周艷坤

【摘 要】代播機(jī)是廣播發(fā)射臺(tái)站里安全播出的一個(gè)重要保障，可有效的縮短發(fā)射機(jī)停播時(shí)間，代播機(jī)在使用時(shí)需要經(jīng)過(guò)交換開(kāi)關(guān)上主播機(jī)天線，因此設(shè)計(jì)一套穩(wěn)定可靠控制交換開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)極為重要。本文從硬件的控制原理和軟件方面對(duì)交換控制系統(tǒng)進(jìn)行了淺析。

【關(guān)鍵詞】交換開(kāi)關(guān)；變頻器；控制系統(tǒng)；軟件

中圖分類號(hào)： TN827.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）36-0266-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.114

Analysis on the Control Principle of Antenna Exchange Control System at Broadcast Station

ZHOU Yan-kun

（State Administration of Press， Publication， Radio， Film and Television 594 Station ，Shanxi Xianyang 712000， China）

【Abstract】Backup broadcast transmitter is an important guarantee for the safe broadcasting of broadcast stations. It can shorten the time of the break of principal broadcast transmitter. When the backup broadcaster transmitter act as a substitute for the principal broadcaster， It needs to connect with the antenna of the principal broadcast transmitter through the exchange switch. Therefore， it is extremely important to design a stable and reliable control exchange switch system. This paper analyzes the exchange control system from the aspect of hardware control principle and software.

【Key words】Exchange switch； Frequency converter； Control system； Software

1 交換開(kāi)關(guān)的控制原理

交換開(kāi)關(guān)是在廣播發(fā)射電臺(tái)普遍使用的一種切換開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)內(nèi)的刀體驅(qū)動(dòng)是通過(guò)三相異步電機(jī)經(jīng)過(guò)二級(jí)變速后通過(guò)槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)主軸，主軸帶動(dòng)刀體轉(zhuǎn)動(dòng)，在開(kāi)關(guān)內(nèi)的觸點(diǎn)之間切換來(lái)完成通路的切換。交換開(kāi)關(guān)里一般有兩組接點(diǎn)。我們需要完成的工作是控制交換開(kāi)關(guān)的兩組接點(diǎn)之間來(lái)回切換。通過(guò)對(duì)三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)向的控制，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)交換開(kāi)關(guān)位置的控制。在交換開(kāi)關(guān)的底部安裝有微動(dòng)開(kāi)關(guān)，這個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)有兩個(gè)端子，是交換開(kāi)關(guān)兩組觸點(diǎn)到位信號(hào)采樣端子。

變頻器應(yīng)用變頻技術(shù)和微電子技術(shù)，改變電機(jī)的工作電源頻率來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)，變頻器主要由整流、濾波、逆變器、控制器等幾部分組成。整流是將工作頻率固定的交流電機(jī)轉(zhuǎn)換為直流電；整流后的直流電壓中，含有電源倍頻的脈動(dòng)電壓，并且逆變器產(chǎn)生的脈沖電流也使直流電壓變動(dòng)，為了抑制電壓波動(dòng)所以采用電感和電容組成的濾波電路來(lái)吸收脈動(dòng)電壓；逆變器的主要作用是將直流電轉(zhuǎn)化成不同頻率、寬度、幅度的方波；控制器作為控制部件，主要作用是使變頻器按系統(tǒng)設(shè)定的程序運(yùn)行，控制輸出方波的幅度與寬度，使其輸出成頻率可控的近似三相正弦交流電，驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。變頻器有控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的功能，工作時(shí)穩(wěn)定可靠，且能輸出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的控制電壓。因此通過(guò)接入正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制電，并對(duì)變頻器進(jìn)行設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器輸出正反轉(zhuǎn)控制電壓，進(jìn)而對(duì)交換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制。

2 天線交換控制硬件系統(tǒng)控制原理

按照四備一的原則，一個(gè)機(jī)房的天線交換控制系統(tǒng)內(nèi)至少有4個(gè)交換開(kāi)關(guān)。一套完整的天線交換控制系統(tǒng)，各個(gè)交換開(kāi)關(guān)的控制系統(tǒng)不是獨(dú)立的，需要每個(gè)交換開(kāi)關(guān)之間接入控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)相互連鎖，形成一套完整的硬件閉鎖系統(tǒng)。根據(jù)代播發(fā)射機(jī)和主播發(fā)射機(jī)之間的位置關(guān)系，將交換開(kāi)關(guān)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)定義為直通和轉(zhuǎn)向位置接點(diǎn)。

2.1 單個(gè)交換開(kāi)關(guān)的控制

交換開(kāi)關(guān)的控制其實(shí)是對(duì)變頻器的控制，硬件系統(tǒng)為變頻器提供正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制信號(hào)，變頻器驅(qū)動(dòng)交換開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)交換開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)，在交換開(kāi)關(guān)到位后返送至控制系統(tǒng)，斷開(kāi)變頻器的控制電壓。變頻器的控制信號(hào)電壓為24V，微動(dòng)開(kāi)關(guān)到位信號(hào)也是24V，因此控制的主要器件采用24V繼電器。

電路設(shè)計(jì)圖如下1所示。

圖中A繼電器為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)繼電器，C繼電器為轉(zhuǎn)向到位采樣繼電器；當(dāng)轉(zhuǎn)向到位后，C得電吸合，此時(shí)A立即失電斷開(kāi)；圖中B繼電器為直通驅(qū)動(dòng)繼電器，D繼電器為直通到位采樣繼電器；當(dāng)直通到位后，D得電吸合，此時(shí)B立即失電斷開(kāi)。

交換開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)的條件如下：

（1）開(kāi)關(guān)控制要求：電動(dòng)控制條件：三相異步電機(jī)控制電壓220V、變頻器控制信號(hào)24V和兩個(gè)公共端供電正常；

（2）轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)：當(dāng)開(kāi)關(guān)在直通位或不在轉(zhuǎn)向位時(shí)，并且滿足條件1時(shí)，給轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)24V，開(kāi)關(guān)就向轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)向返回位高電平時(shí)，應(yīng)立即把轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)24V斷掉，轉(zhuǎn)向動(dòng)作完成；

（3）直通驅(qū)動(dòng)：當(dāng)開(kāi)關(guān)在轉(zhuǎn)向位或不在直通位時(shí)，并且滿足條件1時(shí)，給直通驅(qū)動(dòng)24V，開(kāi)關(guān)就向直通位置轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)直通返回位高電平時(shí)，應(yīng)立即把直通驅(qū)動(dòng)24V斷掉，轉(zhuǎn)向動(dòng)作完成。

2.2 多個(gè)交換開(kāi)關(guān)的控制

多個(gè)交換開(kāi)關(guān)的控制電路設(shè)計(jì)主要解決發(fā)射機(jī)天線到位信號(hào)問(wèn)題，天線到位信號(hào)需要送至發(fā)射機(jī)作為發(fā)射機(jī)的加高壓一個(gè)控制信號(hào)，如果天線通路信號(hào)不正常，發(fā)射機(jī)是無(wú)法加高壓的。電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

以交換開(kāi)關(guān)K1為例，K1為1#發(fā)射機(jī)和代播機(jī)天線通路上的交換開(kāi)關(guān)。代播機(jī)和1#天線的通路接在轉(zhuǎn)向到位繼電器的一組常開(kāi)接點(diǎn)上，1#發(fā)射機(jī)和1#天線的通路接在直通到位的一組常開(kāi)接點(diǎn)上，而代播機(jī)和代播天線的通路是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向和直通到位兩個(gè)繼電器上的兩組常開(kāi)接點(diǎn)進(jìn)行連接。從圖中可以看出，在K1轉(zhuǎn)向到位后，K1的轉(zhuǎn)向到位繼電器吸合，此時(shí)的1#天線通路經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向到位繼電器上的一組常開(kāi)接點(diǎn)將天線信號(hào)送至代播發(fā)射機(jī)作為天線到位信號(hào)，代播天線通路信號(hào)經(jīng)過(guò)另外一組接點(diǎn)送至1#發(fā)射機(jī)作為天線到位信號(hào)。在K1直通到位時(shí)，直通到位繼電器吸合，其內(nèi)部的常開(kāi)接點(diǎn)吸合，此時(shí)1#發(fā)射機(jī)與1#天線通路連接，代播機(jī)和代播天線連接。在交換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，轉(zhuǎn)向到位和直通到位繼電器均是不吸合的，此時(shí)天線到位信號(hào)無(wú)法送至發(fā)射機(jī)，保證了發(fā)射機(jī)不會(huì)在無(wú)負(fù)載時(shí)加高壓。

當(dāng)這個(gè)4個(gè)交換開(kāi)關(guān)中有一個(gè)開(kāi)關(guān)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，負(fù)責(zé)這個(gè)交換開(kāi)關(guān)到位信號(hào)采樣的轉(zhuǎn)向到位和直通到位繼電器均不吸合，此時(shí)代播機(jī)和主播機(jī)與天線通路之間的接點(diǎn)均沒(méi)有吸合，天線到位信號(hào)無(wú)法送至發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)就無(wú)法加高壓。如圖2所示，在代播機(jī)的天線通路上，需要經(jīng)過(guò)所有的交換開(kāi)關(guān)，只要有一個(gè)交換開(kāi)關(guān)動(dòng)作，代播機(jī)就沒(méi)有天線到位信號(hào)。當(dāng)交換開(kāi)關(guān)到位信號(hào)正常時(shí)，硬件系統(tǒng)向軟件系統(tǒng)送出硬件閉鎖正常信號(hào)。

3 天線交換軟件系統(tǒng)控制

天線交換控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制?？刂茣r(shí)由軟件系統(tǒng)通過(guò)DIO卡對(duì)硬件控制電路發(fā)出控制指令，硬件電路根據(jù)控制指令對(duì)執(zhí)行單元進(jìn)行相應(yīng)的控制動(dòng)作。軟件系統(tǒng)在硬件系統(tǒng)正常的同時(shí)檢測(cè)天線到位信號(hào)正常送出，軟件系統(tǒng)指示天線正常。

軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)均處于正常時(shí)，用戶通過(guò)操作界面發(fā)出操作指令。軟件在接到指令后系統(tǒng)首先判斷發(fā)射機(jī)的狀態(tài)，如果發(fā)射機(jī)處于加高壓狀態(tài)，就發(fā)出告警并取消指令。如果發(fā)射機(jī)未加高壓，操作指令則經(jīng)過(guò)DIO卡送至交換開(kāi)關(guān)控制繼電器，使繼電器吸合送出控制信號(hào)，交換開(kāi)關(guān)接到信號(hào)后開(kāi)始動(dòng)作。

系統(tǒng)的軟件經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程，以完成天線控制系統(tǒng)的全部功能為目的，本著操作簡(jiǎn)單實(shí)用，界面友好美觀的基本設(shè)計(jì)思路來(lái)設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)有以下主要功能：（1）手動(dòng)/自動(dòng)切換功能；（2）自動(dòng)控制功能里包含運(yùn)行時(shí)間表管理、自動(dòng)切換天線交換開(kāi)關(guān)、故障報(bào)警及連鎖功能；（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能；（4）日志管理功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

但是隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，發(fā)射機(jī)機(jī)房需要建立自動(dòng)化平臺(tái)以減少人工操作帶來(lái)的工作失誤。因此這套系統(tǒng)需要在軟件系統(tǒng)里增加遠(yuǎn)程控制功能，與機(jī)房平臺(tái)結(jié)合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒換天線功能。要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制就要保證機(jī)房自動(dòng)化平臺(tái)對(duì)發(fā)射機(jī)和天線控制系統(tǒng)統(tǒng)一授時(shí)，保證天線控制系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)時(shí)間的一致性，進(jìn)而保證發(fā)射機(jī)換頻操作和天線切換在同一時(shí)間進(jìn)行，不會(huì)出現(xiàn)偏差。在自動(dòng)化平臺(tái)建立之前，天線交換開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)需要在手動(dòng)模式下操作，由機(jī)房值班員來(lái)完成天線的操作。