劉斌 蘇心宇 王浩宇 胡雯雯

(河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,河南 洛陽 471003)

發(fā)射機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控是廣電系統(tǒng)的重大研究課題,近年來國內(nèi)很多發(fā)射臺(tái)都在積極行動(dòng),研究實(shí)施發(fā)射機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控。目前常用的設(shè)備有：?jiǎn)纹瑱C(jī)、工控計(jì)算機(jī)、PLC(可編程控制器)。我們?cè)谘芯恐贫òl(fā)射機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施方案時(shí),經(jīng)過多方研究比較發(fā)現(xiàn)：利用可編程自動(dòng)化控制器(PAC)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的自動(dòng)化監(jiān)控更加合適,在機(jī)房高周環(huán)境下可以穩(wěn)定運(yùn)行,利用其以太網(wǎng)接口可組建基于以太網(wǎng)的分散控制系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1 PAC(可編程自動(dòng)化控制器)和發(fā)射機(jī)的整合

1.1 PAC 與發(fā)射機(jī)的整合方式

方式：和已經(jīng)具有數(shù)據(jù)接口的機(jī)器進(jìn)行通訊。

本單位的M2W 10KW 發(fā)射機(jī),本身已經(jīng)具有下位機(jī),對(duì)機(jī)器的任何操作都要通過下位機(jī),并且只開放下位機(jī)背板的Rs422 串口,用傳統(tǒng)的PLC 控制模式很難實(shí)現(xiàn)對(duì)其監(jiān)控,而利用PAC 本身強(qiáng)大的計(jì)算功能和串口通訊功能,可以和下位機(jī)通訊獲取發(fā)射機(jī)的狀態(tài)和對(duì)其進(jìn)行控制。至于以太網(wǎng)接口功能和方式(一)類似。還有本單位機(jī)房的高壓系統(tǒng)本身也由下位機(jī)監(jiān)控,這部分也只能通過PAC 接入以太網(wǎng)中。

低壓系統(tǒng)是由電壓變送器和集合式電表進(jìn)行監(jiān)測(cè),具有Rs485 串行通訊口,和下位機(jī)類似,也能夠通過PAC 整合到以太網(wǎng)絡(luò)中。結(jié)構(gòu)圖如圖1,安裝圖如圖2。

圖1

圖2

1.2 需要克服的技術(shù)難點(diǎn)

1.2.1 防止高頻干擾

高頻干擾主要存在于傳輸線路和自制的電路,而發(fā)射機(jī)及控制器自身的防高頻干擾性能較好。為了抑制干擾的產(chǎn)生,我們采取以下措施：

(1)傳輸線及網(wǎng)線作必要的屏蔽。

(2)發(fā)射機(jī)電源與控制器的電源嚴(yán)格分開。

(3)控制器部分作屏蔽良好的金屬外殼。

1.2.2 雙機(jī)互鎖和天線倒換

本單位具有多個(gè)廠家的不同型號(hào)的發(fā)射機(jī),如有兩個(gè)廠家的四個(gè)機(jī)型的3KW 機(jī),而10KW 機(jī)型有M2W,PDM和DX-10。已經(jīng)有多個(gè)頻率有主備機(jī),且有的頻率的主備機(jī)類型不一致,如淳安3KW PDM 和上海3KW PDM,上海10KW PDM 和M2W。為了實(shí)現(xiàn)主備機(jī)故障自動(dòng)倒換,必須考慮到兩機(jī)互鎖和天線自動(dòng)倒換。這些發(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)控制線路或者元件都不一樣。同時(shí)從穩(wěn)定性考慮,我們認(rèn)為發(fā)射機(jī)本機(jī)和自加硬件穩(wěn)定性高于PAC 控制器的處理,而PAC 控制器處理的穩(wěn)定性又強(qiáng)于兩部發(fā)射機(jī)網(wǎng)線通訊及整合軟件?；具@個(gè)考慮,我們?cè)陔p機(jī)互倒方面采用以下原則：

(1)天線倒換繼電器的電源由接繼電器的常開點(diǎn)提供,中間線路接入另部機(jī)器的線路。

(2)兩機(jī)進(jìn)行必要的硬件聯(lián)鎖,而不純粹由整合軟件來控制。

(3)兩機(jī)的PAC 控制器可通過網(wǎng)線,根據(jù)特定的以太網(wǎng)通訊得到對(duì)方的信息而對(duì)自己進(jìn)行開關(guān)機(jī)控制。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

利用原先已經(jīng)架設(shè)好的以太局域網(wǎng),將機(jī)房的發(fā)射機(jī)和供電系統(tǒng)連入以太網(wǎng)中。發(fā)射機(jī)通過可編程自動(dòng)化控制器(PAC)接入以太網(wǎng),將資源有條件的共享給局域網(wǎng)內(nèi)的用戶。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3。

整個(gè)系統(tǒng)共分為4 個(gè)層次：

(1)機(jī)房設(shè)備端：要監(jiān)控的機(jī)房設(shè)備,主要是發(fā)射機(jī)和供電系統(tǒng)。

圖3

圖4

(2)可編程自動(dòng)化控制器：安裝在發(fā)射機(jī)上,可獨(dú)立對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行控制,并通過以太網(wǎng)接口將采集到的發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)共享給局域網(wǎng)用戶。

(3)后臺(tái)服務(wù)器端：主要運(yùn)行后臺(tái)程序、數(shù)據(jù)庫軟件和時(shí)間同步系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫保存著自動(dòng)化系統(tǒng)的配置信息,后臺(tái)程序?qū)崟r(shí)捕捉機(jī)器各類信息并存入數(shù)據(jù)庫,如果有需要可以通過短信報(bào)警。局域網(wǎng)內(nèi)的所有計(jì)算機(jī)包括可編程自動(dòng)化控制器通過時(shí)間同步系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步。

(4)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)客戶端?？蛇\(yùn)行在局域網(wǎng)內(nèi)的值班機(jī)和其他通過授權(quán)的計(jì)算機(jī)上。用于實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)射機(jī),代替值班員的部分工作,減輕值班員工作壓力。

3 自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)

PAC 上的程序有如下功能：

(1)采集并傳送發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)。

(2)自動(dòng)開關(guān)機(jī)。PAC 保存著發(fā)射機(jī)的播出時(shí)間表,在設(shè)定的播音時(shí)間段內(nèi)保證發(fā)射機(jī)的正常播出。播出時(shí)間表保存在PAC 的只讀存儲(chǔ)器內(nèi),即使斷電也不會(huì)丟失,因此停電后也能夠自動(dòng)開機(jī)。

播出時(shí)間表有兩種：一種是正常播音時(shí)間表,發(fā)射機(jī)在通常情況下都按照正常播音時(shí)間表工作,另一種是臨時(shí)播音時(shí)間表,當(dāng)遇到通知發(fā)射機(jī)播音時(shí)間暫時(shí)需要更改時(shí),可以通過設(shè)置臨時(shí)開關(guān)機(jī)時(shí)間表,讓發(fā)射機(jī)臨時(shí)增開或者臨時(shí)關(guān)機(jī)。臨時(shí)播音時(shí)間表比正常播音時(shí)間表具有更高的優(yōu)先級(jí)。

(3)備機(jī)啟動(dòng)功能：當(dāng)主發(fā)射機(jī)無法播出時(shí),從機(jī)上的PAC 啟動(dòng)從機(jī)進(jìn)行工作。當(dāng)主發(fā)射機(jī)功率過低時(shí),主機(jī)上的PAC 和從機(jī)上的PAC 通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊,當(dāng)確定從機(jī)沒有故障時(shí),切換到備用發(fā)射機(jī)進(jìn)行工作。

3.1 客戶端程序

客戶端程序是發(fā)射機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。

3.2 登陸權(quán)限控制

為機(jī)房所有人設(shè)定帳戶,不同帳戶有不同登陸權(quán)限。帳戶類型有：訪客、值班員、機(jī)房管理員(機(jī)房主任)、系統(tǒng)管理員。其中只有值班員和機(jī)房管理員有控制發(fā)射機(jī)的權(quán)限,為了保證安全,只有在值班PC 上才能夠控制發(fā)射機(jī)。訪客只能夠?qū)崟r(shí)查看發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀況,機(jī)房管理員可以對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改,系統(tǒng)管理員只用于創(chuàng)建和分配帳戶。用戶的所有操作都保存在數(shù)據(jù)庫中。

3.3 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警

以圖形化的方式對(duì)發(fā)射機(jī)的模擬量、狀態(tài)量、開關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示,可以設(shè)置各監(jiān)測(cè)量的正常狀態(tài)范圍,警告范圍以及故障范圍,判斷檢測(cè)值是否正常,不同狀態(tài)以不同顏色顯示(正?！G色、警告——黃色、故障——紅色)、不同聲音提醒。

具有權(quán)限的用戶可以對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行控制。

3.4 發(fā)射機(jī)參數(shù)設(shè)置

設(shè)置發(fā)射機(jī)的播音時(shí)間表、主備機(jī)設(shè)置,檢測(cè)發(fā)射機(jī)參數(shù)的正常/警告/故障范圍,延時(shí)/立即報(bào)警及延時(shí)時(shí)間設(shè)置。

配電系統(tǒng)監(jiān)測(cè)：檢測(cè)高壓電源三相是否有電、顯示當(dāng)前使用的線路；檢測(cè)低壓電源三相電壓、電流、相序等,檢測(cè)電源控制直流屏、發(fā)動(dòng)機(jī)蓄電池電壓,異常報(bào)警。停電恢復(fù)、高壓倒電后,低壓自動(dòng)開啟(有保安閘刀)。配電系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件運(yùn)行界面如圖4 所示。