国产DF500A短波发射机控制系统分析

陈 亮

（作者单位：国家新闻出版广电总局2023台）



国产DF500A短波发射机控制系统分析

陈 亮

（作者单位：国家新闻出版广电总局2023台）

摘 要：本文主要阐述了DF500A国产短波发射机各分控制系统的功能及它们之间的相互联系，以期为广大同行提供借鉴。

关键词：ATU调谐网络；CPLD逻辑控制；单机自动化；机房平台；天控系统

DF500A发射机是国内首创的短波大功率发射机，自2010年至今经过多次调试改造，整个控制系统已基本定型，现对发射机及附属设备控制系统进行详细介绍。

1 控制系统核心部件的介绍

1.1 机房平台

机房平台担负着调单接收和下传及监测发射机和转动天线实时状态的主要作用，调单接收和下传有“手动”和“自动”两种模式，在“自动”模式下自动接收平台下发的调单指令并自动下传给单机自动化；在“手动模式”下，需有校验人员签名方能手动下发给机房单机自动。机房平台还具有校时、运行图编辑、运行图查询、日志查询等功能。

1.2 自动控制系统（单机自动化）

自动控制系统也称上位机，具有保障安全播音，提高设备可靠性的目的。自动控制系统是自动化控制的核心，分为自动、手动和检修三种工作模式。自动状态下，系统按照运行图自动开关机和倒频；在手动模式只能通过手动去完成各项操作；在检修模式下可以实现手动状态的各种操作，但不接收运行图。

1.3 逻辑控制系统

逻辑控制系统监控发射机开关的切换步骤，与发射机安全系统和PSM控制系统联系紧密。其控制风路、水路、灯丝、高压、驱动马达等设备，逻辑控制系器采用两片EPM7512EAQI208作为核心处理器，一片负责所有的逻辑控制，另一片负责与上位机的通信。各板卡编号和名称如下：A1 CPLD通信板；A2 CPLD核心板；A3 状态指示板；A4 状态指示板；A15 输出板A；A16 输出板B；A17 输入板A；A18 输入板B。8块功能板全部插在母板上，各电路板之间的连线通过母板实现。所有采样过来的104路开关量送到A17、A18板，再送到A2板进行逻辑处理，最后通过A15、A16板输出66路指令来完成外围电路控制，同时A1板负责与上位机的通信。

1.4 调谐控制系统

调谐控制系统的基本功能是通过马达驱动装置调整射频系统的可变电容和电感，使射频系统工作在阻抗匹配最佳状态。自动调谐控制核心由通信模块（ARM1）、调谐模块（ARM2）组成。各板卡编号和名称如下：A5 调谐控制板；A11 AD板；A12 DA板；A13 通讯控制板；A14 通信接口板，所有功能板都插在母板上，母板负责它们之间的线路连接，以实现各电路板之间的信号链接和转换。

通讯板负责与上位机、调谐板进行通讯，协调控制发射机开关机、调谐以及状态信息、报警信息得及时上传。调谐板负责调谐和与逻辑控制器进行通讯，接收通讯板发送的调谐指令，上传通过A/D转换获取的状态信息，以及通过D/A接口控制发射机进行调谐；同时，调谐板可通过该板面板上的显示器及键盘实现手动微调马达。

自动调谐时，上位机读取调谐频率的预存值通过通讯板向调谐板发送调谐指令，调谐板根据调谐指令对12路传动进行粗调，粗调允许的误差范围为±15，当12路调谐的实际位置与预存值相比都在±15范围以内，系统认为粗调到位。发射机加至低功率状态时，系统通过前级鉴相器、末级鉴相器及鉴阻器取样回来的信号进行细调，前级鉴相允许的误差范围为±20，末级鉴相允许的误差范围为±100，末级鉴阻允许的误差范围为±30，当前级鉴相、末级鉴相及鉴阻器的实际取样值都在误差允许范围内，调谐系统认为调谐到位，此时调谐板通过通讯板向逻辑控制器发送调谐到位指令，逻辑控制器把高末屏压升至满功率状态。

1.5 天线控制系统

天线控制系统主要实现对驱动马达、变频器、辅助风扇、刹车马达、程式开关、风流量、水流量、水温、水位、水阻、弧光监测、调谐位置、紧急按钮、天线角度、闭锁信号等的监测和一些元件的控制，采用了两组PLC可编程控制器作为下位机，一组为筒体控制系统，主要实现筒体转动的控制，采用了欧姆龙的CJ1G；另一组ATU控制系统，只要实现对冷却系统、程式开关切换、电容电感调谐等的控制。下位机采样外围电路的各个开关状态进行逻辑判断实现对外围电路的控制，同时上传给上位机，包括各种操作信息和告警信息，天控系统上位机再把这些状态信息、告警信息和操作信息上传给机房平台。

2 整机控制原理

整机控制原理如图1所示。

2.1 调度令的接收

当机房平台下发调度令时，机房平台具备手动和自动两种接收模式，当选定自动模式时，调度令自动下发给单机自动化，单机自动在自动或手动工作模式时接收调度令并解析生成运行图，单机自动在检修工作模式时不接收调度令并反馈给机房平台。当机房平台接收调度令模式为手动时，必须有接收调度令权限的人员签名后从才可成功下发调度令。

2.2 自动执行运行图控制原理

自动执行运行图时，单机自动化自动读取当前播出频率的预存数据下发给调谐系统，调谐系统根据预存数据驱动调谐马达对各路可调元器件进行粗调，粗调到位后反馈到位信息给单机自动化和逻辑控制系统，逻辑控制系统执行加

图1 整机控制原理图

高压指令。发射机加至低功率状态时，系统通过前级鉴相器、末级鉴相器及鉴阻器取样回来的信号进行细调，当前级鉴相、末级鉴相及鉴阻器的实际取样值都在误差允许范围内，调谐系统认为调谐到位，此时调谐板通过通讯板向逻辑控制器发送调谐到位指令，逻辑控制器把高末屏压升至满功率状态。发射机在换频时，单机自动化把频率、天线角度、天线程式等内容下发给天线控制系统，天线控制系统根据内容对ATU调谐、天线角度、程式切换、冷却系统、同轴开关等进行驱动，当这些状态都符合工作需要状态时反馈给天控系统，天线闭锁信号灯亮，同时上传给发射机，允许发射机加高压。调谐控制系统与PSM之间的控制内容是：根据当前发射机的功率通过调制器控制器开通PSM功率模块的数量。PSM与单机自动化的通信内容是：把所有PSM功率模块的工作状态上传给单机自动化。

3 结语

发射机正常工作时，系统实时监测各个节点的工作状态，同时单机自动化和天线控制系统实时把这些状态信息上传给机房平台，以便值班人员随时了解设备工作状态。当出现故障时，系统根据故障类型自动把发射机切换至达到保护目的状态，保证人员和设备安全，同时单机自动化界面会显示故障具体内容，以便值班人员排查和处理故障。

参考文献：

[1]吕雄.中短波发射机PLC自动化控制思路[J].电子世界,2015(21).

[2]王勇.国产DF500A短波发射机被调级屏极供电系统及调试方法[J].广播与电视技术,2015(1).