多辆物料车车号识别

时间：2024-05-20

左后林

（昆明中铁大型养路机械集团有限公司，云南昆明 650215）

0 引言

铁路道床使用一段时间后，会受到各种污染，当污染累计到一定程度时，铁路道床会逐渐板结，失去应有的弹性，而影响列车的行车安全。此时可以用清筛机对道床进行清筛作业，使铁路道床恢复应有的弹性，保证铁路的安全性。清筛机作业时，有占道床道碴总量30%～40%的废弃道碴及污土被清筛机分离出来后，只能暂时抛弃在铁路线路两边的水沟、路堑地段、多线区段以及车站范围内，而后进行人工二次清理。一般情况下，二次清理的劳动量约占大型清筛机使用量的80%多。物料运输车(简称：物料车)就是一种用于承接清筛机抛出的废弃道碴与污土并装运至指定地点卸料的铁路轨行式运输机械。此外，物料车还能用于装运新道碴，并对经清筛后的道床所损失的道碴进行补充[1]。

物料车的使用，有效地将工人从繁重的体力劳动中解放出来，大大地提高了工作效率，同时有效地保护了清筛线路周围的环境。当需要对大量废弃道碴与污土进行暂存或装运到指定地点卸料时，仅有一辆物料车是不够，此时需要有多辆物料车链接起来共同作业，如果所有物料车的作业都通过人工手动控制，则需要大量对物料车操作过程熟悉的人员。如采用多辆物料车远程控制系统能减少大量人员，并且由程序控制代替操作人员手动控制，使控制更加精准。

现有物料车的控制方式均为本地控制(即通过物料车本车控制系统进行作业操作)，主要控制物料车发动机启、停；物料车旋转抛带的左、右旋转及正反转；物料车运输主带的正反转等主要操作及对传感器、滤清器等信息进行监视或警报。多辆物料车远程控制系统能在多辆物料车联结时控制其实现以上本地控制所有功能并共同完成装运、卸载道碴等作业。

1 系统硬件配置

图1 2辆物料车时的硬件连接图

远程控制系统对每辆物料车进行控制时，每辆物料车的硬件配置相同，图1所示为：远程控制系统控制2辆物料车时的硬件连接图，当需要有多辆物料车联结时，同时工作物料车的数量由实际工作所需材料转移速率确定，硬件接线与图1类似。

物料车主要输入输出信号：

（1）输入信号：走行控制旋钮(0～5V)、输送主带控制旋钮(0～5V)、旋转抛带左、右旋转及正反转开关、输送主带正反转开关、连续测量物料高度的高度传感器(4～20mA)及其他滤清器、感应开关等输入信号。

（2）输出信号：走行泵(0～100mA)、输送主带调节泵及旋转抛带调节泵(0～100mA)、挂档系统输出阀等输出信号。

本系统硬件配置是基于Phoenix Contact公司的自动化产品配置而成，硬件配置应根据实际的控制需求来确定。

每辆物料车本地控制系统硬件配置为：

PLC 控制器：ILC 190 ETH 2TX，1块；

交换机：FL SWITCH SMCS 6TX，1个；

显示屏：TP10T，1 块；

AI模块：IB IL AI 2/SF-ME，3 块；

AO 模块：IB IL AO 2/U/BP-ME，3块；

DI模块：IB IL 24 DI 16-NPN-PAC，2块；

DO 模块：IB IL 24 DO 2-2A-PAC，3块；

放大器模块：KSC-10-C101，1 块。

由AO模块输出标准信号(4～20mA)经放大器模块使输出电流为0～100mA，进而驱动走行泵或调节泵。

远程控制系统硬件配置为：

PLC 控制器：ILC 370 PN 2TX-IB，1块；交换机：FL SWITCH SMCS 6TX，1个；

显示屏：2913108工控机，1块。

2 物料车车号识别软件实现

远程控制系统软件实现多辆物料车协同作业，最难解决的问题：当多辆物料车联结顺序改变时，对物料车车号进行自动识别。对车号的识别关系到视频系统能否正常显示，也关系到远程控制系统集中控制室的PLC与每辆物料车PLC间能否正常通信。当多辆物料车车号自动识别的问题得以解决，其他关于多辆物料车联接共同装料、卸料等作业的问题都能通过PLC编程而更容易实现。

2.1 物料车车号识别

当多辆物料车联结作业时，每辆物料车均有对应的车号，并且每个车号都对应车上硬件对应，如PLC的硬件地址(MAC地址)，或交换机的MAC地址[2]，根据不同设备访问交换机时MAC地址不同来对应已有的MAC地址和车号表来识别不同的车号，本系统对物料车车号识别原理为：根据交换机的工作原理，会将每个接收到的数据包的来源端口记录到MAC表中，在一个稳定的网络中，网关的MAC地址会存在于每台交换机的MAC表中，且终端设备访问网关的频率也较高，当某台设备访问网关时，数据包经过的交换机都会记录这个数据包的源MAC地址。所以只要对比每台交换机的MAC表，就会找出各台交换机之间的连接端口。实现步骤为：

（1）通过IP扫描获取IP、MAC、设备类型关系。获取到IP设备的端口数，如端口数大于零则该设备为交换机，否则为其他设备。

（2）对交换机执行 Snmp 协议(状态字：1.3.6.1.2.1.17.4.3.1.1)操作，可获取到交换机各端口所连接设备，并得到关系表。

（3）通过以上两步操作，可得到以交换机为节点的“ip、mac、端口号”的列表，对该列表通过递归算法和冒泡排序法可得物料车组交换机拓扑结构。

（4）根据交换机拓扑结构能对应出每辆物料车的联接顺序，从而识别出物料车的车号。

由于篇幅关系，下面给出上述步骤中部分程序(获取网段中所有设备IP和MAC关系的程序)：

//获取网段中所有设备IP和Mac关系

根据以上步骤，可以在多辆物料车因装料、卸料等作业导致联接顺序发生改变时，远程控制系统可以自动识别每辆物料车的车号，视频系统可以根据识别后的顺序显示，控制系统也能根据改变后物料车车号对应每辆物料车上PLC的IP地址，使集中控制室中的PLC与每辆物料车的PLC能正常组态，使通信正常。