光電隔離在車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)中的運(yùn)用

任安倩

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司計(jì)控中心，河北 宣化 075100）

0 引言

光電隔離器是一種專門為工業(yè)自動(dòng)化通信而發(fā)明的，解決了RS-485總線組網(wǎng)，是一種在復(fù)雜的電磁環(huán)境下根據(jù)RS-485系統(tǒng)要求而設(shè)計(jì)的RS-485總線分割集線器，為了保證數(shù)據(jù)通信的安全及可靠，RS-485在接口端我們采用了光電隔離的技術(shù)，這使得設(shè)備不僅運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，而且有效的防止了由于附近高壓電磁場(chǎng)干擾導(dǎo)致的電壓升高，同時(shí)可以防止雷擊浪涌引入轉(zhuǎn)換器及設(shè)備。

目前，車輛進(jìn)出管理已經(jīng)由原有的人工手動(dòng)抬桿發(fā)展成為現(xiàn)在依靠電子設(shè)備來控制，相較于車流量很大的門禁控制系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)車號(hào)掃描故障，會(huì)導(dǎo)致車輛無法進(jìn)出廠，影響接下來的物流業(yè)務(wù)管理。對(duì)于大型企業(yè)來說大多的門禁處都因有高壓電線、閃電雷電等易產(chǎn)生電磁場(chǎng)干擾的因素，影響信號(hào)的掃描和傳輸，因此為保證業(yè)務(wù)正常順利進(jìn)行，有效防止雷擊和共地干擾的產(chǎn)生，供電采用外接開關(guān)電源供電，利用光電隔離的這些優(yōu)勢(shì)可以解決復(fù)雜的電磁場(chǎng)干擾環(huán)境，有效地抑制閃電和電磁干擾的影響。

1 行業(yè)概述及項(xiàng)目背景

1.1 行業(yè)概述

車輛進(jìn)出管理是采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)電一體化等技術(shù)為企業(yè)或是客戶提供的高效的出入口管理系統(tǒng)，它不僅僅是作為出入口管理使用，特別是有助于企業(yè)內(nèi)部有序化的管理，車輛進(jìn)出管理部分與RFID電子車牌系統(tǒng)、道閘系統(tǒng)、LED顯示屏、監(jiān)控設(shè)備等硬件設(shè)備連接，主要包括進(jìn)出廠車輛的身份識(shí)別、控制道閘起降以及視頻抓拍、設(shè)備監(jiān)控等功能。為了保證車輛正常順利進(jìn)廠，利用光電隔離原理可以抑制閃電及電磁干擾等功能，在車輛進(jìn)出管理硬件系統(tǒng)連接過程中加入光電隔離器，用以降低車輛進(jìn)出系統(tǒng)硬件設(shè)備故障的發(fā)生率。

1.2 項(xiàng)目背景

車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)是室外掃描硬件包含掃描天線、掃描主機(jī)、掃描傳輸板，碼轉(zhuǎn)與計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，而大多門禁處都因有高壓電線、閃電等易產(chǎn)生電磁場(chǎng)干擾的因素，導(dǎo)致在車號(hào)掃描的前期步驟中，掃描主機(jī)處于異常狀態(tài)或是死機(jī)狀態(tài)，車輛無法正常掃描車號(hào)、傳輸信號(hào)無法到達(dá)計(jì)算機(jī)終端，無法與車輛管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫進(jìn)行判斷與核驗(yàn)，最終車輛因無法判斷是否有權(quán)限而不能抬桿進(jìn)廠。為適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，滿足車輛可以正常順利進(jìn)出廠的要求，保證制卡、過磅的一系列業(yè)務(wù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以通過在車輛進(jìn)出管理硬件連接過程中增加光電隔離器，以解決門崗掃描天線周圍的強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾和雷擊現(xiàn)象，降低車輛進(jìn)出系統(tǒng)硬件設(shè)備故障的發(fā)生率，保障掃描主機(jī)等設(shè)備狀態(tài)正常，車號(hào)準(zhǔn)確無誤上傳，順利的抬桿進(jìn)廠。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 掃描主機(jī)介紹

本系統(tǒng)應(yīng)用的車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)所用的掃描主機(jī)有3個(gè)顯示燈源，分別為系統(tǒng)電源指示燈、接收信號(hào)指示燈、傳輸信號(hào)指示燈，正常通信模式下電源燈常亮表示電源接通，設(shè)備正在運(yùn)行；接收信號(hào)燈慢閃和傳輸信號(hào)燈快閃屬于通信正常。如遇到以下情況則說明掃描主機(jī)本機(jī)存在故障：一是電源指示燈不亮，故障可能為插座端沒有供電，或是電源適配器存在故障所導(dǎo)致的。二是接收信號(hào)指示燈不亮；故障可能為掃描天線存在故障，不能識(shí)別到RFID車卡的射頻信號(hào)，無法將信號(hào)傳送到掃描主機(jī)上。還可能為接收信號(hào)指示燈本身故障。三是傳輸信號(hào)指示燈不亮：故障可能為與掃描主機(jī)相連的下級(jí)硬件設(shè)備存在故障，不能正常通信或是本身傳輸信號(hào)指示燈故障。本系統(tǒng)應(yīng)用的掃描主機(jī)的工作環(huán)境最低溫度在-30℃，適合于本地區(qū)冬季氣溫，同時(shí)它的通信口包含RS232和RS485串口通信，波特率可以有多種設(shè)置，應(yīng)用于本企業(yè)的波特率在115200最為合適。

圖1 掃描主機(jī)

2.2 車禁掃描控制板介紹

本系統(tǒng)應(yīng)用的車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)所用的掃描控制板起到了承上啟下的作用，除了電源端子為掃描控制板供電之外，還分別有輸入端與輸出端，輸入端通過與室外的掃描主機(jī)控制箱內(nèi)引出的信號(hào)線相接，輸出端子與存儲(chǔ)車號(hào)的控制板相連接，需要注意的一點(diǎn)是輸入端分為INA和INB，INA和INB與掃描主機(jī)的信號(hào)線相對(duì)應(yīng)，輸出端的OUTA和OUTB分別要與所連的碼轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)。如果輸入端和輸出端的AB端子與信號(hào)線或是碼轉(zhuǎn)相連的一端接反，沒有對(duì)應(yīng)上則整個(gè)車輛進(jìn)出系統(tǒng)仍然無法正常工作。

2.3 詳細(xì)論證階段

（1）在出現(xiàn)物資車輛進(jìn)廠車號(hào)掃描不能上傳至計(jì)算機(jī)時(shí)，計(jì)算機(jī)無法與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)核實(shí)，導(dǎo)致不能觸發(fā)抬桿動(dòng)作。這時(shí)工作人員會(huì)首先想到是掃描的天線、掃描主機(jī)或是車禁掃描控制板出現(xiàn)了故障問題，通過分別更換了新的掃描天線、掃描主機(jī)和掃描控制板后問題依舊存在。

（2）聯(lián)想到門崗上掃描天線附近有安裝高壓電線，猜想到是否由于高壓電線的磁場(chǎng)干擾了掃描主機(jī)的正常工作狀態(tài)，出現(xiàn)掃描主機(jī)只有電源燈常亮的死機(jī)狀態(tài)，無法將信號(hào)傳輸給通過信號(hào)線相連的掃描控制板，進(jìn)而影響掃描控制板的狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)其控制功能。于是當(dāng)把掃描天線通過接線拉到離門崗有一定距離的室內(nèi)，遠(yuǎn)離高壓電線的地方，保證其他電子控制設(shè)備不變的情況下，掃描狀態(tài)正常及上傳信息準(zhǔn)確無誤，信息與計(jì)算機(jī)本地?cái)?shù)據(jù)庫比對(duì)后觸發(fā)抬桿動(dòng)作，車桿正常起落，車輛順利進(jìn)廠制卡。

（3）于是，在找到故障原因后，工作人員想到要解決電磁干擾或是雷擊的問題是才關(guān)鍵，所以在掃描主機(jī)和掃描控制板之間添加光電隔離器，用以起到抗高壓干擾抗電磁雷擊等的作用，即把所受到的干擾源隔離在整個(gè)控制系統(tǒng)之外，在配置和調(diào)試掃描主機(jī)和掃描控制板后保證車輛信息上傳的安全可靠。

3 選用光電隔離器要求

在車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)中選用的光電隔離器不僅要滿足本地冬季氣候溫度，尤其避免在冬季時(shí)由于氣溫過低導(dǎo)致光電隔離器起不到相應(yīng)的隔離作用，隔離器在零下四十?dāng)z氏度時(shí)可以考慮選用。還要滿足傳輸速率的要求，應(yīng)用于企業(yè)的傳輸速率在300b/s-115.2kb/s時(shí)可以作為考慮。在RS-485工作模式，采用的判別電路能夠自動(dòng)感知數(shù)據(jù)流方向，并且自動(dòng)的切換使能控制電路，輕松解決RS-485收發(fā)轉(zhuǎn)換延時(shí)的問題。光電隔離器的傳輸距離范圍在0-3km（115200-300b/s），性能安全穩(wěn)定。同時(shí)重要的一點(diǎn)是選用的隔離器要有短路、開路的保護(hù)功能，當(dāng)遇到強(qiáng)干擾或是雷雨閃電天氣導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，出現(xiàn)故障的部分及設(shè)備將會(huì)被隔離，從而保護(hù)其他相連的硬件電子設(shè)備不受到損壞，確保其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

圖2 光電隔離器

4 結(jié)束語

相對(duì)于安裝光電隔離器之前的車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)，安裝后現(xiàn)有系統(tǒng)的故障率大大降低了，利用了光電隔離器可以有效地抑制信號(hào)和高壓電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)，防止由于信號(hào)、高壓電磁的干擾雷擊等現(xiàn)象導(dǎo)致車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)的電子控制設(shè)備的異常或損壞，不能正常上傳車輛信息、不能控制車桿的起落后無法進(jìn)廠，不能完成物流制卡、過磅等程序，影響后續(xù)大量的物流工作。安裝光電隔離器后的車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)從人力物力上都大幅降低成本，更重要的是也解決了車輛占道影響交通導(dǎo)致的堵車現(xiàn)象。