1 引言 可編程序控制器，簡(jiǎn)稱PLC，是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)日新月異發(fā)展基礎(chǔ)上誕生的新產(chǎn)品，以其結(jié)構(gòu)小巧、運(yùn)行速度快、靈活性強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用十分廣泛。PLC與上位機(jī)通信組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為工控界的一種通用模式。 本文將介紹PLC在我國(guó)廣電行業(yè)中的應(yīng)用。廣播發(fā)射臺(tái)在播音過(guò)程中，發(fā)射機(jī)需要倒換播音天線，靠搖柄或簡(jiǎn)單的電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)開關(guān)的切換，不僅效率低、消耗人力，而且容易產(chǎn)生錯(cuò)誤操作?；赑LC控制的天線自動(dòng)切換系統(tǒng)，可根據(jù)切換指令自動(dòng)倒換天線，提高了效率，減少了人為失誤，實(shí)現(xiàn)了“有人留守，無(wú)人值班”的切換自動(dòng)化，開創(chuàng)了我國(guó)廣播發(fā)射臺(tái)全自動(dòng)切換開關(guān)的歷史。 2 天線開關(guān)自動(dòng)切換系統(tǒng)功能及優(yōu)越性 本自動(dòng)控制系統(tǒng)可根據(jù)運(yùn)行圖自動(dòng)進(jìn)行開關(guān)切換；也可根據(jù)需要，隨時(shí)按任務(wù)要求變更天線交換方案，即臨時(shí)播音；同時(shí)可監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)的高壓狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)和天線的使用情況。本系統(tǒng)具有良好的聯(lián)鎖保護(hù)功能，確保發(fā)射機(jī)有高壓通過(guò)開關(guān)時(shí)不能交換。自動(dòng)控制系統(tǒng)還具有備用的手動(dòng)交換功能，在自動(dòng)系統(tǒng)均故障的情況下，可以利用手動(dòng)操作系統(tǒng)進(jìn)行切換。手動(dòng)操作也可供檢修和維護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)使用。如有必要，可進(jìn)行雙機(jī)（PLC）熱備份，假如正在運(yùn)行的系統(tǒng)故障，可自動(dòng)切換到備用系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的人機(jī)交互界面，具有運(yùn)行圖添加、修改、下載功能；添加臨時(shí)播音功能；查看和打印操作日志功能；時(shí)間校正功能；用戶管理等功能界面。 本自動(dòng)控制系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、交互性，操作方法簡(jiǎn)單，便于管理。真正實(shí)現(xiàn)了天線開關(guān)的自動(dòng)切換；無(wú)需值班員操作，避免了人為操作導(dǎo)致的失誤。系統(tǒng)采用PLC控制，即使脫離上位機(jī)監(jiān)控界面，仍可按照PLC預(yù)先存儲(chǔ)的程序執(zhí)行控制任務(wù)，因此，系統(tǒng)具有高可靠性、安全性；雙電源供電系統(tǒng)，使運(yùn)行更加安全可靠。 3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) （1）自動(dòng)控制系統(tǒng)下位機(jī)采用OMRON公司CXP系列的PLC進(jìn)行控制和采樣；上位機(jī)采用VB編寫人機(jī)交互界面，并利用RS-422實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間的串行通訊，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、操作及顯示。其中，手動(dòng)操作系統(tǒng)采用波段選擇開關(guān)，在控制柜面板上對(duì)相應(yīng)的交換開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)選擇，通過(guò)繼電器控制交換開關(guān)動(dòng)作。 （2）交換開關(guān)電機(jī)供電執(zhí)行系統(tǒng)采用可靠的交流接觸器由上述自動(dòng)或手動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，提供交換開關(guān)電機(jī)的電源。 4 系統(tǒng)示意圖（圖1所示） 4.1 硬件電路控制原理圖（控制三個(gè)1＊3開關(guān)） 4.2 PLC輸入模塊、輸出模塊點(diǎn)數(shù)的分配 5 自動(dòng)控制電路的原理 本原理圖控制三個(gè)戶外1＊3開關(guān)，每個(gè)開關(guān)可向左向、主向和右向三個(gè)方向的天線網(wǎng)絡(luò)切換。我們結(jié)合電路原理圖，以控制開關(guān)K1為例，參看圖2 （a），當(dāng)控制柜上的波段開關(guān)SWITCH打到自動(dòng)檔時(shí)，給PLC一個(gè)DC+24V的自動(dòng)操作的證實(shí)信號(hào)，同時(shí)AUTO繼電器線包得電。AUTO的常開結(jié)點(diǎn)5，9閉合。K1I、K1II、K1III分別代表1＊3開關(guān)K1到達(dá)左向、主向和右向的三個(gè)方向的微動(dòng)開關(guān)。它們的常閉觸點(diǎn)c，a到位時(shí)斷開。 假如，目前三個(gè)開關(guān)同時(shí)處于左向位置，要求它們轉(zhuǎn)到主向位置，PLC給出向主向轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)，參看圖3，PLC輸出模塊的1點(diǎn)輸出低電平，自動(dòng)轉(zhuǎn)向主向的線包AM得電，圖2（a）中AM1的常開觸點(diǎn)5，9閉合，K1在沒(méi)到達(dá)主向時(shí)，主向的微動(dòng)開關(guān)K1II的常閉觸點(diǎn)c，a一直處于閉合狀態(tài)，那么，圖2（a）中，控制K1開關(guān)電機(jī)得電的KM1繼電器線包得電，圖2（b）中KM1的常開觸點(diǎn)6，10和7，11閉合。同時(shí)，PLC的輸出模塊的4點(diǎn)輸出低電平，電機(jī)電源信號(hào)繼電器線包KPC得電，其觸點(diǎn)5，9閉合，AC220V空開CB1閉合，觸點(diǎn)1，2和3，4閉合。此時(shí)交流接觸器KMO線包得電，其常開觸點(diǎn)T1，L1和T2，L2閉合，KMO的常開觸點(diǎn)T3，L3起自保作用。延時(shí)斷開時(shí)間繼電器D1開始計(jì)時(shí)（根據(jù)要求設(shè)定為3分鐘）。開關(guān)1的電機(jī)M1得電（電機(jī)電源為交流220V，單向轉(zhuǎn)動(dòng)），開始轉(zhuǎn)動(dòng)，在規(guī)定的3分鐘內(nèi)，轉(zhuǎn)到主向位置后，從K1主向的微動(dòng)開關(guān)取到位信號(hào)送給到位繼電器線包K1M，K1M的常閉觸點(diǎn)6，10閉合，送給PLC的輸入模塊1點(diǎn)一個(gè)K1主向到位的狀態(tài)信號(hào)。同時(shí)，開關(guān)1上的微動(dòng)開關(guān)的常閉觸點(diǎn)c，a斷開，繼電器KM1線包失電，觸點(diǎn)6，10和7，11斷開，電機(jī)失電，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，可向主向、右向轉(zhuǎn)。開關(guān)K2，和開關(guān)K3的轉(zhuǎn)動(dòng)原理類似K1。 實(shí)際的控制信號(hào)將由PLC根據(jù)運(yùn)行圖由程序判斷得出，這樣就實(shí)現(xiàn)了開關(guān)按時(shí)間順序進(jìn)行自動(dòng)切換的功能。 [ALIGN=CENTER] 圖二 （a）硬件電路控制原理圖[/ALIGN] [ALIGN=CENTER] 圖二 （b）硬件電路控制原理圖[/ALIGN] 6 PLC梯形圖程序流程（見(jiàn)圖4） [ALIGN=CENTER] 圖四 PLC梯形圖程序流程[/ALIGN] 7 實(shí)際應(yīng)用結(jié)果與分析 （1）在最初的理論方案設(shè)計(jì)中，考慮到本套控制系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相距較遠(yuǎn)（約2公里），設(shè)計(jì)使用AC220V的控制信號(hào)，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在40＊1.5電纜各芯線中產(chǎn)生很強(qiáng)的感應(yīng)電壓，而且越到芯線感應(yīng)電壓越大，后經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)論證、改進(jìn)，用DC24V控制信號(hào)（本原理圖中已表示出），到達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)衰減不大，達(dá)到控制電壓要求。 （2）此套控制系統(tǒng)的硬件電源部分在于以往開始的幾套天線控制系統(tǒng)中，是利用分立元器件變壓整流的方式得到DC24V的控制電源，但經(jīng)過(guò)在幾套控制系統(tǒng)的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，整流橋容易燒毀，變壓器和電容也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，給檢修和調(diào)試帶來(lái)很大麻煩，所以，直接利用開關(guān)電源由輸入機(jī)柜的外電得到DC+24V的電源供控制和顯示之用，經(jīng)實(shí)際使用驗(yàn)證開關(guān)電源體積小，功耗小，效率高，可靠安全。 （3）系統(tǒng)已經(jīng)用于云南某廣播發(fā)射臺(tái)，機(jī)房中有兩部功率為600kW中波發(fā)射機(jī)，發(fā)射頻率范圍約535～1605KHz，系統(tǒng)的控制機(jī)柜也安放在機(jī)房中，運(yùn)行一年半以來(lái)沒(méi)、有因高頻干擾出現(xiàn)誤動(dòng)作方面的問(wèn)題。由于天氣炎熱，潮濕等原因曾更換過(guò)顯示器一臺(tái)，但顯示界面故障不會(huì)影響PLC中程序的執(zhí)行，再次體現(xiàn)了此套系統(tǒng)得可靠性。 （4）此套控制系統(tǒng)的應(yīng)用，避免了機(jī)房工作人員在遠(yuǎn)離機(jī)房到2公里外的天線場(chǎng)地手搖開關(guān)的工作；按時(shí)間順序切換發(fā)射方向，做到了準(zhǔn)確無(wú)誤，未出現(xiàn)因開關(guān)控制系統(tǒng)故障停播的情況，大大提高了工作效率，節(jié)省了人力、物力。 事實(shí)證明，用PLC采集數(shù)據(jù)和執(zhí)行控制任務(wù)與用其它方式相比，抗干擾性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，操作方便，控制可靠，達(dá)到了較高的自動(dòng)化水平。特別是，近年來(lái)，新型PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)容量不斷增大，采集與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量可以很大，加之PLC本身的一系列優(yōu)點(diǎn)，使得PLC在廣電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 8 天線開關(guān)自動(dòng)切換系統(tǒng)的發(fā)展方向 隨著我國(guó)廣電發(fā)射機(jī)房自動(dòng)化進(jìn)一步發(fā)展，只在臺(tái)內(nèi)進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控已經(jīng)不能滿足廣電業(yè)自動(dòng)化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的要求，為了更好地實(shí)現(xiàn)廣電局對(duì)各廣播發(fā)射臺(tái)內(nèi)部信息的共享，做出及時(shí)的調(diào)度與決策，需要通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，以高效、可靠的方式實(shí)現(xiàn)廣電局內(nèi)部數(shù)據(jù)利用的最大化，使總局能夠?qū)Πl(fā)射過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且對(duì)所發(fā)生的意外情況及時(shí)進(jìn)行處理。通過(guò)網(wǎng)路對(duì)發(fā)射臺(tái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)發(fā)射信號(hào)，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性、可靠性，有效地預(yù)防非法信號(hào)的干擾，保證安全播出，減少發(fā)射臺(tái)停播和劣播情況，確保安全優(yōu)質(zhì)播出。因此實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控成為目前發(fā)展的必然趨勢(shì)，今后將完善系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控部分的內(nèi)容。 此外，發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)日益完善，天線開關(guān)的自動(dòng)控制系統(tǒng)需要與之建立實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)聯(lián)系，那么，如何將開關(guān)的自動(dòng)控制系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，形成嵌入式控制系統(tǒng)，將給遠(yuǎn)程監(jiān)控帶來(lái)極大的方便，將兩套系統(tǒng)結(jié)合，也將成為今后廣播發(fā)射臺(tái)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。 9 結(jié)束語(yǔ) 本文介紹了PLC開關(guān)切換系統(tǒng)自動(dòng)控制的主要部分。此套系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行圖按時(shí)間順序自動(dòng)執(zhí)行開關(guān)切換，高效、準(zhǔn)確，給廣播發(fā)射臺(tái)的工作提供了很大方便。該自動(dòng)控制系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行使用以來(lái)，抗干擾性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，操作方便，控制可靠，達(dá)到了較高的自動(dòng)化水平。 總之，PLC由于具有程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，改變程序靈活，通用性好，控制可靠，能在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期工作，節(jié)約能源等特點(diǎn)，已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中發(fā)展速度極快的通用控制裝置，在未來(lái)的發(fā)展中，必將起到越來(lái)越重要的作用。