摘要：本文介紹鄭州新鄭機場行李處理系統(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) 中國民航總局第二研究所是一個從事技術(shù)應用開發(fā)的科技型企業(yè)，其前身為中國民航總局科學研究所，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。 機場行李自動分檢系統(tǒng)（BHS系統(tǒng)）是近年來在我國民航逐步開始運用的一套物流處理系統(tǒng)，是現(xiàn)代物流技術(shù)與民航機場業(yè)務相結(jié)合的產(chǎn)物，這種系統(tǒng)在發(fā)達國家已經(jīng)有比較廣泛的使用。但是進口設(shè)備存在價格高昂、本地化支持不夠等問題，不利于我國民航業(yè)的發(fā)展。為此，早在1999年，民航總局以科研及放大試驗經(jīng)費投資上千萬元，在民航二所立項研發(fā)行李自動分檢系統(tǒng)。經(jīng)過研究人員的共同努力民航二所研發(fā)的行李自動分檢系統(tǒng)取得的突破性成就，2004年被民航總局授予民航科技進步一等獎，2005年11月，被評為國家科技進步二等獎。開發(fā)研制的機場行李自動處理系統(tǒng)經(jīng)專家組鑒定："能夠滿足國內(nèi)機場的需求，基本功能完備，集成技術(shù)先進，效果良好，填補了國內(nèi)空白，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。在部分關(guān)鍵技術(shù)及性能上達到了國際先進水平，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，應用前景良好"?，F(xiàn)該項目已陸續(xù)推廣應用到貴陽、成都、重慶、西寧等十多個機場，取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益。 工程介紹和行李處理系統(tǒng)工藝介紹： 行李處理系統(tǒng)主要完成機場出港旅客行李托運包括：值機、運輸、安檢、引導方向、分揀，以及進港旅客行李運輸和提取等工作。 1、 流程 鄭州新鄭機場行李處理系統(tǒng)是一套高度自動化的系統(tǒng)，它與包括旅客、值機人員，行李搬運人員、還有機場方提供的安檢設(shè)備等構(gòu)成了一個完整的旅客托運和提取行李的過程。鄭州新鄭機場行李處理系統(tǒng)（BHS）就是這樣一個行李處理系統(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、分流器完成，行李條碼的閱讀由手持掃描儀或鍵盤完成。進港行李處理系統(tǒng)：行李處理系統(tǒng)進港行李直接由行李提取轉(zhuǎn)盤輸送。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)以實現(xiàn)最大的安全性、可靠性、易于維護為目標，操作及維護人員的安全在設(shè)備的設(shè)計、制造和使用中是首要的考慮因素。同時，為適應用戶將來可能需求增長，系統(tǒng)的通用性及可擴展性也是十分重要的。行李自動處理系統(tǒng)要求能適應每年365天，每日24小時的連續(xù)運行。 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)的整體容錯能力，同時保證系統(tǒng)可操作性、可維護性，使系統(tǒng)處于最佳的運行狀態(tài) 鄭州機場行李處理系統(tǒng)按設(shè)備區(qū)域和控制設(shè)備冗余備份的功能要求，整個項目劃分為A、B、C、D 4個獨立的控制組（如：圖2），每個控制組配置2個西門子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)和性能在我所開發(fā)建設(shè)的項目中扮演著重要的角色。鄭州新鄭機場是國內(nèi)一個中型機場年旅客流量611萬人次/年，行李自動處理系統(tǒng)使用西門子S7 317-2DP 8套，采用軟冗余方式。全系統(tǒng)共2000余點數(shù)字量采用分布式ET200M通過PROFIBUS-DP方式接入PLC，節(jié)約了大量的線纜數(shù)量和現(xiàn)場施工量。系統(tǒng)控制大量的物流設(shè)備，主要涉及到機械設(shè)備與傳動、自動檢測與控制、編碼與識別、與計算機管理系統(tǒng)進行信息傳遞與交換。 另外，系統(tǒng)還配置兩臺HMI工作站（WINCC）、一臺信息服務與接口工作站。 網(wǎng)絡(luò)拓撲: 正如上面鄭州機場行李處理系統(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HMI監(jiān)控工作站和一臺信息服務與接口工作站，它們通過工業(yè)以太網(wǎng)與其他系統(tǒng)相連接進行必須的數(shù)據(jù)交換。兩臺HMI監(jiān)控工作站采用WINCC通過CP1613卡連接到工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中，實現(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個獨立的控制組，每組采用兩個S7 317-2DP控制器并選用CP342-5通過DP口組成軟冗余系統(tǒng)。S7 317-2DP通過自身集成DP口與遠程ET200M連接。第三，就是設(shè)備層。主要包括：電機、光電開關(guān)、變頻器等現(xiàn)場設(shè)備。 選擇依據(jù)： 根據(jù)鄭州新鄭機場行李處理系統(tǒng)要求，主要選用德國西門子公司的自動化控制產(chǎn)品來構(gòu)建整個系統(tǒng)。 首先，因為鄭州新鄭機場行李處理系統(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個獨立的控制組。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，機場行李處理系統(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場對PLC冗余切換時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S7 317-2DP控制器并選用CP342-5通過DP口組成軟冗余系統(tǒng)。 第三，由于系統(tǒng)控制點分布比較分散和系統(tǒng)占用場地跨度過大，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)場線纜的使用量和現(xiàn)場布線、接線的工作量。 第四，在管理和監(jiān)控層我們選用兩臺西門子的WINCC工作站，并進行冗余切換。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，這對于行李自動處理系統(tǒng)是非常重要的。一般采用窗口技術(shù)，保證進入收集傳送帶、分檢轉(zhuǎn)盤的行李在注入中以虛擬窗口的方式進入，以使行李按一定的間距進行了排列。 第二，聯(lián)鎖控制： 所有傳送帶的運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，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，系統(tǒng)要通知上游傳送帶停止。當下游傳送帶恢復工作后，系統(tǒng)要按照由下到上順序啟動傳送帶投入運行。檢修狀態(tài)時可不受聯(lián)鎖關(guān)系的限制。 正常工作時，為節(jié)省能源，所有控制裝置在無行李時處于待機狀態(tài)，設(shè)備不運轉(zhuǎn)。待有行李進入系統(tǒng)后傳送帶投入運行。維護時，可不受待機狀態(tài)的控制。 第三，堵塞控制： 在行李傳送過程中，發(fā)生堵塞在所難免。在行李傳送帶的各環(huán)節(jié)安裝光電探測裝置，以檢測行李的輸送情況，防止行李堵塞。同時，傳送帶驅(qū)動電機設(shè)置過載檢測裝置，防止行李堵塞時損壞輸送帶或行李。 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有效，這也是處理堵塞等故障時的應急操作方式。 第四，行李跟蹤 鄭州機場行李行李處理系統(tǒng)采用全程跟蹤的方式，對旅客行李進行跟蹤定位處理。當旅客辦完值機手續(xù)后托運行李進入到行李處理系統(tǒng)。這時行李處理系統(tǒng)就將對旅客行李進行跟蹤。使得旅客行李的信息（包括：旅客姓名、航班號、行李的IATA條碼，行李重量等信息）和行李處理系統(tǒng)中的行李一一對應。當行李經(jīng)過集中安檢設(shè)備后，PLC控制系統(tǒng)必須對行李繼續(xù)進行嚴格的跟蹤定位，在行李處理系統(tǒng)通過PLC的串口和安檢設(shè)備進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行分流，如果發(fā)生跟蹤失誤，未能將可疑行李分流出來，將是不能接受的故障，應該說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)。鄭州機場行李處理系統(tǒng)采用的行李跟蹤的方法，基本原理是對行李流進行仿真，再將仿真流（或理解為虛擬行李）與實際行李進行比對，這種比對實際就是對行李位置的一次嚴格判斷，對一件行李而言，在所有比對點（實際就是在光電開關(guān)處）都成功匹配后，才能實現(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確的實現(xiàn)所要求的跟蹤功能。 結(jié)束語 中國民用航空總局第二研究所陸續(xù)完成了貴陽、成都、重慶、西寧、鄭州等十多個機場的機場行李處理系統(tǒng)，運行情況良好。西門子產(chǎn)品以其良好的品質(zhì)和性能在我所開發(fā)建設(shè)的鄭州機場項目中扮演著重要的角色。特別在鄭州機場行李處理系統(tǒng)項目中，首次使用了西門子的軟冗余技術(shù)，使得我所開發(fā)的行李處理系統(tǒng)更具有良好的性能和更好的競爭力。