中短波發(fā)射機PLC自動化控制

趙全順

信息化背景下，網(wǎng)絡及計算機技術(shù)的進步可謂一日千里，隨著大功率的發(fā)射機的交換系統(tǒng)逐漸發(fā)展，顯然，發(fā)射機使用單一繼電器的控制已行不通，而一種可編程邏輯控制技術(shù)，其核心有兩部分——單片機及PLC，此技術(shù)近幾年取得了比較大的進展。

近幾年，中短波發(fā)射機PLC可編程邏輯控制器自動化控制技術(shù)應用已經(jīng)得到推廣，PLC技術(shù)應用于中短波發(fā)射機，使發(fā)射機的自動化程度大大提高，運行更加穩(wěn)定。為更加有效地提高發(fā)射機的工作效率及運行的穩(wěn)定性，更好地推廣中短波發(fā)射機PLC自動化控制技術(shù)，發(fā)射機系統(tǒng)工作人員要熟知PLC的相關(guān)知識，以更好地為廣大廣播電視受眾提供優(yōu)質(zhì)服務。

1 PLC的定義及基本結(jié)構(gòu)

1.1 PLC的定義

PLC是可編程邏輯控制器英文全稱“program-mable logic controller”的縮寫[1]。PLC是一種電子系統(tǒng)，與微機結(jié)構(gòu)相似，利用PLC可進行很多指令性的操作，可執(zhí)行數(shù)據(jù)的運算和編輯。將PLC應用到各種機械中，可對機械進行控制。PLC及相關(guān)的設備在工業(yè)中的應用使工業(yè)控制系統(tǒng)更加完善，同時功能也更全面。中短波發(fā)射器在廣播電視及通訊業(yè)處于重要地位，PLC在中短波發(fā)射器中的應用能更好地實現(xiàn)系統(tǒng)自動化的操作。

1.2 PLC基本結(jié)構(gòu)

PLC實際上是一種微型計算機，它的結(jié)構(gòu)主要包括五部分，與計算機相差無幾。下面對PLC的結(jié)構(gòu)進行詳細介紹。第一部分是電源。電源為機械的運行提供動力，沒有電源，絕大多數(shù)機械都將無法運行。PLC也是如此，運行過程中一定要有電源系統(tǒng)提供源源不斷的動力。鑒于此，在設計及制造PLC時，人們很重視電源的制造和設計。通常情況下，如果交流電的電壓在一定范圍內(nèi)，可以在沒有特殊保護措施的情況下直接將PLC接入交流電的電網(wǎng)中。大量的實驗證明，當交流電的電壓處于加15%～加10%時，可直接連接PLC[2]。第二部分是CPU（Central Processing Unit，中央處理器）。CPU也是PLC的重要組成部分，整個PLC中CPU是系統(tǒng)運行的控制中樞，具有很多功能。首先，表現(xiàn)在CPU監(jiān)管PLC其他的組成部分的運行。其次，CPU還檢查編寫程序過程中有沒有語法的錯誤。PLC的中央處理器的運行過程如下。中央處理器首先掃描每個輸入裝置運行的狀態(tài)，獲得相應數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)存儲入映像區(qū)，依據(jù)相應指令進行數(shù)據(jù)運算，輸出運算結(jié)果。為保證PLC運行的穩(wěn)定，實踐中可以用雙中央處理器或三個中央處理器。在PLC正常運行時，多余的中央處理器并沒有任何意義。但是，當其中一個中央處理器出現(xiàn)任何故障不能繼續(xù)運行時，多出的中央處理器可使系統(tǒng)運行不受影響。第三，存儲器。PLC中有兩個存儲器，其中，一個是存放軟件的系統(tǒng)程序存儲器，另一個是存放應用軟件的用戶程序存儲器。第四，輸入輸出接口電路。輸入接口電路和輸出接口電路是功能不同的兩個部分，外部電壓信號通過輸入接口傳輸?shù)絇LC內(nèi)部，PLC的運算結(jié)果通過輸出接口以電流方式輸出，進而實現(xiàn)對機械的操控。第五，通信模塊。PLC的通信模塊由兩部分組成：外設通信的接口電路——構(gòu)成了PLC的控制網(wǎng)，可以用來與編輯器連接；輸入輸出端口擴展電路——連接輸入輸出擴展單元是其主要功能。

2 PLC自動化控制的應用

2.1 PLC及配套設備的選擇

進行PLC及配套設備選擇之前要明確PLC控制和監(jiān)視的范圍。在中短波發(fā)射機PLC自動化控制應用系統(tǒng)之中要先確定系統(tǒng)的操作范圍和系統(tǒng)的監(jiān)控指標。比如，開機關(guān)機操作、入射功率的取樣及水位的取樣等[3]。見于不同型號的發(fā)射機在應用PLC自動化控制系統(tǒng)時，選取的采樣點不同，控制范圍也不同，所以PLC和配套設備要依據(jù)發(fā)射機類型選擇。

2.2 PLC輸入輸出端口地址的分配

理論上，PLC系統(tǒng)設計時必須做好輸入輸出端口的分配。設計軟件時，一定要在輸入輸出端口地址完成分配之后才能進行編程工作，由此可以看出PLC輸入輸出端口地址分配具有的重要性。輸入輸出端口地址分配時，一定要注意合理分配，盡可能把類型相似的信號點分配到連續(xù)的輸入輸出端口地址上，完成分配后要將輸入輸出端口的名稱和地址等在表格上羅列出來。

2.3 自動化控制系統(tǒng)的設計

PLC自動化控制系統(tǒng)的設計的內(nèi)容包括兩個部分：軟件系統(tǒng)的設計和硬件系統(tǒng)的設計。軟件設計部分的主要內(nèi)容為控制程序的編寫，若系統(tǒng)特殊時，還需要為上位機編寫程序。編寫程序時要依據(jù)相關(guān)要求操作；硬件系統(tǒng)的設計指的是線路設計，包括PLC和其外圍的線路、電氣線路兩大部分。

2.4 自動化控制系統(tǒng)的調(diào)試

系統(tǒng)的調(diào)試形式分為兩種：一種為模擬式調(diào)試，在自動化系統(tǒng)調(diào)試過程當中可通過可編程邏輯控制器和其外圍的設備對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行模擬。觀察自動化系統(tǒng)運行過程中是不是有誤差存在。

3 PLC自動化控制技術(shù)應用于中短波發(fā)射機的必要性

3.1 有利于提高中央處理器的工作效率

PLC的最核心部分是中央處理器。它的功能為監(jiān)測電源安全、維護定時器及存儲器的工作狀態(tài)、及時監(jiān)測用戶編程中的錯誤。PLC運行時會立即掃描系統(tǒng)內(nèi)輸入裝置中的相關(guān)數(shù)據(jù)及裝置狀態(tài)，將這些信息存儲進映像區(qū)，然后在用戶的程序存儲器中逐條讀用戶程序，下達解釋命令以后，得出邏輯運算的結(jié)果，輸送進數(shù)據(jù)寄存器中，此模式循環(huán)運轉(zhuǎn)到PLC。一種為存儲自動化系統(tǒng)軟件相關(guān)程序的存儲器，另一種是用戶系統(tǒng)存儲器，用來存儲應用軟件。將PLC有效應用到中短波發(fā)射機運行中，能大大提高中央處理器的工作效率，從而提高自動化系統(tǒng)應用的水平。

3.2 有助于提高輸入和輸出接口電路的使用功能

輸入接口與輸出接口共同組成了自動控制系統(tǒng)的接口電路，二者功能不同。輸入接口負責把PLC輸入的電壓通過電路輸送到系統(tǒng)內(nèi)部，輸出接口負責把CUP的結(jié)果變換成等功率電流，然后輸出PLC運行系統(tǒng)[4]。通訊設備的輸入輸出接口電路分為兩種：一種為輸入輸出擴展接口的電路，另一種為外設的通信接口的電路，可以顯示文本的編程器，也可以作為PLC控制系統(tǒng)的一個部分，從而提高輸入和輸出接口電路的使用功能。

3.3 有助于發(fā)射機進一步的應用

可編程控制器實際上是數(shù)字運算類操作系統(tǒng)的一種，它通過利用可編程的存儲器編寫，可以完成計數(shù)、定時、算術(shù)運算、邏輯控制等一系列操作命令，同時，運用模擬或數(shù)字的實施辦法可以對很多生產(chǎn)過程及機器實行控制指令。中短波發(fā)射機只有通過可編程控制器才可以實現(xiàn)其自動化的運行控制，因此，將PLC自動化的技術(shù)應用于中短波發(fā)射機是十分有必要的。

4 PLC自動化控制技術(shù)創(chuàng)新應用的研究

經(jīng)過我國學界對在中短波發(fā)射機PLC自動化控制系統(tǒng)的研究不斷深入，該項技術(shù)逐漸成熟，PLC在中短波發(fā)射機中運行中的作用也越來越顯著，使得其在控制領(lǐng)域占據(jù)一定的地位?？删幊踢壿嬁刂破鞯淖詣踊夹g(shù)由最初的電子管發(fā)展為后來的開關(guān)控制，這是PLC技術(shù)不斷推陳出新的過程，據(jù)此，筆者相信可編程邏輯控制器的研究前景和應用前景是非常光明的。除此以外，可編程邏輯控制器的開關(guān)還具有維修簡單、反應快和接線簡單的優(yōu)點。將PLC開關(guān)應用于中短波發(fā)射器運行中，可以大大提高系統(tǒng)性能，節(jié)省大量的時間和人力、物力，使系統(tǒng)目標的實現(xiàn)更加方便快捷。PLC的開關(guān)控制系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)單個設備的控制，還可以應用到很多流水線自動化系統(tǒng)的控制上。

當前，我國將PLC技術(shù)的應用主要集中在中短波發(fā)射機自動化控制上，依靠PLC監(jiān)控和控制中短波發(fā)射機，并將信息反饋至控制系統(tǒng)上實現(xiàn)指令操控。PLC另一個創(chuàng)新性的應用是電路監(jiān)控，打破了從傳統(tǒng)繼電器的電路創(chuàng)新至以微型控制系統(tǒng)作為核心、易云計算作為基礎的控制手段，監(jiān)控電路的安全運行，對中短波發(fā)射機的整體系統(tǒng)安全運行具有非常重要的意義。大功率發(fā)射機的大功率設備在運行狀態(tài)，會對發(fā)射機造成很強的干擾，而單擊系統(tǒng)又不能高效地在強電磁環(huán)境中穩(wěn)定地運行，PLC技術(shù)成功地解決了這些問題。PLC自動化控制系統(tǒng)有極強的實用性和可靠性，用PLC控制中短波發(fā)射機能夠高效監(jiān)控系統(tǒng)電路的組成，對內(nèi)置的通信系統(tǒng)可進行遠程的控制。PLC控制系統(tǒng)以其顯著的穩(wěn)定性與可靠性，排除中短波發(fā)射機運行中的干擾因素，高效轉(zhuǎn)換系統(tǒng)邏輯、鏈接通用接口。

PLC不僅可以對系統(tǒng)進行控制，還能通過對語句的控制實現(xiàn)對系統(tǒng)儀表的監(jiān)控，精密控制著系統(tǒng)，這樣可以對自動化系統(tǒng)實現(xiàn)有效的熱處理控制。PLC完成自動化的控制以后，能對系統(tǒng)自身實現(xiàn)控制，詳細地說，就是當控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障時能夠進行實時檢測與顯示。而且在系統(tǒng)中，中間的記憶單元和輸入輸出接口間存在一定聯(lián)系，這就表明，假如工作設備產(chǎn)生故障，這種關(guān)聯(lián)即會破裂，這時運行程序便可根據(jù)設置好的故障具體內(nèi)容對故障進行預警，并進行分析。

5 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的不斷進步和社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對發(fā)射機系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和自動化的水平等方面的要求日益提高，把PLC控制系統(tǒng)應用在中短波發(fā)射機的自動化控制系統(tǒng)中，不但能夠有效簡化發(fā)射機的自動化系統(tǒng)繁瑣的結(jié)構(gòu)，大大提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，還可以顯著提高發(fā)射機所發(fā)射信號的質(zhì)量，減少停播的發(fā)生概率。鑒于此，PLC中短波發(fā)射機的自動化控制是廣播電視發(fā)射機業(yè)傳送的必然趨勢，這方面的研究需要進一步深入。

[1]李文哲.中短波發(fā)射機PLC自動化控制[J].計算機光盤軟件與應用,2014(23):149,151.

[2]郭躍武.中短波發(fā)射機自動化遠程網(wǎng)絡管理分析[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015(4):50-51.

[3]鄧蕾.短波發(fā)射機的自動化控制系統(tǒng)淺析[J].經(jīng)貿(mào)實踐,2015(6):285.

[4]王圣澤.PLC 在短波發(fā)射機中的應用[J].民營科技,2016(3):52.