PLC在短波天線自動化系統(tǒng)中的應用

侯智燁

一、引言

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，廣播發(fā)射臺短波天線自動化系統(tǒng)也隨之更加的集成化和現(xiàn)代化，智能化也成為發(fā)展的趨勢。為了使發(fā)射天線實現(xiàn)自動化運行，發(fā)射機能在不同的時間使用不同的頻率對不同服務區(qū)進行廣播，就必須實現(xiàn)了發(fā)射機與天線的互聯(lián)互通，必須有能把發(fā)射機靈活轉(zhuǎn)接到任何一副天線上的天線交換系統(tǒng)。PLC的迅速發(fā)展，它的高可靠性，抗干擾性、實時性、靈活性，適用于高溫、振動、溫差大等惡劣工作環(huán)境也得到得到驗證。成為廣播發(fā)射臺強電磁環(huán)境下作為天線控制系統(tǒng)使用的重要部件。

二、PLC基本原理、功能及特點

（1）PLC基本工作原理。PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。由CPU運算和控制中心、存儲器、輸入/輸出接口、編程器組成。所采用的可編程序的存儲器是按照“順序掃描，不斷循環(huán)”方式進行工作的。PLC運行是根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令作周期性循環(huán)掃描。它的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段；既輸入刷新--運行用戶程序--輸出刷新--再輸入刷新--再運行用戶程序--再輸出刷新永不停止地循環(huán)反復地進行。也就是說，實際的PLC工作過程總是：公共處理--I/O刷新--運行用戶程序--再公共處理-- 反復不停地重復著。

（2）PLC主要功能：邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制、步進（順序）控制、PID控制 、數(shù)據(jù)控制、通信和聯(lián)網(wǎng) 以及適用于各種特殊控制功能的模塊。

（3）PLC特點：高可靠性，抗干擾能力強。所有I/O接口電路采用光電隔離，大型PLC采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)；發(fā)生故障時，能很快查出故障發(fā)生點，具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復外，還使PC具有了很強的抗干擾能力。

通用性強，控制程序可變，使用方便，功能強，適應面廣。具有豐富的I/O接口模塊； CPU、電源、I/O等均采用模塊化設計，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合；同時具有編程簡單易學、安裝簡單，維修方便，體積小、重量輕、功耗低、維護方便，并且由于PLC的強抗干擾能力，易于集成，是實現(xiàn)智能控制的理想設備。

二、PLC在發(fā)射機天線自動化系統(tǒng)的應用

短波廣播發(fā)射臺，由于場地、設備等一系列原因，目前尚不可能做到有足夠的備份發(fā)射機和備份的發(fā)射天線。因此，要保障播音任務完成，有效的利用發(fā)射天線資源，通過天線交換使發(fā)射機承擔足夠多的廣播任務和臨時代播任務是非常必要的。PLC在天線自動化系統(tǒng)是由控制單元、自保、互鎖和交換矩陣等電路組成，天線交換矩陣的復雜程度決定控制電路和發(fā)射天線數(shù)量及系統(tǒng)連線的復雜程度；工作中通過控制單元控制每一組電機的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)發(fā)射天線交換達到發(fā)射臺內(nèi)的發(fā)射機和發(fā)射天線的互聯(lián)、互通、互代。

PLC在發(fā)射機自動控制部分主要擔任系統(tǒng)的主控任務，通過通信網(wǎng)絡負責整個系統(tǒng)的管控，通過人機接口，和PLC通信的上位機，實現(xiàn)人機操作。

三、PLC在天線自動交換控制的應用

PLC在天線自動化系統(tǒng)中是起到一個核心部件，天線交換控制系統(tǒng)的邏輯運算、天線交換開關(guān)的切換執(zhí)行以及運行圖的執(zhí)行都在PLC中完成。PLC的外圍電路包括：繼電器、開關(guān)電源、UPS電源連線等；連接網(wǎng)絡也是天線交換控制系統(tǒng)的重要部分，系統(tǒng)中的上位機、下位機和PLC之間的通信完全依賴連接網(wǎng)絡；機房的上位機和下位機分別與各機房的PLC都是經(jīng)過網(wǎng)絡組網(wǎng)到一起，這部分包括上位機和下位機的網(wǎng)卡、PLC的網(wǎng)絡模塊、網(wǎng)線、光通信模塊、光纜和交換機等。天線交換系統(tǒng)上、下位工控機機的人機界面程序都是采用C#語言編寫。上位機監(jiān)測和控制天線交換開關(guān)的切換以及GPS同步系統(tǒng)時鐘等。控制天線交換開關(guān)的操作方式主要有：運行圖操作、單開關(guān)操作和通道操作。⑴運行圖操作：自動接收遠程傳來的復合無線局信息化格式要求的運行圖，進行運行圖的編輯輸入，并能夠把自動編輯好的運行圖下載到控制柜里的PLC，自動進行天線交換開關(guān)和天線的沖突檢測，若發(fā)現(xiàn)沖突即進行報警提示，且不下發(fā)到PLC；檢測符合要求后PLC按照運行圖自動操作天線交換開關(guān)的切換。⑵單開關(guān)操作：既對每一臺單個的天線交換開關(guān)進行切換操作，不僅對單個開關(guān)進行操作，而且可以對天線交換系統(tǒng)進行通道操作。⑶通道操作：首先，天線交換控制系統(tǒng)與遠程的機房平臺的通信在上位機中自動完成該傳輸通道的建立。但是在天線交換控制系統(tǒng)提供“遠程控制”的工作模式下，用戶根據(jù)需要選擇信號傳輸通道的發(fā)射機和天線。其次，天線交換控制系統(tǒng)通過上位機接收來自機房平臺的運行圖等操作指令，與此同時，機房平臺通過上位機獲取天線交換系統(tǒng)的工作狀態(tài)，上位機適時對不到位的開關(guān)進行告警提示。運行中上位機實時接收GPS的時間，把GPS的時間與系統(tǒng)時間進行比較，達到一定的差值后自動校準系統(tǒng)時間，系統(tǒng)具備手動操作校準PLC時間。上位機具有黑匣子功能，至少能夠查閱最近一個月的操作記錄、故障告警記錄。下位機主要監(jiān)測和控制天線交換開關(guān)的切換、天線交換開關(guān)的工作狀態(tài)等。操作方式與上位機一樣，可進行觸摸操作，方便在本地對天線交換開關(guān)進行操作，同時還可以查看相關(guān)的警告記錄。

四、結(jié)束語

PLC是一款程序設計簡單，改變程序靈活，功能強大、通用性好，控制可靠的通用控制裝置。通過PLC在天線交換自動控制系統(tǒng)應用，實現(xiàn)了對所有發(fā)射天線工作狀態(tài)的監(jiān)測、監(jiān)控、故障聯(lián)鎖、報警以及自動交換控制功能，實踐應用取得性能穩(wěn)定可靠，降低了故障率，減輕了維護成本。