发射机房的天线自动控制系统

摘要：文章对594 台丙机房新建的天线控制系统的组成、主要功能进行了介绍，分析了天线控制系统的采样电路和控制电路的原理，同时对系统软件的操作界面和基本流程图作了介绍。

　1 引言
　　随着发射台信息化建设的深入开展，为了实现发射机房监控系统的全自动化控制，我台丙机房5部150kW短波发射机新建了天线自动控制系统。天线控制系统作为发射机房监控系统的一个子系统，可以受远端监控机房的控制，为机房监控系统提供天线控制接口和数据上传接口；能够提供手动方式或自动方式，独立完成对天线同轴开关和场地转换开关的切换控制；自动状态下，天控系统根据运行时间表自动倒换工作；可以对天线的控制操作和故障进行记录、统计和查询；同时可以完成对天线、假负载工作状态的监测。下面对我机房的天线自动控制系统作一简要介绍。
　　2 天线自动控制系统的基本结构
　　天线自动控制系统采用了工业控制计算机加带光耦隔离的DI/O板的设计方案。带光耦隔离的DI/O板主要由若干个光电耦合器组成，可以使天线自动控制单元与受控对象之间进行电隔离，确保系统工作的稳定性。其中，工控机采用研华原装IPC-610（P42.8G，512M，80G硬盘，comb光驱，10/100M自适应网卡），17寸工业触摸屏显示器作为显示终端；开关量输入采用研华PCI-1752（64路入PC104总线输入板），输出卡采用研华PCI-1754（64路出PC104总线输出板）。
　　2.1 系统组成
　　天线自动控制系统主要包括硬件和软件两个部分。
　　硬件系统包括如下三个部分：
　　（1）管理控制中心：主要由工控机和DI/O卡构成（含触摸屏、鼠标、键盘等外围设备）。
　　（2）天线控制和状态采样单元：主要由控制和采样电路构成。
　　（3）受控单元：主要由同轴开关和场地开关组成。
　　软件系统用LABVIEW语言进行编写，主要包含：自动运行、手动运行、数据记录等。
　　2.2 系统控制原理
　　图1为天线自动控制系统控制原理框图。该系统由工业控制计算机对系统进行管理和控制，控制时，由软件系统通过DI/O卡对控制电路发出控制指令，控制电路根据控制指令对执行单元（受控对象：同轴开关和场地开关）进行相应控制动作，从而使天线转到被指定的相应位置；同时，采样电路对受控对象的开关状态进行采样，通过DI/O卡反馈给工业控制计算机。


图1 天线自动控制系统控制原理框图
　　3 硬件控制部分
　　3.1 受控对象的位置关系
　　天线自动控制系统的受控对象主要是同轴开关和场地开关，它们均受控于控制电路。图2为同轴开关（KT）和场地开关（K）控制原理图。


图2 同轴开关（KT）和场地开关（K）控制原理图
同轴开关KT0-KT4有两种工作状态，即：天线位和假负载位。天线位表示发射机连接到对应天线上；假负载位表示发射机连接到对应假负载上。场地开关K1、K2、K3、K4、K5也有两种工作状态，即：直通
和转向
，直通
表明此时场地开关按照十字直接接通天线；转向
表明此时场地开关按照转向方向接通天线。代播机可以使用任何一副天线，C01机、C02机、CO3机、C04机除了能接通本机天线外，只能依次使用下一级天线，即：C01机可接通301、302、303、304、305、备用天线；C02机可接通302、303、304、305、备用天线；C03机可接通304、305、备用天线；C04机可接通305、备有天线。　　3.2 同轴开关控制及采样电路

　　3.2.1 功能：
　　（1）完成对同轴开关的控制。
　　（2）实现天线位和假负载位的硬件闭锁。
　　（3）完成对同轴开关位置状态的采样。
　　（4）完成发射机是否加高压的判断。
　　（5）完成对假负载开关是否打开的判断。
　　3.2.2 同轴开关的控制及采样电路原理
　　图3为同轴开关KT0-KT4控制及采样原理，图4为同轴开关控制示意图。同轴交换开关内部的驱动电机为220VAC控制。在图3中，A继电器为天线到位控制继电器，C继电器为天线到位采样继电器；B继电器为假负载到位控制继电器，D继电器为假负载到位采样继电器。A、B、C、D继电器均为24VDC控制。

图3同轴开关KT0-KT4控制及采样原理

图4  同轴开关控制示意图

　　（1）天线到位控制及采样
　　当同轴开关需要转向天线位时，工控机01端将发出一个低电平指令，通过C继电器常闭接点C4送到A继电器线包的下端，A继电器得电后，其常开接点A2接通，220VAC控制电压被送到同轴交换开关的14端，同轴开关驱动电机被加电，开始转动（见图4），当同轴开关与天线连接到位后，同轴交换开关15端送出24V的天线到位的信息指令到C继电器线包的上端，C继电器得电吸合，C继电器常闭接点C4断开，A继电器线包失电立即断开，其常开接点A2断开，同轴开关驱动电机断电，同时，C继电器常开接点C1接通，将+24V天线到位的采样信号送给工控机DI/O卡的11端，到此，天线到位控制完成。
　　（2）假负载到位控制及采样
　　当同轴开关需要转向假负载位时，工控机02端将发出一个低电平指令，通过D继电器的常闭接点D4送到B继电器线包的下端，B机电器得电后，其常开接点B2接通，220VAC控制电压被送到同轴交换开关的16端，同轴交换开关驱动电机被加电，开始转动（见图4）；当同轴开关与假负载连接到位后，同轴开关17端送出24V的假负载到位的信息指令到D继电器线包的上端，D继电器得电吸合，D继电器常闭接点D4断开，B继电器线包失电立即断开，其常开接点B2断开，同轴开关驱动电机断电，同时，D继电器常开接点D1接通，将+24V假负载到位的采样信号送给工控机DI/O卡12端，到此，假负载到位控制完成。
　　3.3 场地开关控制及采样电路
　　3.3.1 功能
　　（1）完成对场地开关的控制。
　　（2）实现硬件闭锁功能。
　　（3）完成对场地开关位置状态的采样。

3.3.2 场地开关的控制及采样电路原理
　　图5为场地交换开关K1-K5控制及采样原理，图6为场地开关转向控制示意图，图7为场地开关直通控制示意图。同轴交换开关内部的驱动电机为220VAC控制。