DX-600自動(dòng)化系統(tǒng)原理分析

國(guó)家新聞出版廣電總局五五二臺(tái)　陳　斌

DX-600自動(dòng)化系統(tǒng)原理分析

國(guó)家新聞出版廣電總局五五二臺(tái)陳斌

發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)是發(fā)射機(jī)重要的輔助系統(tǒng)，而可編程控制器又作為該系統(tǒng)重要組成部分，其控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)直接影響發(fā)射機(jī)工作，是保證機(jī)器安全運(yùn)行，滿(mǎn)負(fù)荷工作的重要條件之一。文章針對(duì)我臺(tái)兩臺(tái)大型中波發(fā)射機(jī)的自動(dòng)化系統(tǒng)工作原理、實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行介紹。以及對(duì)可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，進(jìn)行查找要因，排除干擾并制定方案做出自己需要改進(jìn)建議，以達(dá)到提高該系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。

可編程控制器；DH+網(wǎng)絡(luò)；干擾；動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換

1.系統(tǒng)核心硬件組成

發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（工程機(jī)）和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器三部分組成。其中核心部件是PCL。DX發(fā)射機(jī)使用的是國(guó)內(nèi)比較少用的由美國(guó)Rockwell公司生產(chǎn)的AB-PLC。其中主要用在發(fā)射機(jī)TCU（發(fā)射機(jī)控制單元）使用的型號(hào)是SLC5/04。在功放單元使用的是型號(hào)是SLC 5/01。這些都是原機(jī)自帶的。后期我們?cè)诰S護(hù)過(guò)程中加入了日本歐姆龍公司的PLC產(chǎn)品，它主要用作附屬自動(dòng)化方面。

2.數(shù)據(jù)信息類(lèi)型

發(fā)射機(jī)與TCU或控制臺(tái)上的工控機(jī)之間通過(guò)485線(xiàn)組成DH+網(wǎng)絡(luò)（該網(wǎng)絡(luò)屬于令牌網(wǎng)）傳遞三種類(lèi)型數(shù)據(jù)。即數(shù)字量、模擬量和開(kāi)關(guān)量。

2.1數(shù)據(jù)信息

數(shù)據(jù)字節(jié)通常是16位，分為3種類(lèi)型：①數(shù)字量 比如發(fā)射機(jī)的各種模擬機(jī)械表值。將模擬量用二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示。這個(gè)過(guò)程要實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。該數(shù)據(jù)是離散的 ②模擬物理量 比如發(fā)射機(jī)附屬自動(dòng)化設(shè)備監(jiān)控發(fā)射機(jī)水泵組件系統(tǒng)里工作狀態(tài)。其中有發(fā)射機(jī)冷卻水進(jìn)出水溫度，水關(guān)壓力情況和流量信息等。這類(lèi)型數(shù)據(jù)是一個(gè)持續(xù)變化的物理量，是屬于連續(xù)型的。通常這類(lèi)數(shù)據(jù)是不能直接通過(guò)PLC微機(jī)處理的。要經(jīng)過(guò)變送器，將采集點(diǎn)采集到的物理量變成電信號(hào)。我們發(fā)射機(jī)通常是轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)。再經(jīng)過(guò)變送器放大后才能作為PLC設(shè)備的輸入信號(hào)的。③開(kāi)關(guān)量：該類(lèi)型數(shù)據(jù)具有邏輯意義?？勺鳛榘l(fā)射機(jī)的控制信號(hào)和設(shè)備啟停的狀態(tài)信號(hào)。比如發(fā)射機(jī)循環(huán)水泵工作在1號(hào)還是2號(hào)泵，戶(hù)外熱交換器風(fēng)扇是四臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，還是兩臺(tái)狀態(tài)。通常用一位二進(jìn)制位就可以表示一個(gè)設(shè)備的兩個(gè)狀態(tài)。而數(shù)據(jù)有幾個(gè)字節(jié)就能表示幾個(gè)設(shè)備。

2.2狀態(tài)信息

表示所定義的設(shè)備的工作狀態(tài)，發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)主要目的就是采集、記錄和傳送發(fā)射機(jī)設(shè)備的狀態(tài)信息的。工作方式是采用時(shí)間間隔的方式采集數(shù)據(jù)。（通常是每秒），從而實(shí)現(xiàn)MMI屏的遠(yuǎn)程設(shè)置和發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)程遙控。這里需要說(shuō)明的是：數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)信息涵蓋了發(fā)射機(jī)在運(yùn)行時(shí)間段運(yùn)行狀態(tài)的所有信息。在我發(fā)射機(jī)控制臺(tái)有一臺(tái)專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)將每次掃描周期內(nèi)收集到的數(shù)據(jù)信息和狀態(tài)信息（即發(fā)射機(jī)狀態(tài)）記錄到該服務(wù)器上。

2.3控制信息

控制臺(tái)的工控機(jī)通過(guò)1784PKTX通訊卡將控制指令傳遞給發(fā)射機(jī)的TCU。該類(lèi)型控制信息主要有：發(fā)射機(jī)的節(jié)目運(yùn)行圖和調(diào)度令。控制指令具體操作有功率設(shè)置（高中低功率）；升降功率和開(kāi)關(guān)機(jī)指令。

2.4LED轉(zhuǎn)接電路板

該板主要作用是：采集功放單元柜上LED故障指示板和整流柜上PS LED指示燈信號(hào)。大家都知道我們維護(hù)人員大部分判斷故障是通過(guò)功放單元的PB LED故障指示燈和PS LED故障指示燈。DX發(fā)射機(jī)具有眾多的故障檢測(cè)電路。它能將故障信號(hào)（一般是低電平）通過(guò)IDE電纜鎖存到這兩塊板上。LED轉(zhuǎn)接板就是把這些鎖存故障信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓調(diào)整至同一等級(jí)電平送至控制臺(tái)自動(dòng)化工控機(jī)。這樣做同時(shí)也有一個(gè)好處。它能將發(fā)射機(jī)功放單元的PB LED故障指示板和PS LED故障指示板與工控機(jī)之間實(shí)行芯片隔離。從而避免了對(duì)發(fā)射機(jī)檢測(cè)電路影響。

3.通信協(xié)議

自動(dòng)化系統(tǒng)有關(guān)通信協(xié)議有以下協(xié)議：

（1）DH+通訊：它在控制臺(tái)核心器件是1784PKTX通訊卡，它是屬于PCI插件。通過(guò)組態(tài)軟件iFIX實(shí)行遠(yuǎn)程遙控發(fā)射機(jī)的TCU功能。該系統(tǒng)的連接線(xiàn)是藍(lán)白兩芯的DH+線(xiàn)連接到發(fā)射機(jī)的TCU中PLC子機(jī)柜中的SLC5/04。DH+作為在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的協(xié)議，它組成的網(wǎng)絡(luò)屬于令牌網(wǎng)。

（2）以太網(wǎng)技術(shù)：它是互聯(lián)網(wǎng)中最常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。通過(guò)網(wǎng)卡接連雙絞線(xiàn)能實(shí)行局域網(wǎng)內(nèi)各發(fā)射機(jī)臺(tái)站的數(shù)據(jù)范圍，共享等功能。

4.發(fā)射機(jī)所采用的數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型

我們還在以上基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了發(fā)射機(jī)附屬自動(dòng)化系統(tǒng)。工作鏈接采用485線(xiàn)方式，采用的PLC是目前國(guó)內(nèi)比較常見(jiàn)的日本歐姆龍。這套系統(tǒng)主要檢查發(fā)射機(jī)水泵組件、戶(hù)外熱交換器和發(fā)射機(jī)高壓變壓器等溫度、水流量等模擬信號(hào)的采集和處理。由于發(fā)射機(jī)工作屬于電磁情況比較復(fù)雜的環(huán)境，而且采集點(diǎn)和下位機(jī)的距離比較遠(yuǎn)。故我們采用的變送器是電壓型變壓器，下一步爭(zhēng)取將485通訊線(xiàn)升級(jí)成光釬傳遞。從而進(jìn)一步提高抗干擾性。

發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)軟件是基于ODBC開(kāi)發(fā)的，可以很直接地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。主要使用以下數(shù)據(jù)類(lèi)型：

（1）字符數(shù)據(jù)類(lèi)型：（char和varchar）

用來(lái)存儲(chǔ)各種字母數(shù)字符號(hào)特殊符號(hào) ，數(shù)據(jù)庫(kù)該類(lèi)型數(shù)據(jù)用來(lái)說(shuō)明發(fā)射機(jī)ID，天線(xiàn)類(lèi)型信息和故障描述等文字信息。

（2）整數(shù)數(shù)據(jù)類(lèi)型 ：（int和tinyint）

用來(lái)存儲(chǔ)特殊意義的整數(shù)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)主要是使用tinyint類(lèi)型，數(shù)據(jù)只有一位，在狀態(tài)信息庫(kù)比較多使用地該數(shù)據(jù)類(lèi)型。定義各種設(shè)備的工作狀態(tài)。如當(dāng)前使用的射頻源 數(shù)據(jù)舉例：0代表：射頻源A，1代表：射頻源B，2代表：外部射頻源。

（3）日期和時(shí)間數(shù)據(jù)類(lèi)型：（datetime ）

顧名思義是用來(lái)用于存儲(chǔ)日期和時(shí)間的結(jié)合體 。該類(lèi)型數(shù)據(jù)有8位，表示如下：

1）日期：

如：20000601代表： 2000 年6 月1 日

2）時(shí)間：

如：10:23:5.123Am 上午10 時(shí)23 分5 秒123 毫秒

（4）邏輯數(shù)據(jù)類(lèi)型（BIT）

BIT數(shù)據(jù)類(lèi)型占用1 個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間其值為0 或1 。具有對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行控制的邏輯含義如：

水泵工作狀態(tài)。其中0關(guān)閉1開(kāi)啟

（5）浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類(lèi)型 （numeric ）

用于存儲(chǔ)十進(jìn)制小數(shù)浮點(diǎn)數(shù)值的數(shù)據(jù) ，本系統(tǒng)該類(lèi)型數(shù)據(jù)位數(shù)是9位。像發(fā)射機(jī)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)（入射功率和發(fā)射功率；冷卻系統(tǒng)的出水溫度和進(jìn)水溫度）都是采用該類(lèi)型數(shù)據(jù)。

5.I/O端口的編址方式

（1）微機(jī)對(duì)外設(shè)的訪(fǎng)問(wèn)實(shí)質(zhì)上是對(duì)外設(shè)接口電路中相應(yīng)的端口進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。這過(guò)程中會(huì)遇到這樣問(wèn)題：處理器掛有多個(gè)接口芯片，而微處理器每次傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，只允許與其中一個(gè)接口芯片交換數(shù)據(jù)，那么就會(huì)有微處理器如何識(shí)別應(yīng)該對(duì)哪個(gè)I/O接口地址進(jìn)行讀寫(xiě)操作的問(wèn)題。

（2）對(duì)于我們臺(tái)的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)同樣也面臨這樣的問(wèn)題。比如：工程機(jī)發(fā)出的控制指令（開(kāi)關(guān)機(jī)）被兩部TCU接受到，這時(shí)就需要PLC進(jìn)行判斷是A01執(zhí)行還是A02機(jī)執(zhí)行該指令。

（3）在工業(yè)自動(dòng)化主要采用兩種辦法來(lái)解決的：

1）獨(dú)立編址：這種方式指令功能較弱，需要通過(guò)CPU的寄存器進(jìn)行中轉(zhuǎn)才能完成，這種編址方式在Intel系列，Z80及大型計(jì)算機(jī)中廣泛采用。

2）統(tǒng)一編址方式，我們自動(dòng)化系統(tǒng)就是采用這種方式。該編址方式的特點(diǎn)：省去了單獨(dú)的I/O指令和控制線(xiàn)；I/O空間是存儲(chǔ)器空間的一部分，I/O端口占用了存儲(chǔ)器的一部分地址空間。

（4）PLC與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)方式：一共有5種方式，根據(jù)我們機(jī)器的特點(diǎn)：由于用于外部控制過(guò)程的各種時(shí)間是固定而且是已知的，在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，輸入數(shù)據(jù)時(shí)，外設(shè)數(shù)據(jù)一定是準(zhǔn)備好的，輸出時(shí)，接口輸出寄存器一定是空的。所以采用的是無(wú)條件傳送方式。

6.結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化系統(tǒng)主要的任務(wù)之一就是采集發(fā)射機(jī)有關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并在工控機(jī)上顯示出來(lái)。并與無(wú)線(xiàn)局的VISA網(wǎng)配套，將有關(guān)數(shù)據(jù)上傳。作為領(lǐng)導(dǎo)檢查各臺(tái)發(fā)射機(jī)“三滿(mǎn)”播出情況的指標(biāo)。也可以通過(guò)過(guò)往數(shù)據(jù)判斷為發(fā)射機(jī)故障情況提供第一手資料。故理解和掌握發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的工作原理對(duì)于我們運(yùn)維十分重要。對(duì)于我們一線(xiàn)維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)與發(fā)射機(jī)的檢修維護(hù)同樣重要。

［1］韋大偉.計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社.

［2］劉淑梅.Windows server 2003組網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用詳解［M］.人民郵電出版社.

［3］廟常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問(wèn)答［M］.機(jī)械工業(yè)出版社.

［4］郁漢琪.可編程序控制器原理及應(yīng)用［M］.中國(guó)電力出版社.