Telemekaaniset järjestelmät, telemekaniikan sovellukset

Telemekaniikka on tieteen ja teknologian ala, joka kattaa teorian ja tekniset keinot ohjauskomentojen ja tiedon välittämiseksi automaattisesti kaukaa olevien kohteiden tilasta.

Ranskalainen tiedemies E. Branly ehdotti termiä "telemekaniikka" vuonna 1905 tieteen ja teknologian alalle mekanismien ja koneiden kauko-ohjaukseen.

Telemekaniikka mahdollistaa tilallisesti erillään olevien yksiköiden, koneiden, laitteistojen työn koordinoinnin ja yhdessä viestintäkanavien kanssa yhdistämisen yhdeksi ohjausjärjestelmäksi etäällä tuotantotiloista tai muista prosesseista.

Telemekaniikka mahdollistaa yhdessä automaatiovälineiden kanssa koneiden ja laitteistojen kauko-ohjauksen ilman päivystävää henkilökuntaa paikallisissa tiloissa ja yhdistää ne yhdeksi tuotantokompleksiksi, jossa on keskitetty ohjaus (voimajärjestelmät, rautatie-, ilma- ja vesiliikenne, öljykentät, moottoritieputket). , suuret tehtaat, louhokset jne. kaivokset, kastelujärjestelmät, kaupungin laitokset jne.).

Telemekaaninen järjestelmä — joukko telemekaanisia laitteita ja viestintäkanavia, jotka on suunniteltu ohjaustietojen automaattiseen siirtoon etäältä.

Telemekaanisten järjestelmien luokittelu suoritetaan niiden ominaisuuksia kuvaavien pääominaisuuksien mukaan. Ne sisältävät:

• lähetettyjen viestien luonne;
• suoritetut toiminnot;
• hallinta- ja valvontaobjektien tyyppi ja sijainti;
• kokoonpano;
• rakenne;
• viestintälinjojen tyypit;
• tapoja käyttää niitä signaalin lähettämiseen.

Telemekaaniset järjestelmät jaetaan suoritettujen toimintojen mukaan järjestelmiin:

• kaukosäädin;
• televisiosignaalit;
• telemetria;
• telesääntely.

Kaukosäädinjärjestelmissä (RCS) ohjauspisteestä lähetetään usein suuri määrä peruskäskyjä, kuten "on", "off" ("kyllä", "ei"), jotka on tarkoitettu erilaisille kohteille (informaation vastaanottajille).

Telesignaling-järjestelmissä (TS) Ohjauskeskus vastaanottaa samat alkeelliset signaalit esineiden tilasta, kuten "kyllä", "ei". Telemetriassa ja telesäätelyssä (TI ja TP) mitatun (ohjatun) parametrin arvo lähetetään.

TC-järjestelmiä käytetään diskreettien tai jatkuvien komentojen lähettämiseen kohteille. Jälkimmäinen tyyppi sisältää ohjauskomennot, jotka lähetetään ohjatun parametrin sujuvaa muuttamista varten. Ohjauskäskyjen välittämiseen tarkoitetut TC-järjestelmät erotetaan joskus itsenäisessä luokitusryhmässä TR-järjestelmistä.

TS-järjestelmiä käytetään erillisten viestien välittämiseen valvottavien kohteiden tilasta (esimerkiksi laitteiden kytkemiseen päälle tai pois päältä, parametrin raja-arvojen saavuttamiseen, hätätilanteen esiintymiseen jne.).

TI-järjestelmiä käytetään jatkuvien ohjattujen arvojen välittämiseen. TS- ja TI-järjestelmät yhdistetään ryhmään kauko-ohjausjärjestelmiä (TC).

Useissa tapauksissa käytetään yhdistettyjä tai monimutkaisia ​​telemekaanisia järjestelmiä, jotka suorittavat samanaikaisesti TU:n, ​​TS:n ja TI:n toiminnot.

Viestien välitystavan mukaan telemekaaniset järjestelmät jaetaan yksikanavaisiin ja monikanavaisiin. Suurin osa järjestelmistä on monikanavaisia, ja ne lähettävät signaaleja yhteisen viestintäkanavan kautta moniin TC-laitteisiin tai niistä. Ne muodostavat suuren määrän objektialikanavia.

Erilaisten signaalien TU, TS, TI ja TR kokonaismäärä telemekaanisessa järjestelmässä rautatieliikenteessä, öljykentissä ja putkistoissa on jo tuhansia ja laiteelementtien määrä - useita kymmeniä tuhansia.

Telemekaanisten järjestelmien etäältä välittämä ohjaustieto on tarkoitettu järjestelmän toisessa päässä olevalle käyttäjälle tai ohjaustietokoneelle ja toisessa päässä oleville ohjausobjekteille.

Tiedot on esitettävä käyttäjäystävällisessä muodossa. Siksi telemekaaninen järjestelmä sisältää laitteita paitsi tiedon siirtämiseen, myös jakeluun ja esittämiseen muodossa, joka on kätevä käyttäjän havaittavaksi tai syötettäväksi ohjauskoneeseen. Tämä koskee myös TI- ja TS-tiedonkeruu- ja esikäsittelylaitteita.

Huollettavien (valvottavien ja ohjattujen) kohteiden tyypin mukaan telemekaaniset järjestelmät jaetaan järjestelmiin kiinteitä ja liikkuvia kohteita varten.

Ensimmäinen ryhmä sisältää järjestelmät kiinteisiin teollisuuslaitteistoihin, toinen - laivojen, veturien, nostureiden, lentokoneiden, ohjusten sekä tankkien, torpedojen, ohjattujen ohjusten jne.

Ohjattujen ja ohjattujen objektien sijainnin mukaan erotetaan yhtenäiset ja hajallaan olevat objektijärjestelmät.

Ensimmäisessä tapauksessa kaikki järjestelmän palvelemat objektit sijaitsevat yhdessä kohdassa. Toisessa tapauksessa järjestelmän palvelemat kohteet ovat hajallaan yksitellen tai ryhmissä useisiin pisteisiin, jotka on liitetty eri kohdissa yhteiseen tietoliikennelinjaan.

Telemekaanisia järjestelmiä, joissa on yhtenäisiä kohteita, ovat erityisesti yksittäisten voimalaitosten ja muuntaja-asemien järjestelmät, pumppu- ja kompressoriasennukset. Tällaiset järjestelmät palvelevat yhtä pistettä.

Hajautettuja telemekaanisia järjestelmiä ovat esimerkiksi öljykenttäjärjestelmät. Täällä telemekaniikka palvelee suurta määrää (kymmeniä, satoja) öljylähteitä ja muita kentällä hajautettuja ja yhdestä pisteestä ohjattavia asennuksia.

Telemekaaninen järjestelmä haja-alueille — telemekaanisten järjestelmien tyyppi, jossa useita tai suuri määrä maantieteellisesti hajallaan olevia ohjattuja pisteitä on kytketty yhteiseen viestintäkanavaan, joista jokaisessa voi olla yksi tai useampi tekninen ohjaus, tekninen tieto tai ajoneuvokohde.

Tuotannon, teollisuuden, liikenteen ja maatalouden prosessien keskitetyn ohjauksen järjestelmissä hajautettujen esineiden ja ohjattujen pisteiden määrä on paljon suurempi kuin keskittyneiden kohteiden määrä.

Tällaisissa ohjausjärjestelmissä suhteellisen pieniä pisteitä on hajallaan pitkin linjaa (öljy- ja kaasuputket, kastelu, kuljetus) tai alueen yli (öljy- ja kaasukentät, teollisuuslaitokset jne.). Kaikki toimipaikat osallistuvat yhteen, toisiinsa yhdistettyyn tuotantoprosessiin.

Esimerkki telemekaanisesta järjestelmästä, jossa on hajautettuja objekteja: Kaukosäädin sähköverkoissa

Telemekaniikan tärkeimmät tieteelliset ongelmat:

• tehokkuus;
• tiedonsiirron luotettavuus;
• rakenteiden optimointi;
• tekniset resurssit.

Telemekaanisten ongelmien merkitys kasvaa kohteiden määrän, lähetettävän tiedon määrän ja tuhansien kilometrien päähän ulottuvien viestintäkanavien pituuden kasvaessa.

Tiedonsiirron tehokkuuden ongelma telemekaniikassa piilee viestintäkanavien taloudellisessa käytössä niiden tiivistämisessä, eli kanavien lukumäärän vähentämisessä ja niiden rationaalisemmassa käytössä.

Lähetyksen luotettavuusongelmia ovat häiriövaikutusten aiheuttaman tiedonhäviön poistaminen lähetyksen aikana ja laitteiston luotettavuuden varmistaminen.

Rakenteen optimointi — tietoliikennekanavien ja telemekaanisen järjestelmän laitteiston valinnassa, mikä takaa tiedonsiirron maksimaalisen luotettavuuden ja tehokkuuden.

Valinta perustuu aggregoituihin kriteereihin. Rakenteen optimoinnin merkitys kasvaa järjestelmän monimutkaisuuden myötä ja siirtyessä monimutkaisiin järjestelmiin, joissa on hajautettuja objekteja ja monitasoinen ohjaus.

Telemekaniikan teoreettinen perusta koostuu: informaatioteoriasta, melusuojateoriasta, tilastollisesta viestintäteoriasta, koodausteoriasta, rakenneteoriasta, luotettavuusteoriasta. Näitä teorioita ja niiden sovelluksia kehitetään ja kehitetään ottaen huomioon telemekaniikan erityispiirteet.

Monimutkaisimmat ja monimutkaisimmat ongelmat syntyvät suurten kauko-ohjausjärjestelmien, mukaan lukien teleautomaatiojärjestelmien, synteesissä. Tällaisten järjestelmien synteesiä varten on vieläkin tarpeellisempi integroitu lähestymistapa, joka perustuu yleisiin kriteereihin ja ottaa huomioon tiedon siirron olosuhteet ja optimaalisen käsittelyn. Tämä aiheuttaa optimaalisen kauko-ohjaimen ongelman.

Nykyaikaiselle telemekaniikalle on ominaista menetelmien ja teknisten keinojen kehittäminen moniin eri suuntiin. Telemekaanisten järjestelmien sovellusalojen määrä ja toteutusmäärä niissä jokaisessa kasvavat jatkuvasti.

Useiden vuosikymmenten ajan käyttöönotetun telemekaniikan määrä on kasvanut noin 10-kertaiseksi 10 vuoden välein. Alla on tietoa telemekaniikan sovellusalueista.

Telemekaniikka energiassa

Telemekaniikkalaitteita käytetään maantieteellisesti erillään olevissa tiloissa kaikissa sähkön tuotannon ja jakelun vaiheissa ohjausta varten: yksiköt (suurten vesivoimalaitosten sisällä), teollisuusyritysten sähkönjakelu, voimalaitokset ja sähköjärjestelmän sähköasemat, sähköjärjestelmät.

Sähkölle on ominaista useiden ohjaustasojen läsnäolo, joka sisältyy hierarkkiseen järjestelmään, jossa on useita eri tasoisia ohjauspisteitä.Voimalaitoksia ja sähköasemia hallinnoi voimajärjestelmän välityspiste, ja jälkimmäiset muodostavat yhteenliitettyjä voimajärjestelmiä.

Tässä suhteessa paikallisia ja keskitettyjä toimintoja suoritetaan jokaisessa ohjauspisteessä.

Ensimmäinen koskee tämän pisteen palvelemien kohteiden ohjaustoimintojen kehittämistä kohteista ja muista ohjauspisteistä tulevan tiedon käsittelyn tuloksena.

Toiseen - siirtotietojen siirto alemmalta tasolta korkeamman tason ohjauspisteisiin ilman käsittelyä tai tietojen osittaisella käsittelyllä, kun taas TI- ja ajoneuvosignaalien siirto alemman tason ohjauspisteestä korkeammalle - ensimmäinen taso suoritetaan.

Useimmat sähköjärjestelmäpaikat ovat suuria, keskittyneitä. Ne sijaitsevat suurilla etäisyyksillä, mitattuna sadoilla ja joskus tuhansilla kilometreillä.

Useimmiten tietoa siirretään HF-viestintäkanavien kautta voimalinjojen kautta.

Sähköjärjestelmän voimalaitosten ja sähköasemien valvontaan ja ohjaukseen tarvitaan suhteellisen vähän tietoa. Tässä vaiheessa käytetään TU-TS-laitteita, joissa on signaalien aikajako, yksikanavaisia ​​taajuus- ja pulssitaajuus-TI-järjestelmiä, jotka toimivat erityisten viestintäkanavien kautta.

Toimitetun energian laadun parantamiseksi, voimansiirtoverkkojen toiminnan luotettavuuden lisäämiseksi ja häviöiden vähentämiseksi tarvitaan lähetyksen ohjauksen monimutkaisuutta. Nämä tehtävät voidaan ratkaista ottamalla laskentateknologiaa laajasti käyttöön johtamisen eri vaiheissa.

Katso myös: Telemekaaniset järjestelmät energiassa ja Lähetyspisteet virransyöttöjärjestelmässä

Telemekaniikka öljy- ja kaasuteollisuudessa

Kauko-ohjauslaitteita käytetään öljy- tai kaasulähteiden, öljynkeräyspisteiden, kompressorien ja muiden öljy- tai kaasukenttien laitteistojen keskitettyyn ohjaukseen ja hallintaan.

Pelkästään telemekanisoituja öljylähteitä on useita kymmeniä tuhansia. Öljyn ja kaasun tuotannon, ensijalostuksen ja kuljetuksen teknisten prosessien erityispiirre on näiden prosessien jatkuvuus ja automaattisuus, jotka eivät vaadi ihmisen puuttumista normaaleissa olosuhteissa.

Telemekaniikan työkaluilla voit siirtyä kaivojen ja muiden kohteiden kolmivuoropalvelusta yksivuoroon, jolloin ilta- ja yövuoroissa on päivystysryhmä.

Telemekanisoinnin käyttöönoton myötä öljykenttien laajentaminen tapahtuu usein. Jopa 500 kaivoa on keskitetysti ohjattu, hajallaan useiden kilometrien2 - useiden kymmenien km2 alueelle... TU:n, TS:n ja TI:n määrä kussakin kompressoriasemassa, öljynkeräysasemassa ja muissa asennuksissa on useita kymmeniä.

Öljykenttien yhdistäminen tuotantoon on parhaillaan käynnissä optimaalisten öljykenttien ja kenttälaitosten olosuhteiden ylläpitämiseksi.

Automaatio- ja telemekaniikan keinot mahdollistavat teknologioiden, prosessien muuttamisen ja yksinkertaistamisen öljykentillä, mikä antaa suuren taloudellisen vaikutuksen.

Pääputket

Telemekaniikkalaitteita käytetään kaasuputkien, öljyputkien ja tuoteputkien keskitettyyn ohjaukseen ja hallintaan.

Alueellisten ja keskuslähettäjien palvelut on järjestetty pääputkia pitkin.Ensimmäinen sisältää teknisiä eritelmiä, teknisiä laitteita ja teknisiä tietoja putkilinjojen haaroissa, jokien ja rautateiden ylitysten ohituslinjoilla. jne., katodisuojauskohteet, pumppu- ja kompressoriasemat (hanat, venttiilit, kompressorit, pumput jne.).

Alueellisen lähettäjän alue on 120-250 km, esimerkiksi viereisten pumppu- ja kompressoriasemien välillä. TU-toiminnot (operatiiviset) suorittaa keskus, lähettäjä vain, jos niitä ei ole uskottu piirin lähettäjälle.

Suuntaus on supistaa teknisiä ohjausmahdollisuuksia siirtämällä nämä toiminnot paikallisiin automaatiolaitteisiin, siirtymällä keskitettyyn hallintaan ilman piirilähettäjän palvelua tai supistamaan hänen toimintojaan.

Kemianteollisuus, metallurgia, konepajateollisuus

Suurissa teollisuusyrityksissä telemekaaniset laitteet välittävät operatiivista ja tuotantotilastollista tietoa sekä yksittäisten toimialojen (teknologiset työpajat, energialaitokset) että koko tehtaan hallintaa varten.

Valvottavien pisteiden ja ohjauspisteen välisillä etäisyyksillä 0,5 - 2 km, telemekaniikka kilpailee menestyksekkäästi etäsiirtojärjestelmien kanssa ja tarjoaa säästöjä kaapelin pituuden lyhentyessä.

Teollisuusyrityksille on ominaista suurten keskittyneiden ja hajallaan olevien esineiden läsnäolo. Ensimmäiset sisältävät sähköasemat, kompressori- ja pumppuasemat, tekniset työpajat, toinen - esineet, jotka sijaitsevat yksitellen tai pienissä ryhmissä (venttiilit kaasun, veden, höyryn syöttämiseen jne.).

Jatkuvaa tietoa välittävät intensiteettitelemetriajärjestelmälaitteet, TI-laitteet aikapulsseilla tai koodipulsseilla. Viimeksi mainitut sisältyvät yleensä monimutkaisiin TU-TS-TI-laitteisiin, jotka lähettävät diskreettiä ja jatkuvaa tietoa viestintäkanavan kautta.

Kaapeliliikennelinjoja käytetään pääasiassa teollisuusyrityksissä.

Valvontakeskukseen tulevan tiedon määrän kasvu vaati sen käsittelyn automatisoimista. Tässä suhteessa käytetään monimutkaisia ​​järjestelmiä, jotka tarjoavat tietojenkäsittelyn lähettäjälle (operaattorille).

Kaivos- ja hiiliteollisuus

Kaivos- ja hiilikaivosteollisuudessa telemekaanisia laitteita käytetään kaivoksissa ja maanpinnalla sijaitsevien keskittyneiden kohteiden ohjaamiseen ja valvontaan, kaivosalueiden liikkuvien hajallaan olevien esineiden ohjaamiseen, virtauskuljetusjärjestelmien ohjaukseen.Kaksi viimeistä tehtävää ovat erityisimpiä kaivos- ja hiilikaivosteollisuus.

Maanalaisissa töissä, joissa on esimerkiksi vaunujen kaukoohjauslaitteita, telemekaaniset signaalit välitetään voimalinjoilla 380 V — 10 kV varattujen puhelinlinjojen kautta sekä yhdistettyjä kanavia pitkin: liikkuvasta kohteesta laskusähköasemalle — a pienjänniteverkkoon, sitten valvomoon - vapaa tai varattu johtopari puhelinkaapelissa. Käytössä on aika- ja taajuusjärjestelmiä TU – TS.

Virtaus-kuljetusjärjestelmän työaikataulun vääristyminen häiritsee teknologista kiertokulkua, minkä vuoksi telemekaanisten laitteiden luotettavuutta on lisättävä.Tällöin välityskeskuksen, paikallisten ohjauspisteiden ja valvottujen pisteiden välillä käytetään kaapeliyhteyksiä.

Rautatieliikenne

Minulla on rautatieliikenteen automaatio- ja telemekaaniset järjestelmät, jotka on suunniteltu varmistamaan junien turvallinen liikkuminen ja niiden liikkumisen kiireellisyys. Nämä kaksi tavoitetta saavutetaan yleensä samanaikaisesti tällaisilla laitteilla. Niiden vauriot vaikuttavat sekä turvallisuuteen että liikkeen kiireellisyyteen.

Päävaatimukset automaatio- ja telemekaniikkalaitteille tässä tapauksessa ovat laitteiden yhteensopivuus käyttöolosuhteiden kanssa — liikkeen intensiteetti ja nopeus — sekä toiminnan korkea luotettavuus.

Telemekaniikkalaitteita käytetään ohjaamaan sähköistettyjä teitä ja keskittämään lähetys (kytkimien ja signaalien ohjaus) paikan (ohjauspiirin) tai aseman sisällä.

Rautateiden tehonhallinnassa on kaksi itsenäistä tehtävää: vetoasemien, lohkopylväiden ohjaus ja ilmaerotinten ohjaus. Samanaikaisesti ohjaus suoritetaan lähetysympyrän sisällä, jonka pituus on 120-200 km, jonka varrella on 15-25 ohjattua pistettä (vetoasemat, lohkopylväät, asemat, joissa on ilmanerotin).

Ajojohdinerottimilla varustettu TU mahdollistaa korjaustyön suorittamisen häiritsemättä junien aikatauluja. TU-erottimet, jotka sijaitsevat pienissä ryhmissä rautatien varrella, suoritetaan erikoislaitteella TU - TS.

Lisätietoja: Rautatieautomaatio ja telemekaniikka

Kastelujärjestelmät

Kaukosäädinlaitteita käytetään vedenoton ja jakelun keskitettyyn ohjaukseen ja hallintaan.

Se on yksi suurimmista telemekaniikan käyttäjistä. Niitä käytetään ohjaamaan painovoimakastelujärjestelmiä, pääkanavia ja vettä vastaanottavia kaivoja (mukaan lukien vesiportit, suojukset, venttiilit, pumput, veden taso ja TI-virtaus jne.). Kaukosäätimellä varustetun kastelujärjestelmän pituus on jopa 100 km.

SCADA-järjestelmät telemekaniikassa

SCADA (lyhenne sanoista valvonta- ja tiedonkeruu) on ohjelmistopaketti, joka on suunniteltu kehittämään tai tarjoamaan reaaliaikaista toimintaa valvonta- tai ohjausobjektia koskevien tietojen keräämiseen, käsittelyyn, näyttämiseen ja arkistointiin.

SCADA-järjestelmiä käytetään kaikilla talouden sektoreilla, joissa on tarpeen tarjota operaattorille reaaliaikainen teknisten prosessien valvonta.

Katso lisätietoja täältä: SCADA-järjestelmät sähköasennuksissa