INDRA二次雷达天线驱动电气控制系统原理及维护

  张志刚

山西空管分局

1. 摘要

西班牙INDRA二次雷达（IRS-20MP/L型）天线驱动电气控制系统是雷达天线系统的重要组成部分，也是雷达运行维护工作中关注的重点之一。由于外方雷达天线驱动电气控制系统的技术资料简略不全，给雷达现场维护维修工作增加了困难，笔者通过自行研究进行介绍。

2. 雷达天线驱动系统的组成及工作过程

2.1 雷达天线驱动系统的组成

雷达天线驱动系统由马达、马达驱动主回路及控制回路、直流电源等组成。

2.2 雷达天线驱动系统主回路工作过程

在雷达天线驱动系统主回路中，三相交流电经开关CB1分三路输出，其中2路分别送给马达1和马达2的主回路，另外一路送给过压保护器RV1，当电源电压高于其保护电压时，过压保护器RV1动作，开关CB1跳闸切断输出的交流电。

在雷达天线双马达驱动中，通过变频器INV1和变频器INV2质检的握手信号线，相互检测其工作状态，保持和完成马达主从工作状态的转换。

3. 雷达天线驱动系统控制回路组成及启动/停止控制

CAN、PLC、TWD、TSX及SLG、天线底盘控制箱面板上重新启动/本地/遥控开关、紧急停止开关、马达1（2）启动/停止开关等组成了变频器INV1/2的控制回路。

3.1 可编程局域网（CAN总线）

雷达天线伺服系统使用电机控制专用可编程控制器PLC、 CANopen Module、 CANopen Switch、以及施耐德的Altivar 71变频器构成控制器局域网，并通过可编程控制器PLC、Ethemet Module与使用IP/TCP协议的雷达A、B网络相连接，实现了伺服系统的本地、远程监视与控制。

3.2天线伺服系统的互锁暨紧急关机

天线底盘控制箱和天线座上分别安装着紧急开关1、2，同时天线座上还安装有安全销，紧急开关1、2任何一个开关按下或者安全销拔出都将导致天线伺服系统马达停止运行、或者系统不能启动。在进行底盘上仓门开/闭、底盘上紧急停止、面板上紧急停止、拔底盘安全插销操作后，PLC的操作指令加到安全继电器K5，由K5加到开关-K1、-K2，通过-K1、-K2分别切断天线驱动系统马达1、2的电源。

3.3 重新启动、本地/遥控的选择

在重新启动/本地/遥控开关置于重新启动时，复位驱动系统的一个故障或者互锁功能，给天线底盘控制箱重新加电，为本地或者遥控启动做好准备工作。

当重新启动/本地/遥控开关由重新启动转为本地后，通过置马达1（2）启动/停止开关于启动或者停止位置来实现马达的运行或者停止。

当重新启动/本地/遥控开关由重新启动转为遥控后，通过SLG工作界面上选择马达1（2）的启动/停止来实现马达的运行或者停止。

本地启动/停止和遥控启动/停止都通过CAN、PLC、TWD、TSX及SLG构成的控制回路完成信息的交换，由CAN送给变频器来控制马达的启动/停止。

4. 天线驱动及方位编码器电源系统

4.1 天线驱动系统电源

为了提高电源系统的可靠性、可用性，天线驱动系统的电源采用冗余结构，具有电流过流保护功能，其电路如图4所示。单相220V的交流电分别送至电源1和电源2的输入端，在电源1中，交流电经具有过流、过压保护功能的开关CB4进入交直流变换器1，交直流变换器1输出的直流+24V送至直流冗余合成器；在电源2中，交流电经具有过流、过压保护功能的开关CB5进入交直流变换器2，交直流变换器2输出的直流+24V送至直流冗余合成器；直流冗余合成器将2路直流电合成一路后送出，经过流保护器CB11输出的+24V直流电分配至各个点。

4.2 方位编码器电源

在雷达天线系统中，为了提高方位信号的可靠性、可用性，采用2套方位信号编码器，且每套方位信号编码器均单独供电，其供电分别电路如图5、图6所示。以方位信号编码器1的供电为例，单相交流电经具有过流、过压保护功能的开关CB11进入交直流变换器1，交直流变换器1输出的直流+15V依次经+24V直流继电器K6触点、天线底盘控制箱面板上的方位编码器1开关送至方位编码器1。

5. 天线控制系统存在的问题及处置

5.1 SGL中UCS Pedestal软件版本为01r14(*)存在的问题及处置

目前， SGL中使用的应用软件UCS Pedestal版本为01r14(*)，在雷达正常运行、雷达信号正常的情况下，SLG1/2上会同时显示马达故障、网线连接中断等虚假告警信息。重新启动SLG2不能消除虚假告警信息，但重新启动SLG1时能够消除虚假告警信息，该软件存在BUG有待厂家修改软件解决。

5.2 Altivar 71变频器参数的设置

雷达天线伺服系统使用施耐德的Altivar 71变频器，其通用性好、性价比高、易于代换、方便维护，有专门的显示屏用来显示参数的配置、修改结果和监控伺服系统的运行动态等。Altivar 71变频器参数设置分为工厂、用户级别2个等级，遗憾的是雷达厂家没有提供Altivar 71变频器参数设置的技术参数值，雷达现场对该产品参数设置方法需要进行研究。

5.3 SGL中监控优先级及其对控制系统的影响

在雷达监控中，监控优先级从高到低依次为对雷达录取控制器性能监控、天线控制系统的监控、NTP的监控。当系统异常时，依次舍弃NTP监控、天线控制系统监控、雷达录取控制器性能监控。

6. 雷达天线驱动系统的使用、维护维修注意事项

6.1 紧急关机及重新启动

在设备运行发生紧急情况时，可以按下“紧急关机”按键，立即使天线驱动系统马达停止工作。重新启动时，必须先释放“紧急关机”按键，再选择“重启模式”，然后转入“本地/遥控模式”才能完成启动马达工作。

6.2 马达1、2的启动

在天线控制箱上操作时，该雷达伺服系统马达1、2不能同时启动，只能分别启动并同时工作；当马达1和马达2启动间隔时间不足1分钟时，伺服系统无法正常运行。在按马达1/2启动键后，相应的启动告警指示灯亮，30S后告警指示灯熄灭且完成马达的启动，马达正常运行。

在SLG上操作时，该雷达伺服系统既能分别启动马达1、2，也能同时启动马达1、2并同时工作；当马达1和马达2启动间隔时间不足1分钟时，伺服系统无法正常运行。

6.3 主从马达的识别

在马达控制箱内变频器显示屏上，变频器显示屏显示频率为58.2HZ对应着主马达，变频器显示屏显示频率为1.4HZ对应着从马达。但变频器1、2显示屏同时显示频率为58.2HZ时，变频器1、2不驱动马达即马达不运转。

在监控器显示屏上，天线控制系统马达1、2显示的力矩不一样大，力矩大者为主马达，力矩小者为从属马达。

6.4 马达力矩随季节的变化

在监控器上夏天时显示马达力矩小、冬天时马达显示力矩大，其原因是夏天时天线传动系统的润滑油的润滑脂粘度小，齿轮转动时阻力小，马达力矩小；冬天，天线传动系统使用的润滑油的润滑脂粘度大，齿轮转动时阻力大，引起马达力矩大。

6.5 本地控制箱风扇的检查

本地控制箱温度设定为25度，当高于设定温度时，机箱风扇会自动，对机箱内温度进行调节，因此，需要定期检查机箱风扇，以确保天线驱动系统可靠运行。

6.6 马达油位的检查

保持马达组件润滑油在合理范围内是马达正常运转的前提条件之一，马达组件润滑油低于要求的最低油位，会使天线系统的轴承受损，天线系统轴受损后将引起天线伺服系统的运行不平稳，从而导致方位信号异常。因此，天线系统组件漏油是十分危险的，需要加强对油箱油位的检查、监控并及时补充润滑油，使其油位符合运行要求。

7. 结束语

笔者根据IRS-20MP/L雷达天线驱动电气控制系统实物绘制了天线驱动电气控制系统及各子单元的电路原理图，还原了雷达天线驱动系统的组成，主回路、控制回路、天线驱动及方位编码器电源系统及各单元的工作过程；结合太原现场IRS-20MP/L雷达天线驱动电气控制系统使用维护工作中遇到的问题，总结了使用维护的注意事项，供同行参考。