淺議PSM發射機自動化系統的運維

摘要發射機實現自動化控制對減輕值機人員的勞動強度，避免人為事故的發生，確保安全播出提供了有力保障。發射機自動化系統是發射機的重要組成部分，而發射機自動化系統的穩定是維護工作者始終追求和努力的方向。本文簡要介紹了PSM短波發射機自動化系統的原理，在總結基礎上對自動化系統的運維提出建議。

關鍵詞PSM發射機 自動控制 原理運維

中圖分類號：TN83文獻標識碼：A

On the PSM Transmitter Operation and Maintenance of Automation Systems

WU Haifang

(State Administration of Radio Film and Television 761， Yong'an， Fujian 366000)

AbstractThe automation control transmitter to reduce the value of unit labor intensity and avoid man-made accidents， ensure the safety of air to provide a strong guarantee. Transmitter automation system is an important component of the transmitter， the transmitter is to maintain the stability of automation systems has always been the pursuit of workers and direction. PSM briefly introduced the principle of short-wave transmitter automation system， based on the summary of the operation of the automated system out of recommendations of Viti Levu.

Key wordsPSM transmitter; automatic control; principle operation and maintenance

1 PSM短波發射機自動化系統原理

我臺PSM短波發射機自動化系統是北廣研發的。從功能上可分為本機控制單元和監控單元；從系統設計上可分為下位機部分（前端硬件執行部分）和上位機部分（人機操作監控部分）。上下位機之間通過RS-232串行口進行通訊。

1.1 功能介紹

下位機采用高可靠性、高穩定性、強抗干擾性的可編程邏輯控制器(簡稱PLC)。它由兩部分組成：數據采樣部分和動作執行部分。數據采樣部分包含著模擬量數據的采樣和開關量數據的采樣；模擬量數據主要是發射機表值和伺服馬達位置；開關量數據主要是發射機運行過程中本身的狀態以及設備的狀態。動作執行部分主要包含著模擬量動作執行和開關量動作執行，而模擬量動作執行就是控制伺服馬達的轉動，開關量動作執行則是對發射機運行中的狀態切換等。系統通過數據采集部分就能實時檢測到發射機的運行狀態，從而根據采集數據，發出控制命令，通過動作執行部分，去實現對發射機的合理控制；并根據采集得數據，監測命令動作執行的效果。總之，系統通過下位機能夠最大可能的完全模擬人工對發射機的監測和控制。

上位機部分（人機操作監控部分）又可分為人機操作界面和數據庫兩部分。上位機軟件是操作的接口，通過使用上位機軟件，值班人員才可以更好的實施對發射機的監控。系統的上位機采用Borland C++ Builder 6.0軟件開發工具， C++ Builder 6.0開發出的上位機系統具有快速、高效、穩定的特點，并可以不斷完善升級。人機操作監控部分，一方面將下位機采集到的數據全部形象化的顯示在監控界面上；另一方面將對發射機的控制也都通形象化的嫁接到監控界面上。這樣，通過上位機界面，值班人員既可以方便形象的實時檢測發射機各項采集數據，掌握發射機的運行狀態；又可以方便快捷有效的通過人工操作界面來實現對發射機的自動控制，極大程度上提高了工作效率。

單機數據庫采用Access，在網絡不通的情況下記錄發射機的歷史數據。通過數據庫，系統具備了強大的數據記錄、數據統計和數據查詢等功能。值班人員通過數據庫，可以方便掌握發射機的歷史數據，從而掌握了解發射機的以前以及當前運行狀態，為發射機的穩定運行奠定堅實基礎。

上位機系統還具有遠程數據察看和遠程控制功能。服務器通過將數據庫服務器接入到更大型的網絡中，數據庫服務器通過通用統一的接口就可以將自動控制系統運行中獲得的歷史數據、故障狀態數據等等提供給遠程用戶。察看數據可以通過數據察看窗口，也可以通過擴展數據庫服務器而加上WEB服務器，可通過瀏覽器察看這些數據。并能夠遠程設置發射機運行圖，對發射機進行遠程控制操作，如：合/斷主控，合/斷高壓，復位，高低功率切換以及遠程代播等功能。

1.2 自動調諧系統

自動化系統最核心關鍵部分就是對發射機的自動調諧部分。自動調諧的基本原理，是利用機電元件來模擬手動調諧的過程，在一定條件下完成一定精度的調諧，使發射機的末級輸出網絡處于調諧和匹配狀態，達到要求的輸出功率。

PSM短波發射機自動調諧系統由8路伺服組成：高前調諧(粗調、細調)；高末調諧(粗調、細調)；高末負載(粗調、細調)；高末負載線圈前棒(粗調)；高末負載線圈頂棒(粗調)；高末負載線圈后棒(粗調)；諧波濾波器（粗調）；平衡/不平衡轉換器 （粗調、細調）。

（1）高前調諧：采用的是4CX3000A陶瓷四極管，柵地電路，屏極負載由調諧元件3C19與盤型電感3L9和末級電子管的輸入電容Cin和串芯電容3C33構成的調諧回路組成。屏極槽路為并聯諧振回路，負載是高末柵極回路，當高前屏極槽路正調諧時高前極的效率最高，屏極負載接近純阻，并且此時高前的陰流應為最小，高末柵流最大。

（2）高末調諧(調載)采用的是4CV100，000C的電子管。高末屏極輸出射頻功率信號由隔直電容3C35耦合到屏極網絡。屏極網絡采用型，除了槽路線圈以外，所有元件是連續可調的。槽路線圈分11個波段進行切換，以覆蓋發射機的頻率范圍（3.6 - 26 MHz）。通過選擇波段可以提供最佳的工作Q值。網絡輸出端的阻抗為75，網絡的輸出端使用了兩個定向耦合器，以便在75同軸饋管上對入射和反射功率進行測量。

高末屏極網絡諧振時，高末電子管的負載接近純阻，屏流最小，簾柵極的簾柵流最大。在理想的情況下，屏極網絡諧振時簾柵流最大和屏流最小同時出現，所以自動調諧可選簾柵流最大或屏流最小作為諧振的主要判斷依據。如果中和不好或高末電子管特性不好時簾柵流最大點和屏流最小點會有偏差，此時簾柵流最大高末電子管屏流并不是最小。因此自動調諧時自動化選擇的參考點為高末電子管屏流最小為諧振主要判斷依據，高末簾柵流最大為輔助依據。

駐波比的調整是根據反射功率的大小調整平衡轉換器的補償電容，調整的判斷依據是反射功率最小。

（3）高末負載自動調整：根據高末級工作狀態分析計算可以確定高末屏壓和屏流在確定的電子管屏極負載阻抗（如Roe=800）及確定的屏極網絡負載阻抗（如Rf = 75）時存在確定的對應比例關系。如屏壓=10KV時屏流=6€?.2 A，屏壓=5KV時屏流=3€?.2 A；因此在確定的屏壓下通過調整調載部件將屏流調到對應的確定值就可將高末負載調諧準確。調整的判斷依據是確定的屏壓下確定的屏流。

（4）高末負載微調目的在于使放大器的諧振回路調諧于當前的工作頻率和達到預先設計的工作狀態，使在負載上獲得所需要的功率最大。高末輸出功率的大小決定于負載的匹配好壞，當匹配好時屏極效率最高。末級找到調諧點并將高末負載調諧準確后，根據發射機的實際工作狀態，以末級輸出的效率最大為判斷依據，對高末及負載進行微調，以保證發射機狀態良好。這種調諧方式，取樣值全頻段一致，無頻響問題，調諧判斷依據最直接無附加誤差。不同于一般意義上的閉環控制系統，系統不存在到位過沖、機械振蕩、到位精度與穩定性矛盾等等。先進的計算機技術提高了馬達驅動的分辨率，在馬達伺服系統中，程序將每個馬達的全部行程精細量化為4000個控制字，而馬達的控制電壓為-10V到+10V。系統對馬達的控制精度為1個字，即5mV電壓控制量。經試驗確定1個字的控制電壓，可以使馬達轉動1/11圈，這樣高的精度足以保證自動調諧系統調諧到精確的調諧點。

2 PSM發射機自動化系統維護

自動化系統的故障主要出在自動調諧系統。由于外圍硬件和上位機軟件設置的原因，導致自動調諧失敗，致使自動開機、倒頻操作無法完成。所以，在維護方面應從硬件和軟件兩方面進行。

2.1 硬件維護

自動化系統硬件包括服電機控制板、頻率控制板、輸出控制板、信號采樣板、表值取樣電路、自動化專用電源、工控機等。

維護周期以月檢為主。主要項目：伺服電機控制板、頻率控制板、輸出控制板、信號采樣板以及各接線端子、插接口、微型繼電器板插接、網線等是否牢靠。技術標準是，查看各元器件有無色變，保持器件、電路板、機柜的潔凈。

2.2 軟件維護

發射機調諧元件(調諧電容、調諧電感)和電子管因故障損壞更換后，會出現自動調諧無法完成。這是因為調諧時，是根據所開頻率，馬達運轉到事先預定的兩個點之間， 而調諧器件更換后，它們的參數改變，就造成調諧點偏離了實際的正調諧點，自動調諧系統就找不到正調諧點。所以，在日常維護中，更換調諧元件或電子管后，都要對軟件的調諧參數進行維護和重新測定。維護周期以不定期為主，方法是：記錄低功率10KV下本機所有工作頻率的高末屏流、屏壓、簾柵流實時采樣值；進入自動化設置后，查看調諧參數，并根據發射機自動調諧的狀態配合程序中的自動調諧參數補償量設置合理的自動調諧參數，使自動調諧狀態最佳；檢查波段參數，更換波段隨動電位器或調整其高限阻值后，用手動對發射機進行換頻，測出十個波段的當前波棒位置。而后在此界面分別選擇對應的波段號，來保存前棒、后棒和頂棒的位置；檢查諧波器參數設置，更換濾波器、更換隨動電位器或調整其高限阻值后完成諧波參數的設置。除波段和諧波外的其它伺服系統，更換隨動電位器或調整其高限阻值后，保存各播音頻率相應馬達的AD值；設置完參數后使發射機能更快更準的完成自動調諧。技術標準是：注意波段和諧波數據庫的完善，確保自動化開機倒頻時調諧狀態正常。

3 自動化系統應用

我臺發射機自動控制系統運行以來，值班人員可實時檢測采集發射機各項數據，及時掌握發射機的運行狀態。又可方便快捷有效的通過人工操作界面來實現對發射機的自動控制，極大程度上提高了工作效率。但也存在了一些問題，如某些頻率調諧時間過長，調諧狀態不佳以及調諧失靈需要人工進行干預，某些自動化硬件性能還不是很穩定可靠，如：主底板，供電電源和輸出板都曾因為故障導致整個自動化系統失靈。

4 結語

發射機自動控制系統，實現了對發射機運行狀態的監視和控制功能，方便了對發射機的操作控制，完善了發射機運行狀態信息的管理，減少值機人員勞動強度，杜絕了因人為因素造成的倒頻、倒天線錯誤等人為事故的發生。自動化系統運用了現代計算機控制技術，對維護人員提出了更高的要求，也給維護工作提供創新的平臺。為此，維護工作必須加強學習，不斷提高維護水平，才能適應廣播自動化發展的需要。