Способы управления удаленными объектами .



Лабораторная работа №5.

Исследование систем дистанционных передач

Цель работы: Изучить принцип действия системы автоматики и телемеханики

Общие сведения о системах автоматики и телемеханики.

Отрасль науки и техники об автоматически действующих устройствах и системах носит название автоматики. При этом управление объектом и контроль его работы осуществляется в пределах сравнительно небольших расстояний. Для выполнения тех же функций на больших расстояниях применяются устройства телемеханики.

Телемеханика – отрасль науки и техники, охватывающая теорию и технические средства контроля и управления объектами на расстоянии.

В автоматической системе все функции управления технологическим процессом, являющимся объектом управления, осуществляются без участия человека. Структурная схема такой системы показана на рисунке.5.1

Рисунок 5.1.- Структурная схема автоматической системы управления.

 

Основой управления является получение и обработка информации о состоянии объекта и внешних условий его работы, для определения воздействий, которые необходимо приложить к объекту, чтобы достичь цели управления.

В нашей схеме от объекта управления (ОУ) поступает информация о его состоянии. Для сбора этой информации применяют контрольно-измерительные приборы (КИП) – чувствительные элементы, датчики, измерительные приборы и т.д. Затем собранная информация поступает в управляющее устройство (УУ), которое ее обрабатывает. В результате обработки информации выясняется необходимость вмешательства в режим работы управляемого объекта и характер управляющих воздействий. Для осуществления вмешательства в режим работы управляемого объекта управляющее устройство выдает информацию, которая поступает к объекту управления и используется для изменения режима его работы с помощью исполнительных устройств (ИУ).

Если управляющее воздействие в результате переработки информации осуществляется с участием человека, систему управления называют автоматизированной. Примером системы автоматики на железнодорожном транспорте служит система электрической централизации, предназначенная для управления регулирования движения поездов на станции.

Если технологический процесс рассредоточен на большой площади, то информацию, собранную контрольно-измерительными приборами, необходимо передать в управляющее устройство, которое может находиться на значительном расстоянии от исполнительных устройств. Такая передача информации называется телесигнализацией (ТС) или телеизмерением (ТИ) и осуществляется системой телемеханики (СТМ). Структурная схема телемеханической системы приведена на рис.2.

Рисунок 5.2.- Структурная схема телемеханической системы.

 

В этой системе управление процессом возлагается на диспетчера, который по данным телесигнализацииили телеизмерения принимает решенияи в виде команд телеуправления (ТУ) передает их на исполнительные устройства, используя систему телемеханики. Примером таких систем на железнодорожном транспорте являются системы диспетчерской централизации.

Все системы автоматики и телемеханики являютсясистемами переработки, передачи, воспроизведения, хранения и доставки информации.

Процесс обмена информации и ее переработка имеет весьма сложный характер, и осуществляется, как правило, в несколько этапов. Информация подвергается различным преобразованиям таким, как шифрование, перекодирование, запоминание и т.д.

Что же такое информация? В общем случае под информацией понимается совокупность сведений о событиях, объектах или явлениях. Для передачи и переработки информация представляется в некоторой форме с использованием различных знаков (символов). Совокупность знаков, содержащих ту или иную информацию, называютсообщением. Сообщение может иметь различное содержание, но всегда отображается в виде сигнала.Сигналсредство передачи информации в пространстве и времени.

В системах железнодорожной автоматики и телемеханики обычно используются электрические сигналы (ток, напряжение). Сигналы формируются изменением (модуляцией) тех или иных параметров (амплитуды, фазы, частоты) по закону передаваемых сообщений.

Для обеспечения возможности извлечения сообщений из сигнала последний должен формироваться по определенным правилам. Построение сигнала по определенным правилам называетсякодированием.

Сигнал является функцией времени. Если сигнал представляет собой функцию U(t), принимающую только определенные дискретные значения (например, 1 или 0) его называют дискретным. Точно также и сообщение, принимающее только некоторые дискретные значения, называютдискретным. Если же сигнал (сообщение) может принимать любые значения в некотором интервале времени, его называют непрерывным или аналоговым.

В современных системах автоматики и телемеханики используют дискретные сигналы, поэтому эти системы являются дискретными. В целом системы железнодорожной автоматики и телемеханики являются весьма сложными по структуре и содержат большое число дискретных устройств. Так управляющие устройства автоматики и телемеханики, а также электронных АТС представляют собой управляющие комплексы с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ.

Способы управления удаленными объектами .

В зависимости от степени удаления объекта от пункта управления применяют три способа управления: местный, дистанционный и телемеханический.

При местном способе управления на пункте управления находятся органы управления и источник энергии для питания объектов. На контролируемом пункте находятся управляемые объекты. Пункт управления и контролируемый пункт соединяются линией связи (рис.3)

Рис.3.Схема местного способа управления.

 

Достоинствами местного способа является его простота, отсутствие какой-либо дополнительной аппаратуры. Этот способ называют еще прямопроводным управлением. Его отличает высокая надежность по передачи информации и высокая помехоустойчивость. Так, повреждение одного канала связи (провода) не нарушает управление другими объектами.

При местном способе осуществляется центральное питание объектов. Это означает, что вся энергия, необходимая для включения объектов управления, передается по линии связи из центра управления. Поэтому местный способ имеет два существенных недостатка – невысокую дальность управления из-за потерь энергии в линии связи и многоканальность (многопроводность). Поэтому местный способ применяют на небольших расстояниях (десятки, сотни метров) при небольшом числе объектов (десятки объектов).

В железнодорожной автоматике местный способ управления применяют в системах электрической централизации (ЭЦ) с центральным питанием. Органы управления (сигнальные кнопки, стрелочные рукоятки) расположены на специальном пульте-табло на посту ЭЦ. Управляемые объекты (стрелки и светофоры) находятся в горловине станции и связаны с постом ЭЦ кабелем.

Чтобы увеличить дальность управления применяют дистанционный способ. В этом случае на контролируемом пункте в линию связи включаются дополнительные промежуточные линейные реле, через контакты которых осуществляется управление двигателями. Центральный источник энергии используется для питания промежуточных реле, а управляемые объекты (двигатели) имеют местное питание от местного источника энергии. Такой способ позволяет увеличить дальность управления, поскольку по линейным проводам передается ток для включения реле (единицы миллиампер), который примерно в тысячу раз меньше тока, потребляемого двигателями (единицы ампер) (рис.4).

 

Рисунок 5.4. - Схема дистанционного способа управления.

 

Дистанционный способ принципиально отличается от местного тем, что в нем по линии связи передается информация о том, какой объект надо включить, а не энергия для включения этого объекта. Однако эта информация не является кодированной и поэтому многоканальность, как недостаток сохраняется. Дистанционный способ применяется на средних расстояниях (сотни метров, километры) при небольшом числе объектов (десятки объектов).

Данный способ используется в системах электрической централизации с местным питанием (рис.5). В этом случае в горловине станции располагается релейный шкаф, в котором размещаются промежуточные реле и другая аппаратура.

 

Рисунок 5.5. Структурная схема электрической централизации с местным управлением.

 

Чтобы исключить многоканальность как недостаток системы управления необходимо закодировать передаваемую информацию (телемеханический способ управления). Он применяется при больших расстояниях и большом числе управляемых объектов. Основная цель телемеханического способа сделать число каналов связи существенно меньше числа управляемых объектов. В большинстве случаев используется всего один канал связи. Дальность управления определяется только чувствительностью и мощностью приемо-передающей аппаратуры и в принципе неограниченна.

В общем виде системы телемеханики содержат источник сообщений (ИС), кодирующее устройство (КУ), передатчик (ПЕР), линии связи (ЛС), приемник (ПР), декодирующее устройство (ДУ) и исполнительное устройство (ИУ) (рис.6)

Рисунок 5.6. Структурная схема телемеханического способа управления.

Источник сообщения генерирует сообщение А, им могут быть контрольные реле или измерительные датчики (в системах ТС и ТИ), кнопки в пультах или управляющие устройства (в системах ТУ и ТР). Кодирующее устройство (кодер) формирует из сообщения А сигнал, который в передатчике преобразуется в вид, удобный для передачи по линиям связи – физической среде, по которой передаются сигналы. Такой средой может быть специальный электрический кабель, радиоканал, оптическое волокно, линия энергоснабжения и т.д. Приемник преобразует сигнал из линии связи в первоначальный вид, а декодирующее устройство (декодер) формирует из сигнала сообщение В, воздействующее на исполнительное устройство. Цель системы – передача сообщения от источника к получателю, считается выполненной, если сообщение В, принятое получателем, полностью соответствует переданному сообщению А. При передаче от источника к получателю сообщение подвергается искажениям вследствие воздействия помех. Под помехой понимается постороннее возмущение в системе телемеханики, действие которого приводит к несоответствию передаваемого и принятого сообщений.

 


Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 39; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ