機房自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用

劉斌 蘇心宇 王浩宇 胡雯雯

(河南科技大學機電工程學院,河南 洛陽 471003)

發(fā)射機自動化監(jiān)控是廣電系統(tǒng)的重大研究課題,近年來國內(nèi)很多發(fā)射臺都在積極行動,研究實施發(fā)射機自動化監(jiān)控。目前常用的設(shè)備有：單片機、工控計算機、PLC(可編程控制器)。我們在研究制定發(fā)射機自動監(jiān)控系統(tǒng)實施方案時,經(jīng)過多方研究比較發(fā)現(xiàn)：利用可編程自動化控制器(PAC)實現(xiàn)對發(fā)射機的自動化監(jiān)控更加合適,在機房高周環(huán)境下可以穩(wěn)定運行,利用其以太網(wǎng)接口可組建基于以太網(wǎng)的分散控制系統(tǒng),從而實現(xiàn)對發(fā)射機的遠程監(jiān)控。

1 PAC(可編程自動化控制器)和發(fā)射機的整合

1.1 PAC 與發(fā)射機的整合方式

方式：和已經(jīng)具有數(shù)據(jù)接口的機器進行通訊。

本單位的M2W 10KW 發(fā)射機,本身已經(jīng)具有下位機,對機器的任何操作都要通過下位機,并且只開放下位機背板的Rs422 串口,用傳統(tǒng)的PLC 控制模式很難實現(xiàn)對其監(jiān)控,而利用PAC 本身強大的計算功能和串口通訊功能,可以和下位機通訊獲取發(fā)射機的狀態(tài)和對其進行控制。至于以太網(wǎng)接口功能和方式(一)類似。還有本單位機房的高壓系統(tǒng)本身也由下位機監(jiān)控,這部分也只能通過PAC 接入以太網(wǎng)中。

低壓系統(tǒng)是由電壓變送器和集合式電表進行監(jiān)測,具有Rs485 串行通訊口,和下位機類似,也能夠通過PAC 整合到以太網(wǎng)絡(luò)中。結(jié)構(gòu)圖如圖1,安裝圖如圖2。

圖1

圖2

1.2 需要克服的技術(shù)難點

1.2.1 防止高頻干擾

高頻干擾主要存在于傳輸線路和自制的電路,而發(fā)射機及控制器自身的防高頻干擾性能較好。為了抑制干擾的產(chǎn)生,我們采取以下措施：

(1)傳輸線及網(wǎng)線作必要的屏蔽。

(2)發(fā)射機電源與控制器的電源嚴格分開。

(3)控制器部分作屏蔽良好的金屬外殼。

1.2.2 雙機互鎖和天線倒換

本單位具有多個廠家的不同型號的發(fā)射機,如有兩個廠家的四個機型的3KW 機,而10KW 機型有M2W,PDM和DX-10。已經(jīng)有多個頻率有主備機,且有的頻率的主備機類型不一致,如淳安3KW PDM 和上海3KW PDM,上海10KW PDM 和M2W。為了實現(xiàn)主備機故障自動倒換,必須考慮到兩機互鎖和天線自動倒換。這些發(fā)射機開關(guān)機控制線路或者元件都不一樣。同時從穩(wěn)定性考慮,我們認為發(fā)射機本機和自加硬件穩(wěn)定性高于PAC 控制器的處理,而PAC 控制器處理的穩(wěn)定性又強于兩部發(fā)射機網(wǎng)線通訊及整合軟件。基本這個考慮,我們在雙機互倒方面采用以下原則：

(1)天線倒換繼電器的電源由接繼電器的常開點提供,中間線路接入另部機器的線路。

(2)兩機進行必要的硬件聯(lián)鎖,而不純粹由整合軟件來控制。

(3)兩機的PAC 控制器可通過網(wǎng)線,根據(jù)特定的以太網(wǎng)通訊得到對方的信息而對自己進行開關(guān)機控制。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

利用原先已經(jīng)架設(shè)好的以太局域網(wǎng),將機房的發(fā)射機和供電系統(tǒng)連入以太網(wǎng)中。發(fā)射機通過可編程自動化控制器(PAC)接入以太網(wǎng),將資源有條件的共享給局域網(wǎng)內(nèi)的用戶。網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖3。

整個系統(tǒng)共分為4 個層次：

(1)機房設(shè)備端：要監(jiān)控的機房設(shè)備,主要是發(fā)射機和供電系統(tǒng)。

圖3

圖4

(2)可編程自動化控制器：安裝在發(fā)射機上,可獨立對發(fā)射機進行控制,并通過以太網(wǎng)接口將采集到的發(fā)射機數(shù)據(jù)共享給局域網(wǎng)用戶。

(3)后臺服務(wù)器端：主要運行后臺程序、數(shù)據(jù)庫軟件和時間同步系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫保存著自動化系統(tǒng)的配置信息,后臺程序?qū)崟r捕捉機器各類信息并存入數(shù)據(jù)庫,如果有需要可以通過短信報警。局域網(wǎng)內(nèi)的所有計算機包括可編程自動化控制器通過時間同步系統(tǒng)進行時間同步。

(4)自動化監(jiān)控系統(tǒng)客戶端?？蛇\行在局域網(wǎng)內(nèi)的值班機和其他通過授權(quán)的計算機上。用于實時監(jiān)控發(fā)射機,代替值班員的部分工作,減輕值班員工作壓力。

3 自動化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)

PAC 上的程序有如下功能：

(1)采集并傳送發(fā)射機數(shù)據(jù)。

(2)自動開關(guān)機。PAC 保存著發(fā)射機的播出時間表,在設(shè)定的播音時間段內(nèi)保證發(fā)射機的正常播出。播出時間表保存在PAC 的只讀存儲器內(nèi),即使斷電也不會丟失,因此停電后也能夠自動開機。

播出時間表有兩種：一種是正常播音時間表,發(fā)射機在通常情況下都按照正常播音時間表工作,另一種是臨時播音時間表,當遇到通知發(fā)射機播音時間暫時需要更改時,可以通過設(shè)置臨時開關(guān)機時間表,讓發(fā)射機臨時增開或者臨時關(guān)機。臨時播音時間表比正常播音時間表具有更高的優(yōu)先級。

(3)備機啟動功能：當主發(fā)射機無法播出時,從機上的PAC 啟動從機進行工作。當主發(fā)射機功率過低時,主機上的PAC 和從機上的PAC 通過以太網(wǎng)進行通訊,當確定從機沒有故障時,切換到備用發(fā)射機進行工作。

3.1 客戶端程序

客戶端程序是發(fā)射機自動化監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。

3.2 登陸權(quán)限控制

為機房所有人設(shè)定帳戶,不同帳戶有不同登陸權(quán)限。帳戶類型有：訪客、值班員、機房管理員(機房主任)、系統(tǒng)管理員。其中只有值班員和機房管理員有控制發(fā)射機的權(quán)限,為了保證安全,只有在值班PC 上才能夠控制發(fā)射機。訪客只能夠?qū)崟r查看發(fā)射機運行狀況,機房管理員可以對發(fā)射機運行參數(shù)進行修改,系統(tǒng)管理員只用于創(chuàng)建和分配帳戶。用戶的所有操作都保存在數(shù)據(jù)庫中。

3.3 遠程實時監(jiān)控和報警

以圖形化的方式對發(fā)射機的模擬量、狀態(tài)量、開關(guān)量進行實時檢測并顯示,可以設(shè)置各監(jiān)測量的正常狀態(tài)范圍,警告范圍以及故障范圍,判斷檢測值是否正常,不同狀態(tài)以不同顏色顯示(正常——綠色、警告——黃色、故障——紅色)、不同聲音提醒。

具有權(quán)限的用戶可以對發(fā)射機進行控制。

3.4 發(fā)射機參數(shù)設(shè)置

設(shè)置發(fā)射機的播音時間表、主備機設(shè)置,檢測發(fā)射機參數(shù)的正常/警告/故障范圍,延時/立即報警及延時時間設(shè)置。

配電系統(tǒng)監(jiān)測：檢測高壓電源三相是否有電、顯示當前使用的線路；檢測低壓電源三相電壓、電流、相序等,檢測電源控制直流屏、發(fā)動機蓄電池電壓,異常報警。停電恢復、高壓倒電后,低壓自動開啟(有保安閘刀)。配電系統(tǒng)自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件運行界面如圖4 所示。