摘要：本文介紹鄭州新鄭機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)的硬件配置、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和主要控制功能 關(guān)鍵詞：行李處理系統(tǒng) 中國(guó)民航總局第二研究所是一個(gè)從事技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的科技型企業(yè)，其前身為中國(guó)民航總局科學(xué)研究所，1958年12月11日于北京正式成立，2000年轉(zhuǎn)制為科技型企業(yè)，劃歸民航總局空管局管理。 機(jī)場(chǎng)行李自動(dòng)分檢系統(tǒng)（BHS系統(tǒng)）是近年來(lái)在我國(guó)民航逐步開(kāi)始運(yùn)用的一套物流處理系統(tǒng)，是現(xiàn)代物流技術(shù)與民航機(jī)場(chǎng)業(yè)務(wù)相結(jié)合的產(chǎn)物，這種系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有比較廣泛的使用。但是進(jìn)口設(shè)備存在價(jià)格高昂、本地化支持不夠等問(wèn)題，不利于我國(guó)民航業(yè)的發(fā)展。為此，早在1999年，民航總局以科研及放大試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)投資上千萬(wàn)元，在民航二所立項(xiàng)研發(fā)行李自動(dòng)分檢系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)研究人員的共同努力民航二所研發(fā)的行李自動(dòng)分檢系統(tǒng)取得的突破性成就，2004年被民航總局授予民航科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，2005年11月，被評(píng)為國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。開(kāi)發(fā)研制的機(jī)場(chǎng)行李自動(dòng)處理系統(tǒng)經(jīng)專家組鑒定："能夠滿足國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)的需求，基本功能完備，集成技術(shù)先進(jìn)，效果良好，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。在部分關(guān)鍵技術(shù)及性能上達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，應(yīng)用前景良好"。現(xiàn)該項(xiàng)目已陸續(xù)推廣應(yīng)用到貴陽(yáng)、成都、重慶、西寧等十多個(gè)機(jī)場(chǎng)，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 工程介紹和行李處理系統(tǒng)工藝介紹： 行李處理系統(tǒng)主要完成機(jī)場(chǎng)出港旅客行李托運(yùn)包括：值機(jī)、運(yùn)輸、安檢、引導(dǎo)方向、分揀，以及進(jìn)港旅客行李運(yùn)輸和提取等工作。 1、 流程 鄭州新鄭機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)是一套高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，它與包括旅客、值機(jī)人員，行李搬運(yùn)人員、還有機(jī)場(chǎng)方提供的安檢設(shè)備等構(gòu)成了一個(gè)完整的旅客托運(yùn)和提取行李的過(guò)程。鄭州新鄭機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)（BHS）就是這樣一個(gè)行李處理系統(tǒng),行李處理系統(tǒng)（BHS）主要分為離港行李處理系統(tǒng)和進(jìn)港行李處理系統(tǒng)兩部分。其中，離港行李處理系統(tǒng)采用集中安檢方式。行李的輸送和分流由輸送機(jī)、分流器完成，行李條碼的閱讀由手持掃描儀或鍵盤(pán)完成。進(jìn)港行李處理系統(tǒng)：行李處理系統(tǒng)進(jìn)港行李直接由行李提取轉(zhuǎn)盤(pán)輸送。大件行李由電梯輸送。 具體行李處理流程如下圖所: 2、功能、性能要求 行李處理系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最大的安全性、可靠性、易于維護(hù)為目標(biāo)，操作及維護(hù)人員的安全在設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和使用中是首要的考慮因素。同時(shí)，為適應(yīng)用戶將來(lái)可能需求增長(zhǎng)，系統(tǒng)的通用性及可擴(kuò)展性也是十分重要的。行李自動(dòng)處理系統(tǒng)要求能適應(yīng)每年365天，每日24小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行。 3、控制系統(tǒng)分組 PLC控制系統(tǒng)采用分組控制，可以提高系統(tǒng)的整體容錯(cuò)能力，同時(shí)保證系統(tǒng)可操作性、可維護(hù)性，使系統(tǒng)處于最佳的運(yùn)行狀態(tài) 鄭州機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)按設(shè)備區(qū)域和控制設(shè)備冗余備份的功能要求，整個(gè)項(xiàng)目劃分為A、B、C、D 4個(gè)獨(dú)立的控制組（如：圖2），每個(gè)控制組配置2個(gè)西門子S7 317-2DP控制系統(tǒng)，充分保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 系統(tǒng)硬件配置: 西門子PLC以其良好的品質(zhì)和性能在我所開(kāi)發(fā)建設(shè)的項(xiàng)目中扮演著重要的角色。鄭州新鄭機(jī)場(chǎng)是國(guó)內(nèi)一個(gè)中型機(jī)場(chǎng)年旅客流量611萬(wàn)人次/年，行李自動(dòng)處理系統(tǒng)使用西門子S7 317-2DP 8套，采用軟冗余方式。全系統(tǒng)共2000余點(diǎn)數(shù)字量采用分布式ET200M通過(guò)PROFIBUS-DP方式接入PLC，節(jié)約了大量的線纜數(shù)量和現(xiàn)場(chǎng)施工量。系統(tǒng)控制大量的物流設(shè)備，主要涉及到機(jī)械設(shè)備與傳動(dòng)、自動(dòng)檢測(cè)與控制、編碼與識(shí)別、與計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行信息傳遞與交換。 另外，系統(tǒng)還配置兩臺(tái)HMI工作站（WINCC）、一臺(tái)信息服務(wù)與接口工作站。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 正如上面鄭州機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖所示。系統(tǒng)大致分為3個(gè)層次結(jié)構(gòu)，第一，則是信息管理和監(jiān)控層，它配置了兩臺(tái)HMI監(jiān)控工作站和一臺(tái)信息服務(wù)與接口工作站，它們通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與其他系統(tǒng)相連接進(jìn)行必須的數(shù)據(jù)交換。兩臺(tái)HMI監(jiān)控工作站采用WINCC通過(guò)CP1613卡連接到工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)行李處理系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)視和控制。第二，就是控制層，本系統(tǒng)采用4個(gè)獨(dú)立的控制組，每組采用兩個(gè)S7 317-2DP控制器并選用CP342-5通過(guò)DP口組成軟冗余系統(tǒng)。S7 317-2DP通過(guò)自身集成DP口與遠(yuǎn)程ET200M連接。第三，就是設(shè)備層。主要包括：電機(jī)、光電開(kāi)關(guān)、變頻器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 選擇依據(jù)： 根據(jù)鄭州新鄭機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)要求，主要選用德國(guó)西門子公司的自動(dòng)化控制產(chǎn)品來(lái)構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)。 首先，因?yàn)猷嵵菪锣崣C(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)要求系統(tǒng)分組必須滿足：系統(tǒng)電氣和機(jī)械設(shè)備有互為備份的功能，所以根據(jù)具體情況，把系統(tǒng)劃分為4個(gè)獨(dú)立的控制組。這樣能夠從設(shè)備層就提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。保證在一組或幾組設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)能夠繼續(xù)使用。 第二，在系統(tǒng)控制層上，為了保證行李系統(tǒng)更加穩(wěn)定和可靠。我們選擇了冗余系統(tǒng)。但從成本考慮和工程量、程序量的大小以及機(jī)場(chǎng)對(duì)PLC冗余切換時(shí)間要求不高等因素考慮，最終我們選用了西門子PLC軟冗余的方式，即在本系統(tǒng)每組控制組中都采用兩個(gè)S7 317-2DP控制器并選用CP342-5通過(guò)DP口組成軟冗余系統(tǒng)。 第三，由于系統(tǒng)控制點(diǎn)分布比較分散和系統(tǒng)占用場(chǎng)地跨度過(guò)大，所以本次系統(tǒng)選用ET2OOM的形式，構(gòu)成分布式的控制模式。這樣就能夠大大節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)線纜的使用量和現(xiàn)場(chǎng)布線、接線的工作量。 第四，在管理和監(jiān)控層我們選用兩臺(tái)西門子的WINCC工作站，并進(jìn)行冗余切換。這樣可以提高上位監(jiān)控站的可靠性和保存數(shù)據(jù)的完整性。 行李自動(dòng)分揀系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵控制技術(shù) 第一，窗口控制技術(shù)： 行李處理系統(tǒng)傳送帶需要控制行李的間距，這對(duì)于行李自動(dòng)處理系統(tǒng)是非常重要的。一般采用窗口技術(shù)，保證進(jìn)入收集傳送帶、分檢轉(zhuǎn)盤(pán)的行李在注入中以虛擬窗口的方式進(jìn)入，以使行李按一定的間距進(jìn)行了排列。 第二，聯(lián)鎖控制： 所有傳送帶的運(yùn)行都要受到其上下游傳送帶工作情況的影響。 下游傳送帶停止時(shí)，在行李不能轉(zhuǎn)向其他路線的情況下要通知監(jiān)控站，并發(fā)出聲光信號(hào)，系統(tǒng)要通知上游傳送帶停止。當(dāng)下游傳送帶恢復(fù)工作后，系統(tǒng)要按照由下到上順序啟動(dòng)傳送帶投入運(yùn)行。檢修狀態(tài)時(shí)可不受聯(lián)鎖關(guān)系的限制。 正常工作時(shí)，為節(jié)省能源，所有控制裝置在無(wú)行李時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，設(shè)備不運(yùn)轉(zhuǎn)。待有行李進(jìn)入系統(tǒng)后傳送帶投入運(yùn)行。維護(hù)時(shí)，可不受待機(jī)狀態(tài)的控制。 第三，堵塞控制： 在行李傳送過(guò)程中，發(fā)生堵塞在所難免。在行李傳送帶的各環(huán)節(jié)安裝光電探測(cè)裝置，以檢測(cè)行李的輸送情況，防止行李堵塞。同時(shí)，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置過(guò)載檢測(cè)裝置，防止行李堵塞時(shí)損壞輸送帶或行李。 系統(tǒng)在輸送線的各關(guān)鍵位置設(shè)置有緊急停止按鈕，不論設(shè)備處于任何控制狀態(tài)，緊急停止按鈕功能永遠(yuǎn)有效，這也是處理堵塞等故障時(shí)的應(yīng)急操作方式。 第四，行李跟蹤 鄭州機(jī)場(chǎng)行李行李處理系統(tǒng)采用全程跟蹤的方式，對(duì)旅客行李進(jìn)行跟蹤定位處理。當(dāng)旅客辦完值機(jī)手續(xù)后托運(yùn)行李進(jìn)入到行李處理系統(tǒng)。這時(shí)行李處理系統(tǒng)就將對(duì)旅客行李進(jìn)行跟蹤。使得旅客行李的信息（包括：旅客姓名、航班號(hào)、行李的IATA條碼，行李重量等信息）和行李處理系統(tǒng)中的行李一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)行李經(jīng)過(guò)集中安檢設(shè)備后，PLC控制系統(tǒng)必須對(duì)行李繼續(xù)進(jìn)行嚴(yán)格的跟蹤定位，在行李處理系統(tǒng)通過(guò)PLC的串口和安檢設(shè)備進(jìn)行行李安全屬性的傳遞后，接收到安檢系統(tǒng)的判讀結(jié)果并把判讀結(jié)果加入到跟蹤行李的信息中，然后在行李分流處完成分流控制。行李跟蹤方案直接牽涉到能否正確地將可疑行李進(jìn)行分流，如果發(fā)生跟蹤失誤，未能將可疑行李分流出來(lái)，將是不能接受的故障，應(yīng)該說(shuō)行李跟蹤是行李處理系統(tǒng)中十分重要和關(guān)鍵的控制技術(shù)。鄭州機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)采用的行李跟蹤的方法，基本原理是對(duì)行李流進(jìn)行仿真，再將仿真流（或理解為虛擬行李）與實(shí)際行李進(jìn)行比對(duì)，這種比對(duì)實(shí)際就是對(duì)行李位置的一次嚴(yán)格判斷，對(duì)一件行李而言，在所有比對(duì)點(diǎn)（實(shí)際就是在光電開(kāi)關(guān)處）都成功匹配后，才能實(shí)現(xiàn)行李流與信息流的統(tǒng)一。采用此行李跟蹤的方法可以高效準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)所要求的跟蹤功能。 結(jié)束語(yǔ) 中國(guó)民用航空總局第二研究所陸續(xù)完成了貴陽(yáng)、成都、重慶、西寧、鄭州等十多個(gè)機(jī)場(chǎng)的機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)，運(yùn)行情況良好。西門子產(chǎn)品以其良好的品質(zhì)和性能在我所開(kāi)發(fā)建設(shè)的鄭州機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目中扮演著重要的角色。特別在鄭州機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)項(xiàng)目中，首次使用了西門子的軟冗余技術(shù)，使得我所開(kāi)發(fā)的行李處理系統(tǒng)更具有良好的性能和更好的競(jìng)爭(zhēng)力。