发射机自动控制系统分析及自动化改造

王殿超

【摘 要】发射机自动控制系统实现了发射台站所有发射机的自动化，发射台站可以远程控制和监控发射机、天线控制系统等与安全播出相关的技术设备，为确保发射台站“三满”的播出任务提供重要的技术支持。通过自动化改造，发射机自动控制系统更加满足信息化建设的要求，使发射台站的传输发射工作全面实现自动化。

【关键词】自动控制系统；远程控制；自动化改造

1 系统概述

我台在西新工程期间引进了8部THALES公司TSW2500型500KW短波发射机和发射机自动控制系统（BCS）。发射机自动控制系统通过位于我台中控机房的主控计算机，控制、管理和监控全台技术网内与安全播音有关的技术设备运行，主要包括发射机远程控制系统、天线矩阵控制系统、GPS校时系统、电力系统监视、大屏显示系统、小天控盘控制系统和与国内设备配套的子系统等。

甲、乙、丙发射机房所有发射机的运行图在位于中控机房的发射机自动控制系统上统一制作、管理。发射机自动控制系统控制发射机自动开关机、换频、换天线，并能通过手动方式操作发射机和天线矩阵控制系统完成紧急或临时代播任务；发射机自动控制系统监测发射机高低压及各种表值并通过大屏显示系统在屏幕上显示出来，当发射机出现故障时计算机显示器上会弹出相对应的信息提示框，让值班人员对发射机的运行工作状态一目了然；与GPS校时系统保持不间断通信，确保发射机自动控制系统时间是标准时间，发射机开关机、倒频、换天线等操作按照标准时间执行；通过小天控盘控制系统，备用发射机可以为甲乙发射机房的任何一部发射机代播，减少因发射机故障引起的停播。

1.1 主控计算机

整个发射机自动控制系统由中控机房的两台主机控制，这两台主机互为热备份，通过主控计算机通讯程序同步数据，通过PLC（可编程逻辑控制器）控制主机、备份计算机的切换。主控计算机的操作系统采用Windows XP professional英文版，具有强大的多任务、多用户处理能力。热备份系统具有以下主要功能：

1）通过主用计算机程序持续升级备份计算机的运行图文件、日志文件和系统文件，目的是确保切换到备份计算机工作时，主备机的运行图文件、日志文件和系统文件保持一致。

2）通过监视主用计算机运行图程序，一旦系统崩溃会重新启动程序。

3）持续监视主用计算机运行工作状态，一旦主用计算机出现问题会自动切换到备份计算机上工作。

4）重新启动系统会重新启动所有控制模块。

5）在发射机自动控制系统中有看门狗程序，主用、备份计算机程序正常运行时，通过TCP/IP协议发出“心跳信号”，PLC（可编程逻辑控制器）不间断地监测两台计算机的“心跳信号”，PLC一旦监测到信号不正常，就会重启主用计算机，控制KVM切换器切换到备份计算机，由备份计算机控制系统运行，同时在发射机自动控制系统控制面板上显示相应的信息。

6）如果主用计算机出现故障，热备份切换的同时，会有蜂鸣器报警，直到系统正常后报警声停止。

1.2 网络结构及控制体系

发射机自动控制系统采用TCP/IP星型网络结构，各个系统设备之间通过多模光缆或双绞线连接在一起，各设备采用静态IP地址进行互相通信。这种通信方式可以保证通信的高效性，又可以保证多台控制计算机同时与某一设备连接（这对热备系统尤为重要）。对于不支持TCP/IP协议的硬件设备，可以使用设备上的串口，经过RS232到RJ45的转换器（MOXA DE-311）接入系统。同时，发射机自动控制系统通过以太网技术，将全台技术网内硬件设备连接在一起，可以实现在中控机房对各发射机房发射机、天线控制系统、GPS校时系统、大屏幕显示系统、电力设备等设备的监控。

控制系统完成对其他系统的控制要有完善的控制体系，中控机房与发射机房的控制体系基于Process、Communication、Control and Visualization三层控制原理模式设计：

1）在Process层，远程终端设备实现翻译各种设备数据的任务，能够通过数据层与控制系统进行通讯。远程终端设备包括一个带有I/O的PLC系统和处理器，具有以下功能：翻译与通讯协议有关的传感器信号；对照网络信息地址，翻译收到的信息，转换成简单的控制命令；对I/O信号进行预处理，降低主控计算机的负担。这种方式允许不同型号的发射机、天线系统、消防系统、监视系统、电力管理系统整合到控制系统，系统本身有一个清晰和标准模块化的架构，便于进行维护和升级。

2）Communication层根据设备的型号和厂商提供的通讯架构和通讯协议，可以实现分别直接连接多种网络设备，各种设备的驱动可以使控制系统学习到详细的网络协议。各种设备通过各自驱动程序的加工，能够采用相同的协议进行通讯，这对系统的整合和第三方设备的加入提供了非常有利的条件。

3）Control and Visualization依据控制系统的规范整合各种自动控制系统和智能系统。当正确定义本地数据预处理、数据传输和控制系统的数据进程，所有数据都显示在控制窗口。所有发射机相关设备可以整合到系统的数据库，它们通过各自连接远程终端的线号和动态更新的数据表以及动态更新的系统数据定义文件在操作窗口显示。增加新的参数不需要去修改相应的控制程序，只需修改以上文件即可。

1.3 系统特点

1）发射机自动控制系统的应用使发射台站可以不在发射机房本地就可以监控发射机和各系统设备的工作运行状态，通讯的稳定性和可靠性保证了控制系统稳定运行，采用光缆、工业级计算机等设备降低了短波发射到来的强电磁干扰；

2）整个发射台站的技术设备都可以通过中控机房的两台主控计算机进行实时监控，电力监测、天线控制等自动化子系统也可以通过SNMP协议，全部融合到控制系统中；

3）本系统还增加了对DRM发射机节目源进行处理和传输的设备，为今后实现数字广播打下了基础。

2 自动化改造

发射机自动控制系统的上述特点让发射台站的值班工作变得简单，减少了值班人员对发射机的操作，不用人工开关机、倒频等，从而降低了人为责任性事故发生的可能性，同时发射机等播出设备发生异态能及时了解从而节省了时间，为安全播出保驾护航。然而，随着信息化的飞速发展，我台的发射机自动控制系统目前已存在一些不足：现有的发射机自动控制系统无法与台运行管理系统进行兼容对接，不能将与安全播出有关的设备运行数据上传到局安全传输发射管理平台；局发调度令不能直接下发到发射机自动控制系统，中控机房主控计算机上节目运行图的更新未实现自动化，现有模式是中控机房通过智能调度系统接收局发调度令，机房主任通过手动方式增加、修改、删除发射机房所有发射机的节目运行图，工作量大，复查压力大。因此，我台对发射机自动控制系统进行了自动化改造。

为保证原系统的可靠性和完整性，并实现发射机实时状态数据、故障报警数据能及时上传到局安全传输发射管理平台，及节目运行图下发到主控计算机，特增加数据转发系统。本系统位于台运行管理系统与发射机自动控制系统之间。数据转发系统与台运行管理系统实现双向数据传输，从台运行管理系统接收调度令和运行图，并解析成主控计算机系统默认的数据格式，同时上传本系统采集到的发射机运行数据和故障报警数据；数据转发系统与发射机自动控制系统的数据交换是单向数据传输，通过SNMP协议从发射机自动控制系统的主控计算机读取发射机相关数据，存储、转发给台运行管理系统，并提供数据的查询功能，本系统生成新的运行图后，系统自动将（下转第161页）（上接第97页）节目运行图文件覆盖原发射机自动控制系统节目运行图文件，并备份原节目运行图文件。

数据转发系统的硬件设备需要配一台有双网卡的工控机，其中一块网卡接入局技术网，与台运行管理系统通讯；另外一块网卡接入台技术网。

数据转发系统所实现的功能如下：

1）实时数据读取

数据转发系统通过SNMP协议，从发射机自动控制系统主用计算机或备份计算机读取数据，包括发射机相关表值、发射机报警数据、天线控制系统中天线交换开关的状态数据，在本地存储数据，同时上传到台运行管理系统，并提供数据的查询功能。

2）故障报警

通过读取发射机自动控制系统报警日志信息获取。

3）运行图管理

数据转发系统从台运行管理系统接收调度令或节目运行图，给出接收调度令或运行图提示，本系统从发射机自动控制系统读取频率预置信息（发射机节目预置文档为T01_FREQPRG.ctg文件）进行比对。如果文件内有预置信息，直接生成新的运行图；如果文件内没有相应的预置信息，由用户添加后生成新运行图。新生成的运行图具有比对功能，新修改的部分与当前运行图相比不用的地方可突出显示，用户确认后，手动生成新的运行图文件，由系统自动替换并备份原运行图，并通过手动加载发射机自动控制系统的主自动开关使新运行图生效。

当网络中断无法连接局端网络时，中控机房收到局电话或传真调度后可以在数据转发系统上手动修改节目运行图以完成节目运行图的更新，安全播音工作不会因网络中断而受影响。

3 总结

经过自动化改造后的发射机自动控制系统使全台传输发射工作的自动化程度进一步提高，从调度令的下发更新到发射机的开关机、倒频等操作及各技术设备的监测管理都实现了自动化，减少了机房主任和值班人员对各技术设备的手动操作，从而减少了发生人为责任性事故的可能，为发射台安全播音工作的顺利进行提供了强大的技术保障。

[责任编辑：汤静]