Особенности горного предприятия, как объекта управления.

Специфические условия эксплуатации в шахтах и рудниках - высокая температура, влажность, взрывоопасность окружающей среды, ограниченность пространства горных выработок – все факторы, которые мы рассматривали для электрооборудования горных предприятий, распространяются и на узлы систем автоматики.

С точки зрения безопасной эксплуатации рудничную аппаратуру выпускают в следующих исполнениях:

· РН – рудничное нормальное;

· РП – повышенной надежности против взрыва;

· РВ – взрывобезопасное;

· РО – Особовзрывобезопасное

Общие сведения о телемеханике

Вспомним, что называется телемеханикой.

Телемеханика - раздел науки и техники, изучающий методы и технические способы управления производственными процессами на расстоянии с помощью проводных и радиоэлектронных средств связи.

Устройства, обеспечивающие указанные функции называются телемеханическими устройствами.

Совокупность телемеханических устройств и линий связи принято называть телемеханической системой.

Телемеханика является дальнейшим развитием дистанционного управления системы автоматики.

При дистанционном управлении с увеличением передаваемого числа команд в прямой зависимости растет и число проводов, необходимых для передачи этих команд. Поэтому, при значительных расстояниях, использование дистанционного управления экономически невыгодно.

Телемеханика позволяет с помощью специальных кодированных сигналов сократить число линий связи, сделать это число гораздо меньшим, чем число передаваемых команд. В системах телемеханики, по одной линии связи передаются несколько команд.

Рис. 2.1 Структурная схема систем телемеханики

Система телемеханического управления (ТУ) состоит из ряда основных блоков:

Орган управления ОУ – на который воздействует диспетчер Д или какое-либо автоматическое устройство АУ - осуществляет посылку той или иной команды, создавая первичный сигнал ПС.

Кодирующее устройство КУ шифрует первичный сигнал, превращая его в сигнал управления, который формируется с использованием определенного кода.

Кодом называется совокупность правил, по которым производится преобразование команды управления в сигнал.

Зашифрованный сигнал поступает в передающее устройство ПУ, которое служит для преобразования его в сигнал, более удобный для передачи через линию связи ЛС.

Приемное устройство ПрУ, расположенное на контролируемом пункте, превращает принятый сигнал в сигнал управления СУ.

Декодирующее устройство ДУ расшифровывает сигнал управления, преобразуя его в выходной сигнал ВС, воздействующий через один из выходных преобразователей ВП и исполнительную цепь на технологический объект ТО.

Система телеконтроля (ТК) предназначена для передачи на расстояние и регистрации сведений о состоянии объекта или о происходящих в нем процессах.

Органы контроля ОК, в качестве которых используют различные датчики, преобразуют контролируемые параметры в первичный сигнал ПС. Кодирующее устройство КУ шифрует сигнал, превращая его в сигнал контроля СК. Далее, все преобразования первичного сигнала, осуществляются так же, как и в системе телеуправления. Декодирующее устройство (ДУ) воздействует на индикаторы контролируемых параметров И, откуда информация снимается диспетчером Д или автоматическим устройством АУ, для введения соответствующих корректировок в систему управления.

Замкнутая система телемеханики, предназначенная для передачи команд на расстояние; выполняющая одновременно функции систем телеуправления и телеконтроля, называется «система телерегулирования» ТР.

Системы телемеханики делят на дискретные и аналоговые. Системы дискретного телеконтроля называют системами телесигнализации (ТС); они обеспечивают передачу конечного числа состояний объекта (включено, выключено).

Системы аналогового телеконтроля называют системой телеизмерения. Они обеспечивает передачу непрерывно изменяющихся параметров, характеризующих состояние объекта (например изменение напряжения, тока, скорости и т.д.)

Телемеханические сигналы являются материальными носителями информации. Сигнал отражает изменение состояния материального объекта (например электромагнитного поля), произведенного по заранее установленным правилам.

Сигнал может быть дискретным, состоящим из одного или нескольких элементов (посылок) с определенными качествами. Может быть аналоговым, представляющим непрерывное изменение в функции времени определенного параметра (напряжение, ток).

Дискретные сигналы широко применяются в телеуправлении и в телесигнализации. Аналоговые сигналы – в телеизмерениях.

При передаче нескольких одноэлементных сигналов необходимо их четкое разделение друг от друга. При передаче многоэлементных сигналов необходимо так же разделение элементов такого сигнала

Задачей телемеханических систем является выделение из большого количества посылаемых сигналов только сигнала определенного вида, необходимого для управления объектом. Это называется избирательностью (селективностью) системы телемеханики.

Элементы, из которых состоят дискретные сигналы, могут обладать различными качественными признаками: полярностью импульса, амплитудой импульса, длительностью импульса, частотой или фазой переменного тока.

Рис. 2.2 Полярность сигналов

Полярность импульса может служить признаком посылки сигнала. Положительная полярность является одним признаком (качеством 1) посылки, отрицательная – другим признаком (качеством 2). Расшифровка полярных признаков осуществляется поляризованными реле, обычными реле с диодами, бесконтактными устройствами. Число полярных признаков (посылок) равно 2.

Рис. 2.3 Амплитуда сигналов

Признаком посылки может служить амплитуда. Импульсы различной амплитуды 1, 2, 3 можно получить изменяя напряжение на источнике питания. Расшифровку амплитудных признаков осуществляют при помощи реле с различной чувствительностью.

Вследствие недостаточной помехоустойчивости сигналов с амплитудными признаками число их принимают равным двум (импульсы большой и малой величины).

Рис. 2.4 Длительность сигналов

Длительность посылки – промежуток времени от ее начала до окончания. При использовании таких признаков 1 и 2, на передающей стороне должно быть устройство изменяющее длительность импульса, а на принимающей стороне различитель посылок разной длительности.

Рис. 2.5 Фаза сигналов

Фаза посылки – определяется по отношению к какому-либо опорному процессу, например синусоидальной формы. Посылка сигнала может иметь любую фазу относительно опорного процесса – например 0 град и 180 град.

Рис. 2.6 Частота сигналов

Признаком посылки может служить частота переменного тока или частота следования однополярных импульсов.

Число частотных признаков может быть большим, особенно на беспроводных линиях связи. Посылка осуществляется с помощью генераторов, а расшифровка на приемной стороне с помощью устройств и схем, основанных на частотном резонансе.

В телемеханике для формирования сигналов может использоваться одноэлементное и многоэлементное кодирование. Закодированные сообщения передаются по одному или нескольким каналам связи.

Каналом связи называют совокупность приемно-передающих устройств и линий связи, обеспечивающих передачу сигнала с одного пункта на другой.

Линии связи бывают проводными и беспроводными (например радиорелейной). С помощью различных технических устройств на одной и той же линии связи можно получить большое количество каналов с независимой передачей сообщений. Проводные линии связи могут быть воздушными и кабельными. Кабельные линии обладают преимуществами, связанными с помехоустойчивостью и надежностью. В горной промышленности для линий связи используют телефонные кабели и силовые кабели. Для организации частотных каналов на большие расстояния применяют высокочастотные магистральные кабели, коаксиальные кабели, высоковольтные линии электропередачи.

Наиболее эффективным средством создания большого числа каналов по проводным или по беспроводным линиям связи является частотное разделение сигналов.

Способ одновременного использования линии связи для передачи сигналов различной частоты называется частотным уплотнением линии связи.

Ширина полосы частот, которая отводится для передачи телемеханического сигнала (ширина канала), определяется частотным спектром сигналов. В большинстве промышленных систем телемеханики ширина полосы частот принимается в пределах 100 – 200 Гц. В технике связи принята следующая классификация диапазонов частот:

· Подтональный, до 300 Гц

· Тональный 300-3400 Гц

· Надтональный 4 – 10 кГц

· Высокочастотный (свыше 10 кГц)

Для передачи телемеханической информации часто используют тональный и надтональный диапазоны, в которых можно разместить несколько десятков телемеханических каналов.

В горной промышленности широкое распространение получил высокочастотный диапазон (ВЧ-связь).