Телемеханіка
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Телемеханіка

Телемеханіка (від телі ... і механіка ) , галузь науки і техніки, предметом якої є розробка методів і технічних засобів передачі і прийому інформації (сигналів) з метою управління і контролю на відстані. Т. відрізняється від ін. галузей науки і техніки, пов'язаних з передачею інформації на відстань (телефонія, телеграфія, телебачення і ін.), рядом специфічних особливостей, найважливіші з яких — передача дуже повільно змінних даних; необхідність високої точності передачі вимірюваних величин (до 0,1%); недопустимість великого запізнювання сигналів; висока надійність передачі команд управління (вірогідність виникнення помилкової команди має бути не більш 10 -6 —10 -10 ); висока міра автоматизації процесів збору і використання інформації (Т. допускає участь людини в передачі даних лише з одного боку тракту передачі); централізованность переробки інформації. Вказані особливості обумовлені специфікою завдань, вирішуваних Т. Как правило, телемеханізація застосовується тоді, коли необхідно і доцільно об'єднати роз'єднані або територіально розосереджені об'єкти управління в єдиний виробничий комплекс (наприклад, при управлінні газо- і нафтопроводом, енергосистемою, же. -д. вузлом, мережею метеостанцій) або коли присутність людини на об'єкті управління небажано (унаслідок того, що робота на об'єкті зв'язана з ризиком для здоров'я — наприклад, в атомній промисловості, на деяких хімічних підприємствах) або неможливо (із-за недоступності об'єкту управління — наприклад, при управлінні непілотованою ракетою, місяцеходом).

загрузка...

   Методи і засоби Т. Будь-який процес управління включає власне управління, тобто дія на об'єкт з метою зміни його стану (положення в просторі, значень його параметрів), і контроль за станом об'єкту. Управління і контроль за допомогою засобів Т. здійснюються зазвичай з пункту управління (ПУ) або диспетчерського пункту (ДП), де знаходиться оператор (диспетчер). Об'єкти управління можуть бути зосереджені в одному місці, на одному контрольованому (керованому) пункті (КП) або розосереджені, тобто розташовані поодинці або групами (на декількох КП) на великій території (у просторі). Відстань між КП і ПУ може бути від декількох десятків (наприклад, при управлінні будівельним краном) до десятків і сотень тисяч км. (наприклад, при управлінні автоматичною міжпланетною станцією). Для передачі телемеханічної інформації використовують виділені для цього лінії зв'язку (дротяні і кабельні), радіоканали, оптичні, гідравлічні і акустичні канали, розподільні електричні мережі і лінії електропередачі. Незрідка телемеханічна інформація передається по каналах, призначених для передачі ін. сигналів, — наприклад, по телефонних каналах і каналах передачі даних . В цьому випадку для телемеханічних сигналів виділяють певний діапазон частот каналу або цілком незайнятий телефонний або телеграфний канал. Поодинці стандартному телефонному каналу можна передавати інформацію, що управляє, на десятки і навіть сотні КП. При використанні виділених дротяних ліній апаратура КП зазвичай підключається паралельно до загальної лінії, структура якої може бути достатнє складною (деревовидною, кільцем, кущовою і змішаною). Значно рідше (унаслідок низької надійності) застосовується цепочечноє з'єднання ліній зв'язку і апаратури окремого КП. Якщо для передачі телемеханічної інформації використовують радіоканали, то Т. називається радіотелемеханікою . Сукупність пристроїв, за допомогою яких за допомогою людини-оператора здійснюється управління об'єктами і контроль за їх станом на відстані, називається телемеханічною системою (ТМС). Відповідно системи Т., що виконують функції лише управління і лише контролю, називаються системами телекерування (ТУ) і телеконтроля (ТК).

  Частково в телемеханічній системі дії, що управляють, можуть вироблятися автоматом, що управляє (наприклад, для автоматичного аварійного відключення устаткування, підключення навантажень до енергосистеми управління пристроями за заздалегідь заданою програмою і т. п.). При телекеруванні складними об'єктами використовуються ЕОМ(електронна обчислювальна машина) для обробки отриманої контрольної інформації, що функціонують в режимі «порадника». Такі телемеханічні системи називаються телеінформаційними. Телемеханічні системи, в яких дії, що управляють, виробляються повністю автоматично, називаються телеавтоматичними системами управління.

  При ТУ команди управління передаються оператором (диспетчером) з ПУ або ДП по каналу зв'язку на об'єкти (до КП). Команди формуються оператором на пульті управління за допомогою органів ручної комутації (тумблерів, перемикачів, кнопок). З ПУ в лінію зв'язку поступає кодований сигнал, зазвичай у вигляді послідовності імпульсів з певними ознаками (див. Код в телемеханіці). Із-за необхідності забезпечувати високу надійність передачі команд управління в ТУ застосовуються специфічні методи кодування, а також методи виявлення і виправлення помилок за допомогою квитування сигналів (повторення сигналів по зворотному каналу). При прийомі кодова посилка перетвориться в дію, що управляє, на відповідний старанний механізм (наприклад, в простому випадку — на реле, що включає двигун).

  Прі ТК інформація передається у зворотному напрямі — від об'єкту (з КП) до оператора (на ПУ або ДП). Контрольна інформація про стан об'єкту поступає зазвичай з вимірювальних перетворювачів (датчиків), реагуючих на зміни параметрів об'єкту. Для зручності передачі такий інформації використовують кодування і модуляцію або лише одну модуляцію, у тому числі двух- і трикратну (наприклад, двократну частотну, широко-імпульсну і потім частотну модуляцію). На ПУ після демодуляції і декодування індикатори відтворюють значення вимірюваного параметра або відображують зміну стану (положення) об'єкту управління.

  Повідомлення, передавані системою ТК, зазвичай містять інформацію двох видів: що сигналізує, дає якісну оцінку стану як окремих органів управління об'єкту («включено», «вимкнене», «відкрито» і т. д.), так і об'єкту в цілому («стоїть», «рухається», «вгорі», «внизу» і ін.), а також параметрів, що характеризують об'єкт («норма», «менше норми», «більше норми», «аварія» і ін.), і вимірювальну кількісну, що дає оцінку контрольованого параметра (наприклад, температури, тиск, напруга в електричному ланцюзі, кута повороту валу і т. д.). Тому і відповідні процеси ТК називаються телесигналізацією (ТС) і телевимірюванням (ТІ).

  Телекерування і телеконтроль відрізняються від дистанційного керування і дистанційного контролю тим, що всі сигнали ТУ і ТК передаються по одній лінії зв'язку (існують багатопровідні системи Т., проте число дротів в них істотно менше числа керованих або контрольованих об'єктів). Ця особливість Т. дозволяє здійснювати передачу інформації на відстань з меншими матеріальними витратами, чим при дистанційному керуванні.

  Більшість об'єктів управління — двопозиційні; вони можуть знаходитися в одному з двох станів (позицій), наприклад у включеному або відключеному. Такі, наприклад, електродвигуни, освітлювальні прилади, же. -д. стрілки. Тому і команди управління, як правило, мають дискретний характер: «включити» — «відключити», «пуск» — «зупинка» і т. д. Проте інколи виявляється необхідною плавна зміна керованого параметра. В цьому випадку оператор посилає безперервні сигнали управління і за вимірювальною інформацією, що поступає від об'єкту, координує свої подальші дії. Такий вигляд ТУ називається телерегулюванням (ТР).

  Для чіткої, надійної роботи оператора необхідно передану і прийняту інформацію представити у вигляді, найбільш зручному для сприйняття її людиною. Для цього на ПУ використовуються різні сигналізатори, індикатори, пристрої реєстрації автоматичною .

  Для забезпечення незалежної передачі (і прийому) багатьох сигналів по одному каналу зв'язку в Т. застосовується так зване розділення сигналів, при якому сигнали зберігають індивідуальні властивості і не спотворюють один одного. З безлічі способів розділення сигналів (див. Багатоканальний зв'язок ) в Т. зазвичай застосовується розділення за часом (кожному об'єкту відводиться певний інтервал часу), по частоті (для кожного об'єкту встановлюється своя смуга частот), змішане — частотно-тимчасове (наприклад, для КП — частотне, а для об'єктів в рамках одного КП — тимчасове) і адресне (кожному КП привласнюється адреса, і всі повідомлення обов'язково починаються з коди адреси вибраного КП).

  Теорія Т. вивчає питання формування і перетворення телемеханічних сигналів, передачі їх по лініям зв'язку з тією, що обмежує смугою пропускання частот і за наявності перешкод, представлення інформації операторові і технічній реалізації ТМС. До основних проблем Т. відносяться проблеми підвищення достовірності передачі інформації, ефективного використання каналів зв'язку і створення економічної і надійної апаратури.

  Історія Т. Області її вживання. Перші спроби виробляти виміри і управляти роботою машин на відстані відносяться до кінця 19 в.; термін «Т.» був запропонований в 1905 французьким ученим Е. Бранлі. Спочатку з поняттям Т. зв'язували уявлення про управління по радіо рухливими військовими об'єктами. Відомі випадки вживання засобів бойової техніки, оснащених пристроями управління на відстані, в 1-ій світовій війні 1914—18. Практичне вживання Т. в мирних цілях почалося в 20-х рр. 20 ст головним чином на ж.-д.(железнодорожний) транспорті: ТУ ж.-д.(железнодорожний) сигналізацією і стрілками було вперше здійснено в 1927 на ж. д.(залізниця) у Огайо (США) на ділянці довжиною 65 км. В 1930 в СРСР був запущений перший в світі радіозонд з устаткуванням для ТІ. У 1933 в Московській енергосистемі (Мосенерго) введений в експлуатацію перший пристрій ТС. У 1935—36 почалося практичне вживання пристроїв Т. в Мосенерго, Лененерго, Донбассенерго. У 1935 реалізовано ТА стрілками і сигналами на Московсько-рязанській же. д.(залізниця) На початку 40-х рр. в Москві було введено централізоване ТУ освітленням вулиць. Серійне заводське виробництво пристроїв Т. в СРСР вперше було організоване в 1950 на заводі «Електропульт». До 1955 виявилася тенденція до технічного переоснащення засобів Т.: ненадійні релейно-контактні елементи почали з 1958 повсюдно замінювати напівпровідниковими і магнітними безконтактними елементами. Перша в СРСР електронна система ТІ була розроблена в 1955—56. В кінці 60 — початку 70-х рр. почалося оснащення ТМС апаратурою з використанням інтегральних схем .

  З кожним роком зростає число обладнаних засобами Т. підприємств хімічною, атомною, металургійною, гірничодобувною промисловості, телемеханізованих електричних станцій і підстанцій, насосних і компресорних станцій (на нафто- і газопроводах, в системах іригації і водопостачання), же.-д.(железнодорожний) вузлів і аеропортів, підсилювальних і ретрансляційних установок на лініях зв'язку, систем охоронної сигналізації і т. д. Якщо в 30-х рр. в СРСР число телемеханізованих об'єктів ледве досягало декількох десятків, а в 50-х рр. — декількох десятків тисяч, то в середині 70-х рр. їх стало понад 500 тисяч. До 1975 в енергосистемах СРСР знаходилося в експлуатації понад 5000 ТМС; телемеханізіровано близько 40 тисяч км. залізниць; понад 80% всієї нафти, що добувається в країні, давали телемеханізовані свердловини. Впровадження ТМС дозволяє скоротити чисельність обслуговуючого персоналу, зменшує простої устаткування, звільняє людину від роботи в шкідливих для здоров'я умовах. Особливе значення Т. набуває у зв'язку із створенням автоматизованих систем управління (АСОВІ).

  В СРСР розроблені н успішно застосовуються (1976) такі системи Т., як, наприклад, МКТ, «Стимул-реакція», ТМ-500, ТМ-511. ТМ-512 (для ТУ енергетичними установками на електростанціях і промислових підприємствах, для управління енергосистемами і енергооб'єднаннями); ТМ-100, ТМ-120-1, ТМ-600, ТМ-625 (для централізованого ТУ газо- і нафтопроводами, лініями електропередачі, різними об'єктами на нафтопромислах і транспорті); ТМ-300, ТМ-310, ТМ-320 (для телемеханізації промислових підприємств); ЕСТ-62, «Ліспу» (для телемеханізації устаткування систем електропостачання ж. д.(залізниця)); ЧДЦ, «Нива» (для диспетчерської служби на ж. д.(залізниця)) і ін.

  Інтенсивно ведуться розробка і впровадження найрізноманітніших систем Т. і інформаційних систем з пристроями Т. за кордоном. У Франції, наприклад, створені і успішно експлуатуються ТМС: «Марафон IV», ТМСС ТТ-40, ТТ-3000, «Редека», «Телефонту», «Консип», «Телесиль»; у Щвейцарії — ДАСА, «Телегир 505», «Телегир 707», ЦУТ, ДФМ, ДУФА; у Бельгії — «Діжітл 140», «Діжітл 1000», ТС-СЛ; у ФРН(Федеральна Республіка Німеччини) — «Геатранс» (Ф-101, Ф-102, Ф-200), ЕФД; у Великобританії — ДТ-3, «Телеплекс», «Серк»; у Італії — ТЛСМ-30, Р-6006, Sto-3400; у США—«Брістоль», Ds-3500, «Систем-9000», «Дейтлок-7» і ін.

  Величезну роль грає Т. в освоєнні космосу. Вживання Т. — одна з найважливіших умов успішного запуску штучних супутників Землі, космічних кораблів з людиною на борту, автоматичних міжпланетних станцій і місяцеходів. Пристрої Т. передають з космічних об'єктів на пункти управління дані про роботу бортових систем, необхідну вимірювальну інформацію, у тому числі зведення про стан здоров'я космонавтів (див. Біотелеметрія ) ; з допомогою пристроїв Т. здійснюється управління цими об'єктами із Землі. Стосовно авіації, ракетній техніці і космічним кораблям телекерування і телевимірювання отримали назву радіоуправління і радіотелеметрія.

  Літ.: Шастова Р. А., Кодування і перешкодостійкість передачі телемеханічної інформації, М.— Л., 1966: Безконтактні елементи промислової телемеханіки, М., 1973; Тутевіч Ст Н., Телемеханіка, М., 1973; Ільін Ст А., Телекерування і телевимірювання, 2 видавництва, М., 1974; Макаров Ст А., Теоретичні основи телемеханіки, Л., 1974; Фремке А. Ст, Телевимірювання, 2 видавництва, М., 1975.

  Р. А. Шастова.