Nghiên cứu, phát triển hệ thống điều khiển giám sát hệ thống xử lý hành lý tại các sân bay ở việt nam
- 128 trang
- file .pdf
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LÊ VĂN NGUYÊN
NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ
THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ TẠI CÁC SÂN BAY Ở VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. HOÀNG SĨ HỒNG
Hà Nội – 2014
Lê Văn Nguyên – CB120361
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH VẼ v
DANH MỤC BẢNG ix
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT x
LỜI CAM ĐOAN xi
MỞ ĐẦU xii
CHƯƠNG1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ 1
1.1 HÀNH LÝ TẠI SÂN BAY ............................................................................1
1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ ....................................1
1.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ ĐI VÀ TRUNG CHUYỂN ....3
1.3.1 Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển ...............3
1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống check in . ............................4
1.3.3 Hệ thống thu gom hành lý .....................................................................5
1.3.4 Phòng kiểm tra hành lý ..........................................................................5
1.3.5 Hệ thống băng tải vận chuyển hành lý ..................................................7
1.3.6 Hệ thống phân loại hành lý ....................................................................7
1.3.6.1 Cấu tạo của khay nghiêng phân loại. ...............................................8
1.3.6.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phân loại hành lý. .....................9
1.4 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG ...........................................10
1.4.1 Cấu trúc mạng trao đổi thông tin hành lý giữa các máy chủ. ..............10
1.4.2 Cấu trúc điều khiển hệ thống xử lý hành lý.........................................12
1.4.3 Một số hệ điều khiển giám sát đang áp dụng tại Việt Nam.................13
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 16
2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ .........................................................17
2.1.1 Xây dựng mặt bằng bố trí băng tải và thiết bị khác.............................17
2.1.1.1 Mặt bằng Bố trí băng tải và thiết bị tầng 2 khu vực check in và
phòng kiểm tra hành lý .................................................................................17
2.1.1.2 Mặt bằng bố trí thiết bị và băng tải vận chuyển hành lý. ...............19
i
Lê Văn Nguyên – CB120361
2.1.1.3 Mặt bằng bố trí băng tải và thiết bị khu vực phân loại hành lý .....19
2.1.2 Lựa chọn mô hình điều khiển ..............................................................22
2.1.2.1 Mô hình điều khiển tập trung sử dụng bus trường...........................22
2.1.2.2 Mô hình điều khiển phân tán ............................................................23
2.1.2.3 Mô hình điều khiển phân tán sử dụng bus trường ...........................24
2.1.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển trung tâm ...............................................25
2.1.4 Mô hình tổng thể hệ thống điều khiển .................................................25
2.2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CẤP TRƯỜNG CHO HỆ THỐNG
2.2.1 Lựa chọn thiết bị tầng 2 khu vực check in và phòng kiểm tra hành lý27
2.2.1.1 Lựa chọn thiết bị cho băng tải các quầy check in ..........................27
2.2.1.2 Lựa chọn thiết bị cho băng tải thu gom hành lý. ............................31
2.2.1.3 Lựa chọn thiết bị cho khu vực kiểm tra hành lý..............................35
2.2.2 Lựa chọn thiết bị khu vực băng tải vận chuyển hành lý ......................38
2.2.3 Lựa chọn thiết bị cho băng tải hệ thống phân loại hành lý..................40
2.2.4 Thiết kế hệ thống nguồn 400V cung cấp cho hệ thống .......................40
2.2.4.1 Thiết kế hệ thống nguồn 400V cho hệ thống băng tải check in và
băng tải vận chuyển hành lý.........................................................................40
2.2.4.2 Thiết kế hệ thống nguồn 400V cho hệ băng tải hệ thống phân loại
hành lý. .........................................................................................................41
2.3 XÂY DỰNG CẤU HÌNH PHẦN CỨNG CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
2.3.1 Cấu hình phần cứng cho hệ thống điều khiển băng tải khu vực check
in và băng tải vận chuyển hành lý ....................................................................43
2.3.1.1 Lựa chọn thiết bị điều khiển cho hệ thống điều khiển băng tải khu
vực check in và băng tải vận chuyển hành lý ...............................................43
2.3.1.2 Địa chỉ truyền thông và địa chỉ vào ra I/O PLC 01 .......................46
2.3.2 Cấu hình phần cứng hệ thống điều khiển hệ thống phân loại hành lý 49
2.3.2.1 Xây dựng cấu trúc điều khiển và lựa chọn thiết bị điều khiển cho hệ
thống phân loại hành lý................................................................................49
2.3.2.2 Địa chỉ truyền thông và địa chỉ vào ra PLC hệ thống phân loại....51
ii
Lê Văn Nguyên – CB120361
2.4 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG. .............................54
2.4.1 Thuật toán điều khiển băng tải khu vực check in và phòng kiểm tra
hành lý. .............................................................................................................54
2.4.1.1 Thuật toán điều khiển băng tải 1 và 2 của một check in. ...............54
2.4.1.2 Thuật toán điều khiển băng tải thu gom hành lý ............................57
2.4.1.3 Thuật toán điều khiển băng tải số 4 ................................................58
2.4.1.4 Thuật toán điều khiển băng tải số 5 ................................................59
2.4.1.5 Thuật toán điều khiển băng tải số 6 ................................................60
2.4.1.6 Thuật toán điều khiển băng tải số 7 ................................................61
2.4.2 Thuật toán điều khiển các băng tải vận chuyển hành lý ......................62
2.4.3 Thuật toán điều khiển hệ thống phân loại hành lý. .............................63
2.4.3.1 Thuật toán điều khiển các băng tải đầu vào và khu vực đọc mã
bằng tay. .......................................................................................................66
2.4.3.2 Thuật toán điều khiển các băng tải Chute ......................................69
2.4.3.3 Thuật toán điều khiển lật khay phân loại hành lý...........................70
2.5 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC ........................................................72
2.5.1 Tìm hiểu chung về cấu trúc chương trình của PLC s7-300 .................72
2.5.2 Xây dựng chương trình cho PLC01 điều khiển băng tải khu vực check
in và băng tải vận chuyển hành lý. ...................................................................74
2.5.2.1 Xây dựng cấu trúc chương trình cho PLC01 ..................................74
2.5.2.2 Lập trình trên phần mềm STEP7 V13. ............................................75
2.5.3 Xây dựng chương trình PLC điều khiển khu vực phân loại hành lý ...76
2.5.3.1 Xây dựng cấu trúc chương trình PLC khu vực phân loại hành lý ..76
2.5.3.2 Lập trình hệ thống phân loại trên phần mềm STEP7 V13 ..............77
2.6 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀUKHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG ....78
2.6.1 Tìm hiểu về phần mềm WinCC v13 ....................................................78
2.6.2 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho màn hình HMI tại tủ điều
khiển PLC01. ....................................................................................................80
iii
Lê Văn Nguyên – CB120361
2.6.3 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho màn hình HMI tại tủ điều
khiển khu vực phân loại....................................................................................82
2.6.4 Xây dựng giao diện điều khiển giám sát toàn hệ thống trên WINCC. 83
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 87
3.1 MÔ PHỎNG TRÊN PLCSIM ......................................................................87
3.1.1 Mô phỏng chương trình con check in ..................................................87
3.1.2 Mô phỏng đoạn chương băng tải thu gom hành lý ..............................90
3.1.3 Mô phỏng chương trình điều khiển băng tải vận chuyển hành lý .......93
3.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN WINCC ....................................................95
3.2.1 Giao diện giám sát khu vực check in, phòng kiểm tra hành lý và băng
tải vận chuyển hành lý ......................................................................................95
3.2.2 Giao diện điều khiển giám sát khu vực phân loại hành lý...................96
3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.............................................................................97
KẾT LUẬN 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 99
PHỤ LỤC 1 100
PHỤ LỤC 2 108
iv
Lê Văn Nguyên – CB120361
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ tổng thể hệ thống xử lý hành lý ...............................................1
Hình 1.2: Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển ............3
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống check – in ..................................................................4
Hình 1.4: Băng tải thu gom hành lý ...................................................................5
Hình 1.5: Sơ đồ băng tải phòng kiểm tra hành lý “Safety room” ......................5
Hình 1.6: Vị trí cảm biến quang trên băng tải ....................................................7
Hình 1.7: Cấu tạo của một cơ cấu xe goòng chưa có khay nghiêng. .................8
Hình 1.8: Cấu tạo và vị trí lắp đặt của động cơ tuyến tính .................................9
Hình 1.9: Kết nối mạng cute và các máy chủ Cubes. .......................................10
Hình 1.10: Mô hình trao đổi thông tin hành lý giữa các sân bay .....................11
Hình 1.11: Cấu trúc tổng thể mạng điều khiển hệ thống xử lý hành lý. ..........12
Hình 1.12: Cấu trúc mạng PLC điều khiển hệ thống check in tại khu vực A sân
bay Nội Bài .......................................................................................................13
Hình 1.13: Cấu trúc mạng PLC kết hợp máy tính điều khiển băng tải của hệ
thống điều khiển giám sát hệ thống xử lý hành lý sân bay Nội Bài .................14
Hình 2.1: Mô hình xử lý hành lý tại sân bay ....................................................16
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thiết bị khu vực check in và phòng kiểm tra hành lý ..18
Hình 2.3: Mặt bằng bố trí thiết bị và băng tải vận chuyển hành lý ..................19
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí băng tải và hệ thống khay phân loại hành lý ...............20
Hình 2.5: Mô hình điều khiển tập trung sử dụng bus trường ...........................22
Hình 2.6: Mô hình điều khiển phân tán ............................................................23
Hình 2.7: Mô hình điều khiển phân tán sử dụng bus trường ............................24
Hình 2.8: Cấu trúc điều khiển giám sát hệ thống xử lý hành lý .......................26
Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo 2 quầy check in. .........................................................27
Hình 2.10: Cấu trúc của hệ thống đo trọng lượng của hãng ATRAX ..............28
Hình 2.11: Sơ đồ mạch động lực băng tải 1 và 2 của 1 quầy check in ............29
Hình 2.12: Bảng điều khiển trên bàn check-in .................................................30
Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý điều khiển cho 2 băng tải check in .....................30
v
Lê Văn Nguyên – CB120361
Hình 2.14: Bộ Phát xung PPI ..........................................................................31
Hình 2.15: Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển cho một động cơ truyền
động băng tải ....................................................................................................32
Hình 2.16: Cấu tạo của bộ khởi động động cơ M200D ...................................33
Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý và địa chỉ vào ra điều khiển băng tải thu gom hành
lý .............................................................................................................34
Hình 2.18: Sơ đồ bố trí băng tải phòng kiểm tra hành lý .................................35
Hình 2.19: Bảng điều khiển tại máy X-ray ......................................................36
Hình 2.20: Nguyên lý điều khiển truyền tín hiệu giữa máy X-ray và PLC .....37
Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải 4,5,8 .....................................38
Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải 6,7 ........................................38
Hình 2.23: Vị trí cảm biến trên băng tải. .........................................................38
Hình 2.24: Mô hình điều khiển động cơ truyền động hệ thống băng tải..........39
Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải chuyển hành lý.....................39
Hình 2.26: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cấp nguồn cho khu vực check in
và khu vực băng tải vận chuyển hành lý. .........................................................41
Hình 2.27: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cấp nguồn cho khu vực check in
và khu vực vận chuyển hành lý. .......................................................................41
Hình 2.28: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cấp nguồn 400v cho khu vực phân
loại hành lý .......................................................................................................42
Hình 2.29: Sơ đồ nguyên lý đóng cắt nguồn cho khu vực phân loại hành lý ..43
Hình 2.30: Cấu trúc điều khiển PLC 01 ...........................................................44
Hình 2.31: Cấu hình phần cứng PLC01 trên phần mềm step 7 V13 ................48
Hình 2.32: Cấu trúc điều khiển hệ thống phân loại hành lý .............................50
Hình 2.33: Cấu hình phần cứng hệ thống phân loại hành lý trên phần mềm
STEP 7 V13 ......................................................................................................53
Hình 2.34: Thuật toán điều khiển băng tải số 1................................................54
Hình 2.35: Các ô ảo trên băng tải thu gom hành lý ..........................................55
Hình 2.36: Thuật toán điều khiển băng tải số 2 của quầy check in ..................56
vi
Lê Văn Nguyên – CB120361
Hình 2.37: Sơ đồ thuật toán lấy hành lý của băng tải thu gom hành lý 01 ......57
Hình 2.38: Thuật toán điều khiển băng tải số 4................................................58
Hình 2.39: Sơ đồ thuật toán điều khiển băng tải 5 ...........................................59
Hình 2.40: Sơ đồ thuật toán điều khiển băng tải 6 ...........................................60
Hình 2.41: Thuật toán điều khiển băng tải số 7................................................61
Hình 2.42: Thuật toán điều khiển băng tải số 8................................................62
Hình 2.43: Thuật toán phân loại hành lý bằng khay nghiêng ..........................63
Hình 2.44: Cơ chế phân loại tự động bằng các vùng nhớ trong PLC ..............65
Hình 2.45: Thuật toán điều khiển băng tải số 1 khu vực phân loại ..................66
Hình 2.46: Thuật toán điều khiển băng tải số 2 khu vực phân loại ..................67
Hình 2.47: Thuật toán điều khiển băng tải số 6 khu vực đọc mã vạch ...........68
Hình 2.48: Thuật toán điều khiển cho một băng tải chute. ..............................69
Hình 2.49: Thuật toán điều khiển lật khay vị trí chute 1 ..................................71
Hình 2.50: Cấu trúc chương trình PLC01 trên phần mềm Step 7 V13 ............75
Hình 2.51: Cấu trúc chương trình PLC điều khiển hệ thống phân loại trên
STEP7 V13 .......................................................................................................77
Hình 2.52: Các phần mềm được Siemens tích hợp trong gói phần mềm
Tiaportal V13 ....................................................................................................78
Hình 2.53: Giao diện cấu hình phần cứng trong bản Tia portal V13 ...............79
Hình 2.54: Giao diện thiết kế cho màn hình HMI trên tia portal V13 .............79
Hình 2.55: Giao diện thiết kế màn hình giám sát trong WINCC V13. ............80
Hình 2.56: Giao diện màn hình điều khiển giám sát tại tủ PLC01 ..................80
Hình 2.57: Giao diện màn hình HMI tủ điều khiển khu vực phân loại ............82
Hình 2.58: Bảng danh sách một số lỗi có thể gặp hệ thống phân loại .............82
Hình 2.59: Giao diện thiết lập cài đặt màn hình giám sát trên WINCC...........83
Hình 2.60: Màn hình điều khiển giám sát khu vực check in và khu vực băng
tải vận chuyển hành lý ......................................................................................85
Hình 2.61: Màn hình điều khiển giám sát khu vực phân loại hành lý..............86
Hình 3.1: Giao diện PLCSIM khi mô phỏng....................................................87
vii
Lê Văn Nguyên – CB120361
Hình 3.2: Kết quả khi ấn nút gắn nhãn I0.1=1 .................................................88
Hình 3.3: Kết quả khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 1 (i0.3 =0) .......88
Hình 3.4: Kết quả khi ấn nút chuyển hành lý I1.2=1 .......................................89
Hình 3.5: Kết quả khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 2( I 1.1 =0) ......89
Hình 3.6: Khi băng tải thu gom di chuyển được 9m thì chạy băng tải 2. ........90
Hình 3.7: Trạng thái ban đầu trước khi chạy băng tải thu gom hành lý ...........90
Hình 3.8: Kết quả khi có cảm biến 2 băng tải 2 bị che ....................................91
Hình 3.9: Kết quả khi tất cả các cảm biến số 2 băng tải 2 không bị che ..........91
Hình 3.10: Kết quả sau khi timer đếm ngược về 0 ...........................................92
Hình 3.11: Mô phỏng quá trình đếm xung PPI ................................................92
Hình 3.12: Kết quả khi timer đếm đến giá trị đặt .............................................93
Hình 3.13: Kết quả khi có hành lý cắt ngang cảm biến 1 băng tải số 6 ...........93
Hình 3.14: Khi hành lý đi qua cảm biến số 1 băng tải số 6 ..............................94
Hình 3.15: Kết quả khi timer đếm ngược về 0 .................................................94
Hình 3.16: Hệ thống trước khi hoạt động. các cảm biến không bị chắn ..........95
Hình 3.17: Giao diện điều khiển giám sát khi hệ thống có lỗi .........................95
Hình 3.18: Giao diện hệ thống phân loại hoạt động bình thường ....................96
Hình 3.19: Giao diện điều khiển giám sát hệ thống phân loại khi có lỗi ........96
viii
Lê Văn Nguyên – CB120361
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Chức năng các bit input và output của M200D ................................34
Bảng 2.2 Tín hiệu truyền giữa X-ray và PLC ..................................................35
Bảng 2.3 Thống kê số lượng cổng vào ra I/O cần sử dụng cho hệ thống check
in và băng tải vận chuyển hành lý ....................................................................44
Bảng 2.4 Danh sách thiết bị điều khiển cho hệ thống check in và băng tải vận
chuyển hành lý ..................................................................................................45
Bảng 2.5 Địa chỉ truyền thông As-I của PLC01...............................................46
Bảng 2.6 Địa chỉ profibus của PLC 01 .............................................................47
Bảng 2.7 Thống kê số lượng cổng vào ra I/O cần sử dụng cho hệ thống phân
loại hành lý .......................................................................................................49
Bảng2.8 Danh sách thiết bị điều khiển sử dụng cho hệ thống phân loại .........50
Bảng 2.9 Địa chỉ AS-I của các thiết bị hệ thống phân loại ..............................51
Bảng 2.10 Địa chỉ profinet/ETHENET (TCP/IP)của hệ thống phân loại ........52
Bảng 2.11 Giả thiết thông tin hành lý chuyến bay ...........................................70
Bảng 2.12 Danh sách các chương trình chính và chương trình con PLC01 ....74
Bảng 2.13 Danh sách chương trình PLC điều khiển hệ thống phân loại .........76
Bảng 2.14 Alarm PLC01 ..................................................................................81
ix
Lê Văn Nguyên – CB120361
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TÊN VIẾT
GIẢI THÍCH
TẮT
BHS Hệ thống xử lý hành lý
BT Băng tải
CH Check In
CHUTE Băng tải chuyển hành lý từ khu phân loại xuống
CUBES Hệ thống máy tính lưu trữ thông tin hành lý
CUTE Hệ thống máy tính làm thủ tục thương vụ
DCS Hệ điều khiển phân tán
EBMS Hệ thống quản lý hành lý
LMS Local motor starter
MCS Máy tính giám sát
MES Trạm đọc mã vạch bằng tay
PEC Cảm biến Quang
PLC Bộ điều khiển logic PLC
SAC Hệ thống máy tính quản lý phân loại hành lý
TCP/IP Giao thức truyền tin internet
X-RAY Máy chiếu X-Quang soi an ninh hành lý
CSC Control system computer
x
Lê Văn Nguyên – CB120361
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là : Lê Văn Nguyên
Sinh ngày : 06/05/1988
Học viên lớp cao học khóa 2012B - Ngành Điều khiển và Tự Động Hóa - Trường Đại
Học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu, phát triển hệ thống điều khiển giám sát hệ thống
xử lý hành lý tại các sân bay ở Việt Nam” do TS Hoàng Sĩ Hồng hướng dẫn là công
trình nghiên cứu của riêng tôi.
Ngoài các tài liệu tham khảo đã dẫn ra ở cuối luận văn, tôi đảm bảo rằng không
sao chép các công trình hoặc kết quả của người khác. Nếu phát hiện có sự sai phạm
với điều cam đoan trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
xi
Lê Văn Nguyên – CB120361
MỞ ĐẦU
Hiện nay ở Việt Nam có tổng cộng 21 sân bay có hoạt động bay dân sự trong
đó có 8 sân bay quốc tế, tất cả nằm dưới sự quản lý trực tiếp của Tổng công ty cảng
hàng không Việt Nam. Theo báo cáo của Cục Hàng không VN, Việt Nam có dân số
đông thứ 13 trên thế giới, diện tích hơn 300.000km2 với địa hình trải dài, mật độ cảng
hàng không ở mức trung bình của khu vực, cỡ 16.000km2 có 1 cảng. Và theo quy
hoạch của bộ giao thông vận tải đến năm 2020 Việt Nam sẽ có 26 sân bay dân dụng
đưa vào sử dụng trong đó có 10 sân bay quốc tế. Hầu hết các sân bay đang hoạt động
trên đều có hệ thống xử lý hành lý được điều khiển bởi hệ điều khiển giám sát
SCADA.
Các hệ điều khiển giám sát sử dụng PLC ngày càng phổ biến trong công nghiệp.
Đặc biệt với hệ SCADA hay DCS thì việc thu thập dữ liệu, báo cáo, lưu trữ, thống
kê, phân tích hệ thống rất dễ dàng. Các thiết bị trong lĩnh vực tự động hóa ngày càng
phát triển mạnh. Do đó trong tương lai kinh phí đầu tư cho một hệ điều khiển giám
sát giảm và mua thiết bị dễ dàng.
Tuy nhiên, hiện nay tất cả các hệ thống xử lý hành lý sử dụng hệ điều khiển
giám sát tại Việt Nam đều được mua trọn gói của các công ty nước ngoài với giá
thành cao. Đồng thời không làm chủ được công nghệ dẫn đến khó khăn trong việc
sửa chữa, bảo dưỡng thay thế thiết bị và phải phụ thuộc vào các công ty nước ngoài.
Từ nhu cầu xây dựng thêm sân bay và những khó khăn kể trên, yêu cầu cấp thiết
đặt ra là tự thiết kế xây dựng phát triển bước đầu nắm bắt được công nghệ điều khiển
giám sát cho hệ thống xử lý hành lý. Xuất phát từ thực tế em đang học tập và thi công
lắp đặt hệ thống xử lý tại nhà ga T2 của cảng hàng không quốc tế Nội Bài. Do vậy
em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, phát triển hệ thống điều khiển giám sát hệ thống xử
lý hành lý tại các sân bay ở Việt Nam. Với mục tiêu bước đầu làm chủ được công
nghệ điều khiển giám sát cho hệ thống xử lý hành lý tại các sân bay.
Nhận thấy đây là một đề tài có tính ứng dụng cao. Với sự cố gắng của bản thân
cùng với sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy Hoàng Sĩ Hồng đã
giúp em hoàn thành luận văn này. Mặc dù đã rất cố gắng song với sự hiểu biết và kiến
xii
Lê Văn Nguyên – CB120361
thức còn hạn chế nên bản luận văn của em không tránh khỏi những thiếu sót. Kính
mong nhận được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo và các bạn để luận văn của
em được hoàn thiện hơn.
xiii
Lê Văn Nguyên – CB120361
CHƯƠNG1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ
1.1 HÀNH LÝ TẠI SÂN BAY
- Hành lý gửi tại kho hàng hoặc không cùng chuyến bay với hành khách.
Là loại hành lý hoặc hàng hóa có kích thước và trọng lượng lớn. Loại hành lý này
được xử lý tại kho hàng trong cảng và đưa trực tiếp lên container không qua hệ thống
băng tải chuyền hành lý.
- Hành lý đi theo người: là loại hành lý nhỏ gọn được hành khách mang theo
người lên máy bay. Loại hành lý này được giới hạn về kích thước trọng lượng tùy
hãng hàng không. Loại hành lý này chỉ phải kiểm tra an ninh rồi hành khách tự mang
lên máy bay.
- Hành lý ký gửi không theo người: là hành lý ký gửi của hành khách. Hành lý
này được chuyển đi cùng chuyến bay. Bị giới hạn về kích thước trọng lượng. Hành
lý loại này được kiểm tra an ninh và được xử lý phân loại chuyển tới máy bay thông
qua hệ thống băng tải.
1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ
Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống xử lý hành lý [2].
1
Lê Văn Nguyên – CB120361
Trên hình 1.1
- Check in: là khu vực nhận hành lý của khách đến sân bay. Có nhiệm vụ cân
trọng lượng và kiểm tra kích thước hành lý.
- X-ray : là máy chiếu X-quang kiểm tra bên trong hành lý của hành khách.
- Conveyor line: là hệ thống băng tải đưa hành lý tới khu vực phân loại hành lý.
- Sorting and conveyor: hệ thống băng tải và phân loại hành lý.
- EBS ( Early baggage storage ) : kho chứa hành lý đến sớm chưa có máy bay
để chuyển lên [2].
- MES ( Manual encoding stations) : Khu vực đọc mã hành lý bằng tay. Là nơi
đọc mã của những hành lý không đọc được bằng máy tự động ở hệ thống băng tải
phân chia hành lý và những hành lý của hành khách tới chuyển sang máy bay khác
[2].
Hệ thống xử lý hành lý là hệ thống băng tải được lắp đặt bán tự động làm nhiệm
vụ chuyên chở các hành lý ký gửi của hành khách. Từ hoạt động của sân bay ta thấy
có thể chia hành lý ký gửi thành 3 loại: hành lý đi, hành lý trung chuyển, hành lý đến
sân bay.
Tương ứng với 3 loại hành lý có 3 hệ thống xử lý hành lý.
+ Hệ thống xử lý hành lý đi:
Trên hình 1.1 hệ thống xử lý hành lý đi bao gồm:
- Khu vực check in : là khu vực kiểm tra kích thước, cân nặng hành lý.
- Khu vực soi chiếu an ninh ( X-ray screening) : là các máy chiếu tia x kiểm tra
bên trong hành lý.
- Hệ thống phân loại hành lý: có nhiệm vụ đưa hành lý đến đúng nơi để bốc nên
máy bay.
+ Hệ thống xử lý hành lý trung chuyển
Trên hình 1.1 hành lý trung chuyển được bốc từ máy bay tới xuống, đưa qua hệ
thống soi chiếu an ninh. Qua hệ thống đọc mã vạch bằng tay rồi đưa vào hệ thống
phân loại hành lý của hệ thống xử lý hành lý đi.
+ Hệ thống xử lý hành lý đến
2
Lê Văn Nguyên – CB120361
Là hệ thống có nhiệm vụ trả hành lý cho khách đến sân bay. Hệ thống nay bao
gồm các băng tải vận chuyển hành lý và các máy soi chiếu an ninh.
Trên hình 1.1: hành lý đến được bốc xuống từ máy bay. Với hành khách nội địa
thì không cần qua máy chiếu x-ray với hành lý của khách từ nước ngoài đến thì phải
qua hệ thống soi chiếu an ninh ( X-ray screening ).
1.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ ĐI VÀ TRUNG CHUYỂN
1.3.1 Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển
Hình 1.2 Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển
Trên hình 1.2 hành khách làm thủ tục tại quầy check-in. hành lý được chuyển
từ quầy check-in và tới phòng kiểm tra hành lý. Sau khi được kiểm tra hành lý được
đưa tới hệ thống phân loại thông qua hệ thống băng tải vận chuyển hành lý.
Tại khu vực phân loại hành lý hành lý được phân loại và chuyển tới vị trí bốc lên
container chuyển lên máy bay.
3
Lê Văn Nguyên – CB120361
1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống check in.
BĂNG TẢI THU GOM HÀNH LÝ
BT2-CẢM BIẾN 2 BT2-CẢM BIẾN 2
BĂNG TẢI 2 BĂNG TẢI 2
BT2- CẢM BIẾN 1 BT2-CẢM BẾN 1
BT1- CẢM BIẾN 2 BT1-CẢM BIẾN 2
BĂNG TẢI 1 BĂNG TẢI 1
BT1-CẢM BIẾN 1
BT1-CẢM BIẾN 1
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống check – in
Trên hình 1.3 thể hiện hệ thống check –in.
+ Băng tải 1: gồm có các cảm biến quang 01, 02 có nhiệm vụ đo kích thước của
Hành lý. Đồng thời băng tải 1 còn là một băng tải có khả năng đo trọng lượng của
hành lý. ( Scale conveyor)
+ Băng tải 2: Gồm có cảm biến quang 01, 02
PEC 02 dùng để dừng hành lý chờ chuyển tới khâu tiếp theo.
Nguyên lý vận hành tại quầy “check in”
Hành khách đặt hành lý của mình lên băng tải 1. Băng tải 1 có chứa 4 load cell
để đo trọng lượng của hành lý, hai cảm biến quang 01, 02 có tác dụng giới hạn chiều
dài của hành lý. Nếu 01và 02 bị kích hoạt thì hành lý không đạt tiêu chuẩn về chiều
dài. Tại đây hành lý sẽ được gắn nhãn.
Hành lý sau khi được kiểm tra kích thước cân nặng và gắn nhãn tại băng tải 1
sẽ được chuyển tới băng tải 2. Khi hành lý kích hoạt cảm biến quang 02 của băng tải
2 thì băng tải 2 sẽ dừng lại rồi đợi lệnh đưa hành lý vào băng tải thu gom hành lý
4
Lê Văn Nguyên – CB120361
1.3.3 Hệ thống thu gom hành lý
Băng tải thu gom hành lý là 1 băng tải dài.
CẢM BIẾN GIỚI
Đông cơ HẠN CHIÊU
Collection -PEC CAO
Băng tải thu gom hành lý
ch1 ch2 ch3 ch4 ch5 ch6
Hình 1.4: Băng tải thu gom hành lý
Trên hình 1.4 Collection – PEC là cảm biến quang của băng tải thu gom
hành lý. Cảm biến giới hạn chiều cao là một cảm biến quang đặt ở vị trí có
chiều cao bằng với giới hạn chiều cao của hành lý
1.3.4 Phòng kiểm tra hành lý
BT7-pec2
BT7
BT7-pec1
CẢM BIẾN
GIỚI HẠN BT4-pec BT6-pec1
COLLECTION -PEC
CHỀU CAO
BT5-pec
BT thu Máy x-ray
BT4 BT5
BT6
gom hành lý
BT6-pec2
`
BT8
BT8-PEC `
Hình 1.5: Sơ đồ băng tải phòng kiểm tra hành lý “Safety room”
Trên hình 1.5 PEC là cảm biến quang, máy X-ray là máy soi X-quang.
5
Lê Văn Nguyên – CB120361
+ Cấu tạo : phòng kiểm tra hành lý được bố trí băng tải như trên hình 1.5. Phòng
kiểm tra hành lý gồm 5 băng tải BT4, BT5, BT6, BT7, BT8 và một máy X-ray.
+ Băng tải 4: Được gắn 1 cảm biến quang (PEC) để phát hiện hành lý
+ Băng tải 5: Được gắn 1 cảm biến quang (PEC) để phát hiện hành lý
+ Băng tải 6: Là băng tải có thể chạy theo 2 chiều để đưa hành lý vào khu vực
nhân viên kiểm tra lại bằng tay, và một chiều đưa hành lý vào khu vực phân loại hành
lý. Băng tải 6 bao gồm 2 cảm biến quang được gắn ở 2 đầu băng tải.
+ Băng tải 7: là băng tải trong khu vực nhân viên kiểm tra hành lý bằng tay. Có
thể chạy theo 2 chiều để đưa hành lý vào và ra. Trên băng tải 7 cũng được gắn 2 cảm
biến quang tại 2 đầu để giới hạnh hành trình của hành lý.
Nguyên lý: Hành lý từ băng tải thu gom hành lý được giới hạn chiều cao bằng
cảm biến quang ở cuối băng tải thu gom hành lý. Nếu hành lý quá chiều cao băng tải
thu gom hành lý sẽ dừng lại và nhân viên sẽ đưa hành lý đó ra khu vực kiểm tra bằng
tay. Hành lý không vượt quá chiều cao sẽ được đưa tới băng tải số 4. Nếu máy x-ray
sẵn sàng nhận hành lý và gửi tín hiệu nhận hành lý tới PLC. PLC sẽ điều khiển chạy
BT4 đưa hành lý vào máy x-ray. Tại máy x-ray hành lý sẽ được kiểm tra. Nếu nhân
viên xác nhận hành lý không có vấn đề gì thì sẽ ấn nút trên bảng điều khiển máy x-
ray xác nhận hành lý bình thường. còn nếu hành lý có vấn đề nhân viên sẽ ấn nút xác
nhận hành lý cần kiểm tra lại.
- Hành lý cần kiểm tra lại được chuyển từ máy x-ray tới băng tải 5 qua băng tải
6 và 7 tới khu vực kiểm tra lại
- Hành lý bình thường được chuyển tới băng tải 5 qua băng tải 6 tới băng tải 8
và từ đó đi vào hệ thống phân loại.
Chú ý: băng tải số 7 chỉ xử lý một thông tin của hành lý được gửi từ máy X-ray. Tức
là băng tải số 7 chỉ xử lý 1 hành lý duy nhất. nếu Băng tải số chứa đang có hành lý
cần kiểm tra ở đó thì băng tải 5 sẽ dừng lại.
6
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
LÊ VĂN NGUYÊN
NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ
THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ TẠI CÁC SÂN BAY Ở VIỆT NAM
CHUYÊN NGÀNH ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. HOÀNG SĨ HỒNG
Hà Nội – 2014
Lê Văn Nguyên – CB120361
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH VẼ v
DANH MỤC BẢNG ix
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT x
LỜI CAM ĐOAN xi
MỞ ĐẦU xii
CHƯƠNG1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ 1
1.1 HÀNH LÝ TẠI SÂN BAY ............................................................................1
1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ ....................................1
1.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ ĐI VÀ TRUNG CHUYỂN ....3
1.3.1 Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển ...............3
1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống check in . ............................4
1.3.3 Hệ thống thu gom hành lý .....................................................................5
1.3.4 Phòng kiểm tra hành lý ..........................................................................5
1.3.5 Hệ thống băng tải vận chuyển hành lý ..................................................7
1.3.6 Hệ thống phân loại hành lý ....................................................................7
1.3.6.1 Cấu tạo của khay nghiêng phân loại. ...............................................8
1.3.6.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phân loại hành lý. .....................9
1.4 CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG ...........................................10
1.4.1 Cấu trúc mạng trao đổi thông tin hành lý giữa các máy chủ. ..............10
1.4.2 Cấu trúc điều khiển hệ thống xử lý hành lý.........................................12
1.4.3 Một số hệ điều khiển giám sát đang áp dụng tại Việt Nam.................13
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 16
2.1 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ .........................................................17
2.1.1 Xây dựng mặt bằng bố trí băng tải và thiết bị khác.............................17
2.1.1.1 Mặt bằng Bố trí băng tải và thiết bị tầng 2 khu vực check in và
phòng kiểm tra hành lý .................................................................................17
2.1.1.2 Mặt bằng bố trí thiết bị và băng tải vận chuyển hành lý. ...............19
i
Lê Văn Nguyên – CB120361
2.1.1.3 Mặt bằng bố trí băng tải và thiết bị khu vực phân loại hành lý .....19
2.1.2 Lựa chọn mô hình điều khiển ..............................................................22
2.1.2.1 Mô hình điều khiển tập trung sử dụng bus trường...........................22
2.1.2.2 Mô hình điều khiển phân tán ............................................................23
2.1.2.3 Mô hình điều khiển phân tán sử dụng bus trường ...........................24
2.1.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển trung tâm ...............................................25
2.1.4 Mô hình tổng thể hệ thống điều khiển .................................................25
2.2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CẤP TRƯỜNG CHO HỆ THỐNG
2.2.1 Lựa chọn thiết bị tầng 2 khu vực check in và phòng kiểm tra hành lý27
2.2.1.1 Lựa chọn thiết bị cho băng tải các quầy check in ..........................27
2.2.1.2 Lựa chọn thiết bị cho băng tải thu gom hành lý. ............................31
2.2.1.3 Lựa chọn thiết bị cho khu vực kiểm tra hành lý..............................35
2.2.2 Lựa chọn thiết bị khu vực băng tải vận chuyển hành lý ......................38
2.2.3 Lựa chọn thiết bị cho băng tải hệ thống phân loại hành lý..................40
2.2.4 Thiết kế hệ thống nguồn 400V cung cấp cho hệ thống .......................40
2.2.4.1 Thiết kế hệ thống nguồn 400V cho hệ thống băng tải check in và
băng tải vận chuyển hành lý.........................................................................40
2.2.4.2 Thiết kế hệ thống nguồn 400V cho hệ băng tải hệ thống phân loại
hành lý. .........................................................................................................41
2.3 XÂY DỰNG CẤU HÌNH PHẦN CỨNG CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
2.3.1 Cấu hình phần cứng cho hệ thống điều khiển băng tải khu vực check
in và băng tải vận chuyển hành lý ....................................................................43
2.3.1.1 Lựa chọn thiết bị điều khiển cho hệ thống điều khiển băng tải khu
vực check in và băng tải vận chuyển hành lý ...............................................43
2.3.1.2 Địa chỉ truyền thông và địa chỉ vào ra I/O PLC 01 .......................46
2.3.2 Cấu hình phần cứng hệ thống điều khiển hệ thống phân loại hành lý 49
2.3.2.1 Xây dựng cấu trúc điều khiển và lựa chọn thiết bị điều khiển cho hệ
thống phân loại hành lý................................................................................49
2.3.2.2 Địa chỉ truyền thông và địa chỉ vào ra PLC hệ thống phân loại....51
ii
Lê Văn Nguyên – CB120361
2.4 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG. .............................54
2.4.1 Thuật toán điều khiển băng tải khu vực check in và phòng kiểm tra
hành lý. .............................................................................................................54
2.4.1.1 Thuật toán điều khiển băng tải 1 và 2 của một check in. ...............54
2.4.1.2 Thuật toán điều khiển băng tải thu gom hành lý ............................57
2.4.1.3 Thuật toán điều khiển băng tải số 4 ................................................58
2.4.1.4 Thuật toán điều khiển băng tải số 5 ................................................59
2.4.1.5 Thuật toán điều khiển băng tải số 6 ................................................60
2.4.1.6 Thuật toán điều khiển băng tải số 7 ................................................61
2.4.2 Thuật toán điều khiển các băng tải vận chuyển hành lý ......................62
2.4.3 Thuật toán điều khiển hệ thống phân loại hành lý. .............................63
2.4.3.1 Thuật toán điều khiển các băng tải đầu vào và khu vực đọc mã
bằng tay. .......................................................................................................66
2.4.3.2 Thuật toán điều khiển các băng tải Chute ......................................69
2.4.3.3 Thuật toán điều khiển lật khay phân loại hành lý...........................70
2.5 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC ........................................................72
2.5.1 Tìm hiểu chung về cấu trúc chương trình của PLC s7-300 .................72
2.5.2 Xây dựng chương trình cho PLC01 điều khiển băng tải khu vực check
in và băng tải vận chuyển hành lý. ...................................................................74
2.5.2.1 Xây dựng cấu trúc chương trình cho PLC01 ..................................74
2.5.2.2 Lập trình trên phần mềm STEP7 V13. ............................................75
2.5.3 Xây dựng chương trình PLC điều khiển khu vực phân loại hành lý ...76
2.5.3.1 Xây dựng cấu trúc chương trình PLC khu vực phân loại hành lý ..76
2.5.3.2 Lập trình hệ thống phân loại trên phần mềm STEP7 V13 ..............77
2.6 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀUKHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG ....78
2.6.1 Tìm hiểu về phần mềm WinCC v13 ....................................................78
2.6.2 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho màn hình HMI tại tủ điều
khiển PLC01. ....................................................................................................80
iii
Lê Văn Nguyên – CB120361
2.6.3 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho màn hình HMI tại tủ điều
khiển khu vực phân loại....................................................................................82
2.6.4 Xây dựng giao diện điều khiển giám sát toàn hệ thống trên WINCC. 83
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 87
3.1 MÔ PHỎNG TRÊN PLCSIM ......................................................................87
3.1.1 Mô phỏng chương trình con check in ..................................................87
3.1.2 Mô phỏng đoạn chương băng tải thu gom hành lý ..............................90
3.1.3 Mô phỏng chương trình điều khiển băng tải vận chuyển hành lý .......93
3.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN WINCC ....................................................95
3.2.1 Giao diện giám sát khu vực check in, phòng kiểm tra hành lý và băng
tải vận chuyển hành lý ......................................................................................95
3.2.2 Giao diện điều khiển giám sát khu vực phân loại hành lý...................96
3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.............................................................................97
KẾT LUẬN 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO 99
PHỤ LỤC 1 100
PHỤ LỤC 2 108
iv
Lê Văn Nguyên – CB120361
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ tổng thể hệ thống xử lý hành lý ...............................................1
Hình 1.2: Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển ............3
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống check – in ..................................................................4
Hình 1.4: Băng tải thu gom hành lý ...................................................................5
Hình 1.5: Sơ đồ băng tải phòng kiểm tra hành lý “Safety room” ......................5
Hình 1.6: Vị trí cảm biến quang trên băng tải ....................................................7
Hình 1.7: Cấu tạo của một cơ cấu xe goòng chưa có khay nghiêng. .................8
Hình 1.8: Cấu tạo và vị trí lắp đặt của động cơ tuyến tính .................................9
Hình 1.9: Kết nối mạng cute và các máy chủ Cubes. .......................................10
Hình 1.10: Mô hình trao đổi thông tin hành lý giữa các sân bay .....................11
Hình 1.11: Cấu trúc tổng thể mạng điều khiển hệ thống xử lý hành lý. ..........12
Hình 1.12: Cấu trúc mạng PLC điều khiển hệ thống check in tại khu vực A sân
bay Nội Bài .......................................................................................................13
Hình 1.13: Cấu trúc mạng PLC kết hợp máy tính điều khiển băng tải của hệ
thống điều khiển giám sát hệ thống xử lý hành lý sân bay Nội Bài .................14
Hình 2.1: Mô hình xử lý hành lý tại sân bay ....................................................16
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thiết bị khu vực check in và phòng kiểm tra hành lý ..18
Hình 2.3: Mặt bằng bố trí thiết bị và băng tải vận chuyển hành lý ..................19
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí băng tải và hệ thống khay phân loại hành lý ...............20
Hình 2.5: Mô hình điều khiển tập trung sử dụng bus trường ...........................22
Hình 2.6: Mô hình điều khiển phân tán ............................................................23
Hình 2.7: Mô hình điều khiển phân tán sử dụng bus trường ............................24
Hình 2.8: Cấu trúc điều khiển giám sát hệ thống xử lý hành lý .......................26
Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo 2 quầy check in. .........................................................27
Hình 2.10: Cấu trúc của hệ thống đo trọng lượng của hãng ATRAX ..............28
Hình 2.11: Sơ đồ mạch động lực băng tải 1 và 2 của 1 quầy check in ............29
Hình 2.12: Bảng điều khiển trên bàn check-in .................................................30
Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý điều khiển cho 2 băng tải check in .....................30
v
Lê Văn Nguyên – CB120361
Hình 2.14: Bộ Phát xung PPI ..........................................................................31
Hình 2.15: Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển cho một động cơ truyền
động băng tải ....................................................................................................32
Hình 2.16: Cấu tạo của bộ khởi động động cơ M200D ...................................33
Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý và địa chỉ vào ra điều khiển băng tải thu gom hành
lý .............................................................................................................34
Hình 2.18: Sơ đồ bố trí băng tải phòng kiểm tra hành lý .................................35
Hình 2.19: Bảng điều khiển tại máy X-ray ......................................................36
Hình 2.20: Nguyên lý điều khiển truyền tín hiệu giữa máy X-ray và PLC .....37
Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải 4,5,8 .....................................38
Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải 6,7 ........................................38
Hình 2.23: Vị trí cảm biến trên băng tải. .........................................................38
Hình 2.24: Mô hình điều khiển động cơ truyền động hệ thống băng tải..........39
Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải chuyển hành lý.....................39
Hình 2.26: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cấp nguồn cho khu vực check in
và khu vực băng tải vận chuyển hành lý. .........................................................41
Hình 2.27: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cấp nguồn cho khu vực check in
và khu vực vận chuyển hành lý. .......................................................................41
Hình 2.28: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cấp nguồn 400v cho khu vực phân
loại hành lý .......................................................................................................42
Hình 2.29: Sơ đồ nguyên lý đóng cắt nguồn cho khu vực phân loại hành lý ..43
Hình 2.30: Cấu trúc điều khiển PLC 01 ...........................................................44
Hình 2.31: Cấu hình phần cứng PLC01 trên phần mềm step 7 V13 ................48
Hình 2.32: Cấu trúc điều khiển hệ thống phân loại hành lý .............................50
Hình 2.33: Cấu hình phần cứng hệ thống phân loại hành lý trên phần mềm
STEP 7 V13 ......................................................................................................53
Hình 2.34: Thuật toán điều khiển băng tải số 1................................................54
Hình 2.35: Các ô ảo trên băng tải thu gom hành lý ..........................................55
Hình 2.36: Thuật toán điều khiển băng tải số 2 của quầy check in ..................56
vi
Lê Văn Nguyên – CB120361
Hình 2.37: Sơ đồ thuật toán lấy hành lý của băng tải thu gom hành lý 01 ......57
Hình 2.38: Thuật toán điều khiển băng tải số 4................................................58
Hình 2.39: Sơ đồ thuật toán điều khiển băng tải 5 ...........................................59
Hình 2.40: Sơ đồ thuật toán điều khiển băng tải 6 ...........................................60
Hình 2.41: Thuật toán điều khiển băng tải số 7................................................61
Hình 2.42: Thuật toán điều khiển băng tải số 8................................................62
Hình 2.43: Thuật toán phân loại hành lý bằng khay nghiêng ..........................63
Hình 2.44: Cơ chế phân loại tự động bằng các vùng nhớ trong PLC ..............65
Hình 2.45: Thuật toán điều khiển băng tải số 1 khu vực phân loại ..................66
Hình 2.46: Thuật toán điều khiển băng tải số 2 khu vực phân loại ..................67
Hình 2.47: Thuật toán điều khiển băng tải số 6 khu vực đọc mã vạch ...........68
Hình 2.48: Thuật toán điều khiển cho một băng tải chute. ..............................69
Hình 2.49: Thuật toán điều khiển lật khay vị trí chute 1 ..................................71
Hình 2.50: Cấu trúc chương trình PLC01 trên phần mềm Step 7 V13 ............75
Hình 2.51: Cấu trúc chương trình PLC điều khiển hệ thống phân loại trên
STEP7 V13 .......................................................................................................77
Hình 2.52: Các phần mềm được Siemens tích hợp trong gói phần mềm
Tiaportal V13 ....................................................................................................78
Hình 2.53: Giao diện cấu hình phần cứng trong bản Tia portal V13 ...............79
Hình 2.54: Giao diện thiết kế cho màn hình HMI trên tia portal V13 .............79
Hình 2.55: Giao diện thiết kế màn hình giám sát trong WINCC V13. ............80
Hình 2.56: Giao diện màn hình điều khiển giám sát tại tủ PLC01 ..................80
Hình 2.57: Giao diện màn hình HMI tủ điều khiển khu vực phân loại ............82
Hình 2.58: Bảng danh sách một số lỗi có thể gặp hệ thống phân loại .............82
Hình 2.59: Giao diện thiết lập cài đặt màn hình giám sát trên WINCC...........83
Hình 2.60: Màn hình điều khiển giám sát khu vực check in và khu vực băng
tải vận chuyển hành lý ......................................................................................85
Hình 2.61: Màn hình điều khiển giám sát khu vực phân loại hành lý..............86
Hình 3.1: Giao diện PLCSIM khi mô phỏng....................................................87
vii
Lê Văn Nguyên – CB120361
Hình 3.2: Kết quả khi ấn nút gắn nhãn I0.1=1 .................................................88
Hình 3.3: Kết quả khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 1 (i0.3 =0) .......88
Hình 3.4: Kết quả khi ấn nút chuyển hành lý I1.2=1 .......................................89
Hình 3.5: Kết quả khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 2( I 1.1 =0) ......89
Hình 3.6: Khi băng tải thu gom di chuyển được 9m thì chạy băng tải 2. ........90
Hình 3.7: Trạng thái ban đầu trước khi chạy băng tải thu gom hành lý ...........90
Hình 3.8: Kết quả khi có cảm biến 2 băng tải 2 bị che ....................................91
Hình 3.9: Kết quả khi tất cả các cảm biến số 2 băng tải 2 không bị che ..........91
Hình 3.10: Kết quả sau khi timer đếm ngược về 0 ...........................................92
Hình 3.11: Mô phỏng quá trình đếm xung PPI ................................................92
Hình 3.12: Kết quả khi timer đếm đến giá trị đặt .............................................93
Hình 3.13: Kết quả khi có hành lý cắt ngang cảm biến 1 băng tải số 6 ...........93
Hình 3.14: Khi hành lý đi qua cảm biến số 1 băng tải số 6 ..............................94
Hình 3.15: Kết quả khi timer đếm ngược về 0 .................................................94
Hình 3.16: Hệ thống trước khi hoạt động. các cảm biến không bị chắn ..........95
Hình 3.17: Giao diện điều khiển giám sát khi hệ thống có lỗi .........................95
Hình 3.18: Giao diện hệ thống phân loại hoạt động bình thường ....................96
Hình 3.19: Giao diện điều khiển giám sát hệ thống phân loại khi có lỗi ........96
viii
Lê Văn Nguyên – CB120361
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Chức năng các bit input và output của M200D ................................34
Bảng 2.2 Tín hiệu truyền giữa X-ray và PLC ..................................................35
Bảng 2.3 Thống kê số lượng cổng vào ra I/O cần sử dụng cho hệ thống check
in và băng tải vận chuyển hành lý ....................................................................44
Bảng 2.4 Danh sách thiết bị điều khiển cho hệ thống check in và băng tải vận
chuyển hành lý ..................................................................................................45
Bảng 2.5 Địa chỉ truyền thông As-I của PLC01...............................................46
Bảng 2.6 Địa chỉ profibus của PLC 01 .............................................................47
Bảng 2.7 Thống kê số lượng cổng vào ra I/O cần sử dụng cho hệ thống phân
loại hành lý .......................................................................................................49
Bảng2.8 Danh sách thiết bị điều khiển sử dụng cho hệ thống phân loại .........50
Bảng 2.9 Địa chỉ AS-I của các thiết bị hệ thống phân loại ..............................51
Bảng 2.10 Địa chỉ profinet/ETHENET (TCP/IP)của hệ thống phân loại ........52
Bảng 2.11 Giả thiết thông tin hành lý chuyến bay ...........................................70
Bảng 2.12 Danh sách các chương trình chính và chương trình con PLC01 ....74
Bảng 2.13 Danh sách chương trình PLC điều khiển hệ thống phân loại .........76
Bảng 2.14 Alarm PLC01 ..................................................................................81
ix
Lê Văn Nguyên – CB120361
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TÊN VIẾT
GIẢI THÍCH
TẮT
BHS Hệ thống xử lý hành lý
BT Băng tải
CH Check In
CHUTE Băng tải chuyển hành lý từ khu phân loại xuống
CUBES Hệ thống máy tính lưu trữ thông tin hành lý
CUTE Hệ thống máy tính làm thủ tục thương vụ
DCS Hệ điều khiển phân tán
EBMS Hệ thống quản lý hành lý
LMS Local motor starter
MCS Máy tính giám sát
MES Trạm đọc mã vạch bằng tay
PEC Cảm biến Quang
PLC Bộ điều khiển logic PLC
SAC Hệ thống máy tính quản lý phân loại hành lý
TCP/IP Giao thức truyền tin internet
X-RAY Máy chiếu X-Quang soi an ninh hành lý
CSC Control system computer
x
Lê Văn Nguyên – CB120361
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là : Lê Văn Nguyên
Sinh ngày : 06/05/1988
Học viên lớp cao học khóa 2012B - Ngành Điều khiển và Tự Động Hóa - Trường Đại
Học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu, phát triển hệ thống điều khiển giám sát hệ thống
xử lý hành lý tại các sân bay ở Việt Nam” do TS Hoàng Sĩ Hồng hướng dẫn là công
trình nghiên cứu của riêng tôi.
Ngoài các tài liệu tham khảo đã dẫn ra ở cuối luận văn, tôi đảm bảo rằng không
sao chép các công trình hoặc kết quả của người khác. Nếu phát hiện có sự sai phạm
với điều cam đoan trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
xi
Lê Văn Nguyên – CB120361
MỞ ĐẦU
Hiện nay ở Việt Nam có tổng cộng 21 sân bay có hoạt động bay dân sự trong
đó có 8 sân bay quốc tế, tất cả nằm dưới sự quản lý trực tiếp của Tổng công ty cảng
hàng không Việt Nam. Theo báo cáo của Cục Hàng không VN, Việt Nam có dân số
đông thứ 13 trên thế giới, diện tích hơn 300.000km2 với địa hình trải dài, mật độ cảng
hàng không ở mức trung bình của khu vực, cỡ 16.000km2 có 1 cảng. Và theo quy
hoạch của bộ giao thông vận tải đến năm 2020 Việt Nam sẽ có 26 sân bay dân dụng
đưa vào sử dụng trong đó có 10 sân bay quốc tế. Hầu hết các sân bay đang hoạt động
trên đều có hệ thống xử lý hành lý được điều khiển bởi hệ điều khiển giám sát
SCADA.
Các hệ điều khiển giám sát sử dụng PLC ngày càng phổ biến trong công nghiệp.
Đặc biệt với hệ SCADA hay DCS thì việc thu thập dữ liệu, báo cáo, lưu trữ, thống
kê, phân tích hệ thống rất dễ dàng. Các thiết bị trong lĩnh vực tự động hóa ngày càng
phát triển mạnh. Do đó trong tương lai kinh phí đầu tư cho một hệ điều khiển giám
sát giảm và mua thiết bị dễ dàng.
Tuy nhiên, hiện nay tất cả các hệ thống xử lý hành lý sử dụng hệ điều khiển
giám sát tại Việt Nam đều được mua trọn gói của các công ty nước ngoài với giá
thành cao. Đồng thời không làm chủ được công nghệ dẫn đến khó khăn trong việc
sửa chữa, bảo dưỡng thay thế thiết bị và phải phụ thuộc vào các công ty nước ngoài.
Từ nhu cầu xây dựng thêm sân bay và những khó khăn kể trên, yêu cầu cấp thiết
đặt ra là tự thiết kế xây dựng phát triển bước đầu nắm bắt được công nghệ điều khiển
giám sát cho hệ thống xử lý hành lý. Xuất phát từ thực tế em đang học tập và thi công
lắp đặt hệ thống xử lý tại nhà ga T2 của cảng hàng không quốc tế Nội Bài. Do vậy
em lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, phát triển hệ thống điều khiển giám sát hệ thống xử
lý hành lý tại các sân bay ở Việt Nam. Với mục tiêu bước đầu làm chủ được công
nghệ điều khiển giám sát cho hệ thống xử lý hành lý tại các sân bay.
Nhận thấy đây là một đề tài có tính ứng dụng cao. Với sự cố gắng của bản thân
cùng với sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy Hoàng Sĩ Hồng đã
giúp em hoàn thành luận văn này. Mặc dù đã rất cố gắng song với sự hiểu biết và kiến
xii
Lê Văn Nguyên – CB120361
thức còn hạn chế nên bản luận văn của em không tránh khỏi những thiếu sót. Kính
mong nhận được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo và các bạn để luận văn của
em được hoàn thiện hơn.
xiii
Lê Văn Nguyên – CB120361
CHƯƠNG1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ
1.1 HÀNH LÝ TẠI SÂN BAY
- Hành lý gửi tại kho hàng hoặc không cùng chuyến bay với hành khách.
Là loại hành lý hoặc hàng hóa có kích thước và trọng lượng lớn. Loại hành lý này
được xử lý tại kho hàng trong cảng và đưa trực tiếp lên container không qua hệ thống
băng tải chuyền hành lý.
- Hành lý đi theo người: là loại hành lý nhỏ gọn được hành khách mang theo
người lên máy bay. Loại hành lý này được giới hạn về kích thước trọng lượng tùy
hãng hàng không. Loại hành lý này chỉ phải kiểm tra an ninh rồi hành khách tự mang
lên máy bay.
- Hành lý ký gửi không theo người: là hành lý ký gửi của hành khách. Hành lý
này được chuyển đi cùng chuyến bay. Bị giới hạn về kích thước trọng lượng. Hành
lý loại này được kiểm tra an ninh và được xử lý phân loại chuyển tới máy bay thông
qua hệ thống băng tải.
1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ
Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống xử lý hành lý [2].
1
Lê Văn Nguyên – CB120361
Trên hình 1.1
- Check in: là khu vực nhận hành lý của khách đến sân bay. Có nhiệm vụ cân
trọng lượng và kiểm tra kích thước hành lý.
- X-ray : là máy chiếu X-quang kiểm tra bên trong hành lý của hành khách.
- Conveyor line: là hệ thống băng tải đưa hành lý tới khu vực phân loại hành lý.
- Sorting and conveyor: hệ thống băng tải và phân loại hành lý.
- EBS ( Early baggage storage ) : kho chứa hành lý đến sớm chưa có máy bay
để chuyển lên [2].
- MES ( Manual encoding stations) : Khu vực đọc mã hành lý bằng tay. Là nơi
đọc mã của những hành lý không đọc được bằng máy tự động ở hệ thống băng tải
phân chia hành lý và những hành lý của hành khách tới chuyển sang máy bay khác
[2].
Hệ thống xử lý hành lý là hệ thống băng tải được lắp đặt bán tự động làm nhiệm
vụ chuyên chở các hành lý ký gửi của hành khách. Từ hoạt động của sân bay ta thấy
có thể chia hành lý ký gửi thành 3 loại: hành lý đi, hành lý trung chuyển, hành lý đến
sân bay.
Tương ứng với 3 loại hành lý có 3 hệ thống xử lý hành lý.
+ Hệ thống xử lý hành lý đi:
Trên hình 1.1 hệ thống xử lý hành lý đi bao gồm:
- Khu vực check in : là khu vực kiểm tra kích thước, cân nặng hành lý.
- Khu vực soi chiếu an ninh ( X-ray screening) : là các máy chiếu tia x kiểm tra
bên trong hành lý.
- Hệ thống phân loại hành lý: có nhiệm vụ đưa hành lý đến đúng nơi để bốc nên
máy bay.
+ Hệ thống xử lý hành lý trung chuyển
Trên hình 1.1 hành lý trung chuyển được bốc từ máy bay tới xuống, đưa qua hệ
thống soi chiếu an ninh. Qua hệ thống đọc mã vạch bằng tay rồi đưa vào hệ thống
phân loại hành lý của hệ thống xử lý hành lý đi.
+ Hệ thống xử lý hành lý đến
2
Lê Văn Nguyên – CB120361
Là hệ thống có nhiệm vụ trả hành lý cho khách đến sân bay. Hệ thống nay bao
gồm các băng tải vận chuyển hành lý và các máy soi chiếu an ninh.
Trên hình 1.1: hành lý đến được bốc xuống từ máy bay. Với hành khách nội địa
thì không cần qua máy chiếu x-ray với hành lý của khách từ nước ngoài đến thì phải
qua hệ thống soi chiếu an ninh ( X-ray screening ).
1.3 CẤU TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ ĐI VÀ TRUNG CHUYỂN
1.3.1 Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển
Hình 1.2 Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển
Trên hình 1.2 hành khách làm thủ tục tại quầy check-in. hành lý được chuyển
từ quầy check-in và tới phòng kiểm tra hành lý. Sau khi được kiểm tra hành lý được
đưa tới hệ thống phân loại thông qua hệ thống băng tải vận chuyển hành lý.
Tại khu vực phân loại hành lý hành lý được phân loại và chuyển tới vị trí bốc lên
container chuyển lên máy bay.
3
Lê Văn Nguyên – CB120361
1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống check in.
BĂNG TẢI THU GOM HÀNH LÝ
BT2-CẢM BIẾN 2 BT2-CẢM BIẾN 2
BĂNG TẢI 2 BĂNG TẢI 2
BT2- CẢM BIẾN 1 BT2-CẢM BẾN 1
BT1- CẢM BIẾN 2 BT1-CẢM BIẾN 2
BĂNG TẢI 1 BĂNG TẢI 1
BT1-CẢM BIẾN 1
BT1-CẢM BIẾN 1
Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống check – in
Trên hình 1.3 thể hiện hệ thống check –in.
+ Băng tải 1: gồm có các cảm biến quang 01, 02 có nhiệm vụ đo kích thước của
Hành lý. Đồng thời băng tải 1 còn là một băng tải có khả năng đo trọng lượng của
hành lý. ( Scale conveyor)
+ Băng tải 2: Gồm có cảm biến quang 01, 02
PEC 02 dùng để dừng hành lý chờ chuyển tới khâu tiếp theo.
Nguyên lý vận hành tại quầy “check in”
Hành khách đặt hành lý của mình lên băng tải 1. Băng tải 1 có chứa 4 load cell
để đo trọng lượng của hành lý, hai cảm biến quang 01, 02 có tác dụng giới hạn chiều
dài của hành lý. Nếu 01và 02 bị kích hoạt thì hành lý không đạt tiêu chuẩn về chiều
dài. Tại đây hành lý sẽ được gắn nhãn.
Hành lý sau khi được kiểm tra kích thước cân nặng và gắn nhãn tại băng tải 1
sẽ được chuyển tới băng tải 2. Khi hành lý kích hoạt cảm biến quang 02 của băng tải
2 thì băng tải 2 sẽ dừng lại rồi đợi lệnh đưa hành lý vào băng tải thu gom hành lý
4
Lê Văn Nguyên – CB120361
1.3.3 Hệ thống thu gom hành lý
Băng tải thu gom hành lý là 1 băng tải dài.
CẢM BIẾN GIỚI
Đông cơ HẠN CHIÊU
Collection -PEC CAO
Băng tải thu gom hành lý
ch1 ch2 ch3 ch4 ch5 ch6
Hình 1.4: Băng tải thu gom hành lý
Trên hình 1.4 Collection – PEC là cảm biến quang của băng tải thu gom
hành lý. Cảm biến giới hạn chiều cao là một cảm biến quang đặt ở vị trí có
chiều cao bằng với giới hạn chiều cao của hành lý
1.3.4 Phòng kiểm tra hành lý
BT7-pec2
BT7
BT7-pec1
CẢM BIẾN
GIỚI HẠN BT4-pec BT6-pec1
COLLECTION -PEC
CHỀU CAO
BT5-pec
BT thu Máy x-ray
BT4 BT5
BT6
gom hành lý
BT6-pec2
`
BT8
BT8-PEC `
Hình 1.5: Sơ đồ băng tải phòng kiểm tra hành lý “Safety room”
Trên hình 1.5 PEC là cảm biến quang, máy X-ray là máy soi X-quang.
5
Lê Văn Nguyên – CB120361
+ Cấu tạo : phòng kiểm tra hành lý được bố trí băng tải như trên hình 1.5. Phòng
kiểm tra hành lý gồm 5 băng tải BT4, BT5, BT6, BT7, BT8 và một máy X-ray.
+ Băng tải 4: Được gắn 1 cảm biến quang (PEC) để phát hiện hành lý
+ Băng tải 5: Được gắn 1 cảm biến quang (PEC) để phát hiện hành lý
+ Băng tải 6: Là băng tải có thể chạy theo 2 chiều để đưa hành lý vào khu vực
nhân viên kiểm tra lại bằng tay, và một chiều đưa hành lý vào khu vực phân loại hành
lý. Băng tải 6 bao gồm 2 cảm biến quang được gắn ở 2 đầu băng tải.
+ Băng tải 7: là băng tải trong khu vực nhân viên kiểm tra hành lý bằng tay. Có
thể chạy theo 2 chiều để đưa hành lý vào và ra. Trên băng tải 7 cũng được gắn 2 cảm
biến quang tại 2 đầu để giới hạnh hành trình của hành lý.
Nguyên lý: Hành lý từ băng tải thu gom hành lý được giới hạn chiều cao bằng
cảm biến quang ở cuối băng tải thu gom hành lý. Nếu hành lý quá chiều cao băng tải
thu gom hành lý sẽ dừng lại và nhân viên sẽ đưa hành lý đó ra khu vực kiểm tra bằng
tay. Hành lý không vượt quá chiều cao sẽ được đưa tới băng tải số 4. Nếu máy x-ray
sẵn sàng nhận hành lý và gửi tín hiệu nhận hành lý tới PLC. PLC sẽ điều khiển chạy
BT4 đưa hành lý vào máy x-ray. Tại máy x-ray hành lý sẽ được kiểm tra. Nếu nhân
viên xác nhận hành lý không có vấn đề gì thì sẽ ấn nút trên bảng điều khiển máy x-
ray xác nhận hành lý bình thường. còn nếu hành lý có vấn đề nhân viên sẽ ấn nút xác
nhận hành lý cần kiểm tra lại.
- Hành lý cần kiểm tra lại được chuyển từ máy x-ray tới băng tải 5 qua băng tải
6 và 7 tới khu vực kiểm tra lại
- Hành lý bình thường được chuyển tới băng tải 5 qua băng tải 6 tới băng tải 8
và từ đó đi vào hệ thống phân loại.
Chú ý: băng tải số 7 chỉ xử lý một thông tin của hành lý được gửi từ máy X-ray. Tức
là băng tải số 7 chỉ xử lý 1 hành lý duy nhất. nếu Băng tải số chứa đang có hành lý
cần kiểm tra ở đó thì băng tải 5 sẽ dừng lại.
6