發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)分析及自動化改造

王殿超

【摘 要】發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)射臺站所有發(fā)射機(jī)的自動化，發(fā)射臺站可以遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控發(fā)射機(jī)、天線控制系統(tǒng)等與安全播出相關(guān)的技術(shù)設(shè)備，為確保發(fā)射臺站“三滿”的播出任務(wù)提供重要的技術(shù)支持。通過自動化改造，發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)更加滿足信息化建設(shè)的要求，使發(fā)射臺站的傳輸發(fā)射工作全面實(shí)現(xiàn)自動化。

【關(guān)鍵詞】自動控制系統(tǒng)；遠(yuǎn)程控制；自動化改造

1 系統(tǒng)概述

我臺在西新工程期間引進(jìn)了8部THALES公司TSW2500型500KW短波發(fā)射機(jī)和發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)（BCS）。發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)通過位于我臺中控機(jī)房的主控計算機(jī)，控制、管理和監(jiān)控全臺技術(shù)網(wǎng)內(nèi)與安全播音有關(guān)的技術(shù)設(shè)備運(yùn)行，主要包括發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、天線矩陣控制系統(tǒng)、GPS校時系統(tǒng)、電力系統(tǒng)監(jiān)視、大屏顯示系統(tǒng)、小天控盤控制系統(tǒng)和與國內(nèi)設(shè)備配套的子系統(tǒng)等。

甲、乙、丙發(fā)射機(jī)房所有發(fā)射機(jī)的運(yùn)行圖在位于中控機(jī)房的發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)上統(tǒng)一制作、管理。發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)控制發(fā)射機(jī)自動開關(guān)機(jī)、換頻、換天線，并能通過手動方式操作發(fā)射機(jī)和天線矩陣控制系統(tǒng)完成緊急或臨時代播任務(wù)；發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)監(jiān)測發(fā)射機(jī)高低壓及各種表值并通過大屏顯示系統(tǒng)在屏幕上顯示出來，當(dāng)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障時計算機(jī)顯示器上會彈出相對應(yīng)的信息提示框，讓值班人員對發(fā)射機(jī)的運(yùn)行工作狀態(tài)一目了然；與GPS校時系統(tǒng)保持不間斷通信，確保發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)時間是標(biāo)準(zhǔn)時間，發(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)、倒頻、換天線等操作按照標(biāo)準(zhǔn)時間執(zhí)行；通過小天控盤控制系統(tǒng)，備用發(fā)射機(jī)可以為甲乙發(fā)射機(jī)房的任何一部發(fā)射機(jī)代播，減少因發(fā)射機(jī)故障引起的停播。

1.1 主控計算機(jī)

整個發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)由中控機(jī)房的兩臺主機(jī)控制，這兩臺主機(jī)互為熱備份，通過主控計算機(jī)通訊程序同步數(shù)據(jù)，通過PLC（可編程邏輯控制器）控制主機(jī)、備份計算機(jī)的切換。主控計算機(jī)的操作系統(tǒng)采用Windows XP professional英文版，具有強(qiáng)大的多任務(wù)、多用戶處理能力。熱備份系統(tǒng)具有以下主要功能：

1）通過主用計算機(jī)程序持續(xù)升級備份計算機(jī)的運(yùn)行圖文件、日志文件和系統(tǒng)文件，目的是確保切換到備份計算機(jī)工作時，主備機(jī)的運(yùn)行圖文件、日志文件和系統(tǒng)文件保持一致。

2）通過監(jiān)視主用計算機(jī)運(yùn)行圖程序，一旦系統(tǒng)崩潰會重新啟動程序。

3）持續(xù)監(jiān)視主用計算機(jī)運(yùn)行工作狀態(tài)，一旦主用計算機(jī)出現(xiàn)問題會自動切換到備份計算機(jī)上工作。

4）重新啟動系統(tǒng)會重新啟動所有控制模塊。

5）在發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)中有看門狗程序，主用、備份計算機(jī)程序正常運(yùn)行時，通過TCP/IP協(xié)議發(fā)出“心跳信號”，PLC（可編程邏輯控制器）不間斷地監(jiān)測兩臺計算機(jī)的“心跳信號”，PLC一旦監(jiān)測到信號不正常，就會重啟主用計算機(jī)，控制KVM切換器切換到備份計算機(jī)，由備份計算機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行，同時在發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)控制面板上顯示相應(yīng)的信息。

6）如果主用計算機(jī)出現(xiàn)故障，熱備份切換的同時，會有蜂鳴器報警，直到系統(tǒng)正常后報警聲停止。

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及控制體系

發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)采用TCP/IP星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各個系統(tǒng)設(shè)備之間通過多模光纜或雙絞線連接在一起，各設(shè)備采用靜態(tài)IP地址進(jìn)行互相通信。這種通信方式可以保證通信的高效性，又可以保證多臺控制計算機(jī)同時與某一設(shè)備連接（這對熱備系統(tǒng)尤為重要）。對于不支持TCP/IP協(xié)議的硬件設(shè)備，可以使用設(shè)備上的串口，經(jīng)過RS232到RJ45的轉(zhuǎn)換器（MOXA DE-311）接入系統(tǒng)。同時，發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)技術(shù)，將全臺技術(shù)網(wǎng)內(nèi)硬件設(shè)備連接在一起，可以實(shí)現(xiàn)在中控機(jī)房對各發(fā)射機(jī)房發(fā)射機(jī)、天線控制系統(tǒng)、GPS校時系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)、電力設(shè)備等設(shè)備的監(jiān)控。

控制系統(tǒng)完成對其他系統(tǒng)的控制要有完善的控制體系，中控機(jī)房與發(fā)射機(jī)房的控制體系基于Process、Communication、Control and Visualization三層控制原理模式設(shè)計：

1）在Process層，遠(yuǎn)程終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)翻譯各種設(shè)備數(shù)據(jù)的任務(wù)，能夠通過數(shù)據(jù)層與控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊。遠(yuǎn)程終端設(shè)備包括一個帶有I/O的PLC系統(tǒng)和處理器，具有以下功能：翻譯與通訊協(xié)議有關(guān)的傳感器信號；對照網(wǎng)絡(luò)信息地址，翻譯收到的信息，轉(zhuǎn)換成簡單的控制命令；對I/O信號進(jìn)行預(yù)處理，降低主控計算機(jī)的負(fù)擔(dān)。這種方式允許不同型號的發(fā)射機(jī)、天線系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、電力管理系統(tǒng)整合到控制系統(tǒng)，系統(tǒng)本身有一個清晰和標(biāo)準(zhǔn)模塊化的架構(gòu)，便于進(jìn)行維護(hù)和升級。

2）Communication層根據(jù)設(shè)備的型號和廠商提供的通訊架構(gòu)和通訊協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)分別直接連接多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，各種設(shè)備的驅(qū)動可以使控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)到詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。各種設(shè)備通過各自驅(qū)動程序的加工，能夠采用相同的協(xié)議進(jìn)行通訊，這對系統(tǒng)的整合和第三方設(shè)備的加入提供了非常有利的條件。

3）Control and Visualization依據(jù)控制系統(tǒng)的規(guī)范整合各種自動控制系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。當(dāng)正確定義本地數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)程，所有數(shù)據(jù)都顯示在控制窗口。所有發(fā)射機(jī)相關(guān)設(shè)備可以整合到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，它們通過各自連接遠(yuǎn)程終端的線號和動態(tài)更新的數(shù)據(jù)表以及動態(tài)更新的系統(tǒng)數(shù)據(jù)定義文件在操作窗口顯示。增加新的參數(shù)不需要去修改相應(yīng)的控制程序，只需修改以上文件即可。

1.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

1）發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用使發(fā)射臺站可以不在發(fā)射機(jī)房本地就可以監(jiān)控發(fā)射機(jī)和各系統(tǒng)設(shè)備的工作運(yùn)行狀態(tài)，通訊的穩(wěn)定性和可靠性保證了控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，采用光纜、工業(yè)級計算機(jī)等設(shè)備降低了短波發(fā)射到來的強(qiáng)電磁干擾；

2）整個發(fā)射臺站的技術(shù)設(shè)備都可以通過中控機(jī)房的兩臺主控計算機(jī)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，電力監(jiān)測、天線控制等自動化子系統(tǒng)也可以通過SNMP協(xié)議，全部融合到控制系統(tǒng)中；

3）本系統(tǒng)還增加了對DRM發(fā)射機(jī)節(jié)目源進(jìn)行處理和傳輸?shù)脑O(shè)備，為今后實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣播打下了基礎(chǔ)。

2 自動化改造

發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)的上述特點(diǎn)讓發(fā)射臺站的值班工作變得簡單，減少了值班人員對發(fā)射機(jī)的操作，不用人工開關(guān)機(jī)、倒頻等，從而降低了人為責(zé)任性事故發(fā)生的可能性，同時發(fā)射機(jī)等播出設(shè)備發(fā)生異態(tài)能及時了解從而節(jié)省了時間，為安全播出保駕護(hù)航。然而，隨著信息化的飛速發(fā)展，我臺的發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)目前已存在一些不足：現(xiàn)有的發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)無法與臺運(yùn)行管理系統(tǒng)進(jìn)行兼容對接，不能將與安全播出有關(guān)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳到局安全傳輸發(fā)射管理平臺；局發(fā)調(diào)度令不能直接下發(fā)到發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)，中控機(jī)房主控計算機(jī)上節(jié)目運(yùn)行圖的更新未實(shí)現(xiàn)自動化，現(xiàn)有模式是中控機(jī)房通過智能調(diào)度系統(tǒng)接收局發(fā)調(diào)度令，機(jī)房主任通過手動方式增加、修改、刪除發(fā)射機(jī)房所有發(fā)射機(jī)的節(jié)目運(yùn)行圖，工作量大，復(fù)查壓力大。因此，我臺對發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)進(jìn)行了自動化改造。

為保證原系統(tǒng)的可靠性和完整性，并實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)實(shí)時狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障報警數(shù)據(jù)能及時上傳到局安全傳輸發(fā)射管理平臺，及節(jié)目運(yùn)行圖下發(fā)到主控計算機(jī)，特增加數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。本系統(tǒng)位于臺運(yùn)行管理系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)之間。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)與臺運(yùn)行管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，從臺運(yùn)行管理系統(tǒng)接收調(diào)度令和運(yùn)行圖，并解析成主控計算機(jī)系統(tǒng)默認(rèn)的數(shù)據(jù)格式，同時上傳本系統(tǒng)采集到的發(fā)射機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障報警數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換是單向數(shù)據(jù)傳輸，通過SNMP協(xié)議從發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)的主控計算機(jī)讀取發(fā)射機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，存儲、轉(zhuǎn)發(fā)給臺運(yùn)行管理系統(tǒng)，并提供數(shù)據(jù)的查詢功能，本系統(tǒng)生成新的運(yùn)行圖后，系統(tǒng)自動將（下轉(zhuǎn)第161頁）（上接第97頁）節(jié)目運(yùn)行圖文件覆蓋原發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)節(jié)目運(yùn)行圖文件，并備份原節(jié)目運(yùn)行圖文件。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的硬件設(shè)備需要配一臺有雙網(wǎng)卡的工控機(jī)，其中一塊網(wǎng)卡接入局技術(shù)網(wǎng)，與臺運(yùn)行管理系統(tǒng)通訊；另外一塊網(wǎng)卡接入臺技術(shù)網(wǎng)。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能如下：

1）實(shí)時數(shù)據(jù)讀取

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)通過SNMP協(xié)議，從發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)主用計算機(jī)或備份計算機(jī)讀取數(shù)據(jù)，包括發(fā)射機(jī)相關(guān)表值、發(fā)射機(jī)報警數(shù)據(jù)、天線控制系統(tǒng)中天線交換開關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，在本地存儲數(shù)據(jù)，同時上傳到臺運(yùn)行管理系統(tǒng)，并提供數(shù)據(jù)的查詢功能。

2）故障報警

通過讀取發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)報警日志信息獲取。

3）運(yùn)行圖管理

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)從臺運(yùn)行管理系統(tǒng)接收調(diào)度令或節(jié)目運(yùn)行圖，給出接收調(diào)度令或運(yùn)行圖提示，本系統(tǒng)從發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)讀取頻率預(yù)置信息（發(fā)射機(jī)節(jié)目預(yù)置文檔為T01_FREQPRG.ctg文件）進(jìn)行比對。如果文件內(nèi)有預(yù)置信息，直接生成新的運(yùn)行圖；如果文件內(nèi)沒有相應(yīng)的預(yù)置信息，由用戶添加后生成新運(yùn)行圖。新生成的運(yùn)行圖具有比對功能，新修改的部分與當(dāng)前運(yùn)行圖相比不用的地方可突出顯示，用戶確認(rèn)后，手動生成新的運(yùn)行圖文件，由系統(tǒng)自動替換并備份原運(yùn)行圖，并通過手動加載發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)的主自動開關(guān)使新運(yùn)行圖生效。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷無法連接局端網(wǎng)絡(luò)時，中控機(jī)房收到局電話或傳真調(diào)度后可以在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)上手動修改節(jié)目運(yùn)行圖以完成節(jié)目運(yùn)行圖的更新，安全播音工作不會因網(wǎng)絡(luò)中斷而受影響。

3 總結(jié)

經(jīng)過自動化改造后的發(fā)射機(jī)自動控制系統(tǒng)使全臺傳輸發(fā)射工作的自動化程度進(jìn)一步提高，從調(diào)度令的下發(fā)更新到發(fā)射機(jī)的開關(guān)機(jī)、倒頻等操作及各技術(shù)設(shè)備的監(jiān)測管理都實(shí)現(xiàn)了自動化，減少了機(jī)房主任和值班人員對各技術(shù)設(shè)備的手動操作，從而減少了發(fā)生人為責(zé)任性事故的可能，為發(fā)射臺安全播音工作的順利進(jìn)行提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障。

[責(zé)任編輯：湯靜]