近年來(lái)廣播電視發(fā)射技術(shù)有了飛躍的發(fā)展，發(fā)射機朝著(zhù)高效率、全固態(tài)化、智能化方向發(fā)展，新型發(fā)射機的控制系統多以單片機為核心構成，具有高度的智能化和可靠性。隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展，PLC的可靠性也是很高的，使得對發(fā)射機的操作做到無(wú)人值守已可以實(shí)現。

　　本文以我曾做的某電視臺發(fā)射機房實(shí)時(shí)監控系統為例，介紹西門(mén)子PLC在廣電系統中的應用。系統采用1臺西門(mén)子S7-300作為主站，5臺S7-200作為從站，主站通過(guò)穩定的工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)（PROFIBUS-DP）將從站采集的所有PLC的數據傳送給上位機畫(huà)面，從而給工作人員的管理帶來(lái)了方便。



　　二、 系統硬件

　　該控制系統共需開(kāi)關(guān)量輸入93點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出35點(diǎn)，模擬量輸入62點(diǎn)。為盡可能減少電磁干擾，根據發(fā)射機分布情況，系統共分一個(gè)主站和五個(gè)從站。選用西門(mén)子S7-300系列CPU315-2DP作為主工作站，S7-200系列CPU224加開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊EM223和模擬量輸入模塊EM231以及Profibus-DP模塊EM277組成從工作站，并為每一個(gè)從站配置了一個(gè)TD200文本操作顯示面板用于本地實(shí)時(shí)顯示發(fā)射機工作參數。在發(fā)射臺監控室設置了兩臺裝有西門(mén)子WinCC組態(tài)軟件的研華工控機。整個(gè)系統通過(guò)工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)（PROFIBUS-DP）聯(lián)接而成。系統網(wǎng)絡(luò )結構見(jiàn)“系統原理圖”。






　　6臺PLC工作站完成最底層的控制動(dòng)作，包括：開(kāi)關(guān)信號的采集，模擬信號的采集，以及由PLC給發(fā)射機發(fā)出控制信號。選用一臺S7-300是為了實(shí)現上位機冗余、底層PLC CPU時(shí)鐘校正、自動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)射機數據存儲和所有采集的數據的快速集中處理。

　　2臺上位機通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)（TIP/IP），完成互相冗余；同時(shí)，通過(guò)總線(xiàn)將6臺PLC的數據全部采集上來(lái)，在畫(huà)面上顯示。冗余的上位機增強了整個(gè)系統的可靠性。

　　由于發(fā)射臺有著(zhù)強磁場(chǎng)干擾和發(fā)射機的模擬量信號不在PLC標準范圍之內，在工作站PLC與發(fā)射機之間使用了信號調理電路聯(lián)接；信號調理電路的作用是將發(fā)射機的模擬量信號轉化為標準的4-20mA模擬信號作為PLC的輸入，并且從電磁兼容的角度考慮，也保證了采集信號的準確。


　　三、 系統軟件

　　整個(gè)軟件系統分為PLC工作站應用軟件和上位機人機界面組態(tài)軟件兩大部分。本系統中采用西門(mén)子公司的STEP7和MicroWin_3.2編程軟件進(jìn)行了PLC工作站的應用軟件編程，同時(shí)還采用了西門(mén)子公司的WinCC組態(tài)軟件進(jìn)行了上位機人機界面的組態(tài)編程。



　　四、 系統功能

　　本系統主要實(shí)現了下述功能：

　　1. 自動(dòng)監測發(fā)射機系統運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測、記錄各參數量值（包括模擬量和開(kāi)關(guān)量值）；對異常情況和參數越限進(jìn)行記錄報警；自動(dòng)記錄各機器開(kāi)關(guān)機的時(shí)間及累計運行時(shí)間。

　　2. 按各頻率每周播出時(shí)間表，定時(shí)（或隨時(shí)）開(kāi)機、關(guān)機、倒機；

　　3. 報警功能：有故障，即時(shí)顯示報警。本地采用語(yǔ)音聲、光報警方式，并可根據故障程度自動(dòng)開(kāi)啟備用發(fā)射機；

　　4. 根據不同用戶(hù)的權限實(shí)時(shí)控制發(fā)射機各種操作。

　　5. 自動(dòng)生成報表功能：可根據用戶(hù)的要求，生成各類(lèi)報表（如日報表、季報表、故障記錄、維修記錄、檢修記錄、指標記錄、交接班記錄等）。報表可根據需要進(jìn)行定時(shí)或隨機打??；

　　6. 鍵盤(pán)功能

　　　　1) 可通過(guò)小鍵盤(pán)對前端機進(jìn)行人工干預或修改某些參數；
　　　　2) 可修改開(kāi)關(guān)機時(shí)間、當前時(shí)間、倒機時(shí)間；
　　　　3) 可通過(guò)鍵盤(pán)操作實(shí)現開(kāi)機、關(guān)機、倒機等操作；
　　　　4) 為了避免頻繁倒機，可屏蔽某一部發(fā)射機的使用。

　　7. 遙控操作主要是對發(fā)射機的工作參數進(jìn)行設置或直接控制發(fā)射機，主要的命令有：開(kāi)機（包括高開(kāi)、低開(kāi)）、關(guān)機（包括高關(guān)、低關(guān)）、倒機、復位等。值班員通過(guò)這些功能，控制設備的工作狀態(tài)。

　　為了保證系統的安全有效運行，系統提供口令管理機制來(lái)限定值班員的操作權限和操作范圍。值班員的權限由系統管理員設定。

　　系統運行過(guò)程中的操作情況都被自動(dòng)記錄，包括值班員的編號、時(shí)間、命令等。系統可以對記錄進(jìn)行查詢(xún)、檢索，以便了解值班員對系統的操作

　　8. 數據查詢(xún)

　　　　1) 歷史曲線(xiàn)：查詢(xún)設備的模擬量，每五分鐘取一點(diǎn)數據，畫(huà)出昨天和今天的兩條曲線(xiàn)。
　　　　2) 事件查詢(xún)列出設備發(fā)生故障或越限這兩種事件，并顯示故障代碼及含義，發(fā)生故障設備的數據、狀態(tài)。

　　9. 數據存儲：

　　　　1) 一類(lèi)是五分鐘數據，它只包含模擬量，因為數據量較大，只需保存三個(gè)月，五分鐘數據以曲線(xiàn)的方式顯示；
　　　　2) 一類(lèi)是例行數據（整點(diǎn)數據），包括模擬量、開(kāi)關(guān)量，整點(diǎn)數據是各類(lèi)報表的依據。
　　　　3) 另一類(lèi)是故障數據，包含故障前后十秒內的所有數據。
　　　　4) 所有歷史數據亦可存入光盤(pán)長(cháng)期保存。

　　10. 數據庫的通用性和安全性

　　1) 歷史數據存放在主服務(wù)器數據庫中，在從服務(wù)器中建立該數據庫的鏡像備份，兩者通過(guò)定時(shí)校驗，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)自動(dòng)恢復。

　　2) 對數據庫的查閱、修改、刪除設置不同級別的權限，以防數據庫中的信息被破壞。

　　11. MIS系統（管理信息系統）是監控系統中的一部分，是一個(gè)小型的數據庫，主要是對機房?jì)鹊钠鞑?、圖紙資料、技術(shù)檔案進(jìn)行統一的、規范的、科學(xué)的管理。MIS系統具備一般數據庫所具有的各種功能，包括對器材、圖紙資料、指標記錄、維修記錄、交接班記錄進(jìn)行顯示、查詢(xún)、檢索、統計、打印報表等功能。

　　12. 遠程訪(fǎng)問(wèn)采用網(wǎng)絡(luò )操作系統、內置Web Server軟件，利用Web 信息發(fā)布技術(shù)，通過(guò)局辦公網(wǎng)，為上級領(lǐng)導和相關(guān)職能部門(mén)提供有關(guān)的信息。

　　為了保證系統的安全，減少系統入侵或人為破壞的可能性，應設置實(shí)時(shí)數據網(wǎng)關(guān)，使監控網(wǎng)能共享辦公網(wǎng)資源，辦公網(wǎng)不能直接訪(fǎng)問(wèn)監控網(wǎng)，只能按權限取得約定的實(shí)時(shí)信息。



　　五、 結束語(yǔ)

　　西門(mén)子公司的S7-200系列和S7-300系列PLC具有強大的指令，豐富的CPU類(lèi)型和擴展模塊，尤其是CPU模塊內部集成了實(shí)時(shí)時(shí)鐘，使其適合于廣播發(fā)射機的自動(dòng)控制應用。西門(mén)子公司提供的編程軟件包和WinCC組態(tài)軟件，功能強大，使系統開(kāi)發(fā)變的更容易。