книги из ГПНТБ / Егоров С.В. Основы автоматики и телемеханики. Конспект лекций учеб. пособие

ется соответствующий к л ю ч

у п р а в л е н и я

(КУ),

н а п р и м е р ,

1КУ-В,

что

означает

приказ

на

в к л ю ч е н и е

первого

объек ­

та. П р и

• этом

с о п р о т и в л е н и е

Ro

и

катушка

реле

сигнали ­

з а ц и и ш у н т и р у ю т с я малым сопротивлением,

т о к

в

л и н и и

связи возрастает

в

несколько

раз,

,и

срабатывает

р е л е

у п р а в л е н и я

(в

данном

случае

1УВ).

П о с л е п е р е к л ю ч е н и я

блок - контакта 1БК

исполнительного

м е х а н и з м а ШМ\

сраба­

тывает р е л е сигнализации

(в

д а н н о м случае

1СВ)

на

ДП,

подавая

сигнал

«1

объект

включен»

(загорание

л а м п ы

с и г н а л и з а ц и и

1ЛВ).

Р а с с м о т р е н н ы й

метод

и з б и р а н и я

иногда

н а з ы в а ю т

каче­

ственным .

П р и м е р

8-2.

Система

ТУ — ТС

с

распределительным

методом

и з б и р а н и я

(с

н е з а в и с и м ы м и

посылками

и

времен ­

ным разделением

элементов

с и г н а л а ) .

Работу

т а к о й

системы

поясним,

пользуясь

у п р о щ е н н о й

с х е м о й

рис . 8-3

|[9]

(цепи

с и г н а л и з а ц и и

н е п о к а з а н ы ) . '

Рис.

8-3

Н а "ДП

и

КП

у с т а н о в л е н ы р а с п р е д е л и т е л и

Pi

и Р2.

К

контактам

Pi

п о д к л ю ч е н ы

п о д в и ж н ы е

контакты

трех -

п о з и ц и о н н ы х

к л ю ч е й

1КУ,

пКУ (рабочие

п о л о ж е н и я

и м е ю т индексы В

и О).

В

зависимости

от

п о л о ж е н и я

к л ю ­

ча

образуется

импульс

п о л о ж и т е л ь н о й

или о т р и ц а т е л ь н о й

полярности .

Если

с и н ф а з н о переключать

оба

распредели ­

теля, то

в

зависимости

от

п о л о ж е н и я

т-го

ключа («вкл.»

или

«откл.»)

будет срабатывать соответствующее поляри ­

з о в а н н о е

р е л е

тПР

(т = 1,

п), замыкая

цепь

включения

или

о т к л ю ч е н и я im-ro

и с п о л н и т е л ь н о г о

органа

( ц е п и

бло­

к и р о в к и

и

д е б л о к и р о в к и

н е п о к а з а н ы ) .

Т а к и м

образом,

и м п у л ьс м о ж н о

использовать

и

для п о д с т р о й к и

частоты

генератора

импульсов д в и ж е н и я

на

КП.

П р и м е р

8-3.

Система ГУ

с к о м б и н а ц и о н н ы м

г методом

р а з д е л е н и е с и г н а л о в ) .

Р а б о т у

т а к о й

системы

поясним,

пользуясь

у п р о щ е н н о й

схемой

рис .

8-4,

где

для

п р о с т о т ы

рассмотрено

образова ­

н и е

восьми у с л о в н ы х сигналов

п о

двоичному

коду.

Л"

+W

1 Z 3

кп

2ПРа

ЗПРп

/1С,

1ПР

р г ~ -

п

щ~

~и

гпр^

ад

/>св

ЧЦзРРа

ЗПРд

Рис.

8-4

Е с ли

о т р и ц а т е л ь н у ю

полярность

сигнала

обозначить

«1»,

а п о л о ж и т е л ь н у ю

— «О»,

то,

подав

на

п о л я р и з о в а н н ы е -

реле

ПР

сигналы

о т р и ц а т е л ь н о й

полярности, получим

код

ООО. Если

ж е

на 1ПР

подать

сигнал

«1», а

на

остальные —

«0»,

то

код имеет

вид

100.

Д л я

ф о р м и р о в а н и я

т а к и х

кодо ­

вых

сигналов

п р и м е н е н ы д в у х п о з и ц и о н н ы е

к л ю ч и

управ ­

л е н и я

1КУ,

8КУ.

П р и

срабатывании

ПР

замыкается

к о н т а к т

tlPa

(при сигнале

,«1»)

и л и к о н т а к т

ПРб

( п р и

сигнале

«0») .

П р и в е д е н н а я

н а

рис . 8-4

схема

позволяет

осуществить

д в у х п о з и ц и о н н о е

у п р а в л е н и е

четырьмя

объек ­

тами .

К а к

видим,

количество

проводов

п р и

к о м б и н а ц и о н ­

ном

п р и н ц и п е ф о р м и р о в а н и я

сигналов

меньше,

чем

в

мно ­

г о п р о в о д н о й

системе.

Так, например,

для

т е л е у п р а в л е н и я

с о т н е й

объектов

п р и использовании

двоичного

кода

п о н а д о б и л о с ь

бы

7 проводов

( 2 7 = 1 2 8 ) .

И н о г д а

при

п о с т р о е н и и

кодов

используют

импульсные

Признаки

с

числом

з н а ч е н и й

k>2

(например,

несколько

ч а с т о т ) . В

этом

случае

число

кодовых

сигналов

сущест­

венно

возрастает и равно

N=kn,

где п — число

импульсов

в коде.

Н а п р и м е р ,

пр и

? г = б ,

k — 2 i V = 2 6

=

64,

а

при

fe=3

Л / = 3 6

=

729.

П о н я т н о , что обычные кодовые сигналы

и м е ю т

в а ж н ы й

недостаток:

и с к а ж е н и е

л ю б о г о

элемента

кода

(изменение

значения

импульсного

п р и з н а к а )

приводит

к

о ш и б к е

в

п р и е м е

( л о ж н о й

в ы б о р к е ) .

С

целью

п о в ы ш е н и я

помехо ­

з а щ и щ е н н о с т и

кодов

часто

п р и м е н я ю т

с п е ц и а л ь н ы е коды,

и м е ю щ и е обычно большее число импульсов, чем

н е о б х о ­

димо для получения н у ж н о г о числа условных

сигналов

(коды

с и з б ы т о ч н о с т ь ю ) .

В о з м о ж н ы

и

.схемные

методы

увеличения

п о м е х о з а щ и щ е н н о с т и .

П р и м е р

8-4.

Система

ТУ

с

к о м б и н а ц и о н н о - р а с п р е д е л и ­

тельным методом и з б и р а н и я

( к о м б и н а ц и о н н ы й

п р и н ц и п

и

временное

разделение

с и г н а л о в ) .

У п р о щ е н н а я

схема

т а к о й

системы,

и с п о л ь з у ю щ е й

код

на два сочетания из пяти

элементов (двоичные

неизбыточ ­

ные

коды

здесь

обычно

не

п р и м е н я ю т ) ,

п о к а з а н а

на

рис. 8-5,а.

Для

кодов,

и с п о л ь з у ю щ и х

сочетания

из

п

элементов

по т,

о б щ е е

число

команд

равно

В

данном

случае

N=1

1=10. П р и передаче 1-го

п р и к а з а

у п р а в л е н и я

п л ю с

с

п о м о щ ь ю к л ю ч а 1КУ подается

на

ком­

б и н а ц и о н н ы е

шины

1

и

2, при этом в

к о н ц е

ц и к л а

рас­

пределителя

реле

1Р

и

2Р

.оказываются

сработавшими

( ц е п и блокировки

не

п о к а з а н ы ) . Д е ш и ф р о в к а

такого

при ­

каза

производится

с п о м о щ ь ю

к о н т а к т н о й

пирамиды,

пока ­

з а н н о й в

двух

в а р и а н т а х

на рис. 8-5,6,

в,

причем

в т о р о й

вариант

является > более

п о м е х о з а щ и щ е н н ы м :

если

.срабо­

тает

тр и

или

больше

реле,

вместо

п о л о ж е н н ы х

двух,

то

п р и к а з

не

пройдет .

СхеМы

рис. 8-5,6,

в м о ж н о

у п р о ­

стить

за счет

о б ъ е д и н е н и я о д и н а к о в ы х контактов .

Системы

ТУ — ТС

ш и р о к о

п р и м е н я ю т

в

энергетике,

промышленности,

на ж е л е з н о д о р о ж н о м

транспорте .

10—291

145

Ё э н е р г е т и к е

их

используют1

для

упрайления

энерго ­

системами

в

энергообъединениях,

э л е к т р и ч е с к и м и

стан ­

циями

и

подстанциями энергосистем,

э н е р г о с н а б ж е н и е м

предприятий .

ДП

/

2

3-<{ 5

I—о";

1КУ\

кп

1Р

-о

о-

, ЯКУ

-о

о

Ч

5Р г

: 10КУ\

1

а)

LIP LIP

LTP

Г

г

•••г

\zZP\z3P

*=SP

Г

Г

г

К

асп

органап

К ucn

органам

6)

0)

Рис.

8-5

Н а т р а н с п о р т е

и х

и с п о л ь з у ю т

для

у п р а в л е н и я

энерго ­

с н а б ж е н и е м э л е к т р и ф и ц и р о в а н н ы х

дорог и для диспетчер ­

ской

ц е н т р а л и з а ц и и

(управление

стрелками

и

сигналами)

в пределах участка дороги и л и станции .

Краткая

х а р а к т е р и с т и к а

н е к о т о р ы х

систем

ТУ — ТС

для п р о м ы ш л е н н о с т и

и т р а н с п о р т а

дана

в табл .

8-1

{10].

146

-

ЭСТ-62

до

ГУ-68

Распределительная

с

по­

Телефон ­

Железнодорож­

15

ТС-121

шаговой

синхрониза­

ный

ный транспорт

цией;

на

транзисторах (частотный)

*

§ 8-3.

Системы телеизмерения

( Т И )

Все

системы

электрического

и з м е р е н и я

и м е ю т

свойство

д и с т а н ц и о н н о е ™ ,

когда

без

больших

погрешностей

м о ж н о

разносить

п о к а з ы в а ю щ и й

п р и б о р

и

точку

замера

на

рас­

стояния

порядка десятков метров .

О д н а к о

дальнейшее

уве ­

л и ч е н и е расстояний приводит к недопустимо

большим

потерям

энергии

в л и н и и

связи

и

к

у в е л и ч е н и ю

погреш ­

ностей,

о б у с л о в л е н н ы х

помехами

(наводками

и

т.

п.)

и

и з м е н е н и е м

параметров л и н и и связи

(ее

сопротивления

и

проводимости

и з о л я ц и и ) .

М е ж д у

тем

часто-

возникает

задача

передачи

и з м е р и т е л ь н о й

и н ф о р м а ц и и

на

значи­

тельно

большие

расстояния

(до

сотен

тысяч

к и л о м е т р о в ) .

Вследствие

этого

п р и

т е л е и з м е р е н и и п о

каналу

связи

10'

147

п е р е д а ю т величину,

нечувствительную к и з м е н е н и я м

пара ­

метров канала

связи

и

п о м е х о у с т о й ч и в у ю . П о

х а р а к т е р у

этой величины системы делятся на:-

(системы

интенсивно­

1)

системы

б л и ж н е г о

действия

сти),

когда величина

п е р е д а в а е м о й

п о к а н а л у

связи

эХек-

т р о э н е р г и и п р о п о р ц и о н а л ь н а

и з м е р я е м о й

величине;

2) системы дальнего действия, когда по каналу

связи

передаются импульсные или частотные сигналы

(импульс­

ные

и частотные

ТИ

системы).

Ш к а л а п р и б о р а

в

системах

ТИ

градуируется

в

з н а ч е н и я х

и з м е р я е м о й

ф и з и ч е с к о й

величины .

п.

1. Системы

интенсивности

О б ы ч н о

в системах

и н т е н с и в н о с т и

и с п о л ь з у ю т

кабель­

н ы е

л и н и и

(до

25

км),

и м е ю щ и е

н и ч т о ж н у ю проводимость

изоляции .

П р и

этом

для

передачи

используется

постоян ­

ный

ток,

поскольку

и з м е н е н и е

и н д у к т и в н о с т и

и

емкости

канала

связи в

этом

случае

н е

п р и в о д и т

к д о п о л н и т е л ь н ы м

погрешностям .

Системы

и н т е н с и в н о с т и

делятся

на

системы

тока,

когда

м е р о й

и з м е р я е м о й

в е л и ч и н ы

с л у ж и т

з н а ч е н и е

тока,

и

системы

напряжения.

ТИ

Н а и б о л ь ш е е

р а с п р о с т р а н е н и е

получили

системы

тока.

В

ТИ

системах

н а п р я ж е н и я

практически

использу ­

ются

лишь

к о м п е н с а ц и о н н ы е

(нулевые)

системы

с

\авто-

п о т е н ц и о м е т р а м и

на

. п р и е м н о м

конце,

р а с с м о т р е н н ы е в

гл. 2. Н а и б о л ь ш у ю погрешность

в

системах

и н т е н с и в н о с т и

вносит

п о в ы ш е н и е

п р о в о д и м о с т и

изоляции .

Рассмотрим

несколько

х а р а к т е р н ы х

примеров

т а к и х

систем.

П р и м е р

8-5.

Н е б а л а н с н а я

система

т о к а

с

датчиком

с о п р о т и в л е н и я

(рис.

8-6).

Рис. 8-6

З н а ч е н и е и з м е р я е м о й величины

х

п р е о б р а з у е т с я

в про ­

п о р ц и о н а л ь н о е

п е р е м е щ е н и е д в и ж к а

потенциометра,

вслед­

с т в и е 1 чего и з м

е н я е т с я н а п р я ж е н и е

UR,

п о д в о д и м о е к

л и н и и .

В

цепь

л и н и и

включено

балластное

сопротивление

Re,

в ы п о л н е н н о е

из

п р о в о л о к и

с

малым

ТКС

(из

манганина

или

к о н с т а н т а н а ) .

Н а

п р и е м н о м

к о н ц е

л и н и и

включен

п о к а з ы в а ю щ и й

п р и б о р

ПП

— обычный

магнитоэлектриче ­

ский

гальванометр,

о т к л о н е н и е

п о д в и ж н о й

системы кото ­

рого

п р о п о р ц и о н а л ь н о

току

/ = £ / д - ( / г в + Л л с + а д - 1 .

Если

Re^Rnc

(обычно i?o ^-20-/?Л с)>

то

ток

в гальвано­

метре

п р о п о р ц и о н а л е н

н а п р я ж е н и ю

датчика

и

практическ и

не

зависит от

изменения / ? Л с -

О с н о в н ы е

источники

погрешности:

нестабильность

питания

Uо, утечка

и

н а л и ч и е

трения

д в и ж к а

о

поверх ­

ность

проволочного

потенциометра .

П о с л е д н е е

обстоя ­

щего

момента

у

первичного

преобразователя

величины

х

в п е р е м е щ е н и е

движка .

П о э т о м у

таки е

системы

н е

при ­

м е н я ю т

для

т е л е и з м е р е н и я

э л е к т р и ч е с к и х

величин .

Н а д о заметить,

что д л и н а

кабельной

л и н и и ' связи

м о ж е т

ограничиваться

в е л и ч и н о й

н а п р я ж е н и я ,

п р и л о ж е н н о г о

к

к а б е л ю

при

размыкании

ц е п и

на

п р и е м н о м

к о н ц е :

в нормальных

условия х

большая

часть

н а п р я ж е н и я

£/д

падает на Ro, а падение

н а п р я ж е н и я

в

л и н и и н е в е л и к о

(несколько

вольт),

поэтом у

п р и р а з м ы к а н и и

все

н а п р я ж е ­

н и е и я

п р и л о ж е н о

к ж и л а м

кабеля,

к о т о р о е

н е

д о л ж н о

превышать

для

т е л е ф о н н о г о

. кабеля

80

в. П о н я т н о ,

что

увеличени е

длины

л и н и и

связи

требуе т

увеличения

напря ­

ж е н и я

U0, к о т о р о е

в

силу

вышесказанного

ограничено .

п. 2. Импульсные и частотные системы телеизмерения

Р а з л и ч а ю т

с л е д у ю щ и е

системы ТИ дальнего действия .

1.

Время-импульсные

(широтно-гампульсные

и

ф а з о -

и м п у л ь с н ы е ) .

Н а

рис . 8-7,а

длительность

импульсов

п р и

широтно - импульсно й

м о д у л я ц и и

(ШИМ)

п р о п о р ц и о н а л ь ­

н а з н а ч е н и ю

измеряемо й

величины

х. П р и

фазо - импульс -

н о й м о д у л я ц и и

(ФИМ)

в л и н и ю

связи

п о с т у п а ю т

стан­

д а р т н ы е импульсы,

соответствующие

переднем у

и

заднему

ф р о н т у импульса

при

ШИМ.

2.

Частотные

(частотно - импульсные

и

частотные

с

пере ­

дачей

п е р е м е н н ы м

т о к о м ) .

С о о т в е т с т в у ю щ и е

виды

моду­

л я ц и и

(ЧИМ

и

ЧМ) п о к а з а н ы

н а

рис .

8-7,6.

3. Кодоимпулъсные,

когда передача

ведется с пс -ощью

к о м б и н а ц и и импульсов ' (в унитарном,

двоичном или дру­

гом коде — рис. 8-7,<?).

Рис.

8-7

Т а к и м образом,

в у к а з а н н ы х

системах

ТИ

передача

и н ф о р м а ц и и

о

значении

измеряемой

величины

ведется

с

п о м о щ ь ю п о м е х о з а щ и щ е н н ы х

сигналов,

причем

и з м е н е н и е

параметров канала связи практически не

вызывает

искаже ­

ния и н ф о р м а ц и и .

П о э т о м у

здесь

в о з м о ж н ы

л ю б ы е

каналы

связи, в

частности,

по

л и н и я м

связи

и

электропередач,

радиолиниям .

Рассмотрим примеры время - импульсных систем.

П р и м е р

8-6.

К о м п е н с а т о р

с п е р и о д и ч е с к о й

разверткой .

Для п р е о б р а з о в а н и я

измеряемой

величины

х

в

п р о п о р ц и о ­

н а л ь н у ю

ш и р и н у

импульса

при

ШИМ

п р и м е н я ю т

как

э л е к т р о м е х а н и ч е с к и е

устройства,

так

и б е с к о н т а к т н ы е

э л е к т р и ч е с к и е

и

электронные .

Р а с с м о т р е н н ы й

в гл.

2

(§ 2-6)

п р и н ц и п

п е р и о д и ч е с к о й

к о м п е н с а ц и и

позволяет

реализовать

п е р е д а ю щ е е

устройство для

т а к о й системы

ТИ

(рис. 8-8,а).

Реохорд

п о т е н ц и о м е т р а

Р

питается

с т а б и л и з и р о в а н н ы м

н а п р я ж е н и е м

UQ.

П р и р а в н о м е р н о м

в р а щ е н и и

щ е т к и

р е о х о р д а н а п р я ж е н и е

компенсации

U,{

изменяется

п о

л и н е й н о м у

закону

(см.

" диаграмму

н а п р я ж е н и й

на

рис. 8-8,а). В

момент равенства

н а п р я ж е н и я

датчика

ком­

п е н с и р у ю щ е м у

н а п р я ж е н и ю

срабатывает

нуль-орган

НО,

к о т о р ы й

управляет

л и н е й н ы м

контактом

К.

Если

отмечать

н а ч а ло развертки,

когда

UK=0,

коротким

импульсом А{,

в момент к о м п е н с а ц и и

UK=

UR

— импульсом В и то интер ­

вал времени между

этими

импульсами

п р о п о р ц и о н а л е н

Рис.

8-8

измеряемому

н а п р я ж е н и ю

Ф о р м и р о в а н и е

ш и р о т н о -

импульсного

сигнала из импульсов А* и В{ н е

составляет

получается,

например,

с п о м о щ ь ю

д и ф ф е р е н ц и р у ю щ е й

^ С - ц е п о ч к и

на

выходе

ф о р м и р о в а т е л я .

З а м е т и м ,

что если

н а п р я ж е н и е

(Уд снимается с

реостат­

ного

датчика

(см.

рис . ,2-15,а), то

источник

н а п р я ж е н и я

U0 м о ж е т

быть

и н е с т а б и л и з и р о в а н н ы м .

П р и м е р

8-7.

« Э к с п о н е н ц и а л ь н ы й .

преобразователь»

(рис. 8-8,6)

с л у ж и т п р и м е р о м

простого

бесконтактного

устройства,

нашедшего

ш и р о к о е п р и м е н е н и е

во

время-

импульсных

системах

ТИ.

Н а п р я ж е н и е

р а з в е р т к и

UK

здесь

изменяется

не

л и н е й н о ,

а

п о

э к с п о н е н ц и а л ь н о м у

закону,

что

м е н е е

удобно,

однако значительно

у п р о щ а е т

схему.

П о с л е д н я я

р а б о т а е т

с л е д у ю щ и м

образом .

К л ю ч К

периодически

замыкается

на

время

Тк

(см. диа­

грамму

работы

на

рис.

8-8,6).

П р и

этом

на д в и ж к е

рео ­

статного

датчика

устанавливается

п р о п о р ц и о н а л ь н о е

х

н а п р я ж е н и е

£/д . О д н о в р е м е н н о

начинается э к с п о н е н ц и а л ь ­

ный

заряд

к о н д е н с а т о р а

С,

к о т о р ы й

продолжается

до

момента

t\,

когда

UK=Ua.

С

этого

момента

дальнейшее