Telemekaniske systemer, anvendelser af telemekanik

Telemekanik er et område inden for videnskab og teknologi, der omfatter teori og tekniske midler til automatisk at transmittere kontrolkommandoer og information om status for objekter på afstand.

Udtrykket «telemekanik» blev foreslået i 1905 af den franske videnskabsmand E. Branly for området videnskab og teknologi til fjernstyring af mekanismer og maskiner.

Telemekanik gør det muligt at koordinere arbejdet i rumligt adskilte enheder, maskiner, installationer og forbinder dem sammen med kommunikationskanaler til et enkelt styresystem i afstand fra produktionsfaciliteter eller andre processer.

Telemekaniske midler tillader sammen med automatiseringsmidler fjernstyring af maskiner og installationer uden vagtpersonale i lokale faciliteter og kombinerer dem i enkeltproduktionskomplekser med centraliseret styring (kraftsystemer, jernbane-, luft- og vandtransport, oliefelter, motorvejsrørledninger , store fabrikker, stenbrud osv. miner, kunstvandingssystemer, byforsyninger osv.).

Telemekanisk system — et sæt telemekaniske anordninger og kommunikationskanaler designet til automatisk transmission af kontrolinformation på afstand.

Klassificeringen af ​​telemekaniske systemer udføres i henhold til de vigtigste egenskaber, der karakteriserer deres egenskaber. De omfatter:

• arten af ​​de transmitterede meddelelser;
• udførte funktioner;
• type og placering af forvaltnings- og kontrolobjekter;
• konfiguration;
• struktur;
• typer af kommunikationslinjer;
• måder at bruge dem til at sende et signal på.

I henhold til de udførte funktioner er telemekaniske systemer opdelt i systemer:

• fjernbetjening;
• tv-signaler;
• telemetri;
• teleregulering.

I fjernbetjeningssystemer (RCS) et stort antal elementære kommandoer såsom "on", "off" ("ja", "nej"), beregnet til forskellige objekter (modtagere af information), sendes ofte fra kontrolpunktet.

I telesignalsystemer (TS) Kontrolcentret modtager de samme elementære signaler om objekters tilstand, såsom «ja», «nej». I telemetri og teleregulering (TI og TP) værdien af ​​den målte (kontrollerede) parameter overføres.

TC-systemer bruges til at transmittere diskrete eller kontinuerlige kommandoer for at styre objekter. Sidstnævnte type inkluderer kontrolkommandoer, der sendes til jævnt at ændre den kontrollerede parameter. TC-systemer beregnet til transmission af styrekommandoer skelnes undertiden i en uafhængig klassifikationsgruppe fra TR-systemer.

TS-systemer bruges til at sende diskrete meddelelser om status for overvågede objekter (for eksempel at tænde eller slukke udstyr, nå grænseværdierne for en parameter, opstå en nødsituation osv.).

TI-systemer bruges til at transmittere kontinuerlige kontrollerede værdier. TS- og TI-systemer er kombineret i en gruppe af fjernbetjeningssystemer (TC).

I en række tilfælde bruges kombinerede eller komplekse telemekaniske systemer, der samtidig udfører funktionerne TU, ​​TS og TI.

Ifølge metoden til transmission af meddelelser er telemekaniske systemer opdelt i enkeltkanal og multikanal. Størstedelen af ​​systemer er multi-kanal, der transmitterer signaler over en fælles kommunikationskanal til eller fra mange TC faciliteter. De danner et stort antal objektunderkanaler.

Det samlede antal forskellige signaler TU, TS, TI og TR i et telemekanisk system i jernbanetransport, oliefelter og rørledninger når allerede tusinder, og antallet af udstyrselementer - mange titusinder.

Styreinformationen, som telemekaniske systemer sender på afstand, er beregnet til operatøren eller styrecomputeren i den ene ende af systemet og styreobjekterne i den anden.

Oplysningerne skal præsenteres i en brugervenlig form. Derfor indbefatter det telemekaniske system ikke kun anordninger til transmission af information, men også til distribution og præsentation i en form, der er bekvem for perception af operatøren eller input til en kontrolmaskine. Dette gælder også for TI- og TS-dataopsamlings- og forbehandlingsenheder.

Alt efter typen af ​​servicerede (overvågede og kontrollerede) objekter er telemekaniske systemer opdelt i systemer til stationære og bevægelige objekter.

Den første gruppe omfatter systemer til stationære industrielle installationer, den anden - til kontrol af skibe, lokomotiver, kraner, fly, missiler, såvel som tanke, torpedoer, styrede missiler osv.

I henhold til placeringen af ​​kontrollerede og kontrollerede objekter skelnes forenede og spredte objektsystemer.

I det første tilfælde er alle objekter, der betjenes af systemet, placeret på ét punkt. I det andet tilfælde er de objekter, der betjenes af systemet, spredt én efter én eller i grupper i et antal punkter, der er forbundet på forskellige punkter til en fælles kommunikationslinje.

Telemekaniske systemer med ensartede objekter omfatter især systemer til individuelle kraftværker og transformerstationer, pumpe- og kompressorinstallationer. Sådanne systemer tjener et enkelt punkt.

Distribuerede telemekaniske systemer omfatter for eksempel oliefeltsystemer. Her betjener telemekanik et stort antal (tiere, hundreder) af oliebrønde og andre installationer fordelt i feltet og styret fra ét punkt.

Telemekanisk system til spredte steder — en type telemekaniske systemer, hvor flere eller et stort antal geografisk spredte kontrollerede punkter er forbundet til en fælles kommunikationskanal, som hver kan have en eller flere tekniske styrings-, tekniske oplysninger eller køretøjsobjekter.

Antallet af spredte genstande og kontrollerede punkter i systemer til centraliseret styring af produktion, processer i industri, transport og landbrug er meget større end antallet af koncentrerede genstande.

I sådanne kontrolsystemer er relativt små punkter spredt langs linjen (olie- og gasrørledninger, kunstvanding, transport) eller over området (olie- og gasfelter, industrianlæg osv.). Alle steder deltager i en enkelt, indbyrdes forbundne produktionsproces.

Et eksempel på et telemekanisk system med distribuerede objekter: Fjernbetjening i elektriske netværk

De vigtigste videnskabelige problemer ved telemekanik:

• effektivitet;
• pålidelighed af informationstransmission;
• optimering af strukturer;
• tekniske ressourcer.

Betydningen af ​​telemekaniske problemer stiger med stigningen i antallet af objekter, mængden af ​​transmitteret information og længden af ​​kommunikationskanaler, som når tusindvis af kilometer.

Problemet med effektiviteten af ​​informationstransmission i telemekanik ligger i den økonomiske brug af kommunikationskanaler gennem deres komprimering, det vil sige i reduktionen af ​​antallet af kanaler og deres mere rationelle brug.

Problemer med transmissionspålidelighed er at eliminere tab af information under transmission på grund af virkningerne af interferens og at sikre hardwarepålidelighed.

Optimering af strukturen — i udvælgelsen af ​​ordningen for kommunikationskanaler og udstyr af det telemekaniske system, som garanterer maksimal pålidelighed og effektivitet af informationstransmission.

Udvælgelsen er baseret på samlede kriterier. Betydningen af ​​strukturoptimering øges med systemets kompleksitet og med overgangen til komplekse systemer med distribuerede objekter og kontrol på flere niveauer.

Telemekanikkens teoretiske grundlag består af: informationsteori, støjbeskyttelsesteori, statistisk kommunikationsteori, kodningsteori, strukturteori, reliabilitetsteori. Disse teorier og deres applikationer er udviklet og udviklet under hensyntagen til telemekanikkens detaljer.

De mest komplekse og komplekse problemer opstår i syntesen af ​​store fjernbetjeningssystemer, herunder teleautomatiseringssystemer. Til syntese af sådanne systemer er en integreret tilgang baseret på generaliserede kriterier, under hensyntagen til betingelserne for transmission og optimal behandling af information, endnu mere nødvendig. Dette udgør et problem for optimal fjernbetjening.

Moderne telemekanik er kendetegnet ved udvikling af metoder og tekniske midler i en lang række retninger. Antallet af anvendelsesområder for telemekaniske systemer og omfanget af implementering i hver af dem udvides konstant.

I flere årtier er mængden af ​​introduceret telemekanik steget cirka 10 gange hvert 10. år. Nedenfor er information om anvendelsesområderne for telemekanik.

Telemekanik i energi

Telemekaniske enheder bruges i geografisk adskilte faciliteter på alle stadier af produktion og distribution af elektricitet til kontrol: enheder (indenfor store vandkraftværker), strømforsyning til industrielle virksomheder, kraftværker og understationer i elsystemet, kraftsystemer.

Elektricitet er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​flere niveauer af kontrol inkluderet i et hierarkisk system med en række kontrolpunkter af forskellig rang.Kraftværker og transformerstationer styres af elsystemets afsendelsessted, og sidstnævnte danner indbyrdes forbundne kraftsystemer.

I denne henseende udføres lokale og centraliserede funktioner ved hvert kontrolpunkt.

Den første involverer udviklingen af ​​kontrolhandlinger for objekter, der betjenes af dette punkt, som et resultat af behandling af information, der kommer fra objekter og fra andre kontrolpunkter.

Til det andet - overførsel af transitinformation fra et lavere niveau til kontrolpunkter på et højere niveau uden behandling eller med delvis behandling af information, mens transmissionen af ​​TI- og køretøjssignaler fra kontrolpunktet på et lavere niveau til et højere - første niveau udføres.

De fleste elsystemer er store, koncentrerede. De er placeret på store afstande, målt i hundreder og nogle gange tusinder af kilometer.

Oftest overføres information gennem HF kommunikationskanaler over elledninger.

Der kræves relativt lidt information for at overvåge og kontrollere kraftværker og transformerstationer i elsystemet. På dette stadium bruges TU-TS-enheder med tidsinddeling af signaler, enkeltkanal-enheder med frekvens og pulsfrekvens-TI-systemer, der fungerer gennem specielle kommunikationskanaler.

For at forbedre kvaliteten af ​​den leverede energi, øge pålideligheden af ​​driften af ​​krafttransmissionsnetværk og reducere tab, er yderligere kompleksitet af forsendelseskontrol nødvendig. Disse opgaver kan løses ved udbredt indførelse af computerteknologi på forskellige ledelsestrin.

Se også: Telemekaniske systemer i energi og Forsendelsespunkter i strømforsyningssystemet

Telemekanik i olie- og gasindustrien

Fjernbetjeningsenheder bruges til centraliseret kontrol og styring af olie- eller gasbrønde, olieopsamlingssteder, kompressorer og andre installationer i olie- eller gasfelter.

Alene antallet af telemekaniserede oliebrønde er mange titusinder. Det specifikke ved teknologiske processer til produktion, primær behandling og transport af olie og gas består i disse processers kontinuitet og automatik, som ikke kræver menneskelig indgriben under normale forhold.

Telemekaniske værktøjer giver dig mulighed for at skifte fra treholdsservice af brønde og andre steder til étholdshold med et nødhold på vagt i aften- og nattevagter.

Med indførelsen af ​​telemekanisering sker der ofte en udvidelse af oliefelterne. Op til 500 brønde er centralt styret, spredt over et område på adskillige kilometer2 til mange titusinder af km2... Antallet af TU, ​​​​TS og TI på hver kompressorstation, olieopsamlingsstation og andre installationer når op på mange tiere.

Der arbejdes i øjeblikket på at kombinere oliefelter i produktion for at opretholde optimale oliefelt- og feltfaciliteter.

Midlerne til automatisering og telemekanik gør det muligt at ændre og forenkle teknologier, processer i oliefelter, hvilket giver en stor økonomisk effekt.

Hovedrørledninger

Telemekaniske enheder bruges til centraliseret kontrol og styring af gasrørledninger, olierørledninger og produktrørledninger.

Regionale og centrale dispatchers tjenester er organiseret langs hovedrørledningerne.Den første omfatter objekter med tekniske specifikationer, teknisk udstyr og teknisk information i rørledningsgrene, på bypass-linjer for krydsninger over floder og jernbaner. osv., objekter til katodisk beskyttelse, pumpe- og kompressorstationer (haner, ventiler, kompressorer, pumper osv.).

Området for den regionale dispatcher er 120 - 250 km, for eksempel mellem nabopumpe- og kompressorstationer. TU-funktioner (operationelle) udføres af centret, kun af dispatcheren, hvis de ikke er betroet distriktsdispatcheren.

Der er en tendens til at reducere de tekniske kontrolfaciliteter med overførsel af disse funktioner til lokale automatiseringsanordninger, til en overgang til centraliseret styring uden distriktssenderens service eller at reducere dennes funktioner.

Den kemiske industri, metallurgi, teknik

I store industrivirksomheder transmitterer telemekaniske enheder drifts- og produktionsstatistiske oplysninger både til styring af individuelle industrier (teknologiske værksteder, energianlæg) og til styring af hele anlægget.

Med afstandene mellem kontrollerede punkter og kontrolpunktet på 0,5 - 2 km, konkurrerer telemekanik med succes med fjerntransmissionssystemer og giver besparelser på grund af en reduktion i kabellængde.

Industrielle virksomheder er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​store koncentrerede og spredte genstande. Den første omfatter elektriske understationer, kompressor- og pumpestationer, teknologiske værksteder, den anden - objekter placeret en efter en eller i små grupper (ventiler til forsyning af gas, vand, damp osv.).

Kontinuerlig information transmitteres af intensitetstelemetrisystemenheder, TI-enheder med tidsimpulser eller kodeimpulser. Sidstnævnte er normalt inkluderet i komplekse TU-TS-TI-enheder, der transmitterer diskret og kontinuerlig information over en kommunikationskanal.

Kabelkommunikationslinjer bruges hovedsageligt i industrielle virksomheder.

Stigningen i mængden af ​​information, der kommer ind i kontrolcentret, krævede automatisering af dens behandling. I denne forbindelse anvendes komplekse systemer, der sørger for informationsbehandling til afsenderen (operatøren).

Minedrift og kulindustri

I mine- og kulmineindustrien bruges telemekaniske enheder til at kontrollere og overvåge koncentrerede objekter placeret i miner og på overfladen, til at kontrollere mobile spredte objekter i mineområder, til at kontrollere flow-transportsystemer. De sidste to opgaver er mest specifikke for mine- og kulmineindustrien.

I underjordiske arbejder, hvor der f.eks. er enheder til telerådgivningsvogne, transmitteres telemekaniske signaler af elledninger 380 V — 10 kV gennem travle telefonlinjer, såvel som ved kombinerede kanaler: fra en mobil genstand til en sænkende understation — en lavspændingsnetværk, derefter til kontrolrummet - et ledigt eller optaget par ledninger i et telefonkabel. Tids- og frekvenssystemer TU — TS anvendes.

Forvrængning af flow-transportsystemets arbejdsplan forstyrrer den teknologiske cyklus, hvorfor telemekaniske enheder skal have øget pålidelighed.I dette tilfælde anvendes kabelkommunikationslinjer mellem ekspeditionscentret, de lokale kontrolpunkter og de kontrollerede punkter.

Jernbanetransport

Jeg har jernbaneautomatisering og telemekaniske systemer inden for jernbanetransport, der er designet til at sikre sikker bevægelse af tog og den hastende bevægelse. Disse to mål opnås normalt samtidigt med sådanne enheder. Deres skader påvirker både sikkerheden og bevægelsens hastende karakter.

De vigtigste krav til automatiserings- og telemekaniske enheder i dette tilfælde er enhedernes overensstemmelse med driftsbetingelserne - intensiteten og hastigheden af ​​bevægelsen - og den høje pålidelighed af deres drift.

Telemekaniske enheder bruges til at styre forsyningen af ​​elektrificerede veje og til at centralisere afsendelsen (kontrol af kontakter og signaler) inden for et sted (kontrolkredsløb) eller station.

Inden for jernbanestrømstyring er der to selvstændige opgaver: kontrol af traktionsstationer, sektionsposter og kontrol af køreledninger. Samtidig udføres kontrollen inden for en afsendelsescirkel med en længde på 120-200 km, langs hvilken 15-25 kontrollerede punkter er placeret (traktionsstationer, sektionsposter, stationer med luftafbrydere).

En TU med køreledningsafbrydere gør det muligt at udføre reparationsarbejde uden at forstyrre togplanerne. TU-afbrydere, placeret i små grupper langs jernbanen, udføres af en speciel enhed TU — TS.

Mere info: Jernbaneautomation og telemekanik

Vandingssystemer

Fjernbetjeningsenheder bruges til centraliseret kontrol og styring af vandindtag og -distribution.

Det er en af ​​de største brugere af telemekanik. De bruges til at kontrollere gravitationsvandingssystemer, hovedkanaler og vandmodtagende brønde (inklusive vandporte, skjolde, ventiler, pumper, vandstand og TI-flow osv.). Vandingsanlæggets længde med fjernbetjening er op til 100 km.

SCADA-systemer inden for telemekanik

SCADA (forkortelse for supervisory control and data acquisition) er en softwarepakke designet til at udvikle eller levere realtidsdrift af systemer til indsamling, behandling, visning og arkivering af information om et overvågnings- eller kontrolobjekt.

SCADA-systemer bruges i alle sektorer af økonomien, hvor det er nødvendigt at give operatørkontrol over teknologiske processer i realtid.

Se her for flere detaljer: SCADA systemer i elektriske installationer