西門子PLC在廣電系統的應用

摘　要】本文介紹了西門子PLC在廣播電視系統中的應用，實現了廣播電視發射機的實時監控和自動化管理。


　　【關鍵詞】
　　　　1、 PLC
　　　　2、 WinCC
　　　　3、 現場總線




　　一、 概述

　　近年來廣播電視發射技術有了飛躍的發展，發射機朝著高效率、全固態化、智能化方向發展，新型發射機的控制系統多以單片機為核心構成，具有高度的智能化和可靠性。隨著自動化技術的高速發展，PLC的可靠性也是很高的，使得對發射機的操作做到無人值守已可以實現。

　　本文以我曾做的某電視臺發射機房實時監控系統為例，介紹西門子PLC在廣電系統中的應用。系統采用1臺西門子S7-300作為主站，5臺S7-200作為從站，主站通過穩定的工業現場總線（PROFIBUS-DP）將從站采集的所有PLC的數據傳送給上位機畫面，從而給工作人員的管理帶來了方便。



　　二、 系統硬件

　　該控制系統共需開關量輸入93點，開關量輸出35點，模擬量輸入62點。為盡可能減少電磁干擾，根據發射機分布情況，系統共分一個主站和五個從站。選用西門子S7-300系列CPU315-2DP作為主工作站，S7-200系列CPU224加開關量輸入輸出模塊EM223和模擬量輸入模塊EM231以及Profibus-DP模塊EM277組成從工作站，并為每一個從站配置了一個TD200文本操作顯示面板用于本地實時顯示發射機工作參數。在發射臺監控室設置了兩臺裝有西門子WinCC組態軟件的研華工控機。整個系統通過工業現場總線（PROFIBUS-DP）聯接而成。系統網絡結構見“系統原理圖”。

6臺PLC(培訓)工作站完成最底層的控制動作，包括：開關信號的采集，模擬信號的采集，以及由PLC給發射機發出控制信號。選用一臺S7-300是為了實現上位機冗余、底層PLC CPU時鐘校正、自動開關發射機數據存儲和所有采集的數據的快速集中處理。

　　2臺上位機通過工業以太網（TIP/IP），完成互相冗余；同時，通過總線將6臺PLC的數據全部采集上來，在畫面上顯示。冗余的上位機增強了整個系統的可靠性。

　　由于發射臺有著強磁場干擾和發射機的模擬量信號不在PLC標準范圍之內，在工作站PLC與發射機之間使用了信號調理電路聯接；信號調理電路的作用是將發射機的模擬量信號轉化為標準的4-20mA模擬信號作為PLC的輸入，并且從電磁兼容的角度考慮，也保證了采集信號的準確。


　　三、 系統軟件

　　整個軟件系統分為PLC工作站應用軟件和上位機人機界面組態軟件兩大部分。本系統中采用西門子公司的STEP7和MicroWin_3.2編程軟件進行了PLC工作站的應用軟件編程，同時還采用了西門子公司的WinCC組態軟件進行了上位機人機界面的組態編程。



　　四、 系統功能

　　本系統主要實現了下述功能：

　　1. 自動監測發射機系統運行狀態，實時監測、記錄各參數量值（包括模擬量和開關量值）；對異常情況和參數越限進行記錄報警；自動記錄各機器開關機的時間及累計運行時間。

　　2. 按各頻率每周播出時間表，定時（或隨時）開機、關機、倒機；

　　3. 報警功能：有故障，即時顯示報警。本地采用語音聲、光報警方式，并可根據故障程度自動開啟備用發射機；

　　4. 根據不同用戶的權限實時控制發射機各種操作。

　　5. 自動生成報表功能：可根據用戶的要求，生成各類報表（如日報表、季報表、故障記錄、維修記錄、檢修記錄、指標記錄、交接班記錄等）。報表可根據需要進行定時或隨機打?。?BR>
　　6. 鍵盤功能

　　　　1) 可通過小鍵盤對前端機進行人工干預或修改某些參數；
　　　　2) 可修改開關機時間、當前時間、倒機時間；
　　　　3) 可通過鍵盤操作實現開機、關機、倒機等操作；
　　　　4) 為了避免頻繁倒機，可屏蔽某一部發射機的使用。

　　7. 遙控操作主要是對發射機的工作參數進行設置或直接控制發射機，主要的命令有：開機（包括高開、低開）、關機（包括高關、低關）、倒機、復位等。值班員通過這些功能，控制設備的工作狀態。

　　為了保證系統的安全有效運行，系統提供口令管理機制來限定值班員的操作權限和操作范圍。值班員的權限由系統管理員設定。

　　系統運行過程中的操作情況都被自動記錄，包括值班員的編號、時間、命令等。系統可以對記錄進行查詢、檢索，以便了解值班員對系統的操作

　　8. 數據查詢

　　　　1) 歷史曲線：查詢設備的模擬量，每五分鐘取一點數據，畫出昨天和今天的兩條曲線。
　　　　2) 事件查詢列出設備發生故障或越限這兩種事件，并顯示故障代碼及含義，發生故障設備的數據、狀態。

　　9. 數據存儲：

　　　　1) 一類是五分鐘數據，它只包含模擬量，因為數據量較大，只需保存三個月，五分鐘數據以曲線的方式顯示；
　　　　2) 一類是例行數據（整點數據），包括模擬量、開關量，整點數據是各類報表的依據。
　　　　3) 另一類是故障數據，包含故障前后十秒內的所有數據。
　　　　4) 所有歷史數據亦可存入光盤長期保存。

　　10. 數據庫的通用性和安全性

　　1) 歷史數據存放在主服務器數據庫中，在從服務器中建立該數據庫的鏡像備份，兩者通過定時校驗，發現問題及時自動恢復。

　　2) 對數據庫的查閱、修改、刪除設置不同級別的權限，以防數據庫中的信息被破壞。

　　11. MIS系統（管理信息系統）是監控系統中的一部分，是一個小型的數據庫，主要是對機房內的器材、圖紙資料、技術檔案進行統一的、規范的、科學的管理。MIS系統具備一般數據庫所具有的各種功能，包括對器材、圖紙資料、指標記錄、維修記錄、交接班記錄進行顯示、查詢、檢索、統計、打印報表等功能。

　　12. 遠程訪問采用網絡操作系統、內置Web Server軟件，利用Web 信息發布技術，通過局辦公網，為上級領導和相關職能部門提供有關的信息。

　　為了保證系統的安全，減少系統入侵或人為破壞的可能性，應設置實時數據網關，使監控網能共享辦公網資源，辦公網不能直接訪問監控網，只能按權限取得約定的實時信息。



　　五、 結束語

　　西門子公司的S7-200系列和S7-300系列PLC具有強大的指令，豐富的CPU類型和擴展模塊，尤其是CPU模塊內部集成了實時時鐘，使其適合于廣播發射機的自動控制應用。西門子公司提供的編程軟件包和WinCC組態軟件，功能強大，使系統開發變的更容易。