§ 7.7. ТЕЛЕМЕХАНИКА

С введением автоматизации многих процессов человек оказывается не в состоянии непосредственно контролировать их выполнение. Объединение большого числа машин в одном процессе требует координации их работы. В связи с этим возникла необходимость в централизации управления целой группой территориально разрозненных предприятий, входящих в общую систему. В настоящее время уровень развития техники настолько высок, что без централизованного управления невозможна нормальная работа многих отраслей народного хозяйства (например, железнодорожного транспорта, энергетического предприятия и т. д.). Применение централизованного управления позволяет исключить участие человека как посредника между диспетчером и исполнительным объектом.

Сущность централизованного управления состоит в том, что один или несколько человек управляет работой целого комплекса машин и механизмов (системы предприятий) из одного центра, на котором сосредоточены измерительные и пусковые устройства, а управляемые машины оснащены датчиками, преобразователями, усилителями и другими устройствами.

Существуют два вида централизованного управления: дистанционное и телемеханическое.

Дистанционное управление применяют на небольших расстояниях между центром управления и управляемым объектом (до сотен метров), которые легко могут быть соединены электропроводами

Рис. 7-25

либо гидравлическими и пневматическими передачами, при этом каждый управляемый объект (или даже его узел) соединен отдельным проводом или передачей.

Телемеханику применяют для централизованного управления на большие расстояния (до сотен километров), где применение гидравлических и пневматических передач исключено, а прокладка большого числа длинных проводов и кабелей не обеспечивает достаточной надежности работы системы, усложняет и удорожает ее эксплуатацию и ремонт. В системах телеуправления (телемеханики) командные сигналы и сигналы измерения преобразуются в наиболее удобные для передачи величины (частоту, импульс и т. д.) и передаются по одной и той же (или по нескольким) линии (каналу) связи.

Телемеханикой называют способ контроля или управления на расстоянии, позволяющий при помощи специальных устройств сократить количество каналов связи за счет наиболее рационального их использования. Телемеханика объединяет телеизмерение, телеуправление, телесигнализацию, телерегулирование.

Телеизмерение представляет собой передачу показаний измерительных приборов на большие расстояния. На рисунке 7-25 изображена простейшая схема телеизмерений с потенциометрическим датчиком. При повороте стрелки первичного измерителя ПИ изменяется положение движка потенциометра . Для уменьшения ошибки измерения в цепь включают балластное сопротивление с малым температурным коэффициентом (из манганиновой или константановой проволоки). Значение тока можно выразить через отношение напряжения источника и напряжения U, определяемого положением движка потенциометра а также через сумму сопротивлений цепи:

Отсюда видно, что при передаваемый ток мало зависит от сопротивления линии, — следовательно, прибор приемника ПП будет почти в точности воспроизводить показания первичного измерителя ПИ.

Помимо потенциометрической системы телеизмерений на практике применяют более совершенные системы: балансные, импульсные, частотные и др., причем во многих системах телеизмерения измеряемая величина предварительно преобразуется в другую величину, более удобную для передачи и менее подвергающуюся искажениям в линиях передач. В линиях ближнего действия (до

Рис. 7-26

10-20 км) измеряемая величина преобразуется в соответствующие значения тока и напряжения (системы интенсивности), а в линиях дальнего действия— в импульсы постоянного тока или в переменный ток изменяющейся частоты (импульсные и частотные системы).

Телеуправление и телесигнализацию применяют для передачи команд управления рабочим процессом, сигналов о ходе процесса, о состоянии машин, о выполнении команд (обратная телесигнализация) и т. д. Для передачи команд или сигналов, предназначенных для разных машин и механизмов, но передаваемых по одному и тому же каналу связи, часто применяют устройства, основанные на распределительном методе избирания (рис. 7-26). На обоих концах линии находятся распределители со щетками 1 и 2. Щетки поворачиваются относительно контактов синхронно, при этом нажим кнопки, например, вызовет переход щетки 1 на второй контакт и щетки 2 на контакт, соединяющий ее с реле . Цепь источника постоянного тока замкнется, и реле сработает, включив тот или иной исполнительный или другой промежуточный механизм. Аналогично образуются замкнутые цепи и при нажатии других кнопок.

В качестве примера рассмотрим простейшую схему телеуправления, осуществляемого по каналу радиочастоты, т. е. схему радиотелеуправления с так называемым шаговым искателем (рис. 7-27).

С помощью ключа К передающего устройства 1 посылают сигнал. Приемное устройство 2, принимая этот сигнал, заставляет сработать реле Р, в исполнительной цепи которого помимо источника тока включен электромагнит 3 с якорем 4. При этом якорь притянется к электромагниту, а укрепленная на противоположном конце якоря собачка 5 повернет на один зуб храповик 6. Легкая контактная

Рис. 7-27

Рис. 7-28

щетка 7, жестко связанная с осью храповика 6, повернется на один контакт вправо (например, с нулевого на первый контакт) и замкнет цепь одного из исполнительных механизмов.

Если ключом К послать сигнал в виде нескольких кратковременных импульсов, то контактная щетка 7 повернется на столько же контактов и включит соответствующий механизм. Поворачиваясь от контакта к контакту до замыкания нужной цепи, контактная щетка 7 будет поочередно включать все цепи контактов, которых она касается. Для устранения этого недостатка можно применить, например, реле времени, настроенное на такую выдержку, при которой контактная щетка успевала бы сделать полный круг. Нужная управляемая цепь будет включена не сразу, как только щетка коснется соответствующего контакта, а лишь после того, как сработает реле времени.

Технические устройства телеуправления сложны. Они позволяют, например, одновременно передавать по одному и тому же каналу связи большое количество сигналов, одновременно управляя несколькими процессами и контролируя их.

Телерегулирование представляет собой телеизмерение с той лишь разницей, что сигналы первичных измерителей воздействуют не на измерительные приборы, а на регуляторы. Телерегулирование может быть ручным, программным или автоматическим.

В случае ручного телерегулирования посылаемые датчиком Д сигналы изменяются путем воздействия ручного регулятора РР (рис. 7-28, а), проходя по линии связи, эти сигналы принимаются приемником , который управляет регулятором Р исполнительного механизма ИМ.

В случае программного телерегулирования закон изменения управляемого сигнала изменяется с помощью программного устройства ПУ (рис. 7-28, б).

Автоматическое телерегулирование отличается от предыдущих видов телерегулирования наличием обратной связи подобно тому, как это осуществляется при автоматическом регулировании (рис. 7-28, в).

Широкое применение в системах телемеханики получили радиорелейные линии, представляющие собой цепочки приемно-передающих станций, расположенных на расстоянии 50—100 км друг от друга. Антенна каждой такой станции излучает электромагнитные волны узким пучком, направленным к следующей станции, причем большинство таких станций работает без обслуживающего персонала — автоматически.

Применение ультракоротких радиоволн в системах радиорелейных линий позволяет в одном высокочастотном стволе (в узком диапазоне частот) разместить десятки и сотни одновременно работающих и не мешающих друг другу каналов связи.