)議規(guī)范為Profibus-DP。Profibus遵循主、從站原則。S7-400PLC作為主站，它下面通過Profibus電纜連有ET200M、ET200B和LINK20等從站并通過LINK20(AS-I主站)和ET200M上通訊模塊CP342-2(AS-I主站)實現(xiàn)與AS-I(執(zhí)行器/傳感器接口)現(xiàn)場總線的通訊與控制。
BHS國際離港線的Profibus現(xiàn)場總線配置結(jié)構 如圖5所示。
圖5 BHS系統(tǒng)國際離港線的Profibus現(xiàn)場總線
為了實現(xiàn)各個節(jié)點(站)之間的相互通訊，必須給Profibus-DP網(wǎng)絡上的每個節(jié)點都要分配一個Profibus地址。S7-400CPU的地址為1，系統(tǒng)保留地址為0，LINK20A地址為19。LINK20B地址為20，ET200M為3，4，柜臺上ET200B分別從5至18。
3.3 執(zhí)行器/傳感器接口AS-I
AS-I是最底層的現(xiàn)場控制總線，如圖6所示。使用AS-I主站和兩線的AS-I電纜就可以將現(xiàn)場層最簡單的二進制元件執(zhí)行器和傳感器與控制裝置連接起來。最多可連接31個站248個二進制輸入和輸出。在此系統(tǒng)中LINK20和CP342-2作為AS-I主站。
圖6 AS-I在網(wǎng)絡中的位置
在AS網(wǎng)絡里，AS-I模塊作為從站通過M12插口直接與二進制元件相連。模塊上的指示燈可以顯示模塊及輸出和輸入的狀態(tài)。模塊被分成上下兩部分，AS-I電纜被壓在中間的特殊導槽里。不用的導槽要用模塊里附帶的擋塊封閉起來。模塊在被連接到AS總線電纜上之前要先給它們分配一個AS-I地址。
4 軟件設計
S7-400的軟件STEP7與硬件一樣簡潔、方便、易用。這種編程軟件基于用標準工具STEP 7軟件實現(xiàn)SIMATIC工業(yè)軟件功能，并能應用所有新的S7硬件的優(yōu)勢[2][3]。這里采用STEP 7編程軟件，用梯形圖方式，對BHS系統(tǒng)進行編程。由于程序復雜，故將程序分為若干個子程序。這些子程序塊包括，從MCC/現(xiàn)場啟動、啟動傳送帶、從MCC/現(xiàn)場停止、停止傳送帶、緊急停止、自診斷、行李堵塞、報警程序等。圖7、圖8給出啟動和停止傳送帶的程序流程圖。
圖7 啟動傳送帶程序流圖
圖8 關閉傳送帶程序流圖
5 結(jié)束語
BHS系統(tǒng)安裝調(diào)試完成后，經(jīng)過在浦東機場的正常生產(chǎn)運行，工作一切正常，完全達到了設計要求。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，維護方便，既降低了維護人員的勞動強度，又確保了安全生產(chǎn)，收到了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。