Telemekaniska system, tillämpningar av telemekanik

Telemekanik är ett område inom vetenskap och teknik som omfattar teori och tekniska metoder för att automatiskt överföra kontrollkommandon och information om status för objekt på avstånd.

Termen «telemekanik» föreslogs 1905 av den franske vetenskapsmannen E. Branly för området vetenskap och teknik för fjärrkontroll av mekanismer och maskiner.

Telemekanik gör det möjligt att samordna arbetet med rumsligt åtskilda enheter, maskiner, installationer och, tillsammans med kommunikationskanaler, kopplar de samman till ett enda styrsystem på avstånd från produktionsanläggningar eller andra processer.

Telemekaniska medel, tillsammans med medel för automatisering, möjliggör fjärrstyrning av maskiner och installationer utan jourhavande personal i lokala anläggningar och kombinerar dem till enstaka produktionskomplex med centraliserad styrning (kraftsystem, järnvägs-, luft- och vattentransporter, oljefält, motorvägsrörledningar , stora fabriker, stenbrott, etc. gruvor, bevattningssystem, stadsverk, etc.).

Telemekaniskt system — En uppsättning telemekaniska anordningar och kommunikationskanaler utformade för automatisk överföring av kontrollinformation på avstånd.

Klassificeringen av telemekaniska system utförs enligt de huvudsakliga egenskaperna som kännetecknar deras egenskaper. De inkluderar:

• typen av meddelanden som överförs;
• utförda funktioner;
• typ och placering av föremål för förvaltning och kontroll;
• konfiguration;
• strukturera;
• typer av kommunikationslinjer;
• sätt att använda dem för att sända en signal.

Beroende på de funktioner som utförs är telemekaniska system indelade i system:

• fjärrkontroll;
• TV-signaler;
• telemetri;
• telereglering.

I fjärrkontrollsystem (RCS) ett stort antal elementära kommandon som "på", "av" ("ja", "nej"), avsedda för olika objekt (mottagare av information), sänds ofta från kontrollpunkten.

I telesignalsystem (TS) Kontrollcentralen tar emot samma elementära signaler om objektens tillstånd, såsom «ja», «nej». Inom telemetri och telereglering (TI och TP) värdet på den uppmätta (kontrollerade) parametern överförs.

TC-system används för att sända diskreta eller kontinuerliga kommandon för att styra objekt. Den senare typen inkluderar kontrollkommandon som överförs för att smidigt ändra den kontrollerade parametern. TC-system avsedda för överföring av styrkommandon särskiljs ibland i en oberoende klassificeringsgrupp från TR-system.

TS-system används för att sända diskreta meddelanden om status för övervakade objekt (till exempel för att slå på eller stänga av utrustning, nå gränsvärdena för en parameter, inträffa ett nödläge, etc.).

TI-system används för att överföra kontinuerligt kontrollerade värden. TS- och TI-system kombineras till en grupp av fjärrkontrollsystem (TC).

I ett antal fall används kombinerade eller komplexa telemekaniska system som samtidigt utför funktionerna för TU, ​​TS och TI.

Enligt metoden för överföring av meddelanden är telemekaniska system uppdelade i enkanalig och flerkanalig. Majoriteten av systemen är flerkanaliga och sänder signaler över en gemensam kommunikationskanal till eller från många TC-anläggningar. De bildar ett stort antal objektunderkanaler.

Det totala antalet olika signaler TU, TS, TI och TR i ett telemekaniskt system inom järnvägstransport, oljefält och rörledningar når redan tusentals, och antalet utrustningselement - många tiotusentals.

Styrinformationen som telemekaniska system sänder på avstånd är avsedd för operatören eller styrdatorn i ena änden av systemet och styrobjekten i den andra.

Informationen ska presenteras i en användarvänlig form. Därför inkluderar det telemekaniska systemet anordningar inte bara för överföring av information, utan också för distribution och presentation i en form som är lämplig för uppfattning av operatören eller inmatning i en kontrollmaskin. Detta gäller även TI- och TS-datainsamlings- och förbearbetningsenheter.

Beroende på typen av betjänade (övervakade och kontrollerade) objekt delas telemekaniska system in i system för stationära och rörliga objekt.

Den första gruppen inkluderar system för stationära industriella installationer, den andra - för kontroll av fartyg, lokomotiv, kranar, flygplan, missiler, såväl som tankar, torpeder, styrda missiler, etc.

Beroende på platsen för kontrollerade och kontrollerade objekt särskiljs enhetliga och spridda objektsystem.

I det första fallet finns alla objekt som betjänas av systemet på en punkt. I det andra fallet är objekten som betjänas av systemet utspridda ett efter ett eller i grupper i ett antal punkter som vid olika punkter är anslutna till en gemensam kommunikationslinje.

Telemekaniska system med enhetliga objekt inkluderar i synnerhet system för enskilda kraftverk och transformatorstationer, pump- och kompressorinstallationer. Sådana system tjänar en enda punkt.

Distribuerade telemekaniska system inkluderar till exempel oljefältssystem. Här betjänar telemekanik ett stort antal (tiotals, hundratals) oljekällor och andra installationer fördelade på fältet och kontrollerade från en punkt.

Telemekaniskt system för utspridda platser — En typ av telemekaniska system där flera eller ett stort antal geografiskt spridda kontrollerade punkter är anslutna till en gemensam kommunikationskanal, som var och en kan ha en eller flera tekniska kontroll-, tekniska informations- eller fordonsobjekt.

Antalet utspridda föremål och kontrollerade punkter i system för centraliserad styrning av produktion, processer inom industri, transport och jordbruk är mycket större än antalet koncentrerade föremål.

I sådana styrsystem är relativt små punkter utspridda längs linjen (olje- och gasledningar, bevattning, transport) eller över området (olje- och gasfält, industrianläggningar, etc.). Alla anläggningar deltar i en enda sammankopplad produktionsprocess.

Ett exempel på ett telemekaniskt system med distribuerade objekt: Fjärrkontroll i elnät

De viktigaste vetenskapliga problemen med telemekanik:

• effektivitet;
• tillförlitlighet för informationsöverföring;
• optimering av strukturer;
• tekniska resurser.

Betydelsen av telemekaniska problem ökar med ökningen av antalet objekt, volymen av överförd information och längden på kommunikationskanaler, som når tusentals kilometer.

Problemet med effektiviteten av informationsöverföring inom telemekanik ligger i den ekonomiska användningen av kommunikationskanaler genom deras komprimering, det vill säga i minskningen av antalet kanaler och deras mer rationella användning.

Överföringstillförlitlighetsproblem är att eliminera förlust av information under överföring på grund av effekterna av störningar och att säkerställa hårdvarutillförlitlighet.

Optimering av strukturen — i valet av systemet för kommunikationskanaler och utrustningen för det telemekaniska systemet, vilket garanterar maximal tillförlitlighet och effektivitet för informationsöverföring.

Urvalet baseras på aggregerade kriterier. Betydelsen av strukturoptimering ökar med systemets komplexitet och med övergången till komplexa system med distribuerade objekt och flernivåkontroll.

Telemekanikens teoretiska grund består av: informationsteori, bullerskyddsteori, statistisk kommunikationsteori, kodningsteori, strukturlära, reliabilitetsteori. Dessa teorier och deras tillämpningar utvecklas och utvecklas med hänsyn till telemekanikens särdrag.

De mest komplexa och komplexa problemen uppstår i syntesen av stora fjärrkontrollsystem, inklusive teleautomationssystem. För syntesen av sådana system är ett integrerat tillvägagångssätt baserat på generaliserade kriterier, med hänsyn till villkoren för överföring och optimal behandling av information, ännu mer nödvändigt. Detta utgör ett problem för optimal fjärrkontroll.

Modern telemekanik kännetecknas av utveckling av metoder och tekniska medel i en mängd olika riktningar. Antalet tillämpningsområden för telemekaniska system och implementeringsvolymen i var och en av dem expanderar ständigt.

Under flera decennier har volymen av telemekanik som introducerats ökat cirka 10 gånger vart tionde år. Nedan finns information om telemekanikens tillämpningsområde.

Telemekanik inom energi

Telemekaniska enheter används i geografiskt åtskilda anläggningar i alla stadier av produktion och distribution av el för kontroll: enheter (inom stora vattenkraftverk), kraftförsörjning av industriföretag, kraftverk och transformatorstationer i kraftsystemet, kraftsystem.

Elektricitet kännetecknas av närvaron av flera kontrollnivåer som ingår i ett hierarkiskt system med ett antal kontrollpunkter av olika rang.Kraftverk och transformatorstationer sköts av kraftsystemets utlämningsställe och de senare bildar sammankopplade kraftsystem.

I detta avseende utförs lokala och centraliserade funktioner vid varje kontrollpunkt.

Den första innefattar utvecklingen av kontrollåtgärder för objekt som betjänas av denna punkt, som ett resultat av bearbetning av information som kommer från objekt och från andra kontrollpunkter.

Till den andra - överföringen av transitinformation från en lägre nivå till kontrollpunkter på en högre nivå utan bearbetning eller med partiell bearbetning av information, medan överföringen av TI- och fordonssignaler från kontrollpunkten på en lägre nivå till en högre - första nivån utförs.

De flesta kraftsystemsplatser är stora, koncentrerade. De ligger på stora avstånd, mätt i hundratals och ibland tusentals kilometer.

Oftast överförs information genom HF-kommunikationskanaler över kraftledningar.

Det krävs relativt lite information för att övervaka och styra kraftverk och transformatorstationer i kraftsystemet. I detta skede används TU-TS-enheter med tidsdelning av signaler, enkanalsenheter med frekvens och pulsfrekvens TI-system som fungerar genom speciella kommunikationskanaler.

För att förbättra kvaliteten på den tillförda energin, öka tillförlitligheten i driften av kraftöverföringsnätverk och minska förlusterna, är ytterligare komplexitet för leveranskontroll nödvändig. Dessa uppgifter kan lösas genom ett omfattande införande av datorteknik i olika led av förvaltningen.

Se även: Telemekaniska system inom energi och Utsändningspunkter i strömförsörjningssystemet

Telemekanik inom olje- och gasindustrin

Fjärrkontrollenheter används för centraliserad styrning och hantering av olje- eller gaskällor, oljeuppsamlingspunkter, kompressorer och andra installationer i olje- eller gasfält.

Bara antalet telemekaniserade oljekällor är många tiotusentals. Det specifika med tekniska processer för produktion, primär bearbetning och transport av olja och gas består i kontinuiteten och automatiken i dessa processer, som inte kräver mänskligt ingripande under normala förhållanden.

Telemekaniska verktyg låter dig byta från treskiftsservice av brunnar och andra platser till ettskift, med ett akutteam i tjänst på kvälls- och nattskift.

Med införandet av telemekanisering görs ofta oljefältsutvidgningen. Upp till 500 brunnar är centralt styrda, utspridda över ett område på flera kilometer2 till många tiotals km2... Antalet TU, ​​TS och TI vid varje kompressorstation, oljeuppsamlingsstation och andra installationer når många tiotals.

Arbete pågår för närvarande med att kombinera oljefält till produktion för att bibehålla optimala oljefält och fältanläggningsförhållanden.

Medlen för automation och telemekanik gör det möjligt att förändra och förenkla teknologier, processer i oljefält, vilket ger en stor ekonomisk effekt.

Huvudledningar

Telemekaniska enheter används för centraliserad kontroll och hantering av gasledningar, oljeledningar och produktledningar.

Regionala och centrala dispatchers tjänster är organiserade längs huvudledningarna.Det första inkluderar objekt med tekniska specifikationer, teknisk utrustning och teknisk information i rörledningsgrenar, på bypass-linjer för korsningar över floder och järnvägar. etc., objekt för katodiskt skydd, pump- och kompressorstationer (kranar, ventiler, kompressorer, pumpar, etc.).

Området för den regionala avsändaren är 120 — 250 km, till exempel mellan närliggande pump- och kompressorstationer. TU-funktioner (operativa) utförs av centralen, av dispatchern endast om de inte anförtros distriktsdispatchern.

Det finns en tendens att minska de tekniska kontrollmöjligheterna med överföring av dessa funktioner till lokala automationsanordningar, till en övergång till centraliserad förvaltning utan distriktssändarens tjänst eller att minska dennes funktioner.

Den kemiska industrin, metallurgi, ingenjörskonst

I stora industriföretag överför telemekaniska enheter drifts- och produktionsstatistisk information både för hanteringen av enskilda industrier (tekniska verkstäder, energianläggningar) och för förvaltningen av hela anläggningen.

Med avstånden mellan kontrollerade punkter och kontrollpunkten på 0,5 - 2 km, konkurrerar telemekanik framgångsrikt med fjärröverföringssystem och ger besparingar på grund av en minskning av kabellängden.

Industriföretag kännetecknas av närvaron av stora koncentrerade och spridda föremål. Den första inkluderar elektriska transformatorstationer, kompressor- och pumpstationer, tekniska verkstäder, den andra - objekt placerade en efter en eller i små grupper (ventiler för tillförsel av gas, vatten, ånga, etc.).

Kontinuerlig information sänds av intensitetstelemetrisystemenheter, TI-enheter med tidspulser eller kodpulser. De senare ingår vanligtvis i komplexa TU-TS-TI-enheter, som sänder diskret och kontinuerlig information över en kommunikationskanal.

Kabelkommunikationslinjer används huvudsakligen i industriföretag.

Ökningen av mängden information som kom in i kontrollcentret krävde en automatisering av dess bearbetning. I detta avseende används komplexa system som tillhandahåller informationsbehandling för avsändaren (operatören).

Gruv- och kolindustri

Inom gruv- och kolbrytningsindustrin används telemekaniska anordningar för att styra och övervaka koncentrerade föremål i gruvor och på ytan, för att kontrollera mobila utspridda föremål i gruvområden, för att kontrollera flödestransportsystem. De två sista uppgifterna är mest specifika för gruv- och kolbrytningsindustrin.

I underjordiska arbeten, där det till exempel finns anordningar för telerådgivningsvagnar, sänds telemekaniska signaler via kraftledningar 380 V — 10 kV genom upptagna telefonlinjer, såväl som genom kombinerade kanaler: från ett mobilt objekt till en sänkande transformatorstation — en lågspänningsnätverk, sedan till kontrollrummet — ett ledigt eller upptaget par ledningar i en telefonkabel. Tids- och frekvenssystem TU — TS används.

Förvrängning av arbetsschemat för flödestransportsystemet stör den tekniska cykeln, varför telemekaniska enheter måste ha ökad tillförlitlighet.I detta fall används kabelkommunikationslinjer mellan sändningscentralen, de lokala kontrollpunkterna och de kontrollerade punkterna.

Järnvägstransporter

Jag har järnvägsautomation och telemekaniska system inom järnvägstransporter som är utformade för att säkerställa säker rörelse av tåg och hur brådskande deras rörelser är. Dessa två mål uppnås vanligtvis samtidigt med sådana enheter. Deras skador påverkar både säkerheten och hur brådskande rörelsen är.

Huvudkraven för automations- och telemekaniska enheter i det här fallet är enheternas överensstämmelse med driftsförhållandena - intensiteten och rörelsehastigheten - och den höga tillförlitligheten av deras drift.

Telemekaniska enheter används för att styra utbudet av elektrifierade vägar och för att centralisera utskick (kontroll av växlar och signaler) inom en plats (styrkrets) eller station.

Inom järnvägskraftshantering finns två oberoende uppgifter: kontroll av traktionsstationer, sektionsstolpar och kontroll av frånskiljare. Samtidigt utförs kontrollen inom en sändningscirkel med en längd av 120-200 km, längs vilken 15-25 kontrollerade punkter finns (traktionsstationer, sektionsstolpar, stationer med luftfrånskiljare).

En TU med kontaktledningsfrånskiljare gör att reparationsarbeten kan utföras utan att störa tågtidtabellerna. TU-frånskiljare, placerade i små grupper längs järnvägen, utförs av en speciell anordning TU — TS.

Mer information: Järnvägsautomation och telemekanik

Bevattningssystem

Fjärrkontrollenheter används för centraliserad kontroll och hantering av vattenintag och distribution.

Det är en av de största användarna av telemekanik. De används för att kontrollera gravitationsbevattningssystem, huvudkanaler och vattenmottagande brunnar (inklusive vattenportar, sköldar, ventiler, pumpar, vattennivå och TI-flöde, etc.). Längden på bevattningssystemet med fjärrkontroll är upp till 100 km.

SCADA-system inom telemekanik

SCADA (förkortning för supervisory control and data acquisition) är ett mjukvarupaket utformat för att utveckla eller tillhandahålla realtidsdrift av system för insamling, bearbetning, visning och arkivering av information om ett övervaknings- eller kontrollobjekt.

SCADA-system används inom alla sektorer av ekonomin, där det är nödvändigt att ge operatörskontroll över tekniska processer i realtid.

Se här för mer information: SCADA-system i elinstallationer