在大型通信臺站中，其關鍵設備是發信設備，發信設備的自動化控制水平和可靠性直接關系到發信任務的可靠完成，而目前在大功率、強噪聲、存在著微波輻射的通信臺站中，發信設備大多仍采用人工操作并結合儀表監控，控制品質不高。隨著工業過程控制技術和計算機網絡技術的發展，在發信控制系統中引入先進的控制技術和計算機網絡技術，實現發信設備的自動監控，對于提高工作效率，保證發信設備的安全、穩定運行，減輕值班人員的工作強度、改善工作環境具有十分重要的意義。本文主要討論了如何運用PLC（可編程控制器）軟件和組態軟件來實現發信系統的監控功能。

系統設計目標

本發信系統的主要由兩套發信機及其電源設備、調壓設備、并機開關柜、調諧設備、天線、水冷系統等相關設備組成。發信工作流程圖如圖1。

圖1 發信主要流程圖

發信系統的主要任務是實現對發信設備的工作狀態進行實時監控、故障檢測及保護，保證發信任務的可靠完成。主要有以下自動監控功能：

現場開關柜自動有序啟、停以及自動按一定要求進行調壓、調諧操作；故障監測與處理；開、關機過程顯示及發信機參量顯示；聲、光報警及故障記錄；應急處理。

本系統主要采用“三地操控”模式，分別是設備本地操控模式、設備控制柜集中操控模式、中控室遠程操控模式。

設備本地操控模式是脫離PLC及網絡而單獨啟停設備，方便操作人員進行設備維修；設備控制柜集中操作模式是可相對集中的對相應控制設備進行監控，一旦網絡出現問題，可繼續集中監控；中控室遠程操控模式為集中監控，可對現場所有設備進行監控，該方式為系統主要運行模式。這種操控設置可大大提升網絡控制系統應對異常事件的能力。

三種方式的優先級為：設備本地操控優先于設備控制柜集中操控和中控室遠程操控，這樣一旦巡檢時發現問題可立即在現場進行有效、及時的緊急處理。

系統硬件設計

結合發信設備的工作特點及現場的具體情況，本著先進、安全、可靠、開放的設計原則，整個控制系統采用二級網絡，分別是現場控制級、管理級。監控系統框圖如圖2所示。

圖 2 控制系統框圖

管理級由由兩臺監控計算機組成（互為冷備），完成組態軟件的設計和開發，實現對現場發信設備的實時監視和集中控制。

現場控制級由一個現場控制主站和5個現場控制子站組成，均采用可靠性高、維護方便且抗干擾能力強的PLC，實現設備運行參數（模擬量和開關量）的采集和對現場設備的控制。為了提高可靠性，PLC主站選用冗余PLC，該冗余PLC控制器包括電源、CPU、及網絡部分可以全部冗余。通過主CPU與備份CPU完全跟蹤，可實現數據、程序跟蹤，既兩個CPU內數據、程序完全相同，當出現CPU故障、電源故障、網絡故障時，PLC控制器自動切換到待機系統，系統可繼續運行（采用熱待機方式）。

系統采用兩層網絡結構，以太網和PLC通訊網。

管理級采用標準的開環總線以太網配置，監控計算機通過兩對屏蔽雙絞線連接到交換機上，實現與PLC主站進行通信。其網絡標準為IEEE802.3；傳輸速率為10Mbps。通訊協議為TCP/IP。

現場控制級采用專用PLC通訊網。PLC通訊網是通過光纖連接PLC控制器與PLC控制器的專用網絡，在PLC主站和5個PLC子站之間實時地傳遞各現場設備的運行參數。

系統軟件設計

PLC程序設計

PLC程序設計采用模塊化編程方式，整個PLC程序主要由PLC主站管理程序和5個PLC子站功能子程序組成。PLC主站管理程序的主要任務是接收來自監控計算機的操作指令，并根據監控計算機操作指令進行相關PLC子站功能程序模塊的調用，完成相應控制功能。同時上傳監控計算機現場設備的狀態和參數；其它5個PLC子站程序主要完成對現場發信設備的控制和數據采集，采用模塊化編程結構。

整個PLC程序按功能劃分可分為如下幾個部分：

⑴ 命令識別與監控程序 該程序主要對值班人員輸入的操作命令進行識別，在識別后自動轉入相應的操作程序執行。在發信機進入工作狀態后，該程序同時還完成對發信機工作狀態及系統自身工作狀態的監測與監視，一旦出現故障，則轉入故障處理程序進行處理。

⑵ 開機子程序、關機子程序 該程序在收到開機命令或關機命令后被調用，主要完成設備開機指令或關機指令的產生與輸出，并自動檢測設備對指令的執行情況。如果某一設備沒有執行操作指令，則產生故障信號上報管理程序進行故障處理。

⑶ 調壓管理程序 該程序在收到升壓或降壓命令后被調用。

⑷ 故障檢測與處理子程序 該程序在發信機進入工作狀態后被調用，完成對發信機工作狀態的檢測和水冷系統冷卻水壓力、流量的檢測，并在出現任何故障時，自動轉入故障處理，使發信機退出。

⑸ 開關動作檢測子程序 該程序在開機過程中被調用，用于檢測開關的動作情況，并在發生故障時，停止執行下面的操作，轉入關機處理。

監控計算機軟件設計

監控計算機的主要任務是獲取并識別來自第三方計算機的指令，然后根據指令，由操作人員發出相應的控制信息給PLC主站以控制發信設備的運行，并實時顯示所有現場發信設備運行狀態和主要設備運行參數的變化情況，同時將主要設備運行參數和設備狀態參數上傳給第三方計算機。當故障發生時，記錄故障的時間、類別等信息并在畫面上彈出提示信息，提醒操作人員注意。監控計算機軟件由人機界面軟件和通信軟件兩部分組成。

① 人機界面軟件

監控計算機采用組態軟件作為人機界面軟件的開發平臺。工業組態軟件是一種可以從PLC、各種數據采集卡等設備實時采集數據，發出控制命令并監控系統是否運行正常的軟件包，組態軟件能充分利用Windows強大的圖形編輯功能，以動畫方式顯示監控設備的運行狀態，方便地構成監控畫面和實現控制功能，并可以生成報表和歷史數據庫等，為監控軟件提供了便利的軟件開發平臺。

人機界面軟件實現的主要功能有：

控制操作；顯示功能；數據管理；報警功能；日志管理功能；管理權限。

② 通信軟件

通信軟件的設計主要是應用Visual C++ 6.0集成開發工具完成，主要任務是處理數據格式的轉換與監控計算機等第三方設備的數據交互。數據交互方式采用DDE方式。

結語

整個監控系統結構清晰、功能分布明確，體現了先進性、可靠性、開放性的技術優勢，具體表現為：全系統的PLC控制，把復雜的邏輯控制交由程序去完成，硬件結構大大簡化，徹底改變了傳統控制模式那種單列器件繁多、布線復雜的狀況，進一步提升了控制系統的可靠性；數據信息采集手段的現代化，徹底消除了運行數據靠人工記錄及數據的時效性、正確性都可能存在問題的現象，并可隨時查詢發信過程的各種實時數據和圖表信息；資源共享，促進工作效率的進一步提高，為進一步推進精細化管理建立了良好的技術平臺。

本發信監控系統已在海軍某發信臺投入運行，其性能穩定，功能可靠，取得了滿意的效果。

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