עיצוב לוגיקה עבור מערכות איסוף אוטומטי

מערכות איסוף אוטומטיות הן מרכיב קריטי של תשתיות דרכים מודרניות, המאפשר תשלום חלקה וצמצום עומס התנועה.כפי שספירת התעבורה עולה והביקוש לעסקאות ללא מגע, יעילות גדל, האמינות של מערכות אלה מעולם לא הייתה חשובה יותר.בלב של כל נתיבי מחיר אוטומטיים הוא בקר לוגי זמין תוכנית (PLC) תוכנית עם סולם לוגיקה, שפה גרפית שמקורה במקור מהודעות חשמל, עיצובים עבור מדרגות מאובטחות קריטיות, מבטיחות קריטיות מוצלחות מוצלחות מוצלחות, כדי להבטיח את הביצועים היעילים של תכונות קריטיים אלה.

הבנה של לוגיקה עבור בקרה תעשייתית

מקורות ואבולוציה

לוגיקה של הסולם פותחה בשנות ה-70 כתחליף לפאנלים ממסרים מחווטים בסביבות הייצור.ה היתרון העיקרי שלה הוא שהיא משקף את הפריסה החזותית של מעגלים חשמליים, מה שהופך אותו אינטואיטיבי עבור חשמלאיים ומהנדסים המוכרים עם סכימטיות.השפה סטנדרט תחת IEC 61131-3, הכולל גם שפות תכנות אחרות כגון: פונקציונליות חסימת דיאגרמות וטקסט מובנה.

למה לזרז את ההיגיון עבור מערכות Toll?

מערכות איסוף טול דורשות תשובות נחרצות, בזמן אמת לקלטות כגון חיישני רכב, קוראי RFID, ומצלמת גורמים. לוגיקה סולם מתאים היטב לכך כי היא מבצעת מחזור סריקות סיונטי - כל רץ מוערך מלמעלה עד למטה, ופלט מעודכנים בסוף כל סריקה.

המונחים: Toll Collection Ladder Logic

נתיב סלול אוטומטי טיפוסי יכול להיות שבור לתוך כמה תת-מערכות, כל אחד מהם נשלט על ידי אחד או יותר רץ בתרשים הסולם.הסעיפים הבאים מפורטים את הרכיבים הנפוצים ביותר וכיצד לוגיקה הסולם מנהלת אותם.

חיישן זיהוי רכב

זיהוי רכב Accurate הוא הצעד הראשון בכל עסקה.טכנולוגיות חיישן משותף כוללות:

(ב) ⁇ (ב[[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]
(FLT:0) חיישנים של RRAD או LIDAR חיישנים 1FLT:1) - הרף מעל הראש, הם מספקים זיהוי נוכחות ויכולים למדוד מהירות רכב וגובה. התפוקה שלהם הם לעתים קרובות בינארי (המוכרים / לא מזוהים) אבל עשויים לכלול אותות אנלוגיים כי הסולם ממיר את הלוגיקה מתווה באמצעות הוראות.
(FLT:0)Piezoelectric פסים FLT:1, בשימוש עבור ספירת רעל וגילוי משקל; לוגיקה הסולם משתמשת בדלפק כדי לצבור ספירות אקסקל, חשוב עבור סיווג מולקול מרובה אקסקל.

כל חיישן הוא חוטף למודול קלט דיגיטלי בלוגיקה של הסולם, קלטות אלה מופיעות כרגיל פתוח (לא) או בדרך כלל סגור (NC) מגעים.לדוגמה, הפעלת פתח מחסום עשויה לדרוש הן מגע "נוכחי פנים" ו"הצלחה תשלום" ליצירת קשר אמיתי.

מערכות זיהוי רכב

זיהוי קובע את חשבון הרכב ואת שיעור האגרה החלים. שתי שיטות הן דומיננטיות:

(FLT:0) תגים וקוראים LT:1 - תגים פעילים או פסיביים על התקשורת הרוחשיאלד עם קורא Roadside.The Reader שולח מחרוזת נתונים (בדרך כלל באמצעות RS-232/485 או Ethernet) ללוגיקה של PLC. Ladder עשוי להשתמש בהוראות הודעה (למשל, בלוקים MSG) כדי לפציח תגובה או להפעיל מחזור קריאה.
(FLT:0) הכרה מספר-plate מספר (ANPRVER)FLT) 1:1 - מצלמות ללכוד תמונה, יחידת עיבוד חיצונית (לעתים קרובות מחשב או קצה) מחזירה את הטקסט הצלחת.ה- PLC ואז להתאים אותו כנגד מסד נתונים מקומי או מרוחק.לוגיקה של הסולם כולל דגל "נתונים" אשר מדביק עד להשלמת העסקה.

Redundancy הוא קריטי: אם קורא ה-RFID נכשל, המערכת צריכה ליפול חזרה ל- ANPR. Ladder לוגיקה מיישמת זאת עם ריצת דלקת לפני דלקת מפרקים שמנסה קודם ל-RFI; אם לא תות תקפה תקרא בתוך זמן, היא עוברת למצב המצלמה.

עיבוד לוגיקה

אימות תשלום יכול לקרות מקומית או באמצעות שרת מרכזי.לוגיקה הסולם חייבת לממשק עם מודולים בתשלום כגון:

(FLT:0) חשבון בתשלום ניכוי 1:1 - PLC שולח מזהה רכב לשרת האחורי (מעל רשת) השרת מגיב עם אות "כספים יקרי ערך / זניח" לוגיקה סולם משתמשת פרוטוקול לחיצת יד: להגדיר "request" קצת, לחכות "request" ואז לקרוא את התוצאה.
(FLT:0Cash/coin קבלה FLT:1) - עבור השתתפו או נתיבים מעורבים, מקבלי מטבע ואימותי הצעת חוק לשלוח רכבות הדופק או נתונים סידוריים. לוגיקה סולם משתמשת בדלפק מהיר כדי לכלול את הסכום המוכנס ומשווה אותו לקצב האגרה.
(FLT:0)Credit / debit CardFLT:1) קוראי כרטיס קשורים בדרך כלל באמצעות קישור סדרתי או Ethernet.ה-PLC נושא פקודה "תשלום מהיר" ומחכה להודעה "הצלחה" או "כישלון" לפני שתמשיך.

טיימרים משמשים בכבדות במרווחים כדי להימנע מלצרים אינסופיים.לדוגמה, אם השרת אינו מגיב בתוך 5 שניות, לוגיקה הסולם צריכה להתאמץ ולכוון את הרכב אל הנתיב ידני.

בקרת גדר ובטיחות

המחסום (או שער) הוא המכנה הסופי במסלול התעלה, עליו לפתוח רק כאשר התשלום אושר וסגור בבטחה לאחר שהרכב עובר.

(ב) ,0) פתח מפקדת פתוחה (FLT:1) - מנוע המחסום ממריץ רק כאשר כל התנאים מתקיימים: כלי רכב מזוהה, תשלום מאומת, וללא מצב אזעקה.
(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) ⁇ FLT:1 - יתרון של מכשול על זרוע המחסום.אם הקצה הוא מדוכא, מגע סגור בדרך כלל נפתח עוצר את המחסום מסגירה (או מהפך אותו).
(ב) ⁇ :0) , 000 מגבריות מעליות (התב"ג) - קלט מכושף מפתח מאפשר לדיילים להעלות או להוריד את המחסום באופן עצמאי.

טעויות ו Redundancy

מערכות טול פועלות בסביבה חיצונית קשה, ולכן טיפול בשגיאות הוא חשוב.טכניקות של טעויות לוגיקה נפוצות כוללים:

(FLT:0)Watchdog TimersveFLT:1 - אם חיישן לא משנה מצב בתוך חלון זמן צפוי (למשל, רכב עובר אבל חיישן יציאה לעולם לא גורם), המערכת צריכה להעלות אזעקה ולהכריח מצב של נפילה.
(FLT:0) חיישנים רדונדנטפריים 1:1 - נתיבים רבים משתמשים בשני גלאי לולאה בסדרה. ⁇ לוגיקה סולם בדיקות כי שני החיישנים מסכימים בתוך סובלנות. Disagreement גורם לפענוח כי הוא מזהיר תחזוקה ועשוי להשבית את הנתיב.
(FLT:0) אובדן תקשורת (אנ') - אובדן קשר לשרת התשלום מזוהה באמצעות אות פעימות לב לוגיקה סולם יכול להיכנס "מצב חירום נמוך" שבו מזומנים או ניכוי שטוח מתקבל ומעודכן לפיוס מאוחר יותר.
(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עיצוב לוגיקה סולם

תוכנית לוגיקה של סולם בנוי היטב עבור נתיב אלל עוקב אחר רצף מוגדר.תהליכי מחזור הסריקה האופייניים קלט רץ ראשון, אז לוגיקה, ואז העדכונים פלט.למטה הוא זרימה של צעד אחר צעד עבור נתיב אחד עם תשלום RFID.

שלב-בי-Step Sequence for a Ordinary Toll Lane

(ב) ,0) ,(החלל:0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) ו-Vihicle DetectionFLT:1 - חיישן הלולאה (Loop A) סוגר את הקשר שלו. Ladder Logic מדביק מעט פנימי "נוכח פנים" (שעון מתחיל בחלון העסקה).
(FLT:0)קרא RFID תגים FLT:1 - PLC שולח פקודה "קריאה" לקורא.זה מחכה אות "נתוני קיפאון מוכנים" אם יתקבל, התעודה מאוחסנים ברישום נתונים.אם לא ניתן בתוך 500 מ"מ, נקבע דגל "כישלוןRFID".
(FLT:0) דמי תשלום בדיקת ההרחבה 1 (ה-PLC) שולח את מזהה הרכב לשרת התשלום על Ethernet.זה מגדיר "נשלח" מעט ומחכה לתשובה.השרת עונה עם "שילום" או "לא משולם" אם לא תגובה בתוך 3 שניות, זה פעמים בחוץ.
(ב) אם התשלום אושר (או אם מתקפת יתר מקומית פעילה), ממריץ לוגיקה של הסולם מחלחל למחסום פתוח.
(FLT:0) מעברי ה-VirlephFLT:1 - חיישן הלולאה (Loop B) מזהה את הרכב עוזב.לאחר מעברי לולאה B מהעבר להיעדר, נקבע מעט "שמאל פנימי" (השמאל הנידון).
(ב) ,0) ,Close BarrierphveFLT:1 - לאחר עיכוב של 1.5 שניות (באמצעות חניכיים), המחסום קרוב לשחיקה, המכשול מצטמצם עד שחלף מוגבל סגור נעשה.
(ב) ⁇ :0) חזרה אל idleFLT:1 - כל הפיסות הפנימיות אינן אלאות, והמערכת ממתינה לרכב הבא.

טיים ומתנגדים ב-Ladder Logic

הזמןים הם הכרחיים עבור synSyncing אירועים.הסוגים הנפוצים ביותר הם:

(ב) ,0)טון (Timer On Delay)FirLT:1 (הופנה מהדף עיכוב סגור לאחר היציאה מהרכב.
(FLT:0)TOF (Timer Off Delay) , לפעמים שימש כדי לשמור על הגדר פתוחה לזמן מינימלי גם אם חיישן היציאה גורם מוקדם.
(ב) ⁇ :0)RTO (מחדש) (הזמן הרציני) ,(ה) , שימושי למקם את משך הזמן נתיב היה במצב אזעקה.
(FLT:0)CountersigFLT:1) - דלפק מהיר גבוה (HSC) ספירת הדופקים מחיישנים גלגל או מקבלי מטבע. ניגודים סטנדרטיים לעקוב אחר מספר כלי רכב מעובדים לשינוי.

לוגיקה סולם משתמשת גם הוראות קידוד (ADD, SUB, COMPARE) כדי לחשב כמויות של מניין עבור כלי רכב רב-אקסל או כדי לסכם הכנסות בסך הכל עבור תצוגה מקומית.

שילוב עם רשתות תשלום

נתיבי התעלה המודרניים הם חלק מרשת רחבה יותר הכוללת מערכות חשבונאות מרכזיות, אכיפת חוק, ומערכות ניהול תנועה.לוגיקה הסולם חייבת לתקשר באמצעות פרוטוקולים כגון Modbus TCP, EtherNet/IP, או פרוטוקולים סידוריים קנייניים.

(FLT:0 Data Table SharingFLT:1) - PLC מכיל חסימת זיכרון (למשל, מערך של 16 מילים) כי בקר הרשת קורא מעת לעת.כל מילה תואמת למצב נתיב: כלי רכב מתקדם, מצב מחסום, קוד אשמה.
(FLT:0) אפילוt igitalFLT:1 - כל עסקה (תעודת זהות, תזמון, הצלחה /failure) נשלחת למסד נתונים. לוגיקה סולם יכול להשתמש ב-FIFO buffer לאירועים אם הרשת יורדת באופן זמני.
(ה)ה-0 (הופנה מהדף HMI או מערכת מרכזית) יכולה לפתוח את המחסום מרחוק (למשל, עבור כלי רכב חירום) לוגיקה של הסולם מעניקה את העדיפות הגבוהה ביותר, מעל לכל ההיגיון המקומי.

שיטות טובות ל-Ladder Logic in Toll Systems

Redundancy and Fail-Safe Design

מכיוון שכישלון נתיב יכול לגרום לגיבויי תנועה ולאובדן הכנסות, יש לבנות מחדש את החומרה והתוכנה.מהנדסים צריכים:

השתמש מעבדים כפולים או פאקס של פאקס (PLCs) שם מראה לוגיקה הסולם.
עיצוב פועל כך שכישלון חיישן יחיד אינו מוריד את כל הנתיב - למשל, אם לולאו A נכשל, ההיגיון עדיין יכול לפעול באמצעות חיישן מכ"ם כגיבוי.
יישום "כלב השמירה" המשגיח על בריאותו של PLC, אם ה- Watchdog אינו מתאפס בתוך מחזור הסריקה, כל התפוקה נאלצה למצב בטוח.
כולל בחירת מצב ידני / אוטומטי; במצב ידני, המחסום נשלט על ידי מפעיל לחץ על ידי מפעיל.

מסמך וגרסה בקרה

לוגיקה של הסולם מפותחת לעתים קרובות על ידי מהנדס אחד, ו נשמר על ידי שנים אחרות מאוחר יותר.תיעוד קליר הוא לכן לא ניתן להשגה.

הוספת הערות ממריצים תיאוריות (למשל, "אם Loop A ו-Pay OK, מברשת לטבול Open Req").
יצירת מוסכמות לשמות, כגון:0 (ב) ,0 (ב) ,2 מתוך:2 מתוך:2 מתוך:2 מתוך:2 Lane1 Barrier OpenFLT 3:15).
שמירה על היסטוריה של תיקון בקובץ פרויקט PLC ו- אחסן אותו במערכת בקרת גרסאות (למשל, Git).
ציור תרשים של מדינה (או זרמי) המפות למדרגות לרוץ - זה עוזר למהנדסים חדשים להבין את הרצף מבלי לעבור כל מגע.

בדיקות וסימציה

לפני פריסת לוגיקה של סולם נתיב חי, אימות יסודי הוא חיוני.

(FLT:0) סימולציה רשמית של סימולציות (FLT:1) - רבים PLC IDEs נבנות-בסימולטורים המאפשרים למהנדסים לכפות קלטות ולהתבונן בפלטים.זה שימושי עבור מצבים לוגיקה וגבול מבוססי זמן.
[ה]הלל:0] ה-E-In-the-loop (HILIR)FLT:1 - חיבור PLC לסימולטור המחקה חיישנים ומתגים.זה יכול לבדוק את כל ההיגיון של הסולם בתנאים פגומים כגון תקשורת אבודה או רעש חיישן.
(FLT:0)Field TrialFLT:1 - ברגע שהלוגיקה תופצה, הפעלת אלף כלי רכב (או מדמיינת חול) ולרשום כל עסקה.
(ב) [ה]התערות [ה]: כאשר נעשה שינוי, הפעל את אותו סט של מקרים של מבחן כדי להבטיח שהלוגיקה הקיימת עדיין פועלת כמתוכנן.

מגמות עתידיות: Edge Computing and IoT

התפקיד של לוגיקה הסולם במערכות סלול מתפתח.עם עליית מחשוב קצה, כמה עיבוד כבד (כמו ANPR) נע לשרת מרכזי אל שער קצה מקומי שמתקשר עם PLC על פני Ethernet מהיר במהירות גבוהה.זה מקטין את הגמישות ומאפשר מעבר קבוע יותר של מערכת אבטחה מתוחכמת יותר, בנוסף, פרוטוקולים IoT כגון MQTT מאפשרים ניטור מרחוק של בריאות ל-Ladder יכול לפרסם תנאים מדויקים כדי לשמור על רמת אבטחה, אשר עדיין לא יעילה, כדי למנוע את דרישות תחזוקה יעילה של זמן קריטי כדי למנוע שליטה מדויקת, כמו MQTT, כדי למנוע את רמת אבטחה גבוהה.

על ידי תכנון קפדני של כל רץ, שילוב מנגנונים בטוחים להיכשל, ובדיקה קפדנית, אנשי מקצוע יכולים ליצור מערכות איסוף אלקטרוניות אוטומטיות הפועלות עם מינימום זמן השבתה ודיוק מקסימלי.העקרונות המפורטים כאן חלים לא רק על תאות אלא גם על שערי חניה, תחנות משקל, וכל מערכת בקרת גישה מבוססת נתיב. לוגיקה סולם, למרות הגיל שלה, נשאר בסיס מוכח עבור אוטומציה תעשייתית בתחום התחבורה.