DX-400中波發(fā)射機智能切換系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

國家新聞出版廣電總局953臺 孫 旭

1.前言

我臺B01機為美國Harris公司生產(chǎn)的DX-600水冷數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機，拆除一個PB-200單元，外加一只射頻開關(guān)的DX-400改型機。自1999年9月15日播出，沒有備份機和代播機，全天播出21.67小時，此發(fā)射機由數(shù)以萬計的電子元件組成，每一環(huán)節(jié)都非常重要，若一個器件出現(xiàn)問題，都可能造成單個PB-200單元或整部發(fā)射機癱瘓。如果一個PB-200單元出現(xiàn)故障，發(fā)射機不能自動切換正常PB-200單元播出，需要值班人員手動倒機切換完成，存在故障判斷時間長、操作步驟繁瑣、勞動強度較大等缺點，并且參與倒機切換的MMI（人機接口）響應(yīng)速度慢，現(xiàn)已停產(chǎn)，也是導(dǎo)致并機/單機切換時間過長的主要因素。這些存在的問題制約著DX-400改型機安全播出任務(wù)的完成，同時加大了值班員勞動強度，因此不具備“有人留守，無人值班”新型運維模式。為減輕值班員勞動強度，減少技術(shù)停播時間，提高設(shè)備可靠性，確保安全播出，自主研發(fā)DX-400發(fā)射機智能切換系統(tǒng)，有效解決上述問題，為“有人留守、無人值班”新型運維模式奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.DX-400發(fā)射機智能切換系統(tǒng)硬件設(shè)計方案

為實現(xiàn)N-1方式智能切換，拆除并機網(wǎng)絡(luò)冗余射頻開關(guān)K3、K10、K20、K30及伺服系統(tǒng)，利用冗余射頻開關(guān)的控制及狀態(tài)通路，將外加射頻開關(guān)KA接口板的開關(guān)控制、過流故障、電弧故障、過流復(fù)位信號引入TCU柜，通過對TCU PLC程序重新編寫，實現(xiàn)N-1方式智能切換功能。圖1、圖2所示改造前后DX-400并機網(wǎng)絡(luò)原理圖。

圖1 改造前DX-400并機網(wǎng)絡(luò)原理圖

圖2 改進(jìn)后DX-400并機網(wǎng)絡(luò)原理圖

通過圖1與圖2及表1與表2對比，原DX-600并機網(wǎng)絡(luò)使用7只射頻開關(guān)，而改造后的DX-400并機網(wǎng)絡(luò)只保留3只射頻開關(guān)，拆除伺服控制系統(tǒng)，減少檢修工作量及維護(hù)成本，降低冗余器件帶來的故障風(fēng)險。將外加射頻開關(guān)KA的控制、狀態(tài)、過流故障、過流復(fù)位通過冗余射頻開關(guān)通路引入TCU PLC，實現(xiàn)KA自動控制，圖3所示為外加射頻開關(guān)KA改造原理圖，表3所示為外加射頻開關(guān)KA與有關(guān)電路對應(yīng)參數(shù)表。

表1 改造前DX-400并機網(wǎng)絡(luò)射頻開關(guān)組合方式

表2 改造后DX-400并機網(wǎng)絡(luò)射頻開關(guān)組合方式

表3 外加射頻開關(guān)KA與有關(guān)電路對應(yīng)參數(shù)表

表4 DX-400發(fā)射機智能切換系統(tǒng)與Harris公司生產(chǎn)的DX系列并機發(fā)射機比較表

圖3 外加射頻開關(guān)KA改造原理圖

3.DX-400發(fā)射機智能切換系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

MMI是與DX-400改型機進(jìn)行直接通訊的人機接口，MMI系美國QUICK PANEL公司生產(chǎn)的9英寸彩屏產(chǎn)品，響應(yīng)速度慢，而且已停產(chǎn)，為滿足DX-400中波發(fā)射機智能切換系統(tǒng)的要求，需重新選型。通過對比各種MMI產(chǎn)品，確定PROFACE公司生產(chǎn)的GP2501-TC41-24V（10.4英寸、TFT真彩、256色）產(chǎn)品，其具有響應(yīng)速度快、屏幕大、操作快捷等優(yōu)點。但各廠家MMI圖形編輯方法不同，以及與PLC通訊方式差異，根據(jù)改造后的DX-400并機網(wǎng)絡(luò)及智能切換控制功能需要，刪除了伺服菜單，設(shè)計繪制11張MMI菜單界面，增加運行圖控制菜單（實現(xiàn)發(fā)射機自動開/關(guān)機功能），用圖形編輯器編寫MMI程序。使得更加合理、簡潔、高效。

圖4 合成器模式圖

圖5 運行圖菜單

PLC程序采用羅克韋爾公司SLC500系列專用開發(fā)平臺RSLogix500，利用梯形圖編輯器進(jìn)行開發(fā)，并通過專用通訊軟件完成與上位機的通訊，PLC網(wǎng)絡(luò)組成DH+網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)共享、實現(xiàn)智能切換。

圖6 PLC系統(tǒng)DH+聯(lián)絡(luò)圖

4.DX-400發(fā)射機智能切換系統(tǒng)實施

4.1 并機網(wǎng)絡(luò)施工，實現(xiàn)N-1自動切換方式

將DX-600并機網(wǎng)路改造為DX-400并機網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)N-2方式切換，去除冗余射頻開關(guān)，實現(xiàn)兩并機自動切換工作方式。拆除伺服控制線J17；拆除N30網(wǎng)絡(luò)弧光檢測板；拆除模式控制接口板A2上光敏電阻；拆除輔助接觸器接口板A2接線及PB模式控制接口板A2接線，拆除CCU接口切換板上模式開關(guān)部分接線。

搭建外加射頻開關(guān)KA控制/狀態(tài)線路，利用備份外加射頻開關(guān)KA，采用機下加電的方法進(jìn)行試驗。使用開關(guān)電源分別給KA送入單/并機切換控制信號，檢查KA動作情況；調(diào)整KA過流起限點電壓，使KA在動作過程中起限，觀察過流指示燈是否亮，使用萬用表檢測改造后KA過流輸出端高低電平變化情況；使用強光應(yīng)急燈照射KA控制板上光敏電阻，檢查改造后的弧光檢測電路。

4.2 MMI菜單繪制

更新MMI硬件，對MMI重新編程，在編程過程中使用了大量的前沿技術(shù)，進(jìn)行了大量的調(diào)試工作，實現(xiàn)了界面與發(fā)射機硬件的完美結(jié)合。屏幕尺寸大，菜單切換速度為0.2秒；而美國的MMI的存在許多冗余代碼，屏幕尺寸小，切換速度為3秒鐘。

更新TCU機柜MMI程序，改為DX-400控制菜單，參考DX-600發(fā)射機MMI菜單的控制和狀態(tài)，使用MMI進(jìn)行模式切換、音周切換、射頻源選擇、節(jié)目/測試等控制實驗；根據(jù)發(fā)射機的狀態(tài)，對比MMI菜單，確認(rèn)檢測和顯示正常。

4.3 PLC程序編寫與調(diào)試

反復(fù)在線修改PLC程序，測試模式開關(guān)的控制，觀察位置狀態(tài)，修改程序。構(gòu)建DH+網(wǎng)絡(luò)平臺與MMI進(jìn)行實時通訊，使得發(fā)射機運行圖能實時輸入發(fā)射機PLC中執(zhí)行，并且能在MMI中的運行圖菜單中實時顯示。

4.4 整機調(diào)試

MMI控制和狀態(tài)均正常后，進(jìn)行自動倒機試驗。即：并機開啟發(fā)射機，手動關(guān)閉一個PB200單元，觀察射頻開關(guān)切換、阻隔負(fù)載運行、MMI顯示狀況，倒單機（另1個PB200播出）成功后，在MMI合成器模式控制菜單恢復(fù)并機運行模式，檢查發(fā)射機單機倒并機運行情況；在單個PB200單元，人為制造各種故障，觀察發(fā)射機故障倒單機情況，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，反復(fù)修改程序，直到倒機試驗成功。

4.5 DX-400中波發(fā)射機智能切換系統(tǒng)與原來DX-400改型機比較

如表4所示，實踐證明：DX-400發(fā)射機智能切換系統(tǒng)實現(xiàn)單/并機智能切換、運行圖修改、數(shù)據(jù)自動記錄、故障自動報警等功能。對具有DX-400改型機的臺站來講，具有很強的推廣價值，對于DX-600發(fā)射機實現(xiàn)（N-2方式）單機維持播出，具有借鑒意義。

5.結(jié)束語

DX-400發(fā)射機智能切換系統(tǒng)研制成功后，運行至今，工作穩(wěn)定，安全可靠，沒有因智能切換系統(tǒng)本身故障造成的停播事故。當(dāng)單個PB-200單元出現(xiàn)故障時，智能切換系統(tǒng)均能有效地完成倒機操作，大大縮短了停播時間，倒機操作時間由2分鐘降到12秒鐘，系統(tǒng)還發(fā)出報警并自動記錄故障等重要數(shù)據(jù)，為判斷故障及后期故障處理提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)；徹底解決單個PB-200出現(xiàn)故障需手動倒機恢復(fù)播出的問題，將安全播出真正落實到實處；DX-400智能切換系統(tǒng)運行圖功能實現(xiàn)發(fā)射機自動開/關(guān)機、升/降功率，大大減輕值機員的勞動強度。對于實現(xiàn)DX-400中波發(fā)射機房“有人留守，無人值班”的新型運維模式奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

[1]廣播電視發(fā)送與傳輸維護(hù)手冊DX型大功率中波發(fā)射機[Z].北京:國家廣播電影電視總局無線電臺管理局,2000,6.

[2]廣播電視設(shè)備維護(hù)圖冊(一).DX系列發(fā)射機[Z].北京:國家廣播電影電視總局無線電臺管理局,2000.

[3]張建民,王濤.智能控制原理及應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.