Telemekaniske systemer, anvendelser av telemekanikk

Telemekanikk er et felt innen vitenskap og teknologi som omfatter teori og tekniske midler for automatisk overføring av kontrollkommandoer og informasjon om statusen til objekter på avstand.

Begrepet «telemekanikk» ble foreslått i 1905 av den franske vitenskapsmannen E. Branly for feltet vitenskap og teknologi for fjernstyring av mekanismer og maskiner.

Telemekanikk gjør det mulig å koordinere arbeidet til romlig adskilte enheter, maskiner, installasjoner og kobler dem sammen med kommunikasjonskanaler til et enkelt kontrollsystem i avstand fra produksjonsanlegg eller andre prosesser.

Telemekaniske midler, sammen med midler for automatisering, tillater fjernkontroll av maskiner og installasjoner uten vakthavende personell i lokale anlegg og kombinerer dem til enkeltproduksjonskomplekser med sentralisert styring (kraftsystemer, jernbane-, luft- og vanntransport, oljefelt, motorveirørledninger , store fabrikker, steinbrudd, etc. gruver, vanningssystemer, byverk, etc.).

Telemekanisk system – et sett med telemekaniske enheter og kommunikasjonskanaler designet for automatisk overføring av kontrollinformasjon på avstand.

Klassifiseringen av telemekaniske systemer utføres i henhold til hovedegenskapene som karakteriserer deres egenskaper. De inkluderer:

• arten av meldingene som sendes;
• funksjoner utført;
• type og plassering av styrings- og kontrollobjekter;
• konfigurasjon;
• struktur;
• typer kommunikasjonslinjer;
• måter å bruke dem til å overføre et signal.

I henhold til funksjonene som utføres, er telemekaniske systemer delt inn i systemer:

• fjernkontroll;
• TV-signaler;
• telemetri;
• teleregulering.

I fjernkontrollsystemer (RCS) et stort antall elementære kommandoer som "på", "av" ("ja", "nei"), beregnet på ulike objekter (mottakere av informasjon), blir ofte overført fra kontrollpunktet.

I telesignalsystemer (TS) Kontrollsentralen mottar de samme elementære signalene om tilstanden til objekter, som «ja», «nei». I telemetri og teleregulering (TI og TP) verdien av den målte (kontrollerte) parameteren overføres.

TC-systemer brukes til å overføre diskrete eller kontinuerlige kommandoer for å kontrollere objekter. Den sistnevnte typen inkluderer kontrollkommandoer som overføres for jevnt å endre den kontrollerte parameteren. TC-systemer beregnet for overføring av kontrollkommandoer skilles noen ganger i en uavhengig klassifiseringsgruppe fra TR-systemer.

TS-systemer brukes til å overføre diskrete meldinger om statusen til overvåkede objekter (for eksempel for å slå på eller av utstyr, nå grenseverdiene for en parameter, oppstå en nødsituasjon, etc.).

TI-systemer brukes til å overføre kontinuerlige kontrollerte verdier. TS- og TI-systemer er kombinert i en gruppe fjernkontrollsystemer (TC).

I en rekke tilfeller brukes kombinerte eller komplekse telemekaniske systemer, som samtidig utfører funksjonene til TU, ​​TS og TI.

I henhold til metoden for overføring av meldinger er telemekaniske systemer delt inn i en-kanal og multi-kanal. De fleste systemene er flerkanals, og sender signaler over en felles kommunikasjonskanal til eller fra mange TC-anlegg. De danner et stort antall objektunderkanaler.

Det totale antallet forskjellige signaler TU, TS, TI og TR i et telemekanisk system innen jernbanetransport, oljefelt og rørledninger når allerede tusenvis, og antall utstyrselementer - mange titusenvis.

Kontrollinformasjonen som telemekaniske systemer overfører på avstand er beregnet på operatøren eller kontrolldatamaskinen i den ene enden av systemet og kontrollobjektene i den andre.

Informasjonen skal presenteres i en brukervennlig form. Derfor inkluderer det telemekaniske systemet enheter ikke bare for overføring av informasjon, men også for distribusjon og presentasjon i en form som er praktisk for oppfatning av operatøren eller inndata i en kontrollmaskin. Dette gjelder også TI- og TS-datainnsamlings- og forbehandlingsenheter.

I henhold til type betjente (overvåkede og kontrollerte) objekter er telemekaniske systemer delt inn i systemer for stasjonære og bevegelige objekter.

Den første gruppen inkluderer systemer for stasjonære industrielle installasjoner, den andre - for kontroll av skip, lokomotiver, kraner, fly, missiler, samt stridsvogner, torpedoer, guidede missiler, etc.

I henhold til plasseringen av kontrollerte og kontrollerte objekter, skilles enhetlige og spredte objektsystemer.

I det første tilfellet er alle objekter som betjenes av systemet, plassert på ett punkt. I det andre tilfellet er objektene som betjenes av systemet spredt en etter en eller i grupper i et antall punkter som er koblet på forskjellige punkter til en felles kommunikasjonslinje.

Telemekaniske systemer med enhetlige objekter omfatter spesielt systemer for individuelle kraftverk og transformatorstasjoner, pumpe- og kompressorinstallasjoner. Slike systemer tjener et enkelt punkt.

Distribuerte telemekaniske systemer inkluderer for eksempel oljefeltsystemer. Her betjener telemekanikk et stort antall (ti, hundrevis) oljebrønner og andre installasjoner fordelt i feltet og kontrollert fra ett punkt.

Telemekanisk system for spredte lokaliteter — en type telemekaniske systemer hvor flere eller et stort antall geografisk spredte kontrollerte punkter er koblet til en felles kommunikasjonskanal, som hver kan ha en eller flere teknisk kontroll, teknisk informasjon eller kjøretøyobjekter.

Antallet spredte objekter og kontrollerte punkter i systemer for sentralisert kontroll av produksjon, prosesser innen industri, transport og landbruk er mye større enn antall konsentrerte objekter.

I slike kontrollsystemer er relativt små punkter spredt langs linjen (olje- og gassrørledninger, vanning, transport) eller over området (olje- og gassfelt, industrianlegg, etc.). Alle anlegg deltar i en enkelt sammenkoblet produksjonsprosess.

Et eksempel på et telemekanisk system med distribuerte objekter: Fjernkontroll i elektriske nettverk

De viktigste vitenskapelige problemene med telemekanikk:

• effektivitet;
• påliteligheten av informasjonsoverføring;
• optimalisering av strukturer;
• tekniske ressurser.

Betydningen av telemekaniske problemer øker med økningen i antall objekter, volumet av overført informasjon og lengden på kommunikasjonskanaler, som når tusenvis av kilometer.

Problemet med effektiviteten av informasjonsoverføring i telemekanikk ligger i den økonomiske bruken av kommunikasjonskanaler gjennom deres komprimering, det vil si i reduksjonen av antall kanaler og deres mer rasjonelle bruk.

Problemer med overføringspålitelighet er å eliminere tap av informasjon under overføring på grunn av virkningene av interferens og å sikre maskinvarepålitelighet.

Optimalisering av strukturen - i valg av ordningen med kommunikasjonskanaler og utstyret til det telemekaniske systemet, som garanterer maksimal pålitelighet og effektivitet av informasjonsoverføring.

Utvelgelsen er basert på aggregerte kriterier. Betydningen av strukturoptimalisering øker med systemkompleksiteten og med overgangen til komplekse systemer med distribuerte objekter og flernivåkontroll.

Telemekanikkens teoretiske grunnlag består av: informasjonsteori, støyvernteori, statistisk kommunikasjonsteori, kodeteori, strukturteori, reliabilitetsteori. Disse teoriene og deres applikasjoner er utviklet og utviklet under hensyntagen til spesifikasjonene til telemekanikk.

De mest komplekse og komplekse problemene oppstår i syntesen av store fjernkontrollsystemer, inkludert teleautomatiseringssystemer. For syntese av slike systemer er en integrert tilnærming basert på generaliserte kriterier, som tar hensyn til betingelsene for overføring og optimal behandling av informasjon, enda mer nødvendig. Dette utgjør et problem for optimal fjernkontroll.

Moderne telemekanikk er preget av utvikling av metoder og tekniske midler i en lang rekke retninger. Antallet bruksområder for telemekaniske systemer og implementeringsvolumet i hver av dem utvides stadig.

I flere tiår har volumet av introdusert telemekanikk økt omtrent 10 ganger hvert 10. år. Nedenfor er informasjon om bruksområdene til telemekanikk.

Telemekanikk i energi

Telemekaniske enheter brukes i geografisk adskilte anlegg i alle stadier av produksjon og distribusjon av elektrisitet for kontroll: enheter (i store vannkraftverk), kraftforsyning til industribedrifter, kraftverk og transformatorstasjoner i kraftsystemet, kraftsystemer.

Elektrisitet er preget av tilstedeværelsen av flere kontrollnivåer inkludert i et hierarkisk system med en rekke kontrollpunkter av forskjellige rangerer.Kraftverk og transformatorstasjoner styres av kraftsystemets ekspedisjonspunkt, og sistnevnte danner sammenkoblede kraftsystemer.

I denne forbindelse utføres lokale og sentraliserte funksjoner ved hvert kontrollpunkt.

Den første innebærer utvikling av kontrollhandlinger for objekter som betjenes av dette punktet, som et resultat av behandling av informasjon som kommer fra objekter og fra andre kontrollpunkter.

Til det andre - overføring av transittinformasjon fra et lavere nivå til kontrollpunkter på et høyere nivå uten behandling eller med delvis behandling av informasjon, mens overføring av TI- og kjøretøysignaler fra kontrollpunktet på et lavere nivå til et høyere - første nivå utføres.

De fleste kraftsystemer er store, konsentrerte. De befinner seg på store avstander, målt i hundrevis og noen ganger tusenvis av kilometer.

Oftest overføres informasjon gjennom HF kommunikasjonskanaler over kraftledninger.

Det kreves relativt lite informasjon for å overvåke og kontrollere kraftverk og transformatorstasjoner i kraftsystemet. På dette stadiet brukes TU-TS-enheter med tidsinndeling av signaler, enkanalsenheter med frekvens og pulsfrekvens TI-systemer som opererer gjennom spesielle kommunikasjonskanaler.

For å forbedre kvaliteten på den tilførte energien, øke påliteligheten til driften av kraftoverføringsnettverk og redusere tap, er det nødvendig med ytterligere kompleksitet i ekspedisjonskontrollen. Disse oppgavene kan løses ved utstrakt innføring av datateknologi på ulike stadier av ledelsen.

Se også: Telemekaniske systemer innen energi og Ekspedisjonspunkter i strømforsyningssystemet

Telemekanikk i olje- og gassindustrien

Fjernkontrollenheter brukes til sentralisert kontroll og styring av olje- eller gassbrønner, oljeoppsamlingspunkter, kompressorer og andre installasjoner i olje- eller gassfelt.

Bare antallet telemekaniserte oljebrønner er mange titusener. Spesifisiteten til teknologiske prosesser for produksjon, primær prosessering og transport av olje og gass består i kontinuiteten og automatikken til disse prosessene, som ikke krever menneskelig inngripen under normale forhold.

Telemekanikkverktøy lar deg bytte fra treskiftsservice av brønner og andre anlegg til ettskift, med et nødteam på vakt på kvelds- og nattskift.

Med innføringen av telemekanisering gjøres det ofte utvidelse av oljefelt. Opptil 500 brønner er sentralstyrt, spredt over et område på flere kilometer2 til mange titalls km2... Antallet TU, ​​TS og TI ved hver kompressorstasjon, oljeoppsamlingsstasjon og andre installasjoner når mange titalls.

Det pågår for tiden arbeid med å kombinere oljefelt i produksjon for å opprettholde optimale oljefelt- og feltanleggsforhold.

Midlene for automatisering og telemekanikk gjør det mulig å endre og forenkle teknologier, prosesser i oljefelt, noe som gir stor økonomisk effekt.

Hovedrørledninger

Telemekaniske enheter brukes til sentralisert kontroll og styring av gassrørledninger, oljerørledninger og produktrørledninger.

Tjenestene til regionale og sentrale distributører er organisert langs hovedrørledningene.Den første inkluderer objekter med tekniske spesifikasjoner, teknisk utstyr og teknisk informasjon i rørledningsgrener, på bypass-linjer for kryssinger over elver og jernbaner. etc., objekter for katodisk beskyttelse, pumpe- og kompressorstasjoner (kraner, ventiler, kompressorer, pumper, etc.).

Området til den regionale ekspeditøren er 120 - 250 km, for eksempel mellom nabopumpe- og kompressorstasjoner. TU-funksjoner (operative) utføres av senteret, av ekspeditøren kun dersom de ikke er betrodd distriktsekspeditøren.

Det er en tendens til å redusere tekniske kontrollfasiliteter med overføring av disse funksjonene til lokale automatiseringsenheter, til en overgang til sentralisert styring uten tjeneste fra distriktssenderen eller for å redusere hans funksjoner.

Kjemisk industri, metallurgi, ingeniørfag

I store industribedrifter overfører telemekaniske enheter drifts- og produksjonsstatistisk informasjon både for styring av individuelle bransjer (teknologiske verksteder, energianlegg) og for styring av hele anlegget.

Med avstandene mellom kontrollerte punkter og kontrollpunktet på 0,5 - 2 km, konkurrerer telemekanikk vellykket med fjernoverføringssystemer og gir besparelser på grunn av en reduksjon i kabellengde.

Industribedrifter er preget av tilstedeværelsen av store konsentrerte og spredte gjenstander. Den første inkluderer elektriske transformatorstasjoner, kompressor- og pumpestasjoner, teknologiske verksteder, den andre - objekter plassert en etter en eller i små grupper (ventiler for tilførsel av gass, vann, damp, etc.).

Kontinuerlig informasjon overføres av intensitetstelemetrisystemenheter, TI-enheter med tidspulser eller kodepulser. Sistnevnte er vanligvis inkludert i komplekse TU-TS-TI-enheter, som overfører diskret og kontinuerlig informasjon over en kommunikasjonskanal.

Kabelkommunikasjonslinjer brukes hovedsakelig i industribedrifter.

Økningen i mengden informasjon som kom inn i kontrollsenteret krevde automatisering av behandlingen. I denne forbindelse brukes komplekse systemer som gir informasjonsbehandling for avsenderen (operatøren).

Gruve- og kullindustri

I gruve- og kullgruveindustrien brukes telemekaniske enheter for å kontrollere og overvåke konsentrerte objekter som befinner seg i gruver og på overflaten, for å kontrollere mobile spredte objekter i gruveområder, for å kontrollere strømningstransportsystemer. De to siste oppgavene er mest spesifikke for gruve- og kullgruveindustrien.

I underjordiske arbeider, hvor det for eksempel er enheter for telerådgivningsvogner, overføres telemekaniske signaler av kraftledninger 380 V — 10 kV gjennom travle telefonlinjer, så vel som ved kombinerte kanaler: fra et mobilt objekt til en senkende understasjon — en lavspent strømnettverk, deretter til kontrollrommet - et ledig eller opptatt par ledninger i en telefonkabel. Tids- og frekvenssystemer TU — TS brukes.

Forvrengning av arbeidsplanen til flyttransportsystemet forstyrrer den teknologiske syklusen, og det er grunnen til at telemekaniske enheter må ha økt pålitelighet.I dette tilfellet brukes kabelkommunikasjonslinjer mellom ekspedisjonssentralen, de lokale kontrollpunktene og de kontrollerte punktene.

Jernbanetransport

Jeg har jernbaneautomatisering og telemekaniske systemer innen jernbanetransport designet for å sikre sikker bevegelse av tog og at de haster. Disse to målene oppnås vanligvis samtidig med slike enheter. Skadene deres påvirker både sikkerheten og hvor haster bevegelsen er.

Hovedkravene til automatiserings- og telemekaniske enheter i dette tilfellet er enhetens samsvar med driftsforholdene - intensiteten og hastigheten på bevegelsen - og den høye påliteligheten av deres drift.

Telemekaniske enheter brukes til å kontrollere forsyningen av elektrifiserte veier og for å sentralisere sending (kontroll av brytere og signaler) innenfor et område (kontrollkrets) eller stasjon.

Innen jernbanekraftstyring er det to uavhengige oppgaver: kontroll av trekkraftstasjoner, seksjonsstolper og kontroll av overheadskillere. Samtidig utføres kontrollen innenfor en ekspedisjonssirkel med en lengde på 120-200 km, langs hvilken 15-25 kontrollerte punkter er plassert (traksjonsstasjoner, seksjonsposter, stasjoner med luftfrakoblinger).

En TU med kontaktledningsfrakoblinger gjør at reparasjonsarbeid kan utføres uten å forstyrre togrutene. TU-frakoblinger, plassert i små grupper langs jernbanen, utføres av en spesiell enhet TU — TS.

Mer informasjon: Jernbaneautomasjon og telemekanikk

Vanningssystemer

Fjernkontrollenheter brukes til sentralisert kontroll og styring av vanninntak og distribusjon.

Det er en av de største brukerne av telemekanikk. De brukes til å kontrollere gravitasjonsvanningssystemer, hovedkanaler og vannmottakende brønner (inkludert vannporter, skjold, ventiler, pumper, vannstand og TI-strøm, etc.). Lengden på vanningssystemet med fjernkontroll er opptil 100 km.

SCADA-systemer innen telemekanikk

SCADA (forkortelse for supervisory control and data acquisition) er en programvarepakke designet for å utvikle eller gi sanntidsdrift av systemer for innsamling, prosessering, visning og arkivering av informasjon om et overvåkings- eller kontrollobjekt.

SCADA-systemer brukes i alle sektorer av økonomien, hvor det er nødvendig å gi operatørkontroll over teknologiske prosesser i sanntid.

Se her for flere detaljer: SCADA-systemer i elektriske installasjoner