王穎

摘 要：本文主要介紹多普勒天氣雷達(dá)遙控配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工作原理。并且通過分析配電系統(tǒng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，以及解決方法，來對(duì)系統(tǒng)升級(jí)改造進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)配電系統(tǒng) PLC控制單元 令牌環(huán) 升級(jí)改造

中圖分類號(hào)：TN959.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0126-02

民航天津空管分局天氣雷達(dá)是國內(nèi)首個(gè)全相參雙機(jī)熱備多普勒天氣雷達(dá)。采用模塊化設(shè)計(jì)，性能優(yōu)良，具有較高的可靠性，穩(wěn)定性，可維護(hù)性及全天候的連續(xù)工作能力。為預(yù)報(bào)人員提供更多更準(zhǔn)確的氣象資料，為管制人員提供了更具參考價(jià)值的回波產(chǎn)品。它已經(jīng)成為民航天津空管分局監(jiān)視機(jī)場(chǎng)周圍天氣環(huán)境，保障飛行安全的重要武器。然而再完美的設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)故障。雷達(dá)配電系統(tǒng)是整個(gè)雷達(dá)的電能量來源，通過對(duì)它的結(jié)構(gòu)、工作原理以及故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，來修改系統(tǒng)的控制模式，進(jìn)而完成系統(tǒng)的升級(jí)改造。使雷達(dá)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，對(duì)保障強(qiáng)對(duì)流天氣下飛行安全具有重大意義。

1 結(jié)構(gòu)及原理

多普勒天氣雷達(dá)遙控配電系統(tǒng)為整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)提供電能供應(yīng)以及狀態(tài)監(jiān)控。采用兩種控制模式：本控和遙控，為雷達(dá)的維護(hù)及使用提供了便利。它將雷達(dá)各個(gè)關(guān)鍵部位的實(shí)時(shí)電力及環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)送到主控臺(tái)監(jiān)控界面上，為雷達(dá)系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供決策服務(wù)。

1.1 結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)主要由穩(wěn)壓源、浪涌抑制器、PLC及其配置模塊、TeSys U（馬達(dá)控制器）、溫濕度傳感器和電力監(jiān)控儀組成。如圖1。

核心部分包括控制分機(jī)、配電分機(jī)和主控中心，其中控制分機(jī)包括PLC及其配置模塊，配置有Ethernet網(wǎng)口（支持TCP/IP協(xié)議）和RS485（支持Modbus協(xié)議）；配電分機(jī)包括8路TeSys U和電力監(jiān)控儀，可以同時(shí)控制雷達(dá)的8個(gè)分系統(tǒng)的配電開關(guān)；主控中心包括主控計(jì)算機(jī)和交換機(jī)，主控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)控制配電分機(jī)采集雷達(dá)各分系統(tǒng)配電狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 原理

系統(tǒng)分為本控/遙控兩種工作方式，兩種方式都是控制TeSys U的A1、A2觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的控制，本控時(shí)，直接用按鈕接通觸點(diǎn)；遙控時(shí)，通過外置中間繼電器的輔助觸點(diǎn)來控制。8路TeSys U的控制和狀態(tài)信號(hào)、1路電量傳感器和2路溫濕度傳感器的采集量都是通過基于Modbus協(xié)議的RS485接口送往PLC，再由PLC控制8路TeSys U執(zhí)行供斷電操作。如圖2。

主控中心通過局域網(wǎng)對(duì)控制分機(jī)發(fā)出指令，控制分機(jī)接收指令后，通過TeSys U控制雷達(dá)各分機(jī)的配電，同時(shí)控制分機(jī)采集各分系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，送往主控中心，為雷達(dá)系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供決策服務(wù)。

在此系統(tǒng)中，我們采用PLC作為遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)的控制核心，它通過TeSys U對(duì)雷達(dá)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，與TeSys U間采用Modbus通訊協(xié)議，溫濕度傳感器和電力監(jiān)控儀也采用Modbus協(xié)議，RS485接口與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。另外PLC配置有以太網(wǎng)口，采用TCP/IP協(xié)議，可以與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊。

2 故障分析處理

2.1 故障現(xiàn)象

將配電機(jī)柜空開總閘閉合，給控制分機(jī)上電后，無論遙控還是本控都不能正常給各個(gè)分系統(tǒng)供電。按下觸電開關(guān)有時(shí)能夠點(diǎn)亮（正常供電狀態(tài)燈，即TeSys U的主極狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，表示繼電器已經(jīng)吸合），有時(shí)候需要等好久才能點(diǎn)亮，有時(shí)候不做反應(yīng)。關(guān)閉分機(jī)配電也是同樣現(xiàn)象。整個(gè)控制分機(jī)處于一個(gè)控制錯(cuò)亂的狀態(tài)。

2.2 故障分析及維修

基于配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理分析，問題可能出在PLC、Modbus總線通信或其他11節(jié)點(diǎn)上。首先檢查PLC和8個(gè)TeSys U，狀態(tài)正常。再檢查總線上每一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接狀態(tài)是否正常。對(duì)于TeSys U可以觀察上面通信狀態(tài)燈，如果為紅色即為連接異常。經(jīng)檢查連接狀態(tài)良好。檢查1路電量傳感器和2路溫濕度傳感器連接正常，狀態(tài)正常。由于PLC控制混亂，考慮有肯能受某個(gè)節(jié)點(diǎn)影響，最后發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫濕度傳感器通信速率發(fā)生改變，正常情況應(yīng)為：9600 8N1通信格式。這個(gè)故障比較隱蔽。

分析造成故障的原因是由于溫濕度傳感器通信速率改變，但是工作狀態(tài)正常，沒有報(bào)警，造成當(dāng)PLC讀取它的數(shù)據(jù)時(shí)，不能正常讀入，影響了對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的訪問。因?yàn)镻LC與節(jié)點(diǎn)之間采用總線方式通信，用令牌環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)尋址和操作。當(dāng)令牌交到溫濕度傳感器的時(shí)候，PLC就能與其通信，但是此時(shí)通信速率改變，造成讀取溫濕數(shù)據(jù)不成功，令牌沒有被釋放，影響了程序執(zhí)行，因此不能繼續(xù)尋址。

將用于測(cè)量環(huán)境溫濕度傳感器的通信格式修改正確后，遙控配電分機(jī)恢復(fù)正常。

3 系統(tǒng)改造升級(jí)方法

3.1 發(fā)現(xiàn)問題

雖然通過修正溫濕度傳感器的通信速率解決了配電系統(tǒng)故障問題，但是我們仔細(xì)一想如此龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，作用又如此重要，因?yàn)橐粋€(gè)溫濕度傳感器就造成了整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，這是讓人很難接受的，并且以后可能還會(huì)出現(xiàn)同樣的故障。因此開始推敲PLC控制程序，發(fā)現(xiàn)單令牌環(huán)尋址存在缺陷，只有將尋址方式改變才能更好的避免該問題的重復(fù)發(fā)生。

3.2 解決問題

PLC與其他11個(gè)節(jié)點(diǎn)以Modbus總線相連接。信息訪問是通過在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間有序地傳遞token（令牌），來分配各結(jié)點(diǎn)對(duì)共享總線的訪問權(quán)利，形成閉合的邏輯環(huán)路。物理上是總線網(wǎng)，邏輯上是環(huán)型網(wǎng)，如圖3。

這種通信方式造成只有獲得令牌的節(jié)點(diǎn)才能與PLC進(jìn)行通信。而PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程遙控開關(guān)機(jī)、本控開關(guān)機(jī)以及監(jiān)測(cè)儀表的數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)需要完成的任務(wù)主要包括：8個(gè)TeSys U的本遙控開關(guān)機(jī)控制、狀態(tài)采集和故障復(fù)位功能；1個(gè)電力監(jiān)控儀的數(shù)據(jù)采集；通過對(duì)電壓不平衡度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)；2個(gè)溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集；因此一個(gè)循環(huán)下來需要21次令牌交接，如果在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生問題就會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作。

因此現(xiàn)在需要將PLC控制程序進(jìn)行升級(jí)改造，仔細(xì)研究一下便能發(fā)現(xiàn)所有操作只有兩種：讀操作和寫操作。因此將令牌環(huán)分成讀令牌環(huán)和寫令牌環(huán)，采用雙令牌環(huán)的形式如圖4。

兩個(gè)令牌是獨(dú)立運(yùn)行不會(huì)相互影響，這樣就解決了因?yàn)樽x令牌卡死，而不能寫的問題，造成PLC控制混亂。從根本上避免了應(yīng)為溫濕度傳感器故障，而造成整個(gè)雷達(dá)的癱瘓的問題。進(jìn)而完成對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的升級(jí)改造。

4 結(jié)語

遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)是多普勒天氣雷達(dá)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)整個(gè)雷達(dá)的電能供應(yīng)。保證其工作穩(wěn)定是雷達(dá)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。其核心部分就是PLC控制器，因此對(duì)其程序進(jìn)行合理設(shè)計(jì)是十分必要的。采用雙令牌環(huán)設(shè)計(jì)使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，避免因小失大故障的產(chǎn)生。通過PLC程序的成功改造，完成了配電系統(tǒng)的升級(jí)改造。

參考文獻(xiàn)

[1] PLC教程，F(xiàn)rank D.Petruzella， Third Edition，人民郵電出版社，2007.

[2] M340編程手冊(cè)，Schneider Electric China，2007.

[3] UNITY PRO操作手冊(cè)，Schneider Electric China，2010.

[4] 開放型Modbus/TCP規(guī)范，Andy Swales， Schneider Electric China，1999.endprint

摘 要：本文主要介紹多普勒天氣雷達(dá)遙控配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工作原理。并且通過分析配電系統(tǒng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，以及解決方法，來對(duì)系統(tǒng)升級(jí)改造進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)配電系統(tǒng) PLC控制單元 令牌環(huán) 升級(jí)改造

中圖分類號(hào)：TN959.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0126-02

民航天津空管分局天氣雷達(dá)是國內(nèi)首個(gè)全相參雙機(jī)熱備多普勒天氣雷達(dá)。采用模塊化設(shè)計(jì)，性能優(yōu)良，具有較高的可靠性，穩(wěn)定性，可維護(hù)性及全天候的連續(xù)工作能力。為預(yù)報(bào)人員提供更多更準(zhǔn)確的氣象資料，為管制人員提供了更具參考價(jià)值的回波產(chǎn)品。它已經(jīng)成為民航天津空管分局監(jiān)視機(jī)場(chǎng)周圍天氣環(huán)境，保障飛行安全的重要武器。然而再完美的設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)故障。雷達(dá)配電系統(tǒng)是整個(gè)雷達(dá)的電能量來源，通過對(duì)它的結(jié)構(gòu)、工作原理以及故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，來修改系統(tǒng)的控制模式，進(jìn)而完成系統(tǒng)的升級(jí)改造。使雷達(dá)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，對(duì)保障強(qiáng)對(duì)流天氣下飛行安全具有重大意義。

1 結(jié)構(gòu)及原理

多普勒天氣雷達(dá)遙控配電系統(tǒng)為整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)提供電能供應(yīng)以及狀態(tài)監(jiān)控。采用兩種控制模式：本控和遙控，為雷達(dá)的維護(hù)及使用提供了便利。它將雷達(dá)各個(gè)關(guān)鍵部位的實(shí)時(shí)電力及環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)送到主控臺(tái)監(jiān)控界面上，為雷達(dá)系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供決策服務(wù)。

1.1 結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)主要由穩(wěn)壓源、浪涌抑制器、PLC及其配置模塊、TeSys U（馬達(dá)控制器）、溫濕度傳感器和電力監(jiān)控儀組成。如圖1。

核心部分包括控制分機(jī)、配電分機(jī)和主控中心，其中控制分機(jī)包括PLC及其配置模塊，配置有Ethernet網(wǎng)口（支持TCP/IP協(xié)議）和RS485（支持Modbus協(xié)議）；配電分機(jī)包括8路TeSys U和電力監(jiān)控儀，可以同時(shí)控制雷達(dá)的8個(gè)分系統(tǒng)的配電開關(guān)；主控中心包括主控計(jì)算機(jī)和交換機(jī)，主控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)控制配電分機(jī)采集雷達(dá)各分系統(tǒng)配電狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 原理

系統(tǒng)分為本控/遙控兩種工作方式，兩種方式都是控制TeSys U的A1、A2觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的控制，本控時(shí)，直接用按鈕接通觸點(diǎn)；遙控時(shí)，通過外置中間繼電器的輔助觸點(diǎn)來控制。8路TeSys U的控制和狀態(tài)信號(hào)、1路電量傳感器和2路溫濕度傳感器的采集量都是通過基于Modbus協(xié)議的RS485接口送往PLC，再由PLC控制8路TeSys U執(zhí)行供斷電操作。如圖2。

主控中心通過局域網(wǎng)對(duì)控制分機(jī)發(fā)出指令，控制分機(jī)接收指令后，通過TeSys U控制雷達(dá)各分機(jī)的配電，同時(shí)控制分機(jī)采集各分系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，送往主控中心，為雷達(dá)系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供決策服務(wù)。

在此系統(tǒng)中，我們采用PLC作為遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)的控制核心，它通過TeSys U對(duì)雷達(dá)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，與TeSys U間采用Modbus通訊協(xié)議，溫濕度傳感器和電力監(jiān)控儀也采用Modbus協(xié)議，RS485接口與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。另外PLC配置有以太網(wǎng)口，采用TCP/IP協(xié)議，可以與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊。

2 故障分析處理

2.1 故障現(xiàn)象

將配電機(jī)柜空開總閘閉合，給控制分機(jī)上電后，無論遙控還是本控都不能正常給各個(gè)分系統(tǒng)供電。按下觸電開關(guān)有時(shí)能夠點(diǎn)亮（正常供電狀態(tài)燈，即TeSys U的主極狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，表示繼電器已經(jīng)吸合），有時(shí)候需要等好久才能點(diǎn)亮，有時(shí)候不做反應(yīng)。關(guān)閉分機(jī)配電也是同樣現(xiàn)象。整個(gè)控制分機(jī)處于一個(gè)控制錯(cuò)亂的狀態(tài)。

2.2 故障分析及維修

基于配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理分析，問題可能出在PLC、Modbus總線通信或其他11節(jié)點(diǎn)上。首先檢查PLC和8個(gè)TeSys U，狀態(tài)正常。再檢查總線上每一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接狀態(tài)是否正常。對(duì)于TeSys U可以觀察上面通信狀態(tài)燈，如果為紅色即為連接異常。經(jīng)檢查連接狀態(tài)良好。檢查1路電量傳感器和2路溫濕度傳感器連接正常，狀態(tài)正常。由于PLC控制混亂，考慮有肯能受某個(gè)節(jié)點(diǎn)影響，最后發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫濕度傳感器通信速率發(fā)生改變，正常情況應(yīng)為：9600 8N1通信格式。這個(gè)故障比較隱蔽。

分析造成故障的原因是由于溫濕度傳感器通信速率改變，但是工作狀態(tài)正常，沒有報(bào)警，造成當(dāng)PLC讀取它的數(shù)據(jù)時(shí)，不能正常讀入，影響了對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的訪問。因?yàn)镻LC與節(jié)點(diǎn)之間采用總線方式通信，用令牌環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)尋址和操作。當(dāng)令牌交到溫濕度傳感器的時(shí)候，PLC就能與其通信，但是此時(shí)通信速率改變，造成讀取溫濕數(shù)據(jù)不成功，令牌沒有被釋放，影響了程序執(zhí)行，因此不能繼續(xù)尋址。

將用于測(cè)量環(huán)境溫濕度傳感器的通信格式修改正確后，遙控配電分機(jī)恢復(fù)正常。

3 系統(tǒng)改造升級(jí)方法

3.1 發(fā)現(xiàn)問題

雖然通過修正溫濕度傳感器的通信速率解決了配電系統(tǒng)故障問題，但是我們仔細(xì)一想如此龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，作用又如此重要，因?yàn)橐粋€(gè)溫濕度傳感器就造成了整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，這是讓人很難接受的，并且以后可能還會(huì)出現(xiàn)同樣的故障。因此開始推敲PLC控制程序，發(fā)現(xiàn)單令牌環(huán)尋址存在缺陷，只有將尋址方式改變才能更好的避免該問題的重復(fù)發(fā)生。

3.2 解決問題

PLC與其他11個(gè)節(jié)點(diǎn)以Modbus總線相連接。信息訪問是通過在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間有序地傳遞token（令牌），來分配各結(jié)點(diǎn)對(duì)共享總線的訪問權(quán)利，形成閉合的邏輯環(huán)路。物理上是總線網(wǎng)，邏輯上是環(huán)型網(wǎng)，如圖3。

這種通信方式造成只有獲得令牌的節(jié)點(diǎn)才能與PLC進(jìn)行通信。而PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程遙控開關(guān)機(jī)、本控開關(guān)機(jī)以及監(jiān)測(cè)儀表的數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)需要完成的任務(wù)主要包括：8個(gè)TeSys U的本遙控開關(guān)機(jī)控制、狀態(tài)采集和故障復(fù)位功能；1個(gè)電力監(jiān)控儀的數(shù)據(jù)采集；通過對(duì)電壓不平衡度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)；2個(gè)溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集；因此一個(gè)循環(huán)下來需要21次令牌交接，如果在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生問題就會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作。

因此現(xiàn)在需要將PLC控制程序進(jìn)行升級(jí)改造，仔細(xì)研究一下便能發(fā)現(xiàn)所有操作只有兩種：讀操作和寫操作。因此將令牌環(huán)分成讀令牌環(huán)和寫令牌環(huán)，采用雙令牌環(huán)的形式如圖4。

兩個(gè)令牌是獨(dú)立運(yùn)行不會(huì)相互影響，這樣就解決了因?yàn)樽x令牌卡死，而不能寫的問題，造成PLC控制混亂。從根本上避免了應(yīng)為溫濕度傳感器故障，而造成整個(gè)雷達(dá)的癱瘓的問題。進(jìn)而完成對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的升級(jí)改造。

4 結(jié)語

遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)是多普勒天氣雷達(dá)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)整個(gè)雷達(dá)的電能供應(yīng)。保證其工作穩(wěn)定是雷達(dá)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。其核心部分就是PLC控制器，因此對(duì)其程序進(jìn)行合理設(shè)計(jì)是十分必要的。采用雙令牌環(huán)設(shè)計(jì)使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，避免因小失大故障的產(chǎn)生。通過PLC程序的成功改造，完成了配電系統(tǒng)的升級(jí)改造。

參考文獻(xiàn)

[1] PLC教程，F(xiàn)rank D.Petruzella， Third Edition，人民郵電出版社，2007.

[2] M340編程手冊(cè)，Schneider Electric China，2007.

[3] UNITY PRO操作手冊(cè)，Schneider Electric China，2010.

[4] 開放型Modbus/TCP規(guī)范，Andy Swales， Schneider Electric China，1999.endprint

摘 要：本文主要介紹多普勒天氣雷達(dá)遙控配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，工作原理。并且通過分析配電系統(tǒng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，以及解決方法，來對(duì)系統(tǒng)升級(jí)改造進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)配電系統(tǒng) PLC控制單元 令牌環(huán) 升級(jí)改造

中圖分類號(hào)：TN959.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0126-02

民航天津空管分局天氣雷達(dá)是國內(nèi)首個(gè)全相參雙機(jī)熱備多普勒天氣雷達(dá)。采用模塊化設(shè)計(jì)，性能優(yōu)良，具有較高的可靠性，穩(wěn)定性，可維護(hù)性及全天候的連續(xù)工作能力。為預(yù)報(bào)人員提供更多更準(zhǔn)確的氣象資料，為管制人員提供了更具參考價(jià)值的回波產(chǎn)品。它已經(jīng)成為民航天津空管分局監(jiān)視機(jī)場(chǎng)周圍天氣環(huán)境，保障飛行安全的重要武器。然而再完美的設(shè)備也會(huì)出現(xiàn)故障。雷達(dá)配電系統(tǒng)是整個(gè)雷達(dá)的電能量來源，通過對(duì)它的結(jié)構(gòu)、工作原理以及故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，來修改系統(tǒng)的控制模式，進(jìn)而完成系統(tǒng)的升級(jí)改造。使雷達(dá)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，對(duì)保障強(qiáng)對(duì)流天氣下飛行安全具有重大意義。

1 結(jié)構(gòu)及原理

多普勒天氣雷達(dá)遙控配電系統(tǒng)為整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)提供電能供應(yīng)以及狀態(tài)監(jiān)控。采用兩種控制模式：本控和遙控，為雷達(dá)的維護(hù)及使用提供了便利。它將雷達(dá)各個(gè)關(guān)鍵部位的實(shí)時(shí)電力及環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)送到主控臺(tái)監(jiān)控界面上，為雷達(dá)系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供決策服務(wù)。

1.1 結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)主要由穩(wěn)壓源、浪涌抑制器、PLC及其配置模塊、TeSys U（馬達(dá)控制器）、溫濕度傳感器和電力監(jiān)控儀組成。如圖1。

核心部分包括控制分機(jī)、配電分機(jī)和主控中心，其中控制分機(jī)包括PLC及其配置模塊，配置有Ethernet網(wǎng)口（支持TCP/IP協(xié)議）和RS485（支持Modbus協(xié)議）；配電分機(jī)包括8路TeSys U和電力監(jiān)控儀，可以同時(shí)控制雷達(dá)的8個(gè)分系統(tǒng)的配電開關(guān)；主控中心包括主控計(jì)算機(jī)和交換機(jī)，主控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)控制配電分機(jī)采集雷達(dá)各分系統(tǒng)配電狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 原理

系統(tǒng)分為本控/遙控兩種工作方式，兩種方式都是控制TeSys U的A1、A2觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的控制，本控時(shí)，直接用按鈕接通觸點(diǎn)；遙控時(shí)，通過外置中間繼電器的輔助觸點(diǎn)來控制。8路TeSys U的控制和狀態(tài)信號(hào)、1路電量傳感器和2路溫濕度傳感器的采集量都是通過基于Modbus協(xié)議的RS485接口送往PLC，再由PLC控制8路TeSys U執(zhí)行供斷電操作。如圖2。

主控中心通過局域網(wǎng)對(duì)控制分機(jī)發(fā)出指令，控制分機(jī)接收指令后，通過TeSys U控制雷達(dá)各分機(jī)的配電，同時(shí)控制分機(jī)采集各分系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，送往主控中心，為雷達(dá)系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供決策服務(wù)。

在此系統(tǒng)中，我們采用PLC作為遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)的控制核心，它通過TeSys U對(duì)雷達(dá)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，與TeSys U間采用Modbus通訊協(xié)議，溫濕度傳感器和電力監(jiān)控儀也采用Modbus協(xié)議，RS485接口與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。另外PLC配置有以太網(wǎng)口，采用TCP/IP協(xié)議，可以與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊。

2 故障分析處理

2.1 故障現(xiàn)象

將配電機(jī)柜空開總閘閉合，給控制分機(jī)上電后，無論遙控還是本控都不能正常給各個(gè)分系統(tǒng)供電。按下觸電開關(guān)有時(shí)能夠點(diǎn)亮（正常供電狀態(tài)燈，即TeSys U的主極狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，表示繼電器已經(jīng)吸合），有時(shí)候需要等好久才能點(diǎn)亮，有時(shí)候不做反應(yīng)。關(guān)閉分機(jī)配電也是同樣現(xiàn)象。整個(gè)控制分機(jī)處于一個(gè)控制錯(cuò)亂的狀態(tài)。

2.2 故障分析及維修

基于配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理分析，問題可能出在PLC、Modbus總線通信或其他11節(jié)點(diǎn)上。首先檢查PLC和8個(gè)TeSys U，狀態(tài)正常。再檢查總線上每一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接狀態(tài)是否正常。對(duì)于TeSys U可以觀察上面通信狀態(tài)燈，如果為紅色即為連接異常。經(jīng)檢查連接狀態(tài)良好。檢查1路電量傳感器和2路溫濕度傳感器連接正常，狀態(tài)正常。由于PLC控制混亂，考慮有肯能受某個(gè)節(jié)點(diǎn)影響，最后發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫濕度傳感器通信速率發(fā)生改變，正常情況應(yīng)為：9600 8N1通信格式。這個(gè)故障比較隱蔽。

分析造成故障的原因是由于溫濕度傳感器通信速率改變，但是工作狀態(tài)正常，沒有報(bào)警，造成當(dāng)PLC讀取它的數(shù)據(jù)時(shí)，不能正常讀入，影響了對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的訪問。因?yàn)镻LC與節(jié)點(diǎn)之間采用總線方式通信，用令牌環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)尋址和操作。當(dāng)令牌交到溫濕度傳感器的時(shí)候，PLC就能與其通信，但是此時(shí)通信速率改變，造成讀取溫濕數(shù)據(jù)不成功，令牌沒有被釋放，影響了程序執(zhí)行，因此不能繼續(xù)尋址。

將用于測(cè)量環(huán)境溫濕度傳感器的通信格式修改正確后，遙控配電分機(jī)恢復(fù)正常。

3 系統(tǒng)改造升級(jí)方法

3.1 發(fā)現(xiàn)問題

雖然通過修正溫濕度傳感器的通信速率解決了配電系統(tǒng)故障問題，但是我們仔細(xì)一想如此龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，作用又如此重要，因?yàn)橐粋€(gè)溫濕度傳感器就造成了整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，這是讓人很難接受的，并且以后可能還會(huì)出現(xiàn)同樣的故障。因此開始推敲PLC控制程序，發(fā)現(xiàn)單令牌環(huán)尋址存在缺陷，只有將尋址方式改變才能更好的避免該問題的重復(fù)發(fā)生。

3.2 解決問題

PLC與其他11個(gè)節(jié)點(diǎn)以Modbus總線相連接。信息訪問是通過在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間有序地傳遞token（令牌），來分配各結(jié)點(diǎn)對(duì)共享總線的訪問權(quán)利，形成閉合的邏輯環(huán)路。物理上是總線網(wǎng)，邏輯上是環(huán)型網(wǎng)，如圖3。

這種通信方式造成只有獲得令牌的節(jié)點(diǎn)才能與PLC進(jìn)行通信。而PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程遙控開關(guān)機(jī)、本控開關(guān)機(jī)以及監(jiān)測(cè)儀表的數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)需要完成的任務(wù)主要包括：8個(gè)TeSys U的本遙控開關(guān)機(jī)控制、狀態(tài)采集和故障復(fù)位功能；1個(gè)電力監(jiān)控儀的數(shù)據(jù)采集；通過對(duì)電壓不平衡度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)；2個(gè)溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集；因此一個(gè)循環(huán)下來需要21次令牌交接，如果在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生問題就會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作。

因此現(xiàn)在需要將PLC控制程序進(jìn)行升級(jí)改造，仔細(xì)研究一下便能發(fā)現(xiàn)所有操作只有兩種：讀操作和寫操作。因此將令牌環(huán)分成讀令牌環(huán)和寫令牌環(huán)，采用雙令牌環(huán)的形式如圖4。

兩個(gè)令牌是獨(dú)立運(yùn)行不會(huì)相互影響，這樣就解決了因?yàn)樽x令牌卡死，而不能寫的問題，造成PLC控制混亂。從根本上避免了應(yīng)為溫濕度傳感器故障，而造成整個(gè)雷達(dá)的癱瘓的問題。進(jìn)而完成對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的升級(jí)改造。

4 結(jié)語

遠(yuǎn)程遙控配電系統(tǒng)是多普勒天氣雷達(dá)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)整個(gè)雷達(dá)的電能供應(yīng)。保證其工作穩(wěn)定是雷達(dá)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。其核心部分就是PLC控制器，因此對(duì)其程序進(jìn)行合理設(shè)計(jì)是十分必要的。采用雙令牌環(huán)設(shè)計(jì)使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，避免因小失大故障的產(chǎn)生。通過PLC程序的成功改造，完成了配電系統(tǒng)的升級(jí)改造。

參考文獻(xiàn)

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