氣象自動(dòng)站風(fēng)向風(fēng)速傳感器的一種檢修方法

金 梅，李 政，劉潤(rùn)萍

（1.山西省呂梁市氣象局，山西 呂梁 030002；2.山西省交城縣氣象局，山西 交城 030500）

氣象自動(dòng)站風(fēng)向風(fēng)速傳感器的一種檢修方法

金 梅1，李 政2，劉潤(rùn)萍2

（1.山西省呂梁市氣象局，山西 呂梁 030002；2.山西省交城縣氣象局，山西 交城 030500）

1 引言

近年來(lái)氣象臺(tái)站觀測(cè)儀器自動(dòng)化水平迅速提高，區(qū)域氣象觀測(cè)站建設(shè)速度進(jìn)一步加快，每個(gè)縣局要維護(hù)的設(shè)備數(shù)量增加，簡(jiǎn)單快速判斷氣象自動(dòng)站設(shè)備故障點(diǎn)是臺(tái)站儀器維修維護(hù)中的一個(gè)難點(diǎn)，尤其是風(fēng)速傳感器和格雷碼輸出的風(fēng)向傳感器，輸出的是脈沖信號(hào)，用萬(wàn)用表是無(wú)法捕獲的。本文就利用工業(yè)自動(dòng)化控制中常用的PLC對(duì)風(fēng)向風(fēng)速傳感器的檢測(cè)做一總結(jié)。

PLC是工業(yè)自動(dòng)化控制中常用的設(shè)備，一般有多個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入輸出點(diǎn)，自帶一到兩個(gè)模擬量輸入輸出點(diǎn)，一個(gè)編程口和一個(gè)485通訊口，內(nèi)部有格雷碼轉(zhuǎn)換程序，可以編制簡(jiǎn)單的運(yùn)算程序。為應(yīng)用其檢測(cè)自動(dòng)站儀器提供了必要條件。

PLC使用的是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，與氣象儀器有一定的差異，為了使PLC能符合檢測(cè)自動(dòng)站儀器所符合的技術(shù)指標(biāo)，首先是PLC選型，選擇適合氣象儀器檢修用的PLC，其次需要簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)制作部分轉(zhuǎn)換線路。為了檢測(cè)方便，需要編制簡(jiǎn)單的PLC程序。

2 電源部分

PLC上一般有24 V直流輸出，風(fēng)速風(fēng)向傳感器需要12 V或5 V供電，為了使用方便，直接將PLC輸出的24 V電源轉(zhuǎn)換成傳感器所需的12 V和5 V電壓，選用市面通用的78系列穩(wěn)壓集成模塊，設(shè)計(jì)了電源變換電路。

3 電平轉(zhuǎn)換電路

大部分風(fēng)向風(fēng)速傳感器高電平+5 V，而PLC輸入電平要求12～24 V，為了能保證PLC拾取風(fēng)向風(fēng)速傳感器的脈沖信號(hào)，需要有電平轉(zhuǎn)換電路。光電耦合器具有體積小、使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng)、無(wú)觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離、動(dòng)作速度快等特點(diǎn)，因而選用光電隔離耦合器實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。光耦左端接風(fēng)向風(fēng)速傳感器的脈沖輸出端，右端接PLC輸入端，當(dāng)風(fēng)向風(fēng)速傳感器出現(xiàn)高電平時(shí)，光耦右端導(dǎo)通，給PLC輸出高電平，以便PLC檢測(cè)。

4 風(fēng)向風(fēng)速傳感器與PLC的連接

一般PLC輸入端0.0是高速輸入端，可達(dá)10 Hz以上，故將風(fēng)速脈沖接到0.0（X0）輸入點(diǎn)，將風(fēng)向格雷碼輸出接到0.1～0.7輸入點(diǎn)。光耦電路8路焊接在電路板上，并將地相連分別接至風(fēng)向風(fēng)速傳感器的地（GND）和PLC的輸入端的COM上，將8路光耦的左端一般是1腳分別接在風(fēng)速傳感器（3腳）、風(fēng)向傳感器格雷碼輸出端（4-10）即G0～G6；將光耦右端一般為6腳相連接到24 V電源，將4腳分別依次接到PLC輸入端的00、01～07端。至此硬件部分即接好。

5 PLC程序

線路連接好后，PLC要有一段格雷碼轉(zhuǎn)二進(jìn)制程序。此程序主要是為了能判斷風(fēng)向傳感器的方位指示是否正確。用PLC編程軟件就可讀出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，將360°方位分成128份，分別對(duì)應(yīng)0～128。

6 電腦程序

用電腦（工業(yè)上俗稱上位機(jī)）編制程序，可直接讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算，即可得到風(fēng)向及風(fēng)速數(shù)據(jù)，可對(duì)風(fēng)向風(fēng)速傳感器進(jìn)行問(wèn)題排查。下面給出用VB編寫(xiě)的讀取數(shù)值的關(guān)鍵部分程序。

7 使用

制作好電路，將格雷碼輸出的風(fēng)向傳感器接入線路中，利用上述程序可檢測(cè)出風(fēng)向的值（0～360°對(duì)應(yīng)0～128），利用PLC編程軟件可監(jiān)控格雷碼每位脈沖輸出情況，從而判斷出風(fēng)向傳感器有無(wú)故障以及故障點(diǎn)位置。

依次將風(fēng)速傳感器、雨量傳感器等接入PLC0.0輸入點(diǎn)可判斷脈沖情況。

8 小結(jié)

本文主要介紹了PLC對(duì)自動(dòng)氣象站風(fēng)向風(fēng)速傳感器的檢修，同理可檢測(cè)雨傳感器。對(duì)于以電阻、電壓形式輸出的溫度、濕度等傳感器，用數(shù)字萬(wàn)用表判斷方法較為簡(jiǎn)單。利用PLC的模擬量輸入輸出模塊可檢測(cè)和輸出工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的0～5 V或4～20 mA模擬信號(hào)，用于采集器輸入端和傳感器輸出故障判斷也是可行的；利用PLC高速脈沖輸入、脈沖輸出，配合程序和PLC編程軟件也可判斷地溫變送器、線路接觸故障等。總之，PLC是一款價(jià)格低、性能穩(wěn)定的工業(yè)自動(dòng)化可編程序控制器，充分利用其特性可方便檢修自動(dòng)氣象站儀器。

P415.1+3

B

1002-252X(2012)02-0034-01

2012-2-1

金梅（1973—），女，江蘇省南京市人，南京信息工程大學(xué)，本科生，工程師.