【前言】
1969年第一臺可編程控制器產生后，經過30多年的發展，現在可編程控制器已經成為最重要、最可靠、應用場合最廣泛的工業控制微型計算機。可編程控制器應用于廣播發射機可實現廣播發射機的自動開關機及采集并監控發射機的各個參數，出現異態時報警，有備用還能實現自動倒備份。這樣便能實時發現發射機的異常，及時處理，降低停播率，能很好的保證節目的安全、優質播出，并能大大減輕發射機的值班任務。
【關鍵字】
自動控制發射機可編程控制器 PLC siemence S7-200 V3.1 STEP 7 MicroWIN SP1
可編程控制器（Programmable Controller）簡寫成 PLC，其中 L為邏輯（Logic）的意思，第一臺可編程控制器是1969年在美國面世的。經過30多年的發展，現在可編程控制器已經成為最重要、最可靠、應用場合最廣泛的工業控制微型計算機。可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、記數和算術操作等面向用戶的指令；并通過數字式或模擬式輸入／輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外部設備，都按易于與工業控制系統聯成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。可編程控制器具有諸多優點：（1）PLC的生產廠家都著力于提高可靠性的指標。（2）PLC還具有編程方便、易于使用的優點。（3）PLC控制功能極強，除基本的邏輯控制、定時、計數、算術運算等功能外，配合特殊功能模塊還可實現點位控制、PID運算、過程控制、數字控制等功能，為方便工廠管理又可以與上位機通信，通過遠程模塊可以控制遠方設備。（4）PLC的擴展以及與外部聯接極為方便。所以可編程控制器應用于廣播發射機可實現廣播發射機的自動開關機，及采集并監控發射機的各個參數，出現異態時報警，有備用還能實現自動倒備份。這樣便能實時發現發射機的異常，及時處理，降低停播率，能很好的保證節目的安全、優質播出，并能大大減輕發射機的值班任務。
要用PLC實現廣播發射機的自動控制，要全面考慮許多因素，以我開發過的“DX-600中波發射機自動控制系統”為例，我將整個系統設計分為以下四個步驟。
首先要確定PLC的控制及監視范圍。分析發射機需要監視的指標，以及需要自動控制的操作，比如入射功率取樣、反射功率取樣、水位取樣、電源取樣、開機操作、關機操作、升功率操作、降功率操作等。采樣點多少和控制范圍的確定依發射機的不同而不同。接著要選擇適當的PLC，一方面選擇多大容量的PLC；另一方面選擇什么公司的PLC以及外圍設備。對第一個問題，首先要對發射機進行詳細分析，把所有的I／O點找出來，包括開關量I／O和模擬量I／O以及這些點的性質。I／O點的性質主要指它們是直流信號還是交流信號，電壓多大，是采樣點還是輸出控制點，輸出是用繼電器型還是用晶體管或是可控硅型。知道這些以后，就可以定下選用多少點和I/O是什么性質的PLC了。對于第二個問題，則有以下幾個方面考慮：a、功能方面。b、價格方面。可編程控制器的主機選定后，一般還要選擇模擬量采集模塊，模塊的多少依據模擬量的多少而定。顯示設定單元視需要選擇與否。在本例“DX-600中波發射機自動控制系統”中，經分析該系統需要17路開關量輸出、11路開關量輸入、6路模擬量采集，故采用了SIMATIC S7－226型PLC，兩快EM－23模擬量采集模塊。SIMATIC S7－226支持24路開關量輸入，16路開關兩輸出，每塊EM-231支持4路模擬量輸入點，兩塊就相當于8路模擬量輸入點，完全能滿足系統需要，并且為日后的系統擴展升級留有了空間。
2、PLC的I／O地址分配
輸入／輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進行PLC控制系統設計的基礎。對于軟件設計來說，I／O地址分配以后才可以進行編程；對于PLC的外圍接線來說，只有I／O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖。I／O地址的分配最好能將類似的信號點分配連續的I／O地址，同時把I／O點的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫出來。初學者往往不會注重這些，開發過實際項目就會知道這將為以后的維護升級工作帶來很大的方便。下圖例出了本文實例《DX-600中波發射機自動控制系統》中部分I/O點的表格，供大家參考。
3、發射機監控系統的硬件和軟件設計
系統設計包括硬件系統設計和軟件系統設計。硬件系統設計主要包括PLC及外圍線路的設計、電氣線路的設計等。軟件系統設計主要指編制PLC監控程序，有些系統還包括上位機程序的編寫，比如在本例中就包括上位機程序。硬件系統設計主要是設計出電氣控制系統原理圖，電氣控制元器件的選擇等，在這里硬件設計不做詳細闡述，主要給大家闡述軟件設計的步驟和過程。在PLC程序設計時，除I/O地址列表外，還要把在程序中用到的中間繼電器、定時器、計數器（PLC中的軟元件）和存儲單元以及它們的作用或功能列寫出來，以便程序的編寫和閱讀。下面結合我開發過的“ DX-600中波發射機自動控制系統”具體介紹廣播發射機自動控制系統PLC程序的編寫及調試。
西門子S7－200CPU的編程軟件為 V3.1 STEP 7 MicroWIN SP1。該軟件是基于windows 的應用軟件，它支持32位windows95，Windows98和WindowsNT操作系統。他支持STL編輯器、階梯圖編輯器和 FBD三中編輯器。你可以選擇自己熟悉的編輯器。為端子號分配地址是編程的第一部，實際編程時為了增加程序的可讀性，常用帶有實際含義的符號作為編程元件代號，而不是直接用元件在主機的直接地址。例如編程中的“高功率開機”作為編程元件代號，而不用Q0.1。符號表可用來建立自定義符號與直接地址之間的對應，并可附加注釋，有利于程序結構清晰易讀，以及日后軟件的維護更新，在實際的開發中應該注重這點，它往往能起到事半功倍的效果。按監控系統要完成的任務PLC程序可分為三個主要部分：l、廣播發射機及附屬設備（比如空調等）的自動開與自動關；2、模擬量的采集監控以及開關量的采集監控；3、與上位機通信，實現校時、數據的顯示、參數的設置和故障記錄等。
1、廣播發射機及附屬設備的自動開與自動關：要實現發射機的自動開關機，首先必須向PLC提供發射機的開關機時間表，該時間表的存儲，應保證當PLC斷電的情況下不丟失。所以把它放入數據快可確保數據的穩定。PLC內部有自己的系統日期和時鐘，PLC可通過相應的指令讀實時時鐘和設定實時時鐘。PLC內部用8個字節表示日期和時鐘，他們都用BCD碼表示，從低到高分別表示年、月、日、小時、分鐘、秒，第7個字節為0，第8字節表示星期。值得注意的是系統不會檢查、核實時鐘各量的正確與否，所以在設置時鐘和日期時必須確保輸入的數據是正確的，還有，不能同時在主程序和中斷程序中使用讀寫時鐘指令，否則，產生非致命錯誤，中斷程序中的實時時鐘指令將不被執行。在編寫發射機自動開關機程序段時，程序應該不斷的讀取系統時鐘，并與數據塊中的開關機時間表進行比較，如果與時間表中的時間吻合則執行相應的操作如開機、關機等，在本例中我用READ_RTC指令讀出PLC的內部時鐘，接著用BCD_I將BCD碼的PLC時鐘轉換為十進制PLC時鐘，再拿它與數據區中的開關機時間表比較，如果吻合則執行相應操作。
2、模擬量的采集監控以及開關量的采集監控：發射機模擬量的采集可通過EM231、EM232或EM235模擬量輸入輸出模塊來實現。在本例中采用的是EM231，可通過DIP開關設置模擬量的輸入范圍，單極性：滿量程輸入0到10V、分辨率2.5mV；滿量程輸入0到5V、分辨率1.25mV；滿量程輸入0到20mA、分辨率5μA；雙極性：滿量程輸入負5V到正5V、分辨率2.5mV；滿量程輸入負2.5V到正2.5V、分辨率1.25mV，根據實際需要設定響應的檔位，如還不能滿足則采樣點要經過電路或儀器轉換成合適的信號。要實現模擬量的監控就必須提供上限和下限，模擬量的上下限應該和開關機時間表一起放入數據快，程序應不斷的取的模擬量的值并與數據塊中的上下限比較，如果越限則報警或執行相應的操作。開關量的監控相對簡單，不需要擴展模塊，從PLC取得高低電位后直接可進行判斷，有一點值得注意，為了防止干擾，模擬量應取多次的平均值，開關量的檢測用延時接通電路。這樣能很好的避免誤報警和誤操作。在本例《DX-600中波發射機自動控制》系統中，模擬量由于開始沒有取多次平均值經常出現誤報警，開關量也偶爾出現誤報警，通過對模擬量多次取平均值、開關量采用10毫秒延遲電路后得到解決。
3、與上位機通信，實現校時、數據的顯示、參數的設置和故障記錄等：PLC與上位機通信可采用自由通訊協議，自由通信口（Freeport Mode）方式是S7－200PLC的一個很有特色的功能。S7－200 PLC的自由通信，即用戶自己定義通信協議，波特率最高為38.4KB/s。它使S7－200 PLC可以與上位 PC機進行通信。PC機的RS－232可通過PC/PPI電纜與 S7－200 PLC連接起來進行自由通訊。與PC連接后，PLC程序可以通過使用接收中斷、發送中斷、發送指令（XMT）和接收指令（RCV）對通訊口操作。在自由通訊口模式下，通訊協議完全由用戶程序控制，協議的制定依系統不同而不同，在“DX－600中波發射機自動控制”系統中為保證數據傳輸的正確無誤，還采用了一種數據校驗機制，把要傳輸的數據塊中的各字節做“與”操作，得到的“和”作為校驗字節。此種校驗方法有簡單實用等特點。通過SMB30（口 0）或SMB130（口1）允許自由口模式，而且只有在CPU處于RUN模式時才能允許。當CPU處于STOP模式時，自由通訊口停止，通訊口轉換成正常的PPI協議操作。通過與PC的通訊，PLC把采集到的數據發送到PC上位機，這樣上位機程序經過響應處理就能實現數據的圖形顯示。發射機的開關機時間表、模擬量的上下限也能很方便的通過上位來修改，而不必修改PLC程序。PLC的時鐘也能通過上位機來設置（校時）。另外，通過上位機還可以定時抄表、記錄故障的發生時間、類型，停播的時間等等，方便技術人員維護發射機。上位機程序的編寫可通過任一款可視化編程軟件如 VB，VC，C++Builder等，建議用C++Builder，它有功能強大，易學等特點。
4、發射機監控系統的調試
系統調試分模擬調試和聯機調試。模擬調試可借助于模擬開關和 PLC輸出端的輸出指示燈進行；需要模擬信號I/O時，可用電位器和萬用表配合進行。調試時，可利用上述外圍設備模擬各種現場開關和傳感器狀態，然后觀察PLC的輸出邏輯是否正確。如果有錯
誤則修改后反復調試。S7-200不但能在PC機上編程，還可在PC上直接進行模擬調試。聯機調試時，可把編制好的程序下載到現場的PLC中。有時PLC也許只有這一臺，這時要把PLC安裝到控制柜相應的位置上。調試時一定要先將主電路斷電。只對控制電路進行調試即可。通過現場聯機調試信號的接入常常還會發現軟硬件中的問題，經過反復測試系統后，才能最后交付使用。
本例“DX-600自動控制系統”投入使用后，的確大大減輕了值班任務，而且能及時發現一些人工值班不易發現的故障，通過上位機對發射機的實時數據及故障記錄都能很好的保存，供技術人員維護用。
