M2W 100kW发射机控制系统分析与故障处理

冯东亮

（作者单位：国家新闻出版广电总局554台）

M2W 100kW发射机控制系统分析与故障处理

冯东亮

（作者单位：国家新闻出版广电总局554台）

发射机的控制系统是M2W系列发射机的工作核心，而IUC则是整个控制系统的核心。过程控制程序通过隔离、驱动电路（CXM-DIO3）连接到配电盘的执行部件（继电器、交流接触器），或通过其它电路连接到不同的用户接口，如人机接口或远程控制接口。通过对发射机过程控制系统的分析有助于我们深入了解发射机的命令执行过程和外部状态监测通路，当发生信号丢失情况时，能够及时找到故障点，最大程度保障播音安全。

IUC；基本监控；过程控制；CXM-DIO3

M2W发射机是原法国THAMCAST公司于20世纪末开发生产的中波机型，其技术先进，模块化设计，工作稳定，性能优越。发射机的控制系统是M2W系列发射机的工作核心。包括CPU中心单元IUC、CXM-DIO3接口、M2W11-16板等板卡。IUC，基本监控的CPU中心单元，使用EPROM组件存储有发射机正常运行的功率、频率等参数配置，控制发射机运行时的工作状态。CXM-DIO3、IUC与外部电路的接口，通过相关指令的输入与输出实现继电控制与状态监测，如图1所示。

图1　控制原理框图

过程控制程序通过隔离、驱动电路（CXM-DIO3）连接到配电盘的执行部件（继电器、交流接触器），或通过其它电路联接到不同的用户接口，如人机接口或远程控制接口；信号处理程序通过独立驱动器与外界接口。即当CPU中心单元IUC发出操作指令后，指令通过CXM-DIO3接口到继电器，交流接触器执行，然后通过继电器接点的闭合将状态返回到CXM-DIO3接口，最终回到IUC。

CXM-DIO3通过自身的输入输出接口，一方面，可以把来自IUC的指令输出到外部继电器接点，另一方面，可以把外部状态送到IUC。CXM-DIO3 I/O定义如图2。

IUC通过CXM-DIO3相对应的I/O接口发出指令和收到状态，分析对应I/O接口定义有助于我们深入理解每个信号的含义以及进一步研究各个信号的通路，信号含义参考表1。

图2　CXM-DIO3 I/O接口定义

表1　信号含义

发射机开机步进控制为Q1，FS2合上，发射机OFF，关机状态，人机接口（触摸屏及其控制器）和恒温晶体振荡器工作。STBY，待机状态，控制系统电源和驱动电源工作，冷却系统工作。ON，开机状态，VDD电源开启，发射机输出功率。

发射机过程控制监控发射机各个电源的启动状态和发射机外部联锁等，当中间有一个电源返回信号丢失，发射机保护系统会强制发射机关机。

1　M2W发射机电源组成

发射机电源由控制电源，24V连锁电源，48V功放模块驱动电源，3×400VAC主电源，300VDC功放主电源VDD组成。

1.1230VAC控制电源

控制电源为人机接口、连锁系统、晶振激励器等控制系统供电。取自400V供电主电源的一项，金属氧化物可变电阻浪涌保护器P2与之相接，提供过压保护。

发射机控制系统设置有独立的供电电源。在发射机关机状态，人机接口、管理单元、恒温晶体振荡器仍保持供电，确保任何时候都能以本地工作方式开机。

控制电源由三个电源模块（AC/DC变换器）供给，电源模块的输入与输出之间相互隔离，输出之间也相互隔离。

LM3675为多路电源输出模块，有三路输出电压：（1）24VDC/1.0A为人机接口（MMI）和控制系统冷却风扇供电；（2）5.1VDC/1.6A为PLC供电；（3）12VDC/1.0A为压控频率振荡器（OCXO）供电。

LM2540两路电源+15/-15VDC输出，为工作于模拟状态的IC芯片（实现快速监控）和其他需要-15VDC电源的电路板供电。

LS1001一路独立电源+5VDC输出，为信号处理系统和快速监控系统供电。

1.23×400VAC主电源

3×400VAC主电源是发射机的主供电电源。主要为主整流变压器、冷却风机及控制系统供电。其输入连接在主电源开关Q1的次端，在400V主电源分配板进行电源分配。金属氧化物可变电阻浪涌保护器P1与之连接，提供过压保护。

1.324VDC连锁电源

24VDC电源由开关稳压电源模块G2提供，G2不仅仅为连锁通路提供电源，还同时为400V主电源分配板上的继电器和信号检测等相关电路供电。

1.448VDC驱动电源

为RF功率放大模块场效应管FET的驱动级供电。100kW发射机共配置8块同样的驱动电源模块，一块驱动电源模块根据其位置不同可为2块或3块模块载板供电，即为8个或12个功率模块供电。驱动电源模块输入与输出电气隔离，保证工作稳定。

1.5300VDC功放主电源VDD

为全机功率放大器提供功率电源，是发射机的工作主电源，主要组件包括主整变压器和整流桥。

主电源经整流变压器，双次级输出接至双三相桥式整流器，经过平衡线圈L0并联输出构成12相整流电源，输出300VDC。电源控制接触器分别是KM3、KM4。为降低接通瞬间的电流冲击，采取分步启动方式，由KM4控制串接在通路中的电阻在主接触器KM3接通前先行短暂接通。

2　过程控制分析

VDD射频模块电压，VCTRL控制电压，R-OFF，INTERLOCK门连锁，紧急关机按钮，VDR驱动电压这些相关控制信号组成IUC对于外部继电器的控制和发射机的各种监测保护，起到发射机开机步进控制，发射机运行状态管理。即当控制电压VCTRL正常时，发射机允许启动风机和驱动电源，风机和驱动电源启动后，门连锁以及紧急关机按钮正常时，而此时R-OFF，VDD信号正常，VDD这时才允许有功率开机，进而起到对人身安全和发射机保护的作用。

如图3所示，IUC通过CXM-DIO3向继电器发出相关信号，通关继电器接点的吸合返回信号，说明此时发射机各项工作正常。

图3　信号逻辑流程

当发射机合上Q1，FS2正常时，电源LM3675工作，当按下STAND-BY时，电源LS1001、LM2540工作，IUC通过CXM-DIO3 OUT1送出VCTRL检测信号，此时继电器KM2得电吸合，通过继电器KM2辅助接点33、34返回VCTRL正常信号VCTRL-SUP给CXM-DIO3 IN1，说明此时VCTRL信号正常。IUC通过CXM-DIO3 OUT3送出VDR启动控制信号，此时KM2接点13、14已经吸合，继电器KM11（风机控制继电器）和KM12（模块48V驱动电源控制继电器）线包得电，风机启动，驱动电源工作，通过继电器KM11辅助接点43、44返回VDR-SUP信号到CXM-DIO3IN3。

当继续按下ON时，IUC通过CXMDIO3 OUT5送出R-OFF检测信号，CXM-DIO3 OUT7送出VDD控制信号，若此时连锁回路正常即24VDC电源、紧急关机按钮、门开关、功放柜保护面板均正常，继电器K2线包得电吸合，INTERLOCK信号正常，前期继电器KM11，KM12已经吸合，故继电器KM4得电吸合，通过继电器KM4接点13、14返回R-OFF SUP信号到CXM-DIO3 IN5，然后继电器KM4断开。VDD控制信号使继电器K3吸合，继而继电器KM3线包得电，通过继电器KM3接点13、14返回VDD-SUP信号到CXM-DIO3 IN7，发射机加功率，开机完成。发射机整个过程控制系统完成开机过程的监测，发射机开机后，过程控制系统还将一直保持监测状态，一旦在发射机工作中出现某个信号中断丢失，发射机将发出告警并关机保护。

M2W发射机的过程控制系统监控发射机在开机的步进过程中各个电源的启动状态和发射机外部联锁等，当中间有一个电源返回信号丢失，发射机保护系统会强制发射机关机。这对于整机安全提供了可靠保证，提前防止在有故障前提下造成更大破坏，防止故障扩大化。如果过程中任何一个返回信号丢失，IUC将保护发射机，发出告警，不能进行下一步操作，此时就需要检查相关通路。

3　典型故障分析

某台M2W发射机出现当发射机ON开机，触摸屏显示R-OFF supervision missing，CXM-DIO3 IN5指示灯不亮时，发射机无法加ON。这个故障表明R-OFF返回信号丢失，此时就要查找R-OFF信号通路，R-OFF信号由IUC发出到CXM-DIO3 OUT5经过K2继电器接点21、24到KM11 33、34接点，当KM4吸合后由接点13、14返回到CXM-DIO3 IN5。首先，判断IUC通过CXM-DIO3发出的R-OFF检测信号是否正常，测量A3B-11，R-OFF检测信号存在，再继续向下判断，继电器K2吸合是否正常，接点21、24是否正常，如均正常，则检查继电器KM11、KM12是否吸合正常，KM11辅助接点33、34接触是否正常，继电器KM4线包是否有24V，能否正常吸合，接点13、14是否正常。经查是由于继电器KM4线包有24V但继电器不能正常吸合，（紧急情况下可强制让KM4吸合）更换继电器KM4后，试机正常。

对于出现其他信号监测丢失故障，也同样需要对信号监测通路进行分析检查，查找到信号丢失点。

4　结语

本文是对发射机过程控制系统做了分析，使我们不仅可以深入了解整个过程，也可以进一步分析典型故障，为我们在处理分析这类故障过程中提供了思路。M2W发射机有着非常严谨的监控系统，当某一信号丢失，发射机会告警或者强制关机，从而保护发射机。但是，这就要求我们的维护工作人员能够清楚地认识整个信号监控系统，并且在日常维护过程中对监控通路做好检查工作，这样才能在日常维护中保证发射机可以安全播音，即使在遇到信号监测丢失故障时也可以及时发现并予以处理。