基于OPC通信的發(fā)射機運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現

近年來，隨著我國智能化技術和網絡技術的不斷進步和成熟發(fā)展，廣電技術領域的智能化及互聯網技術水平也在不斷提高，智慧廣電、互聯網+電臺也已逐漸成為該行業(yè)技術領域專家的研究熱點和主要議題。因此，為了順應智能科技的發(fā)展和潮流，更為了進一步提高電臺發(fā)射機安全播音的技術保障水平，提高電臺的智能化技術水平勢在必行。電臺的所有工作都是以圍繞發(fā)射機安全播音為中心，為了確保發(fā)射機安全播音任務的完成，需要及時地發(fā)現發(fā)射機的不良運行狀態(tài)，以盡早排除隱患避免發(fā)射機因出現故障而停播，為此，就需要對發(fā)射機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。目前，很多電臺對發(fā)射機運行狀態(tài)的監(jiān)控采取的是人工定時巡視查看并結合靠有線數據傳輸的監(jiān)控系統(tǒng)，人工巡視不能做到時時監(jiān)控且容易有遺漏部位，靠有線數據傳輸的監(jiān)控系統(tǒng)傳輸因信號線多走線長而不便布線和走線，更不便后期的維護和擴展，且隨著投入使用年限的增加，信號線表皮有出現老化趨勢，連接處也易接觸不良而導致信號傳遞中斷，時常導致監(jiān)控系統(tǒng)不能持續(xù)穩(wěn)定可靠的對發(fā)射機進行有效監(jiān)控。所以，為了進一步解決目前對發(fā)射機運行狀態(tài)監(jiān)控所存在的上述弊端和問題，本文提出了一種基于PLC技術和OPC通信的發(fā)射機運行狀態(tài)無線監(jiān)控系統(tǒng)的設計，通過該系統(tǒng)可以更加持續(xù)有效地對發(fā)射機運行狀態(tài)的重要數據進行遠程顯示和監(jiān)控，并具有對數據存儲、處理、查詢、異常狀態(tài)數據報警的功能。

一、系統(tǒng)的總體設計

所設計的監(jiān)控系統(tǒng)采用目前較為成熟穩(wěn)定的三級網絡控制系統(tǒng)結構，第一級主要有上位機和無線傳輸設備組成，負責數據的存儲處理和顯示；第二級主要有下位機、PLC、無線傳輸設備等組成，第三級是傳感器和所需采集數據信號的現場，第二、三級主要用于數據的現場采集和控制，其總體設計結構如圖1所示。在圖1中，以工控機為上位機的核心，并在工控機上安裝西門子WinCC組態(tài)軟件為平臺，通過WinCC組態(tài)軟件設置與無線設備的通信接口，配置OPC組態(tài)站點，實現與第二級的PLC和下位機的無線數據傳輸。為了避免布線的不便和后期檢修的方便，尤其是避免信號的串干擾和傳統(tǒng)網線接線端口容易松動所帶的信號傳輸不穩(wěn)定、不準確的問題，在上位機與下位機之間通過無線網橋進行數據的傳輸。在下位機設置了與PLC控制器相連接的觸摸屏，可以顯示上位機人機界面上一些主要的數據和操作控制通道，通過該觸摸屏也可以實時查看發(fā)射機的運行狀態(tài)數據，并進行相應的操控。

二、通信及數據結構設計

（一）通信數據的需求

本文以某電臺的DX600發(fā)射機為研究對象，影響該發(fā)射機運行狀態(tài)的主要數據信息有外電的高/低壓、功放電壓/電流、射頻功率、阻隔功率、阻隔零點、水溫水壓等，所以需要實時監(jiān)控這些數據信息，為了日后查詢發(fā)射機的運行狀態(tài)歷史數據掌握其運行規(guī)律信息，也需要記錄和存儲所監(jiān)控的數據信息。為了提高發(fā)射機的智能化水平，監(jiān)控系統(tǒng)中還需要對下位機中的傳感器設置上下限安全數據信息的報警閾值，當低于正常范圍值臨界點時就會觸發(fā)低限報警指示，高于正常范圍值臨界點時就會觸發(fā)高限報警指示，為了保護設備安全，觸發(fā)報警時限可以依據設備情況設置3-5分鐘的報警時長，當報警時長超過設定時間后，引發(fā)報警的故障未消除，則就會觸發(fā)保護操作，斷開或關閉相對應的設備。

（二）通信協議的選擇

OPC(OLE for Process Control)是自動控制領域用于通信的一個工業(yè)技術標準，該技術為類似工控機上的Windows的應用程序和現場設備的數據信息之間建立了聯系，且允許多臺微機之間交換文檔、圖形等數據信息，是一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設備驅動程序，使不同廠商的硬件設備或軟件系統(tǒng)可以相互進行進行數據的交換，所在在本系統(tǒng)的設計中采用了OPC協議進行通訊。

系統(tǒng)的軟件設計程序結構如圖2所示，在該圖中可以看出，本系統(tǒng)的核心部分是接口程序，接口程序是上位機中的WinCC和下位機中的PLC進行數據連接的橋梁，它通過PLC OPC Server訪問PLC，通過WinCC OPC Server 訪問WinCC，也可以將處理后的數據信息直接存入數據庫。系統(tǒng)的數據信息流程如圖3所示，PLC在接收到傳感器采集到的發(fā)射機運行狀態(tài)數據信息后經過處理，然后將處理后的實時數據通過通信接口存入數據庫，同時還會把這些數據傳送到Wincc，在Wincc組態(tài)軟件程序中與設定好的發(fā)射機非正常工作運行狀態(tài)數據報警閥值相比較，當觸發(fā)報警閥值時，就會通過通信接口程序反饋給PLC，執(zhí)行該報警狀態(tài)下的相對應的動作。

三、下位機設計

所設計系統(tǒng)的下位機需要滿足整個系統(tǒng)對發(fā)射機的常規(guī)操作控制、實時數據信息的采集、上傳實時數據、非正常運行狀態(tài)報警的功能。下位機的主要硬件部分選用市場上性價比較高、工業(yè)應用較為廣的西門子S7-300PLC、西門子TP-700觸摸屏、傳感器、指示燈、蜂鳴器等組成。下位機的軟件程序其主要是實現對發(fā)射機現場的遠程常規(guī)操控、數據采集、上傳數據、故障報警等功能。

四、Wincc程序界面設計

西門子Wincc（Windows Control Center）是工業(yè)控制領域人機視窗控制中心，它是西門子最經典的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性，所以本系統(tǒng)的上位機選用此軟件進行系統(tǒng)的功能結構組態(tài)，其組態(tài)后的主要界面如圖4所示。該平臺通過通信接口程序實時獲取發(fā)射機的運行狀態(tài)數據，并在工控機的人機操控界面上顯示出來。通過Wincc組態(tài)界面程序可以對下位機所連接的設備控制參數進行編輯和修改，后期如需要擴展一些監(jiān)控數據窗口和操控通道，也可以通過組態(tài)進行修改和完善。最終可以在WinCC中實現對發(fā)射機的監(jiān)控、實時數據查詢、故障數據查詢、報警顯示等功能，能夠很好地滿足系統(tǒng)對發(fā)射機的遠程實時監(jiān)控的需求。

五、小結

本文首先通過介紹和分析目前對發(fā)射機運行狀態(tài)監(jiān)控的情況，對于所存在的問題，結合當前智能控制技術的發(fā)展和應用，提出并設計了一種基于PLC和OPC通信技術的發(fā)射機運行狀態(tài)數據監(jiān)控系統(tǒng)，采用目前應用較為廣泛和成熟穩(wěn)定的三級控制網絡模式，以PLC為系統(tǒng)的整個控制中心，通過工控機的人機界面實時查看發(fā)射機的運行狀態(tài)數據和操控發(fā)射機的常規(guī)操作，在上位機和下位機之間的通信部分采用了目前技術較為穩(wěn)定成熟的網線網橋進行無線數據的傳輸，確保了數據傳輸的連續(xù)和準確性。該系統(tǒng)自運用以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、數據傳輸準確連續(xù)，人接操控界面良好，達到了預期的監(jiān)控目的。通過該系統(tǒng)可以進一步地實現對發(fā)射機可靠穩(wěn)定的監(jiān)控，能夠提高發(fā)射機的智能化水平，有效地降低人工勞動強度，對發(fā)射機的安全播出具有一定的技術價值指導意義。

本文來源：《視聽》：http://m.00559.cn/w/qk/9501.html