1. Einleitung Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) sind neue Produkte, die aus der rasanten Entwicklung der Computer-, Steuerungs- und Kommunikationstechnik hervorgegangen sind. Aufgrund ihrer Vorteile wie kompakter Bauweise, hoher Betriebsgeschwindigkeit, hoher Flexibilität, hoher Zuverlässigkeit, starker Störfestigkeit und kurzer Entwicklungszyklen finden sie breite Anwendung in der industriellen Steuerung. Automatische Steuerungssysteme, bestehend aus SPS und Host-Computern, sind in der industriellen Steuerung weit verbreitet. Dieser Artikel beschreibt die Anwendung von SPS in der chinesischen Rundfunkindustrie. Während der Ausstrahlung muss der Sender die Sendeantenne umschalten. Die Umschaltung erfolgt bisher manuell per Kurbel oder einfacher elektrischer Vorrichtung, was nicht nur ineffizient und arbeitsintensiv, sondern auch fehleranfällig ist. Ein automatisches Antennenumschaltsystem auf SPS-Basis kann die Antennen gemäß den Schaltbefehlen automatisch umschalten. Dies verbessert die Effizienz, reduziert menschliche Fehler und ermöglicht eine automatisierte Umschaltung mit „manueller Bedienung“. Damit leistet das System Pionierarbeit für die vollautomatische Umschaltung von Rundfunksendern in China. 2. Funktionen und Vorteile des automatischen Antennenumschaltsystems Dieses automatische Steuerungssystem kann die Antennen gemäß dem Betriebsschema automatisch umschalten. Das System kann das Antennenschaltschema jederzeit an die jeweiligen Anforderungen anpassen, z. B. für temporäre Ausstrahlungen. Gleichzeitig überwacht es den Hochspannungsstatus des Senders, den Schalterstatus und die Antennennutzung. Dank seiner hervorragenden Verriegelungsschutzfunktionen wird ein Schaltvorgang bei Hochspannung am Sender verhindert. Das automatische Steuerungssystem verfügt zudem über eine manuelle Backup-Schaltfunktion. Im Fehlerfall des automatischen Systems kann die Umschaltung manuell erfolgen. Die manuelle Bedienung dient auch der Fehlersuche und Wartung des automatischen Steuerungssystems. Bei Bedarf kann ein Dual-Maschine-Hot-Backup (SPS) eingerichtet werden. Fällt das laufende System aus, schaltet es automatisch auf das Backup-System um. Die computergesteuerte Mensch-Maschine-Schnittstelle ermöglicht das Hinzufügen, Bearbeiten und Herunterladen von Betriebsdiagrammen, das Hinzufügen von temporären Ausstrahlungsfunktionen, das Anzeigen und Drucken von Betriebsprotokollen, Zeitkorrekturen, Benutzerverwaltung usw. Dieses automatische Steuerungssystem arbeitet in Echtzeit, ist interaktiv, einfach zu bedienen und leicht zu verwalten. Es realisiert die automatische Antennenumschaltung ohne Bedienereingriff und vermeidet so Bedienungsfehler. Das System verwendet eine SPS-Steuerung. Selbst wenn es von der Überwachungsschnittstelle des Host-Rechners getrennt ist, kann es weiterhin Steuerungsaufgaben gemäß dem in der SPS gespeicherten Programm ausführen. Daher zeichnet sich das System durch hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit aus. Das redundante Stromversorgungssystem erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Betriebs. 3. Implementierung des automatischen Steuerungssystems (1) Der untere Rechner des automatischen Steuerungssystems verwendet eine SPS der CXP-Serie von OMRON für Steuerung und Datenerfassung. Der obere Rechner verwendet VB zur Implementierung der Mensch-Maschine-Schnittstelle und RS-422 zur seriellen Kommunikation zwischen oberem und unterem Rechner für Mensch-Maschine-Dialog, Bedienung und Anzeige. Das manuelle Betriebssystem verwendet einen Bandwahlschalter. Der entsprechende Umschalter wird manuell am Schaltschrank ausgewählt und über ein Relais angesteuert. (2) Die Stromversorgung des Umschaltermotors erfolgt über einen zuverlässigen Wechselstrom-Schütz, der vom oben genannten automatischen oder manuellen Steuerungssystem angesteuert wird. 4. Systemschaltplan (Abbildung 1) Abbildung 1 4.1 Funktionsprinzip der Hardware-Schaltung (Steuerung von drei 1x3-Schaltern) 4.2 Zuordnung der Ein- und Ausgänge der SPS 5. Funktionsprinzip der automatischen Steuerschaltung Dieser Schaltplan steuert drei 1x3-Außenschalter. Jeder Schalter kann in drei Richtungen zum Antennennetzwerk schalten: links, Hauptrichtung und rechts. Abbildung 2(a) zeigt den Steuerschalter K1 als Beispiel. Wird der Bandschalter SWITCH am Schaltschrank auf Automatikbetrieb umgeschaltet, wird ein Bestätigungssignal von +24 V DC für den Automatikbetrieb an die SPS gesendet und die Spule des AUTO-Relais wird erregt. Die normalerweise offenen Kontakte 5 und 9 des AUTO-Relais schließen. K1I, K1II und K1III repräsentieren die Mikroschalter des 1x3-Schalters K1 in den Richtungen links, Hauptrichtung bzw. rechts. Ihre normalerweise geschlossenen Kontakte c und a sind in ihrer Position geöffnet. Angenommen, alle drei Schalter befinden sich aktuell in der linken Position und sollen in die Hauptposition gedreht werden, gibt die SPS ein Signal zur Drehung in Hauptrichtung aus. Gemäß Abbildung 3 gibt Punkt 1 des SPS-Ausgangsmoduls ein Low-Signal aus und erregt so die Spule AM, die sich automatisch in Hauptrichtung dreht. In Abbildung 2(a) schließen die normalerweise offenen Kontakte 5 und 9 von AM1. Bevor K1 die Hauptposition erreicht, bleiben die normalerweise geschlossenen Kontakte c und a des Mikroschalters K1II für die Hauptrichtung geschlossen. Daher wird in Abbildung 2(a) die Spule des Relais KM1, das den von Schalter K1 erregten Motor steuert, erregt, und die normalerweise offenen Kontakte 6, 10 und 7, 11 von KM1 in Abbildung 2(b) schließen. Gleichzeitig gibt Punkt 4 des SPS-Ausgangsmoduls ein Low-Signal aus, wodurch die Spule KPC des Motorleistungssignalrelais erregt wird und deren Kontakte 5 und 9 schließen. Der AC220V-Leistungsschalter CB1 schließt, und seine Kontakte 1, 2 und 3, 4 schließen ebenfalls. In diesem Moment wird die Spule des Schützes KMO erregt, und ihre normalerweise offenen Kontakte T1, L1 und T2, L2 schließen. Die normalerweise offenen Kontakte T3, L3 von KMO fungieren als selbsthaltende Kontakte. Das Zeitverzögerungsrelais D1 startet die Zeitmessung (einstellbar auf 3 Minuten). Der Motor M1 von Schalter 1 wird erregt (Motorversorgung: AC 220V, Drehrichtung: unidirektional) und beginnt zu drehen. Innerhalb der vorgegebenen 3 Minuten, nachdem er die Hauptdrehrichtung erreicht hat, empfängt er ein Positionssignal vom Mikroschalter K1 und sendet dieses an die Positionsrelaisspule K1M. Die normalerweise geschlossenen Kontakte 6 und 10 von K1M schließen und senden ein Positionssignal für die Hauptrichtung von K1 an das SPS-Eingangsmodul 1. Gleichzeitig öffnen die normalerweise geschlossenen Kontakte c und a des Mikroschalters an Schalter 1, die Relaisspule KM1 wird stromlos, und die Kontakte 6, 10 und 7, 11 öffnen, wodurch der Motor stromlos wird und seine Drehung stoppt. Er kann sich sowohl in Haupt- als auch in Rechtsrichtung drehen. Das Drehprinzip der Schalter K2 und K3 ist analog zu dem von K1. Das tatsächliche Steuersignal wird von der SPS anhand des Schaltplans und des Programms ermittelt, wodurch die automatische Schaltfunktion gemäß der Zeitsequenz realisiert wird. [ALIGN=CENTER] Abbildung 2 (a) Prinzipdiagramm der Hardware-Schaltung[/ALIGN] [ALIGN=CENTER] Abbildung 2 (b) Prinzipdiagramm der Hardware-Schaltung[/ALIGN] 6 SPS-Programmablaufdiagramm (siehe Abbildung 4) [ALIGN=CENTER] Abbildung 4 SPS-Programmablaufdiagramm[/ALIGN] 7 Ergebnisse und Analyse der praktischen Anwendung (1) Im ursprünglichen theoretischen Entwurf wurde aufgrund der großen Entfernung zwischen Steuermechanismus und Aktor dieses Steuerungssystems (ca. 2 Kilometer) ein AC220V-Steuersignal vorgesehen. In der Praxis wurde jedoch in jedem Leiter des 40*1,5-Kabels eine hohe induzierte Spannung erzeugt, die zum Leiter hin stärker war. Nach experimenteller Demonstration und Optimierung wurde ein DC24V-Steuersignal (siehe Prinzipdiagramm) verwendet. Die Dämpfung war beim Erreichen des Aktors nicht signifikant, sodass die Anforderungen an die Steuerspannung erfüllt wurden. (2) Die Hardware-Stromversorgung dieses Steuerungssystems unterscheidet sich von den bisherigen Antennensteuerungssystemen. Die Steuerspannung wird durch diskrete Bauelemente zur Transformation und Gleichrichtung von 24 V Gleichspannung erzeugt. Bei der Anwendung mehrerer Steuerungssysteme zeigte sich jedoch, dass die Gleichrichterbrücke leicht durchbrannte und auch Transformator und Kondensator Probleme bereiteten, was die Wartung und Fehlersuche erheblich erschwerte. Daher wird nun ein Schaltnetzteil verwendet, um die 24-V-Gleichspannung direkt vom externen Stromnetz des Eingangsschranks für Steuerung und Anzeige zu beziehen. Der praktische Einsatz hat bestätigt, dass das Schaltnetzteil klein, energieeffizient, hocheffizient, zuverlässig und sicher ist. (3) Das System wird in einem Rundfunksender in Yunnan eingesetzt. Im Technikraum befinden sich zwei 600-kW-Mittelwellensender mit einem Sendefrequenzbereich von ca. 535 bis 1605 kHz. Der Steuerschrank des Systems ist ebenfalls im Technikraum installiert. In den anderthalb Jahren des Betriebs traten keine Störungen durch hochfrequente Interferenzen auf. Aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit musste ein Monitor ausgetauscht werden. Der Ausfall der Anzeigeschnittstelle beeinträchtigte jedoch nicht die Programmausführung in der SPS, was die Zuverlässigkeit des Systems erneut unter Beweis stellte. (4) Durch den Einsatz dieses Steuerungssystems entfällt das manuelle Umschalten des Antennenschalters durch das Personal im Technikraum, der sich 2 Kilometer vom Technikraum entfernt befindet. Die Senderichtung wird präzise und chronologisch umgeschaltet, und es traten keine Sendeunterbrechungen aufgrund von Fehlfunktionen des Steuerungssystems auf. Dies steigert die Arbeitseffizienz erheblich und spart Personal und Ressourcen. Es hat sich gezeigt, dass die Datenerfassung und Steuerung mittels SPS im Vergleich zu anderen Methoden eine höhere Störfestigkeit, einen stabileren Betrieb, eine einfachere Bedienung und eine zuverlässigere Steuerung ermöglicht und somit einen höheren Automatisierungsgrad erzielt. Insbesondere die Speicherkapazität moderner SPS hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich erhöht, sodass große Datenmengen erfasst und gespeichert werden können. In Kombination mit den inhärenten Vorteilen von SPS findet deren Anwendung in Rundfunkautomatisierungssystemen immer breitere Anwendung. Entwicklungsrichtung des automatischen Umschaltsystems mit 8 Antennen: Mit der fortschreitenden Automatisierung in Chinas Rundfunksendern genügt die alleinige Überwachung des Umschaltstatus innerhalb der Sender nicht mehr den Anforderungen an Automatisierung, Systematisierung und Vernetzung in der Rundfunkbranche. Um den Informationsaustausch zwischen verschiedenen Rundfunksendern zu verbessern und der staatlichen Radio- und Fernsehaufsichtsbehörde eine zeitnahe Planung und Entscheidungsfindung zu ermöglichen, ist die Kombination mit Netzwerktechnologie erforderlich, um die Nutzung interner Daten effizient und zuverlässig zu maximieren. Dies ermöglicht der staatlichen Aufsichtsbehörde die Echtzeitüberwachung des Übertragungsprozesses und die umgehende Reaktion auf unerwartete Situationen. Die Überwachung der Sender über das Netzwerk ermöglicht die intelligente Überwachung der Übertragungssignale, verbessert die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Überwachung, verhindert effektiv Störungen durch illegale Signale, gewährleistet einen sicheren Rundfunk, reduziert Senderausfallzeiten und minderwertige Sendungen und sichert eine hohe Sendequalität. Daher ist die Fernüberwachung des automatischen Umschaltsystems unumgänglich geworden, und die zukünftige Entwicklung wird sich auf die Verbesserung der Fernüberwachungskomponente des Systems konzentrieren. Mit zunehmender Komplexität von Senderautomatisierungssystemen ist es erforderlich, dass das automatische Steuerungssystem für Antennenschalter eine Echtzeit-Datenkommunikation mit diesen herstellt. Die Kombination der automatischen Steuerungssysteme für Schalter und Sender zu einem eingebetteten Steuerungssystem erleichtert daher die Fernüberwachung erheblich. Die Integration dieser beiden Systeme wird auch zukünftig eine wichtige Entwicklungsrichtung für automatische Steuerungssysteme von Rundfunksendern darstellen. 9. Fazit: Dieser Beitrag stellt die Hauptkomponenten des automatischen Steuerungssystems für die SPS-Schaltung vor. Dieses System führt die Schaltvorgänge automatisch gemäß der Zeitsequenz des Betriebsdiagramms aus, was effizient und präzise ist und den Betrieb von Rundfunksendern deutlich vereinfacht. Seit seiner Implementierung hat dieses automatische Steuerungssystem eine hohe Störfestigkeit, stabile Leistung, einfache Bedienung und zuverlässige Steuerung bewiesen und einen hohen Automatisierungsgrad erreicht. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die SPS aufgrund ihrer einfachen Programmierung, flexiblen Programmanpassung, guten Vielseitigkeit, zuverlässigen Steuerung, Fähigkeit zum Langzeitbetrieb unter rauen Umgebungsbedingungen und Energieeinsparung zu einem sich schnell entwickelnden universellen Steuergerät im Bereich der industriellen Automatisierung geworden ist und in der zukünftigen Entwicklung zweifellos eine immer wichtigere Rolle spielen wird.