用PLC實現(xiàn)的蜂窩移動通信網(wǎng)基站參數(shù)采集系統(tǒng)

摘 要： 介紹了一個用日本松下電工公司的小型可編程序控制器（PLC）產品FP1-C24實現(xiàn)的蜂窩移動通信網(wǎng)基站參數(shù)采集系統(tǒng)。因為采用了PLC作為數(shù)據(jù)采集器，使該系統(tǒng)具有可靠性高、成本低等優(yōu)點。

關鍵詞： 可編程序控制器（PLC） 數(shù)據(jù)采集 蜂窩移動通信網(wǎng)

現(xiàn)代移動通信網(wǎng)采用了蜂窩結構的小區(qū)制，實行頻率復用，以提高頻率的利用率。為了達到覆蓋要求，增加通信用戶容量，就必須建立大量的移動通信基地站。由于基站的數(shù)目多，分布廣，單靠人工對基站進行巡查是困難的，因此，有必要建立對基站狀態(tài)的自動監(jiān)測系統(tǒng)，以方便對基站的維護和管理。

可編程序控制器（PLC）作為新一代的工業(yè)控制裝置，其結構簡單、性能優(yōu)良、可靠性高、抗干擾能力強，易學易用，并可進行在線修改，已被廣泛地應用于冶金、礦業(yè)、機械、輕工等工業(yè)控制領域，為工業(yè)自動化提供了有力的工具。目前PLC功能日益增強，特別是在配備了某些模塊后（如A/D、D/A等），可對模擬量進行采集和控制，并可具備遠程通信的功能，這使PLC的應用領域大大擴展?；赑LC的優(yōu)點，我們把PLC應用于蜂窩移動通信網(wǎng)基站的參數(shù)采集，可對基站的發(fā)射功率、駐波比、交直流電源的電壓等進行實時監(jiān)測，并可采集基站內的火警、盜警等信息，然后利用PLC的遠程通信功能把信息送回監(jiān)控室，實現(xiàn)基站的無人值守。

１ 基站參數(shù)采集系統(tǒng)的構成

根據(jù)對基站監(jiān)測的要求，這套系統(tǒng)要對基站各信道發(fā)射機的發(fā)射功率、反射功率、基站設備用的24V和12V電源電壓、交流電源的電壓、整流告警和熔絲告警等信息進行實時監(jiān)測，并能對基站的房間氣溫及防火、防盜等安全信息進行監(jiān)測。

系統(tǒng)的組成如圖１所示。系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)采集器，各信道的發(fā)射功率和反射功率經(jīng)變送器變換為0～5V的模擬電壓后送給數(shù)據(jù)采集器；交流電壓、12V直流電壓、24V直流電壓也經(jīng)過變送器變?yōu)?～5V電壓送往數(shù)據(jù)采集器；房間氣溫由溫度傳感器探測后轉為0～5V電壓送給數(shù)據(jù)采集器；整流告警、熔絲告警信息為開關量，煙感、溫感探測器組成防火報警系統(tǒng)，其輸出為開關量，紅外防盜報警器也輸出開關量，這些開關量都送往數(shù)據(jù)采集器進行采集。

圖中的數(shù)據(jù)采集器由日本松下電工公司生產的小型PLC產品FP1實現(xiàn)。FP1雖然是小型機，但性能價格比高，硬件配置較全。它可以通過增加I/O模塊來進行擴充，最大可擴充至幾百點；通過擴充A/D模塊，可實現(xiàn)對模擬量的輸入；機上配有RS232接口，可實現(xiàn)PLC與PC機之間的通信。因而比較容易配置成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

２ 用FP1實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器由FP1-C24主控單元擴充A/D單元組成，如圖２所示。其中A/D單元負責模擬量的輸入，而主控單元負責開關量的輸入及為模擬量作多路選擇開關。

FP1的A/D單元有四個模擬輸入通道（CH0～CH3），其占用的I/O通道分別為：

CH0——WX9 （X90-X9F）

CH1——WX10（X100-X10F）

CH2——WX11（X110-X11F）

CH3——WX12（X120-X12F）

每個通道可以以電壓或電流輸入，分辨率為滿量程的1%，電壓輸入時輸入范圍是0～5V或0～10V可選。本系統(tǒng)采用0～5V電壓輸入。由于每個主控單元只能帶一個A/D單元，而每個A/D單元只有４個輸入通道，為了能測量更多的模擬量，需要利用多路選擇開關選擇模擬量后再輸入A/D模塊。在本系統(tǒng)中，CH2通道作12V電壓測量，CH3通道作24V電壓測量，而CH0和CH1通道經(jīng)過多路選擇開關擴展后作發(fā)射功率和反射功率的測量以及作基站室內氣溫和交流電壓的測量。

C24主控單元有16個輸入口（X0～XF）及8個輸出口（Y0～Y7）。輸入口X0～XF作開關量輸入，X0~XF分成兩組，其中X0～X7用于熔絲告警、整流告警等信號的輸入，對這類信號系統(tǒng)不需要鎖存；而X8～XF用于防盜報警、火災報警等信號的輸入，對這類信號系統(tǒng)要對出現(xiàn)過的情況進行鎖存，直到監(jiān)控室發(fā)命令復位為止。用于X8輸入鎖存的梯形圖如圖3所示，用于X9～XF鎖存的梯形圖與圖3類似。PLC內部通用寄存器R148～R14F分別用于X8～XF的鎖存，R15D作復位寄存器，由PC機通過RS232口送命令來置位或復位，當它被置為導通時R148～R14F被復位，當R15D被置為開路時，X8～XF監(jiān)視輸入信號。

輸出繼電器Y2～Y7用作多路選擇開關，其連線如圖2所示。其中Y2、Y4、Y6作為一組，送到Y2、Y4、Y6的信號經(jīng)過選擇后送到A/D單元的CH1通道，用于發(fā)射功率和交流電壓測量；Y3、Y5、Y7作為另外一組，選出的信號送往A/D單元的CH0通道，用于反射功率和室內氣溫的測量。PLC進行編程使Y2、Y4、Y6及Y3、Y5、Y7輪流導通，如圖4所示。當相應輸出繼電器導通時，相應信號接入A/D單元的CH0或CH1通道，讀取這時CH0和CH1通道A/D轉換的值（WX9，WX10）存入對應的存儲單元，即可實現(xiàn)對多路模擬信號的采集。為了避免在切換輸入時讀入的數(shù)據(jù)不確定，必須在切換前停止讀取A/D值（WX9，WX10），如圖４所示。由于基站每個信道的發(fā)射功率和反射功率要同時讀取才能得出駐波比，因而要分成兩組多路選擇開關，Y2、Y3同時導通同時采集，Y4、Y5和Y6、Y7也一樣。如要采集更多的模擬量輸入，可采用帶有更多輸出繼電器的主控單元（如C40）及增加擴充I/O模塊（如E8，E40等）。

Y0輸出繼電器用于煙感報警器的復位用。

３ PLC與PC機的通信

FP1可通過RS232口或RS422口與PC機進行通信，PC機通過通信口可以設置PLC、對PLC進行編程、對PLC的繼電器和寄存器的狀態(tài)進行讀取或設置。FP1采用日本松下電工公司的專用通信協(xié)議即MEWTOCOL-COM標準協(xié)議，其格式如下：

其中BCC是塊檢查碼，由前面的字符按一定規(guī)則產生，松下電工公司已給出了BCC的生成程序；CR是結束碼，值為0DH。

FP1-C24主控單元同時帶有RS232和RS422口，本系統(tǒng)把RS422口用于對PLC進行編程，而把RS232口作為與計算機的遠程通信口。PLC把采集到的基站信息經(jīng)過預處理后存在內部通用數(shù)據(jù)寄存器DT100～DT145單元，對PC機用VB編程，通過COM2口向PLC發(fā)送數(shù)據(jù)塊讀取命令RD，PLC收到命令后把DT100～DT145的數(shù)據(jù)通過RS232口送給計算機，這些數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處理后在顯示器上顯示，從而實現(xiàn)對基站的監(jiān)測。同時，PC機通過向PLC發(fā)送寫觸點命令WCS設置R15D及Y0，可實現(xiàn)對鎖存了的X8～XF信號及煙感報警器的復位。程序流程如圖５所示。

綜上所述，本系統(tǒng)把PLC用于數(shù)據(jù)采集，在擴充了A/D模塊后，利用PLC的輸出繼電器構成多路選擇開關，從而實現(xiàn)對多路模擬信號的采集。由于PLC的優(yōu)點，用PLC構成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強、構成方便等優(yōu)點。經(jīng)過實驗表明，用PLC實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集器能可靠地工作。