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、通信技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，具有結構簡單、性能優越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優點，近年來在工業自動控制、機電一體化、改造傳統產業等方面得到了廣泛的應用[1]。
行李輸送系統用PLC控制有很多優點，它主要通過軟件控制，從而省去了硬件開發工作，外圍電路很少，大大提高了系統的可靠性與抗干擾能力;由于它簡單易行的可編程序功能，無須改變系統的外部硬件接線，便能改變系統的控制要求，使系統的“柔性”大大提高。
2 行李輸送系統
浦東機場行李輸送系統(BHS)由16條出港線(國際港8條，國內港8條)和2條中轉線(國際港1條, 國內港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通過工業以太網與MCC(Monitor Control Center)進行通訊以實現WINCC對每條線的監控。
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，其硬件配置結構如圖1所示。
圖1 出港線硬件配置
2.2 中轉線
中轉線由2條中轉行李處理線和7條行李提取轉盤(T形轉盤)組成。PLC的CPU位于CP-TL控制柜內。其硬件配置結構如圖2。
圖2 中轉線硬件配置
3 現場總線
BHS系統是由西門子工業以太網、Profibus和AS-I三級現場總線結合共同完成對整個系統的控制。其控制結構形式如圖3所示。
圖3 現場總線控制結構
3.1 工業以太網
BHS系統用的工業以太網是用西門子H1工業以太網電纜(727-0)通過收發器TR(Transceiver)將中控室上位機與現場各條線的PLC(通過CP443-1)連接起來而構成的。其結構如圖4所示。
圖4 BHS系統工業以太網結構
MCC是中控室監控現場的終端，MCC1, MCC2分別負責對國際港和國內港區域進行監控。MIC實時顯示進出港航班信息以及行李傳送帶分配情況。
收發器(TR)用于將PLC連接到工業以太網電纜上。收發器接口與PLC通訊模塊CP443-1間用帶有AUI連接器的接口電纜(727-1)連接(收發器的電源也是通過此電纜由數據終端設備DTE提供的)。收發器具有下列功能:
(1) 向H1工業以太網電纜上傳送要傳輸的數據;
(2) 從H1工業以太網電纜上獲取要接收的數據;
(3) 檢測干擾情況;
(4) 監測傳輸時間;
(5) 檢查信號質量錯誤(SQE) (Heartbeat)。
3.2 PROFIBUS
Profibus是西門子比較成功的開放式現場總線，它是在小單元網絡中與現場設備通訊用的現場總線。BHS系統用的協議規范為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)實現與AS-I(執行器/傳感器接口)現場總線的通訊與控制。
BHS國際離港線的Profibus現場總線配置結構 如圖5所示。
圖5 BHS系統國際離港線的Profibus現場總線
為了實現各個節點(站)之間的相互通訊，必須給Profibus-DP網絡上的每個節點都要分配一個Profibus地址。S7-400CPU的地址為1，系統保留地址為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 執行器/傳感器接口AS-I
AS-I是最底層的現場控制總線，如圖6所示。使用AS-I主站和兩線的AS-I電纜就可以將現場層最簡單的二進制元件執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。在此系統中LINK20和CP342-2作為AS-I主站。
圖6 AS-I在網絡中的位置
在AS網絡里，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。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SIMATIC工業軟件功能，并能應用所有新的S7硬件的優勢[2][3]。這里采用STEP 7編程軟件，用梯形圖方式，對BHS系統進行編程。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/現場啟動、啟動傳送帶、從MCC/現場停止、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 結束語
BHS系統安裝調試完成后，經過在浦東機場的正常生產運行，工作一切正常，完全達到了設計要求。該系統性能穩定，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，收到了很好的經濟效益和社會效益。