ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ_2 / ЭЛЕКТРО_Почаевец

Через контакты сработавших реле собирается цепь на определенный объект, которому соответствует комбинация включенных кнопок В схеме на рис. 5.5, а каждый элемент кодовой комбинации передается по своей паре проводов, а в схеме на рис. 5.5, б - по одному прово­ ду, а второй (обратный) провод общий для всех элементов. Это дает

экономию проводов, но связывает гальванически все цепи между

собой, снижая надежность.

Рис. 5.5. Разделение элементов сигиала при передаче:

аи б - электрическое при передаче сигналов соответственно по паре проводов

ипо одному проводу; в - частотное; г - временн6е

170

При электрическом разделении требуется большое количество

проводов, передача информации на значительные расстояния ока­ зывается технически и экономически нерациональноЙ. Поэтому та­

кое разделение применяют только в тех случаях, когда передача осу­

ществляется на небольшое расстояние, например, от одного узла ус­ тройства к другому или в системахдистанционного управления, когда

дальность передачи не превышает нескольких сотен метров.

Частотное разделенuе поясняется схемой на рис. 5.5, в. Сигнал в виде кодовой комбинации, состоящей из элементов, подается на пе­

редающее устройство, которое упрощенно представлено генерато­

рами GFl ... GFN. Каждый генератор работает на своей частоте!l" f n.

Запускаются только те генераторы, на которые в соответствии с ко­ довой комбинацией подается питание. Элементы сигнала в виде то­ ков определенных частот передаются по ЛС на приемное устройство, где установлены частотные полосовые фильтры ZFl ... ~PN. Каждый

фильтр пропускает только ток определенной частоты. На выходе

приемного устройства появляется кодовая комбинация, состоящая из тех же элементов, что и на его входе. Для передачи информации необходимо иметь столько частотных каналов (генераторов в пере­ дающем устройстве и фильтров в приемном устройстве), сколько име­ ется элементов сигнала (кодовой комбинации).

Достоинством частотного разделения является использование для передачи информации одной двухпроводной линии связи в отличие

от электрического разделения и одновременная передача всех эле­

ментов сигнала, а недостатком - необходимость использования до­

рогой передающей и приемной аппаратуры для образования частот­

ных каналов.

Вре.меН1l0е разделенuе элементов сигнала широко применяется в системах телемеханики .для передачи информации. Цри временном

способе разделения каждому передаваемому элементу поочередно

предоставляется линия связи на время, необходимое для его прохож­ дения. В ЛС элемент передается в течение отведенного для него вре­ мени независимо от других и может быть выделен на приемной сто­ роне. Последовательную передачу элементов осуществляют с помо­ щью преобразователей параллельного кода в последовательный на

передающей стороне и обратного преобразования их на приемной.

В качестве преобразователей кода наиболее часто используют рас­

пределители импульсов.

171

На рис. 5.5, г приведена схема, поясняющая принцип временного разделения с помощью распределителей RG 1 и RG2. При работе они

должны nереключаться синхронно, Т.е. одновременно, с одинаковой

частотой, синфазно, Т.е. в каждый момент времени они должны на­

ходиться в одноименных позициях. Так, когда распределители нахо­ дятся на позиции 1, то передается первый элемент кодовой комбина­

дится В тои же позиции, что и передающии, поэтому элемент сигнала

Хl в позиции 1 распределителей появится на первом выходе RG2,

элемент Х2 в позиции 2 - на втором и т.д.

Достоинством временного разделения является использование для передачи информации одной двухпроводной ЛС как и при частот­

ном разделении, но аппаратура каналов связи при этом значительно

проще и дешевле. Недостатком временного разделения является зна­ чительная длительность цикла передачи информации.

5.3. Мeroды иэбира.ния oбьeкroв телемеханики

При передаче информации в системе телемеханического управления

конечной целью является объект, на который она передается. Метод

избирания (выбора) объекта в значительной мере влияет на принципы

вьmолнения приемо-передающей аппара1УРЫ. Различаюттри основных

метода: прямого, группового (адресного) и кодового избирания. Прямое uзбuраlluе характеризуется тем, что сообщение передается

одним элементом импульсной серии (импульсом или паузой опреде­ ленного качества).

На рис. 5.6, а представлена структурная схема частотной системы

телеуправления с прямым избиранием. По каждому частотному каналу может передаваться одно сообщение. Всего система имеет N частотных

каналов. На передающей стороне устаноалено N частотных генерато­ ров GF, которые заПУСКaIОТСЯ при нажапrn кнопок SB. Нажаrnе каж­ дой КНОПЮf соответствует определенному сообщению (приказу). Напри­ мер, нажаrnе кнопки SB 1 соответствует передаче приказа «Включить первый объект», при этом запускается частотный генератор GFl, выра..

баТЫВaIОШИЙ гармонические колебания частотой/1' которые проходят

через полосовой фильтр ZFl и передаются по линии связи на контроли­

руемый пункт. Фильтр ZFl передаJощего устройства необходим для

того, чтобы исЮIЮЧИТЬ попадание в ЛС гармоник, ВОЗНИКaIOIЦИх при

модуляции И лежащих вне полосы частот первого канала.

]72

Рис. 5.6. Система телеуправления с прямым избиранием объектов:

а - частотная; б - временная; в - структура сигналов в линии связи

Частотный импульс пропускается фильтром ZF 1 приемного уст­ ройсгва, с помощью выпрямителя UZ 1 преобразуется в импульс по­ стоянного тока и поступает на реле Кl, которое срабатывает и вклю­ чает первый объект.

173

Для передачи приказа «Отключить первый объект» необходимо нажать кнопку SB2 и запустить генератор GF2. Импульс частотойf2

пройдет по второму частотному каналу и в конечном итоге посту­

пит на реле К2, которое отключит первый объект.

Аналогичным образом можно осуществлять включение и отклю­

чение других объектов. Общее количество сообщений (команд), ко­

торые можно передать, пользуясь данной системой, соответствует

числу частотных каналов N. За одну передачу можно передать все необходимые сообщения, предварительно набрав их нажатием оп­

ределенных кнопок.

Прямое избирание можно осуществить, используя систему с вре­

менным разделением элементов сиrnала (рис. 5.6,6). В этой системе в

передающем и приемном устройстве исп~.J.IЬЗУЮТСЯ синхронно рабо­ тающие распределители RGl и RG2. Здесь набор сообщений также

производится нажаmем кнопок SBl .. .SBN. Когда распределители пе­

редающего ДП и приемного кп устройств находятся на первой пози­ ции, идет передача первого сообщения при нажатой кнопке SB 1. Со­ общение поступает. на реле К1, которое замыкает своим контактом

исполнительную цепь. При переходе распределителей во вторую по­

зицию может быть передано второе сообщение (рис. 5.6, в). За цикл

переключений распределителей с позиции 1 до позиции N можно по­ очередно передать все необходимые сообщения. Можно несколько ви­

доизменить систему, посьmая на каждой позиции распределителя им­

пульсы с разными качествами, каждому из которых будет соответство­ вать определенное сообщение. В этом случае номер импульса можно отождествить с номером объекта, а качеству придать значение опера­ ций (<<Включить-отключить»). Часто используют два качества: напри­ мер, короткий и Д1IИнный импульс (см. рис. 5.6, в - случай 11).

Важным свойством системы телемеханики с прямым избиранием являетсяпередача каждого сообщения по независимому частоmому ЮIИ временному каналу связи при общей физической линии связи. Таким образом, системы с прямым избиранием являются многоканальными.

При прямом избирании за один цикл передачи можно передать

одно, два или все возможные сообщения. Это свойство системы назы­ вается циркулярностъю. Исключением являются системы с временным разделением каналов, когда по одному каналу передается два и более сообщений с использованием двух и более качеств импульса, каждое из которых соответствует отдельному сообщению (см. рис. 5.6, в).

174

В таких системах циркулярность соблюдается только в пределах числа

сообщений, равного числу каналов.

Сообщения передаются одним импульсом, поэтому время его пе­

редачи при частотном разделении определяется длительностью им­

пульса и является минимально возможным. В системе с временным разделением даже при передаче одного сообщения распределитель должен сделать полный цикл переключений и опросить все позиции.

Поэтому здесь можно говорить только о минимальном времени, зат­ рачиваемом при циркулярной передаче на одну команду.

Групповой (адресный) .метод uзбuраuuя заключается в выборе объекта в несколько приемов. Все сообщения разбиваются на груп­ пы. Наиболее часто в системах телеуправления сообщения делят на группы по виду выполняемых операций «Включить-отключить». Такое избирание называется одноступенчатым.

При многоступенчатом групповом избирании сообщения делят на группы, а группы - на подгруппы и Т.д. Разделение осуществля­ ется с целью уменьшения числа элементов сигнала. Например, для передачи восьми сообщений при прямом избирании требуется сиг­

нал, содержащий восемь элементов, и соответственно нужно восемь

частотных или временных каналов связи. При групповом избирании для передачи тех же восьми сообщений, разбитых на две группы, тре­ буется сиrnал, содержащий шесть элементов (два для выбора груп­ пы, четыре для выбора объекта), и соответственно - шесть каналов

связи. Наглядность экономии элементов сигнала и каналов связи

возрастает при увеличении числа объектов управления.

Кодовое uзбuра1luе характеризуется тем, что каждое сообщение

передается определенной кодовой комбинацией. Может быть исполь­ зован любой код, чаще предпочтение отдается двоичным кодам на

одно сочетание.

На рис. 5.7, а приведена структурная схема кодовой системы теле­

управления с частотным разделением элементов сигнала. В переда­

ющем устройстве команда набирается одной кнопкой из общего чис­ ла N. После нажатия кнопки SB команда подается на шифратор, где

происходит преобразование кода на одно сочетание СN (нажата одна

кнопка из множества N) в код, с помощью которого команда по ли­ нии связи передается на приемное устройство. Каждый элемент кода передается по своему частотному каналу. Генераторы гармоничес­ ких колебаний G F 1... G FN запускаются в соответствии с кодовой

175

а

б

Выход команд

Рис. 5.7. Кодовая система телеуправления:

аи в - с частотным и временным разделением элемеJПО8 СИIl-Iaла соответственно;

б- структура сигналов в канале связи

176

комбинацией, при этом частотные импульсы генераторов проходят

через фЮIьтры ZF 1... ZFN в линию связи. На приемном устройстве

каждый частотный импульс кодовой серии проходит через свой

фильтр, поступает на преобразователь UZ, который преобразует его в импульс постоянного тока. Комбинация импульсов постоянного тока аналогичная той, которая была на выходе шифратора, посту~ пает на дешифратор, где расшифровывается, при этом на одном из

его выходов, соответствующем номеру нажатой кнопки, появляется

сигнал 1, который и поcryпает на соответствующее выходное реле К. На рис. 5.7, б представлен процесс преобразования сообщения при

передаче его с передающего устройства на приемное. Например, для

включения первого объекта необходимо нажать кнопку SB 1. При

этом на выходе шифратора появится кодовая комбинация 11000, Т.е.

на выходах J и 2 будут импульсы постоянного тока, на выходах 3,4,5

импульсы будут отсутствовать. Генераторы GFl и GF2 при поcryп~

лении на их входы сигнала 1 запускаются и работают с частотами:

GF1-f], GF2-f2.

При нажатии другой кнопки будет передаваться другая кодовая комбинация, соответствующая другому сообщению. В каждой KOДO~ вой комбинации содержится два сигнала 1 и три - О, Т.е. использу-

ется двоичный код на одно сочетание С;. с помощью этого кода

можнопередатьдесятьсообщений (с; =5·4 =10J.

1· 2

Кодовое избирание широко используется в системах с временным разделением элементов сигнала (рис. 5.7, в). В такой системе кодовая комбинация параллельного кода после выхода из шифратора ДП поступает на преобразователь, где она преобразуется в соответству­ ющую комбинацию последовательного кода. Все ее элементы посту­ паIОТ в линию связи поочередно во времени. На КП с помощью пре­ образователя происходит обратное преобразование последователь­

ного кода в параллельныЙ. Комбинация параллельного кода

поступает на дешифратор, на одном из выходов которого хl-ХN по­

является передаваемая команда.

В кодовых системах за один цикл передачи можно передать толь­ ко одну команду (сообщение), так как при одновременной передаче, например, двух кодовых комбинаций элементы одной невозможно в

177

приемном устройстве отделить от элементов в другой. Таким обра­ зом, кодовые системы не обладают свойствами циркулярности, а зна­ чит, все сообщения в случае необходимости передаются поочередно. Полное время передачи всех сообщений в кодовых системах всегда

больше, чем в системах с прямым избиранием.

В частотных системах с прямым избиранием все команды можно передать одновременно, каждую по своему частоrnому каналу. Пол­

ное время передачи всех команд равно времени передачи одной ко­ манды. В частотных кодовых системах одновременно передаются все элементы одной команды, а сами команды передаются поочередно,

полное время их передачи равняется суммарному времени передачи

всех команд.

Время, затрачиваемое на передачу одного, сообщения, в кодовых системах с временным разделением (кодово-распределительных) мо-

жет быть существенно меньше, чем в системах с временным разделе­

нием и прямым избиранием, так как число позиций распределителей

может существенно отличаться.

На электрифицированных железных дорогах применяют системы

телемеханики преимущественно с временным разделением элементов

сиrnала, так как в системах с частотным разделением используется

сравнительно большое число достаточно сложных и дорогих элемен­ тов - генераторов, фильтров и др. Частотные системы телемеханики применяют только в тех случаях, когда число объектов на одном КП невелико (от одного до трех), например, в системах, предназначенных для телемеханизации рассредоточенных объектов. Если число объек­

тов на КП превышает три, то более эффективны системы с временным

разделением, так как стоимость распределителей в этом случае мень­

ше стоимости генераторов и фильтров, а надежность их выше.

5.4. Методы синхронизации распределителей

При временном разделении каналов связи телемеханики в пере­ дающем и приемном устройствах применяются распределители, ко­

торые должны переключаться синхронно и синфазно, Т.е. двигаясь с

одинаковой скоростью, одновременно переключаться на одну и ту

же позицию. Рассинхронизация и сбой в работе распределителей при­ водят к смещению элементов сигнала сообщения при приеме и иска­ жению информации.

178

Переключение распределителей из одной позиции в другую про~

исходит при поступлении на его вход импульсов, которые приня­

то называть продвигающими или тактовыми. Номер позиции, ко­

торую занимает распределитель, всегда соответствует номеру им­

пульса, поступившего на его вход. Если в исходном состоянии

распределитель находится в нулевой позиции, то первый такто­ вый импульс переключает его в первую позицию, второй - во

вторую и Т.Д. ЭТО свойство используется для синхронного пере­ ключения распределителей. Наиболее широко применяются три метода синхронизации: от общей питающей сети переменного тока, циклическая и пошаговая (тактовая) синхронизация. Разли­ чие в методах синхронизации заключается лишь в способах обра­ зования тактовой серии импульсов, подаваемых на распределите­

ли передающего и приемного устройств.

Метод синхронизации от общей питающей сети основан на том,

что напряжения в любой точке электрической цепи синхронны во

времени, поэтому сеть может быть использована в качестве генера­

тора тактовых импульсов (рис. 5.8, а). Положительные полуволны

после выпрямления синусоидального напряжения сети служат так­

товыми импульсами, поступают на приводы (ПР) распределителей Р1 передающего и Р2 приемного устройств.

Первоначалъно распределители находятся в нулевой позиции. Для

одновременного запуска распределителей с передающего устройства на привод распределителя передается специальный синхронизирую­

щий (фазирующий ) импульс ФИ, который переводит распредели­

тель Р2 в нулевую позицию, если в этот момент он находится на дру­ гой. После фазирующего импульса первый импульс от питающей сети

переводит распределители в первую позицию, начинается новый цикл переключениЙ.

Такой метод синхронизации распределителей наряду спростотой

иотносительно невысокой стоимостью имеет ряд недостатков:

-не всегда имеется общая питающая сеть;

-частота переключений определяется только частотой напряже-

ния питаIощей сети, которая составляет 50 гц;

-при полном или частичном отключении питающей сети, когда

нет напряжения на ДП или КП, работа телемеханики невозможна;

-напряжение питающей сети в удаленной точке может иметь зна­

чительный фазовый сдвиг, а сигнал в канале связи - запаздывание,

]79