книги из ГПНТБ / Катков, Ф. А. Телемеханика учеб. пособие

интегральными схемами. Эти микросхемы изготавливаются с по­ мощью пленочной или полупроводниковой технологии.

В пленочных микросхемах все входящие в них элементы выполня­ ются методами пленочной технологии на поверхности общего диэлект­ рического основания. Если наряду с пленочными элементами в них используются и отдельные дискретные элементы (индуктивности, кон­ денсаторы, бескорпусные транзисторы и др.), то такие микросхемы называются гибридными пленочными микросхемами.

Рис. 4.29. Внешний вид (а) н принципиальная схема (б)

микросхемы 2Л Б011.

В интегральных полупроводниковых микросхемах все входящие в них элементы выполняются методами полупроводниковой тех­ нологии в объеме полупроводниковой монокристаллической плас­ тины.

Микросхемы, в которых основная часть элементов выполнена ме­ тодами полупроводниковой технологии в объеме полупроводниковой пластины, а остальная их часть — методами пленочной технологии, называются совмещенными полупроводниковыми микросхемами.

Если в качестве основания микросхемы используется керамика, то это — керамические твердые схемы.

Микросхемы, в которых осуществляется преобразование электри­ ческих сигналов путем использования физических явлений в твердом теле, называются функциональными микросхемами. В них почти невоз­ можно или очень трудно выделить области, которые выполняют те или иные отдельные функции, эквивалентные функциям обычных эле­ ментов.

Пленочная технология позволяет быстро создавать схемы, аналогич­ ные схемам на обычных дискретных элементах. Такие схемы целесо­ образно использовать при больших величинах емкостей, конденсато­ ров и резисторов. По надежности они хуже, чем полупроводниковые микросхемы, но по плотности упаковки не уступают им.

Наиболее широкое применение находят гибридные пленочные мик­ росхемы. В них используются как пассивные пленочные элементы, так и навесные полупроводниковые приборы.

На рис. 4.29 показан внешний вид микросхемы серин 201. Она выполнена на толстой пленке и помещена в квадратный металлополпмериый корпус. Принципиальная схема микросхемы 2ЛБ011, относящейся к этой серии, изображена на рис. 4.29, б.

120

Большинство полупроводниковых интегральных схем изготавли­ вается на кремнии по плаиарно-эпнтаксиалыюй технологии. Эти микросхемы применяются в устройствах телемеханики. На рис. 4.30, а показам внешний вид, а на рис. 4.30, б изображена принципиальная схема микросхемы К1ЛИ044 серии КЮ4. Здесь в одной микросхеме размещены два логических элемента И.

Микросхемы обычно располагаются на платах, а соединение с дру­ гими элементами производится с помощью печатного монтажа. При

Рис. 4.30. Внешний вид (а) и принципиальная схема (б) микросхемы К1ЛИ044.

переходе на интегральные микросхемы унифицируются не только логические схемы, но и целые узлы устройств телемеханики.

Всостав разработанной агрегатной системы средств телемеханики

сприменением микросхем входят: преобразователи кодов и сигналов, блоки управления передачей и приемом информации, первичные пре­ образователи информации, блоки для обработки и воспроизведения информации, блоки питания и др. Эти блоки используются в системах телемеханики ТМ-310 и ТМ-510.

Г л а в а 5. СИСТЕМЫ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ

ИТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ

Всистемах телеуправления ТУ и телесигнализации ТС использу­ ются обычно дискретные сигналы. С помощью этих сигналов передают­ ся команды управления производственными объектами и принимают­ ся извещения об изменении их положения пли состояния. Число дис­ кретных сигналов при ТУ и ТС ограничено.

Между операциями ТУ и ТС есть много общего. Благодаря этому

иметоды построения систем телеуправления и телесигнализации ис­ пользуются одни и те же.

Вэтих системах есть много узлов, которые могут быть общими для них. Поэтому системы телеуправления и телесигнализации, как пра­ вило, объединяют в одну систему.

Системы телемеханики делятся на системы с параллельной, после­ довательной и параллельно-последовательной передачей элементов кодовой комбинации.

Всистемах с параллельной и параллельно-последовательной переда­ чей элементы кодовой комбинации могут передаваться одновременно как по многопроводным, так и по двухпроводным линиям связи

121

(в последнем случае используется сложный канал). В системах с после­ довательной передачей элементов канал связи используется двухпроводный.

Каналами связи в системах ТУ—ТС могут быть как иеуплотненные, так и уплотненные проводные воздушные и кабельные линии, радиорелейные линии и радиоканал.

5.1. МНОГОПРОВОДНЫЕ СИСТЕМЫ

Управление на расстоянии может осуществляться системами ди­ станционного управления и телеуправления. Из систем телемеханики к дистанционным системам управления наиболее приближаются мно­ гопроводные системы. Принципиальное отличие между ними состо­ ит в том, что в системах телемеханики сигналы кодируются, а в ди­ станционных— не кодируются. Поэтому в многопроводных системах ТУ—ТС число проводов меньше числа сигналов, тогда как в дистан­

Рис. 5.1. Функциональные схемы многопроводных систем управления объектами:

а — дистанционного; б — телеуправления.

122

на рис. 5.1, а. Количество двухпознционных объектов в ней равно и, а число операций — 2п. Поскольку на каждую операцию требуется один провод, а обратный (нулевой) провод является общим для всех объектов управления, то количество проводов в системе равно 2п + 1,

т. е. /глс < 1-

В качестве исполнительных элементов в этой системе использованы реле, которые своими контактами включают и выключают объекты управления.

Функциональная схема мпогопроводной системы телеуправления на то же число двухпозиционных объектов изображена на рис. 5.1, 6. Исполнительные элементы в ней также реле. Количество кнопок управления такое же, как и в предыдущей системе, но число проводов почти в два раза меньше. В ней на одни двухпозиционный объект

0 включении объекта управления передается одним (отрицательным) импульсом, а о выключении — другим (положительным) импульсом, т. е. сигнальным признаком является полярность импульса. Сообще­ ние кодируется в двоичном коде. Кодовая комбинация состоит из одной одноэлементной посылки. Число элементов в коде равно двум:

1 и 0.

Кодирование осуществляется с помощью кнопок управления КВ и КО, а декодирование — с помощью диодов Д.

Функциональная схема системы телеуправления на пять двухпознциониых объектов изображена на рис. 5.2. В ней используется ком­ бинационный принцип избирання. Она, как и предыдущая система, состоит из пункта управления ПУ и одного контролируемого пункта КП. Пункт управления включает в себя кнопки управления КВ, КО н кодер, состоящий из диодов Дх—Д20 и резисторов —R&.Линией связи является шестижильный кабель, одна из жил которого (Л„) —■ нулевая.

Контролируемый пункт состоит из диодного декодера (диоды Дх—Д20 и резисторы RL—R10), усилителей Ух—У10 и реле PBX—РВ6,

POj— РОБ.

При нажатии на ПУ кнопки управления контролируемого объекта сигнал с нее поступает в кодер. Здесь он кодируется и подается в ли­ нию связи. Из линии связи сигнал на КП поступает в декодер, где сначала декодируется, а затем подается на соответствующее испол­ нительное реле (РВ или РО), которое включает или отключает объ­ ект ТУ.

Каждый из импульсов, проходящих по двум проводам линии связи, соответствует элементарному сигналу кода 1. По остальным трем прово­ дам импульсы при передаче сигнала не посылаются. По сути дела, по ним передаются элементарные сигналы 0, характеризующие отсут­ ствие импульса. Следовательно, кодовая комбинация в данной систе­ ме состоит из пяти элементов, причем два из них являются 1. В этом

123

принципиальное отличие этой системы от предыдущей, в которой кодо­ вая комбинация состоит из одного элемента (/ или 0). Коэффициент использования линии связи в системе /еле ä# 2, т. е. такой же, как и в предыдущей системе.

Еще более сложная кодовая комбинация используется в много­ проводных системах ТУ, работающих со сменнопосылочным кодом.

Рис. 5.2. Структурная схема системы телеуправления с комбинацион­ ным избиранием объектов.

Она состоит из нескольких посылок, в каждой из которых имеется по несколько элементов кода. Используемые коды обычно имеют постоян­ ное число единиц (1) в посылке. Чаще всего оно равно двум.

При одинаковой емкости систем количество проводов в них меньше, чем в рассмотренных выше системах. Коэффициент использования ли­

Рассмотрим одну из таких систем (рис. 5.4). Линия связи ЛС в ней, как и в предыдущей системе (рис. 5.2), состоит из пяти прямых и од­ ного обратного проводов. Количество двухпозициониых объектов ТУ равно 12, в то время как в системе с комбинационным избиранием их было только пять. Коэффициент использования линии связи /гjig ==»

124

= 4. С увеличением числа проводов в линии связи разница между сравниваемыми системами будет еще больше.

В системе используется неполный сменнопосылочный код с группо­ вым избнранием. Кодовая комбинация состоит из трех посылок. По пер­ вой из них избирается контролируемый пункт, по второй — харак­

лами. По этой причине одинаковые импульсы, передаваемые по разным проводам и входящие в один и тот же сложный сигнал, будут разными элементарными сигналами. Соответствующие им элементы кодовой комбинации также будут разными.

Порядок использования посылок при передаче сигналов ТУ при­ веден в табл. 12. В графе «Номер комбинации элементов кода в посыл­ ке» этой таблицы помещены те из них, которые имеют значение 1.

Структурная схема системы, показанная на рис. 5.3, состоит из пункта управления ПУ и двух контролируемых пунктов: КПХи КПа. На ПУ имеются четыре блока: блок кнопок управления КУ, кодер К, блок управления передачей УП и линейный блок ЛБ.

125

Кнопки управления служат для выбора объекта управлений, ха­ рактера операции н разрешения на выполнение команды. В кодере происходит кодирование сигнала. Блок управления предназначен для управления передачей сигналов. Он определяет порядок следования импульсов. Линейный блок служит для усиления сигналов, посылае­ мых по линии связи на КП.

; Каждый из контролируемых пунктов (рис. 5.3) включает в себя только три блока: декодер ДК, блок выбора контролируемого пункта ВКП и блок выходных реле с усилителями ВР. Декодер предназначен для декодирования принятых сигналов.

Блок ВКП производит включение контро­ лируемого пункта на прием сигналов те­ леуправления. Блок ВР выдает принятую команду на объект ТУ.

присоединяются к соответствующим шинам кодера. Благодаря эконом­ ному использованию диодов в схеме число их сокращено на 25%. _

С помощью элементов шифрации и систем шин производится коди­ рование сигнала. Очередность передачи посылок устанавливается схе­ мами И.

В блок управления передачей УП входят пересчетная схема из двух триггеров Тгх и Тг2, диодная матрица на четыре выхода ДМ, схе­ ма ИЛИ, генератор импульсов ГИ и формирователь импульсов ФИ. Этот блок определяет порядок следования импульсов.

Декодер на КП состоит из девяти схем совпадения Иг—И9 и си­ стемы шин. Такой простой декодер получается благодаря тому, что в кодовой комбинации нет одинаковых посылок.

Одновибратор OB, усилитель У7 и ключ Кл составляют блок выбо­ ра контролируемого пункта ВКП. При получении сигнала вызова дан­ ного КП открывается ключ Кл и дается возможность включения блока

ема. Сначала он нажимает кнопку контролируемого объекта, а затем —

127

кнопку выполнения операции. Это сделано для того, чтобы уднспетчера была возможность проверки правильности сделанного выбора. При нажатии кнопки КВ или КО контролируемого объекта отрица­ тельный потенциал через соответствующий элемент Шх—Ш13 посту­ пает на шнны кодера, где выполняются операции кодирования и мани­ пуляции по посылкам. С шин кодера потенциалы подаются на срответствующне схемы I I, но сигнал в линию связи не поступает, так как еще не была нажата кнопка разрешения выполнения операции П. После ее нажатия импульс с формирователя ФИ через схему ИЛИ поступа­ ет на вход первого триггера пересчетной схемы Тгх и опрокидывает его. Блок управления передачей переходит из режима ожидания в рабочий. На первом выходе диодной матрицы'ДМ появляется отрицательный по­ тенциал и открываются две из схем ІЛХ—И2. В линию связи через уси­ лители поступает первая посылка, при помощи которой выби­ рается КП.

Одновременно начинает работать генератор импульсов ГИ, так как на него уже не поступает запирающий отрицательный потенциал с чет­ вертого выхода ДМ. ГИ выдает импульсы на вход пересчетной схемы Тгх и переключает ее. После первого импульса ГИ на втором выходе ДМ появляется отрицательный потенциал и передается посылка вто­ рая. После второго импульса ГИ отрицательный потенциал появляет­ ся на третьем выходе ДМ и происходит передача третьей посылки. Чет­ вертый импульс ГИ переводит блок управления передачей в режим ожидания, так как отрицательный потенциал снова появляется на чет­ вертом выходе ДМ.

При поступлении первой посылки на КП открывается схема совпа­ дения И7, опрокидывается одновибратор OB и открывается ключ Кл. Этим самым КП подготавливается к приему второй и третьей посылок. При приходе второй посылки на выбранном КП открывается соответ­ ствующая схема совпадения И, срабатывает и становится на самобло­ кировку реле характера операции РВ и РО. При передаче команды на включение срабатывает реле РВ, а на отключение — реле РО.

Схема совпадения, соответствующая выбранному объекту, откры­ вается при приходе третьей посылки. Сигнал с нее через усилитель У поступает на реле выбранного объекта Р, которое срабатывает и стано­ вится на самоблокировку. На объект управления передается принятая команда.

Через заданное время, больше чем время срабатывания привода объекта, возвращается в исходное состояние одновибратор OB и закры­ вается ключ Кл. Цепь питания выходных реле разрывается и они воз­ вращаются в исходное состояние. После этого КП будет подготовлен к приему новых сигналов.

На рис. 5.6. изображена схема системы ТУ—ТС, работающей на полярных сигналах. Она состоит из одного пункта управления ПУ и од­ ного контролируемого пункта КП. На каждый двухпозициоиный объект ТУ и ТС в ней используется по одному прямому проводу. Об­ ратный провод для всех объектов — общий. Коэффициент использо­

вания линий связи &лс л* 2.

На ПУ для каждого двухпозиционного объекта ТУ имеются кнопки

123

КВ («Включить») и КО («Отключить»), а для каждого объекта ТС — реле сигнализации СВ и СО. Первое из них фиксирует пришедший сиг­ нал о включении объекта, а второй — об отключении. Кроме того, на мнемосхеме пульта управления размещаются сигнальные лампочки ЛВ («Включено») и ЛО («Отключено»), подключенные к контактам со­

Р и с . 5 . 6 . Ф у н к ц и о н а л ь н а я с х е м а системы Т У — Т С , р а б о т а ю щ е й на п о л я р н ы х с и г н а л а х .

образуются с помощью соответствующих блок-контактов объекта. Так как последние подключены к питающим шинам различной полярнос­ ти, то по одному и тому же проводу можно передавать два различных сигнала ТС.

При нажатии диспетчером кнопки управляемого объекта в линию связи посылается сигнал ТУ: для команды на включение он будет от­ рицательный, для команды на отключение — положительный.

После прихода на КП отрицательного потенциала включается реле РВ, а положительного — реле РО. Нормально открытые контакты этих реле подключены к цепям управления объекта ТУ. Поэтому в ре­ зультате замыкания контактов одного из этих реле управляемый объект изменит свое положение и одновременно переключит свои блокконтакты БКВ и БКО в цепи телесигнализации. Так, если объект включен, то блок-контакты БКВ будут замкнуты, а БКО — разомк­ нуты, и в линию связи подается отрицательный потенциал. Сигнал,