薛海濤

摘 要 本文對SW-150A PSM短波發(fā)射機自動化技術(shù)的改造過程，系統(tǒng)的組成，結(jié)構(gòu)和原理進行了說明，以及在自動化運行中遇到問題的分析以及解決方案。

【關(guān)鍵詞】PSM發(fā)射機 自動化 操作控制 調(diào)諧

1 前言

國家廣電總局無線局關(guān)于“中、短波廣播發(fā)射機安全播出管理與自動控制平臺”項目的立項，是想通過建立一個智能化、高水平、高效率、開放的廣播發(fā)射機運行管理平臺，從而實現(xiàn)發(fā)射機運行管理工作科學(xué)化，安全播出自動化，實現(xiàn)全網(wǎng)全通，同庫同步，資源共享。根據(jù)這個要求，實現(xiàn)發(fā)射機遠程實時監(jiān)控、自動運行開關(guān)機等自動化控制功能。為了滿足這種集中管理，分散控制的新型的安全播出的運行模式，就要對發(fā)射機的自動控制提出更高的要求，但由于我臺SW-150A短波廣播發(fā)射機控制系統(tǒng)只具備半自動工作模式，能夠切換頻率，粗調(diào)到位，但是沒有自動細調(diào)功能，無法實現(xiàn)自動運行以及遠程控制和實時監(jiān)控。因此為了適應(yīng)“中、短波廣播發(fā)射機安全播出管理與自動控制平臺”要求，實現(xiàn)發(fā)射機的自動開關(guān)機、倒頻、實時監(jiān)視的功能，滿足信息化建設(shè)的需求，提高發(fā)射機運行管理技術(shù)，對SW-150A短波發(fā)射機進行自動化改造。

2 操作控制系統(tǒng)自動化改造的分析

發(fā)射機自動控制及自動化管理，是以發(fā)射機單機自動化作為支撐，而發(fā)射機單機自動化就需要以建立和完善操作控制系統(tǒng)為核心的邏輯控制，協(xié)調(diào)自動調(diào)諧系統(tǒng)、PSM調(diào)制器控制器系統(tǒng)實現(xiàn)整機的自動化運行。同時要有人機界面接口，自動執(zhí)行操作用戶的管理，并實時監(jiān)控發(fā)射機運行狀態(tài)，對發(fā)射機故障進行報警， 并能詳細顯示發(fā)射機運行狀態(tài)信息。操作控制系統(tǒng)是整部發(fā)射機控制系統(tǒng)同步和控制邏輯的核心，它包含有發(fā)射機的控制、監(jiān)測、和時序控制等項內(nèi)容。它接收來自冷卻、內(nèi)鎖、過荷三部分的狀態(tài)信息，來自前面板和發(fā)射機中其他監(jiān)測點測驗值的輸入信號，來自伺服控制系統(tǒng)和PSM調(diào)制器控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息，匯總以上信息，同時再對有關(guān)安全可行的各種測驗值的監(jiān)測下，按照發(fā)射機運行的邏輯，順序完成冷卻、燈絲、偏壓、高壓等一系列操作過程，在監(jiān)控整部發(fā)射機運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，建立一個自動管理發(fā)射機運行的系統(tǒng)。

3 操作控制系統(tǒng)自動化改造的方案

改造的方案是：應(yīng)用工控機實現(xiàn)控制，通過硬件采集板采集模擬量、開關(guān)量信息，采樣數(shù)據(jù)再主控系統(tǒng)中匯總，經(jīng)系統(tǒng)軟件（C語言編程）按照發(fā)射機工作狀態(tài)要求進行邏輯處理，將形成的控制指令傳輸?shù)较挛粰C的操作控制系統(tǒng)，同時通過軟件建立發(fā)射機運行管理系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)射機的自動運行及監(jiān)控。系統(tǒng)選用研華PCA-6187主板和IPC-610H整機做為主控機硬件平臺，通過各功能板完成對數(shù)據(jù)的采集，傳輸，在主控機上實現(xiàn)匯總，根據(jù)短波廣播發(fā)射機高頻功率放大器、高頻電子線路的工作特點，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)軟件（C語言編程）按照發(fā)射機工作狀態(tài)要求進行邏輯處理，將形成的控制指令傳輸?shù)较挛粰C的操作控制系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)，同時通過軟件建立發(fā)射機運行管理系統(tǒng)，使發(fā)射機按照運行圖自動執(zhí)行開機、倒頻、關(guān)機等各項操作并實時監(jiān)控發(fā)射機的運行狀態(tài)。。其主要硬件系統(tǒng)有發(fā)射機控制主機及其功能卡、模擬量采集卡、信號隔離放大器、鑒相器及其采樣系統(tǒng)。

4 工控機硬件系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)的硬件主要是選用研華PCA-6187主板和IPC-610H整機做為主控機硬件平臺，通過各功能板完成對數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的輸出傳輸。其功能卡主要有32路光隔離數(shù)字輸出PCL-734 、32路光隔離數(shù)字輸入PCL-733、ADA2000模擬量采集卡、PCI-171616路高分辨率多功能數(shù)據(jù)采集卡、CP-132雙口工業(yè)型RS-422/485PCI多串口通訊卡。

4.1 PCL-734光電隔離數(shù)字輸出板功能

工控開關(guān)，聯(lián)絡(luò)終止監(jiān)測，開關(guān)狀態(tài)測知，BCD 接口，數(shù)據(jù)I＼O控制。PCL-734具有32個隔離數(shù)據(jù)傳輸輸口通道在電腦附加卡上， 它的隔離數(shù)據(jù)傳輸輸出通道提供1000V保護。本系統(tǒng)共使用了2塊PCL- 734板，一塊以BCD接口的方式控制激勵器，另一塊主要是多路器地址總線子信號和操作控制信號的輸出。

4.2 PCL-733光電隔離數(shù)字輸入板功能

工控開關(guān)，聯(lián)絡(luò)終止監(jiān)測，開關(guān)狀態(tài)測知，BCD 接口，數(shù)據(jù)傳輸輸入控制。PCL-733具有32個隔離雙向性數(shù)據(jù)傳輸輸入通道， 此輸入通道提供2500V保護。本系統(tǒng)共使用了1塊PCL- 733板，主要作用是通過多路器數(shù)據(jù)總線信號讀入發(fā)射機狀態(tài)信息，與操作控制系統(tǒng)通信。

4.3 ADA2000模擬量采集卡功能

用于將發(fā)射機表值、反射、入射功率探頭取樣信號送到計算機，這些模擬量表值除了顯示發(fā)射機狀態(tài)，為遠程監(jiān)控提供參數(shù)依據(jù)，還有個重要的作用，就是采樣的各表值，是自動細調(diào)諧的參考。電壓、電流，入、反射功率表值，采集出來的電壓最大為1000mV左右，采集數(shù)據(jù)的速度為250K/s，采用0-1250mV取樣量化范圍，進行取樣量化，保障信號源的精度，對表值的取樣精度達到了1mV，為自動調(diào)諧系統(tǒng)提供了精確的慘靠，提高了自動細調(diào)諧成功率及可靠性。

4.4 PCA-6187主板功能

PCA-6187是一款I(lǐng)ntels Socket 478架構(gòu)支持 Pentium 4/Celeron處理器板卡。主板集成VGA控制器，共享內(nèi)存架構(gòu)。Intel 865G芯片組，支持400/533/800MHz前端總線。支持多達2個串行-ATA設(shè)備。支持雙通道DDR400 SDRAM.同時支持10/100Base-T 或10/100/1000 Base-T自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。有6個USB 2.0端口。CMOS具有自動備份/恢復(fù)功能，防止BIOS設(shè)置的數(shù)據(jù)丟失。

4.5 PCI-171616路高分辨率多功能數(shù)據(jù)采集卡功能

通過高分辨率的采集發(fā)射機鑒相器的信號，經(jīng)系統(tǒng)處理，作細調(diào)諧的依據(jù)。1716卡的采集數(shù)據(jù)的速度為250K/s，將取樣信號的范圍為-625mV到+625mV，加裝低通濾波器使得受到的干擾極小，對表值的取樣精度達到了1mV，為自動調(diào)諧系統(tǒng)提供了精確的慘靠，提高了自動細調(diào)諧成功率及可靠性。

4.6 CP-132 2口工業(yè)型RS-422/485PCI多串口通訊卡功能

CP-132 是專為工業(yè)通訊環(huán)境設(shè)計的 RS-422/485 二串口卡，它支持2 個獨立的 RS-422 或 RS-485 口，在一對多點應(yīng)用環(huán)境中，每個串口最多可控制32個設(shè)備。支持自動數(shù)據(jù)流向功能，特別適用于對穩(wěn)定性要求較高的工業(yè)環(huán)境通訊應(yīng)用。

5 自動化操作系統(tǒng)功能

自動化改造成功后系統(tǒng)具備六大功能：

（1）發(fā)射機按照運行圖自動開、關(guān)機、自動粗調(diào)，細調(diào)。

（2）具備試機以及臨時播音功能，需在運行圖上設(shè)置。

（3）對于天線頻段內(nèi)和廣播的播音頻段內(nèi)的所有頻率，一次調(diào)諧成功率在95%以上，時間控制在50秒以內(nèi)。

（4）發(fā)射機實時頻率檢測。

（5）可以輸入24條固定的運行圖，可進行手動添加、刪除、修改等操作。

（6）中文界面，方便操作。

6 操作控制系統(tǒng)的問題

該系統(tǒng)運行了一段時間后，發(fā)現(xiàn)了一些問題，經(jīng)過我們的分析，對以下幾個問題給出了解決方案。

6.1 激勵控制

發(fā)現(xiàn)激勵輸出同一幅度的激勵信號，不能與發(fā)射機工作的兩個載波頻率同時相適應(yīng)，即相同的激勵幅度不能兼顧兩個頻率。對于9820KHz合適的激勵幅度，對于11845KHz，細調(diào)諧時因采樣激勵信號太小而不能細調(diào)諧，如果增大激勵保證11845 KHz的細調(diào)諧，而對于9820KHz會因激勵過大末級過荷到高壓，造成停播。

改造的方案是：

（1）原機寬放的自動增益控制能力較弱，因此在寬放前面加上一級控制級。本控制級需要3-10v直流控制電壓。這樣系統(tǒng)根據(jù)模擬量采樣的前級陽流表值，輸出3-10v范圍的控制電壓，使激勵對于不同的頻率的載波激勵，輸出到合適的功率（高末前級陽流0.5-0.6A）。

（2）更換寬放，目前本機房使用的是500KW發(fā)射機所用寬放，使其功率輸出達到110W左右即可解決這個問題。

6.2 音周封鎖控制

音周封鎖繼電器只有在自動調(diào)諧期間動作，切斷音周，以免音周對自動調(diào)諧的影響。原來調(diào)制器控制單元的音周封鎖功能，是在調(diào)諧功率時自動進行音周封鎖，而在低功率、高功率狀態(tài)均沒有封鎖音周。而現(xiàn)在模式程序是在高功率下進行調(diào)載，然后在高功率下回調(diào)初次、級電容，所以單獨增加音周封鎖功能。

6.3 調(diào)諧數(shù)據(jù)的保存

由于本機在調(diào)諧時，每一路都是從高位向低位去尋找調(diào)諧點，因此在保存調(diào)諧數(shù)據(jù)時，不應(yīng)該保存其正調(diào)諧點的數(shù)據(jù)，而應(yīng)該將數(shù)據(jù)往高調(diào)后，再保存，否則在自動調(diào)諧時，可能會找不到調(diào)諧點。

7 結(jié)束語

經(jīng)過這次自動化改造，提高了發(fā)射機高頻功率放大器的增益和效率，同時也提高了發(fā)射機的運行管理效率。實現(xiàn)了短波發(fā)射機自動化及遠程網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)的要求，在今后的維護工作中，將繼續(xù)總結(jié)改進，使得這套系統(tǒng)能更科學(xué)化，更人性化，更好的服務(wù)廣播發(fā)射事業(yè)。

作者單位

國家新聞出版廣電總局594臺 陜西省咸陽市 712028