TSW2500型短波发射机控制系统仿真设计与实现

　　摘要：本文阐述了发射机的控制原理，对相应的五大控制过程进行了仿真分析，并介绍了实际应用。

　　关键词：短波发射机控制原理五大控制过程仿真分析应用

　　1引言

　　TSW2500型短波发射机控制系统仿真是针对发射机控制系统进行的动态模拟仿真，是将图纸进行“化繁为简的归纳整理+实际过程的模拟仿真”的整体化设计与归纳总结，进而分析控制系统的普遍规律和特殊性，把发射机控制过程分解成电源准备、升黑灯丝、升全灯丝、模块充电和加高压五大控制过程。然后，利用CircurtWizard仿真软件对五大控制过程进行模拟仿真，实现对其中开关元件的开关控制、各元器件的激励和响应以及电流的有无、大小和方向的动态变化过程的仿真再现，直观、形象、有规律地展示控制系统中的诸多细节，最终达到了系统化学习的目的，并在发射机房岗位培训和故障排查处理等方面得到了有效的应用。

　　2发射机控制的基本原理

　　TSW2500型短波发射机控制系统主要是按照设定的时序和取样反馈的信号值，经过系统计算判断后，对电子管各级上电、大电流设备冷却系统、辅助设备用电以及发生故障自动保护等过程进行自动控制，从而保证发射机的正常播出。

　　系统按照设定的控制顺序，把3.3V(或5V)的数字控制信号经过触发器和光电耦合器，转换成直流24VDC的模拟量信号，送到控制输出板A121和A122，控制输出板再通过中间继电器，输出直流24VDC(交流220VAC)的控制电压，控制下一级的中间继电器(或接触器)的吸合，从而使主用电设备(如灯丝调压器、风机、水泵、电子管各极供电等)投入正常工作，即实现小电压(小电流)控制大电压(大电流)的过程。

　　控制系统对各用电设备运行的电压电流的模拟量和开关量进行取样后，分别送到A161板、模拟取样板，再送到中央控制系统，经过计算、判断和处理后，显示相应的工作状态，并发出下一过程的控制信号;下一过程的控制信号，再通过光电耦合器送出24V的控制电压，控制相应的用电设备开始工作。

　　3发射机模拟仿真的五大控制过程

　　3.1动态模拟仿真分析步骤

　　对发射机控制系统进行动态模拟仿真分析，主要进行以下几个步骤：分析归纳发射机控制过程和原理，按照发射机控制过程构思仿真电路;在主界面放置仿真元器件，设置参数并合理布局;在仿真元器件旁，放置实际使用的器件图片，达到互相对应的效果;连接元器件，构成电路回路;点击仿真和相应控制开关，观察分析电路响应过程，达到仿真的目的;利用仿真模型，进行岗位培训、故障处理、技改革新等方面的实际应用。

　　3.2控制过程的模拟仿真

　　对发射机碎片化图纸进行整理归纳、化繁为简，从现存发射机全套图纸中的设备控制逻辑、各元器件原理及其工作过程三个方面出发，设计发射机控制模拟仿真系统。发射机控制模拟仿真全景。该系统包含了发射机电源准备、升黑灯丝、升全灯丝、模块充电和加高压五大部分的运行状态，模拟了发射机控制过程中，断合空气开关、断合紧急按钮、断合门开关、断合地线钩和按键盘等操作，同时模拟了电流的有无、大小和流向以及得电设备(如继电器、接触器、水泵等)的响应等。针对各部分在发生故障时相应的控制和响应过程，可以根据实际测量值，来模拟故障点的位置，并进行识别定位，准确快速地排除故障。

　　(1)电源准备过程仿真

　　按照电源准备的控制原理和元器件合理布局设计，其仿真过程，发射机在启动控制系统前，必须要准备好24V、380V等电源，为控制系统和低压用电设备供电。从中可以看到，只有380V和24V电池红色线的部分是有电的，而其他绿色部分都没有电。首先分析控制回路，24V电池只有在合上24VDC输出开关F250后，空气开关FS1、FS2、FS3才有输入电源，合上FS1后，发射机控制得电、通过电源模块同时得到5V，电池电压检测正常;合上FS2后，微处理器、打火检测正常;合上FS3后，控制输出板A121、A122和开关量检测板A131、A132、A133得电。

　　即整个控制系统中的控制电源24V、5V都正常准备好;然后，复位PSM紧急按钮K400和电控紧急按钮K100，低压电源输入断路器QS1为含有电磁机械控制的断路器，只有在QS1的电磁控制端得到24V后，才能手动合上该断路器;当手动合上QS1后，发射机得到380V的低压电源，使控制用的电源正常。

　　(2)升黑灯丝过程仿真

　　按照升黑灯丝的控制原理和元器件合理布局设计其仿真过程，在加黑灯丝、全灯丝等后面的几个控制过程中，电压、电流、温度、风水检测等部分信号检测并没有全部演示出来，只用该过程信号正常来作为下一个过程的启动条件。仿真过程主要演示了各个过程中各器件设备的响应过程，实际控制中这些检测信号必须正常，才能正常升起黑灯丝，此过程的具体仿真分析如下。当准备好电源后，发射机系统采样到复位信号正常、电池电压正常、输入断路器正常、紧急按钮正常的信号后。

　　此时，D触发器IC1a检测到几个输入信号正常后，就可以加黑灯丝了，点击黑灯丝按钮AUX21后，通过光电耦合器Q3送出模拟的控制电压，使继电器K101和K201的线包得电，形成通电回路而吸合;当继电器K101吸合，其常开接点闭合，导致接触器KM30的线包通地，使其常开接点吸合，使处理器、A121、A122、灯丝调压器、PSM控制、水导、宽放、调谐马达等所有低压用电设备得220V电源，此时各低压设备开始正常运转。

　　其次，继电器K201吸合，同时使继电器K73的常闭接点得到220V电，经过KM56常闭接点、FR55常闭接点，再到接触器KM55的线包，形成通电回路，从而使接触器KM55常开接点吸合，低速水泵MT2开始运转;同时，当继电器K201吸合后，导致接触器KM21的线包得电，形成通路而吸合，其常开接点吸合，使灯丝调压器得电，这时根据其设定好的升灯丝电压程序就开始升黑灯丝电压了。可以在电路图旁边看到相对应的实际器件图，结合详细的控制图纸对照学习，如K101继电器、K201继电器、KM21接触器、灯丝调压器和热跳继电器等。

　　(3)升全灯丝过程仿真

　　按照升全灯丝的控制原理和元器件合理布局设计其仿真过程，此过程的具体仿真分析如下：当控制系统检测到加黑灯丝正常后，则具备了加全灯丝电压的条件，点击全灯丝按钮FIL61后，通过光电耦合器Q4送出模拟的控制电压，使继电器K205、K203、K202、K204的线包得电，形成通电回路而吸合;当继电器K205吸合后，其常开接点闭合，导致继电器K73线包得电形成通电回路而吸合，接触器KM55线包失电而释放，即低速泵MT2停止运转。

　　K73常开接点得到220V后，经过接触器KM55的常闭接点后，使接触器KM56的线 包得电，形成通电回路而吸合，使电机的接线方式由低速转换成高速接线方式;当220V经过接触器KM56常开接点，到热跳继电器FR51常闭接点，再到接触器KM51的线包，形成通电回路而吸合，则水泵MT1开始高速运转。

　　继电器K203吸合，使接触器KM52的线包得电，形成通电回 路而吸合，低压风机开始运转;当继电器K202吸合，使接触器KM53的线包得电，形成通电回路而吸合，高压风机开始运转;当继电器K204吸合，使继电器K15的线包得电，形成通电回路而吸合，进而使接触器K211、K221、K231、K241吸合，使4个冷凝器风机开始运转。如果点击全灯丝FIL61按钮后，各设备正常工作，系统检测到风、水、电等信号都正常，则开始升全灯丝电压，若其中一个信号不正常，将无法升全灯丝，并且掉至黑灯丝状态。

　　(4)模块充电过程仿真

　　按照模块充电的控制原理和元器件合理布局设计其仿真过程，此过程的具体仿真分析如下：从A132板送出的24V分别经过紧急按钮K400、电控紧急按钮K100，再经过一系列的地线钩、门开关后，再到机保开关把24V送到K71和K72线包的一端。

　　先来模拟联锁信号，通过点击鼠标，按照实际工作中的操作挂上所有地线钩、关上门锁、合上机保。如整流机箱的门K161和地线钩K151、模块机箱的门K51和地线钩(K61、K62)、前1号2号3号门的地线钩(K251、K251、K253)、后1号2号3号门的地线钩(K254、K255、K256)、前1号2号3号门的门开关(K261、K261、K263)、后1号2号3号门(K264、K265、K266)的门开关，最后合上机保开关K401，把24V送到了K71和K73的线包一端，为充电和加高压做准备;可以看到在每部分的地线钩、门开关的后面都有信号取样送到开关信号取样板A132，进而送到控制系统，若有一个联锁信号不正常，即无法充电和加高压。

　　按STBY83键后，控制系统通过光电耦合器Q7送出模拟的控制电压，使继电器K109的线包得电，形成通电回路而吸合;继电器K109吸合后，把0V送到继电器K71和K72线包的另一端，形成通电回路而吸合，K71 和K72常开点接通，为加高压做准备;220V经过K71常开接点后，送到高压断路器UVR1的线包形成回路，使其吸合，并给模块充电。

　　(5)加高压过程仿真

　　按照加高压的控制原理和元器件合理布局设计其仿真过程，此过程的具体仿真分析如下：在满足全灯丝、充电正常、紧急按钮正常、输入断路器正常的条件后就可以加高压了，点击ON83按钮后，在满足天线联锁信号正常的情况下，系统经光电耦合器Q1送出模拟的控制电压，使继电器K217的线包形成通电回路而吸合，用鼠标点击K2体现充电不正常时，高压无法正常加起的情况;继电器K217吸合，220V经过K72的常开点接到接触器KM61的线包形成通电回路而吸合，开始加高前屏压。

　　4推广性研究与总结

　　目前，该仿真系统已经在新入职人员与发射机房日常岗位培训中得到了多次应用，真正解决了培训难的问题。利用该仿真系统，工作人员能快速掌握发射机的控制原理，达到了“一看就懂，一学就会”的效果。对于各个元件发生故障时的控制过程，系统故障预判性分析效果明显，供电通路动态展示全面，提升了维护人员应急处置能力和日常维护水平，解决了演练难的问题。该仿真系统使用便捷，操作快速，能可靠保证教学和使用效果。

　　同时不产生元件损耗，节约了大量人力与财力。本系统仿真发射机在加高压过程中的各个过程，使其与发射机实际控制电路中的工作原理、线路、主要设备相对应，将碎片化理论图纸转化成一个系统性仿真模型，从发射机的设 计思路与工作原理出发，直观形象且有规律地展示了控制系统中的诸多细节，弥补了静态模型学习不够真实直观的缺陷，转化为动态过程仿真。相比常见电路仿真软件，增加了供电通路中元器件受控过程与电流变化趋势的功能，实现了元器件控制和受控过程的反复学习，利于快速理解整机的设计理念。

　　综上，该模拟仿真系统操作简单，使用安全可靠，既能使培训更加高效，节省了人力物力;又能使故障演练脱离实际发射机，保障了播音安全，且无高电压和大电流，保障了人身安全。该系统具有很强的综合利用性和社会效益。

　　作者：吕连灿