ABB SNAT609_廈門仲鑫達科技有限公司

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近年來廣播電視發射技術有了飛躍的發展，發射機朝著率、全固態化、智能化方向發展，新型發射機的控制係統多以單片機為核心構成，具有高度的智能化和可靠性。隨著自動化技術的高速發展，PLC的可靠性也是很高的，使得對發射機的操作做到無人值守已可以實現。

本文以我曾做的某電視臺發射機房實時監控係統為例，介紹西門子PLC在廣電係統中的應用。係統採用1臺西門子S7-300作為主站，5臺S7-200作為從站，主站通過穩定的工業現場總線（PROFIBUS-DP）將從站採集的所有PLC的數據傳送給上位機畫面，從而給工作人員的管理帶來了方便。

二、係統硬件

該控制係統共需開關量輸入93點，開關量輸出35點，模擬量輸入62點。為盡可能減少電磁幹擾，根據發射機分布情況，係統共分一個主站和五個從站。選用西門子S7-300係列CPU315-2DP作為主工作站，S7-200係列CPU224加開關量輸入輸出模塊EM223和模擬量輸入模塊EM231以及Profibus-DP模塊EM277組成從工作站，並為每一個從站配置了一個TD200文本操作顯示面板用於本地實時顯示發射機工作參數。在發射臺監控室設置了兩臺裝有西門子WinCC組態軟件的研華工控機。整個係統通過工業現場總線（PROFIBUS-DP）聯接而成。係統網絡結構見“係統原理圖”。

6臺PLC工作站完成底層的控制動作，包括：開關信號的採集，模擬信號的採集，以及由PLC給發射機發出控制信號。選用一臺S7-300是為了實現上位機冗餘、底層PLC CPU時鐘校正、自動開關發射機數據存儲和所有採集的數據的快速集中處理。

2臺上位機通過工業以太網（TIP/IP），完成互相冗餘；同時，通過總線將6臺PLC的數據全部採集上來，在畫面上顯示。冗餘的上位機增強了整個係統的可靠性。

由於發射臺有著強磁場幹擾和發射機的模擬量信號不在PLC標準範圍之內，在工作站PLC與發射機之間使用了信號調理電路聯接；信號調理電路的作用是將發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，並且從電磁兼容的角度考慮，也保證了採集信號的準確。

三、係統軟件

整個軟件係統分為PLC工作站應用軟件和上位機人機界面組態軟件兩大部分。本係統中採用西門子公司的STEP7和MicroWin_3.2編程軟件進行了PLC工作站的應用軟件編程，同時還採用了西門子公司的WinCC組態軟件進行了上位機人機界面的組態編程。

四、係統功能

本係統主要實現了下述功能：

1. 自動監測發射機係統運行狀態，實時監測、記錄各參數量值（包括模擬量和開關量值）；對異常情況和參數越限進行記錄報警；自動記錄各機器開關機的時間及累計運行時間。

2. 按各頻率每周播出時間表，定時（或隨時）開機、關機、倒機；

3. 報警功能：有故障，即時顯示報警。本地採用語音聲、光報警方式，並可根據故障程度自動開啟備用發射機；

4. 根據不同用戶的權限實時控制發射機各種操作。

5. 自動生成報表功能：可根據用戶的要求，生成各類報表（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）。報表可根據需要進行定時或隨機打印；

6. 鍵盤功能

1) 可通過小鍵盤對前端機進行人工幹預或修改某些參數；

2) 可修改開關機時間、當前時間、倒機時間；

3) 可通過鍵盤操作實現開機、關機、倒機等操作；

4) 為了避免頻繁倒機，可屏蔽某一部發射機的使用。

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

為了保證係統的有效運行，係統提供口令管理機制來限定值班員的操作權限和操作範圍。值班員的權限由係統管理員設定。

係統運行過程中的操作情況都被自動記錄，包括值班員的編號、時間、命令等。係統可以對記錄進行查詢、檢索，以便了解值班員對係統的操作

8. 數據查詢

1) 歷史曲線：查詢設備的模擬量，每五分鐘取一點數據，畫出昨天和今天的兩條曲線。

2) 事件查詢列出設備發生故障或越限這兩種事件，並顯示故障代碼及含義，發生故障設備的數據、狀態。

9. 數據存儲：

1) 一類是五分鐘數據，它只包含模擬量，因為數據量較大，只需保存三個月，五分鐘數據以曲線的方式顯示；

2) 一類是例行數據（整點數據），包括模擬量、開關量，整點數據是各類報表的依據。

3) 另一類是故障數據，包含故障前後十秒內的所有數據。

4) 所有歷史數據亦可存入光盤長期保存。

10. 數據庫的通用性和性

1) 歷史數據存放在主服務器數據庫中，在從服務器中建立該數據庫的鏡像備份，兩者通過定時校驗，發現問題及時自動恢復。

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係統（管理信息係統）是監控係統中的一部分，是一個小型的數據庫，主要是對機房內的器材、圖紙資料、技術檔案進行統一的、規範的、科學的管理。MIS係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、交接班記錄進行顯示、查詢、檢索、統計、打印報表等功能。

12. 遠程訪問採用網絡操作係統、內置Web Server軟件，利用Web 信息發布技術，通過局辦公網，為上級和相關職能部門提供有關的信息。

為了保證係統的，減少係統入侵或人為破壞的可能性，應設置實時數據網關，使監控網能共享辦公網資源，辦公網不能直接訪問監控網，只能按權限取得約定的實時信息。

五、結束語

西門子公司的S7-200係列和S7-300係列PLC具有強大的指令，豐富的CPU類型和擴展模塊，尤其是CPU模塊內部集成了實時時鐘，使其適合於廣播發射機的自動控制應用。西門子公司提供的編程軟件包和WinCC組態軟件，功能強大，使係統開發變的更容易。

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