氣象自動站風向風速傳感器的一種檢修方法

金 梅，李 政，劉潤萍

（1.山西省呂梁市氣象局，山西 呂梁 030002；2.山西省交城縣氣象局，山西 交城 030500）

氣象自動站風向風速傳感器的一種檢修方法

金 梅1，李 政2，劉潤萍2

（1.山西省呂梁市氣象局，山西 呂梁 030002；2.山西省交城縣氣象局，山西 交城 030500）

1 引言

近年來氣象臺站觀測儀器自動化水平迅速提高，區域氣象觀測站建設速度進一步加快，每個縣局要維護的設備數量增加，簡單快速判斷氣象自動站設備故障點是臺站儀器維修維護中的一個難點，尤其是風速傳感器和格雷碼輸出的風向傳感器，輸出的是脈沖信號，用萬用表是無法捕獲的。本文就利用工業自動化控制中常用的PLC對風向風速傳感器的檢測做一總結。

PLC是工業自動化控制中常用的設備，一般有多個開關量輸入輸出點，自帶一到兩個模擬量輸入輸出點，一個編程口和一個485通訊口，內部有格雷碼轉換程序，可以編制簡單的運算程序。為應用其檢測自動站儀器提供了必要條件。

PLC使用的是工業標準，與氣象儀器有一定的差異，為了使PLC能符合檢測自動站儀器所符合的技術指標，首先是PLC選型，選擇適合氣象儀器檢修用的PLC，其次需要簡單設計制作部分轉換線路。為了檢測方便，需要編制簡單的PLC程序。

2 電源部分

PLC上一般有24 V直流輸出，風速風向傳感器需要12 V或5 V供電，為了使用方便，直接將PLC輸出的24 V電源轉換成傳感器所需的12 V和5 V電壓，選用市面通用的78系列穩壓集成模塊，設計了電源變換電路。

3 電平轉換電路

大部分風向風速傳感器高電平+5 V，而PLC輸入電平要求12～24 V，為了能保證PLC拾取風向風速傳感器的脈沖信號，需要有電平轉換電路。光電耦合器具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強、無觸點且輸入與輸出在電氣上完全隔離、動作速度快等特點，因而選用光電隔離耦合器實現電平轉換。光耦左端接風向風速傳感器的脈沖輸出端，右端接PLC輸入端，當風向風速傳感器出現高電平時，光耦右端導通，給PLC輸出高電平，以便PLC檢測。

4 風向風速傳感器與PLC的連接

一般PLC輸入端0.0是高速輸入端，可達10 Hz以上，故將風速脈沖接到0.0（X0）輸入點，將風向格雷碼輸出接到0.1～0.7輸入點。光耦電路8路焊接在電路板上，并將地相連分別接至風向風速傳感器的地（GND）和PLC的輸入端的COM上，將8路光耦的左端一般是1腳分別接在風速傳感器（3腳）、風向傳感器格雷碼輸出端（4-10）即G0～G6；將光耦右端一般為6腳相連接到24 V電源，將4腳分別依次接到PLC輸入端的00、01～07端。至此硬件部分即接好。

5 PLC程序

線路連接好后，PLC要有一段格雷碼轉二進制程序。此程序主要是為了能判斷風向傳感器的方位指示是否正確。用PLC編程軟件就可讀出轉換后的數據，將360°方位分成128份，分別對應0～128。

6 電腦程序

用電腦（工業上俗稱上位機）編制程序，可直接讀出相應數據，通過簡單運算，即可得到風向及風速數據，可對風向風速傳感器進行問題排查。下面給出用VB編寫的讀取數值的關鍵部分程序。

7 使用

制作好電路，將格雷碼輸出的風向傳感器接入線路中，利用上述程序可檢測出風向的值（0～360°對應0～128），利用PLC編程軟件可監控格雷碼每位脈沖輸出情況，從而判斷出風向傳感器有無故障以及故障點位置。

依次將風速傳感器、雨量傳感器等接入PLC0.0輸入點可判斷脈沖情況。

8 小結

本文主要介紹了PLC對自動氣象站風向風速傳感器的檢修，同理可檢測雨傳感器。對于以電阻、電壓形式輸出的溫度、濕度等傳感器，用數字萬用表判斷方法較為簡單。利用PLC的模擬量輸入輸出模塊可檢測和輸出工業標準的0～5 V或4～20 mA模擬信號，用于采集器輸入端和傳感器輸出故障判斷也是可行的；利用PLC高速脈沖輸入、脈沖輸出，配合程序和PLC編程軟件也可判斷地溫變送器、線路接觸故障等。總之，PLC是一款價格低、性能穩定的工業自動化可編程序控制器，充分利用其特性可方便檢修自動氣象站儀器。

P415.1+3

B

1002-252X(2012)02-0034-01

2012-2-1

金梅（1973—），女，江蘇省南京市人，南京信息工程大學，本科生，工程師.