盧定燕

（國家新聞出版廣電總局2023臺(tái)，海南臨高573183）

PLC在DF-100A型短波發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

盧定燕

（國家新聞出版廣電總局2023臺(tái)，海南臨高573183）

主要對(duì)DF-100A型短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中下位機(jī)PLC故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并總結(jié)出了自動(dòng)控制系統(tǒng)中PLC的日常維護(hù)方法。

自動(dòng)控制系統(tǒng)；PLC；頻率合成器；載波頻率；BCD碼；頻率控制

引言

DF-100A型PSM短波發(fā)射機(jī)是我國各廣播發(fā)射臺(tái)應(yīng)用最廣泛的大功率短波發(fā)射機(jī)，該機(jī)型設(shè)計(jì)成熟、工作穩(wěn)定，是短波發(fā)送領(lǐng)域里的主力機(jī)型。早期該機(jī)都是手動(dòng)控制模式，近些年來，隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，經(jīng)過不斷的對(duì)發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的改造，逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。本機(jī)擁有手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)三種工作模式，該自動(dòng)控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)模式，上位機(jī)采用高可靠的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，下位機(jī)采用高可靠性、高穩(wěn)定性、抗干擾性強(qiáng)的可編程邏輯控制器（即：Programmable Logic Controller，簡稱PLC），上下位機(jī)之間通過RS-232串行口進(jìn)行通訊。

1　PLC簡介

PLC是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，技術(shù)條件非常成熟，對(duì)于較為惡劣的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，穩(wěn)定工作壽命長。本系統(tǒng)中的PLC采用OMRON公司的產(chǎn)品，CPU型號(hào)為C200HE-CPU64-E，該型號(hào)的PLC程序容量大（用戶程序存儲(chǔ)器：31.2K字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：6 K字節(jié)，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：18K字節(jié)）；PLC指令處理速度快（基本指令處理時(shí)間：0.1μs min.）；支持的I/O點(diǎn)數(shù)多（可支持1 184點(diǎn)）；可擴(kuò)展的I/O機(jī)架多（系統(tǒng)目前為1個(gè)機(jī)架，可再擴(kuò)展3個(gè)機(jī)架），維護(hù)和擴(kuò)展升級(jí)極其方便。PLC的CPU是免維護(hù)的，模塊化結(jié)構(gòu)的整個(gè)系統(tǒng)輸入輸出接口都按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)制作，可擴(kuò)展空間大，模塊之間相互獨(dú)立，互不影響，更換操作簡單快捷，又可以根據(jù)不同的用戶需求進(jìn)行快速升級(jí)。

2　自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

手動(dòng)、全自動(dòng)、半自動(dòng)三種工作模式可以方便、準(zhǔn)確地控制發(fā)射機(jī)，使發(fā)射機(jī)在最佳的狀態(tài)下穩(wěn)定地工作。自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)每部發(fā)射機(jī)的運(yùn)行圖修改，控制發(fā)射機(jī)的開機(jī)、關(guān)機(jī)。自動(dòng)調(diào)諧，自動(dòng)封鎖音周，自動(dòng)加音周。在調(diào)諧和播音中對(duì)激勵(lì)、功率實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)發(fā)射機(jī)過流過載實(shí)時(shí)監(jiān)控；控制系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理速度和能力，可以準(zhǔn)確地記錄下用戶需要的各種數(shù)據(jù)，自動(dòng)切換頻率。

發(fā)射機(jī)的載波頻率是由頻率合成器產(chǎn)生的，DF100A型短波發(fā)射機(jī)主要應(yīng)用的是PTS040型頻率合成器，該型頻率合成器是采用直接頻率合成法設(shè)計(jì)，輸出的正弦波信號(hào)源雜散輸出極小、相位噪音小，換頻迅速。自動(dòng)控制程序可通過對(duì)頻率合成器的控制實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)倒換頻率。

當(dāng)頻率合成器正面板的本地/遙控開關(guān)打向遙控位置時(shí)，控制其輸出的頻率、信號(hào)電平以及進(jìn)入到程控模式?？刂祁l率的編程格式為采用每個(gè)數(shù)字為對(duì)應(yīng)4位二進(jìn)制碼，不用此功能時(shí)，所有用于頻率編碼的插腳都會(huì)由內(nèi)部控制呈現(xiàn)高電平。在進(jìn)行頻率程控時(shí)所對(duì)應(yīng)的插腳呈現(xiàn)低電平。通過程控模式，使輸出頻率由0.1～1 MHz的位置變化為新的頻率時(shí)，需要5 ns時(shí)間，而對(duì)應(yīng)10 MHz位，變化頻率需要20 ns。

對(duì)輸出電平的程控是由模擬電壓控制的，使用頻率合成器后面板的10 kΩ電位器設(shè)置輸出故障檢測(cè)電平。這個(gè)故障輸出電平可以將+3～+13 dBm電平內(nèi)的任一電平設(shè)成故障閥限電平。有效值輸出信號(hào)電平是這個(gè)模擬直流電壓的一半，相對(duì)于0.3～1.0 V有效值電壓（在50Ω阻抗上，為+3～+13 dBm）的輸出信號(hào)電平的實(shí)際有效輸入電壓范圍為0.6～2.0 V直流。

在全自動(dòng)工作模式下，PLC自動(dòng)根據(jù)運(yùn)行圖的時(shí)間，識(shí)別當(dāng)前發(fā)射機(jī)需要的載波頻率，PLC的輸出指令通過頻率控制板11A3A2控制頻率合成器，輸出所需的載波頻率。當(dāng)有臨時(shí)播出任務(wù)時(shí)，PLC根據(jù)由臨時(shí)播出任務(wù)輸入的載波頻率直接輸出，通過頻率控制板控制頻率合成器輸出需要的載波頻率，然后在頻率計(jì)數(shù)器上顯示出所需要的載波頻率，如果當(dāng)前頻率是保存過的熱播頻率，則以保存過的伺服電壓位置作為本次調(diào)諧的粗調(diào)位置，直接輸出各個(gè)伺服電壓對(duì)高前調(diào)諧電路、高末調(diào)諧電路、高末負(fù)載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行置位；如果當(dāng)前頻率是一個(gè)全新的沒有保存過的頻率，程序則根據(jù)PLC內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)線性計(jì)算出各個(gè)位置電壓，輸出到各馬達(dá)板主動(dòng)點(diǎn)，對(duì)高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末負(fù)載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行置位。

波段則根據(jù)頻率所在的頻段，計(jì)算出需要的波段位置，并將計(jì)算出的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成馬達(dá)板主動(dòng)點(diǎn)的電壓輸出，直接對(duì)三根短路棒進(jìn)行置位。

諧波濾波器的位置由程序進(jìn)行專門的計(jì)算后進(jìn)行置位。在程序中輸入諧波濾波器面板上頻率和刻度、高限刻度值和高限位置時(shí)的相對(duì)電壓值、低限刻度值和低限位置時(shí)的相對(duì)電壓值，程序依據(jù)這些參數(shù)和當(dāng)前外電的高低，準(zhǔn)確地計(jì)算出當(dāng)前要播音頻率所需要的濾波器刻度，并把計(jì)算出的刻度轉(zhuǎn)換成電壓輸出到馬達(dá)板的主動(dòng)點(diǎn)，對(duì)濾波器進(jìn)行準(zhǔn)確的置位。

高壓調(diào)諧必須在所有馬達(dá)的伺服位置到位后才可進(jìn)行，頻率控制板的指令是通過PLC中開關(guān)量輸出IQ6模塊進(jìn)行輸出的，IQ6模塊主要由16個(gè)繼電器組成，通過16個(gè)繼電器的吸合與釋放控制輸出的指令。IQ6模塊輸出信號(hào)是8421BCD碼格式。

3　自動(dòng)控制系統(tǒng)故障

某部發(fā)射機(jī)在例行檢修完畢后，從手動(dòng)模式倒回手動(dòng)模式下用自動(dòng)模式，用代播方式開啟了運(yùn)行途中的某個(gè)頻率，此時(shí)發(fā)現(xiàn)頻率計(jì)顯示頻率為要開的頻率大了40 kHz，收音機(jī)開路接收也是如此，但是倒回手動(dòng)模式后就可恢復(fù)正常，在自動(dòng)模式下測(cè)試其他頻率也均增加了40 kHz。

從故障現(xiàn)象初步判斷為PLC故障，多次對(duì)PLC進(jìn)行重啟后故障依舊。通過對(duì)PLC系統(tǒng)控制圖進(jìn)行仔細(xì)分析，不難發(fā)現(xiàn)中與載波頻率有關(guān)的只有頻率控制板11A3A2和開關(guān)量輸出IQ6模塊兩個(gè)部分，對(duì)11A3A2板進(jìn)行更換，故障現(xiàn)象并沒有消失。而對(duì)開關(guān)量輸出IQ6模塊進(jìn)行更換后控制就恢復(fù)了正常。

通過對(duì)電路和相關(guān)模塊的分析，對(duì)照相關(guān)資料，并進(jìn)行上機(jī)測(cè)試，逐步解析出了開關(guān)量輸出IQ6模塊上16個(gè)繼電器的功能：16個(gè)繼電器組成了個(gè)、十、百、千四位8421BCD碼，并推斷出0～15個(gè)的繼電器排列，最終判斷出6號(hào)繼電器存在故障，因其對(duì)的頻率為40 kHz，所以在繼電器吸合后不能正常釋放就回導(dǎo)致輸出頻率會(huì)比原頻率高出40 kHz。

4　PLC系統(tǒng)日常維護(hù)注意事項(xiàng)

在日常工作中，除上述故障外，還有很多其他類型的故障，如自動(dòng)化系統(tǒng)故障、網(wǎng)線插接故障、自動(dòng)調(diào)諧失敗故障等等。為了使自動(dòng)化安全高效的穩(wěn)定工作，在日常維護(hù)中，應(yīng)注意以下方面：

1）接口類控制板，外圍采樣設(shè)備要注意定期進(jìn)行清潔，及時(shí)檢查接線端子、網(wǎng)線插接口有無松動(dòng)，任何微小的地方都有可能引起數(shù)據(jù)采集時(shí)不夠準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)故障。

2）定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)表值進(jìn)行校正。巡機(jī)抄表時(shí)，對(duì)自動(dòng)化各級(jí)表值和實(shí)際表值比較，如相差甚多，就要進(jìn)行分析處理。

3）發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)引起維護(hù)人員的高度重視，根據(jù)故障現(xiàn)象結(jié)合技術(shù)資料認(rèn)真對(duì)軟硬件進(jìn)行分析，可使用替代法對(duì)故障進(jìn)行處理。

4）定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)查殺病毒，及時(shí)升級(jí)殺毒軟件病毒庫。禁止移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)外網(wǎng)之間交叉使用。

5　結(jié)語

作為工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，PLC適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，易于維護(hù)。但在日常的檢修維護(hù)中，還是要加大對(duì)PLC部分的檢修力度，確保設(shè)備的播出安全。

（編輯：苗運(yùn)平）

Application of PLC in the Control System of the DF-100 Type a Short Wave TransMitter

Lu DingYan
（State General Administration of Press and Publication，Radio and TeleVision，Lingao Hainan 573183）

This paper analyzes the DF-100A shortwave transmitter control system by PLC，and summarizes the maintenance method of PLC in the automatic control system.

automatic control system；PLC；Frequency synthesizer.Carrier frequency；BCD code；Frequency control

TM934

A

2095-0748（2016）10-0057-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.10.24

2016-05-01

盧定燕（1979—），女，海南樂東人，本科，畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)，就職于國家新聞出版廣電總局2023臺(tái)，研究方向：廣播發(fā)送技術(shù)。