对于发射机全固态电视发射机监控单元改造及其自动制约

论文导读：发射机所用的大功率场效应管而言，主要危害有3个方面：雷击、浪涌过压和温度过高。因此，在发射机的前端要装广电专用的调压稳压器（如上海松丰调压稳压器），因其具有快速调节，三相自动平衡，延时、过压保护、欠压保护、逆相缺相保护、过流保护和报警、避雷以及直通功能。加上发射机所用的开关电源（如北京航星）也具有输出过压保护、
摘要：发射机在使用过程中，经常出现由于监控单元故障或监控软件问题控制不了继电器吸合，需要扳动继电器蓝色小手柄（不到1cm长）强制吸合的现象。 对发射机进行小改造，实现科学、合理强制开机功能，并可自动监控，对安全播出具有很大作用。我们加接的应急开关，经过一年多的使用，实践证明是有效可行的。
关键词：固态机 监控应急开关 自动控制
我台南山微波站现使用有北京广播电视器材厂的4部1KW电视全固态发射机，此类发射机在使用过程中，经常出现由于监控单元故障或监控软件问题控制不了继电器吸合，需要扳动继电器蓝色小手柄（不到1cm长）强制吸合的现象，操作很不方便。此类发射机的激励器柜内下方有风机电源（RL1）、风机中继（RL2）、功放电源（RL3）、激励电源（RL4）、假负载或天线转换（RL5）共5个继电器（见图1），由发射机的控制单元控制吸合，也可扳动继电器蓝色小手柄强制吸合，从而达到加电给风机、激励器，加1V给开关电源软启动从而加电给功放的目的。
（图1）
后来与厂家反映了问题，厂家派来技术人员给发射机控制柜加装了一个12V电源，通过3个开关接到RL1、RL3、RL4的控制线包，必要时短接开关，供12V电源给继电器，使其吸合后供电给相应单元。实际使用后，因新装的电源容量小或发生故障的原因，时有短接开关接通后，继电器仍不吸合的现象发生。因此，我们在RL1、RL3、RL4的输入输出端和整机总电源开关的两端并联接了对应的两相、三相短接开关（如图2）K1 、K2 、K4 、K电，当需要使用时，人工扳动短接即可。
（图2）
播出中，若发射机因监控、保护电路故障或误动作而使功率下降甚至无功率输出，在FM（N+1）备机已使用或无 TV备机情况下，如滤波器和天馈系统无正常，最快恢复播出的办法就是使发射机风冷、功放单元（含开关电源）和激励器供电正常。全固态单通道发射机，其基本的工作框架都是电源、冷却、功放部分、激励器、天馈系统（含滤波器），只要这几部分正常，即可播出，其它电路都是为了操作方便、监测设备运行情况和保护设备而设计的。
对于发射机所用的大功率场效应管而言，主要危害有3个方面：雷击、浪涌过压和温度过高。因此，在发射机的前端要装广电专用的调压稳压器（如上海松丰调压稳压器），因其具有快速调节，三相自动平衡，延时、过压保护、欠压保护、逆相缺相保护、过流保护和报警、避雷以及直通功能。加上发射机所用的开关电源（如北京航星）也具有输出过压保护、输入欠压保护、输出过载或短路保护、散热器过温保护等功能，为功放单元提供了多一层保护，对于三相轴流风机，只要电源不缺相，就很少坏，而缺相的产生实际中多由发射机总电源开关的接触不良所致，因为调压器和发射机的缺相保护器给它提供了外电的缺相保护。

1、原理和控制设备的选用

当发射机突然掉功率，值班员需检查是否天馈驻波比大、反射大、有无严重的烧焦现象和严重发烫部件，没有时，才把应急开关短接，恢复播出。这时，物理量的判断无量化标准，需时也因人而异。经分析试验，对单机的天线驻波比a、天馈反射功率b、同轴开关温度c、整机功率合成器温度d这几项各取一量值，作为应急开关短接的上限值，当采样值高于上限值时，不能短接应急开关。然后： ⑴对整机电源开关输出端相间电压采样，判断是否缺相（即开关是否接触良好）；⑵对流经冷却风机的电流采样，判断是否正常转；⑶对开关电源的电压、电流采样，判断是否正常；⑷对激励器输出功率采样，因双激励器，在信号分配器前采样，判断其是否工作；（5）对整机输出功率采样。为了可靠，保留机械开关，并接相应的继电器Jk1 、Jk2 、Jk3、Jk电。当第⑸项低于下限值时，比较上一扫描周期的a、b、c、d这几个值，若大于各自上限值则启动告警电路并显示；小于，则检测第⑴、⑵、⑶、⑷项，如有整机开关跳闸或接触不良、风机无电源、功放无电源、激励器无输出现象，由控制器发出指令，给对应的新加接的继电器提供一个电压，使其吸合。
经过分析比较，PLC有抗干扰性强、可靠性高的优点，是专门为工业生产环境设计的控制设备，采取有一系列的抗干扰措施，如光电隔离、滤波、屏蔽等。就前述的2部电视、4部调频发射主机而言，选用2个属于小型机，适合于单机控制或小型系统控制的SIEMENS（西门子）S论文导读：（4）要注意A/D转换的数字量脉冲宽度应大于PLC的下一个扫描周期，为保证断电时存入的数据不丢失，要选用E2PROM作为存储模块。在不破坏发射机原有结构和监控保护系统的前提下，对发射机进行小改造，实现科学、合理强制开机功能，并可自动监控，对安全播出具有很大作用。我们加接的应急开关，经过一年多的使用，实践证明是有效可行的
7-200型PLC即可达到要求。此PLC主机CPU226输入24点，处理速度0.8～1.2ms，高电平15～28V、低电平小于10V，继电器输出16点，最大数字量输入/输出为128/120点，最大模拟量输入/输出为28/7点，具有16KB和10KB的程序和数据存贮空间，能满足系统的需要。

2、自由口模式下PLC与计算机的通信和系统可靠性的提高措施

PLC可通过PC/PPI适配器与中控室PC连接，自由口模式下，通信协议由用户定义，以自由协议实现计算机与S7-200的通信。PC作为主站，通过COM口发送指令到从站PLC的PORT 0（或PORT 1）口，PLC通过RCV接收指令，然后对指令译码，译码后调用相应的读/写子程序实现指令要求的操作，并返回指令执行的状态信息。如用梯形图程序调用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）、接受指令（RCV）来控制通信操作，则通信协议完全由梯形图程序控制。
虽然PLC的抗干扰能力较强，但高山发射台站多处于雷区，自然、机房电磁环境复杂且各发射机开、关机时间不同，这些因素仍可能其正常运行造成影响。为此，要采取抗干扰措施：（1）PLC的供电应与动力供电和控制电路供电分开，并采用带屏蔽的隔离变压器，串联LC低通滤波电路，外接直流稳压电源功率应留有20%～30%的余量；（2）PLC要良好独立接地，且不能与其他设备接地端串联。接地点尽可能靠近PLC，接地线径应大于4mm2；（3）PLC信号传输线采用屏蔽线，屏蔽层的接地端应为一点接地，靠近控制器一侧。输入接线长度一般不大于30m，必要时，在输入端和输出端中间加上信号隔离器；（4）要注意A/D转换的数字量脉冲宽度应大于PLC的下一个扫描周期，为保证断电时存入的数据不丢失，要选用E2PROM作为存储模块。
在不破坏发射机原有结构和监控保护系统的前提下，对发射机进行小改造，实现科学、合理强制开机功能，并可自动监控，对安全播出具有很大作用。我们加接的应急开关，经过一年多的使用，实践证明是有效可行的。
参考文献：
张学田、全固态发射机的发展概况与展望、广播与电视技术，1990第3期；
张丽娟、高频大功率场效应管的原理及在全固态发射机中的应用、2006全国广播电视发射技术论文集
[3]上海松丰电源有限公司；SBW-W微机控制广电专用无触点稳压器操作手册
[4]常斗南等。可编程序控制器原理、应用、实验[M]北京机械工业出版社2003
[5]西门子S7—200 系列 PLC 产品说明 源于：标准论文www.7ctime.com