В.Н.Тутевнч
Телемеханика
учебное пособие для вузов
Оглавление |
|
Предисловие..................................................................................................................................... |
6 |
Введение............................................................................................................................................ |
8 |
§ В. 1. Автоматизация и кибернетика................................................................................... |
8 |
§ В. 2. Телемеханика............................................................................................................. |
14 |
§ В. 3. Краткие сведения по истории развития телемеханики....................................... |
21 |
Часть первая. Передача телемеханической информации....................................................... |
23 |
Глава 1. Сообщение и информация....................................................................................... |
23 |
§1.1. Основные понятия...................................................................................................... |
23 |
§ 1.2. Информация................................................................................................................. |
25 |
§ 1.3. Переносчики информации......................................................................................... |
30 |
Глава 2. Квантование................................................................................................................ |
39 |
§2.1. Виды сообщений и квантование.............................................................................. |
40 |
§ 2.2. Квантование по уровню............................................................................................. |
41 |
§ 2.3. Квантование по времени (дискретизация)............................................................... |
44 |
§ 2.4. Квантование по уровню и по времени...................................................................... |
47 |
§ 2.5. Дифференциальное квантование.............................................................................. |
49 |
Глава 3. Кодирование................................................................................................................ |
50 |
§ 3.1. Основные понятия. Передача кодовых комбинаций.............................................. |
50 |
§ 3.2. Системы счисления и математические операции с двоичными числами........... |
53 |
§ 3.3. Непомехозащищенные коды...................................................................................... |
59 |
§ 3.4. Помехозащищенные (корректирующие) коды........................................................ |
65 |
§ 3.5. Недвоичные коды........................................................................................................ |
97 |
§ 3.6. Частотные коды........................................................................................................... |
98 |
Глава 4. Методы модуляции................................................................................................... |
100 |
§ 4.1. Непрерывные методы модуляции........................................................................... |
101 |
§ 4.2. Импульсные методы модуляции.............................................................................. |
117 |
Глава 5. Достоверность передачи телемеханической информации................................ |
123 |
§5.1. Основные понятия.................................................................................................... |
124 |
§ 5.2. Помехи........................................................................................................................ |
127 |
§ 5.3. Помехоустойчивость элементарного сигнала....................................................... |
131 |
§ 5.4. Помехоустойчивость передачи кодовых комбинаций при независимых |
|
ошибках................................................................................................................................ |
140 |
§ 5.5. Передача информации с повторением (накоплением)......................................... |
143 |
§ 5.6. Передача информации с обратной связью.............................................................. |
144 |
§ 5.7. Помехоустойчивость передачи телеизмерений..................................................... |
149 |
§ 5.8. Помехоустойчивость непрерывной модуляции.................................................... |
153 |
§ 5.9. Методы борьбы с помехами..................................................................................... |
155 |
Глава 6. Организация каналов связи для передачи телемеханической информации |
|
.................................................................................................................................................... |
158 |
§6.1. Каналы связи по физическим проводным линиям связи.................................... |
159 |
§ 6.2. Каналы связи в выделенной полосе частот проводной линии связи................ |
164 |
§ 6.3. Каналы связи по линиям электроснабжения......................................................... |
170 |
§ 6.4. Модемы....................................................................................................................... |
172 |
§ 6.5. Каналы связи по радио............................................................................................. |
173 |
§ 6.6. Каналы связи по световодам.................................................................................... |
177 |
Часть вторая. Элементы и узлы систем телемеханики............................................................ |
181 |
Глава 7. Элементы, используемые в телемеханике............................................................. |
181 |
§7.1. Обзор элементов, используемых в телемеханике................................................ |
181 |
§ 7.2. Электромагнитные реле........................................................................................... |
182 |
§ 7.3. Интегральные микросхемы...................................................................................... |
183 |
§ 7.4. Логические элементы................................................................................................ |
186 |
§ 7.5. Триггеры..................................................................................................................... |
191 |
Глава 8. Дешифраторы, шифраторы и счетчики................................................................. |
205 |
§8.1. Дешифраторы........................................................................................................... |
205 |
§ 8.2. Шифраторы................................................................................................................ |
210 |
§ 8.3. Счетчики.................................................................................................................... |
211 |
Глава 9. Регистры, распределители и коммутаторы........................................................... |
217 |
§9.1. Основные понятия................................................................................................... |
217 |
§ 9.2. Регистры...................................................................................................................... |
219 |
§ 9.3. Распределители, коммутаторы и мультиплексоры Распределители................... |
227 |
Глава 10. Узлы и схемы, используемые в системах телемеханики.............................. |
234 |
§ 10.1. Кодопреобразователи........................................................................................... |
234 |
§ 10.2. Схема сравнения кодов.......................................................................................... |
256 |
§ 10.3. Бесконтактные ключи............................................................................................. |
257 |
§ 10.4. Компараторы............................................................................................................ |
258 |
§ 10.5. Частотные избиратели (реле)................................................................................ |
260 |
Часть третья. Основные принципы телемеханики.................................................................. |
265 |
Глава 11. Передача и прием телемеханических сигналов................................................. |
265 |
§ 11.1. Разделение сигналов............................................................................................... |
266 |
§ 11.2. Виды телемеханических передач........................................................................ |
275 |
§ 11.3. Способы выбора объектов.................................................................................... |
277 |
Глава 12. Телеуправление и телесигнализация.................................................................... |
278 |
§ 12.1. Основные понятия.................................................................................................. |
279 |
§ 12.2. Принципы построения временных систем ТУ — ТС........................................ |
283 |
§ 12.3. Синфазирование и синхронизация систем телемеханики с временным |
|
разделением сигналов........................................................................................................ |
287 |
§ 12.4. Принципы построения частотных систем ТУ — ТС......................................... |
294 |
§ 12.5. Принципы построения частотно-временных систем ТУ — ТС..................... |
298 |
§ 12.6. Схемы телесигнализации и телеуправления....................................................... |
301 |
Глава 13. Телеизмерение........................................................................................................ |
306 |
§ 13.1. Основные понятия................................................................................................. |
306 |
§ 13.2. Частотно-импульсные системы............................................................................. |
310 |
§ 13.3. Времяимпульсные системы.................................................................................... |
314 |
§ 13.4. Кодоимпульсные (цифровые) системы............................................................... |
316 |
§ 13.5. Частотные системы переменного тока............................................................... |
330 |
§ 13.6. Многоканальные телеизмерения........................................................................... |
332 |
§ 13.7. Ретрансляция телеизмерений................................................................................ |
334 |
§ 13.8. Адаптивные телеизмерительные системы........................................................... |
335 |
Глава 14. Представление информации в системах телемеханики................................ |
339 |
§ 14.1. Методы представления информации.................................................................... |
339 |
§ 14.2. Средства воспроизведения информации............................................................. |
343 |
§ 14.3. Средства регистрации информации...................................................................... |
352 |
§ 14.4. Оборудование для размещения средств воспроизведения информации........ |
355 |
Часть четвертая. Системы телемеханики.................................................................................. |
359 |
Глава 15. Системы телемеханики на интегральных микросхемах.................................. |
359 |
§ 15.1. Комплекс систем телемеханики ТМ-120............................................................. |
362 |
§ 15.2. Система телемеханики ТМ-320............................................................................. |
368 |
§ 15.3. Система телемеханики ТМ-310............................................................................. |
371 |
§ 15.4. Система телемеханики ТМ-620............................................................................. |
375 |
§ 15.5. Системы телемеханики ТМ-511 иТМ-512......................................................... |
377 |
§ 15.6. Система телемеханики ТМ-130............................................................................. |
381 |
Глава 16. Системы телемеханики с использованием вычислительной техники............ |
385 |
§ 16.1. Применение микропроцессоров в телемеханике................................................ |
385 |
§ 16.2. Адаптивная телеинформационная система АИСТ............................................. |
390 |
§ 16.3. Управляющие вычислительные телекомплексы................................................. |
393 |
Приложение 1............................................................................................................................... |
396 |
Приложение II............................................................................................................................ |
410 |
Предисловие
ВОсновных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981
—1985 годы и на период до 1990 года отмечается, что главной задачей одиннадцатой пятилетки является обеспечение дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научнотехнического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития Значи тельная роль в решении этой задачи отводится автоматизации и телемеханизации технологических процессов, способствующих дальнейшему повышению производительности труда Это обусловливается, в частности, использованием новейших достижений микроэлектроники, на базе которой строятся современные системы телемеханики.
За последнее десятилетие произошло существенное совершенствование систем телемеханики и расширение областей их применения Этому способствовало в первую очередь использование для построения систем телемеханики интегральных микросхем и средств вычислительной техники (микропроцессоров и микро-ЭВМ).
По сравнению со своими предшественниками, выполненными на транзисторах, современные системы телемеханики более надежны и обладают большими возможностями Так, кроме традиционных функций (телеуправление, телеизмерение, телесигнализация, телерегулирование и передача статистической информации) они могут осуществлять предварительный отбор информации после ее сбора, образовывать сигналы, оптимальные для передачи по данному каналу связи, принимать решения для управления местной автоматикой, выдавать по выбору и повторно информацию диспетчеру для визуального контроля и регистрации и т. д. Применение в системах телемеханики дисплеев с цветными или черно-белыми электронно-лучевыми трубками вместо миемощитов или в дополнение к ним позволило повысить эффективность работы диспетчера
Современные системы телемеханики лучше защищены от помех за счет более совершенных кодов, а сжатие данных позволяет увеличить объем передаваемой информации по тем же каналам связи. Кроме того, многие системы телемеханики имеют устройство самоконтроля, способное обнаружить ошибки как в самой системе, так и в сигналах синхронизации и передаваемой информации
Системы телемеханики используют во многих отраслях народного хозяйства самостоятельно или в составе автоматизированных систем управления
Обеспечение различных отраслей народного хозяйства средствами телемеханики производится путем их агрегатного построения из унифицированных блоков В настоящее время разработан агрегатный комплекс средств телемеханической техники (АСТТ). Элементной базой этого комплекса являются интегральные микросхемы (ИМС) На функциональных блоках и узлах, выполненных на ИМС, строятся системы телемеханики
Для отраслей промышленности, обладающих определенной спецификой (нефте- и газопроводы, железнодорожный транспорт и др.), разработаны и выпускаются специализированные системы телемеханики.
При написании настоящего учебного пособия автором использован его многолетний опыт чтения лекций студентам и специалистам промышленности, а также выполнения научно-исследовательских работ по разработке несерийных систем телемеханики на факультете «Автоматика и вычислительная техника» Московского института нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина.
Автор выражает признательность рецензентам книги — коллективам кафедр системотехники МЭИ (зав. кафедрой — проф. В. А. Мясников) и МИРЭА (зав. кафедрой
— проф. О. А. Горяйнов) — за ряд ценных замечаний и советов, направленных на улучшение содержания и методики изложения данного курса. Особую благодарность автор приносит канд. техн. наук Р. Р. Васильеву за добросовестное и квалифицированное научное редактирование.
Отзывы о книге просьба нанравлять по адресу: 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14, издательство «Высшая школа».
Автор