简述代播发射机天线控制系统工作原理

刘玮

（国家新闻出版广电总局五九四台，陕西 咸阳 712028）

【摘要】我机房新增一部500kW发射机作为原有四部发射机的代播机,为此建立了一套新的天线控制系统,此次建设的天线控制系统目标是实现代播机自动化控制。

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关键词 发射机；天线控制；闭锁；LABVIEW

0　引言

天线控制系统作为机房控制系统的一个子系统，可以受远端监控机房的控制，为机房监控系统提供天线控制接口和数据上传接口。能够独立完成对室内天线同轴开关和室内转换开关的控制，同时完成对天线、假负载工作状态的监测。

1　系统功能要求

考虑到发射机房现有硬件的实际情况，要求新增的天线控制系统，不仅能为500kW代播机提供安全可靠的天线输出网络，而且不能影响机房原有Thales天线控制系统的软硬件闭锁回路的正常工作；同时，新增500kW代播机天线控制系统还要能够满足短波天线控制系统在实际工作中的具体要求。

系统提供手动、自动方式对天线同轴开关和室内开关的进行控制；在手动方式下，值班员可以直接在该软件系统下进行操作，进行代播；自动方式下，天线可以根据运行图自动完成代播，并可以在中央控制室随时监控代播状态。自动状态下，天线根据时间表自动倒换工作；该系统可以存储发射机的运行图，在自动状态下，系统可以根据运行图自动完成天线的切换，从而能够准确顺利的完成代播功能。本系统对天线的控制操作、故障进行记录，可以查询统计；该系统具有自己的信息保存机制，可以实时记录各种故障，操作等信息，方便用户查询并且统计。提供对机房监控系统的控制接口和数据上传接口；控制接口可以实现远程控制并对该系统进行实时监控，数据上传接口可以随时上传运行图数据以及用户需要的其它数据。

2　系统设计的基本结构

对于开关量控制的自动化系统目前比较常见的做法有：嵌入式系统或工业控制计算机加DI/O板的设计方法；嵌入式系统或工业控制计算机加PLC的设计方法。虽然工业控制计算机的成本较嵌入式系统主板成本高，但由于工业控制计算机比嵌入式系统主板性能稳定，可靠性高，完全可以满足系统在恶劣的环境下连续长时间工作的要求，而且可以方便的与其它 设备组网，因此本系统采用工业控制计算机加带光耦隔离的DI/O板的设计方案。选用带光耦隔离的DI/O板的原因是：带光耦隔离的DI/O板可以使得天线自动控制单元与受控对象的电隔离，确保系统工作的稳定。其中工控机拟采用研华原装IPC-610(P4 2.8G,512M,80G硬盘,comb光驱，10/100M自适应网卡)，17寸工业触摸屏显示器作为显示终端； 开关量输入采用研华PCI-1733（32路入PC104总线输入板），输出卡采用研华PCI-1734（32路出PC104总线输出板）。

由工业控制计算机对系统进行管理和控制。控制时由软件系统通过DIO卡对控制电路发出控制指令，控制电路根据控制指令对执行单元（受控对象：室内开关和同轴开关）进行相应控制动作，执行单元对指令执行使得天线转到相应位置。同时再经过采样电路采样当前的开关位置状态，返回上位机控制系统中进行判断，无误后发出成功指令。

3　受控对象的位置关系

执行单元即室内开关的位置关系如图1所示，它们均受控制电路控制。室内开关有两种状态：直通和旋转，直通表明此时室内开关按照正十字直通接通，旋转表明此时室内开关按照旋转方向接通，即斜接通。如四个受控室内开关全部直通且四个原室内开关直通时,代播机上假负载；当受控室内开关照旋转方向接通，即斜接通时，代播机上天线1代替A01#发射机工作；其余受控室内开关的情况与此相同。代播机同一时刻只能代替一个发射机工作，即SNKG5-SNKG8在同一时刻只能有一个可以按照旋转方向接通，即在斜接通位置。8个全直通代播机上假负载；此时假负载打开时才允许加高压。即软件闭锁允许。SNKG1-SNKG4在同一时刻只能有一个可以按照旋转方向接通，即在斜接通位置，此时其对应的发射机上假负载；发射机加高压时，与其相关的开关不允许切换。SNKG1和SNKG5直通A01发射机正常上TX1天线通路；SNKG2和SNKG6直通A02发射机正常上TX2天线通路；SNKG3和SNKG7直通A03发射机正常上TX3天线通路；SNKG4和SNKG8直通A04发射机正常上TX4天线通路。

4　电路闭锁关系

发射机闭锁关系如图2所示，此图只是说明发射机允许加高压的闭锁情况,当室内开关SNKG1和SNK5 在直通位时，A01发射机允许加高压；当室内开关SNKG2和SNK6 在直通位时，A02发射机允许加高压；当室内开关SNKG3和SNK7 在直通位时，A03发射机允许加高压；当室内开关SNKG4和SNK8在直通位时，A04发射机允许加高压；当需代播时，对应开关SNKG5-SNKG8其中一个旋转，代播机上相应天线通路，这时代播机可以加高压；原发射机可以上假负载。当SNKG1-SNKG4任意一个（只能有一个）在旋转位，即A01-A04有一个在假负载位时，对应发射机可以加高压；开关控制要求：电动控制条件：220V（航空插座管脚1和管脚2）、离合器24V（航空插座管脚3，电流约0.7安）和两个公共端（24V，航空插座管脚5）供电正常；转向驱动：当开关在直通位或不在转向位时，并且满足条件1时，给转向驱动（航空插座管脚4）24V，开关就向转向位置转动，当转向返回（航空插座管脚9）位高电平时，应立即把转向驱动（航空插座管脚4）24V断掉，转向动作完成；直通驱动：当开关在转向位或不在直通位时，并且满足条件1时，给直通驱动（航空插座管脚8）24V，开关就向直通位置转动，当直通返回（航空插座管脚10）位高电平时，应立即把直通驱动（航空插座管脚8）24V断掉，转向动作完成。

5　系统软件功能

系统软件的设计是利用工业控制计算机平台，用LABVIEW语言来进行为开发设计的。设计以完成天线控制系统的全部功能为目的，本着操作简单实用，界面友好美观的基本设计思想来进行的。天线自动交换系统实现对天线交换开关的自动控制，以确定发射机上哪副天线（或假负载）。交换开关的控制包括手动操作、电动控制和自动控制三种模式。自动工作模式是天线自动交换系统默认工作的模式。此时，天线自动交换系统能够按照带周期的运行时间表实现对天线交换开关的自动控制。自动化系统处于带电状态，可实时监测天线现场开关的状态。本地显示天线交换开关的状态及发射机高压状态，并有手动/自动模式的显示。

具体要求是天线交换开关的电机旋转方向，开关定位状态等必须准确设置，并设有天线频段初始化表单，包含频段、程式等信息。自动校时正常情况下，接受机房运行监控系统对天线自动交换系统的时间同步。手动校时天线自动交换系统设有手动校时功能。特殊情况时，机房人员可通过身份验证后，对系统时间进行人工校正。天线自动交换系统的工作日志包括：操作日志、故障告警记录。操作日志就是对于天线自动交换系统所有人员操作均有记录，至少保留最近一个月的数据；并且能够自动记录信息，如：人员、日期、时间、操作描述；以及输出查询信息，如：操作日期、操作时间、操作人员、操作描述；故障告警记录就是能够把当天线交换开关出现故障告警时，自动进行日志记录，内容包括：时间、故障描述，至少保留最近一个月的数据；自动记录信息，如：故障日期、故障时间、故障告警描述；输出查询信息，如：故障日期、故障时间、故障告警描述。以上是对日志管理功能的简要说明，目的是为人提供一个查询管理平台，在日常工作中有很大的作用，是维护人员能够很直观的了解发射机房各设备的工作运行情况及故障信息。

6　软件基本流程

选择好需要切换的设备（或开关）后（预选），点击“执行”按钮，实现天线和假负载、代播机和发射机的自动切换，执行步骤如下：第一步：等待“执行”命令，若“执行”命令到达，执行第二步；第二步：检查发射机的状态，看是否连接到相关的发射机，若发现发射机的连接，执行第三步，否则取消执行并发出告警提示；第三步：执行室内开关的控制程序，实现发射机和代播机的自动切换。当发射机出现故障或者对发射机进行检修，用代播机代替发射机工作时，进行发射机和代播机之间的切换。

7　结束语

本文针对代播发射机天线控制系统的工作原理进行了简单描述，能够对天线控制系统有一定的认识。

［责任编辑：曹明明］