TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)

段軍宏

摘 要：本文主要介紹了TSW2500型發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成，并著重分析了發(fā)射機(jī)順序控制系統(tǒng)，ECAM即中央控制系統(tǒng)，馬達(dá)控制系統(tǒng)，安全系統(tǒng)等各部分的功能，以及它們之間的邏輯關(guān)系和工作原理。

關(guān)鍵詞：發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)；中央控制系統(tǒng)（ECAM）；順序控制系統(tǒng)；馬達(dá)控制系統(tǒng)；安全保護(hù)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

目前世界發(fā)射機(jī)型中TSW2500型500kW短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，且操作方便，具有較高的自動(dòng)化程度，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，因此是最為先進(jìn)的發(fā)射機(jī)之一。發(fā)射機(jī)綜合機(jī)箱中集合了輸入/輸出線，且子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間由繼電器、濾波器予以連接，從而保證控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)不會(huì)受到干擾。端子板是連接控制系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)各部的關(guān)鍵，因此端子板分布整齊易辨。用戶通過控制系統(tǒng)可以控制發(fā)射機(jī)各系統(tǒng)，例如按照正確順序開關(guān)子系統(tǒng)。若系統(tǒng)出現(xiàn)過故障，則執(zhí)行必要開/關(guān)機(jī)動(dòng)作，例如當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)壓不足時(shí)主動(dòng)掉燈絲以及過流保護(hù)。通過控制系統(tǒng)，用戶能夠直觀的發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)予以排除，在保護(hù)用戶的同時(shí)也保護(hù)了設(shè)備，同時(shí)簡(jiǎn)化了發(fā)射機(jī)的操作。發(fā)射機(jī)在自動(dòng)換頻的過程中，通過控制系統(tǒng)還能夠控制調(diào)諧功能以及執(zhí)行順序。給予發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)所建立的控制系統(tǒng)是以為控制為基礎(chǔ)的，因此能夠?qū)崿F(xiàn)遙控以及全臺(tái)控制。

二、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

ECAM是中央控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是組成發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。而控制系統(tǒng)除了ECAM外還包括兩個(gè)低層控制器，用以控制硬件開關(guān)。一個(gè)是MC，即馬達(dá)控制器，由接口板、YCS08板構(gòu)成；另一個(gè)則是SC，即順序控制器，由接口板和YCS04板構(gòu)成。中央控制系統(tǒng)的建立是以微處理器為基礎(chǔ)的，而微處理器主要通過兩個(gè)低層控制器同發(fā)射機(jī)進(jìn)行信息交流。若系統(tǒng)發(fā)生故障，通過SC可以單獨(dú)操作發(fā)射機(jī)。中央控制系統(tǒng)需要發(fā)出“事件”，從而激活低層控制器，這一“事件”便是控制指令，低層控制器接到指令后會(huì)自動(dòng)執(zhí)行發(fā)射機(jī)的優(yōu)化調(diào)諧以及開機(jī)、關(guān)機(jī)。（播音中不論何種原因天饋線的駐波比發(fā)生變化后，發(fā)射機(jī)在自動(dòng)狀態(tài)會(huì)自動(dòng)細(xì)調(diào)優(yōu)化阻抗匹配）。

可以用三種方式向發(fā)射機(jī)輸入指令，一是本地控制（直接在發(fā)射機(jī)上），通過遙控單元和計(jì)算機(jī)接口控制完成。輸入的開關(guān)指令按照事件的原則通過中央控制系統(tǒng)（ECAM）輸入到控制器，所謂控制器便是順序控制器以及馬達(dá)控制器，用以進(jìn)行順序開關(guān)和調(diào)諧，除了這兩個(gè)控制器外，中央控制系統(tǒng)（ECAM）還控制頻率合成器和采集脈階調(diào)制模塊（TSM）控制單元的數(shù)據(jù)。

三、發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的功能分析

1 ECAM

ECAM即中央控制系統(tǒng)，其功能是連接用戶和發(fā)射機(jī)，人機(jī)界面的控制主要由微處理器完成。通過將彩色顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤等部件連接到ECAM，對(duì)發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、協(xié)調(diào)。并將發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的信息、測(cè)量值存儲(chǔ)起來，測(cè)量值以柱狀圖和數(shù)字方式顯示，也顯示瞬時(shí)電機(jī)位置，信息表顯示最近的告警和故障信息，通過信息表不僅能夠直觀體現(xiàn)一些重要參數(shù)，還能夠依照用戶預(yù)先設(shè)定的條件篩選出故障級(jí)別相等的運(yùn)行故障，或者依照用戶設(shè)定的條件篩選出符合條件的操作歷史記錄等。中央控制系統(tǒng)還能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)天線、運(yùn)行頻率、運(yùn)行功率以及調(diào)制模式等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行預(yù)先的設(shè)置，并對(duì)設(shè)置好的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行編號(hào)，并存貯相關(guān)數(shù)據(jù)，在播出時(shí)只需要選擇設(shè)定好的項(xiàng)目編號(hào)，發(fā)射器便按照預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)執(zhí)行。另外，ECAM還設(shè)置了權(quán)限功能，關(guān)鍵數(shù)據(jù)只能由特定的管理員進(jìn)行修改，普通值班員沒有權(quán)限修改關(guān)鍵數(shù)據(jù)。并且ECAM還能夠?qū)SM控制單元數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)頻率合成器進(jìn)行控制，隨時(shí)監(jiān)控頻率合成器運(yùn)行狀態(tài)。

2 順序控制器

（1）順序控制器接受ECAM指令并予以執(zhí)行，控制發(fā)射機(jī)開/關(guān)，并連接PSM控制系統(tǒng)以及安全系統(tǒng)。（2）在運(yùn)行中，依照發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀況判斷是否激活一些自動(dòng)執(zhí)行動(dòng)作，例如風(fēng)機(jī)、水泵的啟動(dòng)以及升燈絲等。除此之外當(dāng)發(fā)射機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，順序控制器也會(huì)激活一些自動(dòng)進(jìn)行的操作，此類動(dòng)作是系統(tǒng)依照實(shí)際需要所進(jìn)行的保護(hù)性動(dòng)作，目的是為了減小故障影響，例如高周打火光敏保護(hù)。（3）軟件的應(yīng)用不但能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)運(yùn)行進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)，同時(shí)還能夠有效處理故障信息，除此之外一些獨(dú)立于軟件的保護(hù)功能，諸如硬件邏輯保護(hù)、硬件連鎖線以及軟件保護(hù)等功能也能被激活。

3 馬達(dá)控制器

馬達(dá)控制器原理是通過馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)對(duì)電感以及電容進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）對(duì)系統(tǒng)中所有MP即馬達(dá)位置單元進(jìn)行控制。交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其轉(zhuǎn)速固定，因此僅作為短調(diào)節(jié)范圍元件使用，MP1（8.5圈）、MP13（18.5圈）。而與之不同的是直流電機(jī)轉(zhuǎn)速不固定，因此工作適應(yīng)性高，因此作為靈敏元件使用。高速時(shí)可以用以改變?cè)恢?，元件的精確定位則可以通過低速完成。（2）對(duì)系統(tǒng)中所有MS即馬達(dá)開關(guān)單元進(jìn)行控制。以當(dāng)前頻率為依據(jù)，利用開關(guān)的動(dòng)作對(duì)射頻線路補(bǔ)充元件的接入進(jìn)行選擇。需要注意的是只能在高末電子管屏極電壓為0的情況下進(jìn)行調(diào)整。（3）對(duì)ECAS發(fā)布的命令予以執(zhí)行。依照確定頻率對(duì)馬達(dá)位置進(jìn)行確定，并將粗調(diào)位置計(jì)算出來，并保證粗調(diào)能夠在換頻時(shí)一鍵到位。需要注意的是計(jì)算粗調(diào)位置時(shí)需要首先查找客戶調(diào)諧存儲(chǔ)器，若找不到粗調(diào)位置，則從預(yù)置調(diào)諧存儲(chǔ)器中調(diào)用，若仍舊無法確定，則在兩個(gè)預(yù)置頻率之間，使用內(nèi)插法計(jì)算出一個(gè)調(diào)諧數(shù)據(jù)。而且必須保證預(yù)置頻率存儲(chǔ)器的相鄰頻率開關(guān)位置同客戶調(diào)諧存儲(chǔ)器相鄰頻率開關(guān)位置必須保持一致。

4 保護(hù)系統(tǒng)

保護(hù)系統(tǒng)分三級(jí)結(jié)構(gòu)，有效的保護(hù)人身和設(shè)備的安全。

（1）硬件連鎖級(jí)保護(hù)，由硬件連鎖線構(gòu)成，包括門開關(guān)、機(jī)保開關(guān)、緊急按鈕、可直接關(guān)斷高壓，提供現(xiàn)場(chǎng)人身安全保護(hù)，因?yàn)檫@些保護(hù)靠軟件速度不夠快。（2）硬件邏輯級(jí)保護(hù)，該結(jié)構(gòu)是一種集成電路，直接同發(fā)射機(jī)外圍線路的開關(guān)指令相連接，就是控制發(fā)射機(jī)不同階段的一些與門條件，比如溫度、水流量等正常信號(hào)（保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為納秒級(jí)）。保護(hù)邏輯系統(tǒng)的控制信號(hào)，比正常情況下發(fā)射機(jī)的控制信號(hào)有更高的優(yōu)先權(quán)（保護(hù)邏輯信號(hào)不滿足，發(fā)射機(jī)不能自動(dòng)進(jìn)行下一步工作）。（3）軟件級(jí)保護(hù)，采集所有經(jīng)控制器處理過的輸入信號(hào)進(jìn)行判斷，看是否存在有過流、過壓等故障信息，來決定是否產(chǎn)生一個(gè)附加的關(guān)斷指令，來切斷高壓。（計(jì)算機(jī)循環(huán)檢測(cè)一圈為20ms）。

四、控制系統(tǒng)工作原理

1 硬件

2 發(fā)射機(jī)控制信號(hào)所有輸入和輸出都集中在一起，并通過濾波墻和繼電器送出控制系統(tǒng)，保證順序控制不受射頻信號(hào)干擾?？刂葡到y(tǒng)和發(fā)射機(jī)之間通過分布清楚的端子板連接。

規(guī)定：

（1）所有開關(guān)量輸入信號(hào)經(jīng)SCI01（A131、A132）板濾波器限幅后，送至YCS01板光電隔離后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再經(jīng)YCS03（數(shù)字采集）送至YCS04板。（2）所有的數(shù)字輸出信號(hào)經(jīng)YCS02板光電隔離后，變?yōu)殚_關(guān)量信號(hào)，送至SCI02（A121、A122）板由繼電器進(jìn)行電器隔離后，輸出交流220V或者直流24V的電源供其它設(shè)備（繼電器、電磁閘）使用。（3）所有模擬量輸入信號(hào)靠取樣電路、分壓器、分流器獲得，經(jīng)A151、A161板濾波和限幅后送至YCS06（用來進(jìn)行發(fā)射機(jī)運(yùn)行模擬參量的采樣和處理，如：所有的電壓和電流等，并將處理結(jié)果通過發(fā)射機(jī)顯示器進(jìn)行顯示，所有測(cè)量值通過該板被轉(zhuǎn)換到10V的滿刻度值）、YCS07（用于發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧的相位信號(hào)處理及發(fā)射功率瞬時(shí)檢測(cè)，有計(jì)算功能）、YCS08板（馬達(dá)位置信號(hào)）進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)分兩路，一路經(jīng)低通、濾波、衰減到ECAM顯示，另一路經(jīng)快速通道去YCS04板，先起保護(hù)作用。（4）YCS06板輸出的模擬量信號(hào)經(jīng)A151、A161板濾波和限幅后送至相應(yīng)設(shè)備。控制系統(tǒng)裝配在一個(gè)19英寸鉸接的屏蔽控制室內(nèi)，屏蔽控制室內(nèi)的一面墻是設(shè)計(jì)成濾波器墻。所有的控制線的接入和接出須經(jīng)過濾波器墻，裝配有各種控制板的濾波器墻不僅對(duì)所有的輸入和輸出線進(jìn)行濾波，而且還完成下列任務(wù)：①進(jìn)行電氣隔離，該動(dòng)作由繼電器完成；②作為終端點(diǎn)連接所有的線；③返回信號(hào)，即分配信號(hào)電壓；④由光電耦合器隔離發(fā)射機(jī)其他部分和輸入/輸出信號(hào)（光電耦合器設(shè)置在接口模塊上）。

結(jié)語(yǔ)

TSW2500型500kW發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)作為發(fā)射機(jī)的核心系統(tǒng)，在發(fā)射機(jī)運(yùn)行中發(fā)揮了核心作用，也是TSW2500型500kW發(fā)射機(jī)的中技術(shù)含量最高的。通過我們的技術(shù)維護(hù)人員的深入鉆研，認(rèn)真思考，勤于動(dòng)手使理論與實(shí)踐很好的結(jié)合在一起，降低了控制系統(tǒng)的故障，提高了發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性能。

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