國產500kW短波轉動天線控制系統的改造

摘 要：文章對國產500KW短波轉動天線組成進行了簡單的闡述，同時介紹了該系統在運行當中出現的問題及改造。希望通過文章的綜合論述，可以為相關工作人員提供理論借鑒和幫助，僅供參考。

關鍵詞：大功率短波轉動天線；天線控制系統；手動控制系統；變頻器；抱閘

1 概述

500kW短波轉動天線是由北京北廣科技股份有限公司生產的，它是國內首創的大功率轉動天線。500kW短波發射機的成功研制和完全國產化，結束了我們國內不能自主生產150kW以上級別大功率短波發射機的歷史，改變了我國在大功率短波機領域主要依賴于進口的現狀，推動國內整個廣電產業的發展。

2 轉動天線的組成

大功率短波轉動天線高78米，總重量308.8噸，由轉動天線基礎、鋼結構和塔桅結構、機械傳動結構、天饋線系統網絡、轉動天線控制系統等部分組成。包含底部基礎、圓筒塔身、中心塔桅、反射幕中心支撐架、支撐平臺、平臺斜支撐、反射幕外支撐架、高頻振子、低頻振子、振子支撐、天線檢查用負荷繩等組成。

3 轉動天線控制系統

天線控制系統主要實現對驅動馬達、變頻器、輔助風扇、剎車馬達、程式開關、風流量、水流量、水溫、水位、水阻、弧光監測、調諧位置、緊急按鈕、天線角度、閉鎖信號等的監測，同時還可以實現對變頻器、剎車馬達、程式開關、風、水、天線角度、頻率的控制。采用了兩組PLC可編程控制器作為下位機，一組為筒體控制系統，主要實現筒體轉動的控制，采用了歐姆龍的CJ1G；另一組ATU控制系統，只要實現對冷卻系統、程式開關切換、電容電感調諧等的控制。下位機采樣外圍電路的各個開關狀態進行邏輯判斷來實現對外圍電路的控制，同時上傳給上位機，包括各種操作信息和告警信息，天控系統上位機再把這些狀態信息、高警信息和操作信息上傳給機房平臺，作為機房平臺的監測內容，上位機和下位機之間采用了RS232串口通信。機房控制柜與筒體控制柜之間采用了RS485串口通信。

4 轉動天線在試運行中出現的問題及處理

轉動天線在試運行當中出現了一些問題及在以外情況下對筒體的保護存在一些隱患，下面對這些問題和隱患分析處理進行總結：

4.1 轉動天線啟動時經常出現：“剎車馬達未打開”，天線無法轉動

天線轉動控制的原理：剎車馬達是由電磁閘式電機和剎車皮組成，天線在靜止狀態時電機處于靜止狀態，剎車皮通過彈簧的機械應力處于抱閘狀態，防止因外力造成天線角度偏離。當天線準備轉動時，系統給電機24V直流電源，剎車皮打開，到位后把到位信息上傳給天線控制系統，系統接通驅動馬達電源，天線開始轉動。

故障分析：

（1）經過測試分析，電機電源電壓不足。電機的供電與天線控制系統共用一個直流電源，負載較大，直流電源的輸出功率不足，造成電機無法正常工作。另外，電機供電電源線過細，線阻大造成有壓降，到達電機的工作電壓不足。

（2）剎車盤的剎車距離過短，大概只有3mm左右，剎車盤安裝在減速器上，減速器用螺絲固定于筒體壁上，固定螺絲與固定孔之間有間隙，減速器本事重量較大，運行一段時間后會有位移，造成剎車盤有形變，由此會造成剎車盤在物理上松開不到位，無法給天線控制系統到位信號，天線無法啟動。

故障處理：

（1）增加一個獨立的直流電源（輸出為：24VDC，10A）給剎車馬達供電。

（2）剎車馬達供電電源線由0.75平方毫米更換為4平方毫米，同時電源控制開關由繼電器改為接觸器。

（3）把減速器固定螺絲松開后進行位置校準，用張拉器對所有固定螺絲進行統一緊固。

4.2 在換頻播出瞬間轉動天線控制系統突然癱瘓，無法通過應急處理恢復播出

故障現象：在天線轉動之前突然發現天線控制系統癱瘓無法使用，重裝系統后恢復播出，造成較長的停播事故。

故障處理：增加轉動天線手動控制系統。由一臺歐姆龍的CP1H作為手動操作系統的下位機，下位機通過串口與變頻器連接，下發指令實現對變頻器的控制；增加轉動天線手動控制板，控制板設有手/自切換開關、高速正傳、高速反轉、低速正傳、低速反轉、停止等按鈕，通內壁安裝360度角度標識。應急操作時由兩個人配合完成，嚴格執行呼應制度，一人在角度標識處指揮，一人在控制板操作，當接近目標角度時切換低速轉動，距離目標角度3度時按“停止”按鈕，通過慣性即可到達目標角度。

4.3 在天線高速轉動中突然斷電，剎車馬達會立即抱閘，由此產生的強大的機械應力會使塔體受到損傷

故障現象：轉動天線在高速運轉當中外電突然中斷，剎車馬達馬上抱閘，由于天線本身重量很大，由此產生了很大的慣性，突然抱閘引起的機械應力會使塔體受到較大的傷害。

故障處理：增加控制系統UPS電源，在外電中斷的情況下由UPS電源保持對剎車馬達的供電，剎車馬達不會抱閘。

5 結束語

經過改造后轉動天線系統已運行兩年，兩年期間未出現以上故障，設備運行比較穩定。