TSW2500型500kW短波发射机控制系统

段军宏

摘 要：本文主要介绍了TSW2500型发射机控制系统的基本組成，并着重分析了发射机顺序控制系统，ECAM即中央控制系统，马达控制系统，安全系统等各部分的功能，以及它们之间的逻辑关系和工作原理。

关键词：发射机控制系统；中央控制系统（ECAM）；顺序控制系统；马达控制系统；安全保护系统

中图分类号：TN838 文献标识码：A

一、概述

目前世界发射机型中TSW2500型500kW短波发射机运行稳定性强，且操作方便，具有较高的自动化程度，并能实现远程监控，因此是最为先进的发射机之一。发射机综合机箱中集合了输入/输出线，且子系统和控制系统之间由继电器、滤波器予以连接，从而保证控制系统发出的控制信号不会受到干扰。端子板是连接控制系统和发射机各部的关键，因此端子板分布整齐易辨。用户通过控制系统可以控制发射机各系统，例如按照正确顺序开关子系统。若系统出现过故障，则执行必要开/关机动作，例如当系统风压不足时主动掉灯丝以及过流保护。通过控制系统，用户能够直观的发现故障并及时予以排除，在保护用户的同时也保护了设备，同时简化了发射机的操作。发射机在自动换频的过程中，通过控制系统还能够控制调谐功能以及执行顺序。给予发射机结构所建立的控制系统是以为控制为基础的，因此能够实现遥控以及全台控制。

二、控制系统结构图

ECAM是中央控制系统的简称，是组成发射机控制系统的关键。而控制系统除了ECAM外还包括两个低层控制器，用以控制硬件开关。一个是MC，即马达控制器，由接口板、YCS08板构成；另一个则是SC，即顺序控制器，由接口板和YCS04板构成。中央控制系统的建立是以微处理器为基础的，而微处理器主要通过两个低层控制器同发射机进行信息交流。若系统发生故障，通过SC可以单独操作发射机。中央控制系统需要发出“事件”，从而激活低层控制器，这一“事件”便是控制指令，低层控制器接到指令后会自动执行发射机的优化调谐以及开机、关机。（播音中不论何种原因天馈线的驻波比发生变化后，发射机在自动状态会自动细调优化阻抗匹配）。

可以用三种方式向发射机输入指令，一是本地控制（直接在发射机上），通过遥控单元和计算机接口控制完成。输入的开关指令按照事件的原则通过中央控制系统（ECAM）输入到控制器，所谓控制器便是顺序控制器以及马达控制器，用以进行顺序开关和调谐，除了这两个控制器外，中央控制系统（ECAM）还控制频率合成器和采集脉阶调制模块（TSM）控制单元的数据。

三、发射机控制系统的功能分析

1 ECAM

ECAM即中央控制系统，其功能是连接用户和发射机，人机界面的控制主要由微处理器完成。通过将彩色显示器、鼠标、键盘等部件连接到ECAM，对发射机控制系统进行监测、协调。并将发射机运行过程中产生的信息、测量值存储起来，测量值以柱状图和数字方式显示，也显示瞬时电机位置，信息表显示最近的告警和故障信息，通过信息表不仅能够直观体现一些重要参数，还能够依照用户预先设定的条件筛选出故障级别相等的运行故障，或者依照用户设定的条件筛选出符合条件的操作历史记录等。中央控制系统还能够对发射机天线、运行频率、运行功率以及调制模式等运行参数进行预先的设置，并对设置好的运行参数进行编号，并存贮相关数据，在播出时只需要选择设定好的项目编号，发射器便按照预先设定的运行参数执行。另外，ECAM还设置了权限功能，关键数据只能由特定的管理员进行修改，普通值班员没有权限修改关键数据。并且ECAM还能够对PSM控制单元数据进行采集，对频率合成器进行控制，随时监控频率合成器运行状态。

2 顺序控制器

（1）顺序控制器接受ECAM指令并予以执行，控制发射机开/关，并连接PSM控制系统以及安全系统。（2）在运行中，依照发射机的运行状况判断是否激活一些自动执行动作，例如风机、水泵的启动以及升灯丝等。除此之外当发射机运行出现故障时，顺序控制器也会激活一些自动进行的操作，此类动作是系统依照实际需要所进行的保护性动作，目的是为了减小故障影响，例如高周打火光敏保护。（3）软件的应用不但能够对发射机运行进行控制、监测，同时还能够有效处理故障信息，除此之外一些独立于软件的保护功能，诸如硬件逻辑保护、硬件连锁线以及软件保护等功能也能被激活。

3 马达控制器

马达控制器原理是通过马达的驱动对电感以及电容进行调整，从而实现以下功能。

（1）对系统中所有MP即马达位置单元进行控制。交流电机结构简单，其转速固定，因此仅作为短调节范围元件使用，MP1（8.5圈）、MP13（18.5圈）。而与之不同的是直流电机转速不固定，因此工作适应性高，因此作为灵敏元件使用。高速时可以用以改变元件位置，元件的精确定位则可以通过低速完成。（2）对系统中所有MS即马达开关单元进行控制。以当前频率为依据，利用开关的动作对射频线路补充元件的接入进行选择。需要注意的是只能在高末电子管屏极电压为0的情况下进行调整。（3）对ECAS发布的命令予以执行。依照确定频率对马达位置进行确定，并将粗调位置计算出来，并保证粗调能够在换频时一键到位。需要注意的是计算粗调位置时需要首先查找客户调谐存储器，若找不到粗调位置，则从预置调谐存储器中调用，若仍旧无法确定，则在两个预置频率之间，使用内插法计算出一个调谐数据。而且必须保证预置频率存储器的相邻频率开关位置同客户调谐存储器相邻频率开关位置必须保持一致。

4 保护系统

保护系统分三级结构，有效的保护人身和设备的安全。

（1）硬件连锁级保护，由硬件连锁线构成，包括门开关、机保开关、紧急按钮、可直接关断高压，提供现场人身安全保护，因为这些保护靠软件速度不够快。（2）硬件逻辑级保护，该结构是一种集成电路，直接同发射机外围线路的开关指令相连接，就是控制发射机不同阶段的一些与门条件，比如温度、水流量等正常信号（保护动作时间为纳秒级）。保护逻辑系统的控制信号，比正常情况下发射机的控制信号有更高的优先权（保护逻辑信号不满足，发射机不能自动进行下一步工作）。（3）软件级保护，采集所有经控制器处理过的输入信号进行判断，看是否存在有过流、过压等故障信息，来决定是否产生一个附加的关断指令，来切断高压。（计算机循环检测一圈为20ms）。

四、控制系统工作原理

1 硬件

2 发射机控制信号所有输入和输出都集中在一起，并通过滤波墙和继电器送出控制系统，保证顺序控制不受射频信号干扰。控制系统和发射机之间通过分布清楚的端子板连接。

规定：

（1）所有开关量输入信号经SCI01（A131、A132）板滤波器限幅后，送至YCS01板光电隔离后变为数字信号，再经YCS03（数字采集）送至YCS04板。（2）所有的数字输出信号经YCS02板光电隔离后，变为开关量信号，送至SCI02（A121、A122）板由继电器进行电器隔离后，输出交流220V或者直流24V的电源供其它设备（继电器、电磁闸）使用。（3）所有模拟量输入信号靠取样电路、分压器、分流器获得，经A151、A161板滤波和限幅后送至YCS06（用来进行发射机运行模拟参量的采样和处理，如：所有的电压和电流等，并将处理结果通过发射机显示器進行显示，所有测量值通过该板被转换到10V的满刻度值）、YCS07（用于发射机自动调谐的相位信号处理及发射功率瞬时检测，有计算功能）、YCS08板（马达位置信号）进行处理，处理后的信号分两路，一路经低通、滤波、衰减到ECAM显示，另一路经快速通道去YCS04板，先起保护作用。（4）YCS06板输出的模拟量信号经A151、A161板滤波和限幅后送至相应设备。控制系统装配在一个19英寸铰接的屏蔽控制室内，屏蔽控制室内的一面墙是设计成滤波器墙。所有的控制线的接入和接出须经过滤波器墙，装配有各种控制板的滤波器墙不仅对所有的输入和输出线进行滤波，而且还完成下列任务：①进行电气隔离，该动作由继电器完成；②作为终端点连接所有的线；③返回信号，即分配信号电压；④由光电耦合器隔离发射机其他部分和输入/输出信号（光电耦合器设置在接口模块上）。

结语

TSW2500型500kW发射机控制系统作为发射机的核心系统，在发射机运行中发挥了核心作用，也是TSW2500型500kW发射机的中技术含量最高的。通过我们的技术维护人员的深入钻研，认真思考，勤于动手使理论与实践很好的结合在一起，降低了控制系统的故障，提高了发射机的稳定性能。

参考文献

[1]国家广电总局无线局. TSW250型500kW短波发射机维护手册[Z].2005.

[2]刘洪才.现代中短波广播发射机[M].北京：中国广播电视出版社，2008.

[3]罗金华.大功率短波发射机数据采集与信号隔离的原理和设计[J].电子世界，2014（14）.