基于PLC的发信机自动监控系统的设计

郭帅

摘 要：本文从实际应用出发，对发信机控制方式进行自动化改造，通过PLC软硬件的设计，实现对发信机的自动控制和数据监测，解决了以往依靠人工开关机等操作存在弊端的问题，提高了发信机的可靠性和先进性。

关键词：PLC 发信机 自动监控

1.引言

信息技术的不断进步，使各行业自动化水平得到了显著提升。海岸电台作为公益性事业单位，承担海上航行安全信息播发，提供遇险搜救通信和船岸之间常规通讯等业务。发信机作为承担信号发射的关键设备，其可靠性直接关系到通信任务能否顺利完成。目前针对发信机种类多，输出频率信道复杂，工作时间各异的现状，电台采用手动开关机，人工巡机换频，抄表记录的常规控制方式。这种方式存在发生漏播误播等人为错误的概率，发信机在发生故障时也不能及时发现，为此通过采用在工控领域广泛应用的自控技术，对电台发信设备进行自动化升级，实现发信机的自动监控，提高运行可靠性，是很有必要的。

2.监控系统功能

发信机自动监控系统结合电台工作实际，具体设计功能有：对不同频率发信机定时自动开关机，远程遥控开关机，工作频率信道选择和发射功率的调节；对发信机工作运行状态的各参数进行数据采集和集中监视，发生故障实时记录并采取切断高压等方式对发信机进行保护。

设置本地手动控制和远程自动控制。系统正常运行于自动控制状态，对各发信机集中监控管理。当自动控制系统出现故障或发信机进行维护检修时，切换本地手动控制。本地手动控制与远程自动控制相互独立互不干扰，且优先级高于远程自动控制，一旦发生问题，现场可以及时采取措施，避免事故发生。

3.监控系统设计

为实现上述系统功能，需采用上、下位机相结合的方式来构成完整的监控系统。上位机通过人机界面HMI集中显示发信机运行参数，监视和控制发信机运行状态及故障报警和记录。下位机用于采集现场发信机运行参数，执行上位机下达的动作指令，逻辑控制发信机。考虑到发信机机房相对封闭，频率波段复杂，电磁辐射干扰大，而PLC具有抗干扰能力强，工作稳定性高，操作性强的优点，故选用PLC作为自动监控系统的下位机。

3.1监控系统硬件设计

3.1.1PLC基本原理

PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，是以微处理器为基础的用作自动控制的专用电子计算机，通过图形化等编程方式编写控制程序，执行程序处理模拟量和数字量数据并依程序输出相应信号，实现对设备的自动控制。

3.1.2系统硬件组成

整个发信机自动监控系统的硬件连线如图1所示，由于电台发信机分别布置在东、西两侧机房，故将PLC的I/ O模块分别安装在各现场机房，CPU与通讯模块安装在电磁干扰相对较小的中控台，实现集中控制，分散管理。

发信机功放电压、电流，输出功率、反射功率等信号，通过相应的测量模拟量变送器转换成5～20mA PLC输入信号，送到模拟量输入AI模块中；发信机工作面板上开关机状态、功率等级、工作模式、报警等信号，通过电平转换装置将信号送入PLC的DI输入模块进行数据处理；PLC的DO数字量输出模块通过24V中间继电器，将开关机信号送入发信机电源柜内接口板，将功率选择、频率选择等控制信号送入发信机激励器内相应接口板。CPU控制主站通过光纤或Modbus通讯与分布在现场的各I/O子站连接，采集发信机运行状态各个模拟量和数字量信号，CPU运行预设程序并通过输出模块发送相应指令到各发信机，依靠中间继电器动作实现PLC对发信机的控制。

PLC与上位机监控电脑之间的通讯选用RJ45以太网连接，选用施耐德Twido等具有以太网接口的小型PLC，实现基于TCP/IP协议的以太网通讯，可直接与上位机人机监控界面各变量建立连接，操作便捷性好。

3.2监控系统软件设计

3.2.1PLC程序

发信机自动监控系统的逻辑功能主要是通过下位机PLC程序来实现，PLC对从各输入模块采集来的信号进行计算处理，通过PLC程序的顺序执行，将结果输出到各輸出模块，再通过中间继电器控制发信机工作状态。同时PLC程序与上位机通讯，一方面将采集到的各发信机运行状态信息发送到上位机人机界面，方便值班人员监视，另一方面接受上位机指令，依值班人员上位机操作结果来控制发信机运行。

PLC程序根据系统设计要求，主要设计以下程序：

①定时开关机与常规开关机程序：为满足电台四个频率FEC广播每天定时7次播发的要求，设计定时开关机程序，程序定时器与计数器动作后，执行开关机程序输出相应指令，控制发信机按时自动开启和关闭。设计各发信机开关机程序，值班员通过人机界面对各发信机发起开关机指令，指令通过子程序对相应发信机进行远程开关机操作。

②激励器控制程序：该程序用于预设频率选择，播发方式选择，发射功率等级选择等对发信机激励器进行相关操作，当值班员通过人机界面远程操控发信机时该程序被调用。

③动作检测反馈程序：在开关机及激励器子程序调用后，该程序启用，检测相应动作是否完成，若未完成则停止执行下面的操作并故障报警。

④故障监测程序：此程序在发信机开机后启用，实时监测发信机各运行参数，一旦发生运行参数大于或小于预设参数，则生成故障信号上报人机界面并报警，值班人员发现报警后做下一步处理。

3.2.2人机监控界面

人机界面（HMI）又称用户界面，它是人与计算机信息传递、对话的接口。发信机自动监控系统人机监控界面主要功能有：状态监视、控制操作、数据记录查询、故障报警。通过组态王、MCGS等组态软件建立的人机界面，值班人员可以直观的对各发信机运行状态进行监视；通过设置OPC服务，将上位人机界面与下位PLC建立数据连接，将PLC动态数据实时反映在人机界面上，值班员可对各发信机进行设置调控；采用组态软件自带数据库功能，对各发信机运行状态的如频率、功率等各个参数进行自动记录并创建记录表，对故障报警进行实时记录，实现数据记录。

4.结语

通过建立发信机自动监控系统，实现发信机的远程值守，值班人员无需经常在值班中控室与各机房之间巡检，减轻了值班人员的工作强度；各发信机在自动监控网络里按计划的启停，避免了漏播误播现象的发生，提高了发信系统运行的可靠性；运行数据和报警数据可以实时记录并统计成表，实现了值班日志的无纸化，提高了工作效率。

参考文献：

[1]顾占柱.DX600发射机自动化系统设计与实现[J].河南科技，2014，112-113.

[2]何芳，饶斯韬.基于PLC和组态软件的发信监控系统的实现[J].电子产品世界，2008，94-96.endprint