DX-400中波發射機智能切換系統設計與實現

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公司生產的DX-600水冷數字調幅中波發射機，拆除一個PB-200單元，外加一只射頻開關的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，此發射機由數以萬計的電子元件組成，每一環節都非常重要，若一個器件出現問題，都可能造成單個PB-200單元或整部發射機癱瘓。如果一個PB-200單元出現故障，發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）響應速度慢，現已停產，也是導致并機/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，減少技術停播時間，提高設備可靠性，確保安全播出，自主研發DX-400發射機智能切換系統，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基礎。

2.DX-400發射機智能切換系統硬件設計方案

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

圖1 改造前DX-400并機網絡原理圖

圖2 改進后DX-400并機網絡原理圖

通過圖1與圖2及表1與表2對比，原DX-600并機網絡使用7只射頻開關，而改造后的DX-400并機網絡只保留3只射頻開關，拆除伺服控制系統，減少檢修工作量及維護成本，降低冗余器件帶來的故障風險。將外加射頻開關KA的控制、狀態、過流故障、過流復位通過冗余射頻開關通路引入TCU PLC，實現KA自動控制，圖3所示為外加射頻開關KA改造原理圖，表3所示為外加射頻開關KA與有關電路對應參數表。

表1 改造前DX-400并機網絡射頻開關組合方式

表2 改造后DX-400并機網絡射頻開關組合方式

表3 外加射頻開關KA與有關電路對應參數表

表4 DX-400發射機智能切換系統與Harris公司生產的DX系列并機發射機比較表

圖3 外加射頻開關KA改造原理圖

3.DX-400發射機智能切換系統軟件設計方案

MMI是與DX-400改型機進行直接通訊的人機接口，MMI系美國QUICK PANEL公司生產的9英寸彩屏產品，響應速度慢，而且已停產，為滿足DX-400中波發射機智能切換系統的要求，需重新選型。通過對比各種MMI產品，確定PROFACE公司生產的GP2501-TC41-24V（10.4英寸、TFT真彩、256色）產品，其具有響應速度快、屏幕大、操作快捷等優點。但各廠家MMI圖形編輯方法不同，以及與PLC通訊方式差異，根據改造后的DX-400并機網絡及智能切換控制功能需要，刪除了伺服菜單，設計繪制11張MMI菜單界面，增加運行圖控制菜單（實現發射機自動開/關機功能），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系列專用開發平臺RSLogix500，利用梯形圖編輯器進行開發，并通過專用通訊軟件完成與上位機的通訊，PLC網絡組成DH+網絡實現PLC數據共享、實現智能切換。

圖6 PLC系統DH+聯絡圖

4.DX-400發射機智能切換系統實施

4.1 并機網絡施工，實現N-1自動切換方式

將DX-600并機網路改造為DX-400并機網絡，實現N-2方式切換，去除冗余射頻開關，實現兩并機自動切換工作方式。拆除伺服控制線J17；拆除N30網絡弧光檢測板；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部分接線。

搭建外加射頻開關KA控制/狀態線路，利用備份外加射頻開關KA，采用機下加電的方法進行試驗。使用開關電源分別給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，進行了大量的調試工作，實現了界面與發射機硬件的完美結合。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發射機MMI菜單的控制和狀態，使用MMI進行模式切換、音周切換、射頻源選擇、節目/測試等控制實驗；根據發射機的狀態，對比MMI菜單，確認檢測和顯示正常。

4.3 PLC程序編寫與調試

反復在線修改PLC程序，測試模式開關的控制，觀察位置狀態，修改程序。構建DH+網絡平臺與MMI進行實時通訊，使得發射機運行圖能實時輸入發射機PLC中執行，并且能在MMI中的運行圖菜單中實時顯示。

4.4 整機調試

MMI控制和狀態均正常后，進行自動倒機試驗。即：并機開啟發射機，手動關閉一個PB200單元，觀察射頻開關切換、阻隔負載運行、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并機運行模式，檢查發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，觀察發射機故障倒單機情況，發現問題及時解決，反復修改程序，直到倒機試驗成功。

4.5 DX-400中波發射機智能切換系統與原來DX-400改型機比較

如表4所示，實踐證明：DX-400發射機智能切換系統實現單/并機智能切換、運行圖修改、數據自動記錄、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發射機實現（N-2方式）單機維持播出，具有借鑒意義。

5.結束語

DX-400發射機智能切換系統研制成功后，運行至今，工作穩定，安全可靠，沒有因智能切換系統本身故障造成的停播事故。當單個PB-200單元出現故障時，智能切換系統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，系統還發出報警并自動記錄故障等重要數據，為判斷故障及后期故障處理提供第一手數據；徹底解決單個PB-200出現故障需手動倒機恢復播出的問題，將安全播出真正落實到實處；DX-400智能切換系統運行圖功能實現發射機自動開/關機、升/降功率，大大減輕值機員的勞動強度。對于實現DX-400中波發射機房“有人留守，無人值班”的新型運維模式奠定了堅實的技術基礎。

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

[2]廣播電視設備維護圖冊(一).DX系列發射機[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.智能控制原理及應用[M].北京:冶金工業出版社,2003.