DX发射机控制单元TCU智能切换系统材料

李 斌



DX发射机控制单元TCU智能切换系统材料

李 斌

DX机器中TCU（发射机控制单元）是整个机器中的心脏，线路复杂又涉及软件，所以一旦发射机控制单元出现故障就是关机故障，而且还不容易查找到故障点，就会造成长时间的停播。有了TCU智能切换系统，就可以把几小时的处理时间缩短为几分钟，为安全播出提供了有效的保障。

项目简介

主要内容

DX系列发射机控制单元TCU智能切换系统的研发着眼于解决DX系列发射机故障高发的公共部位，通过采用硬件冗余技术和TCU智能切换技术后，可将此类故障处理时间由几个小时缩短为5min之内，对于改善不间断安全播出具有非常重要的意义。它主要包括五个切换分系统：TCU子机柜切换系统、CCU子机柜切换系统、PLC子机柜切换系统、TCU电源切换系统、CCU电源切换系统和一个SIMENS PLC控制中心组成。作用是将进口的发射机控制单元TCU柜和国产化的发射机控制单元柜间故障时具备本地切换/远程切换/智能切换的功能。

主要技术创新点

DX系列发射机控制单元TCU智能切换系统

TCU切换系统采用以PLC为控制核心的智能切换系统，外围整合了计算机科技应用技术、过程监控和无线监测报警技术等。为真正意义上实现了中波台发射机房“有人留守，无人值班”的新运维模式奠定坚实的基础。

主要技术特性有：

高可靠性：主备用TCU控制柜在物理上相互隔离，避免了两套控制系统间相互串扰，保证了主、备柜之间各自的完整性、独立性和可靠性；

高效率性：TCU柜故障判断处理时间由几个小时缩短为3min之内，对于不间断安全播出具有非常重要的意义；

功能齐全：有本地切换、远程切换和智能切换三种切换模式可供选择；

扩展性强：采用积木化设计，适用于DX-400/600/800/1000/1200全系列并机中波发射机。

安装便捷：充分考虑DX系列发射机布局的特点，利用发射机闲置的空间，合理布局，安装方便，具有一定的通用性。

DX系列发射机MMI人机控制接口屏主要是用来控制和监测并机网络的所有功能，用来对功放单元进行较高级别控制以及用来对整流器机柜和冷却系统进行监测。其作用是提供一个中心控制和监测位置。

我们通过采用普洛菲斯（PROFACE）触摸屏GP-2501S-24V，编写出MMI人机控制接口屏程序，各项性能、指标均符合要求，技术指标达到甲级，取得了完全替换进口QuickPanel Operator Interfaces（23万）的目的。

详细技术内容

由于发射机控制单元TCU是DX型发射机控制的核心，系统相当复杂，近些年来，由于该系统故障而引发了多起重特大停播事故，给发射机控制单元TCU智能切换系统的研发提出了迫切的要求。

发射机控制单元TCU智能切换系统

系统设计要求

为了让全国产化的发射机控制单元TCU柜和原机的TCU柜之间能有机地结合起来，当进口的TCU柜出现故障时，可快速通过智能切换系统使主、备TCU柜的各相关功能柜之间互相切换，大大缩短了故障处理时间。

切换系统的硬件组成如图1所示。

表1　G6A继电器额定值

图1　为TCU智能切换系统实物图

TCU智能切换系统的工作原理

“TCU SUB SWITCH SYSTEM”TCU子机柜切换系统板主要功能是TCU分机柜出现故障时，通过切换，将主用TCU快速切换至备用TCU，实现将故障的TCU机柜进行物理隔离，继续维持正常播出。切换系统的主要器件为继电器，需要将涉及TCU子机柜中的所有出入“8A1A10-TCU INTERFACE BOARD”的控制信号都采集到TCU子机柜切换系统板上，然后通过继电器NC节点和NO节点实现主用TCU柜与备份TCU柜之间的切换。

继电器采用的是日本Omron公司生产的G6A微型继电器，该继电器具有：抗电磁干扰性能强，可实现高密度安装；耐冲击电压1，500V FCC规格标准，实现耐高压；包金双接点，而且低接点振动，可以发挥高接触可靠性。该继电器内部共有4组接点，可以提供4路信号的切换，其参数如表1所示。

TCU智能切换系统的软件

TCU智能切换系统包括几个相对独立的子单元：SLC 5/04 PLC故障判断及开机单元、西门子S7-200切换单元、上位机HMI监控及操作单元、无线报警系统单元。

切换S7-200为整个智能切换系统的核心。它与主/备DX型系列发射机控制单元TCU的SLC 5/04之间通过接线的方式（DI/DO）传递信号和命令。切换S7-200通过DO控制PLC SUB……CCU PS，共5个部分的切换电路，实现这5个子单元的主/备切换。通过DI/DO接口和通讯接口，就将上述的4个子系统连结为一个整体，达到发射机控制单元TCU控制单元（TCU）智能切换的目标。

故障判断模块通过对本机柜的5个子单元：PLC SUB；TCU SUB；CCU SUB；TCU PS；CCU PS故障点进行判断。当检测到其中一个有故障时，输出故障信号给切换S7-200做出相应的动作。

S7-200切换程序包括：故障确认模块、运行图判断模块、切换模块以及开机程序模块。各个模块顺序执行，一个模块执行完毕后输出执行结果，下一模块根据上一模块的结果判断是否满足执行条件。最后完成输出开机命令到SLC 5/04，启动发射机控制单元TCU。

TCU智能切换系统

DX系列发射机控制单元智能切换系统概述

主备TCU机柜通过智能切换系统进行主备切换，工作原理如图2所示。

S1～S5分别控制TCU POWER SUPPLY、CCU POWER SUPPLY、TCU SUB、CCU SUB 和PLC SUB子机柜5个部分的单独切换，S6（未画出）控制TCU柜的整柜切换。他们的切换过程由智能切换系统模块进行控制。智能切换系统模块采用西门子（SIEMENS）公司的S7-200，通过编程实现。

S7-200为通用的PLC，本身集成了I/O，并且可通过扩展增加I/O的数量，采用标准的梯形图编程。

DI点接收主/备DX系列发射机控制单元TCU控制柜中的SLC 5/04 PLC的故障检测信号。当接收到故障信号后，根据编写的程序判断主或备的哪部分产生故障。在判断发射机因故障原因已经造成停机，发出切换命令到相应的切换电路（如TCU SUB故障，则发送到S3）。切换电路将这部分的子机柜切换到备用机柜。

在切换系统将子机柜切换到备用后，S7-200通过DO点发出复位/开机指令给PLC SUB单元的SLC 5/04。在发射机运行图期间，SLC 5/04自动对发射机系统进行一系列的复位与判断，达到符合开机条件后自动控制发射机开机。

以上的一系列动作均在主/备SLC 5/04、切换系统的S7-200 PLC之间完成，通过预先编制的程序实现，无需人工参与。

图2　DX系列发射机智能切换系统总框图

图3　PLC智能切换构造图

另外，为了检修过程中切换的灵活性，在智能切换系统中还设置手动切换功能，实现分别对TCU子机柜的单独切换或整个TCU机柜的全部切换。

智能切换控制主电路的组成及作用

智能切换控制电路板主要S7-200、交流接触器，开关电源、端子等组成，与主/备DX控制系统中的SLC 5/04 PLC组成智能控制中心。

智能切换控制主电路

TCU智能切换系统控制信号原理如图3所示，主要由S7-200 PLC可编程控制器及外围电路组成，分别实现手动切换、远程切换和智能切换功能。S7-200上设置S1～S9对应的切换开关、手自动切换开关。当手自动切换开关处于手动状态时，可由操作人员独立对S1～S6进行手动切换。手动分体切换主要应用于检修和故障排队情况，利用各单元分体性，通过各种组合，实现快速查找故障点。

S7-200 PLC与主/备DX控制系统中的SLC 5/04 PLC构成智能切换控制中心

S7-200 PLCDI点接收主/备DX控制系统中的SLC 5/04 PLC的故障状态信号。当接收到故障信号后，根据编写的程序判断主或备的哪分单元出现故障，在判断发射机已经出现停机，发出切换命令到相应的S切换电路（如TCU SUB故障，则发送到S2）。切换电路将这部分的子系统切换到备用。其主要构造如图3所示。

交流接触器

由于TCU电源控制箱和CCU电源控制箱由于电流较大，故采用交流接触器完成切换。

维护

为了保证本产品能正常运行，需对它进行定期检查和维护。

定期检查紧固件、连接件是否松动，保证各端子接触良好。

定期使用压缩空气吹风机，清除电路板上灰尘，以防聚集太多。

定期检查两路+24V电源是否正常工作。

结束语

综上所述，发射机控制单元备份系统投入一年多来，在2016年3月PLC子机柜中的PLC突然死机导致发射机关机，值班员利用切换系统倒到备份使发射机迅速恢复正常播音。处理此故障用了不到20s间大大缩短了停播的时间，说明这套系统在实际应用的效果很明显。

李 斌

国家新闻出版广电总局623台

李斌，男，1980年2月11，汉族 ，江苏省常州市人，本科学历，现有职称工程师，在国家新闻出版广电总局623台工作，主要从事广播发射机的维护和检修的工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.030