книги из ГПНТБ / Иванин В.Т. Основы автоматизации производства на карьерах учебник

водные (воздушные и кабельные) и беспроводные линии связи (радио­ линии). По одной линии связи может быть организовано несколько каналов для независимой передачи нескольких сообщений {много­ канальная сетъ).

Под помехами понимают любые искажающие сигнал воздействия, возникающие в процессе передачи сообщения. Помехи могут возни­ кать не только в линии связи, но и в приемниках и передатчиках (аппаратурные помехи).

Понятия информация и сообщения нетождественны. Под инфор­ мацией понимают содержащиеся в сообщении сведения.

§ 37. Каиалы связи и устройства телемеханики иа открытых горных разработках

На карьерах и приисках многоканальная связь осуществляется по проводным линиям связи. Экономичность многоканальной связи достигается тем, что по одной линии связи передается несколько сообщений с помощью различных сигналов. Такая передача возможна благодаря так называемому уплотнению линий связи, когда приме­ няется частотное или временное разделение передаваемых сигналов. В первом случае для передачи сигналов используются переменные токи различных частот. При этом каналы связи разделяются при помощи электрических фильтров, обеспечивающих прохождение сигнала той частоты, которая соответствует данному сообщению. Во втором случае разделение сигналов достигается их последователь­ ной передачей во время, когда приемник и передатчик данной пары соединены линией связи с помощью специального переключающего устройства.

В качестве проводных линий связи на открытых горных разра­ ботках используют силовые воздушные и кабельные линии, а также линии телефонной связи. Диапазон частот, используемый для пере­ дачи сигналов телемеханики по проводным линиям, колеблется в пределах 300—400 Гц при использовании отдельных незанятых линий, при использовании телефонных линий — ниже 300 Гц и выше 2600—3200 Гц. По высоковольтным линиям энергосистем сигналы передаются на частотах 30—300 кГц.

Воздушные линии связи дешевле кабельных, но они имеют такие недостатки, как подверженность атмосферным воздействиям, частые повреждения, влияние атмосферного электричества, сложность пере­ мещения линий и др. Поэтому в последнее время кроме силовых кабельных распределительных линий на карьерах при использовании систем телемеханики с рассредоточенными объектами применяются беспроводные радио- и радиорелейные линии с диапазоном частот до нескольких мегагерц.

Для целей телемеханического контроля и управления карьер­ ными установками чаще применяются устройства ТУ—ТС. Устрой­ ства телеизмерения нашли ограниченное применение, поэтому рас­ смотрим принципы построения простейших из них.

91

При первом методе измеряемая величина передается путем со­ ответствующих ей изменений интенсивности тока или напряжения в линии связи. Так как при этом методе возможны искажения сигнала вследствие изменения параметров линии, то применение его ограни­ чивается расстояниями 10—25 км (телеизмерительные системы

ближнего действия).

При частотном методе передачи сигналов измеряемая величина преобразуется в переменный ток различной частоты — параметр, который не искажается при передаче. При импульсном методе изме­ ряемая величина преобразуется в импульсы, характеризуемые их числом, длительностью, частотой, моментом начала импульса (фазой)

относительно опорного импульса, т. е. теми параметрами, которые

жестко связанный с осью первичного измерителя, также повернется на угол а.

Если напряжение источника поддерживается постоянным, а сум­ марное сопротивление линии и балластного сопротивления Вб во много раз больше сопротивления датчика, то напряжение U в линии и ток I изменяются пропорционально углу а- Стрелка магнитоэлек­ трического гальванометра приемника П также повернется пропор­ ционально этому углу.

Число-импульсная система телеизмерения, показанная па рис. 75, основана на передаче по линии связи импульсов постоянного тока, число которых пропорционально изменению измеряемой величины (уровня жидкости). Изменение уровня жидкости вызывает перемеще­ ние поплавка 1 и вращение блока 2, связанного с зубчатым колесом 3- При этом замыкается левая или правая пара контактов К. Коли­ чество замыканий соответствует посылке в линию связи такого же числа положительных или отрицательных импульсов. В пункте приема поляризованное реле ПР своими контактами ПР включает

92

один из электромагнитов Э1 и Э2, который поворачивает храповое колесо 5 и связанную с ним стрелку указателя 4.

Дальнейшим развитием число-импульсной схемы телеизмерения является кодо-импульсиая схема, которая передает сигналы в виде импульсов тока разной полярности п длительности в определенных, принятых кодом, комбинациях.

Для телеуправления и телесигнализации характерна передача ограниченного числа дискретных сигналов, определяющих требуемое сообщение. Прием и расшифровка сигналов называется избиранием или селекцией телемеханических сигналов.

Рпс. 75. Число-импульсная система телеизмерения уровня жидкости

Формирование и избирание сигналов телемеханики производится специальными элементами избирательного включения. В системах ТУ—ТС используются следующие методы избирания: качественный, комбинационный, распределительный и комбинационно-распреде­ лительный.

При качественном методе избирания сигналам придают опреде­ ленные качественные признаки: полярный, амплитудный, времен­ ной, частотный, фазовый и др. Системы ТУ—ТС, использующие этот метод избирания, различают по качественным признакам импуль­ сов тока, т. е существуют системы ТУ—ТС с полярным, временным, амплитудным избиранием и т. д.

Комбинационный метод избирания заключается в том, что каждое сообщение представляется комбинацией импульсов с различными качественными признаками тока (плюс, минус; большая амплитуда, меньшая амплитуда и др.).

При распределительном методе избирания производится пооче­ редное, последовательное во времени подключение линии связи к аппаратам передающего и приемного устройств.

Комбинационно-распределительный {кодовый) метод избирания

заключается в том, что передача сообщений производится комбинацией

93

нескольких импульсов с определенными качественными призна­ ками, посылаемых в_ линию последовательно во времени один за другим.

Б многопроводных системах ТУ (качественной или комбинационно-

качественной) несколько различных сигналов посылается по не­ скольким линиям связи одновременно. В малопроводных системах ТУ

(распределительной и кодовой) сигналы посылаются последова­ тельно во времени (поочередно). В сравнении с многопроводными эти

5

Рис. 76. Блок-схемы устройств телеуправления:

а — многопроводное устройство с распределением сигна­ лов по электрическим цепям; б — малопроводное устрой­ ство с частотным разделением сигналов; в — малопро­ водное устройство с временным разделением сигналов

системы более экономичны вследствие ограниченного числа линий связи, но время, затрачиваемое на передачу сигналов, здесь больше, чем у многопроводных.

Рассмотрим принцип построения устройств ТУ—ТС на упро­ щенных схемах (рис. 76).

Многопроводные устройства ТУ—ТС (рис. 76, а) обычно приме­ няют при сравнительно небольших расстояниях между пунктами управления и объектами. При наличии п проводов (кроме общего провода) количество сигналов, которое можно передать по много­ проводной системе, при качественном методе избирания составляет

N = кп,

94

при комбинационном методе избираыия

N = kn,

где к — число импульсных признаков.

В качестве импульсиых признаков принимают посылки тока разной полярности, частоты, продолжительности. Обычно к = 2 ч- 4.

Многопроводиое устройство, блок-схема которого показана па рис. 76, а, принято назвать устройством ТУ—ТС с электрическим разделением сигналов, так как передача импульсов здесь произво­ дится одовременно по отдельным электрическим цепям.

Вторую группу составляют малопроводные устройства ТУ—ТС с частотным разделением сигналов (рис. 76, б), которые обеспечи­ вают передачу различных сигналов по одной линии связи путем использования посылок тока разной частоты. В передающем устрой­ стве имеются генераторы синусоидальных колебаний разной частоты, в приемном устройстве сигналы разделяются с помощью полосовых фильтров.

К третьей группе относятся устройства ТУ—ТС с временным разделением сигналов (рис. 76, б). В таких устройствах осуществ­ ляется передача различных сигналов по одной линии связи путем поочередной посылки импульсов с помощью синхронно переключа­ ющихся распределителей (например, шаговых) Р1 и Р2, которые одновременно подключают линию связи к соответствующим упра­ вляющим и управляемым элементам схемы.

Системы ТУ снабжаются обратной сигнализацией, подтвер­ ждающей выполнение на объектах посылаемых им команд, а также элементами, защищающими управляемые объекты от выполнения случайных (ложных) команд.

§ 3S. Область применения телеуправления и телесигнализации на открытых горных разработках

Возможности применения телеуправления и телесигнализации непрерывно расширяются по мере технического совершенствования и роста оснащенности высокопроизводительным, автоматизирован­ ным оборудованием процессов выемки горных пород, бурения, погрузки и транспортирования карьерных грузов, водоотлива, электроснабжения и освещения, технологического комплекса по­ верхности, а также в связи с применением телевизионных средств связи и вычислительной техники на открытых горных разработках. Учитывая также, что современные крупные карьеры являются неотъемлемой частью единого технологического комплекса горнообогатительных, цементно-шиферных, горно-химических, асфальто­ бетонных, цементно-бетонных, кирпичных и других комбинатов и заводов, можно предвидеть широкие перспективы внедрения средств ТУ—ТС для постоянного контроля и квалифицированного руководства работой машин, установок и подразделений на карьерах, что иепремепно будет способствовать повышению производительности

95

труда, улучшению качества продукции и снижению затрат на ее производство.

На мощных карьерах с разветвленными конвейерными линиями большой протяженности с целью повышения надежности работы последних средства телеуправления и телесигнализации исполь­ зуются как для выполнения отдельных функций телемеханики, так и для выполнения всего комплекса операций контроля и управле­ ния конвейерными линиями.

Устройства телемеханики применительно к конвейерным линиям могут служить для пуска и остановки отдельных конвейеров или всей линии, для управления приводами затворов бункеров, для сигнализации о состоянии конвейеров и отдельных элементов линии. Так, например, устройства ТС применяются для сигнализации пуска и остановки конвейеров, состояния ленты (продольный и попереч­ ный разрыв, сход, напряжение, скорость), наличия материала на ленте, забивки течек., уровня материала в бункерах и т. д.

Отечественной промышленностью освоен выпуск специальной аппаратуры ТУ—ТС, предназначенной для телемеханического упра­ вления конвейерными линиями и обеспечивающей автоматическое выполнение всех или большинства операций управления и сигна­ лизации. Так, конотопскпм заводом «Красный металлист» серийно выпускается аппаратура ДТС-2, а институтом Гипроуглеавтоматизация разработаны схемы централизованного управления комплек­ сом горнотранспортного оборудования с применением систем ТУ—ТС. Александровским машиностроительным заводом выпускается аппа­ ратура телеуправления приводами конвейеров.

На карьерах с разветвленной сетью железнодорожного транс­ порта средства ТУ—ТС применяются для управления стрелочными переводами, для сигнализации о движении поездов, загрузки вагонов и других целей. Внедрение средств телемеханики на железнодорож­ ном транспорте обеспечивает бесперебойную эксплуатацию подвиж­ ного состава, упрощает схемы путевых устройств, а также повышает безопасность движения поездов.

Для обеспечения постоянного контроля и квалифицированного руководства процессом бурения ведутся работы по созданию схем ТУ—ТС, обеспечивающих телемеханический контроль самого процесса бурения и надежную двустороннюю связь диспетчерского пункта со всеми участками, связанными с буровыми работами. Передача информации о величине подачи бурового инструмента (основного технологического параметра) может осуществляться по проводным каналам связи и по радио. По диаграмме записи подачи бурового инструмента диспетчер получает полное представление о состоянии работ по бурению скважин: числе и глубине скважин, скорости бурения, наращивании инструмента, простоях и т. д., что позволяет квалифицированно руководить работами и назначать режим бурения.

Средства телеуправления используют для пуска и остановки из диспетчерского пункта насосных, землесосных и компрессорных

96

агрегатов, включения н отключения соответствующих выключателей электросети, открытия и закрытия задвижек водоводов и пульпо­ водов при гидромеханизации, в устройствах электроснабжения и освещения.

Средства телесигнализации используют для автоматической пере­ дачи сигналов о состоянии насосных агрегатов, землесосных и ком­ прессорных установок, экскаваторов, высоковольтных выключа­ телей, дробилок, конвейеров и других объектов.

§39. Телемеханизация диспетчерского контроля

иуправления на карьерах

Основной объем работы по управлению процессом производства па карьере выполняется диспетчерской службой, главная задача которой — предотвращение и быстрейшая ликвидация всех откло­ нений от нормального хода производственного процесса. В функции диспетчерской службы входит обширный перечень работ, основными из которых являются: регулирование движения транспортных средств, контролирование хода производственного процесса и со­ стояния отдельных процессов, выдача указаний горному надзору участков об изменении режима работы оборудования, а также о ме­ рах по устранению нарушений процесса (аварий, простоев и т. д.).

Повышение ОПераТИВНОСТИ ДИСПеТЧерСКОГО КОНТРОЛЯ ВОЗМОЖНО’ за счет использования современных средств автоматики и теле­ механики, позволяющих диспетчеру карьера контролировать работу стационарных и передвижных установок и управлять ими.

Диспетчерский телемеханический контроль и управление нашли применение на крупных карьерах с разветвленной сетью железно­ дорожных путей со сложными технологическими схемами движения составов. В этом случае целесообразно использовать системы цен­ трализованного радиоуправления стрелочными переводами из еди­ ного диспетчерского пункта. Оперативность управления обеспе­ чивается при этом за счет эффективного контроля свободного состоя­ ния изолированных участков, положения стрелок и светофоров.

Применительно к автомобильному транспорту системы теле­ механического диспетчерского управления могут комплектоваться электронными вычислительными машинами, эффективность работы которых обеспечивается оперативным сбором и передачей текущей информации от источников к центрам обработки. В достижении эффективного использования ЦВМ важное значение имеет надеж­ ность аппаратуры телепередачи информации. В настоящее время ведутся работы по обеспечению автоматизированных систем управле­ ния бесконтактными устройствами сбора и передачи информации.

На карьере огнеупорных глин Часов-Ярского комбината прошла промышленные испытания аппаратура системы диспетчерского цен­ трализованного контроля горного оборудования, разработанная Институтом автоматики (г. Киев), которая обеспечивает автомати­ ческую передачу п прием по каналу радиосвязи оперативной

информации о технологическом состоянии экскаваторов в карьере. Аппаратура системы работает в комплекте с радиостанцией типа ЖР-5М и включает два полукомплекта: передачи информации с объекта и приема информации на диспетчерском пункте.

Для конвейеров, входящих в комплекс горпотранспортиого обо­ рудования производительностью 1000 м3/ч, изготовляемых заводом им. Ленинского комсомола Украины, институтом Гипроуглеавтоматпзация разработана схема и комплект электрооборудования, обес­ печивающие как местное, так и дистанционно-автоматическое упра­ вление, причем последнее осуществляется с помощью комплекта аппаратуры телемеханического управления «Сигнал».

ПДК БУС 2 БУС1

Рпс. 77. Упрощенная блок-схема телемеханической аппаратуры «Сигнал»

Аппаратура «Сигнал» состоит из пульта диспетчера ПДК и блоков управления и сигнализации БУС (по числу конвейеров). Управле­ ние и сигнализация производятся по трем незанятым кабельным жилам с полярно-амплитудным уплотнением канала связи, причем для сигнализации о состоянии механизма применен амплитудный метод разделения сигналов с полярным уплотнением. Аппаратура обеспечивает управление комплексом, содержащим до 22 конвейеров.

Упрощенная блок-схема аппаратуры «Сигнал» для управления двумя конвейерами приведена на рис. 77. При нажатии кнопки Кні («Пуск») включается реле подачи питания РП, которое своими кон­ тактами блокирует кнопку Кні и замыкает контакты в цепи катушек реле включения приводов конвейеров. Блок управления БУС1 обеспечивает пуск первого конвейера. После достижения скорости ленты номинального значения реле скорости первого конвейера включает цепь световой сигнализации на мнемосхеме пульта диспет­ чера. Аналогично подается сигнал после включения второго кои-

38

вейера. При большем числе конвейеров обеспечивается их пооче­ редное автоматическое включение в направлении, противоположном движению грузопотока с подачей соответствующего сигнала.

Конвейерную линию можно остановить нажатием кнопки Кн2 («Стоп»). При этом все конвейеры остановятся одновременно, т. е. без сброса груза. Поочередное отключение каждого конвейера с выдерж­ кой времени, достаточной для сброса груза, производится второй кнопкой «Стоп», включающей реле времени (кнопка и реле на схеме не показаны).

При аварийной остановке какого-либо конвейера соответству­ ющий датчик Д обеспечивает отключение реле аварийной остановки, которое подает сигнал на пульт диспетчера, и все конвейеры мгно­ венно останавливаются. При этом диспетчер может судить о причине и месте аварии по соответствующим приборам.

Схемой аппаратуры «Сигнал» обеспечивается предпусковая и тех­ нологическая (после остановки всей конвейерной линии) звуковая сигнализация с помощью звонка. Для световой сигнализации в схеме применен принцип последовательного прохождения управляющего сигнала (изменение состояния контактов реле скорости) по цепи отпирания триодов, включающих сигнальные лампы.

г*