1 引言 可編程序控制器，簡稱PLC，是在計算機技術、控制技術、通信技術日新月異發(fā)展基礎上誕生的新產品，以其結構小巧、運行速度快、靈活性強、可靠性高、抗干擾能力強、開發(fā)周期短等優(yōu)點在工業(yè)控制領域內應用十分廣泛。PLC與上位機通信組成的自動控制系統(tǒng)已成為工控界的一種通用模式。 本文將介紹PLC在我國廣電行業(yè)中的應用。廣播發(fā)射臺在播音過程中，發(fā)射機需要倒換播音天線，靠搖柄或簡單的電動裝置實現開關的切換，不僅效率低、消耗人力，而且容易產生錯誤操作。基于PLC控制的天線自動切換系統(tǒng)，可根據切換指令自動倒換天線，提高了效率，減少了人為失誤，實現了“有人留守，無人值班”的切換自動化，開創(chuàng)了我國廣播發(fā)射臺全自動切換開關的歷史。 2 天線開關自動切換系統(tǒng)功能及優(yōu)越性 本自動控制系統(tǒng)可根據運行圖自動進行開關切換；也可根據需要，隨時按任務要求變更天線交換方案，即臨時播音；同時可監(jiān)測發(fā)射機的高壓狀態(tài)、開關狀態(tài)和天線的使用情況。本系統(tǒng)具有良好的聯鎖保護功能，確保發(fā)射機有高壓通過開關時不能交換。自動控制系統(tǒng)還具有備用的手動交換功能，在自動系統(tǒng)均故障的情況下，可以利用手動操作系統(tǒng)進行切換。手動操作也可供檢修和維護自動控制系統(tǒng)時使用。如有必要，可進行雙機（PLC）熱備份，假如正在運行的系統(tǒng)故障，可自動切換到備用系統(tǒng)。 計算機自動控制的人機交互界面，具有運行圖添加、修改、下載功能；添加臨時播音功能；查看和打印操作日志功能；時間校正功能；用戶管理等功能界面。 本自動控制系統(tǒng)具有實時性、交互性，操作方法簡單，便于管理。真正實現了天線開關的自動切換；無需值班員操作，避免了人為操作導致的失誤。系統(tǒng)采用PLC控制，即使脫離上位機監(jiān)控界面，仍可按照PLC預先存儲的程序執(zhí)行控制任務，因此，系統(tǒng)具有高可靠性、安全性；雙電源供電系統(tǒng)，使運行更加安全可靠。 3 自動控制系統(tǒng)的實現 （1）自動控制系統(tǒng)下位機采用OMRON公司CXP系列的PLC進行控制和采樣；上位機采用VB編寫人機交互界面，并利用RS-422實現上下位機之間的串行通訊，實現人機對話、操作及顯示。其中，手動操作系統(tǒng)采用波段選擇開關，在控制柜面板上對相應的交換開關進行手動選擇，通過繼電器控制交換開關動作。 （2）交換開關電機供電執(zhí)行系統(tǒng)采用可靠的交流接觸器由上述自動或手動控制系統(tǒng)進行控制，提供交換開關電機的電源。 4 系統(tǒng)示意圖（圖1所示） 4.1 硬件電路控制原理圖（控制三個1＊3開關） 4.2 PLC輸入模塊、輸出模塊點數的分配 5 自動控制電路的原理 本原理圖控制三個戶外1＊3開關，每個開關可向左向、主向和右向三個方向的天線網絡切換。我們結合電路原理圖，以控制開關K1為例，參看圖2 （a），當控制柜上的波段開關SWITCH打到自動檔時，給PLC一個DC+24V的自動操作的證實信號，同時AUTO繼電器線包得電。AUTO的常開結點5，9閉合。K1I、K1II、K1III分別代表1＊3開關K1到達左向、主向和右向的三個方向的微動開關。它們的常閉觸點c，a到位時斷開。 假如，目前三個開關同時處于左向位置，要求它們轉到主向位置，PLC給出向主向轉動的信號，參看圖3，PLC輸出模塊的1點輸出低電平，自動轉向主向的線包AM得電，圖2（a）中AM1的常開觸點5，9閉合，K1在沒到達主向時，主向的微動開關K1II的常閉觸點c，a一直處于閉合狀態(tài)，那么，圖2（a）中，控制K1開關電機得電的KM1繼電器線包得電，圖2（b）中KM1的常開觸點6，10和7，11閉合。同時，PLC的輸出模塊的4點輸出低電平，電機電源信號繼電器線包KPC得電，其觸點5，9閉合，AC220V空開CB1閉合，觸點1，2和3，4閉合。此時交流接觸器KMO線包得電，其常開觸點T1，L1和T2，L2閉合，KMO的常開觸點T3，L3起自保作用。延時斷開時間繼電器D1開始計時（根據要求設定為3分鐘）。開關1的電機M1得電（電機電源為交流220V，單向轉動），開始轉動，在規(guī)定的3分鐘內，轉到主向位置后，從K1主向的微動開關取到位信號送給到位繼電器線包K1M，K1M的常閉觸點6，10閉合，送給PLC的輸入模塊1點一個K1主向到位的狀態(tài)信號。同時，開關1上的微動開關的常閉觸點c，a斷開，繼電器KM1線包失電，觸點6，10和7，11斷開，電機失電，停止轉動。同理，可向主向、右向轉。開關K2，和開關K3的轉動原理類似K1。 實際的控制信號將由PLC根據運行圖由程序判斷得出，這樣就實現了開關按時間順序進行自動切換的功能。 [ALIGN=CENTER] 圖二 （a）硬件電路控制原理圖[/ALIGN] [ALIGN=CENTER] 圖二 （b）硬件電路控制原理圖[/ALIGN] 6 PLC梯形圖程序流程（見圖4） [ALIGN=CENTER] 圖四 PLC梯形圖程序流程[/ALIGN] 7 實際應用結果與分析 （1）在最初的理論方案設計中，考慮到本套控制系統(tǒng)的控制機構和執(zhí)行機構相距較遠（約2公里），設計使用AC220V的控制信號，但實際應用時，在40＊1.5電纜各芯線中產生很強的感應電壓，而且越到芯線感應電壓越大，后經過實驗論證、改進，用DC24V控制信號（本原理圖中已表示出），到達執(zhí)行機構衰減不大，達到控制電壓要求。 （2）此套控制系統(tǒng)的硬件電源部分在于以往開始的幾套天線控制系統(tǒng)中，是利用分立元器件變壓整流的方式得到DC24V的控制電源，但經過在幾套控制系統(tǒng)的應用中發(fā)現，整流橋容易燒毀，變壓器和電容也會出現問題，給檢修和調試帶來很大麻煩，所以，直接利用開關電源由輸入機柜的外電得到DC+24V的電源供控制和顯示之用，經實際使用驗證開關電源體積小，功耗小，效率高，可靠安全。 （3）系統(tǒng)已經用于云南某廣播發(fā)射臺，機房中有兩部功率為600kW中波發(fā)射機，發(fā)射頻率范圍約535～1605KHz，系統(tǒng)的控制機柜也安放在機房中，運行一年半以來沒、有因高頻干擾出現誤動作方面的問題。由于天氣炎熱，潮濕等原因曾更換過顯示器一臺，但顯示界面故障不會影響PLC中程序的執(zhí)行，再次體現了此套系統(tǒng)得可靠性。 （4）此套控制系統(tǒng)的應用，避免了機房工作人員在遠離機房到2公里外的天線場地手搖開關的工作；按時間順序切換發(fā)射方向，做到了準確無誤，未出現因開關控制系統(tǒng)故障停播的情況，大大提高了工作效率，節(jié)省了人力、物力。 事實證明，用PLC采集數據和執(zhí)行控制任務與用其它方式相比，抗干擾性強，性能穩(wěn)定，操作方便，控制可靠，達到了較高的自動化水平。特別是，近年來，新型PLC的數據存儲區(qū)容量不斷增大，采集與存儲的數據量可以很大，加之PLC本身的一系列優(yōu)點，使得PLC在廣電自動化系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。 8 天線開關自動切換系統(tǒng)的發(fā)展方向 隨著我國廣電發(fā)射機房自動化進一步發(fā)展，只在臺內進行開關狀態(tài)監(jiān)控已經不能滿足廣電業(yè)自動化、系統(tǒng)化、網絡化的要求，為了更好地實現廣電局對各廣播發(fā)射臺內部信息的共享，做出及時的調度與決策，需要通過與網絡技術相結合，以高效、可靠的方式實現廣電局內部數據利用的最大化，使總局能夠對發(fā)射過程進行實時監(jiān)控，并且對所發(fā)生的意外情況及時進行處理。通過網路對發(fā)射臺進行監(jiān)測，可實現智能監(jiān)測發(fā)射信號，提高監(jiān)測的準確性、可靠性，有效地預防非法信號的干擾，保證安全播出，減少發(fā)射臺停播和劣播情況，確保安全優(yōu)質播出。因此實現對開關自動控制系統(tǒng)遠程監(jiān)控成為目前發(fā)展的必然趨勢，今后將完善系統(tǒng)的遠程監(jiān)控部分的內容。 此外，發(fā)射機自動化系統(tǒng)日益完善，天線開關的自動控制系統(tǒng)需要與之建立實時的數據聯系，那么，如何將開關的自動控制系統(tǒng)和發(fā)射機的自動控制系統(tǒng)結合起來，形成嵌入式控制系統(tǒng)，將給遠程監(jiān)控帶來極大的方便，將兩套系統(tǒng)結合，也將成為今后廣播發(fā)射臺自動控制系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。 9 結束語 本文介紹了PLC開關切換系統(tǒng)自動控制的主要部分。此套系統(tǒng)根據運行圖按時間順序自動執(zhí)行開關切換，高效、準確，給廣播發(fā)射臺的工作提供了很大方便。該自動控制系統(tǒng)投入實際運行使用以來，抗干擾性強，性能穩(wěn)定，操作方便，控制可靠，達到了較高的自動化水平。 總之，PLC由于具有程序設計簡單，改變程序靈活，通用性好，控制可靠，能在惡劣的環(huán)境中長期工作，節(jié)約能源等特點，已成為工業(yè)自動化領域中發(fā)展速度極快的通用控制裝置，在未來的發(fā)展中，必將起到越來越重要的作用。