1 引言

隨著發(fā)射臺(tái)信息化建設(shè)的深入開(kāi)展,，為了實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)房監(jiān)控" title="機(jī)房監(jiān)控">機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的全自動(dòng)化" title="全自動(dòng)化">全自動(dòng)化控制,，我臺(tái)丙機(jī)房5部150kW短波發(fā)射機(jī)" title="短波發(fā)射機(jī)">短波發(fā)射機(jī)新建了天線" title="天線">天線自動(dòng)控制系統(tǒng),。天線控制系統(tǒng)作為發(fā)射機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng),，可以受遠(yuǎn)端監(jiān)控機(jī)房的控制,，為機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)提供天線控制接口和數(shù)據(jù)上傳接口,；能夠提供手動(dòng)方式或自動(dòng)方式,，獨(dú)立完成對(duì)天線同軸開(kāi)關(guān)和場(chǎng)地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的切換控制；自動(dòng)狀態(tài)下,，天控系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間表自動(dòng)倒換工作,；可以對(duì)天線的控制操作和故障進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)和查詢,；同時(shí)可以完成對(duì)天線,、假負(fù)載工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。下面對(duì)我機(jī)房的天線自動(dòng)控制系統(tǒng)作一簡(jiǎn)要介紹,。

2 天線自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

天線自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)加帶光耦隔離的DI/O板的設(shè)計(jì)方案,。帶光耦隔離的DI/O板主要由若干個(gè)光電耦合器組成，可以使天線自動(dòng)控制單元與受控對(duì)象之間進(jìn)行電隔離,，確保系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性,。其中，工控機(jī)采用研華原裝IPC-610（P42.8G,，512M,，80G硬盤(pán)，comb光驅(qū),，10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡）,，17寸工業(yè)觸摸屏顯示器作為顯示終端；開(kāi)關(guān)量輸入采用研華PCI-1752（64路入PC104總線輸入板）,，輸出卡采用研華PCI-1754（64路出PC104總線輸出板）,。

2.1 系統(tǒng)組成

天線自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩個(gè)部分。

硬件系統(tǒng)包括如下三個(gè)部分：

（1）管理控制中心：主要由工控機(jī)和DI/O卡構(gòu)成（含觸摸屏,、鼠標(biāo),、鍵盤(pán)等外圍設(shè)備）。

（2）天線控制和狀態(tài)采樣單元：主要由控制和采樣電路構(gòu)成,。

（3）受控單元：主要由同軸開(kāi)關(guān)和場(chǎng)地開(kāi)關(guān)組成,。

軟件系統(tǒng)用LABVIEW語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，主要包含：自動(dòng)運(yùn)行,、手動(dòng)運(yùn)行,、數(shù)據(jù)記錄等,。

2.2 系統(tǒng)控制原理

圖 1為天線自動(dòng)控制系統(tǒng)控制原理框圖。該系統(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,，控制時(shí),，由軟件系統(tǒng)通過(guò)DI/O卡對(duì)控制電路發(fā)出控制指令，控制電路根據(jù)控制指令對(duì)執(zhí)行單元（受控對(duì)象：同軸開(kāi)關(guān)和場(chǎng)地開(kāi)關(guān)）進(jìn)行相應(yīng)控制動(dòng)作,，從而使天線轉(zhuǎn)到被指定的相應(yīng)位置,；同時(shí)，采樣電路對(duì)受控對(duì)象的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行采樣,，通過(guò)DI/O卡反饋給工業(yè)控制計(jì)算機(jī),。



圖1 天線自動(dòng)控制系統(tǒng)控制原理框圖

3 硬件控制部分

3.1 受控對(duì)象的位置關(guān)系

天線自動(dòng)控制系統(tǒng)的受控對(duì)象主要是同軸開(kāi)關(guān)和場(chǎng)地開(kāi)關(guān)，它們均受控于控制電路,。圖2為同軸開(kāi)關(guān)（KT）和場(chǎng)地開(kāi)關(guān)（K）控制原理圖,。



圖2 同軸開(kāi)關(guān)（KT）和場(chǎng)地開(kāi)關(guān)（K）控制原理圖

同軸開(kāi)關(guān)KT0-KT4有兩種工作狀態(tài)，即：天線位和假負(fù)載位,。天線位表示發(fā)射機(jī)連接到對(duì)應(yīng)天線上,；假負(fù)載位表示發(fā)射機(jī)連接到對(duì)應(yīng)假負(fù)載上。場(chǎng)地開(kāi)關(guān)K1,、K2,、K3、K4,、K5也有兩種工作狀態(tài),，即：直通和轉(zhuǎn)向，直通表明此時(shí)場(chǎng)地開(kāi)關(guān)按照十字直接接通天線,；轉(zhuǎn)向表明此時(shí)場(chǎng)地開(kāi)關(guān)按照轉(zhuǎn)向方向接通天線。代播機(jī)可以使用任何一副天線,，C01機(jī),、C02機(jī)、CO3機(jī),、C04機(jī)除了能接通本機(jī)天線外,，只能依次使用下一級(jí)天線，即：C01機(jī)可接通301,、302,、303、304,、305,、備用天線；C02機(jī)可接通302,、303,、304,、305、備用天線,；C03機(jī)可接通 304,、305、備用天線,；C04機(jī)可接通305,、備有天線。

3.2 同軸開(kāi)關(guān)控制及采樣電路

3.2.1 功能：

（1）完成對(duì)同軸開(kāi)關(guān)的控制,。

（2）實(shí)現(xiàn)天線位和假負(fù)載位的硬件閉鎖,。

（3）完成對(duì)同軸開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)的采樣。

（4）完成發(fā)射機(jī)是否加高壓的判斷,。

（5）完成對(duì)假負(fù)載開(kāi)關(guān)是否打開(kāi)的判斷,。

3.2.2 同軸開(kāi)關(guān)的控制及采樣電路原理

圖 3為同軸開(kāi)關(guān)KT0-KT4控制及采樣原理，圖4為同軸開(kāi)關(guān)控制示意圖,。同軸交換開(kāi)關(guān)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為220VAC控制,。在圖3中，A繼電器為天線到位控制繼電器,，C繼電器為天線到位采樣繼電器,；B繼電器為假負(fù)載到位控制繼電器，D繼電器為假負(fù)載到位采樣繼電器,。A,、B、C,、D繼電器均為24VDC控制,。



圖3同軸開(kāi)關(guān)KT0-KT4控制及采樣原理



圖4  同軸開(kāi)關(guān)控制示意圖

（1）天線到位控制及采樣

當(dāng)同軸開(kāi)關(guān)需要轉(zhuǎn)向天線位時(shí)，工控機(jī)01端將發(fā)出一個(gè)低電平指令,，通過(guò)C繼電器常閉接點(diǎn)C4送到A繼電器線包的下端,，A繼電器得電后，其常開(kāi)接點(diǎn)A2接通,，220VAC控制電壓被送到同軸交換開(kāi)關(guān)的14端,，同軸開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)被加電，開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)（見(jiàn)圖4）,，當(dāng)同軸開(kāi)關(guān)與天線連接到位后,，同軸交換開(kāi)關(guān)15端送出24V的天線到位的信息指令到C繼電器線包的上端，C繼電器得電吸合,，C繼電器常閉接點(diǎn)C4斷開(kāi),，A繼電器線包失電立即斷開(kāi)，其常開(kāi)接點(diǎn)A2斷開(kāi),，同軸開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)斷電,，同時(shí),，C繼電器常開(kāi)接點(diǎn)C1接通，將+24V天線到位的采樣信號(hào)送給工控機(jī)DI/O卡的11端,，到此,，天線到位控制完成。

（2）假負(fù)載到位控制及采樣

當(dāng)同軸開(kāi)關(guān)需要轉(zhuǎn)向假負(fù)載位時(shí),，工控機(jī)02端將發(fā)出一個(gè)低電平指令,，通過(guò)D繼電器的常閉接點(diǎn)D4送到B繼電器線包的下端，B機(jī)電器得電后,，其常開(kāi)接點(diǎn)B2接通,，220VAC控制電壓被送到同軸交換開(kāi)關(guān)的16端，同軸交換開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)被加電,，開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)（見(jiàn)圖4）,；當(dāng)同軸開(kāi)關(guān)與假負(fù)載連接到位后，同軸開(kāi)關(guān)17端送出24V的假負(fù)載到位的信息指令到D繼電器線包的上端,，D繼電器得電吸合,，D繼電器常閉接點(diǎn)D4斷開(kāi)，B繼電器線包失電立即斷開(kāi),，其常開(kāi)接點(diǎn)B2斷開(kāi),，同軸開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)斷電，同時(shí),，D繼電器常開(kāi)接點(diǎn)D1接通,，將+24V假負(fù)載到位的采樣信號(hào)送給工控機(jī)DI/O卡12端，到此,，假負(fù)載到位控制完成,。

3.3 場(chǎng)地開(kāi)關(guān)控制及采樣電路

3.3.1 功能

（1）完成對(duì)場(chǎng)地開(kāi)關(guān)的控制。

（2）實(shí)現(xiàn)硬件閉鎖功能,。

（3）完成對(duì)場(chǎng)地開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)的采樣,。

3.3.2 場(chǎng)地開(kāi)關(guān)的控制及采樣電路原理

圖5為場(chǎng)地交換開(kāi)關(guān)K1-K5控制及采樣原理，圖6為場(chǎng)地開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)向控制示意圖,，圖7為場(chǎng)地開(kāi)關(guān)直通控制示意圖。同軸交換開(kāi)關(guān)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為220VAC控制,。



圖5 場(chǎng)地交換開(kāi)關(guān)K1-K5控制及采樣原理



圖6 場(chǎng)地開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)向控制示意圖



圖7 場(chǎng)地開(kāi)關(guān)直通控制示意圖

在圖5中,，A繼電器為場(chǎng)地開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)向控制繼電器，C繼電器為場(chǎng)地開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)向到位采樣繼電器,；B繼電器為場(chǎng)地開(kāi)關(guān)直通控制繼電器,，D繼電器為場(chǎng)地開(kāi)關(guān)直通到位采樣繼電器。A,、B,、C,、D繼電器和場(chǎng)地開(kāi)關(guān)均為24VDC控制。

（1）轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)控制及采樣

當(dāng)場(chǎng)地開(kāi)關(guān)處在直通位置,，需要向轉(zhuǎn)向位轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),，工控機(jī)20端發(fā)出一個(gè)低電平指令，經(jīng)C繼電器常閉接點(diǎn)C3,，加到A繼電器線包的下端,，A繼電器的電后，其常開(kāi)接點(diǎn)A2接通,，+24V控制電壓被加到場(chǎng)地交換開(kāi)關(guān)的4端,，場(chǎng)地開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)（見(jiàn)圖6、圖7）,；當(dāng)場(chǎng)地開(kāi)關(guān)由直通位轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)向位到位后,，場(chǎng)地交換開(kāi)關(guān)的5端送出24V高電平的到位信息指令，并加到C繼電器線包的下端,，C繼電器得電吸合,，其常閉接點(diǎn)C3斷開(kāi)，使A繼電器失電,，立即斷開(kāi),，A繼電器常開(kāi)接點(diǎn)A2斷開(kāi)，場(chǎng)地開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)24V斷電,，同時(shí),，C繼電器常開(kāi)接點(diǎn)C1接通，將24V轉(zhuǎn)向到位信息的采樣信號(hào)送給工控機(jī)DI/O卡30端,，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)控制完成,。

（2）直通驅(qū)動(dòng)控制及采樣

當(dāng)場(chǎng)地開(kāi)關(guān)處在轉(zhuǎn)向位置，需要向直通位轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),，工控機(jī)21端發(fā)出一個(gè)低電平指令,，經(jīng)D繼電器常閉接點(diǎn)D3，加到B繼電器線包的下端,，B繼電器的電后,，其常開(kāi)接點(diǎn)B2接通，+24V控制電壓被加到場(chǎng)地交換開(kāi)關(guān)的6端,，場(chǎng)地開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)（見(jiàn)圖6,、圖7）；當(dāng)場(chǎng)地開(kāi)關(guān)由轉(zhuǎn)向位轉(zhuǎn)到直通位到位后,，場(chǎng)地交換開(kāi)關(guān)的7端送出24V高電平的到位信息指令,，并加到D繼電器線包的下端，D繼電器得電吸合，其常閉接點(diǎn)D3斷開(kāi),，使B繼電器失電,，立即斷開(kāi)，B繼電器常開(kāi)接點(diǎn)B2斷開(kāi),，場(chǎng)地開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)24V斷電,，同時(shí)，D繼電器常開(kāi)接點(diǎn)D1接通,，將24V 直通到位信息的采樣信號(hào)送給工控機(jī)DI/O卡31端,，直通驅(qū)動(dòng)控制完成。

3.4 系統(tǒng)安全措施

（1）發(fā)射機(jī)加高壓時(shí),，其對(duì)應(yīng)的所有開(kāi)關(guān)不允許切換,。

（2）發(fā)射機(jī)應(yīng)在天線位，而天線轉(zhuǎn)動(dòng)未到位時(shí),；發(fā)射機(jī)應(yīng)在假負(fù)載位,，而假負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)未到位時(shí)，發(fā)射機(jī)不能加高壓,。

（3）由于閉鎖信號(hào)不到位,，發(fā)射機(jī)不能加高壓，因此系統(tǒng)需要判斷每部發(fā)射機(jī)是否加高壓,、判斷天線或假負(fù)載是否轉(zhuǎn)動(dòng)到位,。

（4）為確保發(fā)射機(jī)加高壓安全，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有硬件和軟件閉鎖信號(hào),，硬件閉鎖由場(chǎng)地開(kāi)關(guān)和同軸開(kāi)關(guān)給出,，軟件閉鎖信號(hào)由系統(tǒng)給出，當(dāng)滿足加高壓條件時(shí),，軟件系統(tǒng)給出軟件閉鎖信號(hào),，當(dāng)軟件和硬件閉鎖信號(hào)都滿足時(shí)，系統(tǒng)才能加高壓,。

4 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)是利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)平臺(tái),，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、美觀進(jìn)行的,。

4.1 軟件系統(tǒng)功能

天線自動(dòng)交換系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖8所示,。



圖8 天線自動(dòng)交換系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

天線自動(dòng)交換系統(tǒng)的功能如下：

（1）天線自動(dòng)交換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)天線交換開(kāi)關(guān)的自動(dòng)切換功能，確定發(fā)射機(jī)需要連接的天線或假負(fù)載,。天線交換開(kāi)關(guān)的控制包括：手動(dòng)操作、電動(dòng)控制和自動(dòng)控制三種模式。

手動(dòng)操作：使用機(jī)械方式切換天線交換開(kāi)關(guān),。（此時(shí)系統(tǒng)不應(yīng)在自動(dòng)模式,，并有相應(yīng)的措施切斷驅(qū)動(dòng)電源，保護(hù)設(shè)備和人身安全,，但監(jiān)測(cè)依然有效,。）電動(dòng)控制：在控制柜或控制面板上，通過(guò)人為控制電動(dòng)開(kāi)關(guān),，實(shí)現(xiàn)對(duì)天線交換開(kāi)關(guān)的切換,。

自動(dòng)控制：根據(jù)運(yùn)行時(shí)間表，以定時(shí)時(shí)間脈沖為切換依據(jù)實(shí)現(xiàn)天線交換開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制,。

（2）自動(dòng)化系統(tǒng)工作模式之間的相互切換,，在上位機(jī)的屏幕上選擇，相互切換后,，必須保持原天線交換系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),。

（3）自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)接收遠(yuǎn)程機(jī)房下發(fā)的運(yùn)行圖并依據(jù)運(yùn)行圖進(jìn)行工作,。

（4）手動(dòng)運(yùn)行時(shí),，系統(tǒng)管理員可直接修改本監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行圖，完成系統(tǒng)控制,；權(quán)限管理員也可對(duì)系統(tǒng)各個(gè)控制開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行編輯,，人為修改數(shù)據(jù)。

（5）日志管理功能：能夠?qū)芾韱T的操作情況,、報(bào)警等信息進(jìn)行全面記錄,，方便查看系統(tǒng)運(yùn)行情況。

4.2 操作界面

（1）歡迎界面,。

歡迎界面如圖9所示,。


圖9 歡迎界面

說(shuō)明：登錄界面提供了用戶鑒權(quán)功能，只有具有管理員身份和密碼的用戶才可以使用本系統(tǒng),，確保系統(tǒng)安全,。

（2）工作模式選擇

說(shuō)明：系統(tǒng)提供自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作模式，用戶可在登錄后選擇使用,；日志為系統(tǒng)使用情況和故障的記錄,，用戶可在此直接進(jìn)入查看。

（3）主界面（自動(dòng)運(yùn)行）

天線系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行主界面如圖10所示,。


圖10 天線系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行主界面

說(shuō)明：

①系統(tǒng)的基本功能為自動(dòng),、手動(dòng)、日志查看功能,，在主界面的最下端以按鈕的形式顯示,。

②圖10中的綠色線條表示播音機(jī)天線通路接通，灰色表示天線通路未接通。

藍(lán)色線條表示代播機(jī)天線通路接通,。

4.3 軟件的基本流程圖

執(zhí)行流程圖為軟件主流程,，完成系統(tǒng)功能（見(jiàn)圖11）。執(zhí)行流程的簡(jiǎn)單過(guò)程如下,。


圖11 執(zhí)行流程圖

選擇好需要切換的設(shè)備（或開(kāi)關(guān)）后,，點(diǎn)擊“執(zhí)行”按鈕，實(shí)現(xiàn)天線和假負(fù)載,、代播機(jī)和發(fā)射機(jī)的自動(dòng)切換,，執(zhí)行步驟如下：

第一步：等待“執(zhí)行”命令，若“執(zhí)行”

命令到達(dá),，執(zhí)行第二步,。

第二步：檢查發(fā)射機(jī)的狀態(tài)，看是否連接到相關(guān)的發(fā)射機(jī),，若發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的連接,，執(zhí)行第三步，否則取消執(zhí)行并發(fā)出告警提示,。

第三步：執(zhí)行同軸交換開(kāi)關(guān)的控制程序,，實(shí)現(xiàn)天線和假負(fù)載的自動(dòng)切換。

第四步：執(zhí)行場(chǎng)地開(kāi)關(guān)的控制程序,，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)和代播機(jī)的自動(dòng)切換,。

5 結(jié)束語(yǔ)

天線控制系統(tǒng)投入使用已有2年多，在安全播出日常運(yùn)行中,，系統(tǒng)工作穩(wěn)定,，使用簡(jiǎn)捷靈活，既減輕了機(jī)房值班員的維護(hù)工作量,，又減少了故障率,，為機(jī)房安全播出起到了有力的保障作用。