PLC在DF-100A型短波发射机控制系统中的应用研究

卢定燕

（国家新闻出版广电总局2023台，海南临高573183）

PLC在DF-100A型短波发射机控制系统中的应用研究

卢定燕

（国家新闻出版广电总局2023台，海南临高573183）

主要对DF-100A型短波发射机自动控制系统中下位机PLC故障现象进行了分析，并总结出了自动控制系统中PLC的日常维护方法。

自动控制系统；PLC；频率合成器；载波频率；BCD码；频率控制

引言

DF-100A型PSM短波发射机是我国各广播发射台应用最广泛的大功率短波发射机，该机型设计成熟、工作稳定，是短波发送领域里的主力机型。早期该机都是手动控制模式，近些年来，随着信息化、网络化的发展，经过不断的对发射机控制系统的改造，逐步实现了自动化控制。本机拥有手动、自动、半自动三种工作模式，该自动控制系统采用上下位机模式，上位机采用高可靠的工业控制计算机，下位机采用高可靠性、高稳定性、抗干扰性强的可编程逻辑控制器（即：Programmable Logic Controller，简称PLC），上下位机之间通过RS-232串行口进行通讯。

1　PLC简介

PLC是工业自动控制领域的专业设备，技术条件非常成熟，对于较为恶劣的工业环境适应性强、抗干扰能力强、稳定性好，稳定工作寿命长。本系统中的PLC采用OMRON公司的产品，CPU型号为C200HE-CPU64-E，该型号的PLC程序容量大（用户程序存储器：31.2K字节，数据存储器：6 K字节，扩展数据存储器：18K字节）；PLC指令处理速度快（基本指令处理时间：0.1μs min.）；支持的I/O点数多（可支持1 184点）；可扩展的I/O机架多（系统目前为1个机架，可再扩展3个机架），维护和扩展升级极其方便。PLC的CPU是免维护的，模块化结构的整个系统输入输出接口都按照统一的标准制作，可扩展空间大，模块之间相互独立，互不影响，更换操作简单快捷，又可以根据不同的用户需求进行快速升级。

2　自动控制系统的功能实现

手动、全自动、半自动三种工作模式可以方便、准确地控制发射机，使发射机在最佳的状态下稳定地工作。自动控制系统实现对每部发射机的运行图修改，控制发射机的开机、关机。自动调谐，自动封锁音周，自动加音周。在调谐和播音中对激励、功率实时监控；对发射机过流过载实时监控；控制系统强大的数据处理速度和能力，可以准确地记录下用户需要的各种数据，自动切换频率。

发射机的载波频率是由频率合成器产生的，DF100A型短波发射机主要应用的是PTS040型频率合成器，该型频率合成器是采用直接频率合成法设计，输出的正弦波信号源杂散输出极小、相位噪音小，换频迅速。自动控制程序可通过对频率合成器的控制实现发射机倒换频率。

当频率合成器正面板的本地/遥控开关打向遥控位置时，控制其输出的频率、信号电平以及进入到程控模式。控制频率的编程格式为采用每个数字为对应4位二进制码，不用此功能时，所有用于频率编码的插脚都会由内部控制呈现高电平。在进行频率程控时所对应的插脚呈现低电平。通过程控模式，使输出频率由0.1～1 MHz的位置变化为新的频率时，需要5 ns时间，而对应10 MHz位，变化频率需要20 ns。

对输出电平的程控是由模拟电压控制的，使用频率合成器后面板的10 kΩ电位器设置输出故障检测电平。这个故障输出电平可以将+3～+13 dBm电平内的任一电平设成故障阀限电平。有效值输出信号电平是这个模拟直流电压的一半，相对于0.3～1.0 V有效值电压（在50Ω阻抗上，为+3～+13 dBm）的输出信号电平的实际有效输入电压范围为0.6～2.0 V直流。

在全自动工作模式下，PLC自动根据运行图的时间，识别当前发射机需要的载波频率，PLC的输出指令通过频率控制板11A3A2控制频率合成器，输出所需的载波频率。当有临时播出任务时，PLC根据由临时播出任务输入的载波频率直接输出，通过频率控制板控制频率合成器输出需要的载波频率，然后在频率计数器上显示出所需要的载波频率，如果当前频率是保存过的热播频率，则以保存过的伺服电压位置作为本次调谐的粗调位置，直接输出各个伺服电压对高前调谐电路、高末调谐电路、高末负载电容以及平衡/不平衡转换器进行置位；如果当前频率是一个全新的没有保存过的频率，程序则根据PLC内部保存的数据线性计算出各个位置电压，输出到各马达板主动点，对高前调谐、高末调谐、高末负载电容以及平衡/不平衡转换器进行置位。

波段则根据频率所在的频段，计算出需要的波段位置，并将计算出的位置信号转换成马达板主动点的电压输出，直接对三根短路棒进行置位。

谐波滤波器的位置由程序进行专门的计算后进行置位。在程序中输入谐波滤波器面板上频率和刻度、高限刻度值和高限位置时的相对电压值、低限刻度值和低限位置时的相对电压值，程序依据这些参数和当前外电的高低，准确地计算出当前要播音频率所需要的滤波器刻度，并把计算出的刻度转换成电压输出到马达板的主动点，对滤波器进行准确的置位。

高压调谐必须在所有马达的伺服位置到位后才可进行，频率控制板的指令是通过PLC中开关量输出IQ6模块进行输出的，IQ6模块主要由16个继电器组成，通过16个继电器的吸合与释放控制输出的指令。IQ6模块输出信号是8421BCD码格式。

3　自动控制系统故障

某部发射机在例行检修完毕后，从手动模式倒回手动模式下用自动模式，用代播方式开启了运行途中的某个频率，此时发现频率计显示频率为要开的频率大了40 kHz，收音机开路接收也是如此，但是倒回手动模式后就可恢复正常，在自动模式下测试其他频率也均增加了40 kHz。

从故障现象初步判断为PLC故障，多次对PLC进行重启后故障依旧。通过对PLC系统控制图进行仔细分析，不难发现中与载波频率有关的只有频率控制板11A3A2和开关量输出IQ6模块两个部分，对11A3A2板进行更换，故障现象并没有消失。而对开关量输出IQ6模块进行更换后控制就恢复了正常。

通过对电路和相关模块的分析，对照相关资料，并进行上机测试，逐步解析出了开关量输出IQ6模块上16个继电器的功能：16个继电器组成了个、十、百、千四位8421BCD码，并推断出0～15个的继电器排列，最终判断出6号继电器存在故障，因其对的频率为40 kHz，所以在继电器吸合后不能正常释放就回导致输出频率会比原频率高出40 kHz。

4　PLC系统日常维护注意事项

在日常工作中，除上述故障外，还有很多其他类型的故障，如自动化系统故障、网线插接故障、自动调谐失败故障等等。为了使自动化安全高效的稳定工作，在日常维护中，应注意以下方面：

1）接口类控制板，外围采样设备要注意定期进行清洁，及时检查接线端子、网线插接口有无松动，任何微小的地方都有可能引起数据采集时不够准确，从而导致发射机自动化系统故障。

2）定期对自动化系统表值进行校正。巡机抄表时，对自动化各级表值和实际表值比较，如相差甚多，就要进行分析处理。

3）发现问题应引起维护人员的高度重视，根据故障现象结合技术资料认真对软硬件进行分析，可使用替代法对故障进行处理。

4）定期对自动化系统查杀病毒，及时升级杀毒软件病毒库。禁止移动存储设备在内外网之间交叉使用。

5　结语

作为工业自动控制领域的专业设备，PLC适应性强、抗干扰能力强、稳定性好，易于维护。但在日常的检修维护中，还是要加大对PLC部分的检修力度，确保设备的播出安全。

（编辑：苗运平）

Application of PLC in the Control System of the DF-100 Type a Short Wave TransMitter

Lu DingYan
（State General Administration of Press and Publication，Radio and TeleVision，Lingao Hainan 573183）

This paper analyzes the DF-100A shortwave transmitter control system by PLC，and summarizes the maintenance method of PLC in the automatic control system.

automatic control system；PLC；Frequency synthesizer.Carrier frequency；BCD code；Frequency control

TM934

A

2095-0748（2016）10-0057-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.10.24

2016-05-01

卢定燕（1979—），女，海南乐东人，本科，毕业于河北工业大学，就职于国家新闻出版广电总局2023台，研究方向：广播发送技术。