簡述代播發(fā)射機(jī)天線控制系統(tǒng)工作原理

劉 瑋

（國家新聞出版廣電總局五九四臺，陜西 咸陽 712028）

0 引言

天線控制系統(tǒng)作為機(jī)房控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，可以受遠(yuǎn)端監(jiān)控機(jī)房的控制，為機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)提供天線控制接口和數(shù)據(jù)上傳接口。能夠獨(dú)立完成對室內(nèi)天線同軸開關(guān)和室內(nèi)轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制，同時完成對天線、假負(fù)載工作狀態(tài)的監(jiān)測。

1 系統(tǒng)功能要求

考慮到發(fā)射機(jī)房現(xiàn)有硬件的實際情況，要求新增的天線控制系統(tǒng)，不僅能為500kW代播機(jī)提供安全可靠的天線輸出網(wǎng)絡(luò)，而且不能影響機(jī)房原有Thales天線控制系統(tǒng)的軟硬件閉鎖回路的正常工作；同時，新增500kW代播機(jī)天線控制系統(tǒng)還要能夠滿足短波天線控制系統(tǒng)在實際工作中的具體要求。

系統(tǒng)提供手動、自動方式對天線同軸開關(guān)和室內(nèi)開關(guān)的進(jìn)行控制；在手動方式下，值班員可以直接在該軟件系統(tǒng)下進(jìn)行操作，進(jìn)行代播；自動方式下，天線可以根據(jù)運(yùn)行圖自動完成代播，并可以在中央控制室隨時監(jiān)控代播狀態(tài)。自動狀態(tài)下，天線根據(jù)時間表自動倒換工作；該系統(tǒng)可以存儲發(fā)射機(jī)的運(yùn)行圖，在自動狀態(tài)下，系統(tǒng)可以根據(jù)運(yùn)行圖自動完成天線的切換，從而能夠準(zhǔn)確順利的完成代播功能。本系統(tǒng)對天線的控制操作、故障進(jìn)行記錄，可以查詢統(tǒng)計；該系統(tǒng)具有自己的信息保存機(jī)制，可以實時記錄各種故障，操作等信息，方便用戶查詢并且統(tǒng)計。提供對機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的控制接口和數(shù)據(jù)上傳接口；控制接口可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制并對該系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)上傳接口可以隨時上傳運(yùn)行圖數(shù)據(jù)以及用戶需要的其它數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計的基本結(jié)構(gòu)

對于開關(guān)量控制的自動化系統(tǒng)目前比較常見的做法有：嵌入式系統(tǒng)或工業(yè)控制計算機(jī)加DI/O板的設(shè)計方法；嵌入式系統(tǒng)或工業(yè)控制計算機(jī)加PLC的設(shè)計方法。雖然工業(yè)控制計算機(jī)的成本較嵌入式系統(tǒng)主板成本高，但由于工業(yè)控制計算機(jī)比嵌入式系統(tǒng)主板性能穩(wěn)定，可靠性高，完全可以滿足系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境下連續(xù)長時間工作的要求，而且可以方便的與其它 設(shè)備組網(wǎng)，因此本系統(tǒng)采用工業(yè)控制計算機(jī)加帶光耦隔離的DI/O板的設(shè)計方案。選用帶光耦隔離的DI/O板的原因是：帶光耦隔離的DI/O板可以使得天線自動控制單元與受控對象的電隔離，確保系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。其中工控機(jī)擬采用研華原裝IPC-610(P4 2.8G,512M,80G硬盤,comb光驅(qū)，10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡)，17寸工業(yè)觸摸屏顯示器作為顯示終端；開關(guān)量輸入采用研華PCI-1733（32路入PC104總線輸入板），輸出卡采用研華PCI-1734（32路出PC104總線輸出板）。

由工業(yè)控制計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制。控制時由軟件系統(tǒng)通過DIO卡對控制電路發(fā)出控制指令，控制電路根據(jù)控制指令對執(zhí)行單元（受控對象：室內(nèi)開關(guān)和同軸開關(guān)）進(jìn)行相應(yīng)控制動作，執(zhí)行單元對指令執(zhí)行使得天線轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置。同時再經(jīng)過采樣電路采樣當(dāng)前的開關(guān)位置狀態(tài)，返回上位機(jī)控制系統(tǒng)中進(jìn)行判斷，無誤后發(fā)出成功指令。

3 受控對象的位置關(guān)系

執(zhí)行單元即室內(nèi)開關(guān)的位置關(guān)系如圖1所示，它們均受控制電路控制。室內(nèi)開關(guān)有兩種狀態(tài)：直通和旋轉(zhuǎn)，直通表明此時室內(nèi)開關(guān)按照正十字直通接通，旋轉(zhuǎn)表明此時室內(nèi)開關(guān)按照旋轉(zhuǎn)方向接通，即斜接通。如四個受控室內(nèi)開關(guān)全部直通且四個原室內(nèi)開關(guān)直通時,代播機(jī)上假負(fù)載；當(dāng)受控室內(nèi)開關(guān)照旋轉(zhuǎn)方向接通，即斜接通時，代播機(jī)上天線1代替A01#發(fā)射機(jī)工作；其余受控室內(nèi)開關(guān)的情況與此相同。代播機(jī)同一時刻只能代替一個發(fā)射機(jī)工作，即SNKG5-SNKG8在同一時刻只能有一個可以按照旋轉(zhuǎn)方向接通，即在斜接通位置。8個全直通代播機(jī)上假負(fù)載；此時假負(fù)載打開時才允許加高壓。即軟件閉鎖允許。SNKG1-SNKG4在同一時刻只能有一個可以按照旋轉(zhuǎn)方向接通，即在斜接通位置，此時其對應(yīng)的發(fā)射機(jī)上假負(fù)載；發(fā)射機(jī)加高壓時，與其相關(guān)的開關(guān)不允許切換。SNKG1和SNKG5直通A01發(fā)射機(jī)正常上TX1天線通路；SNKG2和SNKG6直通A02發(fā)射機(jī)正常上TX2天線通路；SNKG3和SNKG7直通A03發(fā)射機(jī)正常上TX3天線通路；SNKG4和SNKG8直通A04發(fā)射機(jī)正常上TX4天線通路。

圖1 室內(nèi)開關(guān)的位置

4 電路閉鎖關(guān)系

發(fā)射機(jī)閉鎖關(guān)系如圖2所示，此圖只是說明發(fā)射機(jī)允許加高壓的閉鎖情況,當(dāng)室內(nèi)開關(guān)SNKG1和SNK5在直通位時，A01發(fā)射機(jī)允許加高壓；當(dāng)室內(nèi)開關(guān)SNKG2和SNK6在直通位時，A02發(fā)射機(jī)允許加高壓；當(dāng)室內(nèi)開關(guān)SNKG3和SNK7在直通位時，A03發(fā)射機(jī)允許加高壓；當(dāng)室內(nèi)開關(guān)SNKG4和SNK8在直通位時，A04發(fā)射機(jī)允許加高壓；當(dāng)需代播時，對應(yīng)開關(guān)SNKG5-SNKG8其中一個旋轉(zhuǎn)，代播機(jī)上相應(yīng)天線通路，這時代播機(jī)可以加高壓；原發(fā)射機(jī)可以上假負(fù)載。當(dāng)SNKG1-SNKG4任意一個（只能有一個）在旋轉(zhuǎn)位，即A01-A04有一個在假負(fù)載位時，對應(yīng)發(fā)射機(jī)可以加高壓；開關(guān)控制要求：電動控制條件：220V（航空插座管腳1和管腳2）、離合器24V（航空插座管腳3，電流約0.7安）和兩個公共端（24V，航空插座管腳5）供電正常；轉(zhuǎn)向驅(qū)動：當(dāng)開關(guān)在直通位或不在轉(zhuǎn)向位時，并且滿足條件1時，給轉(zhuǎn)向驅(qū)動（航空插座管腳4）24V，開關(guān)就向轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)向返回（航空插座管腳9）位高電平時，應(yīng)立即把轉(zhuǎn)向驅(qū)動（航空插座管腳4）24V斷掉，轉(zhuǎn)向動作完成；直通驅(qū)動：當(dāng)開關(guān)在轉(zhuǎn)向位或不在直通位時，并且滿足條件1時，給直通驅(qū)動（航空插座管腳8）24V，開關(guān)就向直通位置轉(zhuǎn)動，當(dāng)直通返回（航空插座管腳10）位高電平時，應(yīng)立即把直通驅(qū)動（航空插座管腳8）24V斷掉，轉(zhuǎn)向動作完成。

5 系統(tǒng)軟件功能

系統(tǒng)軟件的設(shè)計是利用工業(yè)控制計算機(jī)平臺，用LABVIEW語言來進(jìn)行為開發(fā)設(shè)計的。設(shè)計以完成天線控制系統(tǒng)的全部功能為目的，本著操作簡單實用，界面友好美觀的基本設(shè)計思想來進(jìn)行的。天線自動交換系統(tǒng)實現(xiàn)對天線交換開關(guān)的自動控制，以確定發(fā)射機(jī)上哪副天線（或假負(fù)載）。交換開關(guān)的控制包括手動操作、電動控制和自動控制三種模式。自動工作模式是天線自動交換系統(tǒng)默認(rèn)工作的模式。此時，天線自動交換系統(tǒng)能夠按照帶周期的運(yùn)行時間表實現(xiàn)對天線交換開關(guān)的自動控制。自動化系統(tǒng)處于帶電狀態(tài)，可實時監(jiān)測天線現(xiàn)場開關(guān)的狀態(tài)。本地顯示天線交換開關(guān)的狀態(tài)及發(fā)射機(jī)高壓狀態(tài)，并有手動/自動模式的顯示。

圖2 發(fā)射機(jī)閉鎖關(guān)系圖

具體要求是天線交換開關(guān)的電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，開關(guān)定位狀態(tài)等必須準(zhǔn)確設(shè)置，并設(shè)有天線頻段初始化表單，包含頻段、程式等信息。自動校時正常情況下，接受機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)對天線自動交換系統(tǒng)的時間同步。手動校時天線自動交換系統(tǒng)設(shè)有手動校時功能。特殊情況時，機(jī)房人員可通過身份驗證后，對系統(tǒng)時間進(jìn)行人工校正。天線自動交換系統(tǒng)的工作日志包括：操作日志、故障告警記錄。操作日志就是對于天線自動交換系統(tǒng)所有人員操作均有記錄，至少保留最近一個月的數(shù)據(jù)；并且能夠自動記錄信息，如：人員、日期、時間、操作描述；以及輸出查詢信息，如：操作日期、操作時間、操作人員、操作描述；故障告警記錄就是能夠把當(dāng)天線交換開關(guān)出現(xiàn)故障告警時，自動進(jìn)行日志記錄，內(nèi)容包括：時間、故障描述，至少保留最近一個月的數(shù)據(jù)；自動記錄信息，如：故障日期、故障時間、故障告警描述；輸出查詢信息，如：故障日期、故障時間、故障告警描述。以上是對日志管理功能的簡要說明，目的是為人提供一個查詢管理平臺，在日常工作中有很大的作用，是維護(hù)人員能夠很直觀的了解發(fā)射機(jī)房各設(shè)備的工作運(yùn)行情況及故障信息。

6 軟件基本流程

選擇好需要切換的設(shè)備（或開關(guān)）后（預(yù)選），點擊“執(zhí)行”按鈕，實現(xiàn)天線和假負(fù)載、代播機(jī)和發(fā)射機(jī)的自動切換，執(zhí)行步驟如下：第一步：等待“執(zhí)行”命令，若“執(zhí)行”命令到達(dá)，執(zhí)行第二步；第二步：檢查發(fā)射機(jī)的狀態(tài)，看是否連接到相關(guān)的發(fā)射機(jī)，若發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的連接，執(zhí)行第三步，否則取消執(zhí)行并發(fā)出告警提示；第三步：執(zhí)行室內(nèi)開關(guān)的控制程序，實現(xiàn)發(fā)射機(jī)和代播機(jī)的自動切換。當(dāng)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障或者對發(fā)射機(jī)進(jìn)行檢修，用代播機(jī)代替發(fā)射機(jī)工作時，進(jìn)行發(fā)射機(jī)和代播機(jī)之間的切換。

7 結(jié)束語

本文針對代播發(fā)射機(jī)天線控制系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了簡單描述，能夠?qū)μ炀€控制系統(tǒng)有一定的認(rèn)識。