1 引言
民航機場的行李自動分揀系統,要把不同目的地航班的行李收集到一條傳送帶上,然后按航班目的地的不同,把行李自動分配到相應的下件口滑槽,由搬運人員搬運裝機。為了方便搬運,每個行李滑槽都有一個LED顯示牌,用來顯示當前占用滑槽的航班和相關信息:航班號、目的地代碼、值機開始時間、值機結束時間和行李件數。顯示牌信息是從自動分揀控制揀系統主控制器(通常為PLC)讀取的。
2 自動分揀原理
自動分揀是通過比較數據信息實現的,行李分揀系統(BHS)必須和機場計算機集成系統(SI)以及計算機離港控制系統(DCS)相連,PLC必須接收以下三種數據信息,數據流程如圖1所示。
圖1 數據流程圖
(1) 航班信息
此信息由行李分揀系統上位機從機場航顯數據庫讀取,并轉發給PLC。PLC中的航班分配表建立了航班號和下件口滑槽一一對應的關系。航班信息包含的內容有:航班號、目的地代碼、值機開始時間、值機結束時間、起飛時間;
(2) 報文(MESSAGE)
旅客在辦理行李交運時,由值機計算機生成,并被發送到機場計算機離港系統,然后通過行李分揀系統的報文接口機發送給行李分揀上位控制機,上位控制機將報文通過內部LAN傳遞給PLC。行李報文包含有航班號、目的地代碼、流水號、行李件數等信息;
(3) 行李流水號
旅客在辦理行李交運時,由值機計算機生成,并被打印成條型碼標簽貼在旅客交運的行李上。當行李通過掃描站時,條型碼信息被讀碼器自動掃描,并傳遞給PLC。
要實現自動分揀,PLC必須對得到的信息進行兩次比較。首先,PLC將行李流水號和報文信息進行比較,如果報文中有相同的行李流水號,就判定貼有此條型碼標簽的行李屬于該航班(報文中包含有行李流水號和航班號信息);然后,報文信息和航班分配表中的航班進行逐一比較,如果兩者相應的信息段相同(航班號,目的地代碼),系統就會將行李分配到相應的下件口滑槽。
3 控制系統結構
本系統由離港和到港兩部分組成,采用以太網、DH 網和遠程I/O鏈路三級網絡控制結構。離港部分采用2套配置完全相同的PLC-5/80機架PLC_A和PLC_B作為控制站(互為熱備),帶3條遠程I/O鏈路。到港部分采用2套配置完全相同的PLC-5/40E機架PLC_40A和PLC_40B作為控制站(互為熱備),帶1條遠程I/O鏈路(PLC-5熱備系統不熱備本地I/O)。此外,離港和到港PLC各有一個通道組態為DH ,與應急操作終端PanelView1400E組成DH 網。當上位機故障時,PanelView1400E可同時控制離港和到港設備。3臺裝有WINDOWS NT4.0操作系統和INTOUCH 7.0工業組態軟件的PC,2臺為離港上位機(互為熱備),配置雙網卡,除與PLC-5/80組成以太網外,還連接機場集成系統,讀取行李報文和航班信息;1臺為到港上位機,與PLC-5/40組成以太網,系統結構如圖2所示。
圖2 系統結構圖
4 Modbus通訊系統
顯示牌是通過MCM(Modbus Communication Module)通訊模塊與PLC-5/80實現通訊的,采用的通訊方式為Modbus。本系統選用的MCM通訊模塊是A-B 公司的1771-DB,有 A、B兩個通訊端口,安裝在A-B 1771機架中,通過遠程I/O適配器1771-ASB連入PLC-5/80的遠程I/O鏈路,設置為遠程I/O機架RACK6。
Modbus網絡為主-從結構,一個Modbus通訊系統必須由一個主站(Master)和至少一個從站(Slave)組成。主站可以向從站寫入數據,也可從從站讀取數據。主站和從站之間的連接為RS-485,雙絞線, 協議為帶LRC錯誤校驗的ASCII碼方式。在本顯示系統中, MCM通訊模塊作為主站,LED顯示牌為從站,每個顯示牌都有一個撥碼開關用來設置地址。MCM從PLC-5/80接收信息,然后按每個顯示牌設置地址的不同,把信息發送給相應的顯示牌。通訊的實現需要PLC梯形程序支持,現在舉例說明編程步驟:
(1) 組織數據
表1是PLC要發送給2個滑槽顯示牌的數據,其中,航班信息是從上位軟件讀取的,行李件數是現場信號的統計值;
地址N171:20"N171:39的20個字為一個滑槽的數據;
·SZ4344為航班號;· CKG為目的地代碼;
·BAGS 5表示該滑槽現在有5件行李;
·9:35為值機開始時間; · 10:35為值機結束時間。
地址N171:480"N171:489為一個滑槽數據;
· REJECT表示該滑槽為棄包槽;
· BAGS 8表示該滑槽現在有8件行李。
(2) 規劃MCM數據寄存區
MCM模塊有4000字的數據存儲空間,劃分為讀數據區和寫數據區兩部分。數據存儲區又劃分為80個數據塊,每個數據塊為50個字,在PLC編程中要用到這些地址;地址分配如下:
MCM內部地址0"149只用來從從站讀取數據,向從站寫入數據必須從地址150開始。表2建立了MCM地址和PLC地址一一對應的關系。通過BTW指令,表1中的數據將被寫入到指定的MCM內部地址中;
(3) 開發主站指令表
在PLC數據文件中建立Modbus主站指令表,來確定MCM內部地址與從站的對應關系,如表3所示。其中,通訊口為5表示A端口通訊,6為B端口通訊;功能碼16表示向從站寫入數據,如果從從站讀取數據,功能碼要設置為15;
(4) 配置通訊參數
· 端口A通訊參數:N170:0"N170:9
· 端口B通訊參數:N170:10"N170:19
· 系統配置參數N170:20"N170:24
N170:20,讀數據塊數(0-80),將要從MCM向PLC傳送的數據塊數。
N170:21,寫數據塊數(0-80),將要從PLC向MCM傳送的數據塊數。
N170:22,指令塊數(0-20),將要從PLC向MCM傳送的指令塊數。
作為響應,MCM模塊將根據這些參數,向PLC處理器返回相應的塊ID(標識符)。PLC程序根據塊ID的不同,確定PLC與MCM之間的數據傳輸類型;
(5) 開發梯形圖
PLC向MCM模塊傳輸數據是通過執行BTW(塊傳送寫)指令實現的,每次必須傳送64個字長的數據塊如圖3所示。傳送不同類型的數據需要不同的數據塊結構,基本的數據結構為: 0 : 塊ID 1-63: 數據塊ID的有效值為1-255,通過判別BTW塊ID,PLC確定向MCM模塊傳送數據、指令表或通訊配置參數。
0-79 數據存 80-99 傳送指令表
255 通訊配置
圖3 PLC向MCM傳輸數據的梯形圖
①從MCM讀取從站地址和通訊參數
②當塊ID為0時,向MCM寫入數據表
③當塊ID為80時,下傳主站指令表
④當塊ID為255時,下傳通訊配置參數
⑤塊傳送寫
5 結束語
Modbus通訊系統編程實現簡單,通訊穩定可靠,應用于行李自動分揀的滑槽信息顯示系統中,方便了搬運人員,極大的方提高了行李搬運的效率。