Sistem telemekanikal, aplikasi telemekanik

Telemekanik ialah bidang sains dan teknologi yang merangkumi teori dan cara teknikal untuk menghantar arahan kawalan dan maklumat secara automatik tentang status objek pada jarak jauh.

Istilah «telemekanik» telah dicadangkan pada tahun 1905 oleh saintis Perancis E. Branly untuk bidang sains dan teknologi untuk kawalan jauh mekanisme dan mesin.

Telemekanik membolehkan menyelaraskan kerja unit, mesin, pemasangan yang dipisahkan secara spatial dan, bersama saluran komunikasi, menghubungkannya ke dalam sistem kawalan tunggal pada jarak dari kemudahan pengeluaran atau proses lain.

Telemekanik bermaksud, bersama-sama dengan cara automasi, membenarkan kawalan jauh mesin dan pemasangan tanpa kakitangan yang bertugas di kemudahan tempatan dan menggabungkannya ke dalam kompleks pengeluaran tunggal dengan kawalan terpusat (sistem kuasa, rel, pengangkutan udara dan air, medan minyak, saluran paip lebuh raya. , kilang besar, kuari, dll. lombong, sistem pengairan, utiliti bandar, dsb.).

Sistem telemekanikal — satu set peranti telemekanikal dan saluran komunikasi yang direka untuk penghantaran automatik maklumat kawalan pada jarak jauh.

Pengelasan sistem telemekanikal dijalankan mengikut ciri utama yang mencirikan sifatnya. Mereka termasuk:

• sifat mesej yang dihantar;
• fungsi yang dilakukan;
• jenis dan lokasi objek pengurusan dan kawalan;
• konfigurasi;
• struktur;
• jenis talian komunikasi;
• cara menggunakannya untuk menghantar isyarat.

Mengikut fungsi yang dilakukan, sistem telemekanikal dibahagikan kepada sistem:

• alat kawalan jauh;
• isyarat televisyen;
• telemetri;
• teleregulasi.

Dalam Sistem Kawalan Jauh (RCS) sebilangan besar arahan asas seperti "hidup", "mati" ("ya", "tidak"), bertujuan untuk pelbagai objek (penerima maklumat), sering dihantar dari titik kawalan.

Dalam sistem isyarat telesignal (TS) Pusat kawalan menerima isyarat asas yang sama tentang keadaan objek, seperti «ya», «tidak». Dalam telemetri dan teleregulasi (TI dan TP) nilai parameter yang diukur (terkawal) dihantar.

Sistem TC digunakan untuk menghantar arahan diskret atau berterusan untuk mengawal objek. Jenis terakhir termasuk arahan kawalan yang dihantar untuk menukar parameter terkawal dengan lancar. Sistem TC yang bertujuan untuk penghantaran arahan kawalan kadangkala dibezakan dalam kumpulan pengelasan bebas daripada sistem TR.

Sistem TS digunakan untuk menghantar mesej diskret tentang status objek yang dipantau (contohnya, untuk menghidupkan atau mematikan peralatan, mencapai nilai had parameter, berlaku keadaan kecemasan, dsb.).

Sistem TI digunakan untuk menghantar nilai terkawal berterusan. Sistem TS dan TI digabungkan menjadi sekumpulan sistem kawalan jauh (TC).

Dalam beberapa kes, sistem telemekanikal gabungan atau kompleks digunakan, secara serentak melaksanakan fungsi TU, TS dan TI.

Mengikut kaedah penghantaran mesej, sistem telemekanikal dibahagikan kepada saluran tunggal dan berbilang saluran. Majoriti sistem adalah berbilang saluran, menghantar isyarat melalui saluran komunikasi biasa ke atau dari banyak kemudahan TC. Mereka membentuk sejumlah besar subsaluran objek.

Jumlah isyarat berbeza TU, TS, TI dan TR dalam sistem telemekanikal dalam pengangkutan kereta api, medan minyak dan saluran paip sudah mencecah ribuan, dan bilangan elemen peralatan - berpuluh-puluh ribu.

Maklumat kawalan yang dihantar oleh sistem telemekanikal pada jarak jauh bertujuan untuk pengendali atau komputer kawalan pada satu hujung sistem dan objek kawalan di hujung yang lain.

Maklumat mesti dibentangkan dalam bentuk yang mesra pengguna. Oleh itu, sistem telemekanikal termasuk peranti bukan sahaja untuk penghantaran maklumat, tetapi juga untuk pengedaran dan persembahan dalam bentuk yang mudah untuk persepsi oleh pengendali atau input ke dalam mesin kawalan. Ini juga digunakan untuk pemerolehan data TI dan TS dan peranti prapemprosesan.

Mengikut jenis objek yang diservis (dipantau dan dikawal), sistem telemekanikal dibahagikan kepada sistem untuk objek pegun dan bergerak.

Kumpulan pertama termasuk sistem untuk pemasangan industri pegun, yang kedua - untuk mengawal kapal, lokomotif, kren, kapal terbang, peluru berpandu, serta kereta kebal, torpedo, peluru berpandu berpandu, dll.

Mengikut lokasi objek terkawal dan terkawal, sistem objek bersatu dan tersebar dibezakan.

Dalam kes pertama, semua objek yang disampaikan oleh sistem terletak pada satu titik. Dalam kes kedua, objek yang dilayan oleh sistem bertaburan satu demi satu atau dalam kumpulan dalam beberapa titik yang disambungkan pada titik yang berbeza ke talian komunikasi yang sama.

Sistem telemekanikal dengan objek bersatu termasuk, khususnya, sistem untuk loji kuasa individu dan pencawang pengubah, pam dan pemasangan pemampat. Sistem sedemikian berfungsi pada satu titik.

Sistem telemekanikal teragih termasuk, sebagai contoh, sistem medan minyak. Di sini, telemekanik menghidangkan sejumlah besar (puluhan, ratusan) telaga minyak dan pemasangan lain yang diedarkan di lapangan dan dikawal dari satu titik.

Sistem telemekanikal untuk tapak bertaburan — sejenis sistem telemekanikal di mana beberapa atau sebilangan besar titik terkawal yang tersebar secara geografi disambungkan kepada saluran komunikasi biasa, setiap satunya mungkin mempunyai satu atau lebih kawalan teknikal, maklumat teknikal atau objek kenderaan.

Bilangan objek tersebar dan titik terkawal dalam sistem untuk kawalan terpusat pengeluaran, proses dalam industri, pengangkutan dan pertanian adalah jauh lebih besar daripada bilangan objek tertumpu.

Dalam sistem kawalan sedemikian, titik yang agak kecil bertaburan di sepanjang garisan (talian paip minyak dan gas, pengairan, pengangkutan) atau di atas kawasan (medan minyak dan gas, loji perindustrian, dll.). Semua tapak mengambil bahagian dalam satu proses pengeluaran yang saling berkaitan.

Contoh sistem telemekanikal dengan objek teragih: Kawalan jauh dalam rangkaian elektrik

Masalah saintifik utama telemekanik:

• kecekapan;
• kebolehpercayaan penghantaran maklumat;
• pengoptimuman struktur;
• sumber teknikal.

Kepentingan masalah telemekanikal meningkat dengan peningkatan bilangan objek, jumlah maklumat yang dihantar dan panjang saluran komunikasi, yang mencapai beribu-ribu kilometer.

Masalah keberkesanan penghantaran maklumat dalam telemekanik terletak pada penggunaan saluran komunikasi yang menjimatkan melalui pemadatannya, iaitu pengurangan bilangan saluran dan penggunaannya yang lebih rasional.

Isu kebolehpercayaan penghantaran adalah dalam menghapuskan kehilangan maklumat semasa penghantaran akibat kesan gangguan dan dalam memastikan kebolehpercayaan perkakasan.

Pengoptimuman struktur — dalam pemilihan skema saluran komunikasi dan peralatan sistem telemekanikal, yang menjamin kebolehpercayaan maksimum dan kecekapan penghantaran maklumat.

Pemilihan adalah berdasarkan kriteria agregat. Kepentingan pengoptimuman struktur meningkat dengan kerumitan sistem dan dengan peralihan kepada sistem kompleks dengan objek teragih dan kawalan berbilang peringkat.

Asas teori telemekanik terdiri daripada: teori maklumat, teori perlindungan hingar, teori komunikasi statistik, teori pengekodan, teori struktur, teori kebolehpercayaan. Teori-teori ini dan aplikasinya dibangunkan dan dibangunkan dengan mengambil kira kekhususan telemekanik.

Masalah yang paling kompleks dan kompleks timbul dalam sintesis sistem kawalan jauh yang besar, termasuk sistem teleautomasi. Untuk sintesis sistem sedemikian, pendekatan bersepadu berdasarkan kriteria umum, dengan mengambil kira syarat penghantaran dan pemprosesan maklumat yang optimum, adalah lebih diperlukan. Ini menimbulkan masalah untuk kawalan jauh yang optimum.

Telemekanik moden dicirikan oleh pembangunan kaedah dan cara teknikal dalam pelbagai arah. Bilangan bidang aplikasi sistem telemekanikal dan jumlah pelaksanaan dalam setiap daripada mereka sentiasa berkembang.

Selama beberapa dekad, jumlah telemekanik yang diperkenalkan telah meningkat kira-kira 10 kali setiap 10 tahun. Di bawah adalah maklumat mengenai bidang aplikasi telemekanik.

Telemekanik dalam tenaga

Peranti telemekanik digunakan dalam kemudahan yang dipisahkan secara geografi pada semua peringkat pengeluaran dan pengagihan elektrik untuk kawalan: unit (dalam loji kuasa hidroelektrik besar), bekalan kuasa perusahaan perindustrian, loji kuasa dan pencawang sistem kuasa, sistem kuasa.

Elektrik dicirikan oleh kehadiran beberapa peringkat kawalan yang termasuk dalam sistem hierarki dengan beberapa titik kawalan pangkat yang berbeza.Loji janakuasa dan pencawang diuruskan oleh titik penghantaran sistem kuasa, dan yang terakhir membentuk sistem kuasa yang saling berkaitan.

Dalam hal ini, fungsi tempatan dan berpusat dilakukan di setiap titik kawalan.

Yang pertama melibatkan pembangunan tindakan kawalan untuk objek yang disampaikan oleh titik ini, sebagai hasil pemprosesan maklumat yang datang dari objek dan dari titik kawalan lain.

Ke kedua - pemindahan maklumat transit dari tahap yang lebih rendah ke titik kawalan tahap yang lebih tinggi tanpa pemprosesan atau dengan pemprosesan separa maklumat, manakala penghantaran TI dan isyarat kenderaan dari titik kawalan tahap yang lebih rendah ke yang lebih tinggi - tahap pertama dilakukan.

Kebanyakan tapak sistem kuasa adalah besar, tertumpu. Mereka terletak pada jarak yang jauh, diukur dalam beratus-ratus dan kadang-kadang beribu-ribu kilometer.

Selalunya maklumat dipindahkan melalui saluran komunikasi HF melalui talian kuasa.

Maklumat yang agak sedikit diperlukan untuk memantau dan mengawal loji janakuasa dan pencawang dalam sistem kuasa. Pada peringkat ini, peranti TU-TS dengan pembahagian masa isyarat, peranti saluran tunggal frekuensi dan sistem TI frekuensi nadi yang beroperasi melalui saluran komunikasi khas digunakan.

Untuk meningkatkan kualiti tenaga yang dibekalkan, meningkatkan kebolehpercayaan operasi rangkaian penghantaran kuasa dan mengurangkan kerugian, kerumitan tambahan kawalan penghantaran diperlukan. Tugas-tugas ini boleh diselesaikan dengan pengenalan meluas teknologi pengkomputeran pada pelbagai peringkat pengurusan.

Lihat juga: Sistem telemekanikal dalam tenaga dan Titik penghantaran dalam sistem bekalan kuasa

Telemekanik dalam industri minyak dan gas

Peranti kawalan jauh digunakan untuk kawalan terpusat dan pengurusan telaga minyak atau gas, tempat pengumpulan minyak, pemampat dan pemasangan lain di medan minyak atau gas.

Bilangan telaga minyak telemekani sahaja sudah mencecah puluhan ribu. Kekhususan proses teknologi untuk pengeluaran, pemprosesan utama dan pengangkutan minyak dan gas terdiri daripada kesinambungan dan automatik proses ini, yang tidak memerlukan campur tangan manusia dalam keadaan biasa.

Alat telemekanik membolehkan anda menukar daripada perkhidmatan tiga syif telaga dan tapak lain kepada satu syif, dengan pasukan kecemasan bertugas pada syif petang dan malam.

Dengan pengenalan telemekanisasi, pembesaran medan minyak sering dilakukan. Sehingga 500 telaga dikawal secara berpusat, bertaburan di kawasan seluas beberapa kilometer2 hingga berpuluh-puluh km2... Bilangan TU, ​​TS dan TI di setiap stesen pemampat, stesen pengumpulan minyak dan pemasangan lain mencecah puluhan.

Kerja sedang dijalankan untuk menggabungkan medan minyak ke dalam pengeluaran untuk mengekalkan keadaan medan minyak dan kemudahan medan yang optimum.

Cara automasi dan telemekanik membolehkan untuk menukar dan memudahkan teknologi, proses dalam medan minyak, yang memberikan kesan ekonomi yang hebat.

Saluran paip utama

Peranti telemekanik digunakan untuk kawalan berpusat dan pengurusan saluran paip gas, saluran paip minyak dan saluran paip produk.

Perkhidmatan penghantar wilayah dan pusat diatur di sepanjang saluran paip utama.Yang pertama termasuk objek spesifikasi teknikal, peralatan teknikal dan maklumat teknikal di cawangan saluran paip, pada laluan pintasan lintasan di atas sungai dan kereta api. dsb., objek perlindungan katodik, stesen pam dan pemampat (ketuk, injap, pemampat, pam, dsb.).

Kawasan penghantar wilayah ialah 120 — 250 km, contohnya antara stesen pam dan pemampat yang berdekatan. Fungsi TU (operasi) dilakukan oleh pusat, oleh penghantar hanya jika ia tidak diamanahkan kepada penghantar daerah.

Terdapat kecenderungan untuk mengurangkan kemudahan kawalan teknikal dengan pemindahan fungsi ini kepada peranti automasi tempatan, kepada peralihan kepada pengurusan berpusat tanpa perkhidmatan penghantar daerah atau mengurangkan fungsinya.

Industri kimia, metalurgi, kejuruteraan

Dalam perusahaan perindustrian besar, peranti telemekanikal menghantar maklumat operasi dan pengeluaran-statistik kedua-dua untuk pengurusan industri individu (bengkel teknologi, kemudahan tenaga) dan untuk pengurusan keseluruhan loji.

Dengan jarak antara titik terkawal dan titik kawalan 0.5 - 2 km, telemekanik berjaya bersaing dengan sistem penghantaran jauh dan memberikan penjimatan kerana pengurangan panjang kabel.

Perusahaan perindustrian dicirikan oleh kehadiran objek tertumpu dan bertaburan yang besar. Yang pertama termasuk pencawang elektrik, pemampat dan stesen pam, bengkel teknologi, yang kedua — objek terletak satu demi satu atau dalam kumpulan kecil (injap untuk membekalkan gas, air, wap, dll.).

Maklumat berterusan dihantar melalui peranti sistem telemetri intensiti, peranti TI dengan denyutan masa atau denyutan kod. Yang terakhir ini biasanya disertakan dalam peranti TU-TS-TI yang kompleks, menghantar maklumat diskret dan berterusan melalui saluran komunikasi.

Talian komunikasi kabel digunakan terutamanya dalam perusahaan perindustrian.

Peningkatan jumlah maklumat yang memasuki pusat kawalan memerlukan automasi pemprosesannya. Dalam hal ini, sistem kompleks digunakan yang menyediakan pemprosesan maklumat untuk penghantar (pengendali).

Industri perlombongan dan arang batu

Dalam industri perlombongan dan perlombongan arang batu, peranti telemekanikal digunakan untuk mengawal dan memantau objek tertumpu yang terletak di lombong dan di permukaan, untuk mengawal objek tersebar mudah alih di kawasan perlombongan, untuk mengawal sistem pengangkutan aliran. Dua tugas terakhir adalah paling khusus untuk industri perlombongan dan perlombongan arang batu.

Dalam kerja-kerja bawah tanah, di mana, sebagai contoh, terdapat peranti untuk troli telecounling, isyarat telemekanikal dihantar oleh talian kuasa 380 V — 10 kV melalui talian telefon yang sibuk, serta melalui saluran gabungan: dari objek mudah alih ke pencawang yang merendahkan — a rangkaian kuasa voltan rendah, kemudian ke bilik kawalan — sepasang wayar bebas atau sibuk dalam kabel telefon. Sistem masa dan kekerapan TU — TS digunakan.

Penyimpangan jadual kerja sistem pengangkutan aliran mengganggu kitaran teknologi, itulah sebabnya peranti telemekanikal mesti mempunyai peningkatan kebolehpercayaan.Dalam kes ini, talian komunikasi kabel digunakan antara pusat penghantaran, titik kawalan tempatan dan titik terkawal.

Pengangkutan kereta api

Saya mempunyai automasi kereta api dan sistem telemekanikal dalam pengangkutan kereta api yang direka untuk memastikan pergerakan kereta api yang selamat dan kesegeraan pergerakan mereka. Kedua-dua matlamat ini biasanya dicapai serentak dengan peranti sedemikian. Kerosakan mereka menjejaskan kedua-dua keselamatan dan kesegeraan pergerakan.

Keperluan utama untuk peranti automasi dan telemekanik dalam kes ini ialah pematuhan peranti dengan keadaan operasi - keamatan dan kelajuan pergerakan - dan kebolehpercayaan tinggi operasinya.

Peranti telemekanik digunakan untuk mengawal bekalan jalan elektrik dan untuk memusatkan penghantaran (kawalan suis dan isyarat) dalam tapak (litar kawalan) atau stesen.

Dalam pengurusan kuasa kereta api terdapat dua tugas bebas: kawalan pencawang daya tarikan, tiang bahagian dan kawalan pemutus atas. Pada masa yang sama, kawalan dijalankan dalam bulatan penghantaran dengan panjang 120-200 km, di mana 15-25 titik terkawal terletak (pencawang daya tarikan, tiang bahagian, stesen dengan pemutus udara).

TU dengan pemutus katenari membolehkan kerja pembaikan dijalankan tanpa mengganggu jadual waktu kereta api. Pemutus sambungan TU, terletak dalam kumpulan kecil di sepanjang kereta api, dilakukan oleh peranti khas TU — TS.

maklumat lanjut: Automasi kereta api dan telemekanik

Sistem pengairan

Peranti kawalan jauh digunakan untuk kawalan terpusat dan pengurusan pengambilan dan pengagihan air.

Ia adalah salah satu pengguna terbesar telemekanik. Ia digunakan untuk mengawal sistem pengairan graviti, saluran utama dan telaga penerima air (termasuk pintu air, perisai, injap, pam, paras air dan aliran TI, dsb.). Panjang sistem pengairan dengan alat kawalan jauh adalah sehingga 100 km.

Sistem SCADA dalam telemekanik

SCADA (singkatan untuk kawalan penyeliaan dan pemerolehan data) ialah pakej perisian yang direka bentuk untuk membangunkan atau menyediakan operasi masa nyata sistem untuk mengumpul, memproses, memaparkan dan mengarkibkan maklumat tentang objek pemantauan atau kawalan.

Sistem SCADA digunakan dalam semua sektor ekonomi, di mana ia adalah perlu untuk menyediakan kawalan pengendali ke atas proses teknologi dalam masa nyata.

Lihat di sini untuk butiran lanjut: Sistem SCADA dalam pemasangan elektrik