Telemehāniskās sistēmas, telemehānikas pielietojumi

Telemehānika ir zinātnes un tehnoloģiju joma, kas ietver teoriju un tehniskos līdzekļus, kas ļauj automātiski pārraidīt vadības komandas un informāciju par objektu statusu no attāluma.

Terminu «telemehānika» 1905. gadā ierosināja franču zinātnieks E. Branlijs zinātnes un tehnikas jomai mehānismu un mašīnu tālvadībai.

Telemehānika ļauj koordinēt telpiski atdalītu mezglu, mašīnu, iekārtu darbu un kopā ar sakaru kanāliem savienot tos vienotā vadības sistēmā attālumā no ražošanas iekārtām vai citiem procesiem.

Telemehānikas līdzekļi kopā ar automatizācijas līdzekļiem ļauj attālināti vadīt mašīnas un iekārtas bez dežurējošā personāla vietējās iekārtās un apvienot tās atsevišķos ražošanas kompleksos ar centralizētu vadību (enerģijas sistēmas, dzelzceļš, gaisa un ūdens transports, naftas atradnes, lielceļu cauruļvadi , lielas rūpnīcas, karjeri utt. raktuves, apūdeņošanas sistēmas, pilsētas komunālie pakalpojumi utt.).

Telemehāniskā sistēma — telemehānisko ierīču un sakaru kanālu komplekts, kas paredzēts vadības informācijas automātiskai pārraidei no attāluma.

Telemehānisko sistēmu klasifikācija tiek veikta saskaņā ar galvenajiem raksturlielumiem, kas raksturo to īpašības. Tajos ietilpst:

• pārsūtīto ziņojumu raksturs;
• veiktās funkcijas;
• vadības un kontroles objektu veids un izvietojums;
• konfigurācija;
• struktūra;
• sakaru līniju veidi;
• veidus, kā tos izmantot signāla pārraidīšanai.

Pēc veiktajām funkcijām telemehāniskās sistēmas iedala sistēmās:

• tālvadība;
• televīzijas signāli;
• telemetrija;
• teleregulācija.

Tālvadības sistēmās (RCS) no vadības punkta bieži tiek pārraidīts liels skaits elementāru komandu, piemēram, "ieslēgts", "izslēgts" ("jā", "nē"), kas paredzētas dažādiem objektiem (informācijas uztvērējiem).

Telesignalizācijas sistēmās (TS) Vadības centrs saņem tādus pašus elementārus signālus par objektu stāvokli, piemēram, «jā», «nē». Telemetrijā un teleregulācijā (TI un TP) tiek pārraidīta izmērītā (vadāmā) parametra vērtība.

TC sistēmas tiek izmantotas, lai pārsūtītu diskrētas vai nepārtrauktas komandas, lai kontrolētu objektus. Pēdējais veids ietver vadības komandas, kas tiek pārraidītas, lai vienmērīgi mainītu kontrolēto parametru. TC sistēmas, kas paredzētas vadības komandu pārraidīšanai, dažkārt nošķir neatkarīgā klasifikācijas grupā no TR sistēmām.

TS sistēmas tiek izmantotas, lai pārraidītu diskrētus ziņojumus par uzraugāmo objektu statusu (piemēram, lai ieslēgtu vai izslēgtu aprīkojumu, sasniegtu parametra robežvērtības, notiktu avārijas stāvoklis utt.).

TI sistēmas tiek izmantotas, lai pārraidītu nepārtrauktas kontrolētas vērtības. TS un TI sistēmas ir apvienotas tālvadības (TC) sistēmu grupā.

Daudzos gadījumos tiek izmantotas kombinētas vai sarežģītas telemehāniskās sistēmas, kas vienlaikus veic TU, ​​TS un TI funkcijas.

Saskaņā ar ziņojumu pārraides metodi telemehāniskās sistēmas iedala vienkanālu un daudzkanālu. Lielākā daļa sistēmu ir daudzkanālu, kas pārraida signālus pa kopīgu sakaru kanālu uz vai no daudzām TC iekārtām. Tie veido lielu skaitu objektu apakškanālu.

Kopējais dažādu signālu TU, TS, TI un TR skaits telemehāniskajā sistēmā dzelzceļa transportā, naftas atradnēs un cauruļvados jau sasniedz tūkstošus, bet iekārtu elementu skaits - daudzus desmitus tūkstošus.

Vadības informācija, ko telemehāniskās sistēmas pārraida no attāluma, ir paredzēta operatoram vai vadības datoram vienā sistēmas galā un vadības objektiem otrā.

Informācija jāsniedz lietotājam draudzīgā formā. Tāpēc telemehāniskā sistēma ietver ierīces ne tikai informācijas pārraidīšanai, bet arī izplatīšanai un prezentēšanai formā, kas ir ērta operatoram uztveršanai vai ievadīšanai vadības mašīnā. Tas attiecas arī uz TI un TS datu iegūšanas un pirmapstrādes ierīcēm.

Atbilstoši apkalpojamo (uzraugāmo un vadāmo) objektu veidam telemehāniskās sistēmas iedala stacionāro un kustīgo objektu sistēmās.

Pirmajā grupā ietilpst sistēmas stacionārajām rūpnieciskajām iekārtām, otrajā — kuģu, lokomotīvju, celtņu, lidmašīnu, raķešu, kā arī tanku, torpēdu, vadāmo raķešu u.c. kontrolei.

Pēc vadāmo un vadāmo objektu izvietojuma izšķir vienotas un izkliedētas objektu sistēmas.

Pirmajā gadījumā visi sistēmas apkalpotie objekti atrodas vienā punktā. Otrajā gadījumā sistēmas apkalpotie objekti tiek izkaisīti pa vienam vai grupās vairākos punktos, kas dažādos punktos savienoti ar kopēju sakaru līniju.

Telemehāniskās sistēmas ar vienotiem objektiem jo īpaši ietver atsevišķu elektrostaciju un transformatoru apakšstaciju sistēmas, sūkņu un kompresoru iekārtas. Šādas sistēmas kalpo vienam punktam.

Sadalītās telemehāniskās sistēmas ietver, piemēram, naftas atradņu sistēmas. Šeit telemehānika apkalpo lielu skaitu (desmitiem, simtiem) naftas urbumu un citu instalāciju, kas ir izplatītas laukā un tiek kontrolētas no viena punkta.

Telemehāniskā sistēma izkliedētām vietām — telemehānisko sistēmu veids, kurā vairāki vai liels skaits ģeogrāfiski izkliedētu vadāmu punktu ir savienoti ar vienotu sakaru kanālu, un katrā no tiem var būt viena vai vairākas tehniskās vadības, tehniskā informācija vai transportlīdzekļa objekti.

Izkliedēto objektu un kontrolēto punktu skaits ražošanas, procesu centralizētai kontrolei rūpniecībā, transportā un lauksaimniecībā ir daudz lielāks nekā koncentrēto objektu skaits.

Šādās vadības sistēmās salīdzinoši nelieli punkti ir izkaisīti pa līniju (naftas un gāzes cauruļvadi, apūdeņošana, transportēšana) vai pa teritoriju (naftas un gāzes atradnes, rūpniecības uzņēmumi utt.). Visas ražotnes piedalās vienotā, savstarpēji saistītā ražošanas procesā.

Telemehāniskas sistēmas piemērs ar sadalītiem objektiem: Tālvadības pults elektrotīklos

Galvenās telemehānikas zinātniskās problēmas:

• efektivitāte;
• informācijas pārraides uzticamība;
• konstrukciju optimizācija;
• tehniskie resursi.

Telemehānisko problēmu nozīme pieaug, palielinoties objektu skaitam, pārraidītās informācijas apjomam un sakaru kanālu garumam, kas sasniedz tūkstošiem kilometru.

Informācijas pārraides efektivitātes problēma telemehānikā slēpjas ekonomiskā sakaru kanālu izmantošanā, to blīvēšanas ceļā, tas ir, kanālu skaita samazināšanā un racionālākā izmantošanā.

Pārraides uzticamības problēmas ir saistītas ar informācijas zuduma novēršanu pārraides laikā traucējumu ietekmes dēļ un aparatūras uzticamības nodrošināšanu.

Struktūras optimizācija — sakaru kanālu shēmas un telemehāniskās sistēmas aprīkojuma izvēlē, kas garantē maksimālu informācijas pārraides uzticamību un efektivitāti.

Atlase tiek veikta, pamatojoties uz kopējiem kritērijiem. Struktūras optimizācijas nozīme palielinās līdz ar sistēmas sarežģītību un pāreju uz sarežģītām sistēmām ar sadalītiem objektiem un daudzlīmeņu vadību.

Telemehānikas teorētisko bāzi veido: informācijas teorija, trokšņu aizsardzības teorija, statistiskās komunikācijas teorija, kodēšanas teorija, struktūras teorija, uzticamības teorija. Šīs teorijas un to pielietojumi tiek izstrādāti un izstrādāti, ņemot vērā telemehānikas specifiku.

Sarežģītākās un sarežģītākās problēmas rodas lielu tālvadības sistēmu, tostarp teleautomatizācijas sistēmu, sintēzē. Šādu sistēmu sintēzei vēl jo vairāk nepieciešama integrēta pieeja, kas balstīta uz vispārinātiem kritērijiem, ņemot vērā informācijas pārraides nosacījumus un optimālu apstrādi. Tas rada problēmas optimālai tālvadības pultij.

Mūsdienu telemehānikai ir raksturīga metožu un tehnisko līdzekļu attīstība visdažādākajos virzienos. Telemehānisko sistēmu pielietojuma jomu skaits un ieviešanas apjoms katrā no tām nepārtraukti paplašinās.

Jau vairākus gadu desmitus ieviestās telemehānikas apjoms ik pēc 10 gadiem ir palielinājies aptuveni 10 reizes. Zemāk ir informācija par telemehānikas pielietojuma jomām.

Telemehānika enerģētikā

Telemehānikas ierīces tiek izmantotas ģeogrāfiski nodalītos objektos visos elektroenerģijas ražošanas un sadales posmos kontrolei: blokos (lielo hidroelektrostaciju ietvaros), rūpniecības uzņēmumu elektroapgādē, elektrostacijās un elektroenerģijas sistēmas apakšstacijās, energosistēmās.

Elektroenerģijai ir raksturīgi vairāki kontroles līmeņi, kas iekļauti hierarhiskā sistēmā ar vairākiem dažāda līmeņa kontroles punktiem.Elektrostacijas un apakšstacijas pārvalda energosistēmas dispečerpunkts, un pēdējie veido savstarpēji savienotas energosistēmas.

Šajā sakarā katrā kontroles punktā tiek veiktas vietējās un centralizētās funkcijas.

Pirmais ietver kontroles darbību izstrādi objektiem, kurus apkalpo šis punkts, apstrādājot informāciju, kas nāk no objektiem un citiem kontroles punktiem.

Uz otro - tranzīta informācijas pārsūtīšana no zemāka līmeņa uz augstāka līmeņa kontrolpunktiem bez apstrādes vai ar daļēju informācijas apstrādi, savukārt TI un transportlīdzekļa signālu pārraide no zemāka līmeņa kontroles punkta uz augstāku - tiek veikts pirmais līmenis.

Lielākā daļa energosistēmu vietu ir lielas, koncentrētas. Tie atrodas lielos attālumos, mērot simtos un dažreiz tūkstošos kilometru.

Visbiežāk informācija tiek pārsūtīta izmantojot HF sakaru kanālus pa elektropārvades līnijām.

Salīdzinoši maz informācijas ir nepieciešams, lai uzraudzītu un vadītu elektrostacijas un apakšstacijas energosistēmā. Šajā posmā tiek izmantotas TU-TS ierīces ar signālu laika dalījumu, vienkanāla frekvences un impulsu frekvences TI sistēmas, kas darbojas, izmantojot īpašus sakaru kanālus.

Lai uzlabotu piegādātās enerģijas kvalitāti, paaugstinātu elektropārvades tīklu darbības drošumu un samazinātu zudumus, nepieciešama papildu dispečeru kontroles sarežģītība. Šos uzdevumus var atrisināt, plaši ieviešot skaitļošanas tehnoloģiju dažādos pārvaldības posmos.

Skatīt arī: Telemehāniskās sistēmas enerģētikā un Nosūtīšanas punkti elektroapgādes sistēmā

Telemehānika naftas un gāzes rūpniecībā

Tālvadības ierīces tiek izmantotas naftas vai gāzes urbumu, naftas savākšanas punktu, kompresoru un citu instalāciju centralizētai kontrolei un vadībai naftas vai gāzes atradnēs.

Telemehanizēto naftas urbumu skaits vien ir vairāki desmiti tūkstošu. Naftas un gāzes ražošanas, primārās pārstrādes un transportēšanas tehnoloģisko procesu specifika ir šo procesu nepārtrauktība un automātiskums, kam normālos apstākļos nav nepieciešama cilvēka iejaukšanās.

Telemehānikas rīki ļauj pārslēgties no urbumu un citu objektu trīs maiņu apkalpošanas uz vienas maiņu, vakara un nakts maiņās dežurējot avārijas brigādi.

Ieviešot telemehanizāciju, bieži tiek veikta naftas atradņu paplašināšana. Centrāli tiek kontrolētas līdz 500 urbumiem, kas izkaisīti vairāku kilometru2 līdz daudziem desmitiem km2 platībā... TU, TS un TI skaits katrā kompresoru stacijā, eļļas savākšanas stacijā un citās iekārtās sasniedz vairākus desmitus.

Pašlaik notiek darbs pie naftas atradņu apvienošanas ražošanā, lai uzturētu optimālus naftas atradņu un lauka iekārtu apstākļus.

Automatizācijas un telemehānikas līdzekļi ļauj mainīt un vienkāršot tehnoloģijas, procesus naftas atradnēs, kas dod lielu ekonomisko efektu.

Maģistrālie cauruļvadi

Telemehānikas ierīces tiek izmantotas gāzes cauruļvadu, naftas vadu un produktu cauruļvadu centralizētai kontrolei un vadībai.

Reģionālo un centrālo dispečeru pakalpojumi tiek organizēti pa maģistrālajiem cauruļvadiem.Pirmajā ietilpst tehnisko specifikāciju objekti, tehniskais aprīkojums un tehniskā informācija cauruļvadu atzaros, upju un dzelzceļa šķērsojumu apvedceļos. utt., katodaizsardzības objekti, sūkņu un kompresoru stacijas (krāni, vārsti, kompresori, sūkņi utt.).

Reģionālā dispečera zona ir 120-250 km, piemēram, starp blakus esošajām sūkņu un kompresoru stacijām. TU funkcijas (operatīvās) veic centrs, dispečers tikai tad, ja tās nav uzticētas rajona dispečeram.

Vērojama tendence samazināt tehniskās kontroles iespējas ar šo funkciju nodošanu lokālajām automatizācijas ierīcēm, uz pāreju uz centralizētu vadību bez rajona dispečera dienesta vai samazināt viņa funkcijas.

Ķīmiskā rūpniecība, metalurģija, mašīnbūve

Lielos rūpniecības uzņēmumos telemehāniskās ierīces pārraida operatīvo un ražošanas-statistisko informāciju gan atsevišķu nozaru (tehnoloģisko darbnīcu, enerģētikas objektu), gan visas ražotnes vadībai.

Ar attālumiem starp kontrolpunktiem un kontrolpunktu 0,5 - 2 km telemehānika veiksmīgi konkurē ar attālinātās pārraides sistēmām un nodrošina ietaupījumus, jo samazinās kabeļa garums.

Rūpniecības uzņēmumiem ir raksturīgi lielu koncentrētu un izkliedētu objektu klātbūtne. Pirmajā ietilpst elektriskās apakšstacijas, kompresoru un sūkņu stacijas, tehnoloģiskās darbnīcas, otrajā - objekti, kas atrodas pa vienam vai nelielās grupās (vārsti gāzes, ūdens, tvaika padevei utt.).

Nepārtraukta informācija tiek pārraidīta ar intensitātes telemetrijas sistēmas ierīcēm, TI ierīcēm ar laika impulsiem vai koda impulsiem. Pēdējie parasti ir iekļauti sarežģītās TU-TS-TI ierīcēs, pārraidot diskrētu un nepārtrauktu informāciju pa sakaru kanālu.

Kabeļu sakaru līnijas galvenokārt izmanto rūpniecības uzņēmumos.

Vadības centrā ienākošās informācijas apjoma pieaugums prasīja tās apstrādes automatizāciju. Šajā sakarā tiek izmantotas sarežģītas sistēmas, kas nodrošina informācijas apstrādi dispečeram (operatoram).

Kalnrūpniecība un ogļu rūpniecība

Ieguves un ogļu ieguves rūpniecībā telemehāniskās ierīces izmanto, lai kontrolētu un uzraudzītu koncentrētus objektus, kas atrodas raktuvēs un virszemē, lai kontrolētu mobilos izkliedētos objektus ieguves zonās, lai kontrolētu plūsmas-transporta sistēmas.Pēdējie divi uzdevumi ir visspecifiskākie kalnrūpniecības un ogļu ieguves nozare.

Pazemes darbos, kur, piemēram, ir ierīces telekonsoli ratiņiem, telemehāniskos signālus pārraida pa elektrolīnijām 380 V — 10 kV pa noslogotām telefona līnijām, kā arī pa kombinētiem kanāliem: no mobilā objekta uz nolaišanas apakšstaciju — a. zemsprieguma elektrotīkls, tad uz vadības telpu — brīvs vai aizņemts vadu pāris telefona kabelī. Tiek izmantotas laika un frekvences sistēmas TU — TS.

Plūsmas-transporta sistēmas darba grafika izkropļošana izjauc tehnoloģisko ciklu, tāpēc telemehāniskajām ierīcēm ir jābūt paaugstinātai uzticamībai.Šajā gadījumā tiek izmantotas kabeļu sakaru līnijas starp dispečeru centru, vietējiem kontroles punktiem un kontrolētajiem punktiem.

Dzelzceļa transports

Man ir dzelzceļa automatizācijas un telemehāniskās sistēmas dzelzceļa transportā, kas paredzētas, lai nodrošinātu vilcienu drošu kustību un to kustības steidzamību. Šie divi mērķi parasti tiek sasniegti vienlaikus ar šādām ierīcēm. To bojājumi ietekmē gan drošību, gan kustības steidzamību.

Galvenās prasības automātikas un telemehānikas ierīcēm šajā gadījumā ir ierīču atbilstība ekspluatācijas apstākļiem — kustības intensitātei un ātrumam — un augsta to darbības uzticamība.

Telemehānikas ierīces tiek izmantotas, lai kontrolētu elektrificētu ceļu piegādi un centralizētu nosūtīšanu (slēdžu un signālu vadība) objektā (vadības ķēdē) vai stacijā.

Dzelzceļa jaudas pārvaldībā ir divi neatkarīgi uzdevumi: vilces apakšstaciju, sekciju stabu un gaisvadu atdalītāju kontrole. Tajā pašā laikā vadība tiek veikta nosūtīšanas lokā, kura garums ir 120-200 km, pa kuru atrodas 15-25 kontrolēti punkti (vilces apakšstacijas, sekciju stabi, stacijas ar gaisa atdalītājiem).

TU ar kontakttīkla atdalītājiem ļauj veikt remontdarbus, netraucējot vilcienu kustības sarakstus. TU atdalītājus, kas izvietoti nelielās grupās gar dzelzceļu, veic speciāla iekārta TU — TS.

Vairāk informācijas: Dzelzceļa automatizācija un telemehānika

Apūdeņošanas sistēmas

Tālvadības ierīces tiek izmantotas ūdens ņemšanas un sadales centralizētai kontrolei un vadībai.

Tas ir viens no lielākajiem telemehānikas lietotājiem. Tos izmanto, lai kontrolētu gravitācijas apūdeņošanas sistēmas, galvenos kanālus un ūdens uztveršanas akas (ieskaitot ūdens aizvarus, vairogus, vārstus, sūkņus, ūdens līmeni un TI plūsmu utt.). Apūdeņošanas sistēmas garums ar tālvadības pulti ir līdz 100 km.

SCADA sistēmas telemehānikā

SCADA (saīsinājums no uzraudzības kontroles un datu iegūšanas) ir programmatūras pakotne, kas izstrādāta, lai izstrādātu vai nodrošinātu sistēmu darbību reāllaikā informācijas apkopošanai, apstrādei, attēlošanai un arhivēšanai par uzraudzības vai kontroles objektu.

SCADA sistēmas tiek izmantotas visās tautsaimniecības nozarēs, kur nepieciešams nodrošināt operatora kontroli pār tehnoloģiskajiem procesiem reālā laikā.

Plašāku informāciju skatiet šeit: SCADA sistēmas elektroinstalācijās