книги из ГПНТБ / Фотиев М.М. Рудничная автоматика и телемеханика учеб. пособие

В установившемся режиме МШ1= М 1га. Таким образом, ток в ли­ нии связи пропорционален отклонению стрелки измерительного прибора и каждому значению измеряемой величины соответствуют определенные силы тока в линии связи и показания прибора ПП. Если по каким-либо причинам произошло изменение . параметров линии связи, например увеличилось сопротивление, то уменьшится ток и пропорциональный ему противодействующий момент Мі;э. Под действием возникшего динамического момента Мш—Мка по­ вернется рычаг регулятора и ток в линии связи увеличится. Анало­ гично работает система и при изменении напряжения питания U0.

В балансных телеизмерительных системах напряжения измеряе­ мая величина преобразуется в пропорциональное значение напря­ жения, которое передается по линии связи. На приемной стороне поступившее из линии связи напряжение U (рис. 84, б) уравнове­ шивается включенным встречно балансирующим напряжением Uu величина которого изменяется перемещением движка потенциомет­ ра Пт при помощи двигателя Д. Равенство напряжений U и и г контролируется по отсутствию тока в линии связи чувствительным нуль-гальванометром Г.

Так как ток в линии связи практически отсутствует, то измене­ ние сопротивления проводов весьма мало сказывается на точности измерения. Погрешности от снижения сопротивления изоляции ли­ нии в такой системе не устраняются. Препятствиями к широкому применению балансных систем напряжения являются их сложность

ивысокая стоимость приборов.

§47. Импульсные и частотные системы

телеизмерения

В импульсных системах используются дискретные сигналы, в частотных — непрерывные. Импульсные и частотные системы мо­ гут работать по протяженным линиям связи с изменяющимися па­ раметрами, в том числе по проводным линиям связи или линиям электропередачи высокого напряжения, а также по радиолиниям.

В число-имлульсных системах мерой измеряемой величины яв­ ляется количество посылаемых в линию связи импульсов (рис. 85, а).

Каждый импульс соответствует определенному значению изме­ ряемой величины Ь, которое может быть выражено как цена им­ пульса:

где Аа — номинальное значение измеряемой величины; Na — число импульсов, соответствующее Аы.

В некоторых число-импульсных системах при изменении изме­ ряемой величины на цену импульса в линию связи посылается один добавочный импульс. В других системах периодически посылается вся серия импульсов.

В качестве примера рассмотрим телеизмерительную систему первого типа (рис. 85, б), предназначенную для измерения уровня воды в водосборнике. При изменении уровня воды поплавковое устройство поворачивает зубчатое колесо /(. При этом замыкается контакт А или Б, и в линию связи посылается положительный или отрицательный импульс в зависимости от повышения или пониже-

I А/,М,|

і

NzМг)

Рис. 85. Число-импульсная система теле­ измерения:

ния уровня. На приемном пункте установлено поляризованное ре­ ле ПР, которое в зависимости от полярности импульса замыкает цепь питания правого или. левого электромагнита ЭМ. Соответст­ вующий якорь электромагнита втягивается и поворачивает храпо­ вое .колесо, на котором установлен указатель уровня.

В число-импульсных системах нельзя передать значение изме­ ряемой величины, находящейся между двумя импульсами. Напри­ мер, если числу 50 соответствует 5 импульсов, то цена импульса 6— 10. При этом тремя импульсами, например, осуществляется пе­ редача чисел от 20 до 30. Таким образом, число-импульсные систе­ мы имеют погрешность дискретности, наибольшая абсолютная ве­ личина которой

ДА = + — . - 2

Относительная погрешность

дД % = — 100 = 50 — .

Ац

Увеличение количества импульсов приводит к уменьшению по­ грешности.

из

В кодо-импульсных системах значение измеряемой величины передается определенной комбинацией импульсов с различными качественными признаками, т. е. определенным кодом. Кодо-им­ пульсный метод по сравнению с число-импульсным имеет преиму­

или паузы tn служит мерой измеряемой величины. Период импуль­ са Т остается постоянным (рис. 86). Предел изменения продолжи­ тельности импульса обычно составляет 0,1—0,9 Т. Время-импульс- ный метод широко применяется для передачи показаний приборов с угловым поворотом. Продолжительность импульса (паузы) в этом случае задается в зависимости от угла отклонения подвижной

величине, так как между этими параметрами существует пропор­ циональная зависимость.В качестве прерывателей могут быть ис­ пользованы механические, электронные и фотоэлектронные уст­ ройства.

Передающее устройство с фотоэлектронным прерывателем (рис. 87, б) состоит из зубчатого вращающегося диска Д и изме­ рителя. При вращении диска зубцы прерывают луч света, идущий от лампы Л к фотоэлементу ФЭ. Импульсы света при помощи фо­ тоэлемента преобразуются в импульсы то­ ка, которые после усиления усилителем У поступают в линию связи.

Существуют и другие устройства для из­ менения частоты импульсов тока в функции измеряемой величины, например управляе­ мые генераторы импульсов.

Преобразование частоты импульсов в показания измерительного прибора на при­ емной стороне производится частотомером, который градуируется в значениях измеряе­ мой величины.

Частотные системы преобразуют изме­ ряемую величину А в переменный синусои­ дальный ток. Мерой измеряемой величины служит частота тока f в линии связи (рис. 88, а).

В качестве рабочих частот используют частоты от десятков до нескольких тысяч герц. Соответственно в этих системах при­ меняется малоинерционная бесконтактная аппаратура на электронных и полупровод­ никовых приборах.

Передающие устройства частотных си­ стем основаны на применении генераторов незатухающих колеба­

ний LC _или RC. Частоту генератора изменяют путем изменения индуктивности или емкости, входящей в элемент настройки частоты генератора. Функциональная схема частотной системы телеизмере­ ния с емкостным датчиком показана на рис. 88, б. При изменении измеряемой величины первичный измеритель ПИ поворачивает ротор конденсатора С, включенного в элемент частотной настройки генератора Г, что приводит к изменению частоты тока в линии связи.

Приемными устройствами частотных систем телеизмерения слу­ жат электронные частотомеры, которые градуируются в значениях измеряемой величины.

Телеизмерительные частотные системы позволяют передавать на различных частотах по одной линии связи большое количество измеряемых величин, т. е. образовывать на одной линии связи не­ сколько каналов, допуская переход с одного канала связи на другой.

§ 48. Телемеханическая аппаратура диспетчерского контроля и управления шахт

Согласно «Техническим требованиям к устройству телемехани­ ки для горнодобывающей промышленности» аппаратура телемеха­ ники должна быть выполнена по системе ТУ—ТС—ТИ. Информа­ цию, поступающую от добычных и подготовительных участков шах­ ты, погрузочных пунктов, стационарных объектов шахты и поверх­ ности, необходимо собирать на пульте диспетчера или вводить в

вычислительную машину. Устройства телемеханики следует строить на унифицированных блоках. Выходные параметры (ток и напря­ жение) должны отвечать требованиям искробезопасности по нор­ мам «Правил изготовления взрывозащищенного и рудничного эле­ ктрооборудования» (ПИВРЭ).

Возможные линии связи — жилы телефонного кабеля, шахтная распределительная сеть электроснабжения и др. Предусматривает­ ся возможность работы устройства при отключенной сети .перемен­ ного тока. Максимальный объем информации до 200 точек на шах­ ту, время ее сбора — не более 5 мин.

В настоящее время на шахтах применяют различные системы телемеханики.

Телемеханическая аппаратура контроля и управления ТКУ-2и ТКУ-2П предназначена для .контроля за шахтными передвижными и стационарными .машинами и механизмами, расположенными под землей и на поверхности, и управления ими с пульта общешахтно­ го диспетчера.

Аппаратура диспетчерской сигнализации ДТС-2 предназначена для контроля за работой шахтных' механизмов. Аппаратура по­ строена на частотном принципе уплотнения каналов.

Телемеханическая аппаратура ТВЧС предназначена для пере­ дачи информации ТС от группы сосредоточенных объектов подзем­ ного участка шахты (распредпункт участка) диспетчеру на поверх­ ности шахты. Используется временное разделение каналов.

Система телемеханики «Ветер» предназначена для контроля за шахтными вентиляторами местного проветривания, управления ими и сбора информации от близлежащих объектов.

Устройство обслуживает до 10 контролируемых пунктов, объе­ диненных общим каналом связи.

Система ТКУ-2 позволяет выполнять следующие функции цент­ рализованного контроля и управления:,

телесигнализацию о состоянии или положении контролируемых объектов на участках шахты;

телесчет вагонеток на погрузочном пункте; телеизмерение различных параметров (содержания метана, со­

противления изоляции и др.) ; телеуправление, телесигнализацию и телеизмерение для ста­

ционарных установок в шахте и на поверхности (вентиляторных установок, подстанций и др.).

Передача информации 'Производится по шахтным телефонным сетям. Аппаратура обладает искробезопасными выходными пара­ метрами с коэффициентом искробезопасности 2,5. Все основные блоки (распределители, логические узлы и др.) выполняются по типовым схемам феррит-диодных элементов. Аппаратура отвечает техническим требованиям к устройствам телемеханики для горно­ добывающей промышленности и ГОСТ 11323—65.

Аппаратура системы ТКУ-2 сконструирована в блочном испол­ нении и выпускается в зависимости от назначения в трех модифи­ кациях, отличающихся друг от друга характером и объемом инфор­ мации:

устройство для контроля и управления объектами добычного участка гидрошахты — 5ТУ, 5ТС и ЮТИ;

устройство для контроля работы добычного или подготовитель­ ного участка шахты — 15ТС;

устройство для контроля и управления стационарными объекта­ ми на поверхности и в околоствольном дворе шахты — ЮТУ, 20ТС, и ЗТИ.

Аппаратура КП первых двух модификаций выполнена во взрывобезопасном исполнении, а аппаратура ДП и третья модификация — в рудничном нормальном исполнении. При необходимости завод может изготивить все аппараты во взрывобезопасных оболочках.

Операция управления может выполняться ключами управления- Fra щите и индивидуальной объектной кнопкой или ключами управ­

ления на специальных пультах управления.

Для передачи известнтельной информации вместе с устройст­ вом должны использоваться контактные или бесконтактные датчи-' ки сигнализации, обеспечивающие изменение сопротивления кон­ тролируемой цепи в пределах до 30 ом в замкнутом состоянии и не менее 300 ом в разомкнутом.

Передача информации телеизмерения производится непрерыв­ ным сигналом от датчиков с унифицированным выходным сигна­ лом 0—5 ма. Телеизмеряемая величина при этом воспроизводится указывающим .прибором или регистрирующим прибором чувстви­ тельностью 5 ма. Основная погрешность телеизмерения 2,5% (без учета погрешности датчика).

При необходимости аппаратура ТКУ-2 может работать вместе

саппаратурой уплотнения. Разработана модификация е блоком высокочастотного уплотнения для передачи информации по заня­ тым телефонным сетям. Передача информации осуществляется на частоте 15 кгц.

Всистеме ТКУ-2 используется временное (разделение сигналов

сраспределительным методом избирания, т. е. линия связи пооче­ редно и циклически переключается с одного приемно-передающего канала на последующие. '

Такое поочередное .переключение производится с помощью двух синхронно и синфазно работающих феррит-диодных распределите­ лей, находящихся на контролируемом (КП) и диспетчерском (ДП) пунктах (рис. 89 и 90).

Наличие или отсутствие импульса на очередном такте работы распределителя определяет характер передаваемого сообщения с объекта, соответствующего данному такту.

Синхронная работа распределителей ДП и КП обеспечивается использованием одной и той же сети переменного тока для получе­ ния тактовых импульсов.

Рис. 90. Блок-схема аппаратуры ДП системы ТК.У-2:

ЭРОІ, ЭР02, ЭР1—ЭРп —элементы распределителя; «Вкл.», «Откл.» — клю­

чи, осуществляющие выбор характера операции; К/—К5 — ключи, с помощью которых осуществляется выбор объекта; БР1 — БР5 — бесконтактные реле, при­

нимающие информацию о состоянии объектов; блок ТИ — блок автоматического запуска; СС — схема совпадения; З зв—элементы звонка; £Я3н — бесконтактное

ные приборы; ПРС — приемник сигналов ТС; ПРТИ — приемник сигналов ТИ; ПДСИ —■передатчик синхроимпульса; ПДУ — передатчик сигналов управления

Распределитель контролируемого пункта последовательно вы­ дает импульсы с элементов ЭР1—ЭРП, опрашивая датчики состоя­ ния объектов и производя операции управления, или управляет блоком ТИ. Распределитель диспетчерского пункта синхронно и синфазно распределяет соответствующие сигналы по блокам уп­ равления, сигнализации и телеизмерения.

Изменение состояния бесконтактного реле осуществляется под действием двух факторов: наличия «единицы» на выходе данного элемента распределителя и состояния элементов в схеме совпаде-

нпя CÇ, которое зависит от наличия в данный момент информации на входе системы. В случае, если на приемный пункт линейных узлов поступает «единица», схема совладения выдаст сигнал «Включить», если на приемном элементе «нуль» — «Выключить».

Бесконтактное реле в зависимости от назначения может воздей­ ствовать или на обычное электромагнитное реле, или на лампу. Электромагнитное реле осуществляет исполнение посланной команды; лампа характеризует состояние управляемого или конт­ ролируемого объекта. Исполнение команды производится через блок защиты, обеспечивающий исключение возможных ошибок в управлении.

Если во время данного цикла работы распределителя из линии связи на контролируемый пункт принята команда управления, то включаются бесконтактные и исполнительные реле выбора харак­ тера операции и выбора объекта. Включение же объекта проис­ ходит при условии, что блок защиты зафиксировал срабатывание только одного бесконтактного и исполнительного реле выбора но­ мера объекта и что движение распределителей КП и ДП было синфазным.

При срабатывании соответствующих бесконтактных и исполни­ тельных реле образуется цепь питания на включение или отключе­ ние объекта. После осуществления команды сигнал управления снимается, бесконтактные и исполнительные реле сбрасываются. Отключение бесконтактных реле осуществляется с помощью воз­ действия импульсов распределителей на обмотки отключения.

Телемеханическая система ТКУ-2 построена на бесконтактных магнитных элементах с прямоугольной петлей гистерезиса. Сердеч­ ники магнитных элементов выполнены из магний-марганцевого феррита, обладающего высоким коэффициентом прямоугольности петли гистерезиса (0,8—0,95), коэрцитивной силой Нс = 4—200 а/м

информация может поступать из различных источников, обмотка II является обмоткой управления, в элементах автоматического за­ пуска и схемы совпадения •— обмоткой запрета.

Ниже рассматриваются основные функциональные блоки, кото­ рые используются для различных модификаций системы ТКУ-2.

Формирователь импульсов (блок № 1) на управляемых венти­ лях с питанием от источника постоянного тока (рис. 92) собран по мостовой схеме. В одну диагональ моста включено стабилизиро­ ванное постоянное напряжение, снимаемое со стабилитронов 1-ДІ, 1-Д2, а в другую включещконденсатор 1-С2.

Нагрузка включена в смежные плечи моста последовательно с управляемыми вентилями І-ДІЗ, 1-ДІ4, ограничительными резисто-