基于CPLD 的短波100KW 发射机控制原理及常见故障分析

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基于CPLD 的短波100KW 发射机控制原理及常见故障分析

2015年4月23日 09:14 作者:周萍姑

基于CPLD 的短波100KW 发射机控制原理及常见故障分析
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周萍姑国家新闻出版广电总局871台海南东方 572600 中国论文网m,\ ~TV4{

【文章摘要】
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BGTB5141 型短波100KW 发射机，其控制过程受控于CPLD，本文着重分析控制过程，特别是加高压控制过程，供同行参考。
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【关键词】
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CPLD ；控制；光电转换；故障分析中国论文网P,Y7HR"q!D_9B

0 前言
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短波100KW 发射机的控制系统的控制电路是根据电子管的使用要求和发射机各级的工作顺序而设计的逻辑控制电路，它确保发射机按照一定的顺序加( 或断) 开关机；确保人身和设备安全，同时具有控制、保护和显示等功能。中国论文网FT3O`JTy:Sx7WW

DF100A 短波发射机，其控制系统基本由继电器和交流接触器完成，使得发射机控制系统连线复杂，故障点较多，不易处理，不利于安全传输发射，为此， BGTB5141 型短波100KW 发射机，采用基于CPLD 控制的来实现逻辑控制，利用固态继电器作为发射机控制系统的特点，大大简化了控制线路，提高控制系统的稳定性。中国论文网a'D mOL d

1 控制过程中国论文网+?"k2Fdt

1.1 合主控当满足下列条件
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1) 当230V 低压分配器4CB2 和高压电压断路器4CB1 都处于接通（ON）位置。中国论文网5N{lD,hn E:\

2) 当控制和低压分配器单元1 上所有断路器都在ON 位置。中国论文网/c1{|s/Wzt J9x5k

3) 当指示灯的颜色为：过荷灯、门内锁灯、冷却状态灯为绿色；关机延时状态灯、主控制器关断灯、冷却控制合灯、高压合状态灯及请求复位灯不亮。中国论文网p-`#e[@s

CPLD 从控制信号单元得到相应的证实信号，通过光电转换电路后，进行内部处理，并作出动作，则机器可以进行合主控操作：中国论文网a:u{3_;V#pD*Fs

从键盘输入板按下“主控合”按键BUTTON1，产生输入信号至CPLD 核心板，通过CPLD 的其内部判断。
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CPLD 通过其11A17 板（端口： XS1-A1）检测外电相位（即1K49 常开接点是否合上）、水温是否正常：
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1）若外电正常，CPLD 的核心板输出信号驱动1A18K1，使之吸合。
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2）若水温正常（小于60oC）则CPLD 的核心板输出信号驱动使1A18K2 吸合。
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1A18K1、K2 在控制回路中的一组常开接点（12，8）闭合，则地信号通过此触点先后分别送至水泵接触器1K3、主风机接触器1K4 和热交换器接触器1K5 的A2 端，K3 首先吸合，则380VAC 交流电加至水泵，水泵运转工作；与此同时，K3 的另一组触点（L4，T4）闭合，115VAC 立即加至K4（热交换器）、K5（主风机）等接触器的A1 端，1K4 和1K5 吸合，380VAC 通过相应接触器的触点加至主风机和热交换器马达，它们随即运转工作。相应的风水等指示灯也相继转为绿色。
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当水泵风机运行正常后，CPLD 通过其11A17 板检测到主风机、水温、调制器风机、低水位关断、高水位关断、蒸发锅水流、高前灯丝开关、高末灯丝开关均工作正常或在正常工作状态，相应的指示灯也变为绿色。即用于灯丝合逻辑电路中的所有接点（除低水位告警外）都闭合时，则CPLD 将作出下列反应：
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1)CPLD 通过其核心板输出信号驱动11A15 板（控制信号接口单元），11A15 板又输出信号驱动1A18K3 动作。1A18K3 动作后，其触点（12，8）闭合，使接触器1K47(IPA 灯丝)、1K14(PA 灯丝一段) 吸合供电。当1K14 接点闭合时，电压就通过限流电阻1R1 加到PA 灯丝变压器上。
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2)CPLD 内部延时6 秒，核心板输出信号（低电平）至11A15 板，11A15 板又输出信号（低电平）使1A18K4 动作， 1A18K4 触点（12，8）吸合，则地信号送至1K27 的A2 端，115VAC 使接触器1K27 吸合，加上PA 灯丝二档。当1K27 动作后，它的一组触点（T1,L1）使1R1 短路，从而有效地将1R1 与灯丝电路断开。
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3)CPLD 内部延时2 分钟，输出屏压延时指令信号给CPLD 完成其他内部逻辑用，并输出相应指示信号，即屏压延时状态灯熄灭。（或如按下“延时释放”按钮开关，处在高压内锁电路中的一组接点将闭合。）
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1.2 加偏压过程中国论文网J I?[ Ap0rVk'x

CPLD 通过其11A17 板检测高前灯丝证实、高末灯丝一段/ 二段证实、电控机箱门开关、射频机箱门开关、围网门开关、偏压电源开关、机保开关是否都合上。如果都合上，CPLD 通过它11A15 板输出低电平使1A18K5 动作，1K21 接触器吸合，则产生以下动作。
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A. 加上偏压。1K21 的（T1，L1）、（T2， L2）和（T3，L3）三组接点为1PS5、1PS6 供电。（此时，偏压表值：末前为150V，高末为400V, 面板指示灯也变绿）；如果其中某一条件不满足，则1A18K5 不动作， 1K21 不吸合，偏压则加不上。
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B.1K21 的触点（L4,T4）吸合，为高压回路提供通路。
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C.1K21 的附属接点（53，54）吸合，把地信号送至11A17 板，CPLD 检测到该信号，判断偏压已经加上。中国论文网6Ie(oO2T

至此为止，发射机加偏压的功能已完成，发射机等待加高压。发射机风水、灯丝、偏压正常运行后，接下来，就准备加高压，为发射机的宽放（含1A9）及电子管各极的工作提供电源。中国论文网,rZ)r8t[K6NF

1.3 加高压控制过程中国论文网 Q6j8\_$U

CPLD 检测处于高压内锁电路中的:
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A. 偏压（K21）接点接通; 中国论文网7x.r {0pM}

B. 电源1CB18 及其常开辅助接点1S13;
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C.1CB8 及其辅助接点1S16 接通;
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D. 天线联锁正常; 中国论文网,x~~d^|+b

E. 屏压延时已到。至此，高压控制回路工作的条件基本满足。此时，按下“高压合”按钮，发射机将产生如下反应:
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（1）0 秒开始中国论文网 I0Kz0Y+M8U

1）CPLD 清零高压断锁存器，锁存高压合信号，点亮高压合指示灯。中国论文网j%v6\1iFaNS

2）CPLD 控制输出使1A18K6 动作。则把控制电压115V 分别加到1K25(IPA 电源接触器) 和1K15（BBA 电源接触器）上。1K25 和1K15 吸合，即末前电源已经加上。中国论文网9p6L*GFmT

3）K15 吸合后，230VAC 电压送至宽放电源1PS7 变压器初级供电。
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4）K25 吸合后， 230VAC 电压送至1PS6，分别为末前帘栅电源、末前屏压电源的变压器初级供电。中国论文网J],z.IM)^pMMe&v6d

高压一档上：中国论文网(S6\X%D\%]

CPLD 检测到末前电源正常后，则：
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1）1A18K9 动作，则115V 电压通过接点（即T1,L1;T2,L2）送至4A5TB2-15 端和1A18K10-XS5-1 端。
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2）同时，CPLD 输出信号让1A18K10 动作。
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（2）2 秒后中国论文网*MP:my@#heQ

高压二档上：中国论文网#uZ2rl\X]a

当高压合2 秒后，CPLD 检测到高压一档已上，控制输出使1A18K11、K12 动作，则产生以下反应：中国论文网P[W@u*^6i'G

1A18K11 动作后，115V 分别送至4A5 TB2-13、14 端. 此时，4A5K1（高压二档）和4A5K4（高末帘栅二档）线包两端电压差为230VAC 后，同时动作。通过他们的主接点分别3￠380VAC 送至两台调制器变压器和把3￠230VAC 送至帘栅变压器。中国论文网&~sp*u+]7dda\Ih

1）同时，4A5K1 的三组附属接点分别吸合。中国论文网7w-Y`N'b$KLE

A. 附属接点（A3,A4）作为高压二档证实，并把证实信号送给CPLD。中国论文网'k'CS:lfX5v3sc

B. 附属接点（B3,B4）作为9 单元联锁4 灯高压联锁信号。中国论文网 k)PPa }9r:N+R#`p

C. 附属接点（C3,C4）作为4A5K1、4A5K4 线包的自保接点，与1A18K11 并联为高末屏压、帘栅二档线包供电。保证线包处于吸合状态。
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2）4A5K4 动作，把3￠230VAC 分别送至4A5TB2-22、23、24 端，最后送至高末帘栅变压器. 中国论文网-L?T/R-[}o

此时，调制器变压器、高末帘栅变压器分别由一档、二档两路电源并联同时供电。中国论文网8WT`@2EEp

（3）5 秒后。。。
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高压合5 秒后：
;V0Yiw+O2]0 1A18K10 因CPLD 内部延时已到，则4A5K10 释放，则115VAC 没有送至4A5TB2-18 端，4A5K2（高压一档）、4A5K13（高末帘栅一档）亦随之释放，即二
档单独供电。中国论文网4WY"}Xr)ao

1.4 关机控制过程中国论文网/_ dm8oI@5Z4{

1.4.1 按下CPLD 键盘输入单元“高压断”按BUTTON4 时，中国论文网 ?,R.rwcW.Ys*Le

（1）CPLD 高压合锁存器清零，锁存高压断信号，点亮高压断指示灯；中国论文网-YM5rY#[`*Q2D

（2）CPLD 输出驱动信号，使1A18K6、1A18K9 断电，相继1A18K11、A18K12 也断电，接触器4A5K1 和4A5K4 随即释放。这使得调制器和帘栅电源上的高压被切断。
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此外，如果高压内锁由于某种原因被打开了，CPLD 控制器输出就会使1A18K6、1A18K9 断电，机器马上断高压。某种原因：高末帘栅过流、IPA 过流、PA 过流、三次过荷封锁、高速驻波比保护、发射功率保护、调制器过流等。中国论文网[B4D_;bf3ST)]Z

1.4.2 再按下“主控断”按钮开关BUTTON2，CPLD 驱动1A18K5、1A18K4 和1A18K3 相继断开，相应的偏压、灯丝接触器断开，CPLD 开始关机延时（800S）。同时，相应的灯丝指示灯转为红色。延时800S 后，1A18K2、1A18K1 断掉，风水马上停止，关机过程完成。中国论文网9yMQk0K8~

1.5 监控保护中国论文网%e)C&~j3B{O

保护控制：高末帘栅过流1K40、高速驻波比保护K54、IPA 过流1K41、PA 过流1K38 发生上述的每一组继电器都有一组常闭接点（1 和9）。当其中一路发生过流时对应的继电器动作，接点1 和9 断开，将开关信号先送到11A17 板，CPLD 进行判断，逻辑输出断高压连锁电路，从而切断高压。同时，相应的过荷指示灯和请求复位灯亮，直到按下11A12-BUTTON5“复位”按钮开关为止。此开关将所有加载过荷取消掉，从而释放过荷灯辅助电路。此时，过荷灯转为绿光，复位请求指示灯灭。中国论文网#|aa/B,GZ

1.6 CPLD 与调制器控制器（9 单元）的联系调制器控制器接口部分
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1.6.1 当CPLD 检测到反射功率表、高速驻波比正常时，其11A14 的K6 动作，产生24VDC 电压送到调制器控制器输入输出板9TB1-6 端。CPLD 状态板控制1 灯变绿；同时，9A5 板连锁1 灯亮。( 控1 回路) 中国论文网G)YTH_P-f+p

1.6.2 1PS2（24VDC）电源正常， CPLD 检测到后，使11A14 板K7 动作，CPLD 状态板控制2 灯变绿；同时，调制器控制器（9 单元）也对1PS2 电压进行监测，该电压送调制器控制器 9TB1-5 端子， 9A5 板的连锁2 灯亮。（控2 回路）
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1.6.3 高压过流。调制器的两个接地故障检测器之一检测到负载故障时，9A5 板连锁3 灯闪烁。同时，过荷信号从9 单元输出至CPLD 的11A16 板，CPLD 作出反应，状态板“调制器过流”灯亮红并报警。
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1.6.4 高压证实。当CPLD 通过其11A16 板检测到高压二档（4A5K1）已合上，则11A14 板K8 动作，输出24VDC 经高压二档4A5K2 的（b3，b4）接点，送至调制器控制器9TB1-9 端。CPLD 状态板控制3 灯亮，9A5 板的连锁4 灯亮。（控3 回路）
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1.6.5 调谐结束，当CPLD 检测到高末栅流足以维持调制器工作时，则11A14 板K9 动作，24VDV 送至调制器控制器9TB1-11 端，9A5 板连锁5 灯亮。9A5 板的连锁5 灯亮（控4 回路）中国论文网#T_i7E&p&t0c&J W

1.6.6 其他通过键盘输入控制包括升降功率、高低功率、复位控制均通过11A14 送到调制器控制器中，完成相应控制。屏压延时释放则输入信号至CPLD 完成相应的控制。
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1.7 调谐控制部分
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调谐周期是由调谐控制定时器6A2A1 控制的。这个定时器由两个单独的定时器组成，一个由允许调谐开关6S2 触发，一个由波段切换按钮开关6S3 触发。中国论文网,jvm S'mv7z._,?H

1.7.1 当按下允许调谐按钮6S2 时， CPLD 通过其11A16 板X5C 端口监测到该指令后，11A15 板CHANEL7 输出0 电平，使1A18K7 动作，接点接通1K48 的线包，1K48 得电， 230V 三相交流电就加到调谐马达电源1PS 8 上，1PS8 是向除了短路棒马达放大器外其它所有的马达控制放大器提供±28V 直流电源。中国论文网n-Bh[x4Nm$|},K

1.7.2 当按下波段切换按钮6S3 按下，CPLD 通过其11A16 板X6A 端口监测到该动作后，11A15 板CHANEL7 和CHANEL8 输出0 电平，驱使1A18K7、1A18K8 动作。同时，通过6A2K2 继电器提供一个地电位,6A2K2 得电，就通过它把115V 交流电加至1K48 和1PS8K1 继电器上，为各路马达提供电源。
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1.7.3 当调谐马达转动时，调谐各路马达中继电器动作输出地信号送到6A2A1 板，使6A2K1 动作，产生调谐到位与否信号送CPLD 分析处理，当波段倒换时，波段马达板中间继电器输出地信号送CPLD 检测分析处理。中国论文网9T"NlO!oH:]!h

1.7.4 运行状态及故障指示单元是完成由CPLD 检测到的各类状态信号输出使各相应指示灯亮。中国论文网"Ei6QGY)Q E(u9MbW

2 几例常见故障
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2.1 故障现象：加高压后9A5 的联锁4 灯不亮，高前正常，高末栅流正常，屏流屏压无表值无功率输出，9A4 板非工作指示灯亮。
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分析：4A5K1 是高压二段电磁闸，其主接点给调制变压器送电，有一组附属接点随主接点闭合。加高压4A5K1 闭合后，其常开附属接点也闭合，接点b3，b4 串接在联锁4 灯的控制回路中，有时由于电磁闸本身的机械结构问题或由于附属接点接触不好会出现主接点已闭合而附属接点C3，C4 接触不好的情况，致使9A5 中联锁4 灯灭，封锁调制器。机器由于无屏压、帘栅压而无功率输出。中国论文网}(~^ KP.LR%]1S \

2.2 故障现象：合高压，只听到有间隔两声，无第三声。高压无法加上。
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故障原因： 4A5K2 附属接点A（NO）,A （C）故障。高压合，高压一档先加上，2 秒后，高压二档本应加上，但由于4A5K2 附属接点A（NO）,A（C）接触不良等原因，导致CPLD 认为一档还没加上，不让1A18K11、A18K12 吸合，所以二档不加上。故听不到第三声。5 秒后，高压一档掉。
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处理方法：断电，及时处理。中国论文网o*BPme-B2W

3 结束语中国论文网1I*qu'G @9V:_'UQ'W
作为一名机房工作人员，对设备控制线路的熟悉，才能更好的维护设备，当发射机出现故障时，就能准确的判断，迅速的处理，缩短停播时间，为安全传输发射工作保驾护航。
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