DX-400中波发射机智能切换系统设计与实现

国家新闻出版广电总局953台 孙 旭

1.前言

我台B01机为美国Harris公司生产的DX-600水冷数字调幅中波发射机，拆除一个PB-200单元，外加一只射频开关的DX-400改型机。自1999年9月15日播出，没有备份机和代播机，全天播出21.67小时，此发射机由数以万计的电子元件组成，每一环节都非常重要，若一个器件出现问题，都可能造成单个PB-200单元或整部发射机瘫痪。如果一个PB-200单元出现故障，发射机不能自动切换正常PB-200单元播出，需要值班人员手动倒机切换完成，存在故障判断时间长、操作步骤繁琐、劳动强度较大等缺点，并且参与倒机切换的MMI（人机接口）响应速度慢，现已停产，也是导致并机/单机切换时间过长的主要因素。这些存在的问题制约着DX-400改型机安全播出任务的完成，同时加大了值班员劳动强度，因此不具备“有人留守，无人值班”新型运维模式。为减轻值班员劳动强度，减少技术停播时间，提高设备可靠性，确保安全播出，自主研发DX-400发射机智能切换系统，有效解决上述问题，为“有人留守、无人值班”新型运维模式奠定坚实的技术基础。

2.DX-400发射机智能切换系统硬件设计方案

为实现N-1方式智能切换，拆除并机网络冗余射频开关K3、K10、K20、K30及伺服系统，利用冗余射频开关的控制及状态通路，将外加射频开关KA接口板的开关控制、过流故障、电弧故障、过流复位信号引入TCU柜，通过对TCU PLC程序重新编写，实现N-1方式智能切换功能。图1、图2所示改造前后DX-400并机网络原理图。

图1 改造前DX-400并机网络原理图

图2 改进后DX-400并机网络原理图

通过图1与图2及表1与表2对比，原DX-600并机网络使用7只射频开关，而改造后的DX-400并机网络只保留3只射频开关，拆除伺服控制系统，减少检修工作量及维护成本，降低冗余器件带来的故障风险。将外加射频开关KA的控制、状态、过流故障、过流复位通过冗余射频开关通路引入TCU PLC，实现KA自动控制，图3所示为外加射频开关KA改造原理图，表3所示为外加射频开关KA与有关电路对应参数表。

表1 改造前DX-400并机网络射频开关组合方式

表2 改造后DX-400并机网络射频开关组合方式

表3 外加射频开关KA与有关电路对应参数表

表4 DX-400发射机智能切换系统与Harris公司生产的DX系列并机发射机比较表

图3 外加射频开关KA改造原理图

3.DX-400发射机智能切换系统软件设计方案

MMI是与DX-400改型机进行直接通讯的人机接口，MMI系美国QUICK PANEL公司生产的9英寸彩屏产品，响应速度慢，而且已停产，为满足DX-400中波发射机智能切换系统的要求，需重新选型。通过对比各种MMI产品，确定PROFACE公司生产的GP2501-TC41-24V（10.4英寸、TFT真彩、256色）产品，其具有响应速度快、屏幕大、操作快捷等优点。但各厂家MMI图形编辑方法不同，以及与PLC通讯方式差异，根据改造后的DX-400并机网络及智能切换控制功能需要，删除了伺服菜单，设计绘制11张MMI菜单界面，增加运行图控制菜单（实现发射机自动开/关机功能），用图形编辑器编写MMI程序。使得更加合理、简洁、高效。

图4 合成器模式图

图5 运行图菜单

PLC程序采用罗克韦尔公司SLC500系列专用开发平台RSLogix500，利用梯形图编辑器进行开发，并通过专用通讯软件完成与上位机的通讯，PLC网络组成DH+网络实现PLC数据共享、实现智能切换。

图6 PLC系统DH+联络图

4.DX-400发射机智能切换系统实施

4.1 并机网络施工，实现N-1自动切换方式

将DX-600并机网路改造为DX-400并机网络，实现N-2方式切换，去除冗余射频开关，实现两并机自动切换工作方式。拆除伺服控制线J17；拆除N30网络弧光检测板；拆除模式控制接口板A2上光敏电阻；拆除辅助接触器接口板A2接线及PB模式控制接口板A2接线，拆除CCU接口切换板上模式开关部分接线。

搭建外加射频开关KA控制/状态线路，利用备份外加射频开关KA，采用机下加电的方法进行试验。使用开关电源分别给KA送入单/并机切换控制信号，检查KA动作情况；调整KA过流起限点电压，使KA在动作过程中起限，观察过流指示灯是否亮，使用万用表检测改造后KA过流输出端高低电平变化情况；使用强光应急灯照射KA控制板上光敏电阻，检查改造后的弧光检测电路。

4.2 MMI菜单绘制

更新MMI硬件，对MMI重新编程，在编程过程中使用了大量的前沿技术，进行了大量的调试工作，实现了界面与发射机硬件的完美结合。屏幕尺寸大，菜单切换速度为0.2秒；而美国的MMI的存在许多冗余代码，屏幕尺寸小，切换速度为3秒钟。

更新TCU机柜MMI程序，改为DX-400控制菜单，参考DX-600发射机MMI菜单的控制和状态，使用MMI进行模式切换、音周切换、射频源选择、节目/测试等控制实验；根据发射机的状态，对比MMI菜单，确认检测和显示正常。

4.3 PLC程序编写与调试

反复在线修改PLC程序，测试模式开关的控制，观察位置状态，修改程序。构建DH+网络平台与MMI进行实时通讯，使得发射机运行图能实时输入发射机PLC中执行，并且能在MMI中的运行图菜单中实时显示。

4.4 整机调试

MMI控制和状态均正常后，进行自动倒机试验。即：并机开启发射机，手动关闭一个PB200单元，观察射频开关切换、阻隔负载运行、MMI显示状况，倒单机（另1个PB200播出）成功后，在MMI合成器模式控制菜单恢复并机运行模式，检查发射机单机倒并机运行情况；在单个PB200单元，人为制造各种故障，观察发射机故障倒单机情况，发现问题及时解决，反复修改程序，直到倒机试验成功。

4.5 DX-400中波发射机智能切换系统与原来DX-400改型机比较

如表4所示，实践证明：DX-400发射机智能切换系统实现单/并机智能切换、运行图修改、数据自动记录、故障自动报警等功能。对具有DX-400改型机的台站来讲，具有很强的推广价值，对于DX-600发射机实现（N-2方式）单机维持播出，具有借鉴意义。

5.结束语

DX-400发射机智能切换系统研制成功后，运行至今，工作稳定，安全可靠，没有因智能切换系统本身故障造成的停播事故。当单个PB-200单元出现故障时，智能切换系统均能有效地完成倒机操作，大大缩短了停播时间，倒机操作时间由2分钟降到12秒钟，系统还发出报警并自动记录故障等重要数据，为判断故障及后期故障处理提供第一手数据；彻底解决单个PB-200出现故障需手动倒机恢复播出的问题，将安全播出真正落实到实处；DX-400智能切换系统运行图功能实现发射机自动开/关机、升/降功率，大大减轻值机员的劳动强度。对于实现DX-400中波发射机房“有人留守，无人值班”的新型运维模式奠定了坚实的技术基础。

[1]广播电视发送与传输维护手册DX型大功率中波发射机[Z].北京:国家广播电影电视总局无线电台管理局,2000,6.

[2]广播电视设备维护图册(一).DX系列发射机[Z].北京:国家广播电影电视总局无线电台管理局,2000.

[3]张建民,王涛.智能控制原理及应用[M].北京:冶金工业出版社,2003.