中短波發(fā)射機(jī)PLC自動(dòng)化控制

摘 要：大量的實(shí)踐表明，PLC在中短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用可以顯著地提高發(fā)射機(jī)發(fā)射信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性，降低停播率，大大地減輕了發(fā)射機(jī)的值班任務(wù)，故對PLC在中短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行研究具有重要的意義。本文就中短波發(fā)射機(jī)PLC自動(dòng)化控制進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。

關(guān)鍵詞：中短波發(fā)射機(jī)；PLC；自動(dòng)化

中圖分類號：TN838

1 PLC的基本結(jié)構(gòu)

PLC（Programmable Logic Controller）實(shí)際上就是一種用于控制工業(yè)生產(chǎn)中各類機(jī)械設(shè)備的數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)。它通過借助一類可編程的存儲(chǔ)器來編寫各類控制指令，從而實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、邏輯運(yùn)算和算術(shù)等操作，并通過模擬或數(shù)字式輸入/輸出的方式來對各種生產(chǎn)過程或機(jī)械設(shè)備進(jìn)行控制，中短波發(fā)射機(jī)也不例外，其自動(dòng)化控制也需要借助PLC才可以實(shí)現(xiàn)。通常而言，PLC的基本結(jié)構(gòu)主要包括五個(gè)部分，即：中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、通訊模塊和電源。

1.1 中央處理單元

中央處理單元也通常簡稱為CPU，是PLC控制的核心部位。它可以依據(jù)PLC系統(tǒng)的要求對錄入編程器內(nèi)部的用戶數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行接收和存儲(chǔ)；檢查警戒定時(shí)器、I/O、存儲(chǔ)器以及電源的工作狀態(tài)，并能夠?qū)τ脩羲帉懗绦蛑械恼Z法錯(cuò)誤進(jìn)行實(shí)時(shí)的診斷。當(dāng)PLC在運(yùn)行的時(shí)候，首先它會(huì)對現(xiàn)場各類輸入裝置的數(shù)據(jù)和狀態(tài)通過掃描的方式來進(jìn)行接收，并將其存入I/O映像區(qū)，然后借助用戶程序存儲(chǔ)器來對用戶程序進(jìn)行逐條讀取，經(jīng)過命令解釋后依據(jù)指令的規(guī)定執(zhí)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，并將其計(jì)算的記過送入I/O映像區(qū)的各輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)或輸出狀態(tài)傳送到與其對應(yīng)的輸出裝置中，依此進(jìn)行循環(huán)操作，直至PLC停運(yùn)為止。

1.2 存儲(chǔ)器

在系統(tǒng)監(jiān)控下，PLC的控制中樞承擔(dān)著將外部輸入進(jìn)來的信號狀態(tài)寫入映像寄存區(qū)域，然后將運(yùn)算結(jié)果輸送到輸出映像寄存器區(qū)域的任務(wù)。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器實(shí)際上就是用來存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器的統(tǒng)稱，而用戶程序存儲(chǔ)器則是用來存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器的統(tǒng)稱。

1.3 輸入輸出接口電路

輸入輸出接口電路實(shí)際上是輸入接口單元與輸出接口單元的總成。雖然兩種接口的叫法僅一字之差，但是兩者的具體作用則差之千里。首先，就輸入接口而言，PLC內(nèi)部輸入電路的主要作用是將PLC外部電路輸入過來的電壓信號（注：要確保符合PLC輸入電路的要求）通過光耦電路輸送到PLC內(nèi)部電路。其次，就輸出接口單元而言，PLC輸出電路主要作用是將PLC控制中樞（即CPU）的運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成一定功率的電流來輸出，從而驅(qū)動(dòng)被控負(fù)載的運(yùn)行。

1.4 通訊模塊

PLC的通訊模塊主要包括兩個(gè)部分，即外設(shè)通信接口電路和I/O擴(kuò)展接口電路。外設(shè)通信接口電路主要用于連接文本顯示器、手持編程器或其他類型的編程器，并能夠構(gòu)成PLC的控制網(wǎng)絡(luò)；而I/O擴(kuò)展接口電路則主要用于連接I/O擴(kuò)展單元，可以用來增加模擬量的I/O端子或擴(kuò)充開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)。

2 PLC在中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

2.1 PLC及其配套模塊的選擇

首先需要確定PLC監(jiān)視與控制的范圍。對中短波發(fā)射機(jī)需要自動(dòng)控制的操作和需要監(jiān)視的指標(biāo)進(jìn)行分析，如電源取樣、水位取樣、中短波發(fā)射和入射功率取樣、升功率操作和開關(guān)機(jī)操作等。通常而言，中短波發(fā)射機(jī)的類型不同，PLC的采樣點(diǎn)及其控制范圍也將不同。其次，要選擇適當(dāng)?shù)腜LC。PLC的選擇需要確定兩個(gè)內(nèi)容：一是確定PLC的容量，二是確定PLC及其外圍設(shè)備的生產(chǎn)公司。

2.2 PLC的I/O地址分配

理論上講，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是對輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址進(jìn)行分配。就軟件設(shè)計(jì)而言，程序的編程只有在I/O地址分配完成以后才可以進(jìn)行；而對于PLC的外圍接線而言，電氣裝配圖和接線圖的繪制也需要在I/O地址分配完成以后進(jìn)行。此外，為了確保I/O地址分配的合理性，在對I/O地址進(jìn)行分配的時(shí)候要盡量將類似的信號點(diǎn)分配連續(xù)的I/O地址，同時(shí)還需要注意把I/O點(diǎn)的地址、代碼和名稱以表格的形式加以羅列。初學(xué)者通常很容易忽略這方面的內(nèi)容，而一旦這方面的工作處理的不好會(huì)給以后維護(hù)升級工作帶來很大的麻煩。故在對短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的I/O地址進(jìn)行分配的時(shí)候要對于這點(diǎn)要特別加以注意。

2.3 中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括電氣線路的設(shè)計(jì)和PLC及其外圍線路的設(shè)計(jì)等。軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括PLC自動(dòng)化控制程序的編寫等，有些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也可能包括上位機(jī)程序的編寫。就中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)而言，其主要包括選擇相關(guān)的電氣設(shè)計(jì)元件以及設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)原理圖等內(nèi)容。而就中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)而言，其程序的編寫要依據(jù)系統(tǒng)所要完成任務(wù)的要求來進(jìn)行，如在對中短波發(fā)射機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行程序編寫的時(shí)候，按照系統(tǒng)要完成得任務(wù)可以將PLC程序的編寫分為三個(gè)部分，即：（1）中短波發(fā)射機(jī)及其附屬設(shè)備的自動(dòng)開與關(guān)；（2）模擬量和采集量的采集監(jiān)控；（3）與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)故障記錄、參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)顯示以及校時(shí)等。此外，為了提高程序編寫與閱讀的效率，在其編寫PLC相關(guān)程序的時(shí)候，除了要對I/O地址進(jìn)行詳細(xì)的羅列外，還需要與程序有關(guān)的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、中間繼電器和存儲(chǔ)單元的功能與作用進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)。

2.4 中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的調(diào)試

中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的調(diào)試可以分為模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。模擬調(diào)試可以通過PLC輸出端的輸出指示燈和模擬開關(guān)來進(jìn)行；如果需要模擬信號I/O，可以借助萬用表和電位器配合進(jìn)行。在對中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，可以利用PLC各種外圍設(shè)備來模擬現(xiàn)場各種傳感器和開關(guān)的狀態(tài)，然后觀察PLC的輸出邏輯是否存在誤差。假如存在誤差，就需要對程序進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試，直至消除誤差為止。而在對中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試的時(shí)候，可以將已經(jīng)編制完成的程序輸送到現(xiàn)場的PLC中。此外，在進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試的時(shí)候一定要先將主電路切斷，只需要對控制電路進(jìn)行調(diào)試即可。通常而言，通過系統(tǒng)接入控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試的信號可以發(fā)現(xiàn)軟硬件中存在的問題，故需要經(jīng)過多次反復(fù)的系統(tǒng)測試后，才可以將中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)交付使用。

3 結(jié)束語

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對于中短波發(fā)射機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度等要求越來越高，將PLC控制系統(tǒng)用于中短波發(fā)射機(jī)設(shè)備自動(dòng)化控制中，可以顯著地簡化中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增加系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)也可以提高中短波發(fā)射機(jī)發(fā)射信號的質(zhì)量，降低停播率。故基于PLC的中短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制是中短波傳送的必然趨勢。

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作者單位：廣電523臺(tái)，長春 130052