8.3. Синхронизация в системах с временным разделением сигналов

Как известно, при временном разделении сигналов правильная передача сообщений возможна только при синхронной и синфазной работе коммутаторов ПУ и КП (см. раздел 3.1). Рассмотрим это на примере передачи команды телеуправления, что позволяет наглядно уяснить суть процедуры синхронизации.

На временной диаграмме рис. 8.3, а показан момент передачи команды №3 с ПУ. Если коммутаторы работают синхронно и синфазно, т.е. согласованно, то в этот же момент времени команда будет принята на КП (рис. 8.3, б).

Если окажется, что генератор, переключающий распределитель на КП, работает в режиме опережения с большей частотой, чем генератор на ПУ, то совпадения импульсов и позиций коммутаторов не произойдёт (рис. 8.3, в). Следовательно, команда не будет принята.

Команда не будет принята и в том случае, если частота генератора на КП меньше частоты генератора на ПУ (рис. 8.3, г).

Рис. 8.3.Диаграммы передачи и приёма команды с ПУ на КП

Таким образом, для правильной передачи команды в первую очередь необходимо, чтобы импульсы, поступающие с генераторов на коммутаторы КП и ПУ для их переключения, совпадали, т.е. были в фазе. Для этого требуется синфазирование импульсов. Однако даже при синфазировании по импульсам команда может быть передана ошибочно, если она неправильно ориентирована во времени, т.е. с импульсом 3, пришедшим с ПУ, совпадает, например, импульс 4' с коммутатора КП (рис. 8.3, д). Такая ошибка происходит, если нарушается синхронная работа коммутаторов.

В телемеханике укоренились термины «синхронизация» и «синфазирование».

Синхронизация – это работа коммутаторов устройств ПУ и КП на одних и тех же позициях в пределах цикла.

Существуют следующие методы синхронизации:

– циклическая или стартстопная синхронизация;

– шаговая;

– жёсткоциклическая.

Циклическая синхронизация (рис. 8.4, а). Импульсы движения коммутаторов (или распределителей) ПУ и КП поступают от генераторов Г, частота генерации которых должна быть тождественно равной. Так как практически невозможно сделать два генератора, которые генерировали бы строго одинаковую частоту, то через некоторое время после включения импульсы движения коммутаторов на ПУ и КП не будут совпадать.

Во избежание этого в начале каждого цикла с одного распределителя, называемого ведущим, обычно замкнутого в кольцо и непрерывно циклически работающего, посылается синхронизирующий сигнал (СС) на другой распределитель (ведомый), как правило, не замкнутый в кольцо. Ведомый распределитель запускается синхронизирующим сигналом в начале цикла и останавливается в его конце. В следующем цикле он вновь запускается СС, и так каждый цикл. На схеме рис. 8.4, а ведущим является распределитель ПУ, а ведомым – распределитель КП.

Синхронизация распределителей в каждом цикле делает надежной их работу и является основным преимуществом циклической синхронизации. Однако в этом случае стабильность частоты генераторов должна быть такой, чтобы рассогласование их частот не привело к несовпадению импульсов в пределах одного цикла. Вероятность рассогласования возрастает с увеличением числа элементов распределителя. Во избежание рассогласования частот генераторов целесообразно использовать дополнительное синфазирование по импульсам. На рис. 8.4, а такое синфазирование для распределителя на КП условно показано стрелкой.

Рис. 8.4.Способы синхронизации распределителей:

а – циклический или стартстопный;б – шаговый;в – жёсткоциклический

Наличие синхронизирующего сигнала повышает вероятность возникновения ложной команды, так как возможно появление ложного синхронизирующего сигнала, приводящего к нарушению синхронной и синфазной работы распределителей. С помехой, создающей ложный синхронизирующий импульс, можно бороться путем запирания канала синхронизации на приёмной стороне в течение времени между посылками синхронизирующих сигналов. Предотвращение подавления синхронизирующего импульса достигается посылкой этих импульсов более помехоустойчивым способом, т.е. образованием более сложного синхронизирующего сигнала.

Для того чтобы на приёмной стороне можно было выделить сигнал синхронизации среди всех поступающих из линии связи сигналов, синхронизирующий сигнал кодируется особым признаком.

Существуют следующие признаки выделения или кодирования синхронизирующего сигнала:

– полярность;

– длительность импульса;

– число единиц.

На рис. 8.4 он закодирован полярностью. При использовании современных средств технической реализации телемеханических систем более удобными являются такие признаки, как число единиц или длительность импульсов синхронизирующего сигнала.

Пошаговая, или шаговая, синхронизация (рис. 8.4, б). Один из распределителей (ведущий) переключается генератором, другой (ведомый) – ведущим распределителем с помощью специально посылаемых импульсов, которые называют импульсами движения, или тактовыми импульсами. Для выделения тактовых импульсов на приёмной стороне необходимо их специальное кодирование, на рис. 8.4, б они закодированы отрицательной полярностью. Иногда импульсы движения посылаются тем же генератором, который переключает ведущий распределитель. Этот способ синхронизации применяется, если, во-первых, отсутствует единая промышленная сеть переменного тока, с помощью которой можно легко осуществить синхронную работу распределителей, и, во-вторых, нельзя использовать другие методы синхронизации.

Жесткоциклическая синхронизация (рис. 8.4, в). Этот способ синхронизации отличается от циклической тем, что переключение распределителей на ПУ и КП осуществляется от единой сети переменного тока через формирователи Ф, преобразующие синусоидальное напряжение в импульсы. Таким образом, вместо двух генераторов имеется один общий – сеть переменного тока.

Циклическая синхронизация, устанавливающая распределители в начале каждого цикла в исходное положение, позволяет осуществить их переключение от каждой полуволны переменного тока, на рис. 8.4, в сигналы синхронизации показаны отрицательной полярностью.

В телемеханике основное распространение получила циклическая синхронизация.