TSW2500型500kW短波發射機控制系統

段軍宏

摘 要：本文主要介紹了TSW2500型發射機控制系統的基本組成，并著重分析了發射機順序控制系統，ECAM即中央控制系統，馬達控制系統，安全系統等各部分的功能，以及它們之間的邏輯關系和工作原理。

關鍵詞：發射機控制系統；中央控制系統（ECAM）；順序控制系統；馬達控制系統；安全保護系統

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A

一、概述

目前世界發射機型中TSW2500型500kW短波發射機運行穩定性強，且操作方便，具有較高的自動化程度，并能實現遠程監控，因此是最為先進的發射機之一。發射機綜合機箱中集合了輸入/輸出線，且子系統和控制系統之間由繼電器、濾波器予以連接，從而保證控制系統發出的控制信號不會受到干擾。端子板是連接控制系統和發射機各部的關鍵，因此端子板分布整齊易辨。用戶通過控制系統可以控制發射機各系統，例如按照正確順序開關子系統。若系統出現過故障，則執行必要開/關機動作，例如當系統風壓不足時主動掉燈絲以及過流保護。通過控制系統，用戶能夠直觀的發現故障并及時予以排除，在保護用戶的同時也保護了設備，同時簡化了發射機的操作。發射機在自動換頻的過程中，通過控制系統還能夠控制調諧功能以及執行順序。給予發射機結構所建立的控制系統是以為控制為基礎的，因此能夠實現遙控以及全臺控制。

二、控制系統結構圖

ECAM是中央控制系統的簡稱，是組成發射機控制系統的關鍵。而控制系統除了ECAM外還包括兩個低層控制器，用以控制硬件開關。一個是MC，即馬達控制器，由接口板、YCS08板構成；另一個則是SC，即順序控制器，由接口板和YCS04板構成。中央控制系統的建立是以微處理器為基礎的，而微處理器主要通過兩個低層控制器同發射機進行信息交流。若系統發生故障，通過SC可以單獨操作發射機。中央控制系統需要發出“事件”，從而激活低層控制器，這一“事件”便是控制指令，低層控制器接到指令后會自動執行發射機的優化調諧以及開機、關機。（播音中不論何種原因天饋線的駐波比發生變化后，發射機在自動狀態會自動細調優化阻抗匹配）。

可以用三種方式向發射機輸入指令，一是本地控制（直接在發射機上），通過遙控單元和計算機接口控制完成。輸入的開關指令按照事件的原則通過中央控制系統（ECAM）輸入到控制器，所謂控制器便是順序控制器以及馬達控制器，用以進行順序開關和調諧，除了這兩個控制器外，中央控制系統（ECAM）還控制頻率合成器和采集脈階調制模塊（TSM）控制單元的數據。

三、發射機控制系統的功能分析

1 ECAM

ECAM即中央控制系統，其功能是連接用戶和發射機，人機界面的控制主要由微處理器完成。通過將彩色顯示器、鼠標、鍵盤等部件連接到ECAM，對發射機控制系統進行監測、協調。并將發射機運行過程中產生的信息、測量值存儲起來，測量值以柱狀圖和數字方式顯示，也顯示瞬時電機位置，信息表顯示最近的告警和故障信息，通過信息表不僅能夠直觀體現一些重要參數，還能夠依照用戶預先設定的條件篩選出故障級別相等的運行故障，或者依照用戶設定的條件篩選出符合條件的操作歷史記錄等。中央控制系統還能夠對發射機天線、運行頻率、運行功率以及調制模式等運行參數進行預先的設置，并對設置好的運行參數進行編號，并存貯相關數據，在播出時只需要選擇設定好的項目編號，發射器便按照預先設定的運行參數執行。另外，ECAM還設置了權限功能，關鍵數據只能由特定的管理員進行修改，普通值班員沒有權限修改關鍵數據。并且ECAM還能夠對PSM控制單元數據進行采集，對頻率合成器進行控制，隨時監控頻率合成器運行狀態。

2 順序控制器

（1）順序控制器接受ECAM指令并予以執行，控制發射機開/關，并連接PSM控制系統以及安全系統。（2）在運行中，依照發射機的運行狀況判斷是否激活一些自動執行動作，例如風機、水泵的啟動以及升燈絲等。除此之外當發射機運行出現故障時，順序控制器也會激活一些自動進行的操作，此類動作是系統依照實際需要所進行的保護性動作，目的是為了減小故障影響，例如高周打火光敏保護。（3）軟件的應用不但能夠對發射機運行進行控制、監測，同時還能夠有效處理故障信息，除此之外一些獨立于軟件的保護功能，諸如硬件邏輯保護、硬件連鎖線以及軟件保護等功能也能被激活。

3 馬達控制器

馬達控制器原理是通過馬達的驅動對電感以及電容進行調整，從而實現以下功能。

（1）對系統中所有MP即馬達位置單元進行控制。交流電機結構簡單，其轉速固定，因此僅作為短調節范圍元件使用，MP1（8.5圈）、MP13（18.5圈）。而與之不同的是直流電機轉速不固定，因此工作適應性高，因此作為靈敏元件使用。高速時可以用以改變元件位置，元件的精確定位則可以通過低速完成。（2）對系統中所有MS即馬達開關單元進行控制。以當前頻率為依據，利用開關的動作對射頻線路補充元件的接入進行選擇。需要注意的是只能在高末電子管屏極電壓為0的情況下進行調整。（3）對ECAS發布的命令予以執行。依照確定頻率對馬達位置進行確定，并將粗調位置計算出來，并保證粗調能夠在換頻時一鍵到位。需要注意的是計算粗調位置時需要首先查找客戶調諧存儲器，若找不到粗調位置，則從預置調諧存儲器中調用，若仍舊無法確定，則在兩個預置頻率之間，使用內插法計算出一個調諧數據。而且必須保證預置頻率存儲器的相鄰頻率開關位置同客戶調諧存儲器相鄰頻率開關位置必須保持一致。

4 保護系統

保護系統分三級結構，有效的保護人身和設備的安全。

（1）硬件連鎖級保護，由硬件連鎖線構成，包括門開關、機保開關、緊急按鈕、可直接關斷高壓，提供現場人身安全保護，因為這些保護靠軟件速度不夠快。（2）硬件邏輯級保護，該結構是一種集成電路，直接同發射機外圍線路的開關指令相連接，就是控制發射機不同階段的一些與門條件，比如溫度、水流量等正常信號（保護動作時間為納秒級）。保護邏輯系統的控制信號，比正常情況下發射機的控制信號有更高的優先權（保護邏輯信號不滿足，發射機不能自動進行下一步工作）。（3）軟件級保護，采集所有經控制器處理過的輸入信號進行判斷，看是否存在有過流、過壓等故障信息，來決定是否產生一個附加的關斷指令，來切斷高壓。（計算機循環檢測一圈為20ms）。

四、控制系統工作原理

1 硬件

2 發射機控制信號所有輸入和輸出都集中在一起，并通過濾波墻和繼電器送出控制系統，保證順序控制不受射頻信號干擾。控制系統和發射機之間通過分布清楚的端子板連接。

規定：

（1）所有開關量輸入信號經SCI01（A131、A132）板濾波器限幅后，送至YCS01板光電隔離后變為數字信號，再經YCS03（數字采集）送至YCS04板。（2）所有的數字輸出信號經YCS02板光電隔離后，變為開關量信號，送至SCI02（A121、A122）板由繼電器進行電器隔離后，輸出交流220V或者直流24V的電源供其它設備（繼電器、電磁閘）使用。（3）所有模擬量輸入信號靠取樣電路、分壓器、分流器獲得，經A151、A161板濾波和限幅后送至YCS06（用來進行發射機運行模擬參量的采樣和處理，如：所有的電壓和電流等，并將處理結果通過發射機顯示器進行顯示，所有測量值通過該板被轉換到10V的滿刻度值）、YCS07（用于發射機自動調諧的相位信號處理及發射功率瞬時檢測，有計算功能）、YCS08板（馬達位置信號）進行處理，處理后的信號分兩路，一路經低通、濾波、衰減到ECAM顯示，另一路經快速通道去YCS04板，先起保護作用。（4）YCS06板輸出的模擬量信號經A151、A161板濾波和限幅后送至相應設備。控制系統裝配在一個19英寸鉸接的屏蔽控制室內，屏蔽控制室內的一面墻是設計成濾波器墻。所有的控制線的接入和接出須經過濾波器墻，裝配有各種控制板的濾波器墻不僅對所有的輸入和輸出線進行濾波，而且還完成下列任務：①進行電氣隔離，該動作由繼電器完成；②作為終端點連接所有的線；③返回信號，即分配信號電壓；④由光電耦合器隔離發射機其他部分和輸入/輸出信號（光電耦合器設置在接口模塊上）。

結語

TSW2500型500kW發射機控制系統作為發射機的核心系統，在發射機運行中發揮了核心作用，也是TSW2500型500kW發射機的中技術含量最高的。通過我們的技術維護人員的深入鉆研，認真思考，勤于動手使理論與實踐很好的結合在一起，降低了控制系統的故障，提高了發射機的穩定性能。

參考文獻

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