Лекция № 1. Телемеханика, ее содержание и задачи

Телемеханика, ее содержание и задачи

Создание материальных благ, необходимых для жизни человека, осуществляется в процессе производства. В любом производственном процессе может применяться как мускульная сила человека, так и умственные способности. Если мускульная сила человека в процессе производства заменяется механизмом и машинами, то осуществляется механизация. Механизация возникла в конце ХVIII в отнаменовала собой начало первой промышленной революции. Механизация продолжается и сейчас, причем речь идет не только об облегчении физического труда рабочего, но и о полной замене его на всех участках производственного процесса, то есть об осуществлении комплексной механизации.

Очевидно, что в производственном процессе человека приходиться затрагивать и умственную энергию, причем, чем большую, тем сложнее процесс.

Умственная энергия используется и при управлении производственным процессам. Здесь человек в нужные моменты времени должны вмешиваться в ход производственного процесса и принимать соответствующие решения.

Например, в мартеновском цехе идет плавка стали. Сталевару, управляющему этим процессом, прежде чем вмешаться в ход процесса, нужно иметь информацию о ходе этого процесса, то есть иметь данные о температуре, составе сырья, о динамике плавки. Для этого при помощи контрольно-измерительной аппаратуры и датчиков необходимо сначала получить информацию. Устройство для получения информации называется устройствами сбора информации.

Далее нужно передать информацию оператору (сталевару). В простейшем случае оператор сам снимает показания приборов. В другом случае информация доставляется оператору из лаборатории, где производится анализ. Если же оператор управляет несколькими установками, которые разбросаны на большой территории, то для передачи информации о ходе производственного процесса могут быть использованы специальные устройства, называемые устройствами телемеханики.

Получить всю информацию, оператор (сталевар), должен переработать информацию. Переработка информации может быть простейшей и оператор, основываясь на своем опыте и профессиональных знаниях, производит ее либо в уме, либо, если необходимы вычисления на бумаге. Однако в случае большого объема полученных данных их переработка может занять значительный промежуток времени. В этом случае применяются вычислительные машины.

Если вычислительная машина и оператор находиться вдали от исполнительных механизмов, то переработанную информацию нужно вновь передать средствами телемеханики к исполнительным механизмам, где происходит использование информации.

Таким образом, при управлении производственным процессам происходит получение, передача, переработка и использование информации.

Естественно, что в процессе управления человек, перерабатывая информацию, затрачивает умственную энергию.

Если функции управления процессом перекладываются с человека на автоматические устройства, то осуществляется автоматизация.

При этом процесс управления имеет замкнутый информационный контур без участия человека.

В соответствии с упомянутыми этапами существующие средства автоматизации можно разделить на четыре основные группы:

1. Средства для получения информации-устройства сбора информации (чувствительные элементы, датчики, измерительные приборы)- КИП- контрольно-измерительные приборы.

2. Средства для передачи информации-устройства телемеханики (УТМ).

3. Средства для переработки информации-устройства вычислительной техники (УВТ) и логические машины на основе полученной информации и алгоритма управления принимают решения.

4. Средства для использования информации -автоматические регуляторы и исполнительные механизмы (ИМ).

От КИП к УВТ устройства телемеханики передают результаты измерений (телеизмерения ТИ) и сигнализацию (телесигнализация ТС), а от УВТ к ИМ передаются команды управления (телеуправления ТУ).

Итак, к двум классам машин (машинам-орудиям и машинам-двигателям), возникшим в процессе механизации, добавляется новый третий класс машин, созданных в процессе автоматизации, в которых преобразовывается и перерабатывается информация -вычислительные машины (как механические, так и ЭВМ).

Различают системы телемеханики (СТМ) и автоматизированные системы управления (АСУ).

СТМ характеризуется:

а) наличием соответствующей аппаратуры (пультов управления с ключами команд, приборами, сигнализацией и т.п.), позволяющей человеку

управлять производством.

б) возможностью передачи информации в обе стороны, то есть от процесса к человеку и обратно.

АСУ можно разделить на АСУТП автоматическая система управления технологическими процессами) и АСУА-(автоматические системы управления организационного или административного типа).

В АСУТП -объектами управления являются приборы, машины и механизмы, а в АСУА-люди.

Предмет «Телемеханика»

Итак, определив место телемеханики в процессе управления, перейдем к определению самого понятия. Слово телемеханика состоит из двух греческих слов: теле- далеко и механика-мастерство или наука о машинах.

Телемеханика-это область науки и техники, занимающаяся изучением и построением устройств, преобразующих информацию в сигналы и передающих их на расстоянии по линиям связи для измерения, сигнализации и управления без участия человека или с его участием не более чем на одной стороне передачи.

Хотя научные основы всех методов и средств передачи информации и в том числе и телемеханики базируются на общей теории связи и теории информации, промышленная телемеханика имеет целый ряд специфических особенностей, облегчающих ее от телеграфа, телефона, телевидения и других средств связи.

Особенности эти следующие:

1. Передача очень медленно изменяющихся сообщений в диапазоне частот от сотых долей Герца и до 300 Гц (подтональный диапазон).

Кстати, для передачи релевых сообщений используется диапазон частот от 300Гц и выше.

2. Необходимости большой точности передачи информации телеизмерения (до 0,1%).

3. Недопустимость большого запаздывания в передаче информации при управлении производственным процессом. Длительная задержка передаваемых сообщений в телемеханике недопустима, так как это может в ряде случаев вызвать аварию.

4. Необходимость большой надежности в передаче команд, так как непрохождение команд и особенно появление ложной команды может привести к аварии. Вследствие этого возникает требование к большей достоверности передачи информации.

Так в телеуправлении допустимая вероятность возникновения ложной команды равна 10^-6_10^-10,что намного выше требований к достоверности передачи в других видах связи.

5. Отличие входных и выходных устройств от таких же устройств в линиях связи, где, как правило, на обоих концах передачи находится человек, тогда как в телемеханике человек либо вообще отсутствует, либо находится лишь на одном конце. На другом конце находятся либо датчики, либо исполнительные устройства объектов управления. Так же отличается и аппаратура обработки телемеханической информации.

6. Централизованность передачи информации. В телемеханике передача информации, как правило, осуществляется от объектов, которые могут быть весьма рассредоточены, в какой-то один пункт управления (к диспетчеру или ЭВМ) и,наоборот, из одного пункта управления ко многим объектам.

В телемеханике при передаче информации возникают следующие проблемы:

1. Достоверности, то есть передачи информации с малыми искажениями, как в аппаратуре, так и при передаче по линиям связи из-за помех.

2. Эффективности, то есть нахождении способов лучшего использования аппаратуры и линии связи при передаче большого количества информации.

3. Экономичности, то есть построения простых и дешевых устройств телемеханики, обеспечивающих наибольшее количество передаваемой информации при наименьшей затрате средств.

Итак, устройство телемеханики (УТМ) состоит из передающего полукомплекта, линии связи и приемного полукомплекта, линии связи и приемного полукомплекта.

Устройство телемеханики можно классифицировать по тем функциям, которые ими выполняются.

Устройство телеизмерения (ТИ) осуществляют передачу непрерывных измеряемых величин. Например, требуется передача данных с большой точностью от уровня продукта (бензина и т.д.), находящихся в какой-то емкости. Датчики уровня должны следить за каждым миллиметром или сантиметром изменения уровня, а система телеизмерения с большой точностью передавать эти значения.

Информация передается с контролируемого пункта (КП) на пункт управления (ПУ) или диспетчерский пункт. Если переданные величины не вводятся в ЭВМ, а предназначены для диспетчера, то на ПУ они представляются для визуальных наблюдений в виде показаний стрелочных приборов или цифровых светящихся табло. Зачастую полученная информация должна быть зарегистрирована в виде документов специальными регистрирующими приборами.

Устройства телесигнализации (ТС)- осуществляют передачу разного рода дискретных величин и сообщения о ходе производственного процесса, которые также вводятся в ЭВМ (иногда непосредственно в автоматический регулятор) или сигнализируют диспетчеру о состоянии контролируемых объектов. В последнем случае для привлечения внимания диспетчера к полученному сообщению об изменении состояние объекта или об аварии возникнуть звуковые или световые сигналы.

На примере измерения уровня в емкости можно указать, что если об измерении этого уровня нужны значительно менее подробные данные, чем при телеизмерении, например, нужно передать лишь два значения: емкость пуста или уровень максимален, то в этом случае целесообразно применять системы телесигнализации.

  КП

  ПУ

п

Устройства телеуправления (ТУ) -осуществляют передачу информации в виде команд на включение или отключение различных механизмов. Эти команды или посылаются диспетчером с ПУ или подаются с ЭВМ на изменение уставок в регуляторах для включения или отключения исполнительных механизмов. При этом, если объекты управления находятся в непосредственной близости от диспетчера или оператора, необходимости в обратной связи (сигнализации) отсутствует: диспетчер визуально наблюдает за исполнением посланных команд. [управление краном]. Как правило, объекты находятся вне поля зрения диспетчера, и о том, включились ли они или отключились после подачи команды, нужна сигнализация.

Система телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС)- является комбинированными системами, в которых осуществляется подача команды с диспетчерского пункта на управление объекта (ТУ), а с исполнительного пункта приходит сигнализация (ТС) об исполнении команды, то есть о том, что данный управляемый объект включился или отключится. Команды могут использоваться для самых разнообразных целей, например для изменения курса ракету, скорости ее движения, вк5лючения и отключения генераторов на электростанциях, машинах выключателей на подстанциях и т.п.

или

Структурная схема системы телеуправления

и телесигнализации

	ТУ		ТС

Дата добавления: 2014-01-07