机场行李系统的信息控制系统设计

机场行李系统的信息控制系统设计

朱超杰王伟

西部机场集团陕西省西安市710000

摘要：西北地区某航站楼行李系统采用了西门子PLC对设备进行控制，并使用WINCC作为行李系统的上位监控软件。整个控制系统分为三层，即信息层、控制层、现场层。信息层内部、信息层和控制层之间通信使用工业以太网通信，控制层主要使用PROFIBUS总线通信，而控制层和现场层之间主要使用AS-I总线进行通信。

关键字：行李系统，PLC控制，PROFIBUS总线，AS-I总线

1、行李系统概况和控制要求

行李系统是整个航站楼的核心设备之一，直接关系到机场航班能否正常起降。西北地区某航站楼设计年旅客吞吐量为1859万人次，高峰小时7003人次。行李系统主要分为到港系统和离港系统两部分。到港行李系统主要包括地下室行李大厅内的到港行李输送线和一层行李提取大厅的行李提取转盘。到港行李系统包括11条到港行李输送线，9个行李提取转盘，每个转盘分配4-6个航班。飞机降落后，旅客行李由行李运送人员运送到地下室行李大厅，按照航班将行李放置在相应的行李输送线上，然后通过输送机输送到行李提取大厅对应的行李提取转盘上，在行李提取大厅的旅客则会把自己的行李从转盘上提走，整个到港过程结束。离港行李系统主要包括值机岛，自动分拣机和离港行李收集线。离港行李系统分为4个值机岛，2套互为备份的自动翻盘式行李分拣机，27个离港行李输送线，4个离港行李转盘。4个值机岛各有20个值机柜台，每个值机柜台的最多处理旅客为60人次/小时。旅客在值机岛处办理登记手续，并交付行李，值机人员将打印好的行李标签粘贴在旅客行李上，然后通过值机岛的输送机将行李运送到托盘分拣机，托盘分拣机根据标签上的信息将行李送到相应的离港行李输送线上，然后由行李运送人员将输送线的行李运送到相应航班飞机，整个离港过程结束。

行李系统作为航站楼的核心设备，要求控制系统稳定，高速，能够经得起长时间的不间断运行，并且能够保证生产线中人员和设备的安全；同时要求可以进行远程操纵和监控。针对以上要求，采用西门子S7-400系列PLC对行李系统现场设备进行控制，WINCC软件作为行李系统运行过程的上位监控软件，同时配备CCTV视频监控系统，由行李系统中央控制室对整个系统进行操作和监控。

2、信息控制系统整体结构

整个行李系统的控制系统分为三层，由上到下为信息层、控制层、现场层。信息层采用工业以太网，控制层采用PROFIBUS现场总线进行通信，现场层主要采用AS-I现场总线进行通信，整个网络示意图如图1。

图1

（1）信息层，主要包括信息处理系统、设备监控系统。信息处理系统主要负责对外系统接口、数据管理、资源的管理、行李分拣与分配、行李追踪、设备管理、用户管理以及各种查询、统计工作。设备监控系统由SCADA服务器及视频监控工作站组成，主要负责监视整个BHS设备的运行状态，设备故障报警及设备控制等工作。

（2）控制层，主要负责对现场设备的逻辑控制，并和信息层进行数据交换。按照功能划分主要有急停系统、值机子系统、早到子系统、分拣系统、集散子系统等部分，各个子系统设备的控制均使用西门子S7-400系列PLC系统，每一台PLC都配备一台冗余PLC，两者互为热备份，一台故障，另一台自动接管工作。

（3）现场层，主要负责对控制层发出的各种控制指令进行执行，并采集各个底层设备状态。现场层主要为各种传感器和执行器件，和控制层之间通信普遍采用AS-I总线，能够快速的扫描各个传感器和执行器件的状态，并及时传递给控制层。

3、信息控制系统硬件实现

（1）信息层硬件

整个信息层的网络架构以运行在光纤和双绞线上的基于TCP/IP协议的高速以太网为基准，采用星型三层设计，在物理上分为核心层和接入层两层，核心层交换机和接入层交换机之间采用光纤连接。核心层交换机为两台组成热备份方式工作的主交换机组成，通过传输速率为2Gbp的光缆进行连接，一台故障，另一台自动接管所有工作。接入交换机由两台中央控制室内的交换机和现场交换机组成。中央控制室内的交换机主要负责所有服务器的冗余连接和控制室电脑，打印机等终端的LAN接入，采用6类双绞线连接；现场接入交换机主要负责PLC、分拣机控制设备、人工编码站、现场视频服务器等网络终端的LAN接入，现场接入交换机主要安装在四个机柜中，和核心交换机组成星型拓扑结构。

（2）控制层硬件

主要设备为PLC、远程I/O站（ET200S）以及DP/AS-I总线转换模块。PLC通过CP443模块接入现场交换机，然后通过现场交换机接入LAN网络，实现和信息层之间通信。PLC和ET200S、DP/AS-I转换器以及各种I/O模块之间采用PROFIBUS网络进行通信。ET200S模块为远程I/O站，主要负责收集现场I/O信号，并经PROFIBUS总线将信号传递给PLC。DP/AS-I转换模块功能是搜集现场AS-I总线信号，并将其转化为PROFIBUS总线信号和PLC进行通信。

（3）现场层硬件

该层主要为传感器和执行器件，主要包括诺德变频一体电机、光电传感器等。该层设备主要依靠AS-I现场总线或者ET200S和上层设备进行通信。电机或者光电传感器信号通过AS-I总线接入DP/AS-I转换模块，DP/AS-I转换模块将AS-I总线转为PROFIBUS总线后和PLC进行通信；另有一些传感器通过ET200S和PLC进行通信。这样PLC控制核心就可以获得底层设备的各种状态，并发出各种动作指令。

4、结束语

行李系统采用的以太网-PROFIBUS总线-AS-I总线的三层网络架构，能够更好的适应行李系统对行李进行追踪、分拣的需要，尤其是AS-I总线的使用，极大提高了底层开关量读取的速度，与以往小规模行李系统使用的以太网-PROFIBUS的两层网络架构，有较大优势，适合大规模行李系统的使用需求。