PROFInet无线通讯技术在机场行李分拣系统的应用

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关键词:摘要:本文阐述了在机场的行李分拣系统中,采用了Profinet工业以太网网络控制架构。系统采用西门子的1个W788-1RR和5个W747-1RR无线交换机,完成了地面的控制PLC(Profinet IO控制器)与远程I/O模块ET200s(Profinet IO设备)的Profinet IO无线通讯,接受并执行上位调度计算机下达的各项任务。0.引言:...
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  • 摘要:本文阐述了在机场的行李分拣系统中 ,采用了Profinet工业以太网网络控制架构。系统采用西门子的1个W788-1RR和5个W747-1RR无线交换机 ,完成了地面的控制PLC(Profinet IO控制器)与远程I/O模块ET200s(Profinet IO设备)的Profinet IO无线通讯,接受并执行上位调度计算机下达的各项任务 。

0.引言:

机场行李自动分检系统(BHS系统)是近年来在我国民航逐步开始运用的一套物流处理系统,是现代物流技术与民航机场业务相结合的产物 ,这种系统在发达国家已经有比较广泛的使用 。但是进口设备存在价格高昂、本地化支持不够等问题,不利于我国民航业的发展。为此,早在1999年 ,民航总局以科研及放大试验经费投资上千万元,在研究所立项研发行李自动分检系统。开发研制的机场行李自动处理系统经专家组鉴定:"能够满足国内机场的需求,基本功能完备 ,集成技术先进,效果良好,填补了国内空白 ,处于国内领先水平 。在部分关键技术及性能上达到了国际先进水平,具有自主知识产权,应用前景良好"。现该项目已陆续推广应用到贵阳 、成都 、重庆、西宁等十多个机场 ,取得良好的社会效益和经济效益。

西门子在和研究所合作的过程中 ,成功得将Profinet现场总线技术应用到行李自动分检系统 。考虑到行李托盘小车是在轨道上高速移动的设备终端,需要和地面的PLC做通讯,不能采用滑速线等有线通讯方式 ,所以稳定可靠的IWLAN技术和RCoax漏波电缆技术顺利得解决了这一难题。

 

1. 设备与系统解决方案描述

我们采用了如下图的系统构架(见图1)。在地面站采用西门子的PLC型号为S7 315-2PN/DP,因为它本身具有了Profinet网络接口,它可以作为Profinet IO控制器工作 ,用来读写远程的Profinet IO设备 。在移动的远程侧采用具有PN接口的ET200s模块,它能通过以太网接口直接接入Profinet现场总线。

 

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    考虑到无线以太网通讯的解决方案更适合这种移动通讯。所以,我们在地面站侧安装了1台无线接入点AP ,型号为W788-1RR,这款无线支持快速漫游功能,并且具有IP65的高防护等级 。然后通过一根标准的馈线 ,连接到RCoax漏波电缆(实际上是一种天线,下文会做详细介绍)。这根RCoax漏波电缆是沿着小车滑动轨道安装的(见图2),无线信号就是通过RCoax漏波电缆的开孔侧做无线信号的覆盖 ,所有它更具有稳定性 ,可靠性和针对性。

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在移动小车侧,ET200s的以太网接口连接到1W747-1RR无线交换机客户端模块(见图3) 。通过这个无线客户端,接收来自中央PLC的指令 ,同时也把小车的位置和状态信号发送给中央PLC 。

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    构建这么一个无线通讯系统,圆满得完成移动小车和地面PLC之间的Profinet通讯。

 

2. 系统特点

系统采用支持ProfinetPLCET200s模块,接受上位调度计算机下达的各项任务;底层通过Profinet 网络采集现场的I/O信号和设备状态 ,并控制设备的正常运行。

    采用基于的开放式、跨供应商标准的Profinet,可实现从公司管理层直到现场层直接 、透明的访问 。Profinet基于现有成熟IT标准,并提供对TCP/IP的全面支持 ,用户能够毫不费力的与现有系统进行扩展及便捷集成。

西门子的工业无线局域网IWLANIndustry Wireless LAN)是基于标准的IEEE 802.11协议开发的产品,支持对TCP/IP,Profinet ,Profi-Safe等的全面支持。产品线非常丰富,可以解决各种场合的无线通讯需求 。安装非常方便,运行稳定可靠 ,节省了安装成本和后期维护成本。并且和西门子的自动化控制系统有着很好的集成功能 ,可以在STEP7里对交换机进行组态。真正做到了TIA全集成自动化的解决方案 。

 

3. 无线交换机设备及天线的介绍

3.1无线接入点AP ,W788-1RR

  • 支持802. 11b/g,a/h 四种协议,兼容2.4G5G两种模式。
  • 支持 802.11e标准 ,即(QOS Quality of Service )。
  • 支持 802.11i ,满足 WPA2安全性的要求 。
  • 支持VLAN 且可以设置优先级;支持NAT,屏蔽内部网络;支持生成树组态。
  • 支持WDS功能 ,支持冗余WLAN功能
  • 具有预留带宽功能(iQoS),支持快速漫游功能(iPCF),带强制漫游功能。
  • 支持Syslog\E-mail\SNMP\SNTP等网络管理方案 。
  • 可以在Step7中调用 ,支持PROFINET 。
  • 支持冗余供电。
  • C-PLUG卡可轻松进行备件更换。
  • 分集式天线,一个网卡两个天线信号更稳定可靠 。

 

 

 

3.2无线客户端,W747-1RR

  • 支持802. 11b/g,a/h 四种协议 ,兼容2.4G5G两种模式。
  • 支持 802.11e标准,即(QOS Quality of Service )。
  • 支持 802.11i ,满足 WPA2安全性的要求 。
  • 支持VLAN 且可以设置优先级 ,支持NAT ,屏蔽内部网络。
  • 支持快速漫游功能(iPCF)。
  • 支持Syslog\E-mail\SNMP\SNTP等网络管理方案 。
  • 可以在Step7中调用,支持PROFINET。
  • 支持冗余供电。
  • C-PLUG卡可轻松进行备件更换 。
  • 分集式天线,一个网卡两个天线信号更稳定可靠。

 

 

 

 

3.3RCoax漏波电缆

该同轴电缆外导体中有一个开口 ,允许无线波穿透和辐射。沿RCoax 电缆可形成一个明确的无线场 。对于RCoax电缆的纵向伸缩需遵循一种平衡关系,如下图,以允许每个馈入点(SCALANCE  W-780 网络接入点)的电缆长度较长 ,以及与RCoax 电缆之间相应的移动站(例如SCALANCE  W-740, IWLAN/ PB Link PN IO)距离 。

横坐标代表一根RCoax电缆的长度,纵坐标代表客户端的天线和RCoax电缆之间的距离。如果这根RCoax电缆的长度恒定 ,那纵坐标代表客户端的天线和RCoax电缆之间的距离越近,信号越好,带宽越高;反之亦然。客户端的天线和RCoax电缆之间的距离恒定 ,这根RCoax电缆的长度越短,信号越好,带宽越高;反之亦然 。

 

4. 总结

   

     旅客行李自动分拣系统在实际应用中 ,故障率低 ,处理速度快,显著地改善了机场的运营、服务水平,发挥了很好的经济效益和社会效益。首先 ,行李的自动传输与分拣可以提高工作效率、减轻劳动强度 、减少甚至杜绝差错。第二,该系统同离港系统配合可以实现开放式柜台办票,即旅客可在其航班截止办票之前的任何时间在任意柜台办理值机手续 ,在方便旅客之余有效降低高峰时间的业务流量 。第三,该系统所采集的行李数据实现了物流与信息流的有机结合,是机场信息化管理的基础 ,同时支持机场间的数据共享,以提供行李的跟踪查询等增值服务。

    系统的profinet网络集成了强大功能,从网络安装到基于web诊断的整个自动化解决方案的实现;profinet的模块化结构可非常容易地扩展和包含其他功能;profinet提供标准化的独立于制造商的工程接口 ,它能够方便地把各个制造商的设备和组件集成到单一系统中。友好,不仅使现场的监控更便捷,同时其通讯功能使车间总控室可以实时监视现场生产情况 。

    新的控制系统将网络通讯协议简化为一种 ,极大地节约了构建成本、未来维护成本。

 

 

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