西门子S7-300在广州新白云国际机场行李分拣报警系统中的应用方案

　1、项目背景
　　防止及避免行李延误一直是新白云国际机场行李分拣部门的目标，长期以来，行李分拣机经常有掉落行李的情况发生，发现不及时，就会造成行李的延误，给机场造成经济和信誉上的损失。而分拣部门员工较少，分拣机区域又较大，来回巡查一遍需要十四五分种，所以单靠员工巡查，很容易造成行李的遗漏。该系统就是为了解决以上问题，对行李没有正确分拣至滑道及时给予及时报警，通知工作人员进行处理，防止行李遗漏的事故发生。
　　
　　2、设计原则
　　对于自动化系统的设计，确保系统的可靠性是一个重要的目标。对于该系统，需要对于任何形状、大小、重量的行李都能及时报警，但又要杜绝误报警的情况发生，这就需要采用高灵敏性和高可靠性的检测设备。本系统设计除了需要满足当前的需求，还需留一定的备用空间，如：I/O点数等，以便于系统在以后根据需要进行扩展和适当改造。系统最终要交付给现场操作人员进行使用和日常维护，所以操作性要简单，维护要方便。
　　
　　3、现场状况
　　统计分拣机所属区域需要加装检测光栅的地方，位置有63处，其中有3处是没有发生过行李掉落，但现场人员强烈建议加装之处。
　　简单统计如下：蓝机西行李房　14个
　　　　　　　　　蓝机东行李房　17个
　　　　　　　　　绿机西行李房　17个
　　绿机东行李房 15个
　　加装光栅区域多为行李分拣机内侧，行李掉落几率较大的多为接近行李分拣滑道两侧。
　　并且在东行李房，有专供现场人员巡检的布道区。由于有人员走动，所以要设有光栅检测开关按钮，当人员需要进入布道区时，先关闭光栅检测开关按钮，忽略光栅报警；离开时，打开光栅检测开关按钮，光栅恢复正常。布道区总计3个。
　　
　　４、控制系统组成
　　
　　
　　控制系统结构：在控制室里设置一套PIV工控机，一套PLC控制室工作站；在操作现场设置4套操作工作站，蓝机（西行李房）、绿机（西行李房）、蓝机（东行李房）、绿机（东行李房）各布置一套操作工作站；工作站之间通信只用一根PROFIBUS通迅电缆相连通；行李落网检测设备全部采用光栅。
　　控制室工作站系统：主站系统采用可编程控制器（PLC），PLC是该系统的核心设备，主要负责整个系统的控制逻辑和输入/输出处理。可编程控制器采用西门子（siemens）公司的S7－300。S7－300采用紧凑、无槽位限制的模块结构，具有先进性和可扩充性，可以满足系统目前和未来可扩充的需要。S7-300 PLC完全能满足该系统目前和将来扩展的需要。
　　操作员工作站系统：由于分拣机区域较大，分拣隔口多（63个），如果采用直接布线的方式，每一个光栅传感器都需要直接布线至PLC，如此一来，布线量将非常巨大，而且容易产生故障，难以维护，故采用分布式I/O系统，可以大大节省布线工作量（分布I/O与PLC之间只用一条通讯线连接）。分布式I/O模块放置在现场操作箱内，按钮输入、报警灯输出、现场传感都就近接入分布式I/O模块。I/O模块与PLC之间只用一根PROFIBUS通迅电缆相连，这样降低了布线的难度和成本。光栅传感器、PLC与分布式I/O的线缆都可以通过现场的线槽引入。
　　分布式I/O模块采用SIMATIC ET200（siemens），其基于开放式PROFIBUS总线，可实现现场信号到控制室的数据通迅。该产品采用模块化设计，方便安装于控制柜。与SIMATIC S7-300 I/O模块及功能模块兼容，安全性高，并具备“热插拔”功能。
　　现场检测设备：考虑到安装方便程度及安全，行李落网检测全部采用光栅传感器来实现检测目的。
　　安装方式为两种，1.为行李网。有些检测区域比较长，最多可以达到10多米。光栅检测间隔>20ｍ。可以满足现场要求。2.为布道，由于布道的长度<2ｍ，而且为了防止横向安装，羁绊操作人员，带来安全隐患，所以安装方向为栏杆方向。
　　光栅传感器采用天网安防科技的红外线幕栏系列产品，这是一款用工业流程制造出世界上第一对用CPU控制的智能型主动红外入侵探测网，灵敏度高，安全可靠，已获得我国3C强制认证。
　　传感器信号、复位按钮、声光报警、测试按钮等输入输出信号就近沿线槽接入ET200控制箱。有些地方没有线槽，则需要根据现场条件重新布设。
　　总线系统：系统采用PROFIBUS总线系统，ET200作为PROFIBUS从站，S7－300 PLC作为PROFIBUS主站系统，采用总线系统能极大简化系统结构，方便系统的施工和维护。由于总线传输的是数字信号，不容易受到干扰，并且某一个从站发生故障，不影响整个系统的安全运行，更容易维护和检修。
　　工控软件：工业计算机监控界面采用XP操作系统，人机界面系统采用“组态王”人机界面软件开发。其性能优异，软件稳定，质量可靠。较之传统的硬件显示系统，采用组态软件扩充性更好，能随着将来系统的改造，需求的变更，灵活通过编程进行升级。全中文显示，接口友好，每秒采集一次数据。实时监控行李落网报警情况，准确显示报警地点；
　　软件主界面如下图所示：
　　
　　
　　整个工作现场分为4个报警区域，分别布设有4个ET200从站作为操作员站。界面上的指示灯代表现场光栅检测区域（实际软件界面可能与该图有所不同）。当没有报警发生时，指示灯为绿色。
　　当有行李落网，触发光栅时，在软件界面上，指示灯就会由绿色变成红色，并且该区域的颜色也会由蓝色变为红色，准确指示报警发生的地点。控制室的报警灯也会声光报警，直至操作员对落网行李进行了处理，并按下现场的复位按钮，软件界面的指示灯就会由红色变成绿色，报警灯也会恢复正常。
　　
　　5、系统流程
　　当行李落入网中时，即可被光栅传感器或限位开关感知，PLC系统随即输出现场声光报警，提示在现场的操作人员，同时在操作室的人机界面上也发出报警，并在人机界面上指示行李的位置，提示操作人员前往处理。
　　在现场操作箱上有复位按钮，当操作员前往处理完毕后，按下该处的复位按钮，可消除现场和操作室的报警信号，系统回复正常。而且只有本处的复位按钮才能消除该位置的声光报警，其他操作箱上的按钮是不起作用的。
　　　　　　
　　除了现场复位外，系统还有远程复位功能，即可以在操作室的人机界面上通过鼠标点击软件上的按钮进行复位操作。
　　系统流程简图如下：
　　
　　
　　在现场操作箱上，还设有测试按钮，按下测试按钮，即为人工触发报警，相当于有行李落入网中触发报警，该按钮可供操作人员检测系统是否处于正常工作状态，方便操作人员的检修和巡查。
　　
　　６、总结
　　该系统采用siemens S7-300PLC 性能优越，为主从式分布结构，PROFIBUS总线通信。所有的处理集中于PLC，结构先进，维护方便。采用组态软件作为上位机开发软件，操作员在操作室内即可监控整个分拣线的情况。整个系统充分考虑了扩展性和可升级性，并为将来系统功能的扩充留下了充足的接口和空间。