李 斌

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DX發(fā)射機控制單元TCU智能切換系統(tǒng)材料

李 斌

DX機器中TCU（發(fā)射機控制單元）是整個機器中的心臟，線路復雜又涉及軟件，所以一旦發(fā)射機控制單元出現故障就是關機故障，而且還不容易查找到故障點，就會造成長時間的停播。有了TCU智能切換系統(tǒng)，就可以把幾小時的處理時間縮短為幾分鐘，為安全播出提供了有效的保障。

項目簡介

主要內容

DX系列發(fā)射機控制單元TCU智能切換系統(tǒng)的研發(fā)著眼于解決DX系列發(fā)射機故障高發(fā)的公共部位，通過采用硬件冗余技術和TCU智能切換技術后，可將此類故障處理時間由幾個小時縮短為5min之內，對于改善不間斷安全播出具有非常重要的意義。它主要包括五個切換分系統(tǒng)：TCU子機柜切換系統(tǒng)、CCU子機柜切換系統(tǒng)、PLC子機柜切換系統(tǒng)、TCU電源切換系統(tǒng)、CCU電源切換系統(tǒng)和一個SIMENS PLC控制中心組成。作用是將進口的發(fā)射機控制單元TCU柜和國產化的發(fā)射機控制單元柜間故障時具備本地切換/遠程切換/智能切換的功能。

主要技術創(chuàng)新點

DX系列發(fā)射機控制單元TCU智能切換系統(tǒng)

TCU切換系統(tǒng)采用以PLC為控制核心的智能切換系統(tǒng)，外圍整合了計算機科技應用技術、過程監(jiān)控和無線監(jiān)測報警技術等。為真正意義上實現了中波臺發(fā)射機房“有人留守，無人值班”的新運維模式奠定堅實的基礎。

主要技術特性有：

高可靠性：主備用TCU控制柜在物理上相互隔離，避免了兩套控制系統(tǒng)間相互串擾，保證了主、備柜之間各自的完整性、獨立性和可靠性；

高效率性：TCU柜故障判斷處理時間由幾個小時縮短為3min之內，對于不間斷安全播出具有非常重要的意義；

功能齊全：有本地切換、遠程切換和智能切換三種切換模式可供選擇；

擴展性強：采用積木化設計，適用于DX-400/600/800/1000/1200全系列并機中波發(fā)射機。

安裝便捷：充分考慮DX系列發(fā)射機布局的特點，利用發(fā)射機閑置的空間，合理布局，安裝方便，具有一定的通用性。

DX系列發(fā)射機MMI人機控制接口屏主要是用來控制和監(jiān)測并機網絡的所有功能，用來對功放單元進行較高級別控制以及用來對整流器機柜和冷卻系統(tǒng)進行監(jiān)測。其作用是提供一個中心控制和監(jiān)測位置。

我們通過采用普洛菲斯（PROFACE）觸摸屏GP-2501S-24V，編寫出MMI人機控制接口屏程序，各項性能、指標均符合要求，技術指標達到甲級，取得了完全替換進口QuickPanel Operator Interfaces（23萬）的目的。

詳細技術內容

由于發(fā)射機控制單元TCU是DX型發(fā)射機控制的核心，系統(tǒng)相當復雜，近些年來，由于該系統(tǒng)故障而引發(fā)了多起重特大停播事故，給發(fā)射機控制單元TCU智能切換系統(tǒng)的研發(fā)提出了迫切的要求。

發(fā)射機控制單元TCU智能切換系統(tǒng)

系統(tǒng)設計要求

為了讓全國產化的發(fā)射機控制單元TCU柜和原機的TCU柜之間能有機地結合起來，當進口的TCU柜出現故障時，可快速通過智能切換系統(tǒng)使主、備TCU柜的各相關功能柜之間互相切換，大大縮短了故障處理時間。

切換系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示。

表1　G6A繼電器額定值

圖1　為TCU智能切換系統(tǒng)實物圖

TCU智能切換系統(tǒng)的工作原理

“TCU SUB SWITCH SYSTEM”TCU子機柜切換系統(tǒng)板主要功能是TCU分機柜出現故障時，通過切換，將主用TCU快速切換至備用TCU，實現將故障的TCU機柜進行物理隔離，繼續(xù)維持正常播出。切換系統(tǒng)的主要器件為繼電器，需要將涉及TCU子機柜中的所有出入“8A1A10-TCU INTERFACE BOARD”的控制信號都采集到TCU子機柜切換系統(tǒng)板上，然后通過繼電器NC節(jié)點和NO節(jié)點實現主用TCU柜與備份TCU柜之間的切換。

繼電器采用的是日本Omron公司生產的G6A微型繼電器，該繼電器具有：抗電磁干擾性能強，可實現高密度安裝；耐沖擊電壓1，500V FCC規(guī)格標準，實現耐高壓；包金雙接點，而且低接點振動，可以發(fā)揮高接觸可靠性。該繼電器內部共有4組接點，可以提供4路信號的切換，其參數如表1所示。

TCU智能切換系統(tǒng)的軟件

TCU智能切換系統(tǒng)包括幾個相對獨立的子單元：SLC 5/04 PLC故障判斷及開機單元、西門子S7-200切換單元、上位機HMI監(jiān)控及操作單元、無線報警系統(tǒng)單元。

切換S7-200為整個智能切換系統(tǒng)的核心。它與主/備DX型系列發(fā)射機控制單元TCU的SLC 5/04之間通過接線的方式（DI/DO）傳遞信號和命令。切換S7-200通過DO控制PLC SUB……CCU PS，共5個部分的切換電路，實現這5個子單元的主/備切換。通過DI/DO接口和通訊接口，就將上述的4個子系統(tǒng)連結為一個整體，達到發(fā)射機控制單元TCU控制單元（TCU）智能切換的目標。

故障判斷模塊通過對本機柜的5個子單元：PLC SUB；TCU SUB；CCU SUB；TCU PS；CCU PS故障點進行判斷。當檢測到其中一個有故障時，輸出故障信號給切換S7-200做出相應的動作。

S7-200切換程序包括：故障確認模塊、運行圖判斷模塊、切換模塊以及開機程序模塊。各個模塊順序執(zhí)行，一個模塊執(zhí)行完畢后輸出執(zhí)行結果，下一模塊根據上一模塊的結果判斷是否滿足執(zhí)行條件。最后完成輸出開機命令到SLC 5/04，啟動發(fā)射機控制單元TCU。

TCU智能切換系統(tǒng)

DX系列發(fā)射機控制單元智能切換系統(tǒng)概述

主備TCU機柜通過智能切換系統(tǒng)進行主備切換，工作原理如圖2所示。

S1～S5分別控制TCU POWER SUPPLY、CCU POWER SUPPLY、TCU SUB、CCU SUB 和PLC SUB子機柜5個部分的單獨切換，S6（未畫出）控制TCU柜的整柜切換。他們的切換過程由智能切換系統(tǒng)模塊進行控制。智能切換系統(tǒng)模塊采用西門子（SIEMENS）公司的S7-200，通過編程實現。

S7-200為通用的PLC，本身集成了I/O，并且可通過擴展增加I/O的數量，采用標準的梯形圖編程。

DI點接收主/備DX系列發(fā)射機控制單元TCU控制柜中的SLC 5/04 PLC的故障檢測信號。當接收到故障信號后，根據編寫的程序判斷主或備的哪部分產生故障。在判斷發(fā)射機因故障原因已經造成停機，發(fā)出切換命令到相應的切換電路（如TCU SUB故障，則發(fā)送到S3）。切換電路將這部分的子機柜切換到備用機柜。

在切換系統(tǒng)將子機柜切換到備用后，S7-200通過DO點發(fā)出復位/開機指令給PLC SUB單元的SLC 5/04。在發(fā)射機運行圖期間，SLC 5/04自動對發(fā)射機系統(tǒng)進行一系列的復位與判斷，達到符合開機條件后自動控制發(fā)射機開機。

以上的一系列動作均在主/備SLC 5/04、切換系統(tǒng)的S7-200 PLC之間完成，通過預先編制的程序實現，無需人工參與。

圖2　DX系列發(fā)射機智能切換系統(tǒng)總框圖

圖3　PLC智能切換構造圖

另外，為了檢修過程中切換的靈活性，在智能切換系統(tǒng)中還設置手動切換功能，實現分別對TCU子機柜的單獨切換或整個TCU機柜的全部切換。

智能切換控制主電路的組成及作用

智能切換控制電路板主要S7-200、交流接觸器，開關電源、端子等組成，與主/備DX控制系統(tǒng)中的SLC 5/04 PLC組成智能控制中心。

智能切換控制主電路

TCU智能切換系統(tǒng)控制信號原理如圖3所示，主要由S7-200 PLC可編程控制器及外圍電路組成，分別實現手動切換、遠程切換和智能切換功能。S7-200上設置S1～S9對應的切換開關、手自動切換開關。當手自動切換開關處于手動狀態(tài)時，可由操作人員獨立對S1～S6進行手動切換。手動分體切換主要應用于檢修和故障排隊情況，利用各單元分體性，通過各種組合，實現快速查找故障點。

S7-200 PLC與主/備DX控制系統(tǒng)中的SLC 5/04 PLC構成智能切換控制中心

S7-200 PLCDI點接收主/備DX控制系統(tǒng)中的SLC 5/04 PLC的故障狀態(tài)信號。當接收到故障信號后，根據編寫的程序判斷主或備的哪分單元出現故障，在判斷發(fā)射機已經出現停機，發(fā)出切換命令到相應的S切換電路（如TCU SUB故障，則發(fā)送到S2）。切換電路將這部分的子系統(tǒng)切換到備用。其主要構造如圖3所示。

交流接觸器

由于TCU電源控制箱和CCU電源控制箱由于電流較大，故采用交流接觸器完成切換。

維護

為了保證本產品能正常運行，需對它進行定期檢查和維護。

定期檢查緊固件、連接件是否松動，保證各端子接觸良好。

定期使用壓縮空氣吹風機，清除電路板上灰塵，以防聚集太多。

定期檢查兩路+24V電源是否正常工作。

結束語

綜上所述，發(fā)射機控制單元備份系統(tǒng)投入一年多來，在2016年3月PLC子機柜中的PLC突然死機導致發(fā)射機關機，值班員利用切換系統(tǒng)倒到備份使發(fā)射機迅速恢復正常播音。處理此故障用了不到20s間大大縮短了停播的時間，說明這套系統(tǒng)在實際應用的效果很明顯。

李 斌

國家新聞出版廣電總局623臺

李斌，男，1980年2月11，漢族 ，江蘇省常州市人，本科學歷，現有職稱工程師，在國家新聞出版廣電總局623臺工作，主要從事廣播發(fā)射機的維護和檢修的工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.030