气象自动站风向风速传感器的一种检修方法

金 梅，李 政，刘润萍

（1.山西省吕梁市气象局，山西 吕梁 030002；2.山西省交城县气象局，山西 交城 030500）

气象自动站风向风速传感器的一种检修方法

金 梅1，李 政2，刘润萍2

（1.山西省吕梁市气象局，山西 吕梁 030002；2.山西省交城县气象局，山西 交城 030500）

1 引言

近年来气象台站观测仪器自动化水平迅速提高，区域气象观测站建设速度进一步加快，每个县局要维护的设备数量增加，简单快速判断气象自动站设备故障点是台站仪器维修维护中的一个难点，尤其是风速传感器和格雷码输出的风向传感器，输出的是脉冲信号，用万用表是无法捕获的。本文就利用工业自动化控制中常用的PLC对风向风速传感器的检测做一总结。

PLC是工业自动化控制中常用的设备，一般有多个开关量输入输出点，自带一到两个模拟量输入输出点，一个编程口和一个485通讯口，内部有格雷码转换程序，可以编制简单的运算程序。为应用其检测自动站仪器提供了必要条件。

PLC使用的是工业标准，与气象仪器有一定的差异，为了使PLC能符合检测自动站仪器所符合的技术指标，首先是PLC选型，选择适合气象仪器检修用的PLC，其次需要简单设计制作部分转换线路。为了检测方便，需要编制简单的PLC程序。

2 电源部分

PLC上一般有24 V直流输出，风速风向传感器需要12 V或5 V供电，为了使用方便，直接将PLC输出的24 V电源转换成传感器所需的12 V和5 V电压，选用市面通用的78系列稳压集成模块，设计了电源变换电路。

3 电平转换电路

大部分风向风速传感器高电平+5 V，而PLC输入电平要求12～24 V，为了能保证PLC拾取风向风速传感器的脉冲信号，需要有电平转换电路。光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离、动作速度快等特点，因而选用光电隔离耦合器实现电平转换。光耦左端接风向风速传感器的脉冲输出端，右端接PLC输入端，当风向风速传感器出现高电平时，光耦右端导通，给PLC输出高电平，以便PLC检测。

4 风向风速传感器与PLC的连接

一般PLC输入端0.0是高速输入端，可达10 Hz以上，故将风速脉冲接到0.0（X0）输入点，将风向格雷码输出接到0.1～0.7输入点。光耦电路8路焊接在电路板上，并将地相连分别接至风向风速传感器的地（GND）和PLC的输入端的COM上，将8路光耦的左端一般是1脚分别接在风速传感器（3脚）、风向传感器格雷码输出端（4-10）即G0～G6；将光耦右端一般为6脚相连接到24 V电源，将4脚分别依次接到PLC输入端的00、01～07端。至此硬件部分即接好。

5 PLC程序

线路连接好后，PLC要有一段格雷码转二进制程序。此程序主要是为了能判断风向传感器的方位指示是否正确。用PLC编程软件就可读出转换后的数据，将360°方位分成128份，分别对应0～128。

6 电脑程序

用电脑（工业上俗称上位机）编制程序，可直接读出相应数据，通过简单运算，即可得到风向及风速数据，可对风向风速传感器进行问题排查。下面给出用VB编写的读取数值的关键部分程序。

7 使用

制作好电路，将格雷码输出的风向传感器接入线路中，利用上述程序可检测出风向的值（0～360°对应0～128），利用PLC编程软件可监控格雷码每位脉冲输出情况，从而判断出风向传感器有无故障以及故障点位置。

依次将风速传感器、雨量传感器等接入PLC0.0输入点可判断脉冲情况。

8 小结

本文主要介绍了PLC对自动气象站风向风速传感器的检修，同理可检测雨传感器。对于以电阻、电压形式输出的温度、湿度等传感器，用数字万用表判断方法较为简单。利用PLC的模拟量输入输出模块可检测和输出工业标准的0～5 V或4～20 mA模拟信号，用于采集器输入端和传感器输出故障判断也是可行的；利用PLC高速脉冲输入、脉冲输出，配合程序和PLC编程软件也可判断地温变送器、线路接触故障等。总之，PLC是一款价格低、性能稳定的工业自动化可编程序控制器，充分利用其特性可方便检修自动气象站仪器。

P415.1+3

B

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

2012-2-1

金梅（1973—），女，江苏省南京市人，南京信息工程大学，本科生，工程师.