盧定燕

（國家新聞出版廣電總局2023臺，海南臨高573183）

PLC在DF-100A型短波發(fā)射機控制系統(tǒng)中的應用研究

盧定燕

（國家新聞出版廣電總局2023臺，海南臨高573183）

主要對DF-100A型短波發(fā)射機自動控制系統(tǒng)中下位機PLC故障現(xiàn)象進行了分析，并總結(jié)出了自動控制系統(tǒng)中PLC的日常維護方法。

自動控制系統(tǒng)；PLC；頻率合成器；載波頻率；BCD碼；頻率控制

引言

DF-100A型PSM短波發(fā)射機是我國各廣播發(fā)射臺應用最廣泛的大功率短波發(fā)射機，該機型設(shè)計成熟、工作穩(wěn)定，是短波發(fā)送領(lǐng)域里的主力機型。早期該機都是手動控制模式，近些年來，隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，經(jīng)過不斷的對發(fā)射機控制系統(tǒng)的改造，逐步實現(xiàn)了自動化控制。本機擁有手動、自動、半自動三種工作模式，該自動控制系統(tǒng)采用上下位機模式，上位機采用高可靠的工業(yè)控制計算機，下位機采用高可靠性、高穩(wěn)定性、抗干擾性強的可編程邏輯控制器（即：Programmable Logic Controller，簡稱PLC），上下位機之間通過RS-232串行口進行通訊。

1　PLC簡介

PLC是工業(yè)自動控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，技術(shù)條件非常成熟，對于較為惡劣的工業(yè)環(huán)境適應性強、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好，穩(wěn)定工作壽命長。本系統(tǒng)中的PLC采用OMRON公司的產(chǎn)品，CPU型號為C200HE-CPU64-E，該型號的PLC程序容量大（用戶程序存儲器：31.2K字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲器：6 K字節(jié)，擴展數(shù)據(jù)存儲器：18K字節(jié)）；PLC指令處理速度快（基本指令處理時間：0.1μs min.）；支持的I/O點數(shù)多（可支持1 184點）；可擴展的I/O機架多（系統(tǒng)目前為1個機架，可再擴展3個機架），維護和擴展升級極其方便。PLC的CPU是免維護的，模塊化結(jié)構(gòu)的整個系統(tǒng)輸入輸出接口都按照統(tǒng)一的標準制作，可擴展空間大，模塊之間相互獨立，互不影響，更換操作簡單快捷，又可以根據(jù)不同的用戶需求進行快速升級。

2　自動控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

手動、全自動、半自動三種工作模式可以方便、準確地控制發(fā)射機，使發(fā)射機在最佳的狀態(tài)下穩(wěn)定地工作。自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對每部發(fā)射機的運行圖修改，控制發(fā)射機的開機、關(guān)機。自動調(diào)諧，自動封鎖音周，自動加音周。在調(diào)諧和播音中對激勵、功率實時監(jiān)控；對發(fā)射機過流過載實時監(jiān)控；控制系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)處理速度和能力，可以準確地記錄下用戶需要的各種數(shù)據(jù)，自動切換頻率。

發(fā)射機的載波頻率是由頻率合成器產(chǎn)生的，DF100A型短波發(fā)射機主要應用的是PTS040型頻率合成器，該型頻率合成器是采用直接頻率合成法設(shè)計，輸出的正弦波信號源雜散輸出極小、相位噪音小，換頻迅速。自動控制程序可通過對頻率合成器的控制實現(xiàn)發(fā)射機倒換頻率。

當頻率合成器正面板的本地/遙控開關(guān)打向遙控位置時，控制其輸出的頻率、信號電平以及進入到程控模式?？刂祁l率的編程格式為采用每個數(shù)字為對應4位二進制碼，不用此功能時，所有用于頻率編碼的插腳都會由內(nèi)部控制呈現(xiàn)高電平。在進行頻率程控時所對應的插腳呈現(xiàn)低電平。通過程控模式，使輸出頻率由0.1～1 MHz的位置變化為新的頻率時，需要5 ns時間，而對應10 MHz位，變化頻率需要20 ns。

對輸出電平的程控是由模擬電壓控制的，使用頻率合成器后面板的10 kΩ電位器設(shè)置輸出故障檢測電平。這個故障輸出電平可以將+3～+13 dBm電平內(nèi)的任一電平設(shè)成故障閥限電平。有效值輸出信號電平是這個模擬直流電壓的一半，相對于0.3～1.0 V有效值電壓（在50Ω阻抗上，為+3～+13 dBm）的輸出信號電平的實際有效輸入電壓范圍為0.6～2.0 V直流。

在全自動工作模式下，PLC自動根據(jù)運行圖的時間，識別當前發(fā)射機需要的載波頻率，PLC的輸出指令通過頻率控制板11A3A2控制頻率合成器，輸出所需的載波頻率。當有臨時播出任務(wù)時，PLC根據(jù)由臨時播出任務(wù)輸入的載波頻率直接輸出，通過頻率控制板控制頻率合成器輸出需要的載波頻率，然后在頻率計數(shù)器上顯示出所需要的載波頻率，如果當前頻率是保存過的熱播頻率，則以保存過的伺服電壓位置作為本次調(diào)諧的粗調(diào)位置，直接輸出各個伺服電壓對高前調(diào)諧電路、高末調(diào)諧電路、高末負載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進行置位；如果當前頻率是一個全新的沒有保存過的頻率，程序則根據(jù)PLC內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)線性計算出各個位置電壓，輸出到各馬達板主動點，對高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末負載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進行置位。

波段則根據(jù)頻率所在的頻段，計算出需要的波段位置，并將計算出的位置信號轉(zhuǎn)換成馬達板主動點的電壓輸出，直接對三根短路棒進行置位。

諧波濾波器的位置由程序進行專門的計算后進行置位。在程序中輸入諧波濾波器面板上頻率和刻度、高限刻度值和高限位置時的相對電壓值、低限刻度值和低限位置時的相對電壓值，程序依據(jù)這些參數(shù)和當前外電的高低，準確地計算出當前要播音頻率所需要的濾波器刻度，并把計算出的刻度轉(zhuǎn)換成電壓輸出到馬達板的主動點，對濾波器進行準確的置位。

高壓調(diào)諧必須在所有馬達的伺服位置到位后才可進行，頻率控制板的指令是通過PLC中開關(guān)量輸出IQ6模塊進行輸出的，IQ6模塊主要由16個繼電器組成，通過16個繼電器的吸合與釋放控制輸出的指令。IQ6模塊輸出信號是8421BCD碼格式。

3　自動控制系統(tǒng)故障

某部發(fā)射機在例行檢修完畢后，從手動模式倒回手動模式下用自動模式，用代播方式開啟了運行途中的某個頻率，此時發(fā)現(xiàn)頻率計顯示頻率為要開的頻率大了40 kHz，收音機開路接收也是如此，但是倒回手動模式后就可恢復正常，在自動模式下測試其他頻率也均增加了40 kHz。

從故障現(xiàn)象初步判斷為PLC故障，多次對PLC進行重啟后故障依舊。通過對PLC系統(tǒng)控制圖進行仔細分析，不難發(fā)現(xiàn)中與載波頻率有關(guān)的只有頻率控制板11A3A2和開關(guān)量輸出IQ6模塊兩個部分，對11A3A2板進行更換，故障現(xiàn)象并沒有消失。而對開關(guān)量輸出IQ6模塊進行更換后控制就恢復了正常。

通過對電路和相關(guān)模塊的分析，對照相關(guān)資料，并進行上機測試，逐步解析出了開關(guān)量輸出IQ6模塊上16個繼電器的功能：16個繼電器組成了個、十、百、千四位8421BCD碼，并推斷出0～15個的繼電器排列，最終判斷出6號繼電器存在故障，因其對的頻率為40 kHz，所以在繼電器吸合后不能正常釋放就回導致輸出頻率會比原頻率高出40 kHz。

4　PLC系統(tǒng)日常維護注意事項

在日常工作中，除上述故障外，還有很多其他類型的故障，如自動化系統(tǒng)故障、網(wǎng)線插接故障、自動調(diào)諧失敗故障等等。為了使自動化安全高效的穩(wěn)定工作，在日常維護中，應注意以下方面：

1）接口類控制板，外圍采樣設(shè)備要注意定期進行清潔，及時檢查接線端子、網(wǎng)線插接口有無松動，任何微小的地方都有可能引起數(shù)據(jù)采集時不夠準確，從而導致發(fā)射機自動化系統(tǒng)故障。

2）定期對自動化系統(tǒng)表值進行校正。巡機抄表時，對自動化各級表值和實際表值比較，如相差甚多，就要進行分析處理。

3）發(fā)現(xiàn)問題應引起維護人員的高度重視，根據(jù)故障現(xiàn)象結(jié)合技術(shù)資料認真對軟硬件進行分析，可使用替代法對故障進行處理。

4）定期對自動化系統(tǒng)查殺病毒，及時升級殺毒軟件病毒庫。禁止移動存儲設(shè)備在內(nèi)外網(wǎng)之間交叉使用。

5　結(jié)語

作為工業(yè)自動控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，PLC適應性強、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好，易于維護。但在日常的檢修維護中，還是要加大對PLC部分的檢修力度，確保設(shè)備的播出安全。

（編輯：苗運平）

Application of PLC in the Control System of the DF-100 Type a Short Wave TransMitter

Lu DingYan
（State General Administration of Press and Publication，Radio and TeleVision，Lingao Hainan 573183）

This paper analyzes the DF-100A shortwave transmitter control system by PLC，and summarizes the maintenance method of PLC in the automatic control system.

automatic control system；PLC；Frequency synthesizer.Carrier frequency；BCD code；Frequency control

TM934

A

2095-0748（2016）10-0057-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.10.24

2016-05-01

盧定燕（1979—），女，海南樂東人，本科，畢業(yè)于河北工業(yè)大學，就職于國家新聞出版廣電總局2023臺，研究方向：廣播發(fā)送技術(shù)。