PLC在短波天线自动化系统中的应用

侯智烨

一、引言

随着信息技术的迅速发展，广播发射台短波天线自动化系统也随之更加的集成化和现代化，智能化也成为发展的趋势。为了使发射天线实现自动化运行，发射机能在不同的时间使用不同的频率对不同服务区进行广播，就必须实现了发射机与天线的互联互通，必须有能把发射机灵活转接到任何一副天线上的天线交换系统。PLC的迅速发展，它的高可靠性，抗干扰性、实时性、灵活性，适用于高温、振动、温差大等恶劣工作环境也得到得到验证。成为广播发射台强电磁环境下作为天线控制系统使用的重要部件。

二、PLC基本原理、功能及特点

（1）PLC基本工作原理。PLC是一种数字运算操作的电子系统。由CPU运算和控制中心、存储器、输入/输出接口、编程器组成。所采用的可编程序的存储器是按照“顺序扫描，不断循环”方式进行工作的。PLC运行是根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令作周期性循环扫描。它的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段；既输入刷新--运行用户程序--输出刷新--再输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新永不停止地循环反复地进行。也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理--I/O刷新--运行用户程序--再公共处理-- 反复不停地重复着。

（2）PLC主要功能：逻辑控制、定时控制、计数控制、步进（顺序）控制、PID控制 、数据控制、通信和联网 以及适用于各种特殊控制功能的模块。

（3）PLC特点：高可靠性，抗干扰能力强。所有I/O接口电路采用光电隔离，大型PLC采用双CPU构成冗余系统或三CPU构成表决系统；发生故障时，能很快查出故障发生点，具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PC具有了很强的抗干扰能力。

通用性强，控制程序可变，使用方便，功能强，适应面广。具有丰富的I/O接口模块； CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合；同时具有编程简单易学、安装简单，维修方便，体积小、重量轻、功耗低、维护方便，并且由于PLC的强抗干扰能力，易于集成，是实现智能控制的理想设备。

二、PLC在发射机天线自动化系统的应用

短波广播发射台，由于场地、设备等一系列原因，目前尚不可能做到有足够的备份发射机和备份的发射天线。因此，要保障播音任务完成，有效的利用发射天线资源，通过天线交换使发射机承担足够多的广播任务和临时代播任务是非常必要的。PLC在天线自动化系统是由控制单元、自保、互锁和交换矩阵等电路组成，天线交换矩阵的复杂程度决定控制电路和发射天线数量及系统连线的复杂程度；工作中通过控制单元控制每一组电机的正、反转来实现发射天线交换达到发射台内的发射机和发射天线的互联、互通、互代。

PLC在发射机自动控制部分主要担任系统的主控任务，通过通信网络负责整个系统的管控，通过人机接口，和PLC通信的上位机，实现人机操作。

三、PLC在天线自动交换控制的应用

PLC在天线自动化系统中是起到一个核心部件，天线交换控制系统的逻辑运算、天线交换开关的切换执行以及运行图的执行都在PLC中完成。PLC的外围电路包括：继电器、开关电源、UPS电源连线等；连接网络也是天线交换控制系统的重要部分，系统中的上位机、下位机和PLC之间的通信完全依赖连接网络；机房的上位机和下位机分别与各机房的PLC都是经过网络组网到一起，这部分包括上位机和下位机的网卡、PLC的网络模块、网线、光通信模块、光缆和交换机等。天线交换系统上、下位工控机机的人机界面程序都是采用C#语言编写。上位机监测和控制天线交换开关的切换以及GPS同步系统时钟等。控制天线交换开关的操作方式主要有：运行图操作、单开关操作和通道操作。⑴运行图操作：自动接收远程传来的复合无线局信息化格式要求的运行图，进行运行图的编辑输入，并能够把自动编辑好的运行图下载到控制柜里的PLC，自动进行天线交换开关和天线的冲突检测，若发现冲突即进行报警提示，且不下发到PLC；检测符合要求后PLC按照运行图自动操作天线交换开关的切换。⑵单开关操作：既对每一台单个的天线交换开关进行切换操作，不仅对单个开关进行操作，而且可以对天线交换系统进行通道操作。⑶通道操作：首先，天线交换控制系统与远程的机房平台的通信在上位机中自动完成该传输通道的建立。但是在天线交换控制系统提供“远程控制”的工作模式下，用户根据需要选择信号传输通道的发射机和天线。其次，天线交换控制系统通过上位机接收来自机房平台的运行图等操作指令，与此同时，机房平台通过上位机获取天线交换系统的工作状态，上位机适时对不到位的开关进行告警提示。运行中上位机实时接收GPS的时间，把GPS的时间与系统时间进行比较，达到一定的差值后自动校准系统时间，系统具备手动操作校准PLC时间。上位机具有黑匣子功能，至少能够查阅最近一个月的操作记录、故障告警记录。下位机主要监测和控制天线交换开关的切换、天线交换开关的工作状态等。操作方式与上位机一样，可进行触摸操作，方便在本地对天线交换开关进行操作，同时还可以查看相关的警告记录。

四、结束语

PLC是一款程序设计简单，改变程序灵活，功能强大、通用性好，控制可靠的通用控制装置。通过PLC在天线交换自动控制系统应用，实现了对所有发射天线工作状态的监测、监控、故障联锁、报警以及自动交换控制功能，实践应用取得性能稳定可靠，降低了故障率，减轻了维护成本。