TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的自動(dòng)化改造

國(guó)家新聞出版廣電總局五九四臺(tái) 史黨社

TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的自動(dòng)化改造

國(guó)家新聞出版廣電總局五九四臺(tái) 史黨社

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，短波發(fā)射機(jī)技術(shù)得到了顯著發(fā)展，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)重要位置，本文詳細(xì)介紹了電臺(tái)對(duì)TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)的自動(dòng)化改造方案，并重點(diǎn)介紹了自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)中自動(dòng)化改造過(guò)程中的構(gòu)成原理、控制原理以及警告功能，分析了發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的主要界面，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門提供一些借鑒。

短波發(fā)射機(jī)；自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)；自動(dòng)化改造方法

為了順利實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的自動(dòng)化控制與處理，就要針對(duì)電源控制系統(tǒng)、電源保護(hù)系統(tǒng)以及自動(dòng)化調(diào)諧系統(tǒng)制定出一個(gè)合理的系統(tǒng)改造方案。自動(dòng)化系統(tǒng)方案的制定對(duì)于發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化改造有重要作用，系統(tǒng)方案的組成單元有：自動(dòng)控制單元、自動(dòng)保護(hù)單元、調(diào)諧單元以及測(cè)量報(bào)警單元?？刂茊卧前l(fā)射機(jī)電源中的重要組成部分，能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)的電源系統(tǒng)的邏輯進(jìn)行控制，能夠?qū)﹄娫聪到y(tǒng)自動(dòng)化水平、手動(dòng)限制起到控制作用；而保護(hù)單元的功能是在一定程序要求下，對(duì)過(guò)荷的錯(cuò)誤信息進(jìn)行判斷，開(kāi)關(guān)上存在的錯(cuò)誤信息也能夠被判斷出來(lái)。還能夠?qū)﹀e(cuò)誤開(kāi)關(guān)量閾值模量進(jìn)行告警處理，對(duì)故障進(jìn)行記錄并分析，將狀態(tài)信號(hào)提供給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。下面，本文將具體論述TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的自動(dòng)化改造方法。

1 發(fā)射機(jī)自動(dòng)化調(diào)諧系統(tǒng)的自動(dòng)化改造方法

為了確保發(fā)射機(jī)運(yùn)行能夠更加穩(wěn)定，降低故障發(fā)生率就要對(duì)調(diào)諧系統(tǒng)不斷完善與強(qiáng)化，這已經(jīng)成為發(fā)射機(jī)自動(dòng)化改造的一項(xiàng)重要內(nèi)容，原來(lái)的自動(dòng)化調(diào)諧系統(tǒng)由眾多相關(guān)零部件組成，包含了眾多電路系統(tǒng)與電控單元，鑒于電路在組成上較為復(fù)雜，并且使用的元件較多，為此，故障的發(fā)生率較高[1]。此外，系統(tǒng)沒(méi)有外部通訊功能，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的自動(dòng)化操作，并且在操作過(guò)程中有諸多不足，例如，一旦發(fā)生失諧現(xiàn)象，則要由專人進(jìn)行修整，這些人員必須具備較強(qiáng)的專業(yè)能力與豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。與此同時(shí)，在具體操作過(guò)程中，依然存在較多的不穩(wěn)定因素影響操作的順利開(kāi)展，并會(huì)引發(fā)停播現(xiàn)象，在多次反復(fù)性的操作當(dāng)中，如果值班人員有工作上的疏忽，將造成安全事故[2]。

為了確保自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，可以借助EDA技術(shù)的FPGA—XS30/PQ240對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行全面改造，使邏輯控制功能得以真正發(fā)揮。在正式使用過(guò)程中，首先要編程POM芯片，分析配置模式，不同的配置模式采取不同的編程方案。鑒于FPGA系統(tǒng)中的腳管存在靈活性特征，能替代傳統(tǒng)邏輯功能，進(jìn)而使外圍的電路得到優(yōu)化，降低芯片的使用率，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性提高[3]。

改造以后新型自動(dòng)調(diào)諧的自動(dòng)化系統(tǒng)呈現(xiàn)出諸多特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為：

使用FPGA技術(shù)，能夠有效控制分立元件的邏輯控制單元。線路在使用上較為簡(jiǎn)單，并且運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)與使用方便。

將原來(lái)系統(tǒng)當(dāng)中的伺放單元與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保留了下來(lái)，僅改造主控小盒，這樣能夠使改造成本降低，使工期縮短。

具備了遠(yuǎn)程通信控制功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

在將“手動(dòng)、半自動(dòng)、預(yù)置”等功能保留下來(lái)以后，在此基礎(chǔ)上還增加了一個(gè)調(diào)諧控制下的遠(yuǎn)程控制單元[4]。

增設(shè)了一個(gè)調(diào)諧告警功能。新自動(dòng)調(diào)諧自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成。

1.1 調(diào)諧主板

（1）中央處理區(qū)：該區(qū)域是自動(dòng)調(diào)諧主板的核心區(qū)域，F(xiàn)PGA能夠完成系統(tǒng)中所有邏輯計(jì)算，應(yīng)用89C52對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在主板中還具有12C887、32kPAM以及32kROM控制器。

（2）綜合區(qū)：在綜合區(qū)域內(nèi)，能夠?qū)PGA輸出的信息借助74HC14驅(qū)動(dòng)以后，傳送到其他區(qū)域內(nèi)，以綜合區(qū)域?yàn)橹鳎搮^(qū)域又被分為了：DATA、模擬采集控制系統(tǒng)、DATA可控制顯示板。調(diào)諧DATA又能劃分成4位總線輸出端與8位總線輸出端。

（3）模擬采集區(qū)：該區(qū)域主要用來(lái)對(duì)板1伺服數(shù)據(jù)的采集，還能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)表值狀態(tài)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，共分為了24個(gè)采集區(qū)位，由74HC373接口進(jìn)行處理。借助74HC373對(duì)模擬采集板1與采集板2的接口進(jìn)行連接，將24為數(shù)據(jù)全部傳輸?shù)紽PGA中進(jìn)行集中處理[5]。

1.2 調(diào)諧控制板

（1）數(shù)模轉(zhuǎn)換區(qū)域下：該區(qū)域是由5片AD558和2片74HC365組成，AD558實(shí)際上是一種轉(zhuǎn)換器，以8位電壓的輸出型D/A居多，其電壓分布具有一定特征，并分以下幾種形式：1-2.7V與1-10V，在該調(diào)諧板面上，能輸入或者輸出10位數(shù)字信號(hào)。

（2）在伺服調(diào)諧放大區(qū)域下：該區(qū)域特征是能夠放大AD558輸出模擬信號(hào)。對(duì)伺服系統(tǒng)調(diào)諧進(jìn)行控制，所有粗調(diào)信號(hào)全部由手動(dòng)狀態(tài)發(fā)出，只有手動(dòng)狀態(tài)除外，在調(diào)諧過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)諸多細(xì)調(diào)形式的信號(hào)，但在手動(dòng)操作基礎(chǔ)上則能實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)調(diào)的控制，輸出的信號(hào)能夠?qū)ο到y(tǒng)粗調(diào)的準(zhǔn)確度產(chǎn)生一定影響；在調(diào)整過(guò)程中，可以對(duì)手動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，在保持光編碼器不變的情況下，監(jiān)測(cè)信號(hào)發(fā)出區(qū)域內(nèi)的位置信號(hào)要保持一致，如果不一致要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（3）繼電器區(qū)域下：繼電區(qū)的主要作用是，如果FPGA通過(guò)光電耦合器發(fā)出了低電信號(hào)以后，要使用繼電器吸合進(jìn)行控制，并要使用其對(duì)相應(yīng)的部件合與斷進(jìn)行控制，需要的回路有13個(gè)[6]。

1.3 模擬采樣板

在該采樣板當(dāng)中，有7路伺服位置，要采集從該位置中產(chǎn)生的信息，采集過(guò)后需借助74HC373將信號(hào)輸送到FPGA中進(jìn)行集中處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)諧的自動(dòng)化控制。

采集功能是采集板中的一項(xiàng)重要功能，但是其缺點(diǎn)是功能缺失嚴(yán)重，在該功能下能夠完成的采集內(nèi)容有：區(qū)域2能夠完成對(duì)5路調(diào)諧元件的采集；而在模擬采集區(qū)內(nèi)，3區(qū)能夠完成對(duì)7路發(fā)射機(jī)運(yùn)行信息的采集[7]。在使用當(dāng)中，模擬采集區(qū)1的數(shù)字信號(hào)需要借助FPGA引導(dǎo)時(shí)，可以順利完成區(qū)域的自動(dòng)調(diào)諧與控制；采集3區(qū)在采集了數(shù)字信號(hào)以后，就會(huì)被當(dāng)成是自動(dòng)調(diào)諧發(fā)射機(jī)的表值判斷與指示。

2 發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的主界面介紹

2.1 主界面中的內(nèi)容及組成

系統(tǒng)主界面呈現(xiàn)出特定效果時(shí)，發(fā)射機(jī)達(dá)到規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，能夠最先達(dá)到規(guī)定的系統(tǒng)界面，分別是：電控系統(tǒng)、調(diào)諧系統(tǒng)等，要想進(jìn)入功能界面就要單擊相關(guān)按鈕。

發(fā)射機(jī)的主界面內(nèi)，通路按鈕在中間位置處，主要功能是顯示主界面，主界面右邊位置處顯示天線編號(hào)、入射時(shí)最大功率以及發(fā)射時(shí)的監(jiān)測(cè)頻率。

在主界面下側(cè)顯示的是時(shí)間欄與狀態(tài)欄。當(dāng)前時(shí)刻由紅色指示，當(dāng)前執(zhí)行由綠色區(qū)域表示。要想預(yù)覽運(yùn)行時(shí)間表要點(diǎn)擊左邊的前移按鈕。在點(diǎn)擊了前移按鈕或者是后移按鈕以后，需延長(zhǎng)8秒以后進(jìn)入到運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 電控系統(tǒng)界面

要想進(jìn)入到主界面可以點(diǎn)擊發(fā)射機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的“電控系統(tǒng)”按鈕，在進(jìn)入到系統(tǒng)界面以后，能夠及時(shí)查看電控單元中的設(shè)備運(yùn)行情況，比如，開(kāi)關(guān)啟動(dòng)情況、邏輯開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)等。

2.3 保護(hù)系統(tǒng)界面

保護(hù)界面也是發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成界面，要想進(jìn)入該界面，可以點(diǎn)擊發(fā)射機(jī)系統(tǒng)主界面的“保護(hù)系統(tǒng)”按鈕，進(jìn)入以后，界面顯示開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

2.4 調(diào)諧系統(tǒng)主界面

調(diào)諧系統(tǒng)界面的進(jìn)入與以上幾種界面的進(jìn)入方法大致相同，點(diǎn)擊系統(tǒng)界面的“調(diào)諧系統(tǒng)”按鈕，進(jìn)入調(diào)諧系統(tǒng)界面以后，能顯示出調(diào)諧單元內(nèi)外模擬狀態(tài)。伺服位置也能被顯示出來(lái)。

其中，伺服的實(shí)際位置是由綠色柱形圖與旁邊的數(shù)字表示出來(lái)的，紅色代表顯示不到的區(qū)域，綠色表示數(shù)字已經(jīng)到位。系統(tǒng)八路調(diào)諧當(dāng)中，不同的顏色表示不同的調(diào)節(jié)方法，手調(diào)由紅色表示，黃色表示小圓塊為綠色時(shí)的粗調(diào)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)的自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的具體改造方法進(jìn)行了詳細(xì)分析，并介紹了發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的主界面，可見(jiàn)，要想使發(fā)射機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行時(shí)能夠更加穩(wěn)定，提高操作效率，就要不斷對(duì)發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)行改造。

[1]段亞飛．DF100A短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)原理分析與維護(hù)[J]．通訊世界,2015(11):70-71,72．

[2]趙小青．TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的自動(dòng)化改造[J]．廣播電視信息,2011(4):88-91．

[3]趙小青．TBH522型150kW短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)的自動(dòng)化改造[C]．//2011數(shù)字電視中國(guó)峰會(huì)(CCBN2011)論文集．2011:88-91．

[4]黃曉兵．基于FPGA與Linux嵌入式設(shè)計(jì)在TBH522型短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．廣播與電視技術(shù),2010,37(3): 112-118．

[5]楊東志．TBH-522型短波發(fā)射機(jī)新自動(dòng)調(diào)諧套箱的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J]．科技傳播,2015(5):161-162．

[6]楊東志．TBH-522型短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧套箱FPGA邏輯部分設(shè)計(jì)[J]．西部廣播電視,2015(7):241-242．

[7]李建斌．TBH522型150KW短波發(fā)射機(jī)FPGA光耦控制板故障分析與處理[J]．信息通信,2013(1):266．