PLC在短波天線自動化系統中的應用

侯智燁

一、引言

隨著信息技術的迅速發展，廣播發射臺短波天線自動化系統也隨之更加的集成化和現代化，智能化也成為發展的趨勢。為了使發射天線實現自動化運行，發射機能在不同的時間使用不同的頻率對不同服務區進行廣播，就必須實現了發射機與天線的互聯互通，必須有能把發射機靈活轉接到任何一副天線上的天線交換系統。PLC的迅速發展，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境也得到得到驗證。成為廣播發射臺強電磁環境下作為天線控制系統使用的重要部件。

二、PLC基本原理、功能及特點

（1）PLC基本工作原理。PLC是一種數字運算操作的電子系統。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”方式進行工作的。PLC運行是根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作指令作周期性循環掃描。它的一個掃描周期必經輸入采樣、程序執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、計數控制、步進（順序）控制、PID控制 、數據控制、通信和聯網 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構成冗余系統或三CPU構成表決系統；發生故障時，能很快查出故障發生點，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，系統的規模和功能可根據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，是實現智能控制的理想設備。

二、PLC在發射機天線自動化系統的應用

短波廣播發射臺，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射機和備份的發射天線。因此，要保障播音任務完成，有效的利用發射天線資源，通過天線交換使發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射天線數量及系統連線的復雜程度；工作中通過控制單元控制每一組電機的正、反轉來實現發射天線交換達到發射臺內的發射機和發射天線的互聯、互通、互代。

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

三、PLC在天線自動交換控制的應用

PLC在天線自動化系統中是起到一個核心部件，天線交換控制系統的邏輯運算、天線交換開關的切換執行以及運行圖的執行都在PLC中完成。PLC的外圍電路包括：繼電器、開關電源、UPS電源連線等；連接網絡也是天線交換控制系統的重要部分，系統中的上位機、下位機和PLC之間的通信完全依賴連接網絡；機房的上位機和下位機分別與各機房的PLC都是經過網絡組網到一起，這部分包括上位機和下位機的網卡、PLC的網絡模塊、網線、光通信模塊、光纜和交換機等。天線交換系統上、下位工控機機的人機界面程序都是采用C#語言編寫。上位機監測和控制天線交換開關的切換以及GPS同步系統時鐘等。控制天線交換開關的操作方式主要有：運行圖操作、單開關操作和通道操作。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和天線的沖突檢測，若發現沖突即進行報警提示，且不下發到PLC；檢測符合要求后PLC按照運行圖自動操作天線交換開關的切換。⑵單開關操作：既對每一臺單個的天線交換開關進行切換操作，不僅對單個開關進行操作，而且可以對天線交換系統進行通道操作。⑶通道操作：首先，天線交換控制系統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提供“遠程控制”的工作模式下，用戶根據需要選擇信號傳輸通道的發射機和天線。其次，天線交換控制系統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的工作狀態，上位機適時對不到位的開關進行告警提示。運行中上位機實時接收GPS的時間，把GPS的時間與系統時間進行比較，達到一定的差值后自動校準系統時間，系統具備手動操作校準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。下位機主要監測和控制天線交換開關的切換、天線交換開關的工作狀態等。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進行操作，同時還可以查看相關的警告記錄。

四、結束語

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應用，實現了對所有發射天線工作狀態的監測、監控、故障聯鎖、報警以及自動交換控制功能，實踐應用取得性能穩定可靠，降低了故障率，減輕了維護成本。