發(fā)射機(jī)熱備狀態(tài)下自動(dòng)控制系統(tǒng)日志子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

郭亞明

摘要：日志系統(tǒng)用于記錄保存應(yīng)用系統(tǒng)操作運(yùn)行中產(chǎn)生的重要客觀歷史數(shù)據(jù)，是應(yīng)用系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。本文以DX-10型中波發(fā)射機(jī)1+1熱備狀態(tài)下自動(dòng)化控制系統(tǒng)的日志子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，對日志系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的日志的產(chǎn)生、分類，日志的報(bào)文格式、日志的記錄、存儲、發(fā)送、轉(zhuǎn)存和清除以及PLC程序與上位機(jī)服務(wù)器之間的日志傳輸通訊機(jī)制等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：日志系統(tǒng) PLC 報(bào)文格式 通訊機(jī)制

中圖分類號：TP302.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0159-02

1 引言

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和管理部門對廣播電視安全播出管理要求的提高，越來越多的廣播電視臺站正在對播控系統(tǒng)和傳輸發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行自動(dòng)化方面的的研究和改造，以實(shí)現(xiàn)“不間斷、高質(zhì)量、講效益、重安全”的安全播出管理目標(biāo)。而日志子系統(tǒng)作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于記錄系統(tǒng)運(yùn)行中的各種操作、故障和異態(tài)數(shù)據(jù)記錄，方便后期的監(jiān)測追蹤、查詢和分析統(tǒng)計(jì)。

不同應(yīng)用系統(tǒng)中日志子系統(tǒng)的內(nèi)容和形式各異，本文主要介紹一種適用于中波廣播發(fā)射臺站的發(fā)射機(jī)1+1熱備狀態(tài)下自動(dòng)化控制系統(tǒng)的日志子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2 日志的種類

在DX-10型發(fā)射機(jī)1+1熱備狀態(tài)下自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，日志的種類主要分為故障日志和操作日志兩種，其中故障日志又分為故障發(fā)生日志和故障恢復(fù)日志兩種。而故障又歸納為如下3類：

（1）發(fā)射機(jī)自身工作時(shí)產(chǎn)生的故障，如風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖故障等。

（2）PLC控制箱因發(fā)射機(jī)處于本地或者自身工作模式非自動(dòng)等原因產(chǎn)生的故障，該類故障發(fā)生后控制箱一般會進(jìn)入拒絕操作模式，需要控制箱自動(dòng)模式按鍵的上升沿使其重新初始化才能恢復(fù)。

（3）開關(guān)機(jī)操作以及倒天線等操作失敗的故障，該類故障也一般會使控制箱進(jìn)入拒絕工作模式或引起倒備機(jī)等操作。

以上三種類型的故障中只有第一種能夠產(chǎn)生故障恢復(fù)日志，其他兩種可以將隨后的控制箱進(jìn)入初始化的日志當(dāng)做其故障恢復(fù)日志。

3 日志的報(bào)文格式

在日志系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為方便日志信息的生成和查詢處理，首先需對日志的報(bào)文格式進(jìn)行定義。根據(jù)DX-10型發(fā)射機(jī)1+1熱備狀態(tài)下自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能需求分析，日志通訊協(xié)議報(bào)文的格式定義為： 日志編碼|日志類型|時(shí)間|主備機(jī)狀態(tài)|日志代碼。

每條日志報(bào)文的長度為16字節(jié)，其中：

（1）日志編碼：下位機(jī)生成該條日志的唯一碼，占用1字節(jié)，為1～30間的數(shù)字。

（2）日志類型：1、2、3分別表示三種類型，占用1字節(jié)，1為操作日志，2為故障日志，3為故障恢復(fù)日志。

（3）時(shí)間：日志產(chǎn)生時(shí)間，DTL數(shù)據(jù)類型，占用12字節(jié)。

（4）主備機(jī)狀態(tài)：日志發(fā)生時(shí)當(dāng)前工作機(jī)是主機(jī)還是備機(jī)，以天線狀態(tài)標(biāo)識。1：主機(jī)；2：備機(jī)；0：既非主機(jī)又非備機(jī)。

（5）日志代碼：日志代碼占用1字節(jié)。

4 日志的產(chǎn)生

在DX-10型發(fā)射機(jī)1+1熱備狀態(tài)下自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，日志的產(chǎn)生來自如下幾種情況：

（1）DX-10型發(fā)射機(jī)自身一類故障和其他輸入中標(biāo)識的幾種故障情況，其中：

1）主機(jī)故障來自DB9.DBB16的bit0～bit7；DB9.DBB15的bit0和bit1；2）備機(jī)故障來自DB10.DBB16的bit0～bit7；DB10.DBB15的bit0和bit1。

其中DB表示發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC程序中使用到的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之初，需對整個(gè)PLC程序的存儲區(qū)的進(jìn)行規(guī)劃。日志系統(tǒng)中以下降沿標(biāo)識故障的發(fā)生，故障發(fā)生后的上升沿作為標(biāo)識故障的恢復(fù)；用MB70和MB71的bit0和bit1分別對應(yīng)于當(dāng)前工作機(jī)的10種故障狀態(tài)。

（2）主機(jī)和備機(jī)進(jìn)入到本地工作模式引起的故障日志，主機(jī)和備機(jī)的本地工作模式標(biāo)識位置分別為MB102.7和MB105.7，日志部分使用MB71的bit2和bit3分別標(biāo)識發(fā)射機(jī)的進(jìn)入和退出本地模式產(chǎn)生的故障；其中MB表示在發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC程序中規(guī)劃的數(shù)據(jù)存儲標(biāo)志位。

（3）PLC控制箱進(jìn)行操作時(shí)引起的成功或失敗日志，包括開機(jī)成功、失敗，關(guān)機(jī)成功、失敗，倒天線成功、失敗等等，使用MB72和MB73的各個(gè)Bit進(jìn)行標(biāo)識。

（4）通訊失敗故障，用MB71的bit4和bit5分別標(biāo)識主機(jī)和備機(jī)的通訊失敗故障信息。

在DX-10型發(fā)射機(jī)1+1熱備狀態(tài)下自動(dòng)化控制系統(tǒng)的日志系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需對主電源故障、調(diào)制編碼電纜聯(lián)鎖故障、風(fēng)機(jī)故障、主電源過壓故障、輸出監(jiān)測+5V故障、輸出監(jiān)測-5V故障、直流穩(wěn)壓器B+故障、直流穩(wěn)壓器B-故障、外部聯(lián)鎖故障、門聯(lián)鎖故障、主機(jī)處于本地、備機(jī)處于本地、主機(jī)數(shù)據(jù)采集故障、備機(jī)數(shù)據(jù)采集故障、開機(jī)失敗故障、關(guān)機(jī)失敗故障、天線從主機(jī)倒備機(jī)故障、天線從備機(jī)倒主機(jī)故障、控制箱非自動(dòng)模式、處于開機(jī)但開機(jī)指令未執(zhí)行、處于關(guān)機(jī)但關(guān)機(jī)指令未執(zhí)行、控制箱進(jìn)入初始化狀態(tài)、開機(jī)成功、關(guān)機(jī)成功、天線成功倒向主機(jī)、天線成功倒向備機(jī)、開始主機(jī)倒向備機(jī)、開始備機(jī)倒向主機(jī)、系統(tǒng)校時(shí)和下發(fā)運(yùn)行圖等故障和操作按定義的日志報(bào)文格式一一指定標(biāo)識位、日志類型和代碼。

以上標(biāo)志位的變化也就是各種日志的產(chǎn)生需要依據(jù)PLC采集到的發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)、PLC當(dāng)前的工作狀態(tài)以及PLC各相關(guān)工作流程的結(jié)果等，在此不再贅述其產(chǎn)生過程。日志的產(chǎn)生主要考慮兩種情況，一是發(fā)射機(jī)自身故障的發(fā)生和恢復(fù)日志；二是控制箱PLC程序的操作成功或失敗日志。

4.1 發(fā)射機(jī)自身故障日志

若天線在主機(jī)（I0.0為高），則DB9.DBB16的bit0～bit7和DB9.DBB15的bit0和bit1的下降沿分別對應(yīng)于主電源故障、調(diào)制編碼電纜聯(lián)鎖故障、風(fēng)機(jī)故障、主電源過壓故障、輸出監(jiān)測+5V故障和-5V故障、直流穩(wěn)壓器B+故障、直流穩(wěn)壓器B-故障、外部聯(lián)鎖故障、門聯(lián)鎖故障的發(fā)生，亦即M70.0～M70.7、M71.0、M71.1的上升沿；若天線在備機(jī)（I0.1為高），則DB10.DBB16的bit0～bit7和DB10.DBB15的bit0和bit1的下降沿分別對應(yīng)于主電源故障、調(diào)制編碼電纜聯(lián)鎖故障、風(fēng)機(jī)故障、主電源過壓故障、輸出監(jiān)測+5V故障和-5V故障、直流穩(wěn)壓器B+故障、直流穩(wěn)壓器B-故障、外部聯(lián)鎖故障、門聯(lián)鎖故障的發(fā)生，亦即M70.0～M70.7、M71.0、M71.1的上升沿。

當(dāng)M70.0～70.7、M71.0、M71.1為高時(shí)，若發(fā)生DB9.DBB16的bit0～bit7和DB9.DBB15的bit0和bit1的上升沿或者DB10.DBB16的bit0～bit7和DB10.DBB15的bit0和bit1則認(rèn)為是有發(fā)射機(jī)故障的恢復(fù)。

4.2 操作類日志

操作類的日志無論是操作成功還是操作失敗，都能夠在狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)候體現(xiàn)出來，因此將操作類日志的發(fā)生標(biāo)志位在狀態(tài)切換控制流程部分（FC1）進(jìn)行置位，在確認(rèn)日志記錄已經(jīng)存儲后進(jìn)行復(fù)位。

如開機(jī)失敗故障（M72.0）和開機(jī)成功日志（M73.0）在FC1的NW7中進(jìn)行置位，然后在FC107中進(jìn)行日志的產(chǎn)生和記錄；關(guān)機(jī)成功（M73.1）和關(guān)機(jī)失?。∕72.1）日志在FC1的NW9中進(jìn)行置位，然后在FC107中進(jìn)行日志的產(chǎn)生和輸出記錄。

5 日志的記錄存儲

在設(shè)計(jì)中，若選用的PLC型號不支持指針操作，則對于日志的記錄存儲和讀取都需要將存儲區(qū)的各個(gè)位置逐條進(jìn)行判斷，并且讀寫各自各自獨(dú)立。在PLC中聲明了一個(gè)可以存儲30條日志的斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)DB105進(jìn)行日志的保存，DB105.DBB0表示上次寫入日志的位置（1到30之間的數(shù)字），DB105.DBB1表示上次讀取時(shí)所讀日志的位置，DB105的其他部分依據(jù)定義的日志報(bào)文格式“|日志編碼|日志類型|時(shí)間|主備機(jī)狀態(tài)|日志代碼|”進(jìn)行30條日志的存儲。

日志的記錄和存儲流程如下：

（1）當(dāng)發(fā)現(xiàn)有日志產(chǎn)生需要記錄時(shí)，首先判斷DB105.DBB0的值，若DB105.DBB0>29，則令DB105.DBB0=1，否則將DB105.DBB0值加1。

（2）將上述剛處理過的DB105.DBB0的值、FC107的輸出結(jié)果（日志類型和代碼）和天線的當(dāng)前狀態(tài)值以及系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間（DTL格式）作為輸入?yún)?shù)，送給功能塊FC108，F(xiàn)C108內(nèi)做一個(gè)對DB105中30條日志存儲區(qū)進(jìn)行操作的查找表，根據(jù)要寫入的位置信息（DB105.DBB0）將相應(yīng)的日志編碼（等于DB105.DBB0）、日志類型、時(shí)間、發(fā)射機(jī)天線位置狀態(tài)和日志編碼寫入DB105的相應(yīng)位置中。

6 日志的發(fā)送轉(zhuǎn)存和清除

日志的發(fā)送、轉(zhuǎn)存和清除包括了FC110、FC109和FC111三個(gè)相對獨(dú)立的模塊，具體為：

FC110：判斷PLC程序日志記錄存儲區(qū)DB105的位置1到30處是否有需要發(fā)送的日志數(shù)據(jù)（日志編碼是否等于所處的位置），若有，則賦值日志發(fā)送位置和日志發(fā)送請求。

FC109：根據(jù)FC110的輸出將相應(yīng)位置的內(nèi)容從DB105讀取并轉(zhuǎn)存入日志發(fā)送模塊的發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)DB106中。

FC111：根據(jù)輸入位置清除相應(yīng)位置的日志編碼（賦值為0）。

在主程序塊OB1的NW20中首先調(diào)用FC110判斷是否有日志發(fā)送需求，若有日志發(fā)送需求，則在日志發(fā)送請求的上升沿調(diào)用FC109將待發(fā)送的日志數(shù)據(jù)從DB105轉(zhuǎn)存到發(fā)送模塊的發(fā)送緩沖區(qū)DB106；然后在日志發(fā)送請求為高期間，建立TCP/IP發(fā)送模塊的鏈接并每隔2秒令發(fā)送模塊的發(fā)送請求為高，若TCP/IP接收模塊接收到的數(shù)據(jù)編碼等于待發(fā)送的日志編碼，則復(fù)位日志發(fā)送請求并且調(diào)用FC111將DB105相應(yīng)位置存儲的日志編碼清零；若沒有接收到反饋數(shù)據(jù)或反饋數(shù)據(jù)的編碼不等于發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)的編碼則繼續(xù)每隔2秒進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的發(fā)送。

日志的記錄存儲與發(fā)送和清除完全獨(dú)立處理的弊端是當(dāng)服務(wù)器未實(shí)時(shí)接收日志導(dǎo)致產(chǎn)生的日志條數(shù)超過30條時(shí)，會因存儲區(qū)溢出而造成日志丟失以及發(fā)送的日志未能嚴(yán)格按照實(shí)際發(fā)生時(shí)間先后進(jìn)行發(fā)送。

7 故障報(bào)警

當(dāng)有故障發(fā)生（M70.0～M70.7，M71.0～M71.5，M72.0～M72.3為高）并且PLC控制箱處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，置位M217.1，表明需要進(jìn)行報(bào)警，而在M217.1為高期間，蜂鳴器每隔10秒連續(xù)響10秒，若故障一直持續(xù)存在，則保持停10秒響10秒再停10秒再響10秒的規(guī)律持續(xù)報(bào)警，故障報(bào)警功能在PLC程序OB1的NW21和NW22中加以實(shí)現(xiàn)，并在日志系統(tǒng)中記錄。

8 PLC與上位機(jī)的日志傳輸通訊機(jī)制

PLC程序與上位機(jī)服務(wù)器之間通過SOCKET通訊，上位機(jī)（自動(dòng)化系統(tǒng)）做為TCP服務(wù)端，下位機(jī)（PLC）做為TCP客戶端。

（1）下位機(jī)發(fā)起連接，上位機(jī)監(jiān)聽端口。下位機(jī)連接成功后按照通訊協(xié)議報(bào)文發(fā)送協(xié)議內(nèi)容，上位機(jī)接收成功后解析數(shù)據(jù)內(nèi)容。

（2）若上位機(jī)接收成功會將通訊報(bào)文中的日志編碼返回給下位機(jī)，下位機(jī)接收到日志編碼后即認(rèn)為上位機(jī)已經(jīng)接收處理成功。

（3）若下位機(jī)發(fā)送協(xié)議報(bào)文后，下位機(jī)沒有接到上位機(jī)回復(fù)的編碼內(nèi)容則視為通訊失敗。

（4）下位機(jī)接收到日志編碼，根據(jù)日志編碼清除該條記錄并關(guān)閉連接，該次通訊完成。

（5）所有通訊均為下位機(jī)發(fā)起連接，下位機(jī)關(guān)閉連接。下位機(jī)正常情況下應(yīng)為實(shí)時(shí)發(fā)送日志記錄，如果下位發(fā)送后2秒內(nèi)沒有接到正確的反饋，則不停的每隔2秒重新發(fā)送一次日志數(shù)據(jù)。

9 結(jié)語

日志系統(tǒng)用于記錄保存應(yīng)用系統(tǒng)操作運(yùn)行中產(chǎn)生的重要客觀歷史數(shù)據(jù)，是應(yīng)用系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。本文以發(fā)射機(jī)1+1熱備狀態(tài)下自動(dòng)化控制系統(tǒng)的日志子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，對日志系統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的日志的產(chǎn)生、分類，日志的報(bào)文格式、日志的記錄、存儲、發(fā)送、轉(zhuǎn)存和清除以及PLC程序與上位機(jī)服務(wù)器之間的日志傳輸通訊機(jī)制等進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文具體的設(shè)計(jì)以美國哈里斯公司的DX-10型中波發(fā)射機(jī)為對象，其他機(jī)型的設(shè)備由于操作方式和故障種類不同，需對操作步驟和故障類型對應(yīng)標(biāo)識位的日志含義進(jìn)行適當(dāng)修改，但其實(shí)現(xiàn)原理和方法是完全一致的，因此在其他機(jī)型的日志系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)也可以進(jìn)行參考。