Telemehanički sustavi, primjene telemehanike

Telemehanika je područje znanosti i tehnologije koje obuhvaća teoriju i tehnička sredstva automatskog prijenosa upravljačkih naredbi i informacija o statusu objekata na daljinu.

Pojam «telemehanika» predložio je 1905. godine francuski znanstvenik E. Branly za područje znanosti i tehnologije za daljinsko upravljanje mehanizmima i strojevima.

Telemehanika omogućuje koordinaciju rada prostorno odvojenih jedinica, strojeva, instalacija te ih zajedno s komunikacijskim kanalima povezuje u jedinstveni sustav upravljanja na udaljenosti od proizvodnih pogona ili drugih procesa.

Sredstva telemehanike, zajedno sa sredstvima automatizacije, omogućuju daljinsko upravljanje strojevima i instalacijama bez dežurstva u lokalnim objektima i spajaju ih u jedinstvene proizvodne komplekse s centraliziranim upravljanjem (energetski sustavi, željeznički, zračni i vodeni promet, naftna polja, cjevovodi za autoceste). , velike tvornice, kamenolomi itd. rudnici, sustavi navodnjavanja, gradska komunalna poduzeća itd.).

Telemehanički sustav — skup telemehaničkih uređaja i komunikacijskih kanala dizajniranih za automatski prijenos kontrolnih informacija na daljinu.

Klasifikacija telemehaničkih sustava provodi se prema glavnim karakteristikama koje karakteriziraju njihova svojstva. Oni uključuju:

• prirodu odaslanih poruka;
• obavljene funkcije;
• vrstu i smještaj objekata upravljanja i kontrole;
• konfiguracija;
• struktura;
• vrste komunikacijskih linija;
• načini njihove upotrebe za prijenos signala.

Prema funkcijama koje obavljaju, telemehanički sustavi se dijele na sustave:

• daljinski upravljač;
• televizijski signali;
• telemetrija;
• teleregulacija.

U sustavima daljinskog upravljanja (RCS) s kontrolne točke često se prenosi veliki broj elementarnih naredbi poput "uključeno", "isključeno" ("da", "ne"), namijenjenih različitim objektima (primateljima informacija).

U sustavima telesignalizacije (TS) Kontrolni centar prima iste elementarne signale o stanju objekata, kao što su «da», «ne». U telemetriji i teleregulaciji (TI i TP) prenosi se vrijednost mjerenog (kontroliranog) parametra.

TC sustavi se koriste za prijenos diskretnih ili kontinuiranih naredbi upravljačkim objektima. Potonji tip uključuje upravljačke naredbe koje se prenose za glatku promjenu kontroliranog parametra. TC sustavi namijenjeni prijenosu upravljačkih naredbi ponekad se izdvajaju u neovisnu klasifikacijsku skupinu od TR sustava.

TS sustavi koriste se za prijenos diskretnih poruka o statusu nadziranih objekata (na primjer, za uključivanje ili isključivanje opreme, postizanje graničnih vrijednosti parametra, pojavu hitnog stanja itd.).

TI sustavi se koriste za prijenos kontinuiranih kontroliranih vrijednosti. TS i TI sustavi spojeni su u skupinu sustava daljinskog upravljanja (TC).

U nizu slučajeva koriste se kombinirani ili složeni telemehanički sustavi koji istovremeno obavljaju funkcije TU, ​​TS i TI.

Prema načinu prijenosa poruka telemehanički sustavi se dijele na jednokanalne i višekanalne. Većina sustava je višekanalna, odašilje signale preko zajedničkog komunikacijskog kanala do ili od mnogih TC objekata. Oni tvore veliki broj podkanala objekata.

Ukupan broj različitih signala TU, TS, TI i TR u telemehaničkom sustavu u željezničkom prometu, naftnim poljima i cjevovodima već doseže tisuće, a broj elemenata opreme - mnogo desetaka tisuća.

Upravljačke informacije koje telemehanički sustavi prenose na daljinu namijenjene su operateru ili upravljačkom računalu na jednom kraju sustava i upravljačkim objektima na drugom.

Informacije moraju biti predstavljene u obliku koji je jednostavan za korištenje. Stoga telemehanički sustav uključuje uređaje ne samo za prijenos informacija, već i za distribuciju i prezentaciju u obliku pogodnom za percepciju od strane operatera ili unos u upravljački stroj. Ovo se također odnosi na uređaje za prikupljanje i pretprocesiranje podataka TI i TS.

Prema vrsti opslužnih (nadziranih i upravljanih) objekata, telemehanički sustavi se dijele na sustave za nepokretne i pokretne objekte.

Prva skupina uključuje sustave za stacionarna industrijska postrojenja, druga — za upravljanje brodovima, lokomotivama, dizalicama, zrakoplovima, projektilima, kao i tenkovima, torpedima, vođenim projektilima itd.

Prema smještaju kontroliranih i nadziranih objekata razlikuju se jedinstveni i disperzirani sustavi objekata.

U prvom slučaju, svi objekti koje sustav opslužuje nalaze se u jednoj točki. U drugom slučaju, objekti koje sustav opslužuje su raštrkani jedan po jedan ili u skupinama u određenom broju točaka koje su na različitim točkama povezane zajedničkom komunikacijskom linijom.

Telemehanički sustavi s objedinjenim objektima uključuju posebice sustave za pojedinačne elektrane i transformatorske stanice, pumpne i kompresorske instalacije. Takvi sustavi služe jednoj točki.

Distribuirani telemehanički sustavi uključuju, na primjer, sustave naftnih polja. Ovdje telemehanika opslužuje veliki broj (desetke, stotine) naftnih bušotina i drugih instalacija raspoređenih na terenu i kontroliranih s jedne točke.

Telemehanički sustav za raštrkana mjesta — vrsta telemehaničkih sustava u kojima je nekoliko ili velik broj geografski raspršenih kontroliranih točaka povezano na zajednički komunikacijski kanal, od kojih svaka može imati jednu ili više tehničkih kontrola, tehničkih informacija ili objekata vozila.

Broj disperziranih objekata i kontroliranih točaka u sustavima centraliziranog upravljanja proizvodnjom, procesima u industriji, prometu i poljoprivredi znatno je veći od broja koncentriranih objekata.

U takvim sustavima upravljanja relativno su male točke razbacane duž linije (naftovodi i plinovodi, navodnjavanje, transport) ili po području (naftna i plinska polja, industrijska postrojenja itd.). Sva mjesta sudjeluju u jedinstvenom, međusobno povezanom proizvodnom procesu.

Primjer telemehaničkog sustava s distribuiranim objektima: Daljinsko upravljanje u električnim mrežama

Glavni znanstveni problemi telemehanike:

• učinkovitost;
• pouzdanost prijenosa informacija;
• optimizacija struktura;
• tehnička sredstva.

Važnost telemehaničkih problema raste s povećanjem broja objekata, količine odaslanih informacija i duljine komunikacijskih kanala koji dosežu tisuće kilometara.

Problem učinkovitosti prijenosa informacija u telemehanici leži u ekonomičnom korištenju komunikacijskih kanala kroz njihovo zbijanje, odnosno u smanjenju broja kanala i njihovom racionalnijem korištenju.

Pitanja pouzdanosti prijenosa su u uklanjanju gubitka informacija tijekom prijenosa zbog učinaka smetnji iu osiguravanju pouzdanosti hardvera.

Optimizacija strukture — u odabiru sheme komunikacijskih kanala i opreme telemehaničkog sustava, koja jamči maksimalnu pouzdanost i učinkovitost prijenosa informacija.

Odabir se temelji na zbirnim kriterijima. Važnost optimizacije strukture raste sa složenošću sustava i prelaskom na složene sustave s distribuiranim objektima i upravljanjem na više razina.

Teorijsku osnovu telemehanike čine: teorija informacija, teorija zaštite od buke, teorija statističke komunikacije, teorija kodiranja, teorija strukture, teorija pouzdanosti. Ove teorije i njihove primjene razvijaju se i razvijaju uzimajući u obzir specifičnosti telemehanike.

Najsloženiji i najsloženiji problemi nastaju u sintezi velikih sustava daljinskog upravljanja, uključujući i sustave teleautomatike. Za sintezu takvih sustava još je nužniji integrirani pristup temeljen na generaliziranim kriterijima, uzimajući u obzir uvjete prijenosa i optimalnu obradu informacija. Ovo predstavlja problem za optimalno daljinsko upravljanje.

Modernu telemehaniku karakterizira razvoj metoda i tehničkih sredstava u najrazličitijim smjerovima. Broj područja primjene telemehaničkih sustava i obujam implementacije u svakom od njih stalno se proširuju.

Tijekom nekoliko desetljeća količina uvedene telemehanike povećavala se otprilike 10 puta svakih 10 godina. U nastavku su informacije o područjima primjene telemehanike.

Telemehanika u energetici

Telemehanički uređaji koriste se u geografski odvojenim objektima u svim fazama proizvodnje i distribucije električne energije za upravljanje: agregatima (u sklopu velikih hidroelektrana), napajanjem industrijskih poduzeća, elektranama i trafostanicama elektroenergetskog sustava, elektroenergetskim sustavima.

Električnu energiju karakterizira prisutnost nekoliko razina kontrole uključenih u hijerarhijski sustav s nizom kontrolnih točaka različitih rangova.Elektranama i trafostanicama upravlja dispečersko mjesto elektroenergetskog sustava, a potonje čine međusobno povezane elektroenergetske sustave.

U tom smislu, lokalne i centralizirane funkcije obavljaju se na svakoj kontrolnoj točki.

Prvi uključuje razvoj kontrolnih akcija za objekte koje opslužuje ova točka, kao rezultat obrade informacija koje dolaze iz objekata i iz drugih kontrolnih točaka.

Drugom - prijenos informacija o tranzitu s niže razine na kontrolne točke više razine bez obrade ili uz djelomičnu obradu informacija, dok prijenos TI i signala vozila s kontrolne točke niže razine na višu - izvodi se prva razina.

Većina lokacija elektroenergetskog sustava je velika, koncentrirana. Nalaze se na velikim udaljenostima koje se mjere stotinama, a ponekad i tisućama kilometara.

Najčešće se prenose informacije putem HF komunikacijskih kanala preko dalekovoda.

Za nadzor i upravljanje elektranama i trafostanicama u elektroenergetskom sustavu potrebno je relativno malo informacija. U ovoj fazi koriste se TU-TS uređaji s vremenskom podjelom signala, jednokanalni uređaji frekvencije i pulsno-frekvencijski TI sustavi koji rade preko posebnih komunikacijskih kanala.

Kako bi se poboljšala kvaliteta isporučene energije, povećala pouzdanost rada prijenosnih mreža i smanjili gubici, potrebno je dodatno usložnjavanje dispečerskog upravljanja. Ovi se zadaci mogu riješiti širokim uvođenjem računalne tehnologije u različitim fazama upravljanja.

Vidi također: Telemehanički sustavi u energetici i Otpremna mjesta u elektroenergetskom sustavu

Telemehanika u industriji nafte i plina

Uređaji za daljinsko upravljanje koriste se za centraliziranu kontrolu i upravljanje naftnim ili plinskim bušotinama, sabirnim mjestima nafte, kompresorskim i drugim instalacijama na naftnim ili plinskim poljima.

Broj samo telemehaniziranih naftnih bušotina je nekoliko desetaka tisuća. Specifičnost tehnoloških procesa proizvodnje, primarne prerade i transporta nafte i plina sastoji se u kontinuitetu i automatizmu tih procesa koji u normalnim uvjetima ne zahtijevaju intervenciju čovjeka.

Telemehanički alati omogućuju vam prijelaz s trosmjenskog servisa bunara i drugih gradilišta na jednu smjenu, s timom za hitne slučajeve koji dežura u večernjim i noćnim smjenama.

Uvođenjem telemehanizacije često se radi proširenje naftnih polja. Centralno je kontrolirano do 500 bušotina, raspoređenih na području od nekoliko kilometara2 do više desetaka km2... Broj TU, ​​TS i TI na svakoj kompresorskoj stanici, stanici za prikupljanje nafte i drugim instalacijama doseže mnogo desetaka.

Trenutno se radi na spajanju naftnih polja u proizvodnju kako bi se održali optimalni uvjeti naftnih polja i pogona.

Sredstva automatizacije i telemehanike omogućuju promjenu i pojednostavljenje tehnologija, procesa na naftnim poljima, što daje veliki ekonomski učinak.

Glavni cjevovodi

Telemehanički uređaji služe za centralizirano upravljanje i upravljanje plinovodima, naftovodima i produktovodima.

Uz magistralne cjevovode organizirane su službe regionalnog i središnjeg dispečera.Prvi uključuje objekte tehničke specifikacije, tehničke opreme i tehničkih informacija u ograncima cjevovoda, na obilaznim linijama, prijelazima preko rijeka i željezničkih pruga. itd., objekti katodne zaštite, crpne i kompresorske stanice (slavine, ventili, kompresori, pumpe i dr.).

Područje regionalnog dispečera je 120 — 250 km, na primjer između susjednih crpnih i kompresorskih stanica. Funkcije TU (operativne) obavlja centar, dispečer samo ako nisu povjerene oblasnom dispečeru.

Postoji tendencija smanjenja tehničkih nadzornih objekata s prijenosom ovih funkcija na lokalne automatske uređaje, na prijelaz na centralizirano upravljanje bez službe dispečera dispečera ili smanjenje njegovih funkcija.

Kemijska industrija, metalurgija, strojarstvo

U velikim industrijskim poduzećima telemehanički uređaji prenose operativne i proizvodno-statističke informacije kako za upravljanje pojedinim granama industrije (tehnološke radionice, energetski objekti), tako i za upravljanje cijelim pogonom.

S udaljenostima između kontroliranih točaka i kontrolne točke od 0,5 - 2 km, telemehanika uspješno konkurira sustavima daljinskog prijenosa i omogućuje uštede zbog smanjenja duljine kabela.

Industrijska poduzeća karakteriziraju prisutnost velikih koncentriranih i raštrkanih objekata. Prvi uključuju električne podstanice, kompresorske i crpne stanice, tehnološke radionice, drugi - objekte smještene jedan po jedan ili u malim skupinama (ventili za opskrbu plinom, vodom, parom itd.).

Kontinuirane informacije prenose se uređajima sustava telemetrije intenziteta, TI uređajima s vremenskim ili kodnim impulsima. Potonji su obično uključeni u složene TU-TS-TI uređaje, prenoseći diskretne i kontinuirane informacije preko komunikacijskog kanala.

Kabelske komunikacijske linije uglavnom se koriste u industrijskim poduzećima.

Povećanje količine informacija koje ulaze u kontrolni centar zahtijevalo je automatizaciju njihove obrade. U tom smislu koriste se složeni sustavi koji osiguravaju obradu informacija za dispečera (operatera).

Rudarstvo i industrija ugljena

U rudarstvu i rudarstvu ugljena, telemehanički uređaji se koriste za kontrolu i nadzor koncentriranih objekata u rudnicima i na površini, za kontrolu mobilnih disperznih objekata u rudarskim područjima, za upravljanje protočno-transportnim sustavima.Posljednje dvije zadaće su najspecifičnije za industrija rudarstva i ugljena.

U podzemnim radovima, gdje se, na primjer, nalaze uređaji za telekonferencijska kolica, telemehanički signali prenose se dalekovodima 380 V — 10 kV preko zauzetih telefonskih linija, kao i kombiniranim kanalima: od mobilnog objekta do spuštajuće trafostanice — a niskonaponske mreže, zatim u kontrolnu sobu — slobodni ili zauzeti par žica u telefonskom kabelu. Koriste se vremenski i frekvencijski sustavi TU — TS.

Iskrivljenje rasporeda rada protočno-transportnog sustava remeti tehnološki ciklus, zbog čega telemehanički uređaji moraju imati povećanu pouzdanost.U ovom slučaju koriste se kabelske komunikacijske linije između dispečerskog centra, lokalnih kontrolnih točaka i kontroliranih točaka.

Željeznički promet

Posjedujem željezničku automatiku i telemehaničke sustave u željezničkom prometu koji osiguravaju sigurno kretanje vlakova i hitnost njihovog kretanja. Ova dva cilja obično se postižu istovremeno s takvim uređajima. Njihovo oštećenje utječe i na sigurnost i na hitnost kretanja.

Glavni zahtjevi za uređaje automatizacije i telemehanike u ovom slučaju su usklađenost uređaja s radnim uvjetima - intenzitet i brzina kretanja - te visoka pouzdanost njihovog rada.

Telemehanički uređaji koriste se za kontrolu napajanja elektrificiranih cesta i za centraliziranje dispečerstva (upravljanje prekidačima i signalima) unutar mjesta (upravljački krug) ili stanice.

U elektroenergetici željeznice postoje dva nezavisna zadatka: upravljanje vučnim podstanicama, dioničkim stupovima i upravljanje nadzemnim rastavljačima. U isto vrijeme, kontrola se provodi unutar kruga otpreme duljine 120-200 km, duž kojeg se nalazi 15-25 kontroliranih točaka (vučne podstanice, sekcijski stupovi, stanice sa zračnim rastavljačima).

TU s kontaktnim rastavljačima omogućuje obavljanje popravaka bez ometanja voznog reda vlakova. TU rastavljači, smješteni u manjim skupinama duž pruge, izvode se posebnim uređajem TU — TS.

Više informacija: Željeznička automatika i telemehanika

Sustavi za navodnjavanje

Uređaji za daljinsko upravljanje koriste se za centraliziranu kontrolu i upravljanje zahvatom i distribucijom vode.

Jedan je od najvećih korisnika telemehanike. Koriste se za upravljanje gravitacijskim sustavima navodnjavanja, glavnim kanalima i bunarima za primanje vode (uključujući vodena vrata, štitove, ventile, pumpe, razinu vode i TI protok, itd.). Duljina sustava za navodnjavanje s daljinskim upravljanjem je do 100 km.

SCADA sustavi u telemehanici

SCADA (skraćeno od supervisory control and data acquisition) je softverski paket dizajniran za razvoj ili pružanje rada sustava u stvarnom vremenu za prikupljanje, obradu, prikaz i arhiviranje informacija o objektu nadzora ili upravljanja.

SCADA sustavi se koriste u svim sektorima gospodarstva, gdje je potrebno osigurati operatersku kontrolu nad tehnološkim procesima u realnom vremenu.

Pogledajte ovdje za više detalja: SCADA sustavi u elektroinstalacijama