Общие понятия о системах телеуправления и телесигнализации

При создании систем автоматического контроля и управления пункты управления (в простейшем случае кнопки «Пуск» и «Стоп») практически всегда находятся на некотором удалении от объекта управления или контроля, например электродвигателя. Электроизмерительные приборы: амперметры, вольтметры, ваттметры, осуществляющие измерение соответствующих величин в различных частях электроустановок, — также устанавливаются на щитах управления, удаленных от объектов управления на несколько десятков метров. С помощью электрического термометра контролируется температура нагревательной печи, расположенной вдали от поста управления, и т.д. Соединение объекта контроля с пунктом управления в общем случае не вызывает особых затруднений, если расстояние между ними не превышает нескольких сот метров. При таких относительно небольших расстояниях можно проложить необходимое число проводов, обеспечив достаточно малое сопротивление соединительной цепи и достаточно высокое сопротивление изоляции между проводами.

Если же необходимо установить связь между элементами установки, расположенными на значительном отдалении друг от друга, например на расстоянии нескольких десятков или сотен километров, в этом случае соединительные линии становятся чрезвычайно дорогими. Параметры соединительных линий изменяются под действием атмосферных условий, и в них возникают значительные помехи, вызывающие большие погрешности при передаче данных. Телемеханические системы предназначены для преодоления указанных затруднений при передаче сигналов и показаний измерительных приборов на значительные расстояния.

Телемеханические системы, или телемеханика, — это область науки и техники, предметом которой является разработка методов и технических средств передачи и приема сигналов, несущих информацию с целью управления объектами и контроля их состояния на расстоянии. Первые устройства телемеханики начали применять на железнодорожном транспорте и затем в электроэнергетике [321. Телемеханика применяется тогда, когда необходимо объединить разобщенные и территориально рассредоточенные объекты управления в единый производственный комплекс либо когда присутствие человека на объекте управления нежелательно или невозможно, например при управлении беспилотными летательными аппаратами. Телемеханика лежит в основе автоматизированных систем автоматического управления технологическими процессами (АСУ ТП) па промышленных предприятиях. За рубежом вместо термина «телемеханика» или «автоматизированные системы автоматического управления технологическими процессами» используют термин SCAD A (Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных. В настоящем учебнике далее используется термин «телемеханические системы» или «телемеханика».

В телемеханических системах различают несколько направлений: телеуправление, телесигнализация и телеизмерение. Под телеуправлением подразумевается передача на расстояние импульсов, воздействующих на исполнительные механизмы управляемых установок. Телесигнализацией называют передачу на расстояние сигналов о состоянии контролируемых установок или других служебных сигналов. Телеизмерением называют передачу результатов измерений на удаленное расстояние от точки замера.

Как правило, при телеуправлении, телесигнализации и телеизмерении используются одни и те же методы передачи сигналов. Часто одни и те же устройства используются как для телеуправления, так и для телесигнализации и телеизмерения. Поэтому указанные выше телемеханические системы называют одним обобщенным термином — телемеханика. Рассмотрим сначала основные принципы телеуправления, сущность которого заключается в том, что с помощью посылок условного сигнала, присвоенного каждому удаленному объекту, осуществляется воздействие на определенную исполнительную цепь.

Телемеханическая система состоит из передающего устройства, приемного устройства и соединяющего их канала связи или канала передачи информации (рис. 6.1). В простейшем случае применяют принцип независимых посылок информации, когда каждый импульс управления соответствует определенному объекту управления. Какая-либо зависимость между отдельными импульсами полностью отсутствует. Общее число посылаемых импульсов при этом должно быть равно числу объектов управления.

Передача импульсов в простейших устройствах телеуправления осуществляется одновременно по разным электрическим цепям. Такие устройства называют устройствами телеуправления с электрическим разделением сигналов или многопроводными устройствами (рис. 6.1). Каждый управляющий сигнал передается по своей паре проводов или по одному своему прямому проводу и общему обратному проводу, как это показано на рис. 6.1. Схема с общим обратным проводом позволяет экономить провода, но гальванически связывает все цепи между собой, снижая надежность системы.

Устройства телеуправления такого типа отличаются от устройств местного дистанционного управления в основном только использованием слаботочной аппаратуры. Рассмотренные многоироводные устройства применяют только в тех случаях, когда передача осуществляется на небольшое расстояние, не превышающее нескольких сотен метров.

Простейшее многопроводное устройство телеуправления с электрическим разделением сигналов

Рис. 6.1. Простейшее многопроводное устройство телеуправления с электрическим разделением сигналов

При передаче информации в системе телемеханического управления конечной целью является объект, на который она передается. В показанном на рис. 6.1 простейшем устройстве сообщение на каждый объект управления передается одним импульсом с заданными параметрами. Такой метод набирания объектов телемеханики называют прямым избиранием. В этом случае по каждому каналу может передаваться одно сообщение для объекта, закрепленного за данным каналом связи. Нажатие каждой кнопки соответствует определенному сообщению (команде). Например, включение кнопки SB1 соответствует передаче команды «Включить первый объект».

Импульс поступает на обмотку реле КС1, которое срабатывает и подает команду на включение первого объекта.

Для передачи команды «Отключить первый объект» необходимо нажать кнопку SB2. Импульс тока поступает на обмотку реле КС2, которое отключает первый объект. Аналогичным образом можно включать и отключать другие объекты. За одну передачу можно одновременно передать все необходимые команды, предварительно набрав их нажатием соответствующих кнопок. Устройство телеуправления получает питание от источника ЭД СЕ.

Недостаток такого устройства — значительная стоимость линий связи. Чтобы снизить стоимость линий связи, на практике стремятся найти такие технические решения, которые при малом количестве линий связи позволяют надежно и точно передавать большое количество информации при воздействии на линии связи разного рода помех. Для этого применяют посылки тока с различными характеристиками, или импульсными признаками, т.е. импульсы тока разной полярности, частоты, продолжительности, амплитуды и т.д.

Рассмотрим, как одну обычную физическую линию связи можно использовать для одновременной передачи нескольких различных сигналов — сигналов телеуправления и телесигнализации (телеконтроля), изменяя их импульсные признаки. Известно, что, располагая п самостоятельными проводами (плюс один провод питания), можно передать общее число сигналов N, равное произведению числа проводов п и числа значений используемых импульсных признаков k:

Познакомимся с такими устройствами на примере простейшего устройства с амплитудным избиранием (амплитудным разделением сигналов), где k = 2, т.е. посылаются сигналы с двумя разными значениями амплитуд. Малая амплитуда предназначена для сигнала контроля («Отключено» или «Включено»), большая амплитуда — для сигнала управления («Включить» или «Отключить»). Значения этих амплитуд отличаются друг от друга не менее чем в 2,5—3 раза. Устройство предназначено для телеуправления двумя двухпозиционными объектами: выключателями Q1 и Q2 и сигнализации их состояния (рис. 6.2).

Для телеуправления и телесигнализации каждого объекта требуется по два провода связи, не считая общего провода питания. Каждый отдельный провод используется для передачи одной позиции управления (например, «Включить» или «Отключить») и сигнализации противоположной позиции объекта (например, «Отключено» или «Включено»). Таким образом, количество проводов по сравнению с многопроводной системой (см. рис. 6.1) уменьшается в 2 раза. Для разделения передач управления и сигнализации используется амплитудный признак: ток управления, необходимый для срабатывания реле управления КСС и КСТ, в несколько раз превышает ток сигнализации, необходимый для срабатывания сигнальных реле KQC и KQT.

Устройство телеуправления и телесигнализации с амплитудным избиранием

Рис. 6.2. Устройство телеуправления и телесигнализации с амплитудным избиранием:

SBC и SBT — кнопки включения и отключения; КСС и КСТ — реле включения и отключения но телеуправлению; KQC и KQT — сигнальные реле включенного и отключенного положения выключателя Q; IILR и IILG — сигнальные лампы

красного и зеленого цвета

Для управления каждым выключателем используются трехпозиционные ключи управления SB1 и SB2 (см. рис. 6.2). Контакты этих ключей для позиции управления «Включить» имеют обозначения SBC1 и SBC2, а контакты позиции «Отключить» имеют обозначения SBT1 и SBT2 (см. рис. 6.2). Нормально ключи находятся в нейтральном положении, при котором обе пары контактов разомкнуты. В контролируемом пункте блок-контакты выключателей Q1 и Q2 в зависимости от их положения замыкают одну из линейных цепей. Например, если выключатель Q1 не включен, то замкнуты размыкающие контакты (верхняя цепь) и по ограничительному резистору R0 и по обмоткам сигнального реле KQC1 и реле управления КСС1 проходит небольшой контрольный ток. Чувствительное сигнальное реле KQC1 срабатывает и включает сигнальную лампу HLG1 зеленого цвета (отключено). Контрольный ток, ограниченный резистором R0, невелик и для срабатывания реле управления КСС1 недостаточен. Поэтому последнее при контрольном токе не срабатывает.

Для включения выключателя Q1 следует замкнуть контакты ключа SBC1 (положение «Включить»). При этом в цепи сигнализации резистор R0 шунтируется резистором RSB, имеющим малое сопротивление.

В результате этого ток в линейной цепи увеличивается в 2,5—3 раза. Этот ток оказывается достаточным для надежного срабатывания реле управления КСС1, которое замыкает свои замыкающие контакты в цепи управления приводом выключателя Q1. Выключатель Q1 включается. Его размыкающие блок-контакты размыкают цепь управления (верхняя цепь), а замыкающие блок-контакты замыкают цепь сигнального реле KQT1 и реле управления КСТ1 (нижняя цепь). Во втором проводе устанавливается контрольный ток, и сигнальное реле KQT1 срабатывает, включая лампу HLR1 красного цвета (положение «Включено»). Лампа HLG1 зеленого цвета гаснет. Реле управления КСТ1 обтекается малым контрольным током, недостаточным для срабатывания реле управления КСТ1. Реле КСТ1 не срабатывает. Оно подготовлено для срабатывания при подаче сигнала на отключение от замыкания контактов ключа SBT1 и шунтирования резистора R0.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >