本文介紹了西門子PLC在廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了廣播電視發(fā)射機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)化管理。

【關(guān)鍵詞】
1、PLC
2、WinCC
3、現(xiàn)場總線

一、 概述
近年來廣播電視發(fā)射技術(shù)有了飛躍的發(fā)展，發(fā)射機(jī)朝著高效率、全固態(tài)化、智能化方向發(fā)展，新型發(fā)射機(jī)的控制系統(tǒng)多以單片機(jī)為核心構(gòu)成，具有高度的智能化和可靠性。隨著自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展，PLC的可靠性也是很高的，使得對發(fā)射機(jī)的操作做到無人值守已可以實(shí)現(xiàn)。
本文以我曾做的某電視臺(tái)發(fā)射機(jī)房實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹西門子PLC在廣電系統(tǒng)中的應(yīng)用。系統(tǒng)采用1臺(tái)西門子S7-300作為主站，5臺(tái)S7-200作為從站，主站通過穩(wěn)定的工業(yè)現(xiàn)場總線（PROFIBUS-DP）將從站采集的所有PLC的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)畫面，從而給工作人員的管理帶來了方便。

二、 系統(tǒng)硬件
該控制系統(tǒng)共需開關(guān)量輸入93點(diǎn)，開關(guān)量輸出35點(diǎn)，模擬量輸入62點(diǎn)。為盡可能減少電磁干擾，根據(jù)發(fā)射機(jī)分布情況，系統(tǒng)共分一個(gè)主站和五個(gè)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(guān)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(gè)從站配置了一個(gè)TD200文本操作顯示面板用于本地實(shí)時(shí)顯示發(fā)射機(jī)工作參數(shù)。在發(fā)射臺(tái)監(jiān)控室設(shè)置了兩臺(tái)裝有西門子WinCC組態(tài)軟件的研華工控機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)通過工業(yè)現(xiàn)場總線（PROFIBUS-DP）聯(lián)接而成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見“系統(tǒng)原理圖”。


6臺(tái)PLC工作站完成底層的控制動(dòng)作，包括：開關(guān)信號(hào)的采集，模擬信號(hào)的采集，以及由PLC給發(fā)射機(jī)發(fā)出控制信號(hào)。選用一臺(tái)S7-300是為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)冗余、底層PLC CPU時(shí)鐘校正、自動(dòng)開關(guān)發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和所有采集的數(shù)據(jù)的快速集中處理。
2臺(tái)上位機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)（TIP/IP），完成互相冗余；同時(shí)，通過總線將6臺(tái)PLC的數(shù)據(jù)全部采集上來，在畫面上顯示。冗余的上位機(jī)增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
由于發(fā)射臺(tái)有著強(qiáng)磁場干擾和發(fā)射機(jī)的模擬量信號(hào)不在PLC標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，在工作站PLC與發(fā)射機(jī)之間使用了信號(hào)調(diào)理電路聯(lián)接；信號(hào)調(diào)理電路的作用是將發(fā)射機(jī)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA模擬信號(hào)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(hào)的準(zhǔn)確。

三、 系統(tǒng)軟件
整個(gè)軟件系統(tǒng)分為PLC工作站應(yīng)用軟件和上位機(jī)人機(jī)界面組態(tài)軟件兩大部分。本系統(tǒng)中采用西門子公司的STEP7和MicroWin_3.2編程軟件進(jìn)行了PLC工作站的應(yīng)用軟件編程，同時(shí)還采用了西門子公司的WinCC組態(tài)軟件進(jìn)行了上位機(jī)人機(jī)界面的組態(tài)編程。

四、 系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了下述功能：
1. 自動(dòng)監(jiān)測發(fā)射機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測、記錄各參數(shù)量值（包括模擬量和開關(guān)量值）；對異常情況和參數(shù)越限進(jìn)行記錄報(bào)警；自動(dòng)記錄各機(jī)器開關(guān)機(jī)的時(shí)間及累計(jì)運(yùn)行時(shí)間。
2. 按各頻率每周播出時(shí)間表，定時(shí)（或隨時(shí)）開機(jī)、關(guān)機(jī)、倒機(jī)；
3. 報(bào)警功能：有故障，即時(shí)顯示報(bào)警。本地采用語音聲、光報(bào)警方式，并可根據(jù)故障程度自動(dòng)開啟備用發(fā)射機(jī)；
4. 根據(jù)不同用戶的權(quán)限實(shí)時(shí)控制發(fā)射機(jī)各種操作。
5. 自動(dòng)生成報(bào)表功能：可根據(jù)用戶的要求，生成各類報(bào)表（如日報(bào)表、季報(bào)表、故障記錄、維修記錄、檢修記錄、指標(biāo)記錄、交接班記錄等）。報(bào)表可根據(jù)需要進(jìn)行定時(shí)或隨機(jī)打印；
6. 鍵盤功能
1) 可通過小鍵盤對前端機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)或修改某些參數(shù)；
2) 可修改開關(guān)機(jī)時(shí)間、當(dāng)前時(shí)間、倒機(jī)時(shí)間；
3) 可通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)開機(jī)、關(guān)機(jī)、倒機(jī)等操作；
4) 為了避免頻繁倒機(jī)，可屏蔽某一部發(fā)射機(jī)的使用。
7. 遙控操作主要是對發(fā)射機(jī)的工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或直接控制發(fā)射機(jī)，主要的命令有：開機(jī)（包括高開、低開）、關(guān)機(jī)（包括高關(guān)、低關(guān)）、倒機(jī)、復(fù)位等。值班員通過這些功能，控制設(shè)備的工作狀態(tài)。
為了保證系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行，系統(tǒng)提供口令管理機(jī)制來限定值班員的操作權(quán)限和操作范圍。值班員的權(quán)限由系統(tǒng)管理員設(shè)定。
系統(tǒng)運(yùn)行過程中的操作情況都被自動(dòng)記錄，包括值班員的編號(hào)、時(shí)間、命令等。系統(tǒng)可以對記錄進(jìn)行查詢、檢索，以便了解值班員對系統(tǒng)的操作
8. 數(shù)據(jù)查詢
1) 歷史曲線：查詢設(shè)備的模擬量，每五分鐘取一點(diǎn)數(shù)據(jù)，畫出昨天和今天的兩條曲線。
2) 事件查詢列出設(shè)備發(fā)生故障或越限這兩種事件，并顯示故障代碼及含義，發(fā)生故障設(shè)備的數(shù)據(jù)、狀態(tài)。
9. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：
1) 一類是五分鐘數(shù)據(jù)，它只包含模擬量，因?yàn)閿?shù)據(jù)量較大，只需保存三個(gè)月，五分鐘數(shù)據(jù)以曲線的方式顯示；
2) 一類是例行數(shù)據(jù)（整點(diǎn)數(shù)據(jù)），包括模擬量、開關(guān)量，整點(diǎn)數(shù)據(jù)是各類報(bào)表的依據(jù)。
3) 另一類是故障數(shù)據(jù)，包含故障前后十秒內(nèi)的所有數(shù)據(jù)。
4) 所有歷史數(shù)據(jù)亦可存入光盤長期保存。
10. 數(shù)據(jù)庫的通用性和安全性
1) 歷史數(shù)據(jù)存放在主服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，在從服務(wù)器中建立該數(shù)據(jù)庫的鏡像備份，兩者通過定時(shí)校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)自動(dòng)恢復(fù)。
2) 對數(shù)據(jù)庫的查閱、修改、刪除設(shè)置不同級(jí)別的權(quán)限，以防數(shù)據(jù)庫中的信息被破壞。
11. MIS系統(tǒng)（管理信息系統(tǒng)）是監(jiān)控系統(tǒng)中的一部分，是一個(gè)小型的數(shù)據(jù)庫，主要是對機(jī)房內(nèi)的器材、圖紙資料、技術(shù)檔案進(jìn)行統(tǒng)一的、規(guī)范的、科學(xué)的管理。 MIS系統(tǒng)具備一般數(shù)據(jù)庫所具有的各種功能，包括對器材、圖紙資料、指標(biāo)記錄、維修記錄、交接班記錄進(jìn)行顯示、查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)、打印報(bào)表等功能。
12. 遠(yuǎn)程訪問采用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、內(nèi)置Web Server軟件，利用Web 信息發(fā)布技術(shù)，通過局辦公網(wǎng)，為上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)職能部門提供有關(guān)的信息。
為了保證系統(tǒng)的安全，減少系統(tǒng)入侵或人為破壞的可能性，應(yīng)設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，使監(jiān)控網(wǎng)能共享辦公網(wǎng)資源，辦公網(wǎng)不能直接訪問監(jiān)控網(wǎng)，只能按權(quán)限取得約定的實(shí)時(shí)信息。

五、 結(jié)束語
西門子公司的S7-200系列和S7-300系列PLC具有強(qiáng)大的指令，豐富的CPU類型和擴(kuò)展模塊，尤其是CPU模塊內(nèi)部集成了實(shí)時(shí)時(shí)鐘，使其適合于廣播發(fā)射機(jī)的自動(dòng)控制應(yīng)用。西門子公司提供的編程軟件包和WinCC組態(tài)軟件，功能強(qiáng)大，使系統(tǒng)開發(fā)變的更容易。