- •А.А. Абросимов
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Предмет телемеханики
- •1.1. Определение, особенности и основные проблемы телемеханики
- •1.2. Краткая история развития телемеханики
- •1.3. Применение систем телемеханики в самарской области
- •Ключевые термины и понятия
- •2.2. Телемеханические функции
- •2.3. Основные структуры систем телемеханики
- •Ключевые термины и понятия
- •3. Организация многоканальной телемеханической связи
- •3.1. Временное разделение сигналов
- •3.2. Частотное разделение сигналов
- •3.3. Частотно-временное разделение сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Частотное разделение сигналов – разделение сигналов, при котором каждый сигнал занимает свой частотный интервал, не занятый другими сигналами.
- •Контрольные вопросы
- •4. Коды в телемеханике
- •4.1. Код и его характеристики
- •4.2. Классификация кодов
- •4.3. Общие способы представления кодов
- •4.4. Первичные коды
- •4.4.1. Единичный (унитарный, числоимпульсный) код
- •4.4.2. Единичный позиционный код
- •4.4.3. Единично-десятичный код
- •Примеры единично-десятичного кода
- •4.4.4. Двоичный нормальный (натуральный) код
- •4.4.5. Двоично-десятичные коды
- •Примеры двоично-десятичного кода с весовыми коэффициентами 8-4-2-1
- •4.4.6. Код Грея
- •4.5. Корректирующие коды. Принципы обнаружения и исправления ошибок
- •4.6. Коды с обнаружением ошибок
- •4.6.1. Коды, построенные путём уменьшения числа используемых комбинаций
- •4.6.1.1. Код с постоянным весом
- •Пятиразрядный код с двумя единицами и пример семиразрядного кода с тремя единицами
- •4.6.1.2. Распределительный код
- •4.6.2. Коды, построенные добавлением контрольных разрядов
- •4.6.2.1. Код с проверкой на чётность
- •Примеры построения кода с проверкой на чётность
- •4.6.2.2. Код с числом единиц, кратным трём
- •Примеры кода с числом единиц, кратным трём
- •4.6.2.3. Код с удвоением элементов (корреляционный код)
- •4.6.2.4. Инверсный код
- •Примеры инверсного кода
- •4.7. Коды с обнаружением и исправлением ошибок
- •4.7.1. Коды Хэмминга
- •Число контрольных символов в зависимости от числа информационных разрядов для исправления одной ошибки
- •Пример предварительной таблицы кода Хэмминга
- •Проверочная таблица кода Хэмминга
- •Проверочная таблица кода Хэмминга, заполненная информационными символами
- •Проверочная таблица принятой кодовой комбинации примера 4.2
- •Примеры кодов Хэмминга, обнаруживающих две ошибки и исправляющих одну ошибку
- •4.7.2. Циклические коды
- •Математические основы циклических кодов.
- •Принципы построения циклических кодов.
- •Единичная и единичная транспонированная матрицы четырёхразрядного двоичного кода
- •Получение остатков для строк единичной транспонированной матрицы
- •Дополнительная матрица контрольных элементов
- •Получение частных остатков для единичной матрицы
- •Определяющая матрица четырёхразрядного циклического кода
- •Образующий многочлен.
- •Неприводимые многочлены
- •Образующие многочлены для обнаружения единичных и двойных ошибок
- •Декодирование циклических кодов.
- •Укороченные циклические коды.
- •Образующая матрица укороченного (12, 4) псевдоциклического кода
- •4.7.3. Итеративные коды
- •Ключевые термины и понятия
- •5. Сигналы в телемеханике
- •5.1. Модуляция сигналов
- •5.2. Амплитудная модуляция
- •Амплитудная модуляция с двумя боковыми полосами.
- •Амплитудная модуляция с одной боковой полосой.
- •Амплитудная манипуляция.
- •5.3. Частотная модуляция
- •Частотная манипуляция.
- •Реализация частотной модуляции.
- •5.4. Двукратная непрерывная модуляция
- •5.5. Импульсные методы модуляции
- •5.5.1. Амплитудно-импульсная модуляция
- •5.5.2. Широтно-импульсная модуляция
- •5.5.3. Фазоимпульсная модуляция
- •5.5.4. Частотно-импульсная модуляция (чим)
- •5.5.5. Кодоимпульсная модуляция (ким)
- •5.5.6. Дельта-модуляция
- •5.5.7. Разностно-дискретная модуляция (рдм)
- •5.5.8. Лямбда-дельта-модуляция
- •5.5.9. Многократные методы модуляции
- •5.6. Спектры импульсных сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Модуляция – образование сигнала путем изменения параметров переносчика под воздействием сообщения.
- •Контрольные вопросы
- •6. Линии и каналы связи в телемеханике
- •6.1. Линии связи и их классификация
- •Типы и виды линии связи
- •6.2. Проводные линии связи
- •Первичные параметры проводных линий связи
- •6.3. Каналы связи по линиям электропередач
- •6.4. Каналы связи по радио
- •Частотные диапазоны для передачи информации
- •Ключевые термины и понятия
- •Канал связи – совокупность технических средств для независимой передачи информации от источника к получателю.
- •Контрольные вопросы
- •7. Помехоустойчивость систем телемеханики
- •7.1. Помехи и их характеристики
- •7.2. Искажение сигналов под действием помех
- •7.3. Теория потенциальной помехоустойчивости в.А. Котельникова
- •7.4. Помехоустойчивость реальных приёмников телемеханических сигналов
- •Требования к достоверности контрольной и управляющей информации согласно гост 26.205-83
- •7.5. Помехоустойчивость передачи кодовых комбинаций при независимых ошибках
- •7.6. Методы повышения помехоустойчивости
- •7.6.1. Классификация методов повышения помехоустойчивости
- •7.6.2. Передача с повторением
- •7.6.3. Передача с обратной связью
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •8. Принципы построения телемеханических систем
- •8.1. Характеристики систем телеизмерения
- •8.2. Цифровые системы телеизмерений
- •8.3. Синхронизация в системах с временным разделением сигналов
- •8.4. Синфазирование в системах с временным разделением сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •9. Реализация систем телемеханики
- •9.1. Структурные схемы основных функциональных блоков
- •9.1.1. Коммутаторы
- •9.1.2. Устройство повышения достоверности
- •9.1.3. Устройство масштабирования
- •9.1.4. Генератор тактовых импульсов
- •9.2. Программно-техническая реализация функциональных блоков на программируемых логических контроллерах
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Телемеханика
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8
1.3. Применение систем телемеханики в самарской области
Для промышленного производства Самарской области характерны объекты, расположенные на значительных площадях или расстояниях, т.е. распределённые объекты. Это нефтепромыслы, нефте- и газопроводы, сеть железных дорог, развитая сеть линий электропередач. Для контроля и управления этими объектами требуются телемеханические системы.
Нефтедобывающие предприятия ОАО «Самаранефтегаз» широко используют системы телемеханики для оперативного контроля режимов работы нефтедобывающих скважин (давление и температура скважины, обороты и производительность электронасоса и др.), что составляет нижний уровень автоматизированной системы управления.
В Приволжском управлении магистральных нефтепроводов все технологические параметры контролируются и управляются системами телемеханики. Технические специалисты в этой области готовились и готовятся в том числе на нашей специальности.
Объединение «Самаратрансгаз» аналогичным образом решает задачи автоматизации газопроводов.
Широкое применение находят различные системы телемеханики на железнодорожном транспорте. Их применение многопрофильно, устройства телемеханики заменили некоторые профессии, от которых остались лишь поговорки (например, профессия стрелочника).
В энергетике диспетчеризация процессов передачи электрической энергии решается на основе систем телемеханики, и крупным региональным центром диспетчеризации является объединение «Волгоэнерго», расположенное в г. Самаре.
Город Самара является одним из крупных мегаполисов России, и для поддержания его нормального функционирования также требуются системы телемеханики. В Самарском водоканале, например, диспетчеризация режимов работы технологического оборудования осуществляется с применением систем телемеханики.
Системы телемеханики применяются на ряде промышленных предприятий, представляющих собой сосредоточенные телемеханические объекты. Это нефтеперерабатывающий завод в г. Самаре, объединение «Тольяттиазот» в г. Тольятти, где энергетические объекты контролируются и управляются средствами телемеханики.
Ключевые термины и понятия
Телемеханика – отрасль науки и техники, охватывающая теорию и технические средства контроля и управления объектами на расстоянии с применением специальных преобразователей сигналов для эффективного использования каналов связи.
Контролируемый телемеханический пункт – место размещения объектов, контролируемых или управляемых средствами телемеханики.
Телемеханический пункт управления – это место, с которого осуществляется управление или контроль состояния объектов, расположенных на контролируемом пункте. При частичной автоматизации в пункте управления находится диспетчер.
Устройство телемеханики – совокупность технических средств телемеханики, расположенных на телемеханическом пункте управления или контролируемом телемеханическом пункте.
Комплекс устройств телемеханики – совокупность устройств пунктов управления и контролируемых пунктов, предназначенных для совместного применения в телемеханических системах.
Телемеханическая система – совокупность устройств пунктов управления и контролируемых пунктов, периферийного оборудования, необходимых линий и каналов связи, предназначенных для совместного выполнения телемеханических функций.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение телемеханики.
2. Что такое «Контролируемый телемеханический пункт»?
3. Что такое «Телемеханический пункт управления»?
4. Что такое «Устройство телемеханики»?
5. Что такое «Комплекс устройств телемеханики».
6. Дайте определение телемеханической системы
2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О СИСТЕМАХ ТЕЛЕМЕХАНИКИ
2.1. ОБЪЕКТЫ ТЕЛЕМЕХАНИКИ
Объект телемеханики – это технологический процесс, техническое устройство, состояние которого контролируется или управляется средствами телемеханики.
В зависимости от характера технологических процессов, протекающих в объекте, различают следующие типы объектов контроля и управления.
Непрерывные объекты, в которых процессы протекают непрерывно и выходная величина является непрерывной. Например, расход продукта в продуктопроводе, величина пластового давления в скважине, уровень нефтепродукта в ёмкости и другие.
Дискретные объекты, в которых процессы протекают дискретно и выходная величина является дискретной. Например, положение путевой железнодорожной стрелки, состояние «включено – выключено» масляного электрического выключателя и другие.
Дискретно-непрерывные объекты, в которых в пределах дискретного состояния технологические процессы протекают непрерывно. Например, электрический двигатель в состояниях «включено – выключено» характеризуется дискретными состояниями, а развиваемая им скорость в состоянии «включено» представляет собой непрерывную составляющую.
Телемеханическим объектом может быть человек или живой организм, если его состояние контролируется средствами телемеханики. Например, состояние космонавта, спортсмена может контролироваться в течение длительного времени средствами телемеханики.
По критерию пространственного размещения (топологии) объектов различают следующие типы объектов:
– сосредоточенные объекты, располагающиеся на небольшом расстоянии или площади, например, промышленное предприятие нефтехимического или машиностроительного производства;
– распределённые объекты, располагающиеся на больших площадях или расстояниях, например, нефтяное или газовое месторождение, ирригационные системы, сети передачи электрической энергии и другие.