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(tái)短波天線自動(dòng)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(shì)。為了使發(fā)射天線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，發(fā)射機(jī)能在不同的時(shí)間使用不同的頻率對(duì)不同服務(wù)區(qū)進(jìn)行廣播，就必須實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)與天線的互聯(lián)互通，必須有能把發(fā)射機(jī)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(shí)時(shí)性、靈活性，適用于高溫、振動(dòng)、溫差大等惡劣工作環(huán)境也得到得到驗(yàn)證。成為廣播發(fā)射臺(tái)強(qiáng)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(diǎn)

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

（2）PLC主要功能：邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)（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(diǎn)：高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)。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(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PC具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。

通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便，功能強(qiáng)，適應(yīng)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(shè)計(jì)，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(shí)具有編程簡(jiǎn)單易學(xué)、安裝簡(jiǎn)單，維修方便，體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便，并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于集成，是實(shí)現(xiàn)智能控制的理想設(shè)備。

二、PLC在發(fā)射機(jī)天線自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

短波廣播發(fā)射臺(tái)，由于場(chǎng)地、設(shè)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(jī)和備份的發(fā)射天線。因此，要保障播音任務(wù)完成，有效的利用發(fā)射天線資源，通過(guò)天線交換使發(fā)射機(jī)承擔(dān)足夠多的廣播任務(wù)和臨時(shí)代播任務(wù)是非常必要的。PLC在天線自動(dòng)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(fù)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(fù)雜程度；工作中通過(guò)控制單元控制每一組電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射天線交換達(dá)到發(fā)射臺(tái)內(nèi)的發(fā)射機(jī)和發(fā)射天線的互聯(lián)、互通、互代。

PLC在發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制部分主要擔(dān)任系統(tǒng)的主控任務(wù)，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管控，通過(guò)人機(jī)接口，和PLC通信的上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作。

三、PLC在天線自動(dòng)交換控制的應(yīng)用

PLC在天線自動(dòng)化系統(tǒng)中是起到一個(gè)核心部件，天線交換控制系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算、天線交換開(kāi)關(guān)的切換執(zhí)行以及運(yùn)行圖的執(zhí)行都在PLC中完成。PLC的外圍電路包括：繼電器、開(kāi)關(guān)電源、UPS電源連線等；連接網(wǎng)絡(luò)也是天線交換控制系統(tǒng)的重要部分，系統(tǒng)中的上位機(jī)、下位機(jī)和PLC之間的通信完全依賴連接網(wǎng)絡(luò)；機(jī)房的上位機(jī)和下位機(jī)分別與各機(jī)房的PLC都是經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)到一起，這部分包括上位機(jī)和下位機(jī)的網(wǎng)卡、PLC的網(wǎng)絡(luò)模塊、網(wǎng)線、光通信模塊、光纜和交換機(jī)等。天線交換系統(tǒng)上、下位工控機(jī)機(jī)的人機(jī)界面程序都是采用C#語(yǔ)言編寫(xiě)。上位機(jī)監(jiān)測(cè)和控制天線交換開(kāi)關(guān)的切換以及GPS同步系統(tǒng)時(shí)鐘等?？刂铺炀€交換開(kāi)關(guān)的操作方式主要有：運(yùn)行圖操作、單開(kāi)關(guān)操作和通道操作。⑴運(yùn)行圖操作：自動(dòng)接收遠(yuǎn)程傳來(lái)的復(fù)合無(wú)線局信息化格式要求的運(yùn)行圖，進(jìn)行運(yùn)行圖的編輯輸入，并能夠把自動(dòng)編輯好的運(yùn)行圖下載到控制柜里的PLC，自動(dòng)進(jìn)行天線交換開(kāi)關(guān)和天線的沖突檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)沖突即進(jìn)行報(bào)警提示，且不下發(fā)到PLC；檢測(cè)符合要求后PLC按照運(yùn)行圖自動(dòng)操作天線交換開(kāi)關(guān)的切換。⑵單開(kāi)關(guān)操作：既對(duì)每一臺(tái)單個(gè)的天線交換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換操作，不僅對(duì)單個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，而且可以對(duì)天線交換系統(tǒng)進(jìn)行通道操作。⑶通道操作：首先，天線交換控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程的機(jī)房平臺(tái)的通信在上位機(jī)中自動(dòng)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(yuǎn)程控制”的工作模式下，用戶根據(jù)需要選擇信號(hào)傳輸通道的發(fā)射機(jī)和天線。其次，天線交換控制系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)接收來(lái)自機(jī)房平臺(tái)的運(yùn)行圖等操作指令，與此同時(shí)，機(jī)房平臺(tái)通過(guò)上位機(jī)獲取天線交換系統(tǒng)的工作狀態(tài)，上位機(jī)適時(shí)對(duì)不到位的開(kāi)關(guān)進(jìn)行告警提示。運(yùn)行中上位機(jī)實(shí)時(shí)接收GPS的時(shí)間，把GPS的時(shí)間與系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行比較，達(dá)到一定的差值后自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)時(shí)間，系統(tǒng)具備手動(dòng)操作校準(zhǔn)PLC時(shí)間。上位機(jī)具有黑匣子功能，至少能夠查閱最近一個(gè)月的操作記錄、故障告警記錄。下位機(jī)主要監(jiān)測(cè)和控制天線交換開(kāi)關(guān)的切換、天線交換開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)等。操作方式與上位機(jī)一樣，可進(jìn)行觸摸操作，方便在本地對(duì)天線交換開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，同時(shí)還可以查看相關(guān)的警告記錄。

四、結(jié)束語(yǔ)

PLC是一款程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，改變程序靈活，功能強(qiáng)大、通用性好，控制可靠的通用控制裝置。通過(guò)PLC在天線交換自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有發(fā)射天線工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、故障聯(lián)鎖、報(bào)警以及自動(dòng)交換控制功能，實(shí)踐應(yīng)用取得性能穩(wěn)定可靠，降低了故障率，減輕了維護(hù)成本。