Telemechanikai rendszerek, a telemechanika alkalmazásai

A telemechanika a tudomány és a technológia olyan területe, amely magában foglalja a vezérlőparancsok és a távoli objektumok állapotára vonatkozó információk automatikus továbbításának elméletét és technikai eszközeit.

A „telemechanika” kifejezést 1905-ben E. Branly francia tudós javasolta a tudomány és technológia területére a mechanizmusok és gépek távvezérlésére.

A telemechanika lehetővé teszi a térben elválasztott egységek, gépek, berendezések munkájának koordinálását és a kommunikációs csatornákkal együtt egyetlen vezérlőrendszerbe történő összekapcsolását a gyártó létesítményektől vagy más folyamatoktól távol.

A telemechanika az automatizálási eszközökkel együtt lehetővé teszi a gépek és berendezések távvezérlését ügyeletes személyzet nélkül a helyi létesítményekben, és egyetlen termelési komplexumokba egyesíti őket központosított vezérléssel (energiarendszerek, vasúti, légi és vízi szállítás, olajmezők, autópálya csővezetékek). , nagy gyárak, kőbányák stb. bányák, öntözőrendszerek, városi közművek stb.).

Telemechanikus rendszer — telemechanikus eszközök és kommunikációs csatornák összessége, amelyeket a vezérlési információk távolról történő automatikus továbbítására terveztek.

A telemechanikus rendszerek osztályozása a tulajdonságaikat jellemző főbb jellemzők szerint történik. Tartalmazzák:

• a továbbított üzenetek jellege;
• végrehajtott funkciók;
• az irányítási és ellenőrzési objektumok típusa és elhelyezkedése;
• konfiguráció;
• szerkezet;
• kommunikációs vonalak típusai;
• jelátvitelre való felhasználásuk módjai.

Az elvégzett funkciók szerint a telemechanikus rendszereket rendszerekre osztják:

• távirányító;
• televíziós jelek;
• telemetria;
• távszabályozás.

Távirányító rendszerekben (RCS) nagyszámú elemi parancsot, például "be", "ki" ("igen", "nem"), amelyek különféle objektumokhoz (információs vevőkhöz) szánják, gyakran továbbítják a vezérlőpontról.

Távjelző rendszerekben (TS) A vezérlőközpont ugyanazokat az elemi jeleket kapja az objektumok állapotáról, például „igen”, „nem”. A telemetriában és a távszabályozásban (TI és TP) a mért (vezérelt) paraméter értéke kerül továbbításra.

A TC-rendszerek diszkrét vagy folyamatos parancsok továbbítására szolgálnak az objektumok számára. Ez utóbbi típus a szabályozott paraméter zökkenőmentes megváltoztatására továbbított vezérlőparancsokat tartalmazza. A vezérlőparancsok továbbítására szolgáló TC-rendszereket néha független osztályozási csoportban különböztetik meg a TR-rendszerektől.

A TS rendszereket diszkrét üzenetek továbbítására használják a felügyelt objektumok állapotáról (például berendezések be- és kikapcsolására, egy paraméter határértékeinek elérésére, vészhelyzet bekövetkezésére stb.).

A TI rendszereket folyamatosan szabályozott értékek továbbítására használják. A TS és TI rendszerek távirányító (TC) rendszerek csoportjába tartoznak.

Számos esetben kombinált vagy összetett telemechanikai rendszereket használnak, amelyek egyidejűleg látják el a TU, TS és TI funkcióit.

Az üzenettovábbítás módja szerint a telemechanikus rendszereket egycsatornásra és többcsatornásra osztják. A rendszerek többsége többcsatornás, és közös kommunikációs csatornán továbbítják a jeleket számos TC-létesítmény felé vagy onnan. Nagyszámú objektum-alcsatornát alkotnak.

A különböző TU, TS, TI és TR jelzések száma egy telemechanikus rendszerben a vasúti közlekedésben, olajmezőkben és csővezetékekben már eléri az ezret, a berendezéselemek száma pedig a sok tízezret.

A telemechanikus rendszerek által távolról továbbított vezérlési információk a rendszer egyik végén lévő kezelőnek vagy vezérlő számítógépnek, a másik végén pedig a vezérlő objektumoknak szólnak.

Az információkat felhasználóbarát formában kell közölni. Ezért a telemechanikus rendszer nemcsak az információ továbbítására, hanem a kezelő által észlelhető vagy a vezérlőgépbe történő bevitelre alkalmas formában történő elosztásra és bemutatásra is alkalmas eszközöket tartalmaz. Ez vonatkozik a TI és TS adatgyűjtő és előfeldolgozó eszközökre is.

A kiszolgált (figyelt és vezérelt) objektumok típusa szerint a telemechanikus rendszereket álló és mozgó objektumok rendszereire osztják.

Az első csoportba tartoznak a helyhez kötött ipari létesítmények rendszerei, a másodikba hajók, mozdonyok, daruk, repülőgépek, rakéták, valamint tankok, torpedók, irányított rakéták stb.

A szabályozott és irányított objektumok elhelyezkedése szerint megkülönböztetünk egységes és szétszórt objektumrendszereket.

Az első esetben a rendszer által kiszolgált összes objektum egy ponton található. A második esetben a rendszer által kiszolgált objektumok egyenként vagy csoportosan, több ponton vannak szétszórva, amelyek különböző pontokon kapcsolódnak egy közös kommunikációs vonalhoz.

Az egyesített objektumokkal rendelkező telemechanikus rendszerek közé tartoznak különösen az egyes erőművek és transzformátor alállomások, szivattyú- és kompresszorberendezések rendszerei. Az ilyen rendszerek egyetlen pontot szolgálnak ki.

Az elosztott telemechanikus rendszerek közé tartoznak például az olajmezőrendszerek. Itt a telemechanika nagyszámú (tíz, száz) olajkutat és egyéb, a terepen elosztott és egy pontról vezérelt létesítményt szolgál ki.

Telemechanikus rendszer szórványterületekhez — a telemechanikus rendszerek olyan típusa, amelyben több vagy nagy számú földrajzilag szétszórt ellenőrzött pont csatlakozik egy közös kommunikációs csatornához, amelyek mindegyike rendelkezhet egy vagy több műszaki vezérléssel, műszaki információval vagy járműobjektumokkal.

A szétszórt objektumok és ellenőrzött pontok száma a termelés, az ipari, a közlekedési és a mezőgazdasági folyamatok központosított irányítására szolgáló rendszerekben sokkal nagyobb, mint a koncentrált objektumok száma.

Az ilyen szabályozási rendszerekben viszonylag kis pontok vannak elszórva a vonal mentén (olaj- és gázvezetékek, öntözés, szállítás) vagy a terület felett (olaj- és gázmezők, ipari üzemek stb.). Minden telephely egyetlen, egymással összefüggő gyártási folyamatban vesz részt.

Példa egy elosztott objektumokkal rendelkező telemechanikus rendszerre: Távirányító elektromos hálózatokban

A telemechanika főbb tudományos problémái:

• hatékonyság;
• az információtovábbítás megbízhatósága;
• szerkezetek optimalizálása;
• technikai erőforrások.

A telemechanikai problémák jelentősége az objektumok számának, a továbbított információ mennyiségének és a több ezer kilométeres kommunikációs csatornák hosszának növekedésével nő.

Az információátvitel hatékonyságának problémája a telemechanikában a kommunikációs csatornák tömörítésük révén történő gazdaságos felhasználásában, vagyis a csatornák számának csökkentésében és racionálisabb használatában rejlik.

Az átviteli megbízhatósággal kapcsolatos problémák az átvitel során az interferencia hatásai miatti információvesztés kiküszöbölésében és a hardver megbízhatóságának biztosításában rejlenek.

A szerkezet optimalizálása — a kommunikációs csatornák sémájának és a telemechanikai rendszer berendezéseinek kiválasztásában, amely garantálja az információátvitel maximális megbízhatóságát és hatékonyságát.

A kiválasztás összesített kritériumok alapján történik. A struktúra optimalizálás jelentősége a rendszer összetettségével és az elosztott objektumokkal és többszintű vezérléssel rendelkező összetett rendszerekre való átállással nő.

A telemechanika elméleti alapja a következőkből áll: információelmélet, zajvédelmi elmélet, statisztikai kommunikációelmélet, kódoláselmélet, struktúraelmélet, megbízhatóságelmélet. Ezeket az elméleteket és alkalmazásaikat a telemechanika sajátosságainak figyelembevételével fejlesztjük és fejlesztjük.

A legösszetettebb és legösszetettebb problémák a nagy távirányító rendszerek szintézise során merülnek fel, beleértve a teleautomatizálási rendszereket is. Az ilyen rendszerek szintéziséhez még inkább szükséges az általános kritériumokon alapuló integrált megközelítés, amely figyelembe veszi az információ továbbításának és optimális feldolgozásának feltételeit. Ez problémát jelent az optimális távvezérlés szempontjából.

A modern telemechanikát a módszerek és a technikai eszközök sokféle irányú fejlődése jellemzi. A telemechanikai rendszerek alkalmazási területeinek száma és mindegyikben a megvalósítás volumene folyamatosan bővül.

Évtizedek óta a bevezetett telemechanika mennyisége 10 évente körülbelül 10-szeresére nőtt. Az alábbiakban a telemechanika alkalmazási területeiről olvashat.

Telemechanika az energiában

A telemechanikai eszközöket földrajzilag elkülönített létesítményekben használják a villamosenergia-termelés és -elosztás minden szakaszában szabályozás céljából: blokkok (nagy vízerőműveken belül), ipari vállalkozások energiaellátása, erőművek és az energiarendszer alállomásai, villamosenergia-rendszerek.

A villamos energiát több vezérlési szint jelenléte jellemzi, amelyek egy hierarchikus rendszerbe tartoznak, számos különböző rangú vezérlőponttal.Az erőműveket és az alállomásokat a villamosenergia-rendszer diszpécserpontja kezeli, ez utóbbiak pedig összekapcsolt villamosenergia-rendszereket alkotnak.

Ebben a tekintetben helyi és központosított funkciókat látnak el minden egyes vezérlőponton.

Az első az e pont által kiszolgált objektumok vezérlési műveleteinek fejlesztését foglalja magában, az objektumoktól és más vezérlőpontoktól származó információk feldolgozása eredményeként.

A másodikhoz - a tranzitinformációk továbbítása alacsonyabb szintről a magasabb szintű ellenőrzési pontokra feldolgozás nélkül vagy részleges információfeldolgozással, míg a TI és a járműjelek továbbítása az alacsonyabb szintű ellenőrzési pontról egy magasabbra - első szint kerül végrehajtásra.

A legtöbb villamosenergia-rendszer telephelye nagy, koncentrált. Nagy távolságra helyezkednek el, száz és néha több ezer kilométerben mérve.

Leggyakrabban információátvitel történik nagyfrekvenciás kommunikációs csatornákon keresztül távvezetékeken keresztül.

Viszonylag kevés információra van szükség a villamosenergia-rendszerben lévő erőművek és alállomások felügyeletéhez és vezérléséhez. Ebben a szakaszban a jelek időosztásával rendelkező TU-TS eszközöket, egycsatornás frekvencia- és impulzus-frekvenciás TI-rendszereket használnak, amelyek speciális kommunikációs csatornákon keresztül működnek.

A szolgáltatott energia minőségének javítása, az erőátviteli hálózatok működési megbízhatóságának növelése és a veszteségek csökkentése érdekében a diszpécser vezérlés további bonyolultságára van szükség. Ezeket a feladatokat a számítástechnika széleskörű bevezetésével lehet megoldani a menedzsment különböző szakaszaiban.

Lásd még: Telemechanikus rendszerek az energetikában és Kiszállítási pontok az áramellátó rendszerben

Telemechanika az olaj- és gáziparban

A távirányító eszközök olaj- vagy gázkutak, olajgyűjtő helyek, kompresszorok és egyéb olaj- vagy gázmezők központi vezérlésére és kezelésére szolgálnak.

A telegépesített olajkutak száma önmagában sok tízezer. Az olaj- és gáztermelés, az elsődleges feldolgozás és a szállítás technológiai folyamatainak sajátossága ezen folyamatok folyamatosságában és automatikusságában rejlik, amelyek normál körülmények között nem igényelnek emberi beavatkozást.

A telemechanikai eszközök lehetővé teszik, hogy a kutak és egyéb telephelyek háromműszakos kiszolgálásáról egyműszakosra váltsunk, esti és éjszakai műszakban sürgősségi csapattal.

A telemechanizáció bevezetésével gyakran megtörténik az olajmezők bővítése. Akár 500 kút is központilag vezérelt, több kilométer2-től sok tíz km2-ig terjedő területen szétszórva... A TU, TS és TI száma minden egyes kompresszorállomáson, olajgyűjtő állomáson és egyéb berendezéseken eléri a sok tízet.

Jelenleg folynak a munkálatok az olajmezők termelésbe való kombinálásán, hogy fenntartsák az optimális olajmező és mező létesítményi feltételeket.

Az automatizálás és a telemechanika eszközei lehetővé teszik a technológiák, folyamatok megváltoztatását és egyszerűsítését az olajmezőkön, ami nagy gazdasági hatást fejt ki.

Fő csővezetékek

A telemechanikai eszközöket gázvezetékek, olajvezetékek és termékvezetékek központi vezérlésére és kezelésére használják.

A regionális és központi diszpécserek szolgáltatásai a fővezetékek mentén szerveződnek.Az első a műszaki specifikációk tárgyait, a műszaki berendezéseket és a műszaki információkat tartalmazza a csővezeték-ágakban, a folyók és vasutak kereszteződéseinek elkerülő vonalain. stb., katódos védelem tárgyai, szivattyú- és kompresszorállomások (csapok, szelepek, kompresszorok, szivattyúk stb.).

A regionális diszpécser területe 120-250 km, például a szomszédos szivattyú- és kompresszorállomások között. A TU funkciókat (operatív) a központ látja el, a diszpécser csak abban az esetben, ha nem a körzeti diszpécserre van bízva.

Tendencia mutatkozik a műszaki irányítási lehetőségek szűkülésére ezen funkciók helyi automatizálási eszközökre való átadásával, a körzeti diszpécser szolgáltatása nélküli központosított irányításra való átállással vagy funkcióinak szűkítésével.

Vegyipar, kohászat, gépészet

A nagy ipari vállalkozásokban a telemechanikus eszközök üzemi és termelési-statisztikai információkat továbbítanak mind az egyes iparágak (technológiai műhelyek, energetikai létesítmények), mind az egész üzem irányítására.

Az ellenőrzött pontok és a 0,5-2 km közötti távolsággal a telemechanika sikeresen felveszi a versenyt a távoli átviteli rendszerekkel, és megtakarítást biztosít a kábelhossz csökkenése miatt.

Az ipari vállalkozásokat nagy, koncentrált és szétszórt tárgyak jelenléte jellemzi. Az első közé tartoznak az elektromos alállomások, kompresszor- és szivattyúállomások, technológiai műhelyek, a második - egyenként vagy kis csoportokban elhelyezett objektumok (gáz-, víz-, gőzellátású szelepek stb.).

A folyamatos információt intenzitású telemetriai rendszereszközök, TI eszközök időimpulzusokkal vagy kódimpulzusokkal továbbítják. Ez utóbbiak általában a komplex TU-TS-TI eszközökben találhatók, amelyek diszkrét és folyamatos információt továbbítanak egy kommunikációs csatornán.

A kábeles kommunikációs vonalakat főként ipari vállalkozások használják.

Az irányítóközpontba kerülő információ mennyiségének növekedése megkövetelte azok feldolgozásának automatizálását. Ebben a tekintetben összetett rendszereket használnak, amelyek információfeldolgozást biztosítanak a diszpécser (üzemeltető) számára.

Bányászat és szénipar

A bányászatban és a szénbányászatban telemechanikus eszközöket használnak a bányákban és a felszínen elhelyezkedő koncentrált objektumok irányítására, monitorozására, a bányászati ​​területeken lévő mobil szétszórt objektumok vezérlésére, az áramlási-szállító rendszerek vezérlésére Az utolsó két feladat leginkább a a bányászat és a szénbányászat.

A földalatti művekben, ahol például vannak berendezések a kocsik telekonzolására, a telemechanikus jeleket 380 V-10 kV-os távvezetékeken keresztül, foglalt telefonvonalakon, valamint kombinált csatornákon továbbítják: mobil objektumtól süllyesztő alállomásig - a kisfeszültségű elektromos hálózat, majd a vezérlőterembe – egy szabad vagy foglalt vezetékpár egy telefonkábelben. TU-TS idő- és frekvenciarendszereket használnak.

Az áramlási-szállítási rendszer munkarendjének torzulása megzavarja a technológiai ciklust, ezért a telemechanikus eszközöknek fokozott megbízhatósággal kell rendelkezniük.Ebben az esetben kábeles kommunikációs vonalakat használnak a diszpécserközpont, a helyi vezérlőpontok és az ellenőrzött pontok között.

Vasúti közlekedés

A vasúti közlekedésben vasúti automatizálási és telemechanikai rendszerekkel rendelkezem, amelyek a vonatok biztonságos mozgását és mozgásuk sürgősségét biztosítják. Ezt a két célt általában egyszerre érik el az ilyen eszközökkel. Sérülésük a mozgás biztonságát és sürgősségét egyaránt érinti.

Az automatizálási és telemechanikai eszközökkel szemben támasztott fő követelmény ebben az esetben az eszközök működési feltételeknek való megfelelése - a mozgás intenzitása és sebessége -, valamint működésük nagy megbízhatósága.

A telemechanikai eszközöket a villamosított utak ellátásának vezérlésére és az elosztás központosítására (kapcsolók és jelek vezérlése) egy helyszínen (vezérlő áramkör) vagy állomáson belül használják.

A vasúti energiagazdálkodásban két egymástól független feladat van: a vontatási alállomások, szakaszoszlopok és a felső szakaszolók vezérlése. Ezzel egyidejűleg a vezérlés egy 120-200 km hosszú feladókörön belül történik, amely mentén 15-25 ellenőrzött pont található (vontatási alállomások, szakaszoszlopok, légleválasztós állomások).

A felsővezetékes szakaszolókkal ellátott TU lehetővé teszi a javítási munkák elvégzését a vonatok menetrendjének megzavarása nélkül. A vasút mentén kis csoportokban elhelyezett TU szakaszolókat egy speciális TU — TS eszköz végzi.

Több információ: Vasúti automatizálás és telemechanika

Öntözőrendszerek

A távirányító eszközök a vízfelvétel és -elosztás központi vezérlésére és kezelésére szolgálnak.

A telemechanika egyik legnagyobb felhasználója. Gravitációs öntözőrendszerek, főcsatornák és vízbefogadó kutak (beleértve a vízkapukat, pajzsokat, szelepeket, szivattyúkat, vízszintet és TI áramlást stb.) szabályozására szolgálnak. Az öntözőrendszer hossza távirányítóval akár 100 km.

SCADA rendszerek a telemechanikában

A SCADA (a felügyeleti vezérlés és adatgyűjtés rövidítése) egy szoftvercsomag, amelyet a megfigyelési vagy vezérlőobjektumokkal kapcsolatos információk gyűjtésére, feldolgozására, megjelenítésére és archiválására szolgáló rendszerek fejlesztésére vagy valós idejű működtetésére terveztek.

A SCADA rendszereket a gazdaság minden szektorában alkalmazzák, ahol a technológiai folyamatok kezelői irányítása valós időben szükséges.

További részletekért lásd itt: SCADA rendszerek elektromos berendezésekben