簡述代播發射機天線控制系統工作原理

劉 瑋

（國家新聞出版廣電總局五九四臺，陜西 咸陽 712028）

0 引言

天線控制系統作為機房控制系統的一個子系統，可以受遠端監控機房的控制，為機房監控系統提供天線控制接口和數據上傳接口。能夠獨立完成對室內天線同軸開關和室內轉換開關的控制，同時完成對天線、假負載工作狀態的監測。

1 系統功能要求

考慮到發射機房現有硬件的實際情況，要求新增的天線控制系統，不僅能為500kW代播機提供安全可靠的天線輸出網絡，而且不能影響機房原有Thales天線控制系統的軟硬件閉鎖回路的正常工作；同時，新增500kW代播機天線控制系統還要能夠滿足短波天線控制系統在實際工作中的具體要求。

系統提供手動、自動方式對天線同軸開關和室內開關的進行控制；在手動方式下，值班員可以直接在該軟件系統下進行操作，進行代播；自動方式下，天線可以根據運行圖自動完成代播，并可以在中央控制室隨時監控代播狀態。自動狀態下，天線根據時間表自動倒換工作；該系統可以存儲發射機的運行圖，在自動狀態下，系統可以根據運行圖自動完成天線的切換，從而能夠準確順利的完成代播功能。本系統對天線的控制操作、故障進行記錄，可以查詢統計；該系統具有自己的信息保存機制，可以實時記錄各種故障，操作等信息，方便用戶查詢并且統計。提供對機房監控系統的控制接口和數據上傳接口；控制接口可以實現遠程控制并對該系統進行實時監控，數據上傳接口可以隨時上傳運行圖數據以及用戶需要的其它數據。

2 系統設計的基本結構

對于開關量控制的自動化系統目前比較常見的做法有：嵌入式系統或工業控制計算機加DI/O板的設計方法；嵌入式系統或工業控制計算機加PLC的設計方法。雖然工業控制計算機的成本較嵌入式系統主板成本高，但由于工業控制計算機比嵌入式系統主板性能穩定，可靠性高，完全可以滿足系統在惡劣的環境下連續長時間工作的要求，而且可以方便的與其它 設備組網，因此本系統采用工業控制計算機加帶光耦隔離的DI/O板的設計方案。選用帶光耦隔離的DI/O板的原因是：帶光耦隔離的DI/O板可以使得天線自動控制單元與受控對象的電隔離，確保系統工作的穩定。其中工控機擬采用研華原裝IPC-610(P4 2.8G,512M,80G硬盤,comb光驅，10/100M自適應網卡)，17寸工業觸摸屏顯示器作為顯示終端；開關量輸入采用研華PCI-1733（32路入PC104總線輸入板），輸出卡采用研華PCI-1734（32路出PC104總線輸出板）。

由工業控制計算機對系統進行管理和控制。控制時由軟件系統通過DIO卡對控制電路發出控制指令，控制電路根據控制指令對執行單元（受控對象：室內開關和同軸開關）進行相應控制動作，執行單元對指令執行使得天線轉到相應位置。同時再經過采樣電路采樣當前的開關位置狀態，返回上位機控制系統中進行判斷，無誤后發出成功指令。

3 受控對象的位置關系

執行單元即室內開關的位置關系如圖1所示，它們均受控制電路控制。室內開關有兩種狀態：直通和旋轉，直通表明此時室內開關按照正十字直通接通，旋轉表明此時室內開關按照旋轉方向接通，即斜接通。如四個受控室內開關全部直通且四個原室內開關直通時,代播機上假負載；當受控室內開關照旋轉方向接通，即斜接通時，代播機上天線1代替A01#發射機工作；其余受控室內開關的情況與此相同。代播機同一時刻只能代替一個發射機工作，即SNKG5-SNKG8在同一時刻只能有一個可以按照旋轉方向接通，即在斜接通位置。8個全直通代播機上假負載；此時假負載打開時才允許加高壓。即軟件閉鎖允許。SNKG1-SNKG4在同一時刻只能有一個可以按照旋轉方向接通，即在斜接通位置，此時其對應的發射機上假負載；發射機加高壓時，與其相關的開關不允許切換。SNKG1和SNKG5直通A01發射機正常上TX1天線通路；SNKG2和SNKG6直通A02發射機正常上TX2天線通路；SNKG3和SNKG7直通A03發射機正常上TX3天線通路；SNKG4和SNKG8直通A04發射機正常上TX4天線通路。

圖1 室內開關的位置

4 電路閉鎖關系

發射機閉鎖關系如圖2所示，此圖只是說明發射機允許加高壓的閉鎖情況,當室內開關SNKG1和SNK5在直通位時，A01發射機允許加高壓；當室內開關SNKG2和SNK6在直通位時，A02發射機允許加高壓；當室內開關SNKG3和SNK7在直通位時，A03發射機允許加高壓；當室內開關SNKG4和SNK8在直通位時，A04發射機允許加高壓；當需代播時，對應開關SNKG5-SNKG8其中一個旋轉，代播機上相應天線通路，這時代播機可以加高壓；原發射機可以上假負載。當SNKG1-SNKG4任意一個（只能有一個）在旋轉位，即A01-A04有一個在假負載位時，對應發射機可以加高壓；開關控制要求：電動控制條件：220V（航空插座管腳1和管腳2）、離合器24V（航空插座管腳3，電流約0.7安）和兩個公共端（24V，航空插座管腳5）供電正常；轉向驅動：當開關在直通位或不在轉向位時，并且滿足條件1時，給轉向驅動（航空插座管腳4）24V，開關就向轉向位置轉動，當轉向返回（航空插座管腳9）位高電平時，應立即把轉向驅動（航空插座管腳4）24V斷掉，轉向動作完成；直通驅動：當開關在轉向位或不在直通位時，并且滿足條件1時，給直通驅動（航空插座管腳8）24V，開關就向直通位置轉動，當直通返回（航空插座管腳10）位高電平時，應立即把直通驅動（航空插座管腳8）24V斷掉，轉向動作完成。

5 系統軟件功能

系統軟件的設計是利用工業控制計算機平臺，用LABVIEW語言來進行為開發設計的。設計以完成天線控制系統的全部功能為目的，本著操作簡單實用，界面友好美觀的基本設計思想來進行的。天線自動交換系統實現對天線交換開關的自動控制，以確定發射機上哪副天線（或假負載）。交換開關的控制包括手動操作、電動控制和自動控制三種模式。自動工作模式是天線自動交換系統默認工作的模式。此時，天線自動交換系統能夠按照帶周期的運行時間表實現對天線交換開關的自動控制。自動化系統處于帶電狀態，可實時監測天線現場開關的狀態。本地顯示天線交換開關的狀態及發射機高壓狀態，并有手動/自動模式的顯示。

圖2 發射機閉鎖關系圖

具體要求是天線交換開關的電機旋轉方向，開關定位狀態等必須準確設置，并設有天線頻段初始化表單，包含頻段、程式等信息。自動校時正常情況下，接受機房運行監控系統對天線自動交換系統的時間同步。手動校時天線自動交換系統設有手動校時功能。特殊情況時，機房人員可通過身份驗證后，對系統時間進行人工校正。天線自動交換系統的工作日志包括：操作日志、故障告警記錄。操作日志就是對于天線自動交換系統所有人員操作均有記錄，至少保留最近一個月的數據；并且能夠自動記錄信息，如：人員、日期、時間、操作描述；以及輸出查詢信息，如：操作日期、操作時間、操作人員、操作描述；故障告警記錄就是能夠把當天線交換開關出現故障告警時，自動進行日志記錄，內容包括：時間、故障描述，至少保留最近一個月的數據；自動記錄信息，如：故障日期、故障時間、故障告警描述；輸出查詢信息，如：故障日期、故障時間、故障告警描述。以上是對日志管理功能的簡要說明，目的是為人提供一個查詢管理平臺，在日常工作中有很大的作用，是維護人員能夠很直觀的了解發射機房各設備的工作運行情況及故障信息。

6 軟件基本流程

選擇好需要切換的設備（或開關）后（預選），點擊“執行”按鈕，實現天線和假負載、代播機和發射機的自動切換，執行步驟如下：第一步：等待“執行”命令，若“執行”命令到達，執行第二步；第二步：檢查發射機的狀態，看是否連接到相關的發射機，若發現發射機的連接，執行第三步，否則取消執行并發出告警提示；第三步：執行室內開關的控制程序，實現發射機和代播機的自動切換。當發射機出現故障或者對發射機進行檢修，用代播機代替發射機工作時，進行發射機和代播機之間的切換。

7 結束語

本文針對代播發射機天線控制系統的工作原理進行了簡單描述，能夠對天線控制系統有一定的認識。