100kW短波发射机天控柜闭锁回路改造

摘 要：本方案以RU2S-D24继电器为核心，巧妙地设计电路，使用2级继电器控制，实现天控柜闭锁回路系统的改造。消除原电路在UPS电源故障时，无法正常闭合从而导致机房全部发射机掉高压的隐患。

国家新闻广电总局2022台10部100kW短波发射机共同使用1个天控柜系统，用以实现对天线的控制。闭锁回路里面的继电器，其线包一端接UPS的24 V输出电压，另一端接PLC的输出信号。

这种回路使用1级继电器电路，电路过于简单，无法消除UPS损坏带来的影响。在设计新电路初期考虑是否使用单片机或者74LS00、74LS47等逻辑集成块或FPJA等原件，这些原件可操作性高，灵活简单，但是它们都需要额外的供电，一方面要为它们重新找电源，另一方面他们的电源如果出现问题，芯片无法工作，同样会使闭锁回路断开。即无法解决本次改造的核心要求。供电出现故障后闭锁回路依然正常闭合从而发射机依然正常播音而不会掉高压。因此，电台对该系统进行改造，使用2级继电器电路，巧妙利用2个继电器的常开常闭的逻辑组合，保证回路在UPS供电故障时，发射机不会掉高压，可以正常播音。

1 原闭锁回路原理及隐患

改造前工作原理如下：当发射机正常播音时，控制回路里面的PLC送来地信号，继电器K1线包得电，常开接点闭合，从而使闭锁回路连通，继而发射机高压连锁回路的继电器1K23线包得电，高压连锁回路连通，发射机可以正常加高压。当倒天线时，发射机要落高压，否者此时加高压会使交换闸触点打火烧坏。为防止此时机器误加高压，PLC送来高电平信号，继电器K1线包失电，常开接点打开，发射机高压连锁回路的继电器1K23线包失电，高压连锁回路断开，发射机可以正常落高压，保证安全倒天线。这种设计有一个隐患，那就是当UPS出现故障后，继电器线K1包失电，常开接点打开，1K23线包失电，高压连锁回路断开，发射机掉高压造成停播事故。更严重的是，天控柜属于公共设备，一旦出现上述事故，停播时间要翻几倍。从理论上说UPS是长时间正常的，检修时，会对其进行充放电检查，但平时播音一旦故障，损失无法挽回。

2 新闭锁回路原理

为了消除原闭锁控制系统的隐患，机房设计新的控制回路，增加一级继电器回路，利用2级继电器常开常闭的逻辑组合，在保证发射机播音倒频等正常状态基础上，避免UPS电源和大闸的瞬间故障造成机器掉高压的情况出现。再使用2个继电器，即K1和K2，将它们的常闭接点连到系统中，K1与控制回路相连，其线包接24 V电源和PLC信号，常闭接点与24 V电源和K2线包，负责为K2供电。K2的线包与K1的常闭接点和地线号链接，常闭接点入闭锁回路，该回路又和发射机的高压连锁回路连同，控制1K23继电器线包得电与否。

2.1 播音时的工作状态分析

机器正在播音的时候，闭锁系统工作状态。此时PLC送来1个地信号，K1线包两端有24 V压差，K1得电吸合，其常闭接点打开，24 V电源无法给K2供电，K2线包没有得电，其常闭接点保持闭合状态，使得闭锁回路连通。此时保证高岩连锁回路闭合机器保持加高压状态。

2.2 倒天线时工作状态分析

当发射机要倒天线时，机器必须落高压以防止高压烧毁交换闸端子，闭锁系统工作状态。PLC送来1个高电平信号，K1线包不得电不吸合，其常闭接点保持闭合，24 V电源经过K1的常闭接点给K2线包供电，K2线包得电，这时候K2的常闭接点打开，闭锁回路断开。这样使得发射机电控机箱里面的高压连锁回路断开，1K23线包失电，机器保持落高压状态，从而保护交换闸的安全。

2.3 UPS电源故障时工作状态分析

下面将分析当UPS电源故障时，系统如何保证闭锁回路正常工作。此状态是本次改造要实现的核心功能，利用K1 和K2以及UPS 断电的逻辑关系完成。24 V电源信号消失，此时PLC提供一个地信号，K1继电器线包失电，其常闭节点闭合，中间回路导通，但是这时候UPS电源是故障的，即K2继电器线包两端没有电压差不得电，因此其常闭节点仍然闭合不打开，因此闭锁回路仍然闭合，发射机的高压连锁回路连通，机器正常加高压。

新系统将播音与倒天线的电源要求倒置。机房发射机全天播音，而倒天线合计只有十几秒钟。如果使用旧系统，要求UPS全天为电路供电，只有倒天线的十几秒钟无需供电，所以由电源故障造成停播的概率大。使用新系统，全天播音UPS电源可供可不供，只有在倒天线的十几秒钟需要供电，即使倒天线时UPS出现故障无法供电，此时也有3分钟的倒频时间，足够值班员手动操作天控柜倒天线。

3 补充功能

新系统中加入了两个补充功能。第一，在24伏电源回路中串入一个发光二

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