中波廣播發射機自動化系統的硬件接口設計

李 利

（作者單位：國家新聞出版廣電總局561臺）

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中波廣播發射機自動化系統的硬件接口設計

李 利

（作者單位：國家新聞出版廣電總局561臺）

摘 要：本文詳細介紹所設計的一套集穩定性和可靠性于一體的自動化硬件接口系統，同時，配以安全可靠的軟件使用維護系統及大眾網絡的數字傳輸技術，真正實現“無人值守”的目的。

關鍵詞：自動化硬件接口；模塊；中波發射機

隨著經濟的發展，廣播發射機的種類越來越多，但為了滿足用戶對監控的不同要求，監控系統設計人員需要不斷進行技術革新，使使用效率得到最大程度地發揮。

1 控制器選取和架構選擇

目前，應用比較廣泛的廣播發射機監控系統主要有四種，分別是：工控機帶數據采集卡、直接采用PLC進行編程控制的系統、采用微處理器進行智能控制的系統和可編程自動化控制器，又稱為PAC。就本文而言，采用的是最后一種應用方式，選用的是泓格8000系列或者是7000系列的PAC控制器。由于其在抗干擾方面具有很好的性能和表現，省去了控制過程中對所有控制器的屏蔽過程，操作較為簡單。將其與監控點建立聯系時，不需要額外的硬件設備，直接采用導線接通的方式即可實現。在我們初步確定選用的對口控制器后，還需要對監控系統硬件的結構進行綜合評價，根據評價的參數和結果進行下一步的工作，選用單套發射機安裝嵌入單套硬件接口的設計方案。

2 自動化系統硬件接線方式

2.1 數字輸入DI接線方式

在工作中，數字輸入DI模塊是使用比較普遍的一個種類，87053是最為典型而且常見的模塊，下面就以其為對象進行簡要說明。對78053模塊而言，DI輸入阻抗值的大小都是3K，電壓的輸入值不得超過+30V。其中，外接電源的額定電壓為+12V。通過相關的公式可以進行計算出光耦合器的初級電流幅值為4毫安。對DI模塊而言，在指示其通斷狀態時，采用的是指示燈，通過指示燈來表示通道的狀態。

就PDM機而言，完成數字輸入功能的絕大部分采樣點都對應著一些觸點。這些觸點位于不同的元器件上，其中的采樣點多是繼電器的觸點，這些繼電器一般安裝在輸出板上和輸入板上，而干接點這一類典型的觸點則是來自于同軸開關。以典型的DI.COM為例，其上每成對出現的觸點，對應繼電器上特定的位置，在接線時分別連接電源和DIX端口，采用12V的穩壓電源進行供電。如果出現觸點比克的情況，87053中的相應模塊就接通了電源，然后對應該模塊的指示燈會處于顯示狀態。

哈里斯DX-10型機采用接線方式，首先是確定DI.COMB接+12V開關電源。但是，當廣播發射機呈現低壓狀態時，控制器開關電源不關閉，這時我們會發現所有的DIX指示燈都會亮。經過電路圖分析，發現是Q1次級出現了不導通的意外情況，但是發射機開關電源選用+22V。為了能找到一個解決方法，我們首先應該做的是考慮選用第一種方案：在DI.COMB上，改接發射機輸出接口其中一個線排上的+15V接點，因為它可以提供175mA的電流，當低壓關閉的時候，DI.COMB和“發射機+12V”會同時失電，不會產生任何誤指示；但它的缺點是違反了模塊外接電源與發射機電源不同路由的大方向。所以，我們再考慮采用第二種方案：在此電路中，由于D1只是當集電級高于+22V起作用，而試驗中的DI.COMB僅有+12V，經過這些分析后，我們將D1清除焊掉，DI.COMB還繼續保持連接開關電源的+12V。實驗結果表明，第二套方案可以更好的滿足工作條件和工作過程中的需求。

2.2 模擬輸入AI的接線方式

我們選用了87017和8017模塊進行了實驗，然后調節它們的輸入范圍，控制在-10V～+10V的區間內。采用高電阻輸入的方式，同時配套ADC隔離的方式。然后，對兩種模塊所得的實驗數據進行了比較發現，前者的采樣頻率為10Hz，只要滿足采樣的電壓兩端接入模塊的Vinx+和Vinx-，基本上滿足了對發射機完成檢測所需的低頻率的采樣標準。相比而言，后者的采樣頻率的幅值達16Hz，在對發射機進行監測時，其輸入端和輸出端的音頻信號，可以分開獨立處理。選用8017采集數據，就可以得到輸入音頻和輸出音頻的變化，發射機的工作正常與否，利用上位機的音頻的大小和數值有無，就可以直接進行判定。采用后者更便于直接采集和處理音頻信號，在應用上具有一定的優勢。

2.3 數字輸出DO接線方式

數字輸出DO模塊類型現如今應用非常廣泛，本文以87057型模塊來舉例說明。模塊上每個DO最大負載電流為100mA，輸出端的最大外接電壓為+30V，DO.PWR端接+12V的開關電源，DO.PWR端接地；每個DO通道都對應一個指示燈來明確表示狀態，“0”或“OFF”表示熄燈，“1”或“ON”表示亮燈。

在實驗的過程中，我們應當通過繼電器的出發點對實驗進行檢測，但是在具體的試驗中，也應該具體問題具體分析，根據不同發射機的特點，靈活選擇處理方式。

第一，絕大部分發射機的天線/假負載與數字輸出DO都是倒換控制，然后通過應用繼電器本體的觸點直接控制發射機；

第二，以常用的613kHz為例，天線/假負載倒換控制分別是主機上天線、備機上天線、啟動假負載這三個繼電器，由2臺發射機控制器共同管理，天線/假負載倒換和指示的電源端選用TZ±12V。在實際試驗中，主機和備機與數字輸出DO端互不影響。

2.4 抗干擾的接口板（并接0.01μ電容）

PLC自身的抗干擾級別等級比較高，采用PLC抗干擾級別高于PAC控制器系統，如果是在射頻干擾比較嚴重的發射機房中，必須對數字輸入和數字輸出的信號上做一些必要的屏蔽處理。要知道，控制器本身具有一定的抗干擾能力，如果干擾信號過弱，監測數據不會太精準，但如果是干擾信號過強，又會產生錯誤的信號，導致錯誤動作的產生。經過試驗得出，如果控制器直接介入了發射機的采樣信號，那么，其自身的射頻干擾信號將會達到最高峰的3.5V。為了解決低射頻的直接干擾，我們可以接入RC網絡。

由上可以看出，普通導線和屏蔽線可以有不同的接法，通過對比，可得出結論：只需采用最簡單的普通接線，并盡量在控制器端的就近位置處并入電容C（0.01μ電容），就可以將射頻干擾降低控制在600 mV，從而降低控制器的抗干擾壓力。

3 結語

發射機種類繁多，接線方式也各種各樣。在設計發射機方案的時候，應該做一個全方位的思考，并查看所有相關的電路圖，必要時要先做實驗確定自己的假設。在安裝后，如果發現不匹配的情況，在情況不嚴重的情況下，則需重新擬定計劃和涉及方案，如果情況比較嚴重，則會直接影響視頻的安全播出，造成無法挽回的嚴重后果。所以，設計人員在設計方案時，一定要明白發射機的重要性，慎之又慎。

參考文獻：

[1]胡冠山,李作緯,劉后毅.嵌入式網絡儀器的設計和實現[J].儀器儀表技術與傳感器,2006(12).

[2]姚光開,于永棠,柴喬林.微型TCP/IP協議的設計與實現[J].計算機應用,2003(9).

[3]魏玉輪.中波廣播發射機自動化系統的硬件接口設計[J].中國傳媒科技,2012(14).

[4]陳思平.中波廣播發射機自動化監控系統中的下位機子系統軟件設計及“零點問題”分析與解決[J].中國傳媒科技,2012(14).

[5]黃文寧.中波廣播發射機微機監控系統概述[J].廣播與電視技術,2003(7).

[6]吳順萍.中波廣播發射臺自動化監控系統的應用[J].西部廣播電視,2014(19).