DX- 400 中波发射机单并机网络智能切换系统设计

黄庆生

（国家广播电视总局五四二台，北京102445）

1 概述

DX-400 中波发射机是美国哈里斯公司生产的全固态数字调幅中波发射机，由一个合成器和两个功放单元组成。我机房发射机于1999 年安装，经过20 年的运行和维护及检修经验的积累，逐步形成了一套完整的DX 中波发射机维护理论体系。机房在2015 年进行了自动化升级改造，实现了一机发生故障时可以自动倒单机播出，在发射机甩单机过程中，合成器的π 网络通过伺服控制系统，调整调谐和调载电容的容值，达到网络匹配。因最近两年发射机在发生故障甩单机过程中，经常出现伺服系统不到位，无法甩单机的现象，而申请台际代播，代播后手动倒单PB 通过测试网络上天线，操作完成后恢复代播并播出。为确保安全传输发射工作，防止因发射机伺服系统出现伺服机械卡涩、调载调谐电容故障、控制回路故障等原因，造成无法倒单机，所以机房在π 网络安装单并机切换开关来实现单并π网络切换，保障安全播出。

2 技术改造的主要内容

本次技改在硬件改造方面主要包括安装单并机切换开关、两个真空电容及连接件、PLC 模块的安装及连线；软件方面主要包括下位机程序和触摸屏程序修改。新装两个电容和电感线圈组成单机单并机网络共用一个电感线圈，组成单机π 网络。通过单并机切换开关控制板来控制单并机切换开关，下位机通过模式开关在线的数量和触摸屏手动按钮，来选择单并机切换开关在单机网络位置或是并机网络位置。改造后通过单并机切换开关，在发生故障时可直接选择单机网络，提高了倒单机的速度及系统的可靠性，保证了安全播出。

2.1 真空电容的计算

利用仿真软件对单机π 网络进行仿真，900移相网络在两并机情况下（实际上是单机）阻抗为112Ω 转换成75Ω：网络结构图如下图1：

图1 单机π 网络仿真图

90 度移相网络输出合成点输出阻抗是112Ω，再经过单机π 网络后转换成75Ω 和天线匹配，移向角为41.071 度；合成器的单机π 网络和并机π 网络共用一个电感线圈。单机π 网络增加的调谐和调载电容的容值分别如下：

2.2 单并机切换开关简介及开关控制板原理

单并机切换开关在DX-400 发射机中作为单并机π 网络与发射机输入输出的重要部件,使用了单刀双掷开关，由控制板控制75N 直流电机，来驱动开关动作，以实现单并机π 网络切换。

单并机切换开关安装：

我机房是DX-400 中波发射机没有PB3，所以在合成器内部PB3 移相网络A5 后下方有充足的安装空间，可以在PB3 移相网络空间内安装一套单机π 网络和一个单并机切换开关。通过单并机切换开关来实现单并机π 网络正常切换。

将原机调谐、调载电容与电感、主射频输出的连接铜管取下，分别将切换开关的相应位置N 状态：T 连接备调谐电容和N-1 状态：L 连接备调载电容、N-1 状态：T 连接备调谐电容，N-1 状态：L 连接备调载电容，并用两根铜管与电感和主射频输入、输出端进行连接。

2.3 PLC 模块安装及接线

在CCU 的 PLC 机 架 增 加 两 个 模 块 1746-OV32 和1746-IV32，来连接单并机切换开关射频增益控制板的J1 端子。1746-OV32 主要用来完成单机控制、并机控制和过流控制，并机控制通过CCU 切换板接至单并机切换开关控制板J1-3；单机控制通过CCU 切换板接至单并机切换开关控制板J1-4；过流控制通过CCU 切换板接至单并机切换开关射频增益控制板J1-15。1746-IV32 主要用来完成并机显示和单机显示，并机显示通过CCU 切换板接至单并机切换开关控制板J1-8；单机显示通过CCU 切换板接至单并机切换开关控制板J1-7。

在前期的技改大修中，我机房增加一个备用TCU 控制单元，有主备TCU 控制单元，所以需要在CCU 的PLC 分别加装两个模块1746-OV32 和1746-IV32，通过CCU 切换板进行切换。接线方式如图2。

2.4 触摸屏更改

触摸屏可以显示发射机各个部分的状态信息，故障告警信息；在触摸屏上可以完成发射机的开机、关机、升降功率、音频、射频、站台、水冷控制单元、伺服系统、合成器各开关的各项操作，是发射机主要的输入输出设备。

DX-400 发射机使用的是普洛菲斯4000 系列触摸屏，供电电压是24V，使用的是GP-Pro EX 4.0 软件。在主菜单增加一个“NETWORK OPERATION”按钮。“NETWORK OPERATION”按钮具有画面切换功能；增加一个菜单，能够选择单并机网络的切换方式，包括自动切换或手动切换单并机网络，当触摸屏选择自动位置时，如某一PB 发生故障，甩单机时模式开关动作，同时单并切换开关也动作；模式开关数量等于2，可自动切换至单机网络位置，当模式开关数量等于3，可自动切换至并机网络位置。当触摸屏选择手动位置时，可以手动控制单并机网络的切换，并且能够在单并机网络切换发生故障时，进行故障复位和过流复位。在停机检修或技改大修时，可以通过单并机切换开关进行单并机切换操作，进行单机试机或并机上假负载试机。

2.5 软件修改

对PLC 程序的修改，也是此次技改的核心内容之一，为了实现单并机切换开关的自动切换，在下位机自动化源程序内增加一段程序，子程序主要实现单并机网络自动切换功能，在程序文件里增加第23文件，增加的子程序主要功能是当一机故障时，模式开关为2 并机时（实际单机），单并机切换开关自动倒至单机位置；当模式恢复为并机时，模式开关为3 并机时，单并机切换开关自动倒至为并机位置。如果单并机切换开关不到位，或模式开关的数量不等于2 和3，发射机就会射频封锁，在触摸屏上将自动按钮改为手动，即可实现手动控制单并机互相切换，通过1746-IV32输入模块将单并机状态在触摸屏进行显示，1746-OV32 模块对过流故障进行复位（图3）。

3 系统测试

在其中任何一个PB 出现故障甩故障PB 时，在发射机N-1切换过程中。a.某PB 故障甩单机时，模式开关动作，单并机切换开关动作，通过单机π 网络经同轴开关上天线播出。b.假如故障机通过测试网络上假负载试机时，单并机切换开关不动作。c.恢复并机播出时，模式开关动作，单并机切换开关也动作，通过并机π 网络经同轴开关上天线播出。在DX-400KW 中波发射机开启低功率，然后在PB1 功放单元上模拟一个关机类故障，直接在PB1 开关板手动关机，发射机控制单元检测到合成器里的阻隔电阻上有射频电流通过，如果超过设置的门限后，发射机控制单元的控制系统会启动合成器的变频风机使风机高速运转，来强制冷却发射机阻隔电阻上的温度，这时的射频电流如果还是超过设定的门限，发射机将在10s 内自动将PB1 的模式开关切换为不在线，这时模式开关小于3，根据下位机程序设计，单并机切换开关自动切换到单机π 网络。PB1 功放单元甩开后，如果检测不到合成器的阻隔电阻的电流流过，合成器的变频风机就会自动恢复到24HZ 低速运转。将模式开关恢复成三并机，PB1 模式开关动作，单并机切换开关切换为并机π 网络，发射机正常并机运行。利用同样的方法，模拟PB2 的脱机和恢复并机功能。

图2 新增PLC 模块接线图

图3 改造后发射机网络图

在触摸屏模式子菜单进行手动测试，将PB1 模式开关切换为不在线，单并机切换开关自动切换至单机π 网络；再将PB1模式开关切换为在线，单并机切换开关自动切换至并机π 网络。利用同样的方法，模拟PB2 的脱机和恢复并机功能。

在触摸屏单并机子菜单进行测试，将自动按钮切换到手动状态，进行单并π 网络切换。

4 结论

通过此次对DX-400 中波发射机合成器π 网络的技术改造，提高了发射机的安全播出保障能力，同时也解决了伺服系统不到位，无法甩单机的问题，减少了申请台际代播的次数。通过同轴开关，在发射机的某一PB 功放单元发生故障时，将故障机甩开，利用合成器的测试网络通过假负载连接到假负载上，在故障处理完毕后可以开单机进行试机，试机正常后恢复并机工作。当合成器出现故障时，申请台际代播然后正常的PB 功放单元可以通过测试网络和同轴开关上天线，保障了安全播出。