Sisteme telemecanice, aplicații ale telemecanicii

Telemecanica este un domeniu al științei și tehnologiei care cuprinde teoria și mijloacele tehnice de transmitere automată a comenzilor de control și informații despre starea obiectelor aflate la distanță.

Termenul de „telemecanică” a fost propus în 1905 de omul de știință francez E. Branly pentru domeniul științei și tehnologiei pentru controlul de la distanță al mecanismelor și mașinilor.

Telemecanica permite coordonarea lucrărilor unităților, mașinilor, instalațiilor separate spațial și, împreună cu canalele de comunicație, le conectează într-un singur sistem de control la distanță de unitățile de producție sau alte procese.

Mijloacele de telemecanică, împreună cu mijloacele de automatizare, permit controlul de la distanță a mașinilor și instalațiilor fără personal de serviciu în unitățile locale și le combină în complexe unice de producție cu control centralizat (sisteme electrice, transport feroviar, aerian și pe apă, câmpuri petroliere, conducte de autostradă). , fabrici mari, cariere etc. mine, sisteme de irigare, utilitati orasenesti etc.).

Sistem telemecanic — un set de dispozitive telemecanice și canale de comunicație concepute pentru transmiterea automată a informațiilor de control la distanță.

Clasificarea sistemelor telemecanice se realizează în funcție de principalele caracteristici care le caracterizează proprietățile. Ei includ:

• natura mesajelor transmise;
• funcțiile îndeplinite;
• tipul și amplasarea obiectelor de conducere și control;
• configurație;
• structura;
• tipuri de linii de comunicare;
• modalități de utilizare a acestora pentru a transmite un semnal.

În funcție de funcțiile îndeplinite, sistemele telemecanice sunt împărțite în sisteme:

• telecomandă;
• semnale de televiziune;
• telemetrie;
• telereglare.

În sistemele de control de la distanță (RCS) un număr mare de comenzi elementare precum „pornit”, „oprit” („da”, „nu”), destinate diverselor obiecte (receptoare de informații), sunt transmise adesea din punctul de control.

În sistemele de telesemnalizare (TS) Centrul de control primește aceleași semnale elementare despre starea obiectelor, cum ar fi „da”, „nu”. În telemetrie și telereglare (TI și TP) se transmite valoarea parametrului măsurat (controlat).

Sistemele TC sunt folosite pentru a transmite comenzi discrete sau continue pentru a controla obiecte. Ultimul tip include comenzi de control transmise pentru a modifica fără probleme parametrul controlat. Sistemele TC destinate transmiterii comenzilor de control se disting uneori într-un grup de clasificare independent de sistemele TR.

Sistemele TS sunt folosite pentru a transmite mesaje discrete despre starea obiectelor monitorizate (de exemplu, pentru a porni sau opri echipamente, pentru a atinge valorile limită ale unui parametru, pentru a apărea o stare de urgență etc.).

Sistemele TI sunt folosite pentru a transmite valori controlate continue. Sistemele TS și TI sunt combinate într-un grup de sisteme de telecomandă (TC).

Într-o serie de cazuri, sunt utilizate sisteme telemecanice combinate sau complexe, care îndeplinesc simultan funcțiile TU, ​​TS și TI.

Conform metodei de transmitere a mesajelor, sistemele telemecanice sunt împărțite în monocanal și multicanal. Majoritatea sistemelor sunt multicanal, transmit semnale printr-un canal de comunicație comun către sau de la multe facilități TC. Ele formează un număr mare de subcanale obiect.

Numărul total de semnale diferite TU, TS, TI și TR într-un sistem telemecanic în transportul feroviar, câmpurile petroliere și conductele ajunge deja la mii, iar numărul de elemente de echipament - multe zeci de mii.

Informațiile de control pe care sistemele telemecanice le transmit la distanță sunt destinate operatorului sau computerului de control la un capăt al sistemului și obiectelor de control la celălalt.

Informațiile trebuie prezentate într-o formă ușor de utilizat. Prin urmare, sistemul telemecanic include dispozitive nu numai pentru transmiterea informațiilor, ci și pentru distribuție și prezentare într-o formă convenabilă pentru perceperea de către operator sau introducerea într-o mașină de control. Acest lucru se aplică și dispozitivelor de achiziție și preprocesare a datelor TI și TS.

În funcție de tipul de obiecte deservite (monitorizate și controlate), sistemele telemecanice sunt împărțite în sisteme pentru obiecte staționare și în mișcare.

Prima grupă include sisteme pentru instalații industriale staționare, a doua — pentru controlul navelor, locomotivelor, macaralelor, avioanelor, rachetelor, precum și tancurilor, torpilelor, rachetelor ghidate etc.

În funcție de locația obiectelor controlate și controlate, se disting sistemele de obiecte unificate și dispersate.

În primul caz, toate obiectele deservite de sistem sunt situate într-un punct. În al doilea caz, obiectele deservite de sistem sunt împrăștiate unul câte unul sau în grupuri într-un număr de puncte care sunt conectate în puncte diferite la o linie comună de comunicație.

Sistemele telemecanice cu obiecte unificate includ, în special, sisteme pentru centrale electrice individuale și substații de transformare, instalații de pompe și compresoare. Astfel de sisteme servesc un singur punct.

Sistemele telemecanice distribuite includ, de exemplu, sistemele pentru câmpuri petroliere. Aici, telemecanica deservește un număr mare (zeci, sute) de puțuri de petrol și alte instalații distribuite în câmp și controlate dintr-un punct.

Sistem telemecanic pentru site-uri dispersate — un tip de sisteme telemecanice în care mai multe sau un număr mare de puncte controlate dispersate geografic sunt conectate la un canal de comunicații comun, fiecare dintre acestea putând avea unul sau mai multe obiecte de control tehnic, informații tehnice sau vehicule.

Numărul de obiecte dispersate și puncte controlate în sistemele de control centralizat al producției, proceselor din industrie, transport și agricultură este mult mai mare decât numărul de obiecte concentrate.

În astfel de sisteme de control, puncte relativ mici sunt împrăștiate de-a lungul liniei (conducte de petrol și gaze, irigații, transport) sau peste zonă (zăcăminte de petrol și gaze, instalații industriale etc.). Toate site-urile participă la un singur proces de producție interconectat.

Un exemplu de sistem telemecanic cu obiecte distribuite: Control de la distanță în rețelele electrice

Principalele probleme științifice ale telemecanicii:

• eficienţă;
• fiabilitatea transmiterii informațiilor;
• optimizarea structurilor;
• resurse tehnice.

Importanța problemelor telemecanice crește odată cu creșterea numărului de obiecte, a volumului de informații transmise și a lungimii canalelor de comunicație, care ajung la mii de kilometri.

Problema eficienței transmiterii informațiilor în telemecanică constă în utilizarea economică a canalelor de comunicație prin compactarea lor, adică în reducerea numărului de canale și utilizarea mai rațională a acestora.

Problemele de fiabilitate a transmisiei sunt în eliminarea pierderii de informații în timpul transmisiei din cauza efectelor interferențelor și în asigurarea fiabilității hardware.

Optimizarea structurii — în selectarea schemei canalelor de comunicație și a echipamentelor sistemului telemecanic, care garantează fiabilitate și eficiență maximă a transmiterii informațiilor.

Selecția se face pe criterii agregate. Importanța optimizării structurii crește odată cu complexitatea sistemului și odată cu trecerea la sisteme complexe cu obiecte distribuite și control pe mai multe niveluri.

Baza teoretică a telemecanicii constă în: teoria informației, teoria protecției împotriva zgomotului, teoria comunicării statistice, teoria codificării, teoria structurii, teoria fiabilității. Aceste teorii și aplicațiile lor sunt dezvoltate și dezvoltate ținând cont de specificul telemecanicii.

Cele mai complexe și complexe probleme apar în sinteza sistemelor mari de telecomandă, inclusiv a sistemelor de teleautomatizare. Pentru sinteza unor astfel de sisteme este și mai necesară o abordare integrată bazată pe criterii generalizate, ținând cont de condițiile de transmitere și prelucrare optimă a informațiilor. Acest lucru prezintă o problemă pentru o telecomandă optimă.

Telemecanica modernă se caracterizează prin dezvoltarea metodelor și mijloacelor tehnice într-o mare varietate de direcții. Numărul de domenii de aplicare ale sistemelor telemecanice și volumul de implementare în fiecare dintre ele sunt în continuă expansiune.

Timp de câteva decenii, volumul telemecanicii introduse a crescut de aproximativ 10 ori la fiecare 10 ani. Mai jos sunt informații despre domeniile de aplicare ale telemecanicii.

Telemecanica în energie

Dispozitivele de telemecanică sunt utilizate în instalații separate geografic în toate etapele de producție și distribuție a energiei electrice pentru control: unități (în cadrul centralelor hidroelectrice mari), alimentarea întreprinderilor industriale, centrale și substații ale sistemului energetic, sisteme electrice.

Electricitatea se caracterizează prin prezența mai multor niveluri de control incluse într-un sistem ierarhic cu un număr de puncte de control de diferite ranguri.Centralele electrice și substațiile sunt gestionate de punctul de dispecerizare al sistemului electric, iar acestea din urmă formează sisteme electrice interconectate.

În acest sens, la fiecare punct de control sunt îndeplinite funcții locale și centralizate.

Prima presupune dezvoltarea acțiunilor de control pentru obiectele deservite de acest punct, ca urmare a prelucrării informațiilor provenite de la obiecte și din alte puncte de control.

La al doilea - transferul de informații de tranzit de la un nivel inferior la punctele de control de un nivel superior fără procesare sau cu procesare parțială a informațiilor, în timp ce transmiterea semnalelor TI și vehiculului de la punctul de control de un nivel inferior la un nivel superior - se realizează primul nivel.

Majoritatea site-urilor sistemului de alimentare sunt mari, concentrate. Sunt situate la distanțe mari, măsurate în sute și uneori mii de kilometri.

Cel mai adesea, informațiile sunt transferate prin canale de comunicație HF prin liniile electrice.

Sunt necesare relativ puține informații pentru a monitoriza și controla centralele și substațiile din sistemul electric. În această etapă, sunt utilizate dispozitive TU-TS cu diviziune în timp a semnalelor, dispozitive cu un singur canal de frecvență și sisteme TI cu puls-frecvență care funcționează prin canale speciale de comunicație.

Pentru a îmbunătăți calitatea energiei furnizate, a crește fiabilitatea funcționării rețelelor de transport de energie și a reduce pierderile, este necesară o complexitate suplimentară a controlului dispecerării. Aceste sarcini pot fi rezolvate prin introducerea pe scară largă a tehnologiei de calcul la diferite etape ale managementului.

Vezi si: Sisteme telemecanice în energie și Puncte de expediere în sistemul de alimentare cu energie electrică

Telemecanica în industria petrolului și gazelor

Dispozitivele de telecomandă sunt utilizate pentru controlul și managementul centralizat al puțurilor de petrol sau gaze, punctelor de colectare a petrolului, compresoarelor și altor instalații din zăcămintele de petrol sau gaze.

Numărul puțurilor de petrol telemecanizate este de multe zeci de mii. Specificul proceselor tehnologice pentru producerea, prelucrarea primară și transportul petrolului și gazelor constă în continuitatea și automatitatea acestor procese, care nu necesită intervenția omului în condiții normale.

Instrumentele de telemecanică vă permit să treceți de la serviciul în trei schimburi pentru puțuri și alte șantiere la un singur schimb, cu o echipă de urgență la serviciu în turele de seară și de noapte.

Odată cu introducerea telemecanizării, se face adesea extinderea câmpului petrolier. Până la 500 de sonde sunt controlate central, împrăștiate pe o suprafață de câțiva kilometri2 până la multe zeci de km2... Numărul de TU, ​​TS și TI la fiecare stație de compresoare, stație de colectare a uleiului și alte instalații ajunge la multe zeci.

În prezent, se lucrează pentru a combina câmpurile petroliere în producție pentru a menține condiții optime ale câmpurilor petroliere și ale instalațiilor de câmp.

Mijloacele de automatizare și telemecanica permit schimbarea și simplificarea tehnologiilor, proceselor în câmpurile petroliere, ceea ce dă un efect economic deosebit.

Conducte principale

Dispozitivele telemecanice sunt utilizate pentru controlul și gestionarea centralizată a conductelor de gaz, conductelor de petrol și conductelor de produse.

Serviciile dispeceraților regionali și centrali sunt organizate de-a lungul conductelor principale.Prima cuprinde obiecte de specificații tehnice, echipamente tehnice și informații tehnice în ramuri de conducte, pe liniile de ocolire a trecerilor peste râuri și căi ferate. etc., obiecte de protectie catodica, statii de pompare si compresoare (robineti, supape, compresoare, pompe etc.).

Suprafața dispecerului regional este de 120 — 250 km, de exemplu între stațiile de pompare și compresoare învecinate. Funcțiile TU (operaționale) sunt îndeplinite de către centru, de către dispecer numai dacă nu sunt încredințate dispecerului raional.

Există tendința de reducere a dotărilor tehnice de control odată cu transferul acestor funcții către dispozitive locale de automatizare, la trecerea la management centralizat fără serviciul dispecerului raional sau la reducerea funcțiilor acestuia.

Industria chimică, metalurgie, inginerie

În marile întreprinderi industriale, dispozitivele telemecanice transmit informații operaționale și de producție-statistice atât pentru conducerea industriilor individuale (ateliere tehnologice, instalații energetice), cât și pentru conducerea întregii fabrici.

Cu distantele dintre punctele controlate si punctul de control de 0,5 - 2 km, telemecanica concureaza cu succes cu sistemele de transmisie la distanta si asigura economii datorita reducerii lungimii cablului.

Întreprinderile industriale se caracterizează prin prezența obiectelor mari concentrate și împrăștiate. Primele includ substații electrice, stații de compresoare și pompare, ateliere tehnologice, a doua — obiecte amplasate unul câte unul sau în grupuri mici (supape pentru alimentarea cu gaz, apă, abur etc.).

Informația continuă este transmisă de dispozitivele sistemului de telemetrie de intensitate, dispozitivele TI cu impulsuri de timp sau impulsuri de cod. Acestea din urmă sunt de obicei incluse în dispozitivele complexe TU-TS-TI, care transmit informații discrete și continue pe un canal de comunicație.

Liniile de comunicație prin cablu sunt utilizate în principal în întreprinderile industriale.

Creșterea cantității de informații care intră în centrul de control a impus automatizarea prelucrării acestuia. În acest sens, se folosesc sisteme complexe care asigură prelucrarea informațiilor pentru dispecer (operator).

Industria minieră și a cărbunelui

În industria minieră și a cărbunelui, dispozitivele telemecanice sunt utilizate pentru controlul și monitorizarea obiectelor concentrate situate în mine și la suprafață, pentru controlul obiectelor dispersate mobile din zonele miniere, pentru controlul sistemelor de flux-transport Ultimele două sarcini sunt cele mai specifice pentru industria minieră și a cărbunelui.

În lucrările subterane, unde, de exemplu, există dispozitive pentru cărucioarele de teleconsiliere, semnalele telemecanice sunt transmise prin linii electrice 380 V — 10 kV prin linii telefonice ocupate, precum și prin canale combinate: de la un obiect mobil la o stație de coborâre - o rețea electrică de joasă tensiune, apoi către camera de control - o pereche liberă sau ocupată de fire într-un cablu telefonic. Se folosesc sisteme de timp și frecvență TU — TS.

Denaturarea programului de lucru al sistemului flux-transport perturbă ciclul tehnologic, motiv pentru care dispozitivele telemecanice trebuie să aibă o fiabilitate sporită.În acest caz, se folosesc linii de comunicație prin cablu între centrul de dispecerat, punctele locale de control și punctele controlate.

Transport feroviar

Am automatizări feroviare și sisteme telemecanice în transportul feroviar menite să asigure circulația în siguranță a trenurilor și urgența deplasării acestora. Aceste două obiective sunt de obicei atinse simultan cu astfel de dispozitive. Deteriorarea lor afectează atât siguranța, cât și urgența mișcării.

Principalele cerințe pentru dispozitivele de automatizare și telemecanică în acest caz sunt conformitatea dispozitivelor cu condițiile de funcționare — intensitatea și viteza de mișcare — și fiabilitatea ridicată a funcționării lor.

Dispozitivele de telemecanica sunt folosite pentru a controla alimentarea drumurilor electrificate si pentru a centraliza dispeceratul (controlul comutatoarelor si semnalelor) in cadrul unui amplasament (circuit de control) sau statie.

În managementul energiei feroviare există două sarcini independente: controlul stațiilor de tracțiune, stâlpilor de secțiune și controlul deconectatoarelor aeriene. Totodată, controlul se efectuează în cadrul unui cerc de expediere cu o lungime de 120-200 km, de-a lungul căruia sunt amplasate 15-25 de puncte controlate (substații de tracțiune, posturi de secție, stații cu separatoare de aer).

O TU cu secționare catenară permite efectuarea lucrărilor de reparații fără a perturba orarele trenurilor. Separatoarele TU, situate în grupuri mici de-a lungul căii ferate, sunt executate de un dispozitiv special TU — TS.

Mai multe informatii: Automatizare și telemecanică feroviară

Sisteme de irigare

Dispozitivele de control de la distanță sunt utilizate pentru controlul și gestionarea centralizată a captării și distribuției apei.

Este unul dintre cei mai mari utilizatori de telemecanica. Acestea sunt utilizate pentru a controla sistemele de irigare prin gravitație, canalele principale și puțurile de recepție a apei (inclusiv porți de apă, scuturi, supape, pompe, nivelul apei și debitul TI etc.). Lungimea sistemului de irigare cu telecomandă este de până la 100 km.

Sisteme SCADA în telemecanică

SCADA (prescurtare de la controlul de supraveghere și achiziția de date) este un pachet software conceput pentru a dezvolta sau asigura operarea în timp real a sistemelor de colectare, procesare, afișare și arhivare a informațiilor despre un obiect de monitorizare sau control.

Sistemele SCADA sunt utilizate în toate sectoarele economiei, unde este necesar să se asigure controlul operatorului asupra proceselor tehnologice în timp real.

Vezi aici pentru mai multe detalii: Sisteme SCADA in instalatii electrice