本文介紹了西門子PLC在廣播電視系統(tǒng)中的應(yīng)用，實現(xiàn)了廣播電視發(fā)射機的實時監(jiān)控和自動化管理。

【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)射機朝著高效率、全固態(tài)化、智能化方向發(fā)展，新型發(fā)射機的控制系統(tǒng)多以單片機為核心構(gòu)成，具有高度的智能化和可靠性。隨著自動化技術(shù)的高速發(fā)展，PLC的可靠性也是很高的，使得對發(fā)射機的操作做到無人值守已可以實現(xiàn)。
本文以我曾做的某電視臺發(fā)射機房實時監(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臺西門子S7-300作為主站，5臺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，開關(guān)量輸出35點，模擬量輸入62點。為盡可能減少電磁干擾，根據(jù)發(fā)射機分布情況，系統(tǒng)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(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(fā)射機工作參數(shù)。在發(fā)射臺監(jiān)控室設(shè)置了兩臺裝有西門子WinCC組態(tài)軟件的研華工控機。整個系統(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PLC工作站完成底層的控制動作，包括：開關(guān)信號的采集，模擬信號的采集，以及由PLC給發(fā)射機發(fā)出控制信號。選用一臺S7-300是為了實現(xiàn)上位機冗余、底層PLC CPU時鐘校正、自動開關(guān)發(fā)射機數(shù)據(jù)存儲和所有采集的數(shù)據(jù)的快速集中處理。
2臺上位機通過工業(yè)以太網(wǎng)（TIP/IP），完成互相冗余；同時，通過總線將6臺PLC的數(shù)據(jù)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(tǒng)的可靠性。
由于發(fā)射臺有著強磁場干擾和發(fā)射機的模擬量信號不在PLC標準范圍之內(nèi)，在工作站PLC與發(fā)射機之間使用了信號調(diào)理電路聯(lián)接；信號調(diào)理電路的作用是將發(fā)射機的模擬量信號轉(zhuǎn)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(tǒng)軟件
整個軟件系統(tǒng)分為PLC工作站應(yīng)用軟件和上位機人機界面組態(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編程軟件進行了PLC工作站的應(yīng)用軟件編程，同時還采用了西門子公司的WinCC組態(tài)軟件進行了上位機人機界面的組態(tài)編程。

四、 系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)主要實現(xiàn)了下述功能：
1. 自動監(jiān)測發(fā)射機系統(tǒng)運行狀態(tài)，實時監(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)越限進行記錄報警；自動記錄各機器開關(guān)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(guān)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(jù)故障程度自動開啟備用發(fā)射機；
4. 根據(jù)不同用戶的權(quán)限實時控制發(fā)射機各種操作。
5. 自動生成報表功能：可根據(jù)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(jù)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(yù)或修改某些參數(shù)；
2) 可修改開關(guān)機時間、當前時間、倒機時間；
3) 可通過鍵盤操作實現(xiàn)開機、關(guān)機、倒機等操作；
4) 為了避免頻繁倒機，可屏蔽某一部發(fā)射機的使用。
7. 遙控操作主要是對發(fā)射機的工作參數(shù)進行設(shè)置或直接控制發(fā)射機，主要的命令有：開機（包括高開、低開）、關(guān)機（包括高關(guān)、低關(guān)）、倒機、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)的安全有效運行，系統(tǒng)提供口令管理機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(tǒng)可以對記錄進行查詢、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：
1) 一類是五分鐘數(shù)據(jù)，它只包含模擬量，因為數(shù)據(jù)量較大，只需保存三個月，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)（整點數(shù)據(jù)），包括模擬量、開關(guān)量，整點數(shù)據(jù)是各類報表的依據(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，兩者通過定時校驗，發(fā)現(xiàn)問題及時自動恢復(fù)。
2) 對數(shù)據(jù)庫的查閱、修改、刪除設(shè)置不同級別的權(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，是一個小型的數(shù)據(jù)庫，主要是對機房內(nèi)的器材、圖紙資料、技術(shù)檔案進行統(tǒng)一的、規(guī)范的、科學的管理。 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、指標記錄、維修記錄、交接班記錄進行顯示、查詢、檢索、統(tǒng)計、打印報表等功能。
12. 遠程訪問采用網(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)置實時數(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)限取得約定的實時信息。

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