DX 发射机远程监控网络架构与通讯方式探析

吴艳明

(国家广电总局953 台，吉林 蛟河 132521)

0 引言

DX 系列发射机是当今世界上较成熟的中波发射机，它拥有一套完备的本地监控系统，对机器各个重要部位均能实时检测和控制，是一套设计较为完备的本地监控系统。但近几年随着发射机大量采用自动化技术设计，计算机、单片机、PLC、局域网等自动化控制相关的设备均出现在发射机的设计中，各种新技术、新方法、新工艺、新仪器都在发射机中得到了应用，目的是通过提高发射机自动化程度，减轻工作人员的劳动强度，减少人为出错的几率。另外由于设计上过于复杂DX 发射机的TCU 机柜一旦出现故障，特别是PLC 死机故障需要进行长时间处理后，方可播出。以及本地监控系统采样数据的数量和种类上的不足，无法适应现阶段对安全播出工作的要求。对与这些变化与不足为DX 发射机设计一种新的发射机控制网络，就成了当务之急。

1 本地监控网络介绍

图1 本地监控网络结构图

DX－400 发射机的本地监控系统中三台PLC 分别位于PB(功率单元)单元、水冷系统以及TCU(发射机控制单元)单元中。PB－PLC，负责控制PB的运行状态，接收PB 内部的数据，通过DCM(直接通信模块)模块完成与TCU－PLC的通信;水冷系统PLC是一个小型PLC，监控水冷系统中冷却循环设备的状态并将状态传送给TCU－PLC、接收TCU－PLC 发送的开启/关闭水冷系统的控制指令;TCU－PLC 承担的任务是接收TCU 内部以及其它PLC 发送的数据从而完成对发射机整体控制功能，由于TCU PLC 在接收、分析、判断数据的同时，也接收HMI(人机接口)触摸屏发送来的控制命令。HMI 提供了人机接口的界面，工作人员通过触摸屏可以很方便地查询到发射机各种数据也能很迅速地通过TCU 向发射机发出控制指令。从上面的介绍，我们可以知道DX－400 发射机的本地监控网络就是以TCU－PLC为核心，PLC 通过远程I/O 网络与PB PLC、水冷PLC 相连接在接收、分析、判断数据的同时也向它们发出指令完成对整个发射机的监控。

2 远程监控网络设计

结合本地监控系统的特点和运维需求，远程监控网络的设计要实现三个目标。

(1)增加一台备用TCU 柜处于热备状态，当主用TCU柜出现故障时迅速通过切换板切换主用柜上所有I/O 信号到备用柜上，缩短故障处理时间。

(2)增加一台辅助PLC 扩大采样数据的数量和种类，主要是发射机附属设备的运行状态和实时数据。

(3)增加上位机、服务器等设备，通过将主用TCU－PLC、备用TCU－PLC、辅助PLC 组成的DH+网络与远程I/O 网的另一端的设备相连接实现发射机的自动控制和数据共享的功能。

2.1 网络架构设计

远程监控网络主要由三个层次组成:设备层、控制层、信息层，如图2 远程网络系统结构图所示。

2.1.1 设备层

设备层是面向现场设备的一层，也是整个自动化网络的最低层，它可以将操作信息送到现场设备，也可以将现场设备的情况反馈到操作者。其中远程I/O 网络是由两个PB 单元的5/01 PLC和水冷系统的PLC 通过数据线连接组成的，它的主要功能是将两个PB 单元、水冷系统的数据、状态共享，并可通过切换板直接与主/备TCU 柜中的PLC 5/04 PLC相连，实现更上一级的控制。

图2 远程网络系统结构图

2.1.2 控制层

这是操作所在的一层，它将处理器与处理器之间的信息交流、处理器与输入/输出接口之间的信息交流集成在这一层。切换板是整个网络的核心器件，它既是远程I/O 网络数据进出DH+网络的接口，又是实现主/备TCU 柜切换的执行器件，可以说是通信与控制的重要器件。DH+网络是更高一个层次的控制网络，它实现了主/备TCU 柜中的PLC 及辅助PLC 三个SLC 5/04 PLC 数据与状态共享，同时又可向上和向下两个方向交换数据。向上可以与HMI和上位机组成人机交互的控制体系，向下可通过切换板与远程I/O 网络对接直接控制两个PB 单元的状态，实时监控相关运行数据。

2.1.3 信息层

信息层主要由系统服务器、运维管理系统终端通过局域网与上位机组成，是整个网络的最高层。该层向下可以通过DH+网络直接与发射机进行控制，又因为具有丰富的软件资源可以扩展发射机所不具备的功能;向上可以连接到Internet/Intranet 实现发射机运行数据实时传输与远程控制的功能。

3 远程监控网络实现

3.1 网络结构硬件施工

3.1.1 设计制作切换板

DX－400 中波发射机TCU 柜TCU 接口板及PLC 串口(需要56个点)、CCU 接口板(需要111个点)、CCU 电源小盒供给并机网络机柜射频开关操作220VAC 交流电源(需要9个点)。根据以上切换量，设计绘制TCU 接口与CCU 接口切换板PCB 图，制作模板。具体参考图3 切换板PCB 图。

3.1.2 安装DH+卡组成DH+网络

首先将1784－ PKTX 通讯卡上的地址跳线帽(JP3)拔掉，打开工控机机箱，将通讯卡插入PCI 插槽内，固定螺丝，盖好盖板。启动工控机，系统检测到硬件。安装RSLogix500软件后，系统将自动提示为通讯卡安装驱动程序。然后用DH+数据线将主用TCU－PLC、备用TCU－PLC、辅助PLC连接组成DH+网。

图3 切换版PCB 图

3.2 远程监控网络通讯实现

远程监控网络共分三层，层与层之间设备不同、接口不同、通讯协议也不同，这些都制约了网络间信息的传递。为了解决这个问题，针对各层间的具体情况采取不同的方法来实现相互之间的通讯。

3.2.1 设备层与控制层之间的通讯实现

设备层间的通讯是基于远程I/O 通信网络的，该网络支持控制信息的高速传输，它由安装扫描模块的TCU－PLC和两个安装有DCM 模块PB－PLC和水冷PLC 组成。一根屏蔽双绞线把扫描模块和所有的DCM 模块连接在一起。扫描模块在一个扫描周期内依次分别与每个DCM 通信，扫描模块的一次远程I/O 扫描周期包括扫描模块向网络中所有DCM的数据读写操作和所有DCM的响应操作，一次完整的扫描周期内的数据应包括扫描模块发送到DCM的输出数据、通信命令以及DCM 响应的数据。这样设备层与控制层之间就实现了通讯，无需进行接口与协议的设置。

3.2.2 控制层与信息层之间的通讯实现

这两层的通讯实质就是DH+网络与上位机之间的通讯，AB 公司的SLC 5/04 PLC 组成DH+网络通信协议特别，使得第三方的软件都不能很好与其连接。经过长时间的摸索试验，终于找到一种采用OPC 技术与DH+网络进行数据交换的方法。OPC 提出了一套统一的标准，采用Client/Server 模式，针对硬件设备的驱动程序由硬件厂商或专门的公司完成，提供具有统一OPC 接口的Server 程序，软件厂商按照OPC 标准访问Server 程序，即可实现与硬件设备的通信。下面具体介绍实现过程:

(1)RSLinx 配置:运行RSLinx Classic 软件。点击菜单中“通信”选项，在下拉列表中选择“配置驱动程序”，在下拉列表中选择1784－ KT/KTX (D)/PKTX (D)/PCMK for DH+ /DH485 devices后，单击“新增…”按钮，出现“新增RSLINX CLASSIC 驱动程序”对话框，选择系统默认值按“确定”出现“配置1784－PKTX/PKTXD”对话框，在“值”下拉列表中选择PKTX(D)选项，点击“确定”后，关闭对话框(此时程序回最小化并没有关闭)RSLinx 配置完成。

(2)OPC 服务的配置:在菜单栏中打开“DDE/OPC”菜单并选择“主题组态”对话框，在“DDE/OPC 主题组态对话框”中点击右侧PLC 列表，选择PLC 在“主题列表”中找到与之对应的程序名，并单击确定。点开“数据采集”栏，在“处理器类型”下拉菜单中选择“PLC－503+”项，为通信打下基础。点开“高级通信”栏在“通信驱动程序”中选择“AB DF1－1 DH485 工作站”项，点击“完成”，这样在RSLinx 软件中对AB－PLC DH+网络的OPC 通信配置就完成了。

(3).NET 编译环境应用:.NET 作为Microsoft 公司软件产品的重要一员，理所当然的对Windows 操作系统下的OPC技术给予支持。通过RILINX 软件的应用与设置，上位机与DH+网络建立了OPC 连接。以此为基础我们利用.NET 编译环境中相关控件OPC 功能，很容易实现上位机与PLC的实时通讯，在此就不再赘述了。

3.2.3 信息层之间的网络通讯实现

信息层间的通讯是以B/S(Browser/Server)为通讯架构B/S(Browser/Server)以Web 服务器为核心层，下层为数据服务层，上层是与Web 浏览层。通过OPC 接口实现OPC DA与现场设备之间的通讯，以COM/DCOM 通讯方式实现OPC DA 服务器和OPC XML－DA 之间通讯方式。然后通过HTTP、TCP/IP 等网络协议实现远程客户与OPC XML－DA 服务器间的通讯，这样用户可以在客户端利用浏览器(Browser)实时监控发射机的运行状态，远程访问控制现场获得数据，达到远程监视和控制目的。

具体架构图如图4 B/S 架构示意图所示。

图4 B/S 架构示意图

图5是基于远程监控网络实现的机房运维管理系统主界面。

图5 机房运维管理系统主界面

4 结束语

DX 发射机远程监控网络的设计与实现为发射机提供了一种新的发射机监控模式，它既解决现有发射机存在的问题，同时也能很好地增强对机器的控制能力，以此为基础开发的机房运维管理系统一年以来运行稳定可靠，大大降低了值机人员的劳动强度和人为出错几率的同时，进一步缩短了故障处理时间，为安全播出增加了安全筹码，希望通过此文能对广大DX 发射机运维人员有所帮助。

［1］范逸之，陈立元..NET 与RS－232 串行通信控制［M］.北京:清华大学出版社，2010:92－130.

［2］李玉东，李刚..NET 中文版控件大全［M］.北京:电子工业出版社，2010:36－64.

［3］ALLEN－ BRADLEY.PLC500 AND MICROLOGIX1000指令集参考手册［M］.ALLEN－BRADLEY 公司内部资料，2005.