應用PLC監(jiān)控發(fā)射機

摘要:本文論述了如何通過可編程控制器（PLC）設備組成網絡，實現(xiàn)對廣播發(fā)射機的監(jiān)視、控制，最終達到對廣播發(fā)射機實現(xiàn)無人值守的目的。

關鍵詞:可編程控制器（PLC）、發(fā)射機、網絡

Abstracts: The paper discusses the ways of equipment composing network by Programmable logic controller(PLC),and achieves tailing、controlling the Radiating transmitter , finally achieves the purpose of self-service guard for the Radiating transmitter .

Keywords: PLC、radiating transmitter、network

1.應用背景

在某些行業(yè)需要廣播發(fā)射機進行大功率發(fā)射，以滿足用戶特殊的需求，這對發(fā)射機設備的可靠性及操作人員的人生安全保護提出了很高的要求?？删幊炭刂破鳎≒LC）作為最可靠、應用場合最廣泛的工業(yè)控制微型計算機，將其應用于發(fā)射機設備，可實現(xiàn)對發(fā)射機的自動開關機操作及數(shù)據的采集、監(jiān)控發(fā)射機的各個參數(shù)，設備有冗余備用時還能實現(xiàn)自動倒備份?？蓪崟r發(fā)現(xiàn)發(fā)射機的異常，及時處理，保護設備及減少對工作人員的電磁輻射傷害、保障人生安全；另外通過設備聯(lián)網，可以大大減輕發(fā)射機的現(xiàn)場操作，實現(xiàn)遠程控制，最終可以實現(xiàn)無人值守的目的。

在系統(tǒng)方案設計應達到如下的要求：

　　1.每臺設備應有自動控制和聯(lián)鎖保護裝置，操作臺配有觸摸屏供現(xiàn)場操作及觀察各設備參數(shù)和設備狀態(tài)，可手動/自動切換操作及緊急停機；

2.現(xiàn)場控制室應有計算機操作站，將所有設備通過網絡進行連接，在發(fā)射過程中，監(jiān)控、紀錄整個系統(tǒng)設備工作過程；

3.現(xiàn)場控制室通過網絡與控制中心聯(lián)網，由控制中心的控制器實時遠程監(jiān)控，實現(xiàn)發(fā)射機房的無人值守。

2.控制網絡的確立
　　 要用PLC實現(xiàn)對廣播發(fā)射機的自動控制，從省時省力、省布線的角度還需實現(xiàn)設備小型化、降低生產成本。為此，引進對用途、目的均有促進作用的網絡系統(tǒng)就十分重要。為了滿足方案設計的要求，控制網絡系統(tǒng)擬采用三層網絡，分別是：信息層/Etherent（以太網）、控制層、設備層/現(xiàn)場總線，具體介紹如下：

●信息層/Etherent（以太網）：信息層為網絡系統(tǒng)中最高一層的網絡。為了在PLC、設備控制器以及生產管理用個人計算機之間傳輸生產管理信息、質量管理信息及設備的運轉情況等數(shù)據，信息層使用最普遍的Etherent，它不僅能夠連接Windows系統(tǒng)的個人計算機、UNIS系統(tǒng)工作站等各種各樣的個人計算機，而且還能連接各種FA設備，通過網絡模塊使用以太網的電子郵件收發(fā)功能，使用戶無論在任何地方都可以方便地收發(fā)生產信息郵件，構筑遠程監(jiān)視管理系統(tǒng)。 同時，利用以太網的FTP服務器功能及相關的專用協(xié)議可以很容易的實現(xiàn)程序的上傳/下載和信息的傳輸，實現(xiàn)遠程操作。

●控制層：連接PLC、CNC等控制設備的控制網絡為整個網絡系統(tǒng)的中間一層網絡。為了在控制設備之間方便且高速的進行處理數(shù)據的互傳，控制網絡采用實時高且性能優(yōu)良的專用網絡，該網絡應具有良好的實時性、簡單的網絡設定、無程序的網絡數(shù)據共享概念、具有冗余回路等特點而得到廣泛的使用。

●設備層/現(xiàn)場總線：把PLC等控制設備和作為其手足的傳感器以及驅動設備連接起來的現(xiàn)場網絡，為整個網絡系統(tǒng)中最低一層網絡。作為現(xiàn)場網絡，只需一根網絡電纜就可以把多個傳感器、驅動設備加以連接，所以布線的數(shù)量、布線的工時可以大大削減，提高了系統(tǒng)的可維護性。該網絡還可以連接ID系統(tǒng)、條形碼閱讀器、變頻器、人機界面等智能化設備，從完成各種數(shù)據的通信，到終端信息的管理均可實現(xiàn)，加上對機器動作狀態(tài)的集中管理，使維修保養(yǎng)工作的效率也大有提高。

3系統(tǒng)設計

3.1 PLC的控制及監(jiān)視范圍

分析發(fā)射機需要監(jiān)視的指標，以及需要自動控制的操作，比如入射功率取樣、反射功率取樣、水位取樣、溫度取樣、電源取樣、開機操作、關機操作、升功率操作、降功率操作等。采樣點多少和控制范圍的確定依發(fā)射機的不同而不同。要選擇適當?shù)腜LC，這需要從兩方面考慮：一方面選擇多大容量的PLC；另一方面選擇什么公司的PLC以及外圍設備。對第一個問題，首先要對發(fā)射機進行詳細需求分析，把所有的I/O點找出來，包括開關量I/O和模擬量I/O，以及這些點的性質。I/O點的性質主要指它們是直流信號還是交流信號，電壓多大，是采樣點還是輸出控制點，輸出模塊是用繼電器型還是用晶體管或是可控硅型，以及需要哪些智能模塊等。明確以后，就可以定下選用多少點和I/O是什么性質的PLC了。對于第二個問題，則從以下兩個方面考慮：a、功能、b、價格?？删幊炭刂破鞯闹鳈C選定后，一般還要選擇模擬量采集模塊，模塊的多少依據模擬量的多少而定。由于系統(tǒng)設計要求現(xiàn)場操作，故可以選擇圖形終端。

3.2 PLC的I/O地址分配

　　 輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統(tǒng)設計的基礎。對于軟件設計來說，I/O地址分配以后才可以進行編程；對于PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖。I/O地址的分配最好能將類似的信號點分配連續(xù)的I/O地址，同時把I/O點的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫出來。特別需要注意的是：由于本設計采用網絡組網，I/O的分配地址應將主站與各個遠程站的地址一一對應起來。

3.3發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件設計

　　系統(tǒng)設計包括硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)設計。硬件系統(tǒng)設計主要包括PLC及外圍線路的設計、電氣線路的設計等。軟件系統(tǒng)設計主要指編制PLC監(jiān)控程序，有些系統(tǒng)還包括上位機程序的編寫。硬件系統(tǒng)設計主要是設計出電氣控制系統(tǒng)原理圖，電氣控制元器件的選擇等，在這里硬件設計不做詳細闡述，主要給大家闡述軟件設計的步驟和過程。在PLC程序設計時，除I/O地址列表外，還要把在程序中用到的中間繼電器、定時器、計數(shù)器（PLC中的軟元件）和存儲單元以及它們的作用或功能列寫出來，以便程序的編寫和閱讀。下面具體介紹廣播發(fā)射機自動控制系統(tǒng)PLC程序的編寫及調試。

　　按監(jiān)控系統(tǒng)要完成的任務PLC程序可分為三個主要部分：l、廣播發(fā)射機及附屬設備（比如空調、供水等）的自動開與自動關；2、模擬量的采集監(jiān)控以及開關量的采集監(jiān)控，實現(xiàn)實時保護；3、與上位機通信，實現(xiàn)校時、數(shù)據的顯示、參數(shù)的設置和故障記錄等,分別敘述如下：

　　 1、廣播發(fā)射機及附屬設備的自動開與自動關：要實現(xiàn)發(fā)射機的自動開關機，首先必須向PLC提供發(fā)射機的開關機時間表，該時間表的存儲，應保證當PLC斷電的情況下不丟失。所以把它放入數(shù)據塊可確保數(shù)據的穩(wěn)定。PLC內部有自己的系統(tǒng)日期和時鐘，PLC可通過相應的指令讀實時時鐘和設定實時時鐘。PLC內部用8個字節(jié)表示日期和時鐘，他們都用BCD碼進行表示，從低到高分別表示年、月、日、小時、分鐘、秒，第7個字節(jié)為0，第8字節(jié)表示星期。值得注意的是系統(tǒng)不會檢查、核實時間分量的正確與否，所以在設置時鐘和日期時必須確保輸入的數(shù)據是正確的，必要時可采用時間頻率標準設備，確保時間的準確性、穩(wěn)定性。必須注意的是不能同時在主程序和中斷程序中使用讀寫時鐘指令，否則會產生非致命錯誤，中斷程序中的實時時鐘指令將不被執(zhí)行。在編寫發(fā)射機自動開關機程序段時，程序應該不斷的讀取系統(tǒng)時鐘，并與數(shù)據塊中的開關機時間表進行比較，如果與時間表中的時間吻合則執(zhí)行相應的操作如開機、關機等。

　　2、模擬量的采集監(jiān)控以及開關量的采集監(jiān)控：發(fā)射機模擬量的采集可通過模擬量輸入輸出模塊來實現(xiàn)。要實現(xiàn)模擬量的監(jiān)控就必須提供上限和下限，模擬量的上下限應該和開關機時間表一起放入數(shù)據快，程序應不斷的取的模擬量的值并與數(shù)據塊中設定的上下限比較，如果越限則報警或執(zhí)行相應的操作。開關量的監(jiān)控相對簡單，不需要擴展模塊，從PLC取得高低電位后直接可進行判斷，有一點值得注意，為了防止干擾，模擬量應取多次的平均值，開關量的檢測用延時接通電路，如果需要，在設計上可采取一些抗干擾的措施，這樣能很好的避免誤報警和誤操作。

3、與上位機通信，實現(xiàn)校時、數(shù)據的顯示、參數(shù)的設置和故障記錄等：上位機與下位機采用了RS485通信，通信方便，可靠。通過與PC的通信，PLC把采集到的數(shù)據發(fā)送到PC上位機，這樣上位機程序經過響應處理就能實現(xiàn)數(shù)據的圖形顯示。發(fā)射機的開關機時間表、模擬量的上下限也能很方便的通過上位來修改，而不必修改PLC程序。PLC的時鐘也能通過上位機來設置（校時）。另外，通過上位機還可以定時抄表、記錄故障的發(fā)生時間、類型等等，方便技術人員維護發(fā)射機。上位機程序的編寫可通過任一款可視化編程軟件如 VB，VC、C++Builder等。

3.4 發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的調試

系統(tǒng)調試分模擬調試和聯(lián)機調試。模擬調試可借助于模擬開關和 PLC輸出端的輸出指示燈進行；需要模擬信號I/O時，可用電位器和萬用表配合進行。調試時，可利用上述外圍設備模擬各種現(xiàn)場開關和傳感器狀態(tài)，然后觀察PLC的輸出邏輯是否正確。如果有錯誤則修改后反復調試。聯(lián)機調試時，可把編制好的程序下載到現(xiàn)場的PLC設備中，調試時一定要先將主電路斷電。只對控制電路進行調試即可。通過現(xiàn)場聯(lián)機調試信號的接入常常還會發(fā)現(xiàn)軟硬件中的問題，經過反復測試系統(tǒng)后，才能最后交付使用。