摘要：為了實現發射播出任務的自動化控制，設計了以可編程邏輯控制器為核心的DX-200kW中波發射機自動化系統，實現了發射機的狀態監測、智能調度、自動控制。實踐證明，該自動化系統布局合理、操作界面簡單直觀、具備良好的抗干擾性，能在發射機房穩定工作。
　　
　　關鍵詞：發射機；智能調度；狀態監測；自動控制
　　
　　引言
　　
　　近年廣播電影電視總局無線電臺管理局基于自身的安全傳輸發射業務，積極推進現代化中央廣播電視傳輸覆蓋體系的建設，規范發射臺站安全傳輸發射自動控制系統，整合無線局各項業務，優化資源配置的考慮。作為無線局安全播出的重要機型，美國哈里斯（HarrisBroadcastDivision）公司生產的DX型200kW全固態數字調幅中波發射機，通過單機自動化系統的應用，可靠接收機房運行監控系統下發的帶周期的運行時間表，控制發射機完成安全播音任務，實時監測各種運行數據，根據設備的運行狀態，提供聲音和界面報警，匯總、管理發射機運行信息、故障信息，以及操作日志，實現發射臺對發射機的集中控制，融入到無線局整個傳輸發射調度體系。
　　
　　1、自動化系統結構設計
　　
　　自動化系統主要有上位機子系統和下位機子系統組成。上位機子系統提供良好的人機接口監控界面，下位機子系統以AB公司的可編程邏輯控制器SLC500系列為核心控制器件，實現數據的采集及設備的控制。上位機和下位機通過DH+協議實現數據交換，采用“集中管理、分散控制”的設計理念。
　　
　　上位機發生異常時，下位機仍能獨立運行；而下位機異常時，上位機及時提供聲光報警。為了提高可靠性和安全性，自動化系統由不間斷電源（UPS）供電，用數據服務器進行數據存儲和備份。自動化系統結構如圖1所示。　　
　　上位機子系統布置在機房控制大廳，方便用戶監測和控制發射機狀態：下位機子系統則安裝于發射機內部，系統以并聯的方式接入發射機接口電路，不改變原有電路、確保不影響發射機原有功能。發射機控制面板上的操作功能與自動化系統的操作功能相互獨立，可通過倒動發射機控制面板上“遙控／本地”開關進行控制權限切換。在“遙控”狀態，發射機接受自動化系統的控制，而在“本地狀態”，自動化系統只有監測發射機狀態的功能，沒有控制發射機的功能。
　　
　　2、相關電路設計
　　
　　自動化系統利用可編程邏輯控制器（PLC）數據采集和控制可靠這一特性構建下位機子系統，電路設計采用現場總線技術，獨立控制，綜合布線，以點對點的方式進行數據采樣和傳輸。自動化系統開關量采集電路如圖2所示，通過芯片MC74HC152三-八線8選1多路數字開關進行開關狀態的采集。　　
　　自動化系統模擬數據采集電路如圖3所示，通過芯片MAX378三-八線8選1多路模擬開關進行模擬數據的采集。　　
　　為了將發射機的信號與PLC的信號進行匹配和隔離，采用HI11A光電管進行電壓變換和隔離。電路分兩種，一種是由開關電源供電，經降壓后進行控制；另一種是由發射機供信號來控制。信號匹配隔離電路如圖4所示。　　
　　開關量取樣點和PLC的輸入模塊之間用光電隔離，模擬量和PLC的輸入模塊之間采用能將不同等級不同差異的電壓轉換成0～5V標準電壓的變送器。經過處理的采樣信號送至PLC后，通過傳輸快速、特性穩定的現場總線將這些數據傳送給上位機子系統。另外，為保證手動操作和自動運行功能實現協調工作，互不影響，采用了電源互鎖的電路設計。設置為手動操作模式時，自動化系統自動將自動控制電路的電源斷開；設置為自動運行模式時，自動化系統自動將手動控制電路電源斷開。在任何情況下，都可以在控制面板上直接操作，完成發射機的控制，高、低壓供電開關柜合、斷，以及節目源主、備線路切換等操作，本地手動操作具有zui高權限。
　　
　　3、自動化系統功能設計
　　
　　自動化系統主要功能如下：
　　
　　3．1手動／自動／檢修切換功能
　　
　　自動化系統有手動、自動和檢修三種工作模式。在手動控制下，保留發射機原有的手動操作功能。*脫離自動化系統由人工進行控制；在自動控制下，發射機由自動化系統控制運行；在檢修狀態下，*脫離自動化系統由人工進行控制。發射機自動化系統模式采用硬件直接切換的方式，在發射機上人工通過模式開關來完成切換。手動模式時，自動化系統不再按帶周期的運行時間表進行自動控制，監測并上傳數據；在模式的切換過程中，保證發射機及附屬設備的安全；手動與自動模式之間進行切換后，保持發射機原有運行狀態不變；檢修狀態下，自動化系統不接收帶周期信息的運行時間表，監測但不上傳數據；在自動模式下，發射機自動化系統檢測到運行時間表中執行日期為當前日期，執行時間沒有結束任務時，則立即執行。自動工作模式是發射機自動化系統默認的工作模式，發射機自動化系統按照帶周期的運行時間表實現對發射機的自動控制，并對發射機運行狀態進行監測；當發射機出現故障時，按照預定的設置進行故障報警、故障診斷和自動倒換。
　　
　　3．2自動控制功能
　　
　　自動化系統處于“自動”工作模式時，自動控制功能包括運行時間表管理、自動開關發射機、自動合斷高低壓供電、自動切換節目源主備用。運行時間表管理：自動化系統通過Socket通信技術與機房運行監控系統實現數據交換，接收機房運行監控系統下發的帶周期的運行時間表。運行時間表接收方式有兩種：人工干預或自動化系統自動完成對帶周期的運行時間表接收和確認。特殊情況，運維人員可通過身份驗證，人工修改自動化系統的帶周期的運行時間表；并可隨時查看當前帶周期的運行時間表。自動開關機：按照帶周期的運行時間表完成自
　　
　　動開關機操作。具備提前試機功能，具體提前時間在計算機上設定，有操作提示。自動合斷高低壓供電：按照帶周期的運行時間表，在試機前3分鐘自動閉合發射機高低壓開關柜；發射機工作時間段結束，自動斷開發射機高低壓供電開關柜。自動切換節目源主備用：在發射機工作時間段內，主用節目源異常，自動切換到備用節目源。
　　
　　3．3實時監測及故障報警
　　
　　自動化系統處于帶電工作狀態實時監測發射機模擬量、輸入開關量、輸出開關量，以及高低壓供電開關柜狀態和節目源主備用線路狀態。發射機工作時間段內，因故障造成關機時，自動化系統自動復位重新開機。可以通過人機界面設置需要自動開啟的次數，超過設定次數則提供聲音報警和畫面報警由人工處理。
　　
　　3．4校時功能
　　
　　校時功能分為自動校時和手動校時。自動校時：自動化系統通過Socket通信技術接收機房運行監控系統下發的標準時間，進行時間同步，實現自動校時。自動校時前，如發現自動化系統時間與標準時間相差超過一定的閥值，不再進行時間同步，同時發出警告提示，要求人工進行干預；手動校時：運維人員可通過身份驗證后，對自動化系統時間進行人工校正。
　　
　　3．5日志管理
　　
　　日志管理包括操作日志、表值記錄、故障及告警記錄。操作日志：記錄自動化系統運行過程中所有運維人員的操作；表值記錄：每分鐘自動記錄監測到的模擬量數值，若發生故障，則記錄故障發生前60s的模擬量數值；故障及告警記錄：記錄自動化系統故障時間和現象。
　　
　　4、人機界面設計
　　
　　自動化系統人機界面采用多頁面顯示，用簡單直觀的操作界面，實現人性化的人機接口，實時監測發射機的各種模擬量、開關量數據，故障信息，操作日志，使運維人員能夠全面地了解發射機運行的情況。自動化系統提示信息簡潔準確、操作方便，實現調度令的接收、運行時間表的更新保存、日志查詢、校時、工作模式設置、以及手動控制發射機等操作，均不需要運維人員手工輸入信息。自動化系統人機界面主界面如圖5所示，主界面主要顯示發射機的播出任務、以及工作狀態和運行數據。　　
　　在主界面zui顯眼的位置顯示了天線編號、發射機工作狀態、工作模式、入射功率、反射功率、功放電壓、功放電流、網絡零點、天線零點、調幅度、系統時間、PLC時間、以及當前正在執行的彩色圖表指示的運行時間表。工具欄有調度管理、代播管理、查詢中心、數據處理、校時、用戶管理、系統管理、用戶注冊和退出系統等九個功能導航菜單。點擊相應的功能按鈕，進入下一級子菜單，例如點擊發射機可進入發射機開關量和模擬量監測界面。205V輸出、風機電源、以及高低壓開關柜異常時，會閃爍紅燈，并伴有蜂鳴器報警音。用戶在任意界面都可以實時監測系統日期、系統時間、工作頻率、天線、方向、節目、入射功率、反射功率等發射機運行狀態關鍵信息。狀態信息欄指示了自動化系統與機房運行監控系統的連接狀態、運行圖接收方式、以及代播申請方式。
　　
　　5、結論
　　
　　自動化系統充分利用DX-200kW中波發射機的固態化和數字化，給自動監控提供的各種外部接口，以“從簡、從嚴、實用、安全、合理”的原則進行規劃，在設計和應用中，充分考慮安全傳輸發射工作的需求，廣泛吸納發射臺運維人員的建議，力求規范化設計。上位機人機接口界面友好、操作方便、功能全面、配置靈活。下位機布線簡潔、易安裝、易維護，運行穩定。從2008年開始，在無線局多個臺站的DX-200kW中波發射機房推廣應用，收到了良好的效果。