PLC在短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用

孔祥寧

（國(guó)家新聞出版廣電總局501電臺(tái)，云南昆明 650302）

PLC在短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用

孔祥寧

（國(guó)家新聞出版廣電總局501電臺(tái)，云南昆明 650302）

近年來(lái)，隨著其中短波發(fā)射機(jī)的發(fā)展逐漸趨向于自動(dòng)化方向，通過(guò)使用PLC實(shí)現(xiàn)了對(duì)短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制與監(jiān)控的目標(biāo)。根據(jù)有關(guān)實(shí)踐表明，采用PLC可以有效改善短波發(fā)射機(jī)傳輸信息的質(zhì)量，提高其信息處理的速度，進(jìn)而保證其發(fā)射的穩(wěn)定性和安全性，從而促進(jìn)了我國(guó)短波發(fā)射技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展。在這種大的環(huán)境背景下，開(kāi)展PLC在短波發(fā)射機(jī)中應(yīng)用的研究工作十分必要。本文將對(duì)PLC在短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用做具體的介紹。

PLC 短波發(fā)射機(jī) 應(yīng)用

PLC起源于美國(guó)，最早是應(yīng)用在汽車系統(tǒng)的控制方面。20世紀(jì)70年代開(kāi)始，PLC在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面得到充分應(yīng)用，并逐漸在各個(gè)先進(jìn)工業(yè)國(guó)家流行，成為一種成熟的控制系統(tǒng)。20世紀(jì)末，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)方面，如人機(jī)界面控制，通信技術(shù)控制等。PLC技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域人工控制向自動(dòng)化控制的轉(zhuǎn)變，大大提高了控制工作的效率，進(jìn)而促進(jìn)了現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。本文將以PLC在通信技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用為例，具體分析研究PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理、工作的特點(diǎn)、在短發(fā)發(fā)射機(jī)中應(yīng)用以及未來(lái)的發(fā)展方向。

1　PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1PLC的概念

PLC是英文Programmable Logic Controller的縮寫，中文譯名為可編程邏輯控制器，是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣為應(yīng)用的一種用于控制機(jī)械生產(chǎn)操作過(guò)程的電子計(jì)算機(jī)，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)過(guò)程，完成執(zhí)行邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等任務(wù)，其主要功能就是實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制和監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，克服了傳統(tǒng)控制過(guò)程效率低、出錯(cuò)率高的缺點(diǎn)。

1.2PLC的基本結(jié)構(gòu)

可編程邏輯控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相似?；窘Y(jié)構(gòu)的組成包括電源、中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊以及通信模塊等。下文將具體介紹這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

（1）電源是確保PLC系統(tǒng)正常工作的重要保障，所以PLC系統(tǒng)對(duì)電源系統(tǒng)的要求較為嚴(yán)格，有確定的電壓范圍，通常會(huì)將PLC的電源控制在+10%（15%）的范圍內(nèi)。（2）中央處理器是PLC的中樞結(jié)構(gòu)，類似大腦在人體中所起的作用。它擔(dān)負(fù)著整個(gè)可編程控制系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)與程序的接收和存儲(chǔ)重任，還要確保其它結(jié)構(gòu)的正常工作。（3）存儲(chǔ)器是PLC中數(shù)據(jù)和程序存放的區(qū)域。（4）輸入輸出接口電路是兩種接口單元的統(tǒng)稱。輸入接口電路的作用是將外部電壓信號(hào)傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)中。輸出接口電路是將PLC內(nèi)部的處理結(jié)果以特定形式輸出，進(jìn)而完成被控系統(tǒng)的控制任務(wù)。（5）功能模塊是指可編程控制系統(tǒng)中具有特定功能要求的模塊，一般這種模塊都承擔(dān)著具體的工作任務(wù)。（6）通信模塊在PLC中包含兩種形式:一種是外設(shè)通信接口電路，其主要作用是將PLC與外部的編程器連接，進(jìn)而形成一個(gè)整體的控制網(wǎng)絡(luò)；另一種是IO擴(kuò)展接口電路，顧名思義其主要功能是擴(kuò)充IO開(kāi)關(guān)量點(diǎn)數(shù)以及增加模擬量的IO端子。

1.3PLC的工作原理

PLC的工作原理就是通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)完成信息的輸入、輸出的轉(zhuǎn)化過(guò)程。PLC的控制過(guò)程分為掃描方式和中斷方式兩種，但較為常見(jiàn)的是掃描方式。本文就應(yīng)PLC掃描方式的控制過(guò)程為例介紹其工作原理，其具體的工作過(guò)程如圖1所示，是一個(gè)不斷循環(huán)的過(guò)程。首先是將用戶信息輸入到PLC系統(tǒng)中，再通過(guò)運(yùn)行系統(tǒng)，輸出新的經(jīng)過(guò)處理的信息，然后再次將處理過(guò)的信息輸入到系統(tǒng)中，再運(yùn)行程序，再輸出刷新信息，不斷重復(fù)上述循環(huán)過(guò)程。目前，整個(gè)循環(huán)過(guò)程完成的時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)還比較長(zhǎng)，通過(guò)以后技術(shù)水平的不斷發(fā)展，PLC反應(yīng)的速度會(huì)不斷提高，進(jìn)而工作效率也會(huì)不斷加強(qiáng)。至于中斷方式的控制過(guò)程，與掃描方式的控制過(guò)程完全不同，它是在工作的過(guò)程中先處理中斷，再重新回到原來(lái)的運(yùn)行程序上。這種方式的控制過(guò)程應(yīng)用較少，這里就不再具體介紹其工作原理。

2　PLC的工作特點(diǎn)

2.1功能種類多

造就PLC功能種類多的特點(diǎn)的原因主要可以分為三個(gè)方面。首先，PLC系統(tǒng)內(nèi)部的有關(guān)存儲(chǔ)方面和指令系統(tǒng)方面的內(nèi)容較為完善，能滿足各種數(shù)據(jù)邏輯處理的需要，能計(jì)算不同種類的數(shù)據(jù)，其運(yùn)算功能可以和計(jì)算機(jī)的相關(guān)功能媲美；其次，是PLC自身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢(shì)。PLC可以與外部系統(tǒng)連接從而實(shí)現(xiàn)信息的交換。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中各種器件的種類也比較多，容量大，能實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。最后，PLC系統(tǒng)有自己的通信接口設(shè)備，可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)連接使用，還能完成自檢任務(wù)，進(jìn)而方便了人們對(duì)其工作系統(tǒng)的控制。

2.2使用方便

PLC使用的控制程序都是比較規(guī)范化、固定化的程序，與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，其控制功能的實(shí)現(xiàn)更方便。在需要改變時(shí)，避免了重新接線的麻煩，改變程序就可以實(shí)現(xiàn)。此外，有關(guān)PLC方面的配件都使用同樣的標(biāo)準(zhǔn)，方便購(gòu)買。工作人員只要接受相關(guān)的訓(xùn)練就可以掌握操作PLC的方法，簡(jiǎn)單易學(xué)。

2.3可靠性高

從PLC硬件方面分析，PLC系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成確保了PLC系統(tǒng)不會(huì)受到外界的影響，中央處理器與輸入輸出電路是分開(kāi)的，中央處理器自身也有屏蔽電磁干擾的功能，從而保證了PLC硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，PLC系統(tǒng)本身的抗振動(dòng)和抗沖擊性也比較強(qiáng)，還有備份的功能，避免因突發(fā)情況造成PLC工作過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題。

2.4性價(jià)比高

PLC系統(tǒng)性價(jià)比高主要體現(xiàn)在其長(zhǎng)期使用過(guò)程中成本低、效率高方面。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，其前期需要投入的資金的確較多，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)使用成本方面考慮，其總成本還是比較經(jīng)濟(jì)的。而且PLC還具有占地面積小，需要的其它輔助設(shè)備少，節(jié)能性高，工作系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。綜合這些方面來(lái)看，PLC還是比原有控制系統(tǒng)需要的總投入資金少。此外，PLC是采用新型技術(shù)手段的控制系統(tǒng)，其工作效率也比原有控制系統(tǒng)的工作效率要高很多。鑒于這兩方面的綜合考慮，可以看出PLC性價(jià)比高的特點(diǎn)。

3　PLC在短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用

短波發(fā)射機(jī)的類型較多，目前較為常用的為DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)。本文就以此類型的短波發(fā)射機(jī)為例，具體分析介紹PLC在DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用。

3.1設(shè)備的選擇

PLC有關(guān)設(shè)備的選擇是最基本但也是最重要的一個(gè)步驟。在選擇PLC設(shè)備時(shí)，首先要關(guān)注設(shè)備的質(zhì)量問(wèn)題，要選擇具有較高質(zhì)量水平和口碑較好的生產(chǎn)廠家和設(shè)備類型。PLC質(zhì)量的好壞不僅影響其使用時(shí)間，還會(huì)影響其使用成本，質(zhì)量較好的設(shè)備可以減少維修保養(yǎng)費(fèi)用并能提高控制系統(tǒng)工作效率。此外，還要選擇具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出接口的設(shè)備，方便以后因功能需求變化而進(jìn)行的改造工作。

3.2發(fā)射機(jī)粗調(diào)過(guò)程

通過(guò)應(yīng)用PLC改變了傳統(tǒng)的人工調(diào)頻過(guò)程。若觀察到的頻率就是上一次保存的頻率，就以此頻率數(shù)值作為保存頻率，并保存其它頻段的頻率數(shù)值；若觀察到的頻率是以前從未產(chǎn)生過(guò)的數(shù)值，就應(yīng)重新儲(chǔ)存該數(shù)值。在重新保存新數(shù)值的過(guò)程中，PLC會(huì)發(fā)揮其控制功能，為保存新數(shù)值開(kāi)辟一條通道，計(jì)算并重新分析這一新頻率值在其它頻段上的調(diào)諧和電容，隨后保存新的數(shù)據(jù)值。

3.3自動(dòng)切換頻率

上位機(jī)發(fā)出的載波頻率由PLC系統(tǒng)接收，并由其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，再把其分析處理后的頻率轉(zhuǎn)化成需要的載波頻率，傳輸給下位機(jī)，從而完成自動(dòng)切換頻率的工作。

4　PLC未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

首先，PLC相對(duì)于原有控制系統(tǒng)而言就具有占地小、工作效率高的特點(diǎn)，未來(lái)PLC還會(huì)以此為出發(fā)點(diǎn)，使得其體積向更小的方向發(fā)展，速度向更快的方向發(fā)展。

其次，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的發(fā)展也會(huì)緊隨時(shí)代發(fā)展的步伐，向大型網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，使其具備更高的網(wǎng)絡(luò)化水平和通信能力。

最后，PLC還會(huì)向更為廣泛的工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展，隨著PLC功能性的不斷加強(qiáng)，與其它行業(yè)設(shè)備的兼容性會(huì)越來(lái)越好，使得其能在工業(yè)領(lǐng)域有更大的發(fā)展空間。

5　結(jié)語(yǔ)

總之，通過(guò)介紹PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理、PLC的工作特點(diǎn)、PLC在短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用以及PLC未來(lái)的發(fā)展方向等內(nèi)容，讓讀者對(duì)PLC有了一定了解。隨著未來(lái)科技水平的不斷發(fā)展，PLC的發(fā)展也將會(huì)取得更大的進(jìn)步，其中存在的各種問(wèn)題也會(huì)逐漸被解決，使其與現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的兼容性更好。有關(guān)方面的專家和學(xué)者也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的研究工作，早日實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)在更多領(lǐng)域應(yīng)用的目標(biāo)。

［1］彭立國(guó).淺談PLC在短波發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2014，（27）：5-5.

［2］張紅軍.基于短波發(fā)射機(jī)冷卻設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2010，31（3）：48-53.

［3］李文哲.中短波發(fā)射機(jī)PLC自動(dòng)化控制［J］.計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2014，（23）：149-149，151.

孔祥寧（1977—），男，漢族，云南個(gè)舊市人，工作單位：國(guó)家新聞出版廣電總局501電臺(tái)，職務(wù)或職稱：副主任，工程師，學(xué)位：大學(xué)本科，研究方向：廣播發(fā)射技術(shù)。