в его конце. В следующем цикле он вновь занускается СС, и так каждый цикл. Синхронизация распределителей в каждом цикле делает надежной их работу и является основным преимуществом циклической синхронизации. Однако в этом случае стабильность частоты генераторов должна быть такой, чтобы рассогласование их частот не привело к несовпадению импульсов в пределах одного цикла. Вероятность рассогласования возрастает с увеличением числа элементов распределителя. Во избежание рассогласования частот генераторов целесообразно использовать дополнительное синфазирование по импульсам. На рис. 12.11,а такое синфазирование на КП условно показано стрелкой.

Наличие синхронизирующего имнульса повышает вероятность возникновения ложной команды, так как возможно появление ложного синхронизирующего имнульса, приводящего к нарушению синхронной и синфазной работы распределителей, и команда, посланная, например, для включения одного объекта, включает другой объект. С помехой, создающей ложный синхронизирующий имнульс, можно бороться нутем запирания канала синхронизации на время между посылками синхронизирующих имнульсов. Предотвращение подавления синхронизирующего имнульса достигается посылкой этих имнульсов более помехоустойчивым способом, т. е. образованием более сложного синхронизирующего сигнала.

Пошаговая или шаговая сиихроиизация (рис. 12.11,6). Один из распределителей (ведущий) переключается генератором, другой (ведомый) — ведущим распределителем с помощью специально посылаемых имнульсов, которые называют имнульсами движения или тактовыми имнульсами (на рисунке они показаны в виде имнульсов отрицательной поляр­ ности). Иногда импульсы движения посылаются тем же генератором, который переключает ведущий распределитель. Системы телемеханики с шаговой синхронизацией могут быть спорадическими или непрерывно действующими (циклическими). Такой способ синхронизации применяется, если отсутствует единая промышленная сеть переменного тока, с помощью которой можно легко осуществить синхронную работу распределителей, и нельзя использовать другие методы синхронизации.

Жесткоциклическая сиихроиизация (рис. 12.11,в). Этот способ синхронизации отличается от циклической тем, что переключение распределителей на ПУ и КП осуществляется от единой сети переменного тока через формирователи Ф, преобразующие синусоидальное напряжение в импульсы. Таким образом, вместо двух генераторов имеется один общий — сеть переменного тока. Циклическая синхронизация, устанавливающая распределители в начале каждого цикла в исходное положение, позволяет осуществить их переключение от каждой полуволны переменного тока. Это увеличивает длительность передаваемых имнульсов практически до 8 мс и не ограничивает емкости системы.

§ 12.4. Принципы построения частотных систем ТУ — ТС

Системы ТУ. Такие системы были описаны при рассмотрении частотного разделения сигналов (см. рис 11.2). В частотных системах обычно используется телефонный канал, полоса частот которого (300—3400 Гц) делится

соответствует частотам ±3 Гц, т. е. равна 6 Гц при отведенной полосе для передачи сообщения 15 Гц (300, 315 Гц). Та же нестабильность в диапазоне 3350 Гц соответствует частоте +33,5 Гц, т. е. занимает полосу частот 67 Гц, которые не должны выходить за предел полосы пропускания фильтра, в данном случае несколько меньшую 200 Гц (3150, 3350 Гц). Заметим, что частоты в подтональном диапазоне (ниже 300 Гц) и в надтональном диапазоне (выше 3400 Гц) ГОСТ не нормирует.

Системы телеуправления типа представленной на рис. 11.2,г иногда называют системами с частотным разделением сигналов и прямым избиранием. Эти системы просты, и их обычно используют при управлении, когда сигнализация о выполнении команды может быть получена либо визуально (например, при управлении кранами), либо косвенным нутем, по показаниям телеизмерений (при управлении нефтескважинами). Чтобы включить объект, нужно, например, нажать ключ К\ и послать частоту fi, а для отключения того же объекта требуется послать частоту ySЭто удваивает число частот и элементов аппаратуры для передачи одной команды.

Системы ТУ — ТС. Для получения обратной сигнализации о выполнении команды или об изменении состояния объекта необходимо наличие двух систем, представленных на рис. II. 2,г: одна —для передачи ТУ и точно такая же — для передачи ТС. Это увеличивает число частот и элементов аппаратуры. Если применять одночастотный код для управления, нанример, десятью объектами, то генераторы ТУ должны быть настроены на частоты fi—Гю, а генераторы ТС — на частоты fn—Со. Для экономии полосы частот целесообразно использовать: 1) узкополосные избиратели; 2) сложное кодирование передаваемого сигнала; 3) несущие частоты (при передаче на высоких частотах).

Сложное кодирование не только экономит полосу частот, но и повышает помехоустойчивость передачи. Устройства со сложным кодированием иногда называют системами с частотным разделением и кодовым, или комбинационным, избиранием, т. е. разделение сигналов — частотное, а выбор объекта — кодовый. Как правило, применяют двухчастотные коды: с параллельной или (чаще) с последовательной посылкой частот. Структурная схема частотной системы ТУ — ТС приведена на рис. 12.13. В системе применен двухчастотный код с последовательной посылкой частот. Сигнал, посылаемый на КП, формируется с помощью шифратора команд. На схеме изображены также генераторы и фильтры несущих частот (аппаратура, связанная с несущей, обозначена на рис. 12.13 нунктиром). Передача несущей целесообразна при выделении полосы линии связи на высоких частотах.

Рассмотрим работу системы, когда передача происходит на низких частотах и можно обойтись без несущих. Замыкая один из 12 ключей (К\ — К 12), посылаем на КП сигнал, состоящий из последовательно следующих друг за другом двух частот. Этот сигнал формируется в шифраторе и после усиления поступает в линию связи. После усиления на КП обе частоты проходят через соответствующие фильтры и направляются в дешифратор, после чего срабатывает одно из исполнительных устройств и включает объект. Датчик сигнализации объекта посылает имнульс на шифратор, который из частот fi3—f24 образует двухчастотную кодовую

рых осуществляло передачу на «своей» несущей. Однако в каждом из устройств применялись одни и те же поднесущие.

В находившемся на кране приемнике фильтр пронускал только «свою» несущую, которая поступала на частотный дискриминатор. Выделенные поднесущие частоты, соответствующие той или иной команде, после усиления подавались параллельно на все частотные избиратели, которые включали реле команд.

Таким образом, использование поднесущих позволило в полосе частот 34,5—35 МГц передать 180 команд (10 устройств радиотелеуправления, 18 команд в каждом), тогда как без них можно было бы передать только 18 команд

§ 12.5. Принципы построения частотно-временных систем ТУ— ТС

Сравпепие областей примепепия времеппых и частотпых систем ТУ — ТС

Для того чтобы определить области применения каждой из этих систем, рассмотрим их преимущества и недостатки.

Преимущества временных систем: 1) возможность передачи большого числа сообщений в узкой полосе частот; 2) возможность использования одних и тех же элементов распределителя для передачи и приема сообщений, что приводит к упрощению аппаратуры; 3) однотипность аппаратуры и простота ее наладки; 4) простота реализации сигнализации; 5) возможность передачи сигналов большой пиковой мощности, особенно в случае передачи по выделенной (физической) линии связи и по радио; 6) отсутствие взаимного влияния канала на канал, так как в данный момент времени передается один сигнал, вследствие чего нелинейные искажения в аппаратуре всего тракта передачи сигнала мало влияют на возникновение перекрестных помех (см. гл. 13).

Указанные преимущества временных систем ТУ —ТС в негативном изложении являются недостатками частотных систем. Например, в частотных системах такая основная аппаратура, как генераторы и фильтры, громоздка, имеет высокую стоимость и требует специальной настройки на разные частоты и периодической калибровки каждого канала. Вывод о том, что частотные системы требуют большой полосы частот, основан на практической реализации частотных систем с LC-фильтрами. Применение электромеханических частотных избирателей вместо электрических фильтров в несколько раз сузило бы полосу частот. Однако некоторые недостатки электромеханических избирателей пока исключают их широкое внедрение. Поэтому использование LC-фильтров приводит к необходимости отводить значительный частотный диапазон. Чрезмерная экономия полосы частот может привести к искажению сигнала и взаимному влиянию канала на канал. Кроме того, при параллельной (одновременной) передаче требуется малый уровень частотных сигналов в каждом канале для того, чтобы общий уровень сигналов во всех каналах не превышал допустимого во избежание влияния канала на канал из-за возможного появления нелинейных искажений.

Преимущества частотных систем: 1) большая надежность, так как каналы системы являются независимыми и повреждение любого из них не влечет за собой выхода из строя всей системы; 2) большая простота системы при выполнении ее на малое число объектов из-за отсутствия узлов синхронизации, 3) высокая помехоустойчивость при условии возможности посылки радиоимпульсов большой длительности. В негативном изложении эти преимущества являются недостатками временных систем.

Однако системы телемеханики выполняются сейчас для большого числа объектов и работают с большой скоростью с короткими циклами, что не позволяет посылать имнульсы большой длительности. Поэтому преимущества частотных систем в и. 2 и 3 несущественны. Наибольшим недостатком временных систем является нарушение синхронизации, приводящее к выходу всей системы. Однако при современных методах синхронизации и синфазирования такое нарушение маловероятно. Это подтверждает и многолетний опыт эксплуатации систем телемеханики с временным разделением сигналов.

Учитывая изложенное, а также данные о помехоустойчивости частотных и временных систем ТУ — ТС, можно ориентировочно наметить области их применения. Временные системы всегда целесообразно применять для управления сосредоточенными объектами. Для рассредоточенных объектов их используют, если число объектов на КП больше 4—6. Частотные системы рекомендуются для управления рассредоточенными объектами при малом числе объектов на КП.

В то же время имеется ряд областей телемеханики, где поставленные задачи управления не могут быть решены с помощью только временных или частотных систем, например управление большим числом сосредоточенных объектов по занятой линии связи или при использовании в качестве линии связи сети электроснабжения. Для решения этих задач создают частотно-временные системы, объединяющие преимущества обеих систем.

Припцип построепия частотпо-времеппых систем

Как правило, в основу таких систем положены временные системы; частотный принцип используют как для обработки линий связи, так и для выбора контролируемых нунктов. Одно из решений построения частотно-временной системы показано на рис. 12.14. Временная часть системы аналогична системе, представленной на рис. 12.3. Распределитель команд РК рассчитан на максимальное число команд, которое предназначается для КП, обладающего наибольшим числом объектов. Распределитель циклического опроса РЦО переключается с частотой, в к раз меньшей, чем у РК (где к — число ячеек РК). Переключение РЦО осуществляется от последней ячейки РК (для переключения РЦО может быть использован счетчик циклов СчЦ, как и в схеме рис. 12.3). Распределитель циклического опроса поочередно подключает генераторы поднесущих частот для выбора КП и одновременно через блок подключения БПШС — соответствующую шину сигнализации. Первая несущая предназначается для передачи команд, синхронизирующего имнульса и имнульсов движения при шаговой синхронизации распределителей, вторая несущая — для обратной сигнализации. Каждый КП подключается к ПУ распределителем РЦО на определенный

СР\ и СР'\ находятся в положении, как на рисунке, и, аналогично, контакты реле квитирования сигнализации СК и СК\, которые включаются диспетчером. Ток, проходя от плюса к минусу (схема работает и на переменном токе), включает зеленую ламну ЛЗ, которая постоянно горит во включенном состоянии объекта Когда объект отключится, контакты СР\ и СР\ переключатся в положения 1 и 2 соответственно. Ток, ироходя от плюса через контакт СР\ и диод, включает реле несоответствия РНС, которое, в свою очередь, включает реле пульсирующего освещения ПО и реле звонка Рзв на рис. 12.16, включающего звонок Зе. Реле ПО (см рис. 12.15) замыкает свой контакт и подает напряжение от нульсатора, вследствие чего зеленая лампа через контакт СР\, находящийся в положении 2, будет включена на пульсирующее напряжение и начнет мигать (кружком условно показано, что контакт ПО будет замыкаться и размыкаться). Сначала диспетчер нажатием кнопки Л'зв выключает звонок (рис 12 16), а затем производит квитирование кнопкой СК\, контакты которой переключаются в положения 3 и 4 соответственно, вследствие чего ровным светом загорается красная лампа ЛК и одновременно отключается реле РНС Если объект вновь включится, то переключатся контакты СР\ и СР\, включится реле РНС и начнет мигать красная лампа После квитирования схема возвращается в положение, указанное на рис 12 15, а, при котором ровным светом горит зеленая лампа Заметим, что для нетелеуправляемых объектов, как в данном случае, применяется общее квитирование сигналов, т. е. одной кнопкой

При телеуправлении объекта схема сигнализации аналогична схеме рис. 12.15, а с той лишь разницей, что вместо контактов квитирующих реле СК включены контакты ключей управления. При этом производится индивидуальное квитирование для каждого объекта Телеуправление осуществляется арретирными ключами с пульта диспетчера, о которых бу­ дет сказано в гл. 14.

При одноламповой сигнализации по методу «светлого щита», когда объект включен, лампа не горит (см рис 12 15, б) Когда, например, объект № 2 отключится и контакты реле сигнализации СР2 и СР'2 займут положения 2 и 4 соответственно, включится реле РНС и включит реле ПО, отчего лампа начнет гореть красным мигающим светом (положение несоответствия). После квитирования контакты реле СКг и СК '2 займут положения а и б и отключенное положение объекта будет сигнализироваться горением лампы ровным красным светом. Эта схема менее надежна, чем схема при двухламповой сигнализации, так как при перегорании лампы диспетчер может решить, что объект включен Диоды Д\ и Д2 предусмотрены для предотвращения образования ложных цепей, нарушающих работу схемы Для того чтобы проследить образование таких цепей, следует начертить схему для сигнализации еще одного объекта, аналогичную схеме рис. 12 15, а, например с лампами Л32, ЛК2 и с контактами СР4 , СР'4 ,

ствие (например, на первом триггере Q = 0, a Q = 1), то с выходов элементов 2, 3 будут сняты 1, а с инверсного выхода элемента 4—0, вследствие чего на выходах элементов 18, 22 также образуются логические 0. Логическая 1 с инверсного выхода основного триггера вместе с последовательностью импульсов с пульсатора поступит на элемент 23, образуя на его выходе сигналы, которые, пройдя через элемент 24, будут усилены в усилителе 25 и вызовут мигание лампы, сигнализирующей об изменении состояния объекта (в нашем примере № 1). Одновременно образуется сигнал несоответствия ТС, так как на прямом выходе элемента 4 возникает логическая 1. После нажатия командно-квитирующего ключа КК мигающая лампа начинает гореть ровным светом, а сигнал несоответствия прекращается.

Контрольные вопросы

1 Начертите схему и дайте определение местного управления.

2 Начертите схему и дайте определение дистанционного управления

3 Дайте определение телеуправления (ТУ).

4В чем разница между двухпозиционным и многопозиционным телеуправлением?

5Перечислите пять видов команд телеуправления и объясните их смысл.

6Как осуществляется двухступенчатый процесс телеуправления и в чем его смысл?

7.Перечислите и объясните другие методы телеуправления.

8.Дайте определение телесигнализации и перечислите ее виды. 9 Расскажите о методах телесигнализации.

10 Проследите на рис. 12 2 нути прохождения команды № 3 («Отключить») и известительной телесигнализации.

11Объясните работу схемы рис. 12 3. В чем различие схем рис. 12.2 и 12 3?

12В чем смысл циклического опроса и как он осуществляется?

13Зачем нужны синхронизация и синфазирование?

14Какая величина расхождения в работе генераторов на ПУ и КП допустима для устойчивой работы распределителей?

15Каковы способы коррекции фазы генераторов?

1C В чем заключается принцип синфазирования с дискретным управлением?

19 Чем отличается циклическая синхронизация от шаговой?

20. Как происходит деление частот в диапазоне телефонного канала связи?

21 Объясните работу схемы рис. 12.13. В чем разница в осуществлении сигнализации в схемах рис. 12 2 и !2 13?

22 Объясните передачу сообщений на поднесущих и несущих частотах. 23 Перечислите преимущества и недостатки временных систем ТУ — ТС.

24.Перечислите преимущества и недостатки частотных систем ТУ — ТС.

25.Объясните работу схемы рис. 12.14.