段亞飛

摘 要 本文簡(jiǎn)要介紹了DF100A短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理，針對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)的頻率出錯(cuò)故障進(jìn)行分析，提出了排查此類故障思路和方法，同時(shí)對(duì)發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞 發(fā)射機(jī) 自動(dòng)控制 頻率 出錯(cuò) 故障

中圖分類號(hào)：TP311.53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Analysis on the Failure Caused by Frequency Error in Automatic

Control System of Broadcasting Transmitter

DUAN Yafei

（State General Administration of Press and Publication， Radio and Television 761 Station， Yongan， Fujian 366000）

Abstract The article briefly introduces the working principle of DF100A automatic control system of shortwave transmitters， analyses the failure caused by frequency error in the automatic control， and puts forward some ideas and methods to deal with such faults， and proposes some own view for the maintenance of transmitters' automation system.

Key words transmitters； automatic control； frequency； error； failure

0 引言

安全播音是電臺(tái)永恒不變的主題，播音頻率準(zhǔn)確無(wú)誤對(duì)于安全播音至關(guān)重要。DF100A型短波廣播發(fā)射機(jī)是國(guó)家廣電總局直屬臺(tái)短波廣播發(fā)射機(jī)中的主力機(jī)型。因此，該機(jī)型的整體運(yùn)行穩(wěn)定性對(duì)于擔(dān)任國(guó)家廣播覆蓋、實(shí)驗(yàn)任務(wù)來(lái)說(shuō)是非常重要的。因此，提高DF100A短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行是發(fā)射臺(tái)維護(hù)工作者的重要工作。在長(zhǎng)期的發(fā)射機(jī)運(yùn)行和維護(hù)中，曾多次出現(xiàn)過(guò)DF100A短波發(fā)射機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)頻率出錯(cuò)故障。對(duì)此，通過(guò)對(duì)DF100A發(fā)射機(jī)中的工控機(jī)PLC進(jìn)行解剖分析，查找出故障所在，對(duì)發(fā)射機(jī)此類問(wèn)題，總結(jié)出排查路徑和方法。

1 DF100A發(fā)射機(jī)PLC原理

DF100A型短波廣播發(fā)射機(jī)擁有手動(dòng)、全自動(dòng)、半自動(dòng)三種工作模式。自動(dòng)控制系統(tǒng)由北京廣播電影電視設(shè)備研發(fā)制造。該自動(dòng)控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)模式，上位機(jī)采用高可靠的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，下位機(jī)采用高可靠性、高穩(wěn)定性、抗干擾性強(qiáng)的可編程邏輯控制器（即：Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC），上下位機(jī)之間通過(guò)RS-232串行口進(jìn)行通訊。

PLC是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，技術(shù)條件非常成熟，對(duì)于較為惡劣的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，穩(wěn)定工作壽命長(zhǎng)。本系統(tǒng)中的PLC采用OMRON公司的產(chǎn)品，CPU型號(hào)為C200HE-CPU64-E，該型號(hào)的PLC程序容量大（用戶程序存儲(chǔ)器：31.2K字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：6K字節(jié)，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：18K字節(jié)。系統(tǒng)目前程序容量約為20K字節(jié)左右，可擴(kuò)展容量為10K字節(jié)，可方便擴(kuò)展功能；此外PLC系統(tǒng)可以方便擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，具有相當(dāng)大的擴(kuò)展余量）；PLC指令處理速度快（基本指令處理時(shí)間：0.1 s min.）；支持的I/O點(diǎn)數(shù)多（可支持1，184點(diǎn)）；可擴(kuò)展的I/O機(jī)架多（系統(tǒng)目前為1個(gè)機(jī)架，可再擴(kuò)展3個(gè)機(jī)架）。易于維護(hù)和擴(kuò)展升級(jí)。

PLC的CPU是免維護(hù)的。整個(gè)系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)，所有的輸入輸出接口都按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)制作，可擴(kuò)展空間大，模塊之間相互獨(dú)立，互不影響，可方便維護(hù)（更換速度快、操作簡(jiǎn)單），又可以根據(jù)不同的用戶需求進(jìn)行快速升級(jí)。簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的模塊可以互為備份，更換模塊不需要改動(dòng)軟件。PLC穩(wěn)定性強(qiáng)，基本不會(huì)死機(jī)。PLC出現(xiàn)故障，工作人員可以在極端時(shí)間內(nèi)完成對(duì)PLC重新啟動(dòng)；外電閃斷情況下，PLC系統(tǒng)可以迅速完成重啟，恢復(fù)發(fā)射機(jī)的全自動(dòng)模式運(yùn)行，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。

1.1 頻率合成器的特點(diǎn)

（1）DF100A短波發(fā)射機(jī)的載波頻率是由頻率合成器產(chǎn)生的，主要應(yīng)用美國(guó)生產(chǎn)的PTS040型頻率合成器，由于PTS040型頻率合成器是采用直接頻率合成法，因此適用需要相位噪音小，換頻迅速以及雜散輸出很小的正弦波信號(hào)源的場(chǎng)合。其輸出頻率0.1～40MHz，分度可選0.1～100MHz；輸出阻抗50歐姆，電壓有效值1伏，在頻率合成器上預(yù)存9個(gè)頻率，采用TTL BCD碼控制，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制或遙控，IEEE接口標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)頻率合成器的控制實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)倒換頻率。

（2）程控頻率：當(dāng)頻率合成器正面板的本地/遙控開(kāi)關(guān)打向遙控位置時(shí)，PTS040就轉(zhuǎn)到遙控方式，控制其輸出的頻率、信號(hào)電平以及進(jìn)入到程控模式。對(duì)于控制頻率的編程格式是采用每個(gè)數(shù)字為對(duì)應(yīng)4無(wú)二進(jìn)制碼，不用此功能時(shí)，所有用于頻率編碼的插腳都會(huì)由內(nèi)部 控制高電平。在進(jìn)行頻率程控時(shí)所對(duì)應(yīng)的插腳應(yīng)該呈現(xiàn)低電平。通過(guò)程控，是頻率由0.1Hz～1MHz的數(shù)字位變化到使輸出變?yōu)樾碌念l率。需要5納秒時(shí)間，對(duì)應(yīng)10MHz位，變化頻率需要20納秒。

（3）程控輸出電平：對(duì)輸出電平的程控是由模擬電壓控制的，使用頻率合成器后面板的10K歐姆電位器設(shè)置輸出故障檢測(cè)電平。這個(gè)故障輸出電平可以將+3～+13dBm電平內(nèi)的任一電平設(shè)成故障閥限電平。有效值輸出信號(hào)電平是這個(gè)模擬直流電壓的一半，相對(duì)于0.3～1.0伏有效值電壓（在50歐姆阻抗上，為+3～+13dBm）的輸出信號(hào)電平的實(shí)際有效輸入電壓范圍為0.6～2.0伏直流。endprint

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能

（1）手動(dòng)、全自動(dòng)、半自動(dòng)三種工作模式可以方便、準(zhǔn)確地控制發(fā)射機(jī)，使發(fā)射機(jī)在最佳的狀態(tài)下穩(wěn)定地工作。自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)每部發(fā)射機(jī)的運(yùn)行圖修改，控制發(fā)射機(jī)的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)。自動(dòng)調(diào)諧，自動(dòng)封鎖音周，自動(dòng)加音周。在調(diào)諧和播音中對(duì)激勵(lì)、功率實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)發(fā)射機(jī)過(guò)流過(guò)載實(shí)時(shí)監(jiān)控；控制系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理速度和能力，可以準(zhǔn)確記錄下用戶需要的各種數(shù)據(jù)，自動(dòng)切換頻率。（2）在全自動(dòng)工作模式下，PLC自動(dòng)根據(jù)運(yùn)行圖的時(shí)間，識(shí)別當(dāng)前發(fā)射機(jī)需要的載波頻率，PLC的輸出指令通過(guò)頻率控制板11A3A2（圖1）。

控制頻率合成器輸出需要的載波頻率。當(dāng)有臨時(shí)代播或自動(dòng)試機(jī)時(shí)，PLC根據(jù)由代播命令輸入的載波頻率直接輸出，通過(guò)頻率控制板控制頻率合成器輸出需要的載波頻率，然后在頻率計(jì)數(shù)器上顯示出要代播的載波頻率，如果當(dāng)前頻率是保存過(guò)的熱播頻率，則以保存過(guò)的伺服電壓位置作為本次調(diào)諧的粗調(diào)位置，直接輸出各個(gè)伺服電壓對(duì)高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末負(fù)載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行置位；如果當(dāng)前頻率是一個(gè)全新的沒(méi)有保存過(guò)的頻率，程序則根據(jù)PLC內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)線性計(jì)算出各個(gè)位置電壓輸出到馬達(dá)板的主動(dòng)點(diǎn)，對(duì)高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末負(fù)載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行置位。

波段則根據(jù)頻率所在的頻段，計(jì)算出需要的波段位置，并將計(jì)算出的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成馬達(dá)板主動(dòng)點(diǎn)的電壓輸出，直接對(duì)三根短路棒進(jìn)行置位。

諧波濾波器由一個(gè)專門的設(shè)置畫面，參數(shù)設(shè)置界面如圖2所示。

圖2 諧波濾波器參數(shù)設(shè)置界面

輸入諧波濾波器面板上頻率和刻度、高限刻度值和高限位置時(shí)的相對(duì)電壓值、低限刻度值和低限位置時(shí)的相對(duì)電壓值。程序依據(jù)這些參數(shù)和當(dāng)前外電的高低，準(zhǔn)確地計(jì)算出當(dāng)前要播音頻率所需要的濾波器刻度，并把計(jì)算出的刻度轉(zhuǎn)換成電壓輸出到馬達(dá)板的主動(dòng)點(diǎn)，對(duì)濾波器進(jìn)行準(zhǔn)確的置位。當(dāng)所有馬達(dá)的伺服位置到位后，就進(jìn)行加高壓調(diào)諧。下面是我臺(tái)所維護(hù)使用的DF100A發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖（圖3）。

由自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖可知，頻率控制板的指令是通過(guò)PLC中開(kāi)關(guān)量輸出IQ6模塊進(jìn)行輸出的，具體型號(hào)為C200H-OC225，實(shí)物如圖4所示。IQ6模塊里由16個(gè)繼電器組成，通過(guò)16個(gè)繼電器的吸合與釋放控制輸出的指令。IQ6模塊輸出是8421BCD碼。

（3）BCD碼：用四位二進(jìn)制代碼來(lái)表示一位十進(jìn)制數(shù)，稱為二--十進(jìn)制編碼，簡(jiǎn)稱BCD（Binary Coded Decimal）碼。根據(jù)代碼的每一位是否有權(quán)值，BCD碼可分為有權(quán)碼和無(wú)權(quán)碼兩類，應(yīng)用最多的是8421BCD碼，無(wú)權(quán)碼用得較多的是余三碼和格雷碼，我們通常所說(shuō)的BCD碼指的是8421BCD碼。這些編碼跟十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的關(guān)系如下表1。

表1 十進(jìn)制數(shù)8421BCD編碼

①8421BCD碼中的“8421”表示從高到低各位二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)的權(quán)值分別為8、4、2、1，將各二進(jìn)制位與權(quán)值相乘，并將乘積相加就得相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如，8421BCD碼“0111”，0€？+1€？+1€？+1€？=7D，其中D表示十進(jìn)制（Decimal）數(shù)。值得特別注意的是，8421BCD碼只有0000～1001共十個(gè)，而1010、1011等等不是8421BCD碼。

②余三碼是在8421BCD碼的基礎(chǔ)上，把每個(gè)數(shù)的代碼加上0011（對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)3）后得到的。格雷碼的編碼規(guī)則是相鄰的兩代碼之間只有一位二進(jìn)制位不同。不管是8421BCD碼還是余三碼還是格雷碼，總是4個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，如十進(jìn)制數(shù)18對(duì)應(yīng)的8421BCD碼就是0001 1000。

③壓縮的BCD碼用4個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示十進(jìn)制數(shù)，上面提到的就是壓縮的BCD碼。而非壓縮BCD碼用一個(gè)字節(jié)（八個(gè)二進(jìn)制位）表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總是0000，低4位的0000～1001表示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如，十進(jìn)制數(shù)87D，采用非壓縮8421BCD碼表示為二進(jìn)制數(shù)是00001000 00000111B。這種非壓縮BCD碼主要用于非數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域中。

2 自動(dòng)控制頻率出錯(cuò)故障

故障現(xiàn)象：A02#機(jī)檢修結(jié)束用手動(dòng)試機(jī)后正常倒自動(dòng)，用代播方式開(kāi)下時(shí)段要播音頻率11605KHz，此時(shí)發(fā)現(xiàn)頻率計(jì)顯示頻率為11645KHz，用收音機(jī)收測(cè)實(shí)際輸出為11645KHz。

圖4 IQ6模塊實(shí)物圖

故障分析處理：倒回手動(dòng)后，開(kāi)播音頻率11605KHz，頻率恢復(fù)正常。初步判斷為PLC故障，用代播方式逐個(gè)對(duì)運(yùn)行圖頻率進(jìn)行試機(jī)，發(fā)現(xiàn)大部分頻率均偏離（高）40KHz個(gè)別頻率正常。多次關(guān)閉PLC電源試驗(yàn)再重新開(kāi)啟故障依舊。在PLC中與載波頻率有關(guān)的只有頻率控制板11A3A2和開(kāi)關(guān)量輸出IQ6模塊，對(duì)11A3A2板進(jìn)行更換，故障依舊。更換IQ6模塊恢復(fù)正常，確認(rèn)故障出在IQ6模塊。

既然故障出在IQ6模塊，既通過(guò)對(duì)電路分析，對(duì)IQ6模塊內(nèi)的繼電器采用排除法進(jìn)行拔出后上機(jī)試驗(yàn)。對(duì)照指示燈和頻率計(jì)的變化，推斷16個(gè)繼電器組成了個(gè)、十、百、千四位8421BCD碼，并推斷出0～15個(gè)的繼電器排列，判斷故障出在6號(hào)繼電器，對(duì)應(yīng)為40KHz，繼電器吸合后不能正常釋放所致。

此類故障，在手動(dòng)試機(jī)時(shí)也曾出現(xiàn)過(guò)頻率出錯(cuò)的情況。這主要檢查頻率控制板11A3A2與頻率預(yù)制板1A16之間的連線接頭是否完好。我們?cè)?jīng)在其它發(fā)射機(jī)上也出現(xiàn)過(guò)，手動(dòng)試機(jī)時(shí)頻綜輸出比正確頻率偏離（低）40HZ情況，檢查頻率控制板11A3A2的J28線頭松掉，導(dǎo)致1A16板的C8輸出端懸空，使控制十位的繼電器無(wú)動(dòng)作，故頻率不正確，重新緊固接線插頭后恢復(fù)正常。

3 發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)

上述僅僅是頻率出錯(cuò)的典型故障，在日常維護(hù)中，還有很多其他類型的故障，比如自動(dòng)化系統(tǒng)故障、網(wǎng)線插接故障、自動(dòng)調(diào)諧失敗故障等等。為了使自動(dòng)化更好更安全地穩(wěn)定工作，在日常維護(hù)中，應(yīng)注意以下方面：（1）接口類控制板，外圍采樣設(shè)備要注意定期進(jìn)行清潔，及時(shí)檢查接線端子是否緊固，網(wǎng)線插接口有無(wú)松動(dòng)，這些看起來(lái)很小的地方，都有可能引起數(shù)據(jù)采集時(shí)不夠準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障。（2）定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)表值進(jìn)行校正。巡機(jī)抄表時(shí)，對(duì)自動(dòng)化各級(jí)表值和實(shí)際表值比較，如相差甚多，就要進(jìn)行分析處理。（3）定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)查殺病毒，及時(shí)升級(jí)殺毒軟件病毒庫(kù)。禁止移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)外網(wǎng)之間交叉使用，把病毒拒絕在外。

4 結(jié)束語(yǔ)

PLC是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，整個(gè)系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)，模塊之間相互獨(dú)立，互不影響，可快速更換、操作簡(jiǎn)單。因此在備品備件管理中，一定要確保備品備件的數(shù)量和質(zhì)量，確保上機(jī)的可靠性和可用性，在日常的檢修維護(hù)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)PLC的檢修，保證播音頻率的正確性，確保安全播音。

參考文獻(xiàn)

[1] DF-100A短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)說(shuō)明書.2003.

[2] 王永山，楊宏五，楊嬋娟.微型計(jì)算機(jī)控制原理及應(yīng)用（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[3] 廣播電視發(fā)送與傳輸（418E/F 100KW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)）.endprint

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能

（1）手動(dòng)、全自動(dòng)、半自動(dòng)三種工作模式可以方便、準(zhǔn)確地控制發(fā)射機(jī)，使發(fā)射機(jī)在最佳的狀態(tài)下穩(wěn)定地工作。自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)每部發(fā)射機(jī)的運(yùn)行圖修改，控制發(fā)射機(jī)的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)。自動(dòng)調(diào)諧，自動(dòng)封鎖音周，自動(dòng)加音周。在調(diào)諧和播音中對(duì)激勵(lì)、功率實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)發(fā)射機(jī)過(guò)流過(guò)載實(shí)時(shí)監(jiān)控；控制系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理速度和能力，可以準(zhǔn)確記錄下用戶需要的各種數(shù)據(jù)，自動(dòng)切換頻率。（2）在全自動(dòng)工作模式下，PLC自動(dòng)根據(jù)運(yùn)行圖的時(shí)間，識(shí)別當(dāng)前發(fā)射機(jī)需要的載波頻率，PLC的輸出指令通過(guò)頻率控制板11A3A2（圖1）。

控制頻率合成器輸出需要的載波頻率。當(dāng)有臨時(shí)代播或自動(dòng)試機(jī)時(shí)，PLC根據(jù)由代播命令輸入的載波頻率直接輸出，通過(guò)頻率控制板控制頻率合成器輸出需要的載波頻率，然后在頻率計(jì)數(shù)器上顯示出要代播的載波頻率，如果當(dāng)前頻率是保存過(guò)的熱播頻率，則以保存過(guò)的伺服電壓位置作為本次調(diào)諧的粗調(diào)位置，直接輸出各個(gè)伺服電壓對(duì)高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末負(fù)載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行置位；如果當(dāng)前頻率是一個(gè)全新的沒(méi)有保存過(guò)的頻率，程序則根據(jù)PLC內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)線性計(jì)算出各個(gè)位置電壓輸出到馬達(dá)板的主動(dòng)點(diǎn)，對(duì)高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末負(fù)載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行置位。

波段則根據(jù)頻率所在的頻段，計(jì)算出需要的波段位置，并將計(jì)算出的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成馬達(dá)板主動(dòng)點(diǎn)的電壓輸出，直接對(duì)三根短路棒進(jìn)行置位。

諧波濾波器由一個(gè)專門的設(shè)置畫面，參數(shù)設(shè)置界面如圖2所示。

圖2 諧波濾波器參數(shù)設(shè)置界面

輸入諧波濾波器面板上頻率和刻度、高限刻度值和高限位置時(shí)的相對(duì)電壓值、低限刻度值和低限位置時(shí)的相對(duì)電壓值。程序依據(jù)這些參數(shù)和當(dāng)前外電的高低，準(zhǔn)確地計(jì)算出當(dāng)前要播音頻率所需要的濾波器刻度，并把計(jì)算出的刻度轉(zhuǎn)換成電壓輸出到馬達(dá)板的主動(dòng)點(diǎn)，對(duì)濾波器進(jìn)行準(zhǔn)確的置位。當(dāng)所有馬達(dá)的伺服位置到位后，就進(jìn)行加高壓調(diào)諧。下面是我臺(tái)所維護(hù)使用的DF100A發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖（圖3）。

由自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖可知，頻率控制板的指令是通過(guò)PLC中開(kāi)關(guān)量輸出IQ6模塊進(jìn)行輸出的，具體型號(hào)為C200H-OC225，實(shí)物如圖4所示。IQ6模塊里由16個(gè)繼電器組成，通過(guò)16個(gè)繼電器的吸合與釋放控制輸出的指令。IQ6模塊輸出是8421BCD碼。

（3）BCD碼：用四位二進(jìn)制代碼來(lái)表示一位十進(jìn)制數(shù)，稱為二--十進(jìn)制編碼，簡(jiǎn)稱BCD（Binary Coded Decimal）碼。根據(jù)代碼的每一位是否有權(quán)值，BCD碼可分為有權(quán)碼和無(wú)權(quán)碼兩類，應(yīng)用最多的是8421BCD碼，無(wú)權(quán)碼用得較多的是余三碼和格雷碼，我們通常所說(shuō)的BCD碼指的是8421BCD碼。這些編碼跟十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的關(guān)系如下表1。

表1 十進(jìn)制數(shù)8421BCD編碼

①8421BCD碼中的“8421”表示從高到低各位二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)的權(quán)值分別為8、4、2、1，將各二進(jìn)制位與權(quán)值相乘，并將乘積相加就得相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如，8421BCD碼“0111”，0€？+1€？+1€？+1€？=7D，其中D表示十進(jìn)制（Decimal）數(shù)。值得特別注意的是，8421BCD碼只有0000～1001共十個(gè)，而1010、1011等等不是8421BCD碼。

②余三碼是在8421BCD碼的基礎(chǔ)上，把每個(gè)數(shù)的代碼加上0011（對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)3）后得到的。格雷碼的編碼規(guī)則是相鄰的兩代碼之間只有一位二進(jìn)制位不同。不管是8421BCD碼還是余三碼還是格雷碼，總是4個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，如十進(jìn)制數(shù)18對(duì)應(yīng)的8421BCD碼就是0001 1000。

③壓縮的BCD碼用4個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示十進(jìn)制數(shù)，上面提到的就是壓縮的BCD碼。而非壓縮BCD碼用一個(gè)字節(jié)（八個(gè)二進(jìn)制位）表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總是0000，低4位的0000～1001表示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如，十進(jìn)制數(shù)87D，采用非壓縮8421BCD碼表示為二進(jìn)制數(shù)是00001000 00000111B。這種非壓縮BCD碼主要用于非數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域中。

2 自動(dòng)控制頻率出錯(cuò)故障

故障現(xiàn)象：A02#機(jī)檢修結(jié)束用手動(dòng)試機(jī)后正常倒自動(dòng)，用代播方式開(kāi)下時(shí)段要播音頻率11605KHz，此時(shí)發(fā)現(xiàn)頻率計(jì)顯示頻率為11645KHz，用收音機(jī)收測(cè)實(shí)際輸出為11645KHz。

圖4 IQ6模塊實(shí)物圖

故障分析處理：倒回手動(dòng)后，開(kāi)播音頻率11605KHz，頻率恢復(fù)正常。初步判斷為PLC故障，用代播方式逐個(gè)對(duì)運(yùn)行圖頻率進(jìn)行試機(jī)，發(fā)現(xiàn)大部分頻率均偏離（高）40KHz個(gè)別頻率正常。多次關(guān)閉PLC電源試驗(yàn)再重新開(kāi)啟故障依舊。在PLC中與載波頻率有關(guān)的只有頻率控制板11A3A2和開(kāi)關(guān)量輸出IQ6模塊，對(duì)11A3A2板進(jìn)行更換，故障依舊。更換IQ6模塊恢復(fù)正常，確認(rèn)故障出在IQ6模塊。

既然故障出在IQ6模塊，既通過(guò)對(duì)電路分析，對(duì)IQ6模塊內(nèi)的繼電器采用排除法進(jìn)行拔出后上機(jī)試驗(yàn)。對(duì)照指示燈和頻率計(jì)的變化，推斷16個(gè)繼電器組成了個(gè)、十、百、千四位8421BCD碼，并推斷出0～15個(gè)的繼電器排列，判斷故障出在6號(hào)繼電器，對(duì)應(yīng)為40KHz，繼電器吸合后不能正常釋放所致。

此類故障，在手動(dòng)試機(jī)時(shí)也曾出現(xiàn)過(guò)頻率出錯(cuò)的情況。這主要檢查頻率控制板11A3A2與頻率預(yù)制板1A16之間的連線接頭是否完好。我們?cè)?jīng)在其它發(fā)射機(jī)上也出現(xiàn)過(guò)，手動(dòng)試機(jī)時(shí)頻綜輸出比正確頻率偏離（低）40HZ情況，檢查頻率控制板11A3A2的J28線頭松掉，導(dǎo)致1A16板的C8輸出端懸空，使控制十位的繼電器無(wú)動(dòng)作，故頻率不正確，重新緊固接線插頭后恢復(fù)正常。

3 發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)

上述僅僅是頻率出錯(cuò)的典型故障，在日常維護(hù)中，還有很多其他類型的故障，比如自動(dòng)化系統(tǒng)故障、網(wǎng)線插接故障、自動(dòng)調(diào)諧失敗故障等等。為了使自動(dòng)化更好更安全地穩(wěn)定工作，在日常維護(hù)中，應(yīng)注意以下方面：（1）接口類控制板，外圍采樣設(shè)備要注意定期進(jìn)行清潔，及時(shí)檢查接線端子是否緊固，網(wǎng)線插接口有無(wú)松動(dòng)，這些看起來(lái)很小的地方，都有可能引起數(shù)據(jù)采集時(shí)不夠準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障。（2）定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)表值進(jìn)行校正。巡機(jī)抄表時(shí)，對(duì)自動(dòng)化各級(jí)表值和實(shí)際表值比較，如相差甚多，就要進(jìn)行分析處理。（3）定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)查殺病毒，及時(shí)升級(jí)殺毒軟件病毒庫(kù)。禁止移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)外網(wǎng)之間交叉使用，把病毒拒絕在外。

4 結(jié)束語(yǔ)

PLC是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，整個(gè)系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)，模塊之間相互獨(dú)立，互不影響，可快速更換、操作簡(jiǎn)單。因此在備品備件管理中，一定要確保備品備件的數(shù)量和質(zhì)量，確保上機(jī)的可靠性和可用性，在日常的檢修維護(hù)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)PLC的檢修，保證播音頻率的正確性，確保安全播音。

參考文獻(xiàn)

[1] DF-100A短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)說(shuō)明書.2003.

[2] 王永山，楊宏五，楊嬋娟.微型計(jì)算機(jī)控制原理及應(yīng)用（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[3] 廣播電視發(fā)送與傳輸（418E/F 100KW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)）.endprint

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能

（1）手動(dòng)、全自動(dòng)、半自動(dòng)三種工作模式可以方便、準(zhǔn)確地控制發(fā)射機(jī)，使發(fā)射機(jī)在最佳的狀態(tài)下穩(wěn)定地工作。自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)每部發(fā)射機(jī)的運(yùn)行圖修改，控制發(fā)射機(jī)的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)。自動(dòng)調(diào)諧，自動(dòng)封鎖音周，自動(dòng)加音周。在調(diào)諧和播音中對(duì)激勵(lì)、功率實(shí)時(shí)監(jiān)控；對(duì)發(fā)射機(jī)過(guò)流過(guò)載實(shí)時(shí)監(jiān)控；控制系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理速度和能力，可以準(zhǔn)確記錄下用戶需要的各種數(shù)據(jù)，自動(dòng)切換頻率。（2）在全自動(dòng)工作模式下，PLC自動(dòng)根據(jù)運(yùn)行圖的時(shí)間，識(shí)別當(dāng)前發(fā)射機(jī)需要的載波頻率，PLC的輸出指令通過(guò)頻率控制板11A3A2（圖1）。

控制頻率合成器輸出需要的載波頻率。當(dāng)有臨時(shí)代播或自動(dòng)試機(jī)時(shí)，PLC根據(jù)由代播命令輸入的載波頻率直接輸出，通過(guò)頻率控制板控制頻率合成器輸出需要的載波頻率，然后在頻率計(jì)數(shù)器上顯示出要代播的載波頻率，如果當(dāng)前頻率是保存過(guò)的熱播頻率，則以保存過(guò)的伺服電壓位置作為本次調(diào)諧的粗調(diào)位置，直接輸出各個(gè)伺服電壓對(duì)高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末負(fù)載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行置位；如果當(dāng)前頻率是一個(gè)全新的沒(méi)有保存過(guò)的頻率，程序則根據(jù)PLC內(nèi)部保存的數(shù)據(jù)線性計(jì)算出各個(gè)位置電壓輸出到馬達(dá)板的主動(dòng)點(diǎn)，對(duì)高前調(diào)諧、高末調(diào)諧、高末負(fù)載電容以及平衡/不平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行置位。

波段則根據(jù)頻率所在的頻段，計(jì)算出需要的波段位置，并將計(jì)算出的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成馬達(dá)板主動(dòng)點(diǎn)的電壓輸出，直接對(duì)三根短路棒進(jìn)行置位。

諧波濾波器由一個(gè)專門的設(shè)置畫面，參數(shù)設(shè)置界面如圖2所示。

圖2 諧波濾波器參數(shù)設(shè)置界面

輸入諧波濾波器面板上頻率和刻度、高限刻度值和高限位置時(shí)的相對(duì)電壓值、低限刻度值和低限位置時(shí)的相對(duì)電壓值。程序依據(jù)這些參數(shù)和當(dāng)前外電的高低，準(zhǔn)確地計(jì)算出當(dāng)前要播音頻率所需要的濾波器刻度，并把計(jì)算出的刻度轉(zhuǎn)換成電壓輸出到馬達(dá)板的主動(dòng)點(diǎn)，對(duì)濾波器進(jìn)行準(zhǔn)確的置位。當(dāng)所有馬達(dá)的伺服位置到位后，就進(jìn)行加高壓調(diào)諧。下面是我臺(tái)所維護(hù)使用的DF100A發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖（圖3）。

由自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖可知，頻率控制板的指令是通過(guò)PLC中開(kāi)關(guān)量輸出IQ6模塊進(jìn)行輸出的，具體型號(hào)為C200H-OC225，實(shí)物如圖4所示。IQ6模塊里由16個(gè)繼電器組成，通過(guò)16個(gè)繼電器的吸合與釋放控制輸出的指令。IQ6模塊輸出是8421BCD碼。

（3）BCD碼：用四位二進(jìn)制代碼來(lái)表示一位十進(jìn)制數(shù)，稱為二--十進(jìn)制編碼，簡(jiǎn)稱BCD（Binary Coded Decimal）碼。根據(jù)代碼的每一位是否有權(quán)值，BCD碼可分為有權(quán)碼和無(wú)權(quán)碼兩類，應(yīng)用最多的是8421BCD碼，無(wú)權(quán)碼用得較多的是余三碼和格雷碼，我們通常所說(shuō)的BCD碼指的是8421BCD碼。這些編碼跟十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的關(guān)系如下表1。

表1 十進(jìn)制數(shù)8421BCD編碼

①8421BCD碼中的“8421”表示從高到低各位二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)的權(quán)值分別為8、4、2、1，將各二進(jìn)制位與權(quán)值相乘，并將乘積相加就得相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如，8421BCD碼“0111”，0€？+1€？+1€？+1€？=7D，其中D表示十進(jìn)制（Decimal）數(shù)。值得特別注意的是，8421BCD碼只有0000～1001共十個(gè)，而1010、1011等等不是8421BCD碼。

②余三碼是在8421BCD碼的基礎(chǔ)上，把每個(gè)數(shù)的代碼加上0011（對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)3）后得到的。格雷碼的編碼規(guī)則是相鄰的兩代碼之間只有一位二進(jìn)制位不同。不管是8421BCD碼還是余三碼還是格雷碼，總是4個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng)一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，如十進(jìn)制數(shù)18對(duì)應(yīng)的8421BCD碼就是0001 1000。

③壓縮的BCD碼用4個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示十進(jìn)制數(shù)，上面提到的就是壓縮的BCD碼。而非壓縮BCD碼用一個(gè)字節(jié)（八個(gè)二進(jìn)制位）表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總是0000，低4位的0000～1001表示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。例如，十進(jìn)制數(shù)87D，采用非壓縮8421BCD碼表示為二進(jìn)制數(shù)是00001000 00000111B。這種非壓縮BCD碼主要用于非數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域中。

2 自動(dòng)控制頻率出錯(cuò)故障

故障現(xiàn)象：A02#機(jī)檢修結(jié)束用手動(dòng)試機(jī)后正常倒自動(dòng)，用代播方式開(kāi)下時(shí)段要播音頻率11605KHz，此時(shí)發(fā)現(xiàn)頻率計(jì)顯示頻率為11645KHz，用收音機(jī)收測(cè)實(shí)際輸出為11645KHz。

圖4 IQ6模塊實(shí)物圖

故障分析處理：倒回手動(dòng)后，開(kāi)播音頻率11605KHz，頻率恢復(fù)正常。初步判斷為PLC故障，用代播方式逐個(gè)對(duì)運(yùn)行圖頻率進(jìn)行試機(jī)，發(fā)現(xiàn)大部分頻率均偏離（高）40KHz個(gè)別頻率正常。多次關(guān)閉PLC電源試驗(yàn)再重新開(kāi)啟故障依舊。在PLC中與載波頻率有關(guān)的只有頻率控制板11A3A2和開(kāi)關(guān)量輸出IQ6模塊，對(duì)11A3A2板進(jìn)行更換，故障依舊。更換IQ6模塊恢復(fù)正常，確認(rèn)故障出在IQ6模塊。

既然故障出在IQ6模塊，既通過(guò)對(duì)電路分析，對(duì)IQ6模塊內(nèi)的繼電器采用排除法進(jìn)行拔出后上機(jī)試驗(yàn)。對(duì)照指示燈和頻率計(jì)的變化，推斷16個(gè)繼電器組成了個(gè)、十、百、千四位8421BCD碼，并推斷出0～15個(gè)的繼電器排列，判斷故障出在6號(hào)繼電器，對(duì)應(yīng)為40KHz，繼電器吸合后不能正常釋放所致。

此類故障，在手動(dòng)試機(jī)時(shí)也曾出現(xiàn)過(guò)頻率出錯(cuò)的情況。這主要檢查頻率控制板11A3A2與頻率預(yù)制板1A16之間的連線接頭是否完好。我們?cè)?jīng)在其它發(fā)射機(jī)上也出現(xiàn)過(guò)，手動(dòng)試機(jī)時(shí)頻綜輸出比正確頻率偏離（低）40HZ情況，檢查頻率控制板11A3A2的J28線頭松掉，導(dǎo)致1A16板的C8輸出端懸空，使控制十位的繼電器無(wú)動(dòng)作，故頻率不正確，重新緊固接線插頭后恢復(fù)正常。

3 發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)

上述僅僅是頻率出錯(cuò)的典型故障，在日常維護(hù)中，還有很多其他類型的故障，比如自動(dòng)化系統(tǒng)故障、網(wǎng)線插接故障、自動(dòng)調(diào)諧失敗故障等等。為了使自動(dòng)化更好更安全地穩(wěn)定工作，在日常維護(hù)中，應(yīng)注意以下方面：（1）接口類控制板，外圍采樣設(shè)備要注意定期進(jìn)行清潔，及時(shí)檢查接線端子是否緊固，網(wǎng)線插接口有無(wú)松動(dòng)，這些看起來(lái)很小的地方，都有可能引起數(shù)據(jù)采集時(shí)不夠準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障。（2）定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)表值進(jìn)行校正。巡機(jī)抄表時(shí)，對(duì)自動(dòng)化各級(jí)表值和實(shí)際表值比較，如相差甚多，就要進(jìn)行分析處理。（3）定期對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)查殺病毒，及時(shí)升級(jí)殺毒軟件病毒庫(kù)。禁止移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)外網(wǎng)之間交叉使用，把病毒拒絕在外。

4 結(jié)束語(yǔ)

PLC是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)備，適應(yīng)性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，整個(gè)系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)，模塊之間相互獨(dú)立，互不影響，可快速更換、操作簡(jiǎn)單。因此在備品備件管理中，一定要確保備品備件的數(shù)量和質(zhì)量，確保上機(jī)的可靠性和可用性，在日常的檢修維護(hù)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)PLC的檢修，保證播音頻率的正確性，確保安全播音。

參考文獻(xiàn)

[1] DF-100A短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)說(shuō)明書.2003.

[2] 王永山，楊宏五，楊嬋娟.微型計(jì)算機(jī)控制原理及應(yīng)用（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[3] 廣播電視發(fā)送與傳輸（418E/F 100KW PSM短波廣播發(fā)射機(jī)）.endprint