DX- 400 中波發射機單并機網絡智能切換系統設計

黃慶生

（國家廣播電視總局五四二臺，北京102445）

1 概述

DX-400 中波發射機是美國哈里斯公司生產的全固態數字調幅中波發射機，由一個合成器和兩個功放單元組成。我機房發射機于1999 年安裝，經過20 年的運行和維護及檢修經驗的積累，逐步形成了一套完整的DX 中波發射機維護理論體系。機房在2015 年進行了自動化升級改造，實現了一機發生故障時可以自動倒單機播出，在發射機甩單機過程中，合成器的π 網絡通過伺服控制系統，調整調諧和調載電容的容值，達到網絡匹配。因最近兩年發射機在發生故障甩單機過程中，經常出現伺服系統不到位，無法甩單機的現象，而申請臺際代播，代播后手動倒單PB 通過測試網絡上天線，操作完成后恢復代播并播出。為確保安全傳輸發射工作，防止因發射機伺服系統出現伺服機械卡澀、調載調諧電容故障、控制回路故障等原因，造成無法倒單機，所以機房在π 網絡安裝單并機切換開關來實現單并π網絡切換，保障安全播出。

2 技術改造的主要內容

本次技改在硬件改造方面主要包括安裝單并機切換開關、兩個真空電容及連接件、PLC 模塊的安裝及連線；軟件方面主要包括下位機程序和觸摸屏程序修改。新裝兩個電容和電感線圈組成單機單并機網絡共用一個電感線圈，組成單機π 網絡。通過單并機切換開關控制板來控制單并機切換開關，下位機通過模式開關在線的數量和觸摸屏手動按鈕，來選擇單并機切換開關在單機網絡位置或是并機網絡位置。改造后通過單并機切換開關，在發生故障時可直接選擇單機網絡，提高了倒單機的速度及系統的可靠性，保證了安全播出。

2.1 真空電容的計算

利用仿真軟件對單機π 網絡進行仿真，900移相網絡在兩并機情況下（實際上是單機）阻抗為112Ω 轉換成75Ω：網絡結構圖如下圖1：

圖1 單機π 網絡仿真圖

90 度移相網絡輸出合成點輸出阻抗是112Ω，再經過單機π 網絡后轉換成75Ω 和天線匹配，移向角為41.071 度；合成器的單機π 網絡和并機π 網絡共用一個電感線圈。單機π 網絡增加的調諧和調載電容的容值分別如下：

2.2 單并機切換開關簡介及開關控制板原理

單并機切換開關在DX-400 發射機中作為單并機π 網絡與發射機輸入輸出的重要部件,使用了單刀雙擲開關，由控制板控制75N 直流電機，來驅動開關動作，以實現單并機π 網絡切換。

單并機切換開關安裝：

我機房是DX-400 中波發射機沒有PB3，所以在合成器內部PB3 移相網絡A5 后下方有充足的安裝空間，可以在PB3 移相網絡空間內安裝一套單機π 網絡和一個單并機切換開關。通過單并機切換開關來實現單并機π 網絡正常切換。

將原機調諧、調載電容與電感、主射頻輸出的連接銅管取下，分別將切換開關的相應位置N 狀態：T 連接備調諧電容和N-1 狀態：L 連接備調載電容、N-1 狀態：T 連接備調諧電容，N-1 狀態：L 連接備調載電容，并用兩根銅管與電感和主射頻輸入、輸出端進行連接。

2.3 PLC 模塊安裝及接線

在CCU 的 PLC 機 架 增 加 兩 個 模 塊 1746-OV32 和1746-IV32，來連接單并機切換開關射頻增益控制板的J1 端子。1746-OV32 主要用來完成單機控制、并機控制和過流控制，并機控制通過CCU 切換板接至單并機切換開關控制板J1-3；單機控制通過CCU 切換板接至單并機切換開關控制板J1-4；過流控制通過CCU 切換板接至單并機切換開關射頻增益控制板J1-15。1746-IV32 主要用來完成并機顯示和單機顯示，并機顯示通過CCU 切換板接至單并機切換開關控制板J1-8；單機顯示通過CCU 切換板接至單并機切換開關控制板J1-7。

在前期的技改大修中，我機房增加一個備用TCU 控制單元，有主備TCU 控制單元，所以需要在CCU 的PLC 分別加裝兩個模塊1746-OV32 和1746-IV32，通過CCU 切換板進行切換。接線方式如圖2。

2.4 觸摸屏更改

觸摸屏可以顯示發射機各個部分的狀態信息，故障告警信息；在觸摸屏上可以完成發射機的開機、關機、升降功率、音頻、射頻、站臺、水冷控制單元、伺服系統、合成器各開關的各項操作，是發射機主要的輸入輸出設備。

DX-400 發射機使用的是普洛菲斯4000 系列觸摸屏，供電電壓是24V，使用的是GP-Pro EX 4.0 軟件。在主菜單增加一個“NETWORK OPERATION”按鈕?！癗ETWORK OPERATION”按鈕具有畫面切換功能；增加一個菜單，能夠選擇單并機網絡的切換方式，包括自動切換或手動切換單并機網絡，當觸摸屏選擇自動位置時，如某一PB 發生故障，甩單機時模式開關動作，同時單并切換開關也動作；模式開關數量等于2，可自動切換至單機網絡位置，當模式開關數量等于3，可自動切換至并機網絡位置。當觸摸屏選擇手動位置時，可以手動控制單并機網絡的切換，并且能夠在單并機網絡切換發生故障時，進行故障復位和過流復位。在停機檢修或技改大修時，可以通過單并機切換開關進行單并機切換操作，進行單機試機或并機上假負載試機。

2.5 軟件修改

對PLC 程序的修改，也是此次技改的核心內容之一，為了實現單并機切換開關的自動切換，在下位機自動化源程序內增加一段程序，子程序主要實現單并機網絡自動切換功能，在程序文件里增加第23文件，增加的子程序主要功能是當一機故障時，模式開關為2 并機時（實際單機），單并機切換開關自動倒至單機位置；當模式恢復為并機時，模式開關為3 并機時，單并機切換開關自動倒至為并機位置。如果單并機切換開關不到位，或模式開關的數量不等于2 和3，發射機就會射頻封鎖，在觸摸屏上將自動按鈕改為手動，即可實現手動控制單并機互相切換，通過1746-IV32輸入模塊將單并機狀態在觸摸屏進行顯示，1746-OV32 模塊對過流故障進行復位（圖3）。

3 系統測試

在其中任何一個PB 出現故障甩故障PB 時，在發射機N-1切換過程中。a.某PB 故障甩單機時，模式開關動作，單并機切換開關動作，通過單機π 網絡經同軸開關上天線播出。b.假如故障機通過測試網絡上假負載試機時，單并機切換開關不動作。c.恢復并機播出時，模式開關動作，單并機切換開關也動作，通過并機π 網絡經同軸開關上天線播出。在DX-400KW 中波發射機開啟低功率，然后在PB1 功放單元上模擬一個關機類故障，直接在PB1 開關板手動關機，發射機控制單元檢測到合成器里的阻隔電阻上有射頻電流通過，如果超過設置的門限后，發射機控制單元的控制系統會啟動合成器的變頻風機使風機高速運轉，來強制冷卻發射機阻隔電阻上的溫度，這時的射頻電流如果還是超過設定的門限，發射機將在10s 內自動將PB1 的模式開關切換為不在線，這時模式開關小于3，根據下位機程序設計，單并機切換開關自動切換到單機π 網絡。PB1 功放單元甩開后，如果檢測不到合成器的阻隔電阻的電流流過，合成器的變頻風機就會自動恢復到24HZ 低速運轉。將模式開關恢復成三并機，PB1 模式開關動作，單并機切換開關切換為并機π 網絡，發射機正常并機運行。利用同樣的方法，模擬PB2 的脫機和恢復并機功能。

圖2 新增PLC 模塊接線圖

圖3 改造后發射機網絡圖

在觸摸屏模式子菜單進行手動測試，將PB1 模式開關切換為不在線，單并機切換開關自動切換至單機π 網絡；再將PB1模式開關切換為在線，單并機切換開關自動切換至并機π 網絡。利用同樣的方法，模擬PB2 的脫機和恢復并機功能。

在觸摸屏單并機子菜單進行測試，將自動按鈕切換到手動狀態，進行單并π 網絡切換。

4 結論

通過此次對DX-400 中波發射機合成器π 網絡的技術改造，提高了發射機的安全播出保障能力，同時也解決了伺服系統不到位，無法甩單機的問題，減少了申請臺際代播的次數。通過同軸開關，在發射機的某一PB 功放單元發生故障時，將故障機甩開，利用合成器的測試網絡通過假負載連接到假負載上，在故障處理完畢后可以開單機進行試機，試機正常后恢復并機工作。當合成器出現故障時，申請臺際代播然后正常的PB 功放單元可以通過測試網絡和同軸開關上天線，保障了安全播出。