Telemechanische systemen, toepassingen van telemechanica

Telemechanica is een gebied van wetenschap en technologie dat de theorie en technische middelen omvat voor het automatisch verzenden van besturingscommando's en informatie over de status van objecten op afstand.

De term «telemechanica» werd in 1905 voorgesteld door de Franse wetenschapper E. Branly voor het gebied van wetenschap en technologie voor het op afstand besturen van mechanismen en machines.

Telemechanica maakt het mogelijk om het werk van ruimtelijk gescheiden eenheden, machines, installaties te coördineren en ze, samen met communicatiekanalen, te verbinden tot een enkel besturingssysteem op afstand van productiefaciliteiten of andere processen.

Telemechanica betekent, samen met automatiseringsmiddelen, het op afstand bedienen van machines en installaties zonder dienstdoend personeel in lokale faciliteiten en deze te combineren tot enkele productiecomplexen met gecentraliseerde besturing (elektriciteitssystemen, spoor-, lucht- en watertransport, olievelden, snelwegpijpleidingen , grote fabrieken, steengroeven, enz. mijnen, irrigatiesystemen, stadsvoorzieningen, enz.).

Telemechanisch systeem — een reeks telemechanische apparaten en communicatiekanalen die zijn ontworpen voor de automatische verzending van besturingsinformatie op afstand.

De classificatie van telemechanische systemen wordt uitgevoerd volgens de belangrijkste kenmerken die hun eigenschappen kenmerken. Ze bevatten:

• de aard van de verzonden berichten;
• uitgevoerde functies;
• type en locatie van objecten van beheer en controle;
• configuratie;
• structuur;
• soorten communicatielijnen;
• manieren om ze te gebruiken om een ​​signaal over te brengen.

Volgens de uitgevoerde functies zijn telemechanische systemen onderverdeeld in systemen:

• afstandsbediening;
• televisiesignalen;
• telemetrie;
• teleregulering.

In afstandsbedieningssystemen (RCS) een groot aantal elementaire commando's zoals "aan", "uit" ("ja", "nee"), bedoeld voor verschillende objecten (ontvangers van informatie), wordt vaak verzonden vanaf het controlepunt.

In telesignaleringssystemen (TS) De centrale ontvangt dezelfde elementaire signalen over de toestand van objecten, zoals «ja», «nee». In telemetrie en teleregulatie (TI en TP) de waarde van de gemeten (gestuurde) parameter wordt verzonden.

TC-systemen worden gebruikt om discrete of continue commando's te verzenden om objecten te besturen. Het laatste type bevat besturingscommando's die worden verzonden om de bestuurde parameter soepel te wijzigen. TC-systemen bedoeld voor het doorgeven van besturingscommando's worden soms in een onafhankelijke classificatiegroep onderscheiden van TR-systemen.

TS-systemen worden gebruikt om discrete berichten over de status van bewaakte objecten te verzenden (bijvoorbeeld om apparatuur in of uit te schakelen, de grenswaarden van een parameter te bereiken, een noodsituatie op te treden, enz.).

TI-systemen worden gebruikt om continu gecontroleerde waarden over te dragen. TS- en TI-systemen worden gecombineerd tot een groep afstandsbedieningssystemen (TC).

In een aantal gevallen wordt gebruik gemaakt van gecombineerde of complexe telemechanische systemen die gelijktijdig de functies van TU, TS en TI uitvoeren.

Volgens de methode van verzending van berichten zijn telemechanische systemen verdeeld in single-channel en multi-channel. De meeste systemen zijn meerkanaals en verzenden signalen via een gemeenschappelijk communicatiekanaal naar of van vele TC-faciliteiten. Ze vormen een groot aantal objectsubkanalen.

Het totale aantal verschillende signalen TU, TS, TI en TR in een telemechanisch systeem in spoorwegvervoer, olievelden en pijpleidingen bereikt al duizenden, en het aantal uitrustingselementen - vele tienduizenden.

De besturingsinformatie die telemechanische systemen op afstand verzenden, is bedoeld voor de operator of besturingscomputer aan het ene uiteinde van het systeem en de besturingsobjecten aan het andere uiteinde.

De informatie moet in een gebruiksvriendelijke vorm worden gepresenteerd. Daarom omvat het telemechanische systeem niet alleen inrichtingen voor de overdracht van informatie, maar ook voor distributie en presentatie in een vorm die geschikt is voor waarneming door de bediener of invoer in een besturingsmachine. Dit geldt ook voor TI- en TS-apparaten voor het verzamelen en voorbewerken van gegevens.

Afhankelijk van het type onderhouden (bewaakte en gecontroleerde) objecten, worden telemechanische systemen onderverdeeld in systemen voor stationaire en bewegende objecten.

De eerste groep omvat systemen voor stationaire industriële installaties, de tweede - voor de besturing van schepen, locomotieven, kranen, vliegtuigen, raketten, evenals tanks, torpedo's, geleide raketten, enz.

Afhankelijk van de locatie van gecontroleerde en gecontroleerde objecten, worden verenigde en verspreide objectsystemen onderscheiden.

In het eerste geval bevinden alle objecten die door het systeem worden bediend zich op één punt. In het tweede geval worden de door het systeem bediende objecten één voor één of in groepen verspreid over een aantal punten die op verschillende punten zijn verbonden met een gemeenschappelijke communicatielijn.

Onder telemechanische systemen met verenigde objecten vallen met name systemen voor individuele energiecentrales en transformatorstations, pomp- en compressorinstallaties. Dergelijke systemen dienen een enkel punt.

Gedistribueerde telemechanische systemen omvatten bijvoorbeeld olieveldsystemen. Hier bedient telemechanica een groot aantal (tientallen, honderden) oliebronnen en andere installaties die in het veld zijn verspreid en vanaf één punt worden bestuurd.

Telemechanisch systeem voor verspreide sites — een type telemechanisch systeem waarin meerdere of een groot aantal geografisch verspreide gecontroleerde punten zijn verbonden met een gemeenschappelijk communicatiekanaal, die elk een of meer technische controles, technische informatie of voertuigobjecten kunnen hebben.

Het aantal verspreide objecten en gecontroleerde punten in systemen voor gecentraliseerde controle van productie, processen in de industrie, transport en landbouw is veel groter dan het aantal geconcentreerde objecten.

In dergelijke regelsystemen zijn relatief kleine punten verspreid langs de lijn (olie- en gaspijpleidingen, irrigatie, transport) of over het gebied (olie- en gasvelden, industriële fabrieken, enz.). Alle vestigingen nemen deel aan één onderling verbonden productieproces.

Een voorbeeld van een telemechanisch systeem met gedistribueerde objecten: Afstandsbediening in elektrische netwerken

De belangrijkste wetenschappelijke problemen van telemechanica:

• efficiëntie;
• betrouwbaarheid van informatieoverdracht;
• optimalisatie van constructies;
• technische middelen.

Het belang van telemechanische problemen neemt toe met de toename van het aantal objecten, het volume van verzonden informatie en de lengte van communicatiekanalen, die duizenden kilometers bereiken.

Het probleem van de effectiviteit van informatieoverdracht in telemechanica ligt in het economische gebruik van communicatiekanalen door hun verdichting, dat wil zeggen in de vermindering van het aantal kanalen en hun meer rationele gebruik.

Problemen met de betrouwbaarheid van de verzending zijn het elimineren van het verlies van informatie tijdens de verzending als gevolg van de effecten van interferentie en het waarborgen van de betrouwbaarheid van de hardware.

Optimalisatie van de structuur - bij de selectie van het schema van communicatiekanalen en de uitrusting van het telemechanische systeem, dat maximale betrouwbaarheid en efficiëntie van informatieoverdracht garandeert.

Selectie is gebaseerd op geaggregeerde criteria. Het belang van structuuroptimalisatie neemt toe met de complexiteit van het systeem en met de overgang naar complexe systemen met gedistribueerde objecten en besturing op meerdere niveaus.

De theoretische basis van telemechanica bestaat uit: informatietheorie, geluidsbeschermingstheorie, statistische communicatietheorie, coderingstheorie, structuurtheorie, betrouwbaarheidstheorie. Deze theorieën en hun toepassingen worden ontwikkeld en ontwikkeld rekening houdend met de specifieke kenmerken van telemechanica.

De meest complexe en complexe problemen doen zich voor bij de synthese van grote afstandsbedieningssystemen, inclusief teleautomatiseringssystemen. Voor de synthese van dergelijke systemen is een geïntegreerde aanpak op basis van algemene criteria, rekening houdend met de transmissievoorwaarden en optimale verwerking van informatie, zelfs nog noodzakelijker. Dit vormt een probleem voor een optimale afstandsbediening.

De moderne telemechanica wordt gekenmerkt door de ontwikkeling van methoden en technische middelen in uiteenlopende richtingen. Het aantal toepassingsgebieden van telemechanische systemen en het implementatievolume in elk ervan neemt voortdurend toe.

Sinds enkele decennia is het volume van geïntroduceerde telemechanica ongeveer 10 keer per 10 jaar toegenomen. Hieronder vindt u informatie over de toepassingsgebieden van telemechanica.

Telemechanica in energie

Telemechanische apparaten worden gebruikt in geografisch gescheiden faciliteiten in alle stadia van de productie en distributie van elektriciteit voor controle: eenheden (binnen grote waterkrachtcentrales), stroomvoorziening van industriële ondernemingen, energiecentrales en onderstations van het energiesysteem, energiesystemen.

Elektriciteit wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van verschillende controleniveaus in een hiërarchisch systeem met een aantal controlepunten van verschillende rangen.Energiecentrales en onderstations worden beheerd door het verzendpunt van het energiesysteem, en de laatste vormen onderling verbonden energiesystemen.

In dit opzicht worden op elk controlepunt lokale en gecentraliseerde functies uitgevoerd.

De eerste omvat de ontwikkeling van besturingsacties voor objecten die door dit punt worden bediend, als resultaat van het verwerken van informatie die afkomstig is van objecten en van andere besturingspunten.

Ten tweede - de overdracht van transitinformatie van een lager niveau naar controlepunten van een hoger niveau zonder verwerking of met gedeeltelijke verwerking van informatie, terwijl de overdracht van TI- en voertuigsignalen van het controlepunt van een lager niveau naar een hoger - de eerste niveau wordt uitgevoerd.

De meeste locaties van het energiesysteem zijn groot en geconcentreerd. Ze bevinden zich op grote afstanden, gemeten in honderden en soms duizenden kilometers.

Meestal wordt informatie overgedragen via HF-communicatiekanalen over hoogspanningslijnen.

Er is relatief weinig informatie nodig om energiecentrales en onderstations in het energiesysteem te bewaken en te besturen. In dit stadium worden TU-TS-apparaten met tijdverdeling van signalen, enkelkanaals apparaten van frequentie- en pulsfrequentie-TI-systemen gebruikt die via speciale communicatiekanalen werken.

Om de kwaliteit van de geleverde energie te verbeteren, de betrouwbaarheid van de werking van elektriciteitstransmissienetwerken te vergroten en verliezen te verminderen, is extra complexiteit van de verzendingscontrole noodzakelijk. Deze taken kunnen worden opgelost door de wijdverbreide introductie van computertechnologie in verschillende managementstadia.

Zie ook: Telemechanische systemen in energie En Verzendpunten in het voedingssysteem

Telemechanica in de olie- en gasindustrie

Afstandsbedieningen worden gebruikt voor gecentraliseerde controle en beheer van olie- of gasbronnen, olieverzamelpunten, compressoren en andere installaties in olie- of gasvelden.

Alleen al het aantal telegemechaniseerde oliebronnen bedraagt ​​vele tienduizenden. De specificiteit van technologische processen voor productie, primaire verwerking en transport van olie en gas bestaat uit de continuïteit en automatisering van deze processen, die onder normale omstandigheden geen menselijke tussenkomst vereisen.

Telemechanica-tools stellen u in staat om van drieploegendienst van putten en andere locaties over te schakelen naar éénploegendienst, met een dienstdoende calamiteitenploeg in de avond- en nachtdiensten.

Met de introductie van telemechanisatie wordt olievelduitbreiding vaak gedaan. Tot wel 500 putten worden centraal aangestuurd, verspreid over een gebied van enkele kilometers2 tot vele tientallen km2... Het aantal TU, TS en TI bij elk compressorstation, olieverzamelstation en andere installaties loopt op tot vele tientallen.

Er wordt momenteel gewerkt aan het combineren van olievelden tot productie om optimale olieveld- en veldfaciliteiten te behouden.

De middelen van automatisering en telemechanica maken het mogelijk om technologieën, processen in olievelden te veranderen en te vereenvoudigen, wat een groot economisch effect heeft.

Belangrijkste pijpleidingen

Telemechanische apparaten worden gebruikt voor gecentraliseerde controle en beheer van gaspijpleidingen, oliepijpleidingen en productpijpleidingen.

Langs de hoofdleidingen zijn de diensten van regionale en centrale dispatchers georganiseerd.De eerste omvat objecten met technische specificaties, technische uitrusting en technische informatie in pijpleidingtakken, op omleidingslijnen van kruisingen over rivieren en spoorwegen. enz., objecten van kathodische bescherming, pomp- en compressorstations (kranen, kleppen, compressoren, pompen, enz.).

Het gebied van de regionale dispatcher is 120 - 250 km, bijvoorbeeld tussen naburige pomp- en compressorstations. TU-functies (operationeel) worden uitgevoerd door het centrum, alleen door de dispatcher als ze niet zijn toevertrouwd aan de districtsdispatcher.

Er is een tendens om de technische controlefaciliteiten te verminderen door deze functies over te dragen aan lokale automatiseringsapparatuur, om over te gaan naar een gecentraliseerd beheer zonder de dienst van de districtscoördinator of om zijn functies te verminderen.

De chemische industrie, metallurgie, techniek

In grote industriële ondernemingen verzenden telemechanische apparaten operationele en productiestatistische informatie, zowel voor het beheer van afzonderlijke industrieën (technologische werkplaatsen, energiefaciliteiten) als voor het beheer van de hele fabriek.

Met de afstanden tussen gecontroleerde punten en het controlepunt van 0,5 - 2 km concurreert telemechanica met succes met transmissiesystemen op afstand en levert het besparingen op door een vermindering van de kabellengte.

Industriële ondernemingen worden gekenmerkt door de aanwezigheid van grote geconcentreerde en verspreide objecten. De eerste omvatten elektrische onderstations, compressor- en pompstations, technologische werkplaatsen, de tweede - objecten die een voor een of in kleine groepen zijn geplaatst (kleppen voor de toevoer van gas, water, stoom, enz.).

Continue informatie wordt verzonden door intensiteitstelemetriesysteemapparaten, TI-apparaten met tijdpulsen of codepulsen. Deze laatste zijn meestal opgenomen in complexe TU-TS-TI-apparaten, die discrete en continue informatie over een communicatiekanaal verzenden.

Kabelcommunicatielijnen worden voornamelijk gebruikt in industriële ondernemingen.

De toename van de hoeveelheid informatie die het controlecentrum binnenkwam, vereiste automatisering van de verwerking ervan. Hierbij wordt gebruik gemaakt van complexe systemen die informatieverwerking verzorgen voor de dispatcher (operator).

Mijnbouw en kolenindustrie

In de mijnbouw- en kolenmijnindustrie worden telemechanische apparaten gebruikt om geconcentreerde objecten in mijnen en aan de oppervlakte te besturen en te bewaken, om mobiele verspreide objecten in mijngebieden te besturen en om stroom-transportsystemen te besturen.De laatste twee taken zijn het meest specifiek voor de mijnbouw- en steenkoolindustrie.

In ondergrondse werken, waar bijvoorbeeld apparaten zijn voor telecounling-trolleys, worden telemechanische signalen verzonden door hoogspanningslijnen 380 V - 10 kV via drukke telefoonlijnen, evenals door gecombineerde kanalen: van een mobiel object naar een neerlatend onderstation - een laagspanningsnetwerk, dan naar de controlekamer - een vrij of bezet paar draden in een telefoonkabel. Er wordt gebruik gemaakt van tijd- en frequentiesystemen TU — TS.

Verstoring van het werkschema van het stroomtransportsysteem verstoort de technologische cyclus, daarom moeten telemechanische apparaten een grotere betrouwbaarheid hebben.In dit geval worden kabelcommunicatielijnen gebruikt tussen de meldkamer, de lokale controlepunten en de gecontroleerde punten.

Spoorvervoer

Ik heb spoorwegautomatisering en telemechanische systemen in het spoorvervoer die zijn ontworpen om de veilige beweging van treinen en de urgentie van hun beweging te waarborgen. Deze twee doelen worden meestal gelijktijdig bereikt met dergelijke apparaten. Hun schade tast zowel de veiligheid als de urgentie van de beweging aan.

De belangrijkste vereisten voor automatiserings- en telemechanica-apparaten zijn in dit geval de conformiteit van de apparaten met de bedrijfsomstandigheden - de intensiteit en snelheid van beweging - en de hoge betrouwbaarheid van hun werking.

Telemechanische apparaten worden gebruikt om de bevoorrading van geëlektrificeerde wegen te regelen en om de verzending (controle van schakelaars en seinen) binnen een site (controlecircuit) of station te centraliseren.

Bij spoorwegvermogensbeheer zijn er twee onafhankelijke taken: besturing van tractieonderstations, sectiepaaltjes en besturing van bovengrondse scheiders. Tegelijkertijd wordt de controle uitgevoerd binnen een verzendcirkel met een lengte van 120-200 km, waarlangs zich 15-25 gecontroleerde punten bevinden (tractie-onderstations, sectieposten, stations met luchtscheiders).

Met een TU met bovenleidingscheiders kunnen reparatiewerkzaamheden worden uitgevoerd zonder de treindienstregeling te verstoren. TU-scheidingsschakelaars, die zich in kleine groepen langs het spoor bevinden, worden uitgevoerd door een speciaal apparaat TU - TS.

Meer informatie: Spoorwegautomatisering en telemechanica

Irrigatie systemen

Afstandsbedieningen worden gebruikt voor gecentraliseerde controle en beheer van waterinname en -distributie.

Het is een van de grootste gebruikers van telemechanica. Ze worden gebruikt om zwaartekrachtirrigatiesystemen, hoofdkanalen en waterontvangende putten te regelen (inclusief waterpoorten, schilden, kleppen, pompen, waterniveau en TI-stroom, enz.). De lengte van het irrigatiesysteem met afstandsbediening is maximaal 100 km.

SCADA-systemen in telemechanica

SCADA (afkorting van Supervisory Control and Data Acquisitie) is een softwarepakket dat is ontworpen om systemen voor het verzamelen, verwerken, weergeven en archiveren van informatie over een bewakings- of besturingsobject in realtime te ontwikkelen of aan te bieden.

SCADA-systemen worden gebruikt in alle sectoren van de economie, waar het nodig is om de operator in realtime controle te geven over technologische processen.

Zie hier voor meer details: SCADA-systemen in elektrische installaties