國產(chǎn)DF500A短波發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)分析

陳 亮

（作者單位：國家新聞出版廣電總局2023臺(tái)）

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國產(chǎn)DF500A短波發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)分析

陳 亮

（作者單位：國家新聞出版廣電總局2023臺(tái)）

摘 要：本文主要闡述了DF500A國產(chǎn)短波發(fā)射機(jī)各分控制系統(tǒng)的功能及它們之間的相互聯(lián)系，以期為廣大同行提供借鑒。

關(guān)鍵詞：ATU調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)；CPLD邏輯控制；單機(jī)自動(dòng)化；機(jī)房平臺(tái)；天控系統(tǒng)

DF500A發(fā)射機(jī)是國內(nèi)首創(chuàng)的短波大功率發(fā)射機(jī)，自2010年至今經(jīng)過多次調(diào)試改造，整個(gè)控制系統(tǒng)已基本定型，現(xiàn)對發(fā)射機(jī)及附屬設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 控制系統(tǒng)核心部件的介紹

1.1 機(jī)房平臺(tái)

機(jī)房平臺(tái)擔(dān)負(fù)著調(diào)單接收和下傳及監(jiān)測發(fā)射機(jī)和轉(zhuǎn)動(dòng)天線實(shí)時(shí)狀態(tài)的主要作用，調(diào)單接收和下傳有“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種模式，在“自動(dòng)”模式下自動(dòng)接收平臺(tái)下發(fā)的調(diào)單指令并自動(dòng)下傳給單機(jī)自動(dòng)化；在“手動(dòng)模式”下，需有校驗(yàn)人員簽名方能手動(dòng)下發(fā)給機(jī)房單機(jī)自動(dòng)。機(jī)房平臺(tái)還具有校時(shí)、運(yùn)行圖編輯、運(yùn)行圖查詢、日志查詢等功能。

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)（單機(jī)自動(dòng)化）

自動(dòng)控制系統(tǒng)也稱上位機(jī)，具有保障安全播音，提高設(shè)備可靠性的目的。自動(dòng)控制系統(tǒng)是自動(dòng)化控制的核心，分為自動(dòng)、手動(dòng)和檢修三種工作模式。自動(dòng)狀態(tài)下，系統(tǒng)按照運(yùn)行圖自動(dòng)開關(guān)機(jī)和倒頻；在手動(dòng)模式只能通過手動(dòng)去完成各項(xiàng)操作；在檢修模式下可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)狀態(tài)的各種操作，但不接收運(yùn)行圖。

1.3 邏輯控制系統(tǒng)

邏輯控制系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)射機(jī)開關(guān)的切換步驟，與發(fā)射機(jī)安全系統(tǒng)和PSM控制系統(tǒng)聯(lián)系緊密。其控制風(fēng)路、水路、燈絲、高壓、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)等設(shè)備，邏輯控制系器采用兩片EPM7512EAQI208作為核心處理器，一片負(fù)責(zé)所有的邏輯控制，另一片負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通信。各板卡編號(hào)和名稱如下：A1 CPLD通信板；A2 CPLD核心板；A3 狀態(tài)指示板；A4 狀態(tài)指示板；A15 輸出板A；A16 輸出板B；A17 輸入板A；A18 輸入板B。8塊功能板全部插在母板上，各電路板之間的連線通過母板實(shí)現(xiàn)。所有采樣過來的104路開關(guān)量送到A17、A18板，再送到A2板進(jìn)行邏輯處理，最后通過A15、A16板輸出66路指令來完成外圍電路控制，同時(shí)A1板負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通信。

1.4 調(diào)諧控制系統(tǒng)

調(diào)諧控制系統(tǒng)的基本功能是通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)整射頻系統(tǒng)的可變電容和電感，使射頻系統(tǒng)工作在阻抗匹配最佳狀態(tài)。自動(dòng)調(diào)諧控制核心由通信模塊（ARM1）、調(diào)諧模塊（ARM2）組成。各板卡編號(hào)和名稱如下：A5 調(diào)諧控制板；A11 AD板；A12 DA板；A13 通訊控制板；A14 通信接口板，所有功能板都插在母板上，母板負(fù)責(zé)它們之間的線路連接，以實(shí)現(xiàn)各電路板之間的信號(hào)鏈接和轉(zhuǎn)換。

通訊板負(fù)責(zé)與上位機(jī)、調(diào)諧板進(jìn)行通訊，協(xié)調(diào)控制發(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)、調(diào)諧以及狀態(tài)信息、報(bào)警信息得及時(shí)上傳。調(diào)諧板負(fù)責(zé)調(diào)諧和與邏輯控制器進(jìn)行通訊，接收通訊板發(fā)送的調(diào)諧指令，上傳通過A/D轉(zhuǎn)換獲取的狀態(tài)信息，以及通過D/A接口控制發(fā)射機(jī)進(jìn)行調(diào)諧；同時(shí)，調(diào)諧板可通過該板面板上的顯示器及鍵盤實(shí)現(xiàn)手動(dòng)微調(diào)馬達(dá)。

自動(dòng)調(diào)諧時(shí)，上位機(jī)讀取調(diào)諧頻率的預(yù)存值通過通訊板向調(diào)諧板發(fā)送調(diào)諧指令，調(diào)諧板根據(jù)調(diào)諧指令對12路傳動(dòng)進(jìn)行粗調(diào)，粗調(diào)允許的誤差范圍為±15，當(dāng)12路調(diào)諧的實(shí)際位置與預(yù)存值相比都在±15范圍以內(nèi)，系統(tǒng)認(rèn)為粗調(diào)到位。發(fā)射機(jī)加至低功率狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)通過前級(jí)鑒相器、末級(jí)鑒相器及鑒阻器取樣回來的信號(hào)進(jìn)行細(xì)調(diào)，前級(jí)鑒相允許的誤差范圍為±20，末級(jí)鑒相允許的誤差范圍為±100，末級(jí)鑒阻允許的誤差范圍為±30，當(dāng)前級(jí)鑒相、末級(jí)鑒相及鑒阻器的實(shí)際取樣值都在誤差允許范圍內(nèi)，調(diào)諧系統(tǒng)認(rèn)為調(diào)諧到位，此時(shí)調(diào)諧板通過通訊板向邏輯控制器發(fā)送調(diào)諧到位指令，邏輯控制器把高末屏壓升至滿功率狀態(tài)。

1.5 天線控制系統(tǒng)

天線控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、變頻器、輔助風(fēng)扇、剎車馬達(dá)、程式開關(guān)、風(fēng)流量、水流量、水溫、水位、水阻、弧光監(jiān)測、調(diào)諧位置、緊急按鈕、天線角度、閉鎖信號(hào)等的監(jiān)測和一些元件的控制，采用了兩組PLC可編程控制器作為下位機(jī)，一組為筒體控制系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)的控制，采用了歐姆龍的CJ1G；另一組ATU控制系統(tǒng)，只要實(shí)現(xiàn)對冷卻系統(tǒng)、程式開關(guān)切換、電容電感調(diào)諧等的控制。下位機(jī)采樣外圍電路的各個(gè)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷實(shí)現(xiàn)對外圍電路的控制，同時(shí)上傳給上位機(jī)，包括各種操作信息和告警信息，天控系統(tǒng)上位機(jī)再把這些狀態(tài)信息、告警信息和操作信息上傳給機(jī)房平臺(tái)。

2 整機(jī)控制原理

整機(jī)控制原理如圖1所示。

2.1 調(diào)度令的接收

當(dāng)機(jī)房平臺(tái)下發(fā)調(diào)度令時(shí)，機(jī)房平臺(tái)具備手動(dòng)和自動(dòng)兩種接收模式，當(dāng)選定自動(dòng)模式時(shí)，調(diào)度令自動(dòng)下發(fā)給單機(jī)自動(dòng)化，單機(jī)自動(dòng)在自動(dòng)或手動(dòng)工作模式時(shí)接收調(diào)度令并解析生成運(yùn)行圖，單機(jī)自動(dòng)在檢修工作模式時(shí)不接收調(diào)度令并反饋給機(jī)房平臺(tái)。當(dāng)機(jī)房平臺(tái)接收調(diào)度令模式為手動(dòng)時(shí)，必須有接收調(diào)度令權(quán)限的人員簽名后從才可成功下發(fā)調(diào)度令。

2.2 自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)行圖控制原理

自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)行圖時(shí)，單機(jī)自動(dòng)化自動(dòng)讀取當(dāng)前播出頻率的預(yù)存數(shù)據(jù)下發(fā)給調(diào)諧系統(tǒng)，調(diào)諧系統(tǒng)根據(jù)預(yù)存數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)調(diào)諧馬達(dá)對各路可調(diào)元器件進(jìn)行粗調(diào)，粗調(diào)到位后反饋到位信息給單機(jī)自動(dòng)化和邏輯控制系統(tǒng)，邏輯控制系統(tǒng)執(zhí)行加

圖1 整機(jī)控制原理圖

高壓指令。發(fā)射機(jī)加至低功率狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)通過前級(jí)鑒相器、末級(jí)鑒相器及鑒阻器取樣回來的信號(hào)進(jìn)行細(xì)調(diào)，當(dāng)前級(jí)鑒相、末級(jí)鑒相及鑒阻器的實(shí)際取樣值都在誤差允許范圍內(nèi)，調(diào)諧系統(tǒng)認(rèn)為調(diào)諧到位，此時(shí)調(diào)諧板通過通訊板向邏輯控制器發(fā)送調(diào)諧到位指令，邏輯控制器把高末屏壓升至滿功率狀態(tài)。發(fā)射機(jī)在換頻時(shí)，單機(jī)自動(dòng)化把頻率、天線角度、天線程式等內(nèi)容下發(fā)給天線控制系統(tǒng)，天線控制系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)容對ATU調(diào)諧、天線角度、程式切換、冷卻系統(tǒng)、同軸開關(guān)等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)這些狀態(tài)都符合工作需要狀態(tài)時(shí)反饋給天控系統(tǒng)，天線閉鎖信號(hào)燈亮，同時(shí)上傳給發(fā)射機(jī)，允許發(fā)射機(jī)加高壓。調(diào)諧控制系統(tǒng)與PSM之間的控制內(nèi)容是：根據(jù)當(dāng)前發(fā)射機(jī)的功率通過調(diào)制器控制器開通PSM功率模塊的數(shù)量。PSM與單機(jī)自動(dòng)化的通信內(nèi)容是：把所有PSM功率模塊的工作狀態(tài)上傳給單機(jī)自動(dòng)化。

3 結(jié)語

發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，同時(shí)單機(jī)自動(dòng)化和天線控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)把這些狀態(tài)信息上傳給機(jī)房平臺(tái)，以便值班人員隨時(shí)了解設(shè)備工作狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)故障類型自動(dòng)把發(fā)射機(jī)切換至達(dá)到保護(hù)目的狀態(tài)，保證人員和設(shè)備安全，同時(shí)單機(jī)自動(dòng)化界面會(huì)顯示故障具體內(nèi)容，以便值班人員排查和處理故障。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王勇.國產(chǎn)DF500A短波發(fā)射機(jī)被調(diào)級(jí)屏極供電系統(tǒng)及調(diào)試方法[J].廣播與電視技術(shù),2015(1).