一种短波500kW发射机中央控制系统的改造

冯乐

(国家新闻出版广电总局594台)

【摘要】 本文主要对一种短波500kW发射机中央控制系统实施改造的方法及内容进行了分析，并对系统改造后的技术优点进行了介绍。【关键词】 500kW BCS 控制系统 国产化 1．前言在2005年“西新工程”建设中，使用了8部先进的短波500kW发射机及和一个中央控制系统（BCS-Broadcast Control System）。在发射台的中控机房就可以通过中央控制系统远程控制、监测全台包括8部500kW发射机、2部150kW发射机、天线矩阵的状态，并可监测发射台变电站的所有电力设备状态。通过中央控制系统（BCS）可以操作A01至B04号8部500kW发射机以及C03、C04两部150kW发射机的开关机、频率、调制模式、天线及方向，并可对发射机的功率值、频率、驻波比、天线及方向等参数进行实时监测。500kW发射机中央控制系统主要包括双屏显示器、KVM切换器、GPS、数字音频矩阵、控制系统主用计算机、控制系统热备用计算机、PLC主备切换器、端口转换器及以太网交换机组成，中央控制系统通过以太网交换机与甲、乙、丙机房本地控制系统及变电站电力监测系统相连接。其中核心设备为控制系统主用计算机及其热备用计算机，中控机房值班员通过操作控制系统主用计算机实现对发射机、天线矩阵、电力设备、音频矩阵的监控。PLC主备机切换控制器实时监测主用计算机的状态，当监测到主机状态异常时，立即切换到备机运行；主机状态正常时，切换回主机运行。中央控制系统的框图如图1所示。

图1 中央控制系统框图

中央控制系统经过多年的连续运行，很多硬件设备性能出现了下降，造成了中央控制系统运行不稳定。特别是核心设备（控制系统主用计算机与热备用计算机）经常出现系统主机死机，并且中央控制系统不能及时切换到热备机运行的问题。此时中央控制系统处于瘫痪状态，无法对全台10部发射机、天线矩阵、电力设备进行远程控制。发射机房留守人员必须手动操作发射机及天线矩阵来执行调度令、加大了工作强度和出现人为操作失误的风险。因此要确保中央控制系统的稳定、可靠运行，必须尽快实现中央控制系统的国产化。 2. 500kW发射机中央控制系统国产化的内容500kW发射机中央控制系统国产化具体包括控制系统主用计算机及热备用计算机的选配、控制软件运行环境构建、中央控制系统主程序的安装及配置、加密狗的安装及注册、Nport及Com端口的配置、GPS时钟（NTP-Client）配置。2.1 硬件选配500kW发射机中央控制系统的核心设备为控制系统主用计算机和控制系统热备用计算机，因其长时间连续运行，性能下降，已不能满足控制系统的运行要求。新选配的控制系统主、备用计算机采用联想图形工作站服务器。2.2 运行环境构建在控制系统主、备计算机上构建软件运行环境是500kW发射机中央控制系统正常运行的基本条件。运行环境构建中的任何一个差错都会引起控制系统运行的不稳定。1) 在控制系统主、备用计算机上对硬盘进行RAID配置。RAID能够在不影响计算机性能的情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性，当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具有很好的磁盘冗余能力。2) 在控制系统主、备用计算机上分别安装英文版Windows XP SP2，并联网至微软官方网站进行正版注册，已确保操作系统及控制系统软件的稳定运行。3) 将控制系统主用计算机命名为SCADA1，控制系统热备用计算机命名为SCADA2，并加入到称为“Thales”的工作组中，即将主、备用计算机加入到各发射机本地控制主机所在的工作组“Thales”中。4) 为提高系统安全性，设置管理员密码并选择将文件及文件夹设为私有属性。5) 利用Windows XP SP2光盘安装控制系统运行所需的组件及服务。包括Simple Network Management 协议、Internet网关设备发现和控制客户端组件、Internet浏览器组件等。6)在安全设置中，禁止防火墙和杀毒软件的运行，以免与控制系统的运行相冲突。2.3 加密狗的安装及注册 控制系统主用、热备用计算机均安装有加密狗。加密狗采用的是SafeNet公司的rainbow系列加密狗。1）将加密狗通过并口连接到控制系统主、备计算机。2）通过SafeNet公司网站，下载驱动程序并安装在控制系统主、备计算机上。3）安装图形界面软件包SL-GMS6.1e，在安装过程中填写加密狗的PIN注册码。提示成功后，完成加密狗的安装及注册。2.4 中央控制系统主程序的安装1）在控制系统主用计算机上安装Snmp代理服务程序BCSSnmpAgentSet、中央控制系统主程序BCS。2）在控制系统热备用计算机上安装Snmp代理服务程序BCSSnmpAgentSet、中央控制系统主程序BCS、热备机程序BCSHotstandby。3）设置windows注册表项，设置完成后，操作系统将禁止运行调试器，以免影响主程序运行。具体操作如下：

将注册表中[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\Current Version\AeDebug]的“Debugger”的值设置为“NoDebug”。

将注册表中[HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\Current Version\AeDebug]的“Auto”的值设置为“1”。

4）分别在控制系统主、备用计算机上将批处理文件run_project.bat复制到c：\winnt\system32\Repl\Import\Scripts中，同时将Administrator用户的登陆脚本定义为:run_project.bat。每次以管理员身份登录控制系统计算机时，计算机将首先执行批处理文件内容。批处理文件内容主要包括启动中央控制系统主程序BCS（主机）、中央控制系统热备程序BCSHotstandby（备机）、看门狗程序Wdoghot、主备机数据同步程序RoboCopy。

看门狗程序Wdoghot的功能是对控制系统主、备用计算机内部的数据（节目运行图、发射机监测数据、参数设置文件）每5分钟监测一次，若数据不同步则将热备机关机。热备机中看门狗程序Wdoghot运行的窗口如图2所示。

图2 看门狗程序Wdoghot运行窗口

主备机数据同步程序RoboCopy的功能是每5分钟将主机的数据（节目运行图、发射机监测数据、参数设置文件）复制到备机中。每次数据复制的时间限定在35秒以内，超过35秒没有复制完，系统认为主、备机数据同步失败，并将热备机关机，以免当切换的热备机运行中央控制系统时，因备机数据不同步，造成控制系统误操作。同步程序RoboCopy的运行状态可从图3中看到，图2中显示已进行了3次数据同步，每次数据复制限定时间采用35秒倒计时形式。2.5 Nport及Com端口的配置500kW发射机中央控制系统中有四个Nport端口转换器通过以太网交换机连接到控制系统主用计算机和控制系统热备用计算机。四个Nport端口转换器分别为GPS设备、数字音频矩阵、甲机房发射机电力监测设备、乙机房发射机电力监测设备提供端口转换服务，这些设备的通讯端口由串口转为网口后，通过以太网交换机联入中央控制系统中。2.5.1 Nport端口转换器DE311的配置方法如下：1）用串口线连接电脑和DE311，分别设置DE311上的SW1、SW2、SW3为ON、OFF、OFF。2）进入windows系统中“开始”菜单，选择附件中“通讯”选项中的“超级终端”。3）在弹出的窗口中输入本次连接的名字。4）选择连接类型为“COM1”（端口号根据设备所连接的串口确定，一般选择COM1、选择正确的参数配置：19200，N，8，1，N。5）等超级终端中出现连接字符后，按下“Enter”键，进入设备配置界面，在出现的参数设置中，更改ServerConfig、SerialPort参数项。以设置音频矩阵的DE311为例，ServerConfig及SerialPort参数项如图3、图4。

图3 ServerConfig参数项设置

图4 SerialPort参数项设置

ServerConfig参数项中设置ServerName、IP Configuration、IP Address、Netmask（如图3）。SerialPort参数项中设置Baud Rate、 Parity、Data Bit、Stop Bit（如图4）。6）设置完成后选择设置界面中的“Restart”，重启DE311设备。7）DE311断电后，将SW1、SW2、SW3设置为OFF、OFF、OFF。2.5.2 配置Nport端口和Com端口安装Nport Management Suite软件后，打开软件中的Configurator窗口，通过搜索Nport端口，可以显示出四个端口转换器DE311设备的状态及配置，如图5所示。在Configurator窗口中对每个DE311设备设置主机IP，即控制系统主用计算机IP及热备用计算机IP。

图5 DE311设备的状态及配置

图6 Real Com Installer窗口

打开Nport Management Suite软件中的Real Com Installer窗口，如图6所示，完成四个Nport端口对Com端口的映射配置。2.6 GPS时钟（NTP-server）配置1）在控制系统主用及热备用计算机中配置时间服务器IP地址。具体在“日期和时间”属性——“Internet时间”——“服务器”中输入GPS时钟服务器的IP地址。2）在控制系统主用及热备用计算机中的注册表中配置NTP-server参数。将注册表中的HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ CurrentControlSet\Services\W32Time\Parameters中的参数”LocalNTP”的值设置为”1”，参数”Type”的值设置为”NTP”。 设置完成后，系统将在局域网中搜索NTP-server。将注册表中HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ CurrentControlSet\Services\W32Time\TimeProviders\NtpClient中的参数”SpecialPollInterval”的值设置为”900”。设置完成后，控制系统主、备用计算机每隔900秒与GPS同步一次时间，确保了控制系统时间的精确。 3．对500kW发射机中央控制系统实施改造后的技术优点1）对500kW发射机中央控制系统的改造，使中央控制系统无论是硬件还是软件均能自主完成安装、配置和升级。2）改造后的中央控制系统，使电台在运行管理中，电台可根据实际需求，更改中央控制系统的内部收、发指令，来实现对发射机、天线、电力设备、数字音频矩阵等设备的控制。例如，禁止控制系统计算机与数字音频矩阵之间的收、发指令，能够解决因数字音频矩阵故障，造成中央控制系统收不到数字音频矩阵的返回指令，克服了中央控制系统死机的问题。3）中央控制系统的主用计算机及热备用计算机均采用高性能联想图形工作站服务器，彻底解决了因原有计算机设备长时间、连续运行性能下降，引起的控制系统运行速度慢、死机、主机与热备用机不能相互切换等故障。4）全台的技术设备都可以通过中央控制系统的主用及热备用计算机进行实时监控，包括8部500kW发射机、2部150kW发射机、电力设备及天线矩阵的控制。如果主用计算机出现错误，PLC主备机切换器会发出切换键盘，鼠标，显示器和网络命令，将设备切换到热备用计算机，由热备用计算机接管中央控制系统。 4．结束语目前500kW发射机中央控制系统改造后，控制系统主用及热备用计算机运行稳定，软件应用可靠，未出现节目停播，彻底解决了因原有控制设备性能下降引起的中央控制系统运行速度慢、死机、主备机不能自动切换等故障，消除了系统运行不稳定对电台的安全播音工作构成的隐患。 编辑：中国新闻技术工作者联合会