2.3. Основные структуры систем телемеханики
Основной задачей телемеханики является контроль и управление объектами на расстоянии. Различают следующие виды управления на расстоянии.
1. Местное управление (рис. 2.5). Командное устройство в виде ключа К вырабатывает команды управления, которые по силовой линии поступают на объект управления ОУ и изменяют его состояние, например, путём включения или отключения электрического двигателя. Для реализации этого управления требуется дорогостоящая силовая линия, которая тем дороже, чем больше расстояние и мощность двигателя объекта управления, так как требуется большее сечение кабеля силовой линии.
Рис. 2.5. Структурная схема местного управления:
К – ключ управления; ОУ – объект управления; источник питания условно не показан
2. Дистанционное управление (рис. 2.6). Оно отличается от местного управления тем, что вместо силовой линии используется линия связи совместно с релейным усилителем мощности Р для управления электрическим двигателем объекта управления. Это более экономичная реализация управления, так как линия связи, используемая для передачи маломощных сигналов управления, имеет меньшее поперечное сечение проводников и, следовательно, меньшую стоимость.
Рис. 2.6.Структурная схема дистанционного управления:
К – ключ управления; ОУ – объект управления; Р – обмотка реле; 1Р – контакт реле; источники питания условно не показаны
В системе дистанционного управления каждому объекту управления требуется отдельная линия связи.
3. Телемеханическое управление (рис. 2.7), обеспечивающее использование одной линии связи для управления множеством объектов.
Эта схема обобщает все телемеханические функции. Например, при реализации телемеханической функции ТИ в работе участвуют не все блоки данной схемы. В этом случае режим работы непрерывного объекта ОУ измеряется непрерывным датчиком Д, сигнал с которого кодером К2 преобразуется в телемеханический код, который далее преобразуется передатчиком П2 в линейный сигнал, поступающий в линию связи. Из линии связи сигнал поступает в приёмник Пр2 и преобразуется в нём в телемеханический код, который далее декодер Дк2 преобразует в информационный сигнал, отображаемый индикатором И для предъявления оператору ОП. Таким образом, сигнал проходит через следующие звенья: О – Д – К2 – П2 – ЛС – Пр2 – ДК2 – И – ОП. Остальные блоки в работе не участвуют.
Рис. 2.7.Обобщённая структурная схема телемеханической системы:
ОКУ – комплекс объектов контроля и управления; Д – комплекс датчиков;
ИУ – комплекс исполнительных устройств; К1, К2 – кодирующие устройства (кодеры); П1, П2 – передающие устройства; ЛС – линия связи; Пр1, Пр2 – приемное устройство;
Дк1, Дк2 – декодирующие устройства; И – комплекс индикаторов; ОП – человек-оператор, КУ – комплекс командных устройств, УВК – управляющий вычислительный комплекс
Аналогичным образом можно составить структурную схему телемеханической системы, реализующей как основные телемеханические функции, так и любые их сочетания.
Структура системы телемеханики зависит также от того, как расположены объекты контроля и управления. Имеет значение, собраны ли объекты в одном месте, т.е. находятся недалеко друг от друга, или рассредоточены на большой территории. Здесь существуют две разновидности систем.
Система телемеханики для сосредоточенных объектов – система, в которой имеется один пункт управления и один контролируемый пункт. Примером такого объекта является строительный кран, где на малой площади расположено 5-6 двигателей, которыми нужно управлять. Другой пример – электрическая подстанция, где в одном помещении находится множество масляных выключателей, включаемых и отключаемых с телемеханического пункта управления.
Система телемеханики для рассредоточенных объектов – система, в которой есть один пункт управления и несколько контролируемых пунктов. Примером таких объектов являются вытянутые на тысячи километров газо- и нефтепроводы, в которых нужно контролировать давление, расход и другие параметры, управлять компрессорными или насосными установками, а также насосные установки на нефтепромыслах, разбросанные на большой территории. Очевидно, устройства телемеханики и линии связи (каналы связи) на нефтепроводах, нефтепромыслах будут расположены по-иному, вследствие чего и системы телемеханики будут, в свою очередь, отличаться друг от друга.
Телемеханическая сеть – совокупность устройств телемеханики и объединяющих их линий связи.
Многоточечная структура телемеханической сети – структура телемеханической сети, в которой два устройства (или более) контролируемых телемеханических пунктов соединяются линиями связи с устройством телемеханики на телемеханическом пункте управления.
Цепочечная структура телемеханической сети – многоточечная структура телемеханической сети, в которой устройства контролируемых телемеханических пунктов соединены общей линией связи с устройством телемеханического пункта управления. Такая структура (рис. 2.8) характерна для систем телемеханики, обслуживающих нефтепроводы.
Рис. 2.8.Цепочечная структура телемеханической сети:
ПУ – устройство пункта управления; 1КП,…NКП – устройства контролируемого пункта соответствующего номера; 1, 2…ni, i=1, 2, N… – телемеханические объекты
Разновидностью цепочечной структуры является кольцевая структура, в которой линия связи образует кольцо и телемеханический пункт управления при этом может быть связан с каждым контролируемым телемеханическим пунктом двумя различными путями.
Радиальная структура телемеханической сети – многоточечная структура телемеханической сети, в которой устройство телемеханического пункта управления соединено отдельной линией связи с каждым устройством контролируемого пункта. Такая структура представлена на рис. 2.9.
Древовидная структура телемеханической сети – это комбинация радиальной и цепочечной структур (рис. 2.10). В этой структуре один КП (5КП на рис. 2.10) используется как ретранслятор для передачи информации от ПУ на другие КП (6КП и 7КП на рис. 2.10), а также ретрансляции обратной информации на ПУ с указанных КП.
Выбор типа конфигурации телемеханической сети определяется топологией рассредоточенных объектов и производится по критерию минимальной стоимости затрат на создание линий связи с учётом возможностей комплекса телемеханических устройств.
Рис. 2.9.Радиальная структура телемеханической сети:
ПУ – устройство пункта управления; 1КП,…NКП – устройства контролируемого пункта соответствующего номера; n1,n 2…nN – телемеханические объекты на контролируемом пункте соответствующего номера
Рис. 2.10.Древовидная структура телемеханической сети:
ПУ – устройство пункта управления; 1КП,…7КП – устройства контролируемого пункта соответствующего номера; 1, 2…ni; i=1, 2, …7 – телемеханические объекты