TBH-522型短波發射機電控系統設計改造方案

楊東志

國家新聞出版廣電總局722 臺，陜西寶雞 721001

目前研制的電控保護系統主要由觸摸屏微機系統、電控邏輯控制裝置和過荷保護裝置三部分組成，在功能上幾乎取代了原有的A1（控制小盒）、A2（控制1 為控制邏輯單元小盒）、A3（控制2 為過荷保護單元小盒）A4（調壓穩壓控制器）的全部功能。我們將采用“FPGA”-現場可編程門陣列大規模集成電路來實現組合邏輯。極大地提高了控制單元的可靠性。

1 發射機電控保護基本原理

廣播發射機各用電單元的通斷，是由電控邏輯小盒中的繼電器輸出產生相應指令，通過控制配電箱中相應接觸器的通斷來實現。

原來的控制單元是采用48 個電位器和56 個繼電器組合邏輯控制的方式，用繼電器的接點組合構建相對應的邏輯關系。當邏輯條件滿足時，輸出接點信號去控制相應接觸器接通。控制單元線路復雜，繼電器可靠性能低，故障率高，出現故障不方便快速查找處理。現在我們將采用“FPGA”-現場可編程門陣列大規模集成電路來實現組合邏輯，極大地提高了控制單元的可靠性。線路簡單明了。

控制單元的邏輯主板供電為采用+5V 電源塊單獨供電。為了防止干擾對電控的影響，引發邏輯誤動作，輸入輸出回路都采用光電耦合器進行隔離。外部控制電源采用直流12V 電源塊單獨供電，輸出電路采用“集開”形式輸出。指示燈輸出回路串接1k 的限流電阻，由光電耦合器直接輸出驅動。對于用交流220V（或36V）供電的接觸器線包的驅動，通過單獨的繼電器板輸出，繼電器可選用插拔式繼電器。

光電耦合器輸入一般選擇采用一個低電平或地信號，其控制電源可用另一組直流12V 供電，或與輸出指示燈共用一個12V 電源。根據控制邏輯的需要，外部模擬量信號首先對其進行取樣、量化和編碼，轉換為邏輯電平，才能夠進行邏輯控制。

2 初步設計

2.1 系統組成

系統由以下三部分組成：1）系統微機接口裝置；2）電控邏輯及指示裝置；3）過荷保護及PSM 控制裝置。

2.2 電控系統微機接口裝置

2.2.1 電控接口裝置主機

1）電控系統微機接口裝置主機采用MPC-52P 12.1″TFT 6-Slot 工業級面板PC 機，主機功能：第一對“電控邏輯及指示裝置”和“過荷保護及PSM 控制裝置”進行監控；第二實現電控系統與監控網絡系統之間的通信。觸摸屏微機系統功能要求具有12.1 ″高亮度TFT LCD 彩色顯示屏，觸摸屏操作功能。

2）MPC-52P 工業級PC 機的技術指標。

（1）該PC 機面板可鑲裝在19″上架6U 高的面板上。

（2）12.1″高亮的TFT LCD 顯示器：

分辨率：800×600；彩色：18 比特；亮度：250cd/m2；LCD MTBF：50000 小時；接口：44-pin 連接器/TTL信號。

（3）驅動器插槽：一個3.5″FDD：一個5.25″驅動器：一個3.5″HDD。

（4）一個8cm 帶過濾器的球形背部冷卻風扇。

（5）支持的背板類型：IP-6S：BP-6S；支持的擴展卡長度：275mm（Max）。

（6）支持的電源：ACE-890 系列；具有RS-232 接口的Dynapro 電阻型觸摸屏。

（7）工作溫度：0℃～50℃；相對濕度：5%～85%，無凝結。

（8）振動：5～17Hz，0.1″雙振幅置換17～500 Hz，峰值到峰值1.5G 加速度。

（9）沖擊：峰值到峰值10G 加速度。

（10）顏色：白色尺寸：332(W)×248(H)×225(D)mm；(13.1″×9.8″×8.9″)。

2.2.2 與監控系統接口

電控接口裝置主機采用100M 網卡通過機房多機系統的局域網將電控系統與單機監控系統以及網絡服務器連接起來，要求具有與微機監控系統的局域網連接接口，實現遠程監控與管理功能，實現電控系統的遙控。

2.2.3 與電控裝置的接口

電控接口裝置主機與“電控邏輯及指示裝置”以及“過荷保護及PSM 控制裝置”之間的通信是采用兩個串行通信口（RS-232）實現的。要求具有與電控邏輯裝置和過荷保護裝置連接的現場總線接口。

2.2.4 電控邏輯及指示裝置的框圖如下

電控邏輯裝置功能：

具有按正常供電順序開機加電的全部邏輯功能；具有供“手動”操作的面扳指示及按鈕；具有供監控系統“自動”或“遙控”的現場總線接口；具有燈絲自動調壓和穩壓功能；具有過荷保護時，根據過荷的性質自動封鎖寬放或落高壓等控制功能。電控邏輯及指示裝置的框圖如下。

2.2.4 過荷保護及PSM 控制裝置

過荷保護裝置功能：具有實現過荷保護的全部邏輯功能；具有過荷保護動作信號的指示及鎖存功能；具有過荷恢復等面板操作功能；具有與微機系統連接的現場總線接口；具有原控制小盒面板上操作的其它控制功能。框圖如下。

3 入/出電路設計

3.1 開關接點輸入電路

當開關接點斷開時，FPGA 的輸入為高電平；

當開關接點閉合時，FPGA 的輸入為低電平。

3.2 電平比較電路輸入電路

當輸入電平低于預定的比較值時，比較器的輸出為高；當輸入電平超過預定的比較值時，比較器的輸出變低。不同電平的比較值是可以通過各自的電位器進行定。

3.3 繼電器輸出電路

負載L 可以是線包電壓為12V 的繼電器或者是串有限流電阻的指示燈。

當FPGA 的輸出為“0”時，光電耦合器的集開門吸收電流接通負載；當FPGA 的輸出為“1”時，光電耦合器的集開門截止電流通路斷開負載。

4 結論

新電控套箱的使用將提高設備的穩定程度，提高設備的自動化程度。方便維護人員處理機器設備異態。

[1]杜春雷.AIM 體系結構與編程.

[2]周鳴爭.嵌入式系統與應用.

[3]閔銳.電子線路基礎.