馮東亮

（作者單位：國家新聞出版廣電總局554臺）

M2W 100kW發(fā)射機控制系統(tǒng)分析與故障處理

馮東亮

（作者單位：國家新聞出版廣電總局554臺）

發(fā)射機的控制系統(tǒng)是M2W系列發(fā)射機的工作核心，而IUC則是整個控制系統(tǒng)的核心。過程控制程序通過隔離、驅(qū)動電路（CXM-DIO3）連接到配電盤的執(zhí)行部件（繼電器、交流接觸器），或通過其它電路連接到不同的用戶接口，如人機接口或遠程控制接口。通過對發(fā)射機過程控制系統(tǒng)的分析有助于我們深入了解發(fā)射機的命令執(zhí)行過程和外部狀態(tài)監(jiān)測通路，當發(fā)生信號丟失情況時，能夠及時找到故障點，最大程度保障播音安全。

IUC；基本監(jiān)控；過程控制；CXM-DIO3

M2W發(fā)射機是原法國THAMCAST公司于20世紀末開發(fā)生產(chǎn)的中波機型，其技術先進，模塊化設計，工作穩(wěn)定，性能優(yōu)越。發(fā)射機的控制系統(tǒng)是M2W系列發(fā)射機的工作核心。包括CPU中心單元IUC、CXM-DIO3接口、M2W11-16板等板卡。IUC，基本監(jiān)控的CPU中心單元，使用EPROM組件存儲有發(fā)射機正常運行的功率、頻率等參數(shù)配置，控制發(fā)射機運行時的工作狀態(tài)。CXM-DIO3、IUC與外部電路的接口，通過相關指令的輸入與輸出實現(xiàn)繼電控制與狀態(tài)監(jiān)測，如圖1所示。

圖1　控制原理框圖

過程控制程序通過隔離、驅(qū)動電路（CXM-DIO3）連接到配電盤的執(zhí)行部件（繼電器、交流接觸器），或通過其它電路聯(lián)接到不同的用戶接口，如人機接口或遠程控制接口；信號處理程序通過獨立驅(qū)動器與外界接口。即當CPU中心單元IUC發(fā)出操作指令后，指令通過CXM-DIO3接口到繼電器，交流接觸器執(zhí)行，然后通過繼電器接點的閉合將狀態(tài)返回到CXM-DIO3接口，最終回到IUC。

CXM-DIO3通過自身的輸入輸出接口，一方面，可以把來自IUC的指令輸出到外部繼電器接點，另一方面，可以把外部狀態(tài)送到IUC。CXM-DIO3 I/O定義如圖2。

IUC通過CXM-DIO3相對應的I/O接口發(fā)出指令和收到狀態(tài)，分析對應I/O接口定義有助于我們深入理解每個信號的含義以及進一步研究各個信號的通路，信號含義參考表1。

圖2　CXM-DIO3 I/O接口定義

表1　信號含義

發(fā)射機開機步進控制為Q1，F(xiàn)S2合上，發(fā)射機OFF，關機狀態(tài)，人機接口（觸摸屏及其控制器）和恒溫晶體振蕩器工作。STBY，待機狀態(tài)，控制系統(tǒng)電源和驅(qū)動電源工作，冷卻系統(tǒng)工作。ON，開機狀態(tài)，VDD電源開啟，發(fā)射機輸出功率。

發(fā)射機過程控制監(jiān)控發(fā)射機各個電源的啟動狀態(tài)和發(fā)射機外部聯(lián)鎖等，當中間有一個電源返回信號丟失，發(fā)射機保護系統(tǒng)會強制發(fā)射機關機。

1　M2W發(fā)射機電源組成

發(fā)射機電源由控制電源，24V連鎖電源，48V功放模塊驅(qū)動電源，3×400VAC主電源，300VDC功放主電源VDD組成。

1.1230VAC控制電源

控制電源為人機接口、連鎖系統(tǒng)、晶振激勵器等控制系統(tǒng)供電。取自400V供電主電源的一項，金屬氧化物可變電阻浪涌保護器P2與之相接，提供過壓保護。

發(fā)射機控制系統(tǒng)設置有獨立的供電電源。在發(fā)射機關機狀態(tài)，人機接口、管理單元、恒溫晶體振蕩器仍保持供電，確保任何時候都能以本地工作方式開機。

控制電源由三個電源模塊（AC/DC變換器）供給，電源模塊的輸入與輸出之間相互隔離，輸出之間也相互隔離。

LM3675為多路電源輸出模塊，有三路輸出電壓：（1）24VDC/1.0A為人機接口（MMI）和控制系統(tǒng)冷卻風扇供電；（2）5.1VDC/1.6A為PLC供電；（3）12VDC/1.0A為壓控頻率振蕩器（OCXO）供電。

LM2540兩路電源+15/-15VDC輸出，為工作于模擬狀態(tài)的IC芯片（實現(xiàn)快速監(jiān)控）和其他需要-15VDC電源的電路板供電。

LS1001一路獨立電源+5VDC輸出，為信號處理系統(tǒng)和快速監(jiān)控系統(tǒng)供電。

1.23×400VAC主電源

3×400VAC主電源是發(fā)射機的主供電電源。主要為主整流變壓器、冷卻風機及控制系統(tǒng)供電。其輸入連接在主電源開關Q1的次端，在400V主電源分配板進行電源分配。金屬氧化物可變電阻浪涌保護器P1與之連接，提供過壓保護。

1.324VDC連鎖電源

24VDC電源由開關穩(wěn)壓電源模塊G2提供，G2不僅僅為連鎖通路提供電源，還同時為400V主電源分配板上的繼電器和信號檢測等相關電路供電。

1.448VDC驅(qū)動電源

為RF功率放大模塊場效應管FET的驅(qū)動級供電。100kW發(fā)射機共配置8塊同樣的驅(qū)動電源模塊，一塊驅(qū)動電源模塊根據(jù)其位置不同可為2塊或3塊模塊載板供電，即為8個或12個功率模塊供電。驅(qū)動電源模塊輸入與輸出電氣隔離，保證工作穩(wěn)定。

1.5300VDC功放主電源VDD

為全機功率放大器提供功率電源，是發(fā)射機的工作主電源，主要組件包括主整變壓器和整流橋。

主電源經(jīng)整流變壓器，雙次級輸出接至雙三相橋式整流器，經(jīng)過平衡線圈L0并聯(lián)輸出構成12相整流電源，輸出300VDC。電源控制接觸器分別是KM3、KM4。為降低接通瞬間的電流沖擊，采取分步啟動方式，由KM4控制串接在通路中的電阻在主接觸器KM3接通前先行短暫接通。

2　過程控制分析

VDD射頻模塊電壓，VCTRL控制電壓，R-OFF，INTERLOCK門連鎖，緊急關機按鈕，VDR驅(qū)動電壓這些相關控制信號組成IUC對于外部繼電器的控制和發(fā)射機的各種監(jiān)測保護，起到發(fā)射機開機步進控制，發(fā)射機運行狀態(tài)管理。即當控制電壓VCTRL正常時，發(fā)射機允許啟動風機和驅(qū)動電源，風機和驅(qū)動電源啟動后，門連鎖以及緊急關機按鈕正常時，而此時R-OFF，VDD信號正常，VDD這時才允許有功率開機，進而起到對人身安全和發(fā)射機保護的作用。

如圖3所示，IUC通過CXM-DIO3向繼電器發(fā)出相關信號，通關繼電器接點的吸合返回信號，說明此時發(fā)射機各項工作正常。

圖3　信號邏輯流程

當發(fā)射機合上Q1，F(xiàn)S2正常時，電源LM3675工作，當按下STAND-BY時，電源LS1001、LM2540工作，IUC通過CXM-DIO3 OUT1送出VCTRL檢測信號，此時繼電器KM2得電吸合，通過繼電器KM2輔助接點33、34返回VCTRL正常信號VCTRL-SUP給CXM-DIO3 IN1，說明此時VCTRL信號正常。IUC通過CXM-DIO3 OUT3送出VDR啟動控制信號，此時KM2接點13、14已經(jīng)吸合，繼電器KM11（風機控制繼電器）和KM12（模塊48V驅(qū)動電源控制繼電器）線包得電，風機啟動，驅(qū)動電源工作，通過繼電器KM11輔助接點43、44返回VDR-SUP信號到CXM-DIO3IN3。

當繼續(xù)按下ON時，IUC通過CXMDIO3 OUT5送出R-OFF檢測信號，CXM-DIO3 OUT7送出VDD控制信號，若此時連鎖回路正常即24VDC電源、緊急關機按鈕、門開關、功放柜保護面板均正常，繼電器K2線包得電吸合，INTERLOCK信號正常，前期繼電器KM11，KM12已經(jīng)吸合，故繼電器KM4得電吸合，通過繼電器KM4接點13、14返回R-OFF SUP信號到CXM-DIO3 IN5，然后繼電器KM4斷開。VDD控制信號使繼電器K3吸合，繼而繼電器KM3線包得電，通過繼電器KM3接點13、14返回VDD-SUP信號到CXM-DIO3 IN7，發(fā)射機加功率，開機完成。發(fā)射機整個過程控制系統(tǒng)完成開機過程的監(jiān)測，發(fā)射機開機后，過程控制系統(tǒng)還將一直保持監(jiān)測狀態(tài)，一旦在發(fā)射機工作中出現(xiàn)某個信號中斷丟失，發(fā)射機將發(fā)出告警并關機保護。

M2W發(fā)射機的過程控制系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)射機在開機的步進過程中各個電源的啟動狀態(tài)和發(fā)射機外部聯(lián)鎖等，當中間有一個電源返回信號丟失，發(fā)射機保護系統(tǒng)會強制發(fā)射機關機。這對于整機安全提供了可靠保證，提前防止在有故障前提下造成更大破壞，防止故障擴大化。如果過程中任何一個返回信號丟失，IUC將保護發(fā)射機，發(fā)出告警，不能進行下一步操作，此時就需要檢查相關通路。

3　典型故障分析

某臺M2W發(fā)射機出現(xiàn)當發(fā)射機ON開機，觸摸屏顯示R-OFF supervision missing，CXM-DIO3 IN5指示燈不亮時，發(fā)射機無法加ON。這個故障表明R-OFF返回信號丟失，此時就要查找R-OFF信號通路，R-OFF信號由IUC發(fā)出到CXM-DIO3 OUT5經(jīng)過K2繼電器接點21、24到KM11 33、34接點，當KM4吸合后由接點13、14返回到CXM-DIO3 IN5。首先，判斷IUC通過CXM-DIO3發(fā)出的R-OFF檢測信號是否正常，測量A3B-11，R-OFF檢測信號存在，再繼續(xù)向下判斷，繼電器K2吸合是否正常，接點21、24是否正常，如均正常，則檢查繼電器KM11、KM12是否吸合正常，KM11輔助接點33、34接觸是否正常，繼電器KM4線包是否有24V，能否正常吸合，接點13、14是否正常。經(jīng)查是由于繼電器KM4線包有24V但繼電器不能正常吸合，（緊急情況下可強制讓KM4吸合）更換繼電器KM4后，試機正常。

對于出現(xiàn)其他信號監(jiān)測丟失故障，也同樣需要對信號監(jiān)測通路進行分析檢查，查找到信號丟失點。

4　結語

本文是對發(fā)射機過程控制系統(tǒng)做了分析，使我們不僅可以深入了解整個過程，也可以進一步分析典型故障，為我們在處理分析這類故障過程中提供了思路。M2W發(fā)射機有著非常嚴謹?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)，當某一信號丟失，發(fā)射機會告警或者強制關機，從而保護發(fā)射機。但是，這就要求我們的維護工作人員能夠清楚地認識整個信號監(jiān)控系統(tǒng)，并且在日常維護過程中對監(jiān)控通路做好檢查工作，這樣才能在日常維護中保證發(fā)射機可以安全播音，即使在遇到信號監(jiān)測丟失故障時也可以及時發(fā)現(xiàn)并予以處理。