摘要：本文主要介绍了短波发射机环境智能监控系统的设计与实现，此系统的应用，大幅度减少了人员劳动强度，并提高了发射机设备运行稳定性和可靠性。
关键词：短波发射机房；智能监控；PLC
中图分类号：TN838 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）02-0155-02
1 前言
随着现代大功率广播发射系统核心设备的自动化、网络化、智能化，形成了分散控制集中管理的运行模式，发射系统的环境控制系统的自动化改造也成为迫切需要。近年来，发射机房都安装了通风冷却系统；发射机冷凝器排风设备也进行了升级改造。所有这些设备的操作全部依赖值班人员手动完成，仅仅依靠人工控制的方法不但人力成本高，更关键的是还会因为人为失误造成重大事故，为了解决这一问题，我们研发了机房环境智能监控系统。
2 基础设施介绍
发射机房分为前后2个大厅；前厅为控制区，后厅为设备区；共有6部大功率短波发射机；2部大功率水洗风设备；设有2个冷凝器室，分别装有3部风冷式冷凝器。6部冷凝器为发射机冷却散热，并分别装有排风阀和回风阀，2部蒸发式空调机组，为整个后厅提供进风。发射机房的前后厅之间装有3台轴流风机进行空气交换。
发射机房环境涉及的设备多，且控制分散，需要控制的设备主要有：
（1）2部蒸发式空调机组，1部排风机。（2）6部冷凝器的排风阀和回风阀。（3）2间冷凝器室的进风卷帘门。（4）前后厅进行空气交换的3部轴流风机。
3 设计方案
3.1 系统实现的功能
3.1.1 环境温湿度、设备运行状态等实时采集监控功能
（1）对室外、发射机房前、后厅、冷凝器室等环境温/湿度进行采集。（2）对发射机冷却系统各个关键器件和节点的运行状态进行采集。（3）对发射机的入水温度进行采集。
3.1.2 发射机房环境温度自动控制调节功能
系统根据环境温湿度的实时变化自动控制机房环境动力设备，达到调节机房环境温湿度的目的。对各发射机的水温进行实时采集监控，通过控制逻辑自动开启和关闭冷凝器排风阀，使发射机出水温度稳定在一定范围，保证发射机稳定可靠运行。
3.2 系统实现
由于需要控制的设备多且比较分散，所以采用PLC作为下位机，并采用TCP/IP网络协议，传输到发射机房监控端及中控机房客户端。上位机对各设备进行运行状态实时监控、运行故障报警和下发操作指令。下位機完成发射机温度、环境温度、湿度以及各控制阀门的状态数据的采集，并按照控制逻辑控制输出设备的启停，达到调节机房环境运行温湿度的目的。系统框图1如下。
3.2.1 下位机PLC控制系统
下位机使用两套欧姆龙CS系列PLC，配合相关硬件电路，对发射机冷却设备和机房通风设备的采集数据进行处理，现场采集的数据和设定值进行比较来控制输出设备的运行与停止。按照设备控制流程编制梯形图，对现场数据进行读取和信号调理，实现对设备的半/自动控制，负责向上位机传送设备运行状态数据。考虑到环境温湿度值会在设备动作阀值临界点上下变化而造成设备频繁动作的可能性，采取动作阀值分区间设置的方法，达到设备的起停动作分区间运行。
PLC编程按照控制设备分为卷帘门控制、冷凝器风阀控制、蒸发式空调机组、轴流风机控制、水泵互倒、校时、故障形成和故障报警八个段分别编程，增加程序可读性，简单明了方便调试。
各主要执行机构控制流程：
（1）冷凝器风阀控制流程：1）根据室外温度确定开启排风阀或回风阀，冷凝器排风阀与回风阀不能同时关闭；2）发射机出水温度低于5度或高于50度进行声光报警；3）排风阀与回风阀只开启一个时，开启一个阀时应延迟3分钟后再关闭另一个阀。（2）通风冷却设备（蒸发式空调机组）控制流程：蒸发式空调机组包含两个送风机及1个排风机，是发射机房后厅的主要送风降温设备。在温度高于25℃时，开启机组的送风机和排风机；再高于30℃时。开启机组的水泵，进行降温。当室内湿度较高时，关闭机组的水泵。开启蒸发式空调机组时，先开启两个送风机，延迟5分钟后开启排风机；关机时顺序相反，先关闭排风机，延迟5分钟关闭送风机，保持机房大厅正压。（3）冷凝器室进风卷帘门控制流程：冷凝器室卷帘门是发射机冷凝器的主要进风口，通过控制卷帘门的开启或关闭调节冷凝器室的温度，保证发射机冷凝器的冷却效果。在室外温度较低时关闭卷帘门，防止冷凝器冻裂。
以上流程中涉及的温度参数，均可在上位机界面中进行设定，发射机房值班人员可根据设备运行情况和室外温度变化，随时进行调整设定。
3.2.2 发射机房监控端实现的功能
发射机房监控端作为整个系统的上位机，主要功能有：
（1）实时监测环境温湿度、发射机出水水温以及各执行机构的运行状态；（2）设定系统的工作模式，并在半自动模式下，远程控制通风冷却设备、风阀等执行机构。（3）对运行中出现的温度过高、过低、操作超时等异态进行报警。
4 记录系统运行数据等
上位机监控程序采用组态王软件编程，可以实现客户端与服务器的数据共享和网络发布功能。上位机在远程读取并处理下位机现场采集的数据。用户可以在上位机进行系统设备控制、参数设置、模式切换。当上位机工作在半自动操作模式时，用户可远程向下位机发出控制指令，由下位机和驱动设备控制冷凝器风阀、蒸发式空调机组、卷帘门、轴流风机设备的正常运行，实时对发射机水温、室内外温湿度、风阀和卷帘门状态，以及发射机主备水泵运行情况进行监测并显示。控制界面可以分为以下几个模块：
（1）主界面：对冷凝器风阀、蒸发式空调机组、卷帘门、轴流风机、发射机水泵等设备以动画形式显示其运行状态，实时显示水温、环境温湿度，同时对PLC运行状态、时钟、通讯状态、登录人员信息进行监控。自动校时和通讯状态检测：每分钟自动同步上位机和PLC时钟，上位机检测到与PLC通讯中断时数据清零。（2）自动控制界面：自动状态运行时监控界面不显示控制设备开或者关按钮，通过程序对设备进行自动操作控制。（3）半自动控制界面：半自动状态运行时监控界面显示控制设备开或者关按钮，并可进行远程操作控制。（4）手动控制界面：手动状态运行时监控界面不显示控制设备开或者关按钮，可通过手动直接对设备进行操作控制。（5）参数设置界面：对控制输出设备的温湿度参数进行设置。（6）报警界面：根据发射机运行实际和设备需求，显示各设备高低温、超时等报警信息。对水泵互倒报警信息进行解除复位。（7）数据查询界面：可按照设定自动保存数据的时间对记录的数据进行定期查询，作为维护资料。（8）操作查看界面：可以对人员登陆、设备操作信息进行查看。
智能监控系统也保留了原有的手动控制功能，对冷凝器风阀、蒸发式空调机组原有手动控制线路进行相应改动，在PLC控制柜加装手动/自动转换开关，既能满足自动控制要求、使PLC能够准确的监控各个执行机构，并保证原有的手动功能不受影响。
5 系统特点
（1）该系统把发射机房通风冷却系统、发射机冷凝器的排风系统以及冷凝器室的进风三者的控制统一管理起来，根据发射机的出水温度、室外环境温度以及室内温度，自动开启或关闭冷却设备及通风风阀，达到调节发射机运行环境温湿度的目的。（2）抗干扰能力强。通过采取多种软硬件预防措施解决系统在复杂高频环境下运行可能出现的干扰问题，确保系统稳定运行。（3）人机交互界面采用立体图形动态化设计。将监控对象设备实物化，用立体图形界面代替平面文字界面，力求界面简洁、直观、接近实物，方便用户操作。（4）通过网络技术实现与其他技术平台的数据共享。（5）强大的后台数据管理功能，方便用户对系统进行日常维护和管理。
参考文献
[1]孙政顺，曹京生.PLC技术[M].高等教育出版社，2011.
[2]黄家英.自动控制原理[M].高等教育出版社，2008.
[3]穆亚辉.组态王软件实用技术[M].黄河水利出版社，2012.