行李分流系统软件模型化设计及研究

吴云鹏 钟丽媛

摘  要：行李分流系统软件的设计是机场行李处理系统的核心部分，设计的好坏直接影响到行李处理的效率和准确度。该文研究了浦东T1航站楼行李处理系统的工作原理及其在不同状态下对行李流向的影响，通过对分流系统的控制功能和软件程序架构的详细分析，从行李控制系统设计的基本特点出发，提出系统设计的基本原则，并引入模型化设计的概念，进一步探讨类似自动化控制系统软件的模型化设计方法。

关键词：行李分流  模型化  启停管理

中图分类号：TP273    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）01（b）-0009-03

1  项目概述

1.1 项目背景

浦东机场T1航站楼1999年建成通航，设计具备年旅客吞吐量2000万人次。随着上海经济的不断发展，航空业务量持续快速增长，预计到2016年T1航站楼旅客吞吐量将达到3600万人次。为保证旅客托运行李能安全、及时地进出机场，2013年，上海国际机场股份有限公司投资2.43亿对T1行李处理系统进行改造升级。

此次升级改造的主要内容包括新建进出港行李转盘、增加离港值机柜台、改建行李自动分拣系统、优化自动化控制系统等。为保证整个行李系统的高效稳定运行，每条输送线都需要通过分流系统来进行行李流路由选择和切换，从而达到行李系统流向、流量的灵活、优化配置。

1.2 研究内容

根据每条输送线的情况不同。相同功能要求下需将分流控制系统的程序进行模型化设计和模块化处理，以提升行李控制系统软件自动化程度，提高了软件编程的效率，降低了系统编程的成本和风险。

该研究内容包括以下几点。

（1）行李流的控制管理。

（2）程序构架的优化设计。

（3）设备的接口处理。

2  实施方案

2.1 行李流的控制管理

一个值机岛包括2條行李值机线，值机线的行李流根据行李分流系统摆臂的位置不同，可有4种不同路径。以7区、8区为例，其中，E02为新建转盘，F01为旧转盘。行李路径如图1所示。

在运行过程中需要考虑以下两种不同的情况下的控制。

（1）7区上方的摆臂摆出，8区上方的摆臂是在内侧。此时行李只需要传递给8区后一节输送机即可。

（2）7区上方的摆臂摆出，8区上方的摆臂也是摆出，这样整个系统将两个大摆臂控制成为一节输送机。这样7区和8区就是一个整体，可以看成是收集皮带，收集皮带的两个导入皮带，导入位置分别为8区摆臂皮带的头部和7区摆臂皮带的头部。合流之后，有如下几个问题。

①行李在摆臂位置滑移。

因为行李在传送过程中要经过一段有摆臂推动前进的过程，所以其位置滑移相对较大，容易导致行李位置理论值与实际不一致的情况发生。因此需要考虑在此种情况下，行李的之间的间距是要相对增大。

②系统降效。

因为两边合流之后，所需要处理的行李量较大，值机岛上的设定处理量分别为750件/h，合流之后是1500件/h。大摆臂的速度是：54m/min。如果处理量是1500件/h，则行李之间的间距是：2.16m。考虑到第一个条件，将窗口大小设置成3m，这样处理量为1000件/h。

③处理量动态平衡。

上述降效之后会导致两个值机岛的平均处理能力下降。

2.2 程序构架设计

2.2.1 顺序启动

下游的输送机，当下游两个输送机中（S7或者S8）的任何一个启动，则该段输送机就可以启动。

2.2.2 顺序停止

上游输送机，当上游输送机（S1和S2）全部都停止的情况下，该段输送机才能停止下来。

2.2.3 节能

节能是需要从上游输送机传递节能的信号，在接收到上游的节能信号之后，在输送机运行一段时间之后，并且输送机上没有行李的时候，系统就可以进入节能模式。这里需要分别判断两个DB_PLT的信号。

2.2.4 向下游传递行李

由两个DB_PLT分别传递行李。其中一个s_Handover_Run_OK信号是False，则要渐停输送机。

2.2.5 DB_PLT之间的信号衔接

分流器下输送机可以用两个ID来表示，分别是In和out，In表示是靠近分流大摆臂的部分;out表示远离分流大摆臂的部分。分别来控制输送机的运行和停止。PEC_Position两个，分别诊断两个PEC的状态。EQP_BASIC应该是两个，因为是需要两个handover状态字（见图2）。

2.3 接口处理

两条输送线控制系统分别属于两个PLC，如果要实现两个PLC间的行李交互，则需要定义相关的接口描述[1]。PLC之间采用DP-DP coupler通信，DP-DP coupler的硬件接口。DP地址都是31。

（1）接口功能描述：该接口主要用来描述系统之间的行李交接的过程，如图3所示。

（2）信号接口，如图4所示。

（3）准备发送行李：上游末端光电开关位置有一个行李准备传递给下游输送机。传递过程中：上游和下游输送机之间有一个行李正在传递。它是结合了RTS和RTR两个信号来确定传递过程，一旦传递过程结束，就复位该信号。

（4）心跳信号[2]：用于判断DPDP coupler是不是在正常工作。心跳信号是以一定周期不断0-1变化，如果发信心跳信号不发生变化，则表明DPDP coupler停止工作。因为DP-DP coupler在发生故障的时候会保持住信号，如果发现心跳信号有问题的时候，就会过滤输入信号，或者取消输出信号。

3  成果分析

3.1 模型化设计思路

行李控制系统层次清晰，并且功能明确。根据系统的结构，功能以及各元素之间的资源关系，将系统分为系统模型，功能模型，资源模型以及功能块模型[3]。

3.1.1 系统模型

系统模型是通过多个接口协议作为系统子系统的划分标准，再将相互数据交换设备归结在一起，以完成整个系统的功能（见图5）。

3.1.2 资源模型

资源模型提供了功能块的运行环境。其包含在子系统中的功能单元内，通过事件和数据流交换信息，实现系统各个模块的独立操作。子系统中的某些模块的删除，增加和修改，都不会影响到其他模块的功能。组成分部式系统的所有功能块，将全部分布于各个资源当中。

3.2 功能块模型

基本功能块是系统最基本控制单元设备的应用，主要是定义其基本的输入信号和数出信号，并具有基本的控制算法对输入信号进行判断，控制输出信号，并为其他控制算法预留相关的接口信号（见图6）。

4  结语

基于该模型所开发的行李分流系统程序，通过实践调试运行后充分满足了行李系统所需的各项功能，并且运行稳定。参与软件编制的工程师以及维护工程师都可以根据现场情况和机械磨损情况对程序内各参数进行修改和完善功能，具有很好的灵活性和稳定性。

参考文献

[1] 崔坚，李佳，杨光.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2] 姜建芳.西门子S7-300/400 PLC工程应用技术[M].北京：机械工业出版社，2012.

[3] 陶耀东，林浒.高性能开放式数控系统框架设计[J].小型微型计算机系统，2009（9）：1911-1916.