多輛物料車車號(hào)識(shí)別

左后林

（昆明中鐵大型養(yǎng)路機(jī)械集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650215）

0 引言

鐵路道床使用一段時(shí)間后，會(huì)受到各種污染，當(dāng)污染累計(jì)到一定程度時(shí)，鐵路道床會(huì)逐漸板結(jié)，失去應(yīng)有的彈性，而影響列車的行車安全。此時(shí)可以用清篩機(jī)對(duì)道床進(jìn)行清篩作業(yè)，使鐵路道床恢復(fù)應(yīng)有的彈性，保證鐵路的安全性。清篩機(jī)作業(yè)時(shí)，有占道床道碴總量30%～40%的廢棄道碴及污土被清篩機(jī)分離出來后，只能暫時(shí)拋棄在鐵路線路兩邊的水溝、路塹地段、多線區(qū)段以及車站范圍內(nèi)，而后進(jìn)行人工二次清理。一般情況下，二次清理的勞動(dòng)量約占大型清篩機(jī)使用量的80%多。物料運(yùn)輸車(簡稱：物料車)就是一種用于承接清篩機(jī)拋出的廢棄道碴與污土并裝運(yùn)至指定地點(diǎn)卸料的鐵路軌行式運(yùn)輸機(jī)械。此外，物料車還能用于裝運(yùn)新道碴，并對(duì)經(jīng)清篩后的道床所損失的道碴進(jìn)行補(bǔ)充[1]。

物料車的使用，有效地將工人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來，大大地提高了工作效率，同時(shí)有效地保護(hù)了清篩線路周圍的環(huán)境。當(dāng)需要對(duì)大量廢棄道碴與污土進(jìn)行暫存或裝運(yùn)到指定地點(diǎn)卸料時(shí)，僅有一輛物料車是不夠，此時(shí)需要有多輛物料車鏈接起來共同作業(yè)，如果所有物料車的作業(yè)都通過人工手動(dòng)控制，則需要大量對(duì)物料車操作過程熟悉的人員。如采用多輛物料車遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能減少大量人員，并且由程序控制代替操作人員手動(dòng)控制，使控制更加精準(zhǔn)。

現(xiàn)有物料車的控制方式均為本地控制(即通過物料車本車控制系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)操作)，主要控制物料車發(fā)動(dòng)機(jī)啟、停；物料車旋轉(zhuǎn)拋帶的左、右旋轉(zhuǎn)及正反轉(zhuǎn)；物料車運(yùn)輸主帶的正反轉(zhuǎn)等主要操作及對(duì)傳感器、濾清器等信息進(jìn)行監(jiān)視或警報(bào)。多輛物料車遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能在多輛物料車聯(lián)結(jié)時(shí)控制其實(shí)現(xiàn)以上本地控制所有功能并共同完成裝運(yùn)、卸載道碴等作業(yè)。

1 系統(tǒng)硬件配置

圖1 2輛物料車時(shí)的硬件連接圖

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對(duì)每輛物料車進(jìn)行控制時(shí)，每輛物料車的硬件配置相同，圖1所示為：遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制2輛物料車時(shí)的硬件連接圖，當(dāng)需要有多輛物料車聯(lián)結(jié)時(shí)，同時(shí)工作物料車的數(shù)量由實(shí)際工作所需材料轉(zhuǎn)移速率確定，硬件接線與圖1類似。

物料車主要輸入輸出信號(hào)：

（1）輸入信號(hào)：走行控制旋鈕(0～5V)、輸送主帶控制旋鈕(0～5V)、旋轉(zhuǎn)拋帶左、右旋轉(zhuǎn)及正反轉(zhuǎn)開關(guān)、輸送主帶正反轉(zhuǎn)開關(guān)、連續(xù)測量物料高度的高度傳感器(4～20mA)及其他濾清器、感應(yīng)開關(guān)等輸入信號(hào)。

（2）輸出信號(hào)：走行泵(0～100mA)、輸送主帶調(diào)節(jié)泵及旋轉(zhuǎn)拋帶調(diào)節(jié)泵(0～100mA)、掛檔系統(tǒng)輸出閥等輸出信號(hào)。

本系統(tǒng)硬件配置是基于Phoenix Contact公司的自動(dòng)化產(chǎn)品配置而成，硬件配置應(yīng)根據(jù)實(shí)際的控制需求來確定。

每輛物料車本地控制系統(tǒng)硬件配置為：

PLC 控制器：ILC 190 ETH 2TX，1塊；

交換機(jī)：FL SWITCH SMCS 6TX，1個(gè)；

顯示屏：TP10T，1 塊；

AI模塊：IB IL AI 2/SF-ME，3 塊；

AO 模塊：IB IL AO 2/U/BP-ME，3塊；

DI模塊：IB IL 24 DI 16-NPN-PAC，2塊；

DO 模塊：IB IL 24 DO 2-2A-PAC，3塊；

放大器模塊：KSC-10-C101，1 塊。

由AO模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(4～20mA)經(jīng)放大器模塊使輸出電流為0～100mA，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)走行泵或調(diào)節(jié)泵。

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)硬件配置為：

PLC 控制器：ILC 370 PN 2TX-IB，1塊；交換機(jī)：FL SWITCH SMCS 6TX，1個(gè)；

顯示屏：2913108工控機(jī)，1塊。

2 物料車車號(hào)識(shí)別軟件實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)多輛物料車協(xié)同作業(yè)，最難解決的問題：當(dāng)多輛物料車聯(lián)結(jié)順序改變時(shí)，對(duì)物料車車號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。對(duì)車號(hào)的識(shí)別關(guān)系到視頻系統(tǒng)能否正常顯示，也關(guān)系到遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)集中控制室的PLC與每輛物料車PLC間能否正常通信。當(dāng)多輛物料車車號(hào)自動(dòng)識(shí)別的問題得以解決，其他關(guān)于多輛物料車聯(lián)接共同裝料、卸料等作業(yè)的問題都能通過PLC編程而更容易實(shí)現(xiàn)。

2.1 物料車車號(hào)識(shí)別

當(dāng)多輛物料車聯(lián)結(jié)作業(yè)時(shí)，每輛物料車均有對(duì)應(yīng)的車號(hào)，并且每個(gè)車號(hào)都對(duì)應(yīng)車上硬件對(duì)應(yīng)，如PLC的硬件地址(MAC地址)，或交換機(jī)的MAC地址[2]，根據(jù)不同設(shè)備訪問交換機(jī)時(shí)MAC地址不同來對(duì)應(yīng)已有的MAC地址和車號(hào)表來識(shí)別不同的車號(hào)，本系統(tǒng)對(duì)物料車車號(hào)識(shí)別原理為：根據(jù)交換機(jī)的工作原理，會(huì)將每個(gè)接收到的數(shù)據(jù)包的來源端口記錄到MAC表中，在一個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)關(guān)的MAC地址會(huì)存在于每臺(tái)交換機(jī)的MAC表中，且終端設(shè)備訪問網(wǎng)關(guān)的頻率也較高，當(dāng)某臺(tái)設(shè)備訪問網(wǎng)關(guān)時(shí)，數(shù)據(jù)包經(jīng)過的交換機(jī)都會(huì)記錄這個(gè)數(shù)據(jù)包的源MAC地址。所以只要對(duì)比每臺(tái)交換機(jī)的MAC表，就會(huì)找出各臺(tái)交換機(jī)之間的連接端口。實(shí)現(xiàn)步驟為：

（1）通過IP掃描獲取IP、MAC、設(shè)備類型關(guān)系。獲取到IP設(shè)備的端口數(shù)，如端口數(shù)大于零則該設(shè)備為交換機(jī)，否則為其他設(shè)備。

（2）對(duì)交換機(jī)執(zhí)行 Snmp 協(xié)議(狀態(tài)字：1.3.6.1.2.1.17.4.3.1.1)操作，可獲取到交換機(jī)各端口所連接設(shè)備，并得到關(guān)系表。

（3）通過以上兩步操作，可得到以交換機(jī)為節(jié)點(diǎn)的“ip、mac、端口號(hào)”的列表，對(duì)該列表通過遞歸算法和冒泡排序法可得物料車組交換機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（4）根據(jù)交換機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能對(duì)應(yīng)出每輛物料車的聯(lián)接順序，從而識(shí)別出物料車的車號(hào)。

由于篇幅關(guān)系，下面給出上述步驟中部分程序(獲取網(wǎng)段中所有設(shè)備IP和MAC關(guān)系的程序)：

//獲取網(wǎng)段中所有設(shè)備IP和Mac關(guān)系

根據(jù)以上步驟，可以在多輛物料車因裝料、卸料等作業(yè)導(dǎo)致聯(lián)接順序發(fā)生改變時(shí)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別每輛物料車的車號(hào)，視頻系統(tǒng)可以根據(jù)識(shí)別后的順序顯示，控制系統(tǒng)也能根據(jù)改變后物料車車號(hào)對(duì)應(yīng)每輛物料車上PLC的IP地址，使集中控制室中的PLC與每輛物料車的PLC能正常組態(tài)，使通信正常。

4 結(jié)束語

目前國內(nèi)物料車的電氣控制系統(tǒng)多數(shù)均為本地控制，本文拋磚引玉闡述了多輛物料車聯(lián)接共同作業(yè)的硬件配置，并詳細(xì)說明如何解決在多輛物料車因裝料、卸料等操作后物料車順序發(fā)生改變時(shí)自動(dòng)識(shí)別車號(hào)的問題。多輛物料車聯(lián)接作業(yè)能更好的滿足國外勞動(dòng)力少、需要物料車自動(dòng)化程度高的要求，為物料車的出口到國外做好提前的準(zhǔn)備。

［1］李洪生,黎建麟.DWY斗式物料運(yùn)輸車組作業(yè)模式研究 [C]//云南省機(jī)械工程學(xué)會(huì)2010年年會(huì)論文集.2010

［2］盧卡斯.防火墻策略與VPN配置/計(jì)算機(jī)安全技術(shù)叢書[M].北京:中國水利水電出版社,2010.