基于PLC的DF100A短波發(fā)射機(jī)全自動(dòng)控制系統(tǒng)改造設(shè)想

王靜婉

摘 要：文章通過詳細(xì)分析當(dāng)前DF100A控制系統(tǒng)手自動(dòng)控制原理，設(shè)想用PLC的全自動(dòng)工作模式取代當(dāng)前手自動(dòng)控制共存的模式，減少手動(dòng)控制復(fù)雜線路帶來維護(hù)工作量和故障增多。

關(guān)鍵詞：DF100A；自動(dòng)控制系統(tǒng)：PLC

1 DFlOOA控制系統(tǒng)

DF100A控制系統(tǒng)包含了控制及過荷保護(hù)繼電器系統(tǒng)，調(diào)諧控制系統(tǒng)，PSM調(diào)制器控制系統(tǒng)三大塊。其中控制及過荷繼電器系統(tǒng)用于控制發(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)順序控制及故障保護(hù)，調(diào)諧系統(tǒng)用于控制發(fā)射機(jī)伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和頻率控制。兩個(gè)系統(tǒng)共同位于發(fā)射機(jī)的一單元，都采用了手動(dòng)繼電器控制和可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller，PLC）自動(dòng)化控制相結(jié)合的方式。DF100A的自動(dòng)化控制是在原先手動(dòng)控制線路的基礎(chǔ)上，并不是一個(gè)以自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)為最初設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)的。以下詳細(xì)介紹該手自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理。

1.1 繼電器控制保護(hù)系統(tǒng)的手自動(dòng)原理

手動(dòng)控制采用了傳統(tǒng)的按鈕、位移開關(guān)與繼電器、接觸器結(jié)合的方式。如圖1所示，是一個(gè)基本的開機(jī)和關(guān)機(jī)控制。自動(dòng)化線路是在原先手動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，增加了繼電器中繼板11A3A1，由PLC輸出的繼電器接點(diǎn)控制繼電器線路。

當(dāng)6S16切換到手動(dòng)控制時(shí)，線路由按鈕啟控觸發(fā)；當(dāng)切換到自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，11A 3A1輸出控制板的所有繼電器一端得到24 V電源，另一端受PLC輸出控制是否啟控，當(dāng)對應(yīng)的繼電器啟控時(shí)，就替代按鈕作用工作。

1.2 調(diào)諧系統(tǒng)控制手自動(dòng)原理

1.2.1 調(diào)諧元件手自動(dòng)控制

DF100A調(diào)諧系統(tǒng)包含了8套傳動(dòng)裝置和頻率的控制，如圖2所示。8套傳動(dòng)裝置的控制上由調(diào)諧單元6A2、調(diào)諧馬達(dá)組件、遙控接口板、調(diào)諧驅(qū)動(dòng)板卡組成，其采用了分散式電路控制的方式控制伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中6A2調(diào)諧控制單元共包含了10個(gè)頻道，62個(gè)可調(diào)電位器，33個(gè)24 V直流繼電器，10個(gè)波段選擇開關(guān)。

當(dāng)6S16手/自動(dòng)控制倒在手動(dòng)狀態(tài)手動(dòng)時(shí)，由6S6頻道按鈕觸發(fā)，送至11A2遙控接口板，遙控接口板選通對應(yīng)頻道的繼電器，繼電器的接點(diǎn)吸合，將5路可調(diào)電位器的中心取樣值送至11A3A3伺服控制板，同時(shí)3路短路棒的電阻值也由波段選擇開關(guān)選擇后送入。于是，該8路預(yù)置好的可調(diào)電位器信號(hào)送入馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板。同時(shí)6A2A1調(diào)諧定時(shí)器板在6S6觸發(fā)下啟動(dòng)6A2K24，6A2K25開始工作，給馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板供電。馬達(dá)開始工作，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板與6A2A1配合控制到位后斷電。

當(dāng)6S16手/自動(dòng)切換至“自動(dòng)”時(shí)，11A3A3伺服控制板得電，同時(shí)斷開6A2調(diào)諧系統(tǒng)的所有繼電器的24 V電源。11A3A3板上的繼電器得電，將PLC-IQ5送出的模擬信號(hào)直接送至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板，取代了手動(dòng)狀態(tài)的可調(diào)電阻數(shù)值。在11A3A1控制板上直接啟動(dòng)6A2A1工作，馬達(dá)板得電開始工作。

1.2.2 頻率倒換手自動(dòng)控制

頻率合成器（圖中簡稱頻綜）有兩種工作狀態(tài)，一種本地輸入，一種遙控狀態(tài)。本地狀態(tài)為當(dāng)6S19切換到本地時(shí)，由頻率合成器面板按鍵輸入。遙控狀態(tài)有兩路信息，由11A3A2頻率控制板控制二選一。當(dāng)6S16為手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，頻率合成器接收1A16頻率預(yù)置板的信號(hào)，該信號(hào)由頻道對應(yīng)的繼電器吸合選通對應(yīng)的5位8421編碼器輸入給頻率合成器。當(dāng)自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，11A3A2板得電，繼電器吸合，將PLC-IQ6端子送出的5組二進(jìn)制碼送入頻率合成器。

2 探索DF100A調(diào)諧控制系統(tǒng)新的控制方式

2.1 當(dāng)前DF100A調(diào)諧控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1.1 優(yōu)點(diǎn)

采用了手自動(dòng)并存的工作方式，可以在自動(dòng)化PLC故障時(shí)，采用手動(dòng)控制繼續(xù)工作確保安全播出。

2.1.2 缺點(diǎn)

采用了大量的分立器件控制，尤其是可調(diào)電位器和小型直流繼電器的大量使用，帶來了極大的故障隱患和維護(hù)工作。在我們己出現(xiàn)過的控制類故障中，繼電器吸合不良、電位器短路造成電源短路、電位器開路、線路接觸不良的故障層出不窮。線路復(fù)雜也給維護(hù)帶來了很大的工作量。

2.2 PLC全自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)想的提出

在深入了解了調(diào)諧控制系統(tǒng)的工作原理后，我們可以發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制過程中，PLC控制信號(hào)最為簡潔，PLC控制輸出調(diào)諧所需模擬信號(hào)量，輸出頻率合成器所需數(shù)字信號(hào)量。PLC具有模擬輸入輸出、數(shù)字輸入輸出功能，完全可以滿足我們控制的需求。而且，在長期的維護(hù)工作中，我們知道PLC的故障較其他繼電器控制故障來說是極少的。

因此，我提出一個(gè)設(shè)想，是否可以采用全自動(dòng)方式取代手自動(dòng)并存的方式。

（1）將手動(dòng)繼電器控制系統(tǒng)融合進(jìn)PLC.由PLC編程控制，按鈕信號(hào)直接輸入PLC，PLC輸出直接控制繼電器或接觸器吸合。

（2）調(diào)諧方面，去掉6A2調(diào)諧單元、11A2遙控接口板、6S6頻道按鈕、11A3A3，與上位機(jī)界面配合直接使用原先的自動(dòng)化方式工作，由PLC模擬輸出直接接至馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板。

（3）調(diào)諧的頻率切換方面，去掉頻率預(yù)置功能、11A3A2頻率控制板，直接由自動(dòng)化及上位機(jī)人機(jī)界面輸入配合。

（4）在保障安全播音方面，可以采用雙PLC并行工作的方式進(jìn)行，可以確保其一故障不停機(jī)的安全播音要求。

3 全自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

3 .1.1 繼電器控制系統(tǒng)硬件修改

去除繼電器接線，修改部分PLC輸入輸出10，將開關(guān)按鈕直接接入PLC的開關(guān)輸入模塊、繼電器及接觸器的得電由PLC數(shù)字輸出控制。

原PLC設(shè)備結(jié)構(gòu)，當(dāng)前PLC的I/O接口功能如表1所示。

（1）保留IQ8的數(shù)字輸入對應(yīng)功能，將原來的繼電器信號(hào)變更為原始按鈕信號(hào)輸入。（例如，原1單元門開關(guān)信號(hào)是對應(yīng)繼電器吸合后的接點(diǎn)輸入，現(xiàn)改為直接用門開關(guān)微動(dòng)開關(guān)輸入。）

變更IQ7的主控合斷、升降功率等按鈕控制信號(hào)為輸入信號(hào)，由PLC軟件編程來代替線路。

（2）重新規(guī)劃輸出繼電器：指示類繼電器（如門開關(guān)狀態(tài)、水位開關(guān)狀態(tài)、風(fēng)水證實(shí)）可變更為24 V直流繼電器，數(shù)字輸出用于點(diǎn)亮指示燈；轉(zhuǎn)接中間繼電器（包含時(shí)間繼電器）可直接用PLC內(nèi)部虛擬繼電器替代，不用接出外部；其余負(fù)載繼電器（如風(fēng)機(jī)、水泵、偏壓、燈絲、高壓等）用交流110 VIO模塊輸出驅(qū)動(dòng)繼電器工作。

3.1.2 繼電器控制系統(tǒng)PLC程序修改

在原程序的基礎(chǔ)上加入控制繼電器線路的PLC程序，用于切到“手動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，可以直接手動(dòng)控制加燈絲加高壓等操作；在原自動(dòng)化程序中串入手自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)自動(dòng)時(shí)，完全由程序控制。PLC程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.2 調(diào)諧系統(tǒng)修改

6A2A1的主要功能在于調(diào)諧電源的控制，它在手動(dòng)狀態(tài)由6S6頻道按鈕或6S1允許調(diào)諧按鈕啟動(dòng)、使得6A2K24＼6A2k25吸合，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板得電。由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板的回地信號(hào)延時(shí)，直到傳動(dòng)器件全部到位后自動(dòng)釋放。當(dāng)自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，發(fā)射機(jī)自動(dòng)化PLC送出數(shù)字信號(hào)，如換頻繼電器對應(yīng)6S6按鈕，允許調(diào)諧繼電器對應(yīng)6S1，模擬手動(dòng)控制使得6A2K24＼6A2k25吸合，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板得電工作。

調(diào)諧系統(tǒng)在硬件上去除了6A2調(diào)諧單元（含9個(gè)頻道的可調(diào)按鈕、繼電器）、11A3A3伺服控制板、11A2，直接使用原來自動(dòng)化調(diào)諧電路，即6A2A1的調(diào)諧板、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板、IQ5馬達(dá)調(diào)諧參數(shù)輸出。為了維護(hù)方便，還可在上位機(jī)人機(jī)界面增加頻率的粗調(diào)諧功能。

3.3 頻率控制

頻率切換方面，去除頻道預(yù)置板1A16后，直接由PLC的數(shù)字輸出頻率合成器所需要的頻率8421編碼，直接控制頻率切換輸出。

4 結(jié)語

以上設(shè)想是在詳細(xì)解析了DF100A手自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際使用和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)上提出，是一種改動(dòng)較小、安全性能更高、實(shí)用性能更高的改造方案。