DF500A型短波发射机控制系统研究与分析.doc
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1、DF500A型短波发射机控制系统研究与分析1 引言 DF500A型短波发射机控制系统是用户和发射机各种设备和远见连接的桥梁,具有调整、监控所有开关程序、保证工作人员人身安全、保护设备安全、简化操作等功能。精密的操作键和彩色显示器使工作人员的操作简单直接,显示屏上清楚地显示了所有操作数据的实时状况。 2 整体设计 用户通过发射机控制系统来实现对发射机的各项操作。控制系统主要有两方面的功能,一方面确保正确的开、关发射机顺序;另一方面在发生故障时,执行必要的保护动作。另外,它还控制着发射机的调谐系统,并使之与控制系统相协调。 DF500A控制系统由四部分构成: (1)带有用户界面的上位机人机交互自动
2、控制系统。 (2)逻辑控制系统。 (3)调谐控制系统。 (4)灯丝控制系统。整机控制系统框图见图1。 3 自动控制系统 自动控制系统设计本着保障设备安全运行,提高设备可靠性的目的,采用先进的工业控制技术,用先进的工业控制计算机,做到高可靠、高质量设计。 自动控制系统采用高可靠的工业控制计算机为系统功能实现的硬件基础。用Microsoft Visual Studio 2005为开发平台,对发射机的控制全部封装于程序中。所开发的人机对话界面友好,操作画面简单直观,大方得体,色彩丰富,给人很好的视觉效果,不易造成视觉疲劳。 4 逻辑控制系统 逻辑控制器与调谐控制器构成了发射机的核心控制,它们安装在一
3、个自成一体的插箱内。 逻辑控制系统监控发射机开关的切换步骤,它与发射机安全系统和PSM控制系统联系紧密。其控制包括风路、水路、灯丝、高压、驱动马达等设备,它主要完成如下三方面的功能: 4.1 实时采样 控制器系统实时采样一百多路发射机风路、水路、灯丝、高压、马达等各个节点的状态量,并通过RS232串行通信方式上传至上位机。 4.2 故障处理 控制器系统通过采样到的状态量分析发射机的运行状况,并采取相应保护措施,如当系统检测到屏极过流、前级过流等过流故障或某个门未关好、某处水温过高等故障时,系统将立即断高压,因为如出现上述故障却仍然在高压状态极易损坏机器设备或威胁操作人员的安全。 4.3 控制命
4、令处理 操作人员可以通过上位机控制或手动按键控制实现整个发射机的上灯丝、合高压、断高压、关机、复位、升功率、降功率等过程,系统根据不同的控制命令适时启动、关断风路、水路、灯丝、高压、马达等设备的各个控制节点。 4.1 逻辑控制器硬件描述 500kW短波发射机逻辑控制器采用两片EPM7512EAQI208作为核心处理器(一片负责所有的逻辑控制,一片负责与上位机通信),输入接口电路、输出接口电路、状态指示灯电路作为外部接口电路。由于控制器输入量、输出量及状态指示量都比较多,因此输入接口电路由输入接口电路板A、输入接口电路板B组成,输出接口电路由输出接口电路板A、输出接口电路板B组成,状态显示由状态
5、显示电路板A、状态显示电路板B组成,核心控制板负责逻辑控制及外围电路控制、通信电路板负责与上位机通信。受整个发射机结构设计要求,逻辑控制器采用插箱式结构,所以各电路板之间的连线通过母板来实现。输入接口电路板A上共有54路输入信号,输入接口电路板B上共有50路输入信号,为了增强抗干扰性能,用光电耦合器将输入信号分成系统内与系统外两部分,系统内高电平为+3.3V,系统外高电平为+24V,并且系统内与系统外的地隔离;输出接口电路板A上有40路输出信号,输出接口电路板B上有26路输出信号,设计原理同输入信号。 逻辑控制器的各功能板插在一个母版上,A1A4板插在母版前面,A14A17板插在母版后面。实际
6、板卡连接如图2。 4.2 逻辑控制器按键操作说明 4.2.1 A1通信电路板按键操作说明 A1通信电路板上共有高功率、低功率、升功率、降功率、+、-、S七个按键,每个按键均带有指示灯。 4.2.2 A2核心控制板按键操作说明 A2核心控制板上共有关机、黑灯丝、红灯丝、高压合、高压断、复位、快速灯丝七个按键,每个按键均带有指示灯。 其中切换发射机工作状态有三个按键即关机键、黑灯丝键、红灯丝键,为了使发射机状态切换更严谨有序、提高稳定性,在软件上分成了四个工作状态即红灯丝、黑灯丝、关机延时、待机。 4.3 逻辑控制器控制状态说明 4.3.1 待机状态 发射机已上电,但不工作,关断所有的输出。逻辑控
7、制器所有按键指示灯灭。 4.3.2 黑灯丝状态 启动辅助电源、低速水泵、调压器,电子管末级灯丝电压保持在4V。在升/降灯丝、预热/冷却灯丝过程中黑灯丝按键指示灯闪烁,预热完成后常亮。 4.3.3 红灯丝状态 先到黑灯丝状态,再启动高速水泵、高低压风机、冷凝器风机1,电子管末级灯丝电压保持在17V。在升/降灯丝、预热/冷却灯丝过程中红灯丝按键指示灯闪烁,预热完成后常亮。 4.3.4 关机延时状态 启动辅助电源、低速水泵,电子管末级灯丝电压保持在0V。在降灯丝、冷却灯丝过程中关机按键指示灯闪烁,延时结束后自动进入待机状态。 4.4 逻辑控制器软件描述 发射机各逻辑状态之间可以互相切换,其状态切换如
8、图3。 在待机状态可以直接按黑灯丝按键进入黑灯丝状态即过程A1,也可以直接按红灯丝按键进入红灯丝状态即过程B1;在黑灯丝状态可以按关机按键进入关机延时状态即过程C1,延时完成后自动进入待机状态即过程D1,也可以按红灯丝按键进入红灯丝状态即过程B2;在红灯丝状态可以按关机按键进入关机延时状态即过程C2,延时完成后自动进入待机状态,也可以按黑灯丝按键进入黑灯丝状态即过程B2;在关机延时状态如果按黑灯丝按键或红灯丝按键将进入黑灯丝状态即过程A1或红灯丝状态即过程B1,如果不按键将进入待机状态。 5 调谐控制系统 调谐控制的基本功能是通过马达驱动装置来调整射频系统的可变电容和电感,使射频系统工作在阻抗
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