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中波广播发射机自动化系统的硬件接口设计 厦门广播电视集团发射中心201台 魏玉轮 摘要：发射机自动化监控系统中，下位机与发射机之间的接口电路设计关系到整个系统的稳定和可靠，是系统设计的关键部分之一。我台共有10个频率二十部发射机，涉及的机型五个厂家8种机型，在数据采集（数字输入DI、模拟输入AI）和控制（数字输出DO）方面需要采用不同的方式，实施过程中也解决了了一些难题。本文将介绍硬件的各个子系统及解决的各种难题以供相关的发射机台站技术人员参考。 关键词：数字输入DI 模拟输入AI 数字输出DO 天线/假负载倒换控制和指示 前言 经过近十几年的发展，许多发射台站的发射机已经实现固态化和数字化，这为发射机的实时监控奠定了坚实的基础。发射机种类众多，接口各异，用户对监控的不同要求，这些是监控系统设计的难度。设计一套稳定可靠的下位机硬件系统，配以灵活可靠的软件系统和网络传输，才能朝“有人留守，无人值班”的方向大步前进。 控制器选取和架构选择 设计监控系统要考虑到可操作性、先进性、兼容性、可扩展性、可靠性、安全性和经济适用性。目前发射机监控有四种形式：一是工控机带数据采集卡，二是PLC，三是单片机，四是PAC（可编程自动化控制器）。从各方面考虑，我们选择了泓格公司的8000系列和7000系列PAC控制器，它的优点有：它具备PLC的抗扰标准，控制器不需要特别的屏蔽，与监控点的连接用普通导线，监控数据准确，工作稳定可靠；体积小，可嵌入在发射机内部，可降低进出发射机的引线过长受射频干扰的风险；它软件编写灵活，提供了多种语言，对于不同的要求可采用不同的编写语言，可降低开发难度；每套下位机（含控制器及模块）的总价格在一万元之内，投入较低；可灵活配置，实现对我们台八种机型的发射机进行监控。 确定泓格控制器之后，我们对监控系统硬件的结构进行综合考虑，采用了一部发射机嵌入一套下位的方案。它的优点在于，（1）主备发射机里各嵌入一套下位机，而不用在外面公共部分专门加一个控制箱，进出发射机的线少而短，降低射频干扰的风险；（2）当一部发射机的下位机因意外断电或死机，另一部发射机和下位机也能自动、正常地工作。缺点主要是增加了软件编写的难度，结果证明，我们很好地克服了这个困难。 整体架构简介 如图一，开关电源1（+12V）仅供控制器使用，开关电源2供数字输入DI外接电源（DI.COMB）、数字输出DO外接电源（DO.PWR）和天线/假负载倒换控制和指示（TZ-+12V）使用；大部分的信号都经接口板（并接0.01μ电容）出入控制器箱；天线/假负载倒换控制和指示系统中的同轴开关安装在主机机顶，接线排和倒换控制的继电器安装在主机内部；有串口通讯则改用实线表示此种发射机需串口通讯；右边备发射机和控制器整体结构与主发射机一样。接下来，将详细讨论各部分的设计思路、出现的问题和解决的方案。 电源防干扰 从电源的可靠性来考虑，我们将发射机和下位机的电源分开。所有的下位机电源各接一个空气开关，所有的空气开关由同一个UPS供电。这样好处在于：UPS可以稳定可靠优质地给下位机供电，当外电短暂停电时，又可以保证下位机控制器内部程序不间断运行，增加稳定性。 我们选用的控制器及模块的电源都所需的电源都在+10~+30V间，我们选定了+12V的电源电压。 我们选用的AI、DI、DO模块都采用了光耦合器或ADC来进行隔离，但还需要防止共地干扰，隔离地线噪声、隔离高共模电压等数字输入DI 的不同接线方式、遇到的问题和解决方案 因为所采用的DI模块有数种，现以最常用的87053模块来说明。它的每个DI输入阻抗为3K，最高输入电压为+30V，我们外接电源采用的为+12V电源，所以它的光耦合器初级电流最高为12/3K=4mA；每个DI都有一个指示灯来指示此通道的工作状态，灯熄表示“0”或“OFF”，灯亮表示“1”或“ON”。 如图三中所示四种接线方式，分别是继电器干接点、TTL/CMOS 逻辑，NPN输出和PNP输出。我台存在着不同机型的发射机，其DI的取样都不同，所以采取的方式也不一样： （1）PDM机的大多数DI采样点都是输出输入板上继电器的触点，同轴开关的触点也都是干接点，我们采用的是最简单的第一种干接点方式，即：DI.COM接开关电源2的+12V，每对继电器的触点分别接DIX和电源地。当触点闭合时，87053里的光耦初级导通，模块相应的DIX指示灯亮，接入电路参考图二； （2）上广电10KW PDM还有二十几个主备指示灯及红绿指示灯，哈广3KW机上有8个主备指示灯，我们需要把获取全部的指示灯信号，而这些DI信号在发射机的输出接口板获取不到，最初我们考虑图四的接法，分析和实验得到的结果是：①D2亮时，R2上端+15V，电压高于DI.COMB，光耦发光二极管熄；②D2熄时，R2上