Большая Советская энциклопедия - телемеханика

(от теле (См. Теле...)... и Механика

область науки и техники, предметом которой является разработка методов и технических средств передачи и приёма информации (сигналов) с целью управления и контроля на расстоянии. Т. отличается от др. областей науки и техники, связанных с передачей информации на расстояние (телефония, телеграфия, телевидение и др.), рядом специфических особенностей, важнейшие из которых — передача очень медленно меняющихся данных; необходимость высокой точности передачи измеряемых величин (до 0,1%); недопустимость большого запаздывания сигналов; высокая надёжность передачи команд управления (вероятность возникновения ложной команды должна быть не более 10^-6—10^-10); высокая степень автоматизации процессов сбора и использования информации (Т. допускает участие человека в передаче данных только с одной стороны тракта передачи); централизованность переработки информации. Указанные особенности обусловлены спецификой задач, решаемых Т. Как правило, телемеханизация применяется тогда, когда необходимо и целесообразно объединить разобщённые или территориально рассредоточенные объекты управления в единый производственный комплекс (например, при управлении газои нефтепроводом, энергосистемой, ж. -д. узлом, сетью метеостанций) либо когда присутствие человека на объекте управления нежелательно (вследствие того, что работа на объекте сопряжена с риском для здоровья — например, в атомной промышленности, на некоторых химических предприятиях) или невозможно (из-за недоступности объекта управления — например, при управлении непилотируемой ракетой, луноходом).

Методы и средства Т. Любой процесс управления включает собственно управление, то есть воздействие на объект с целью изменения его состояния (положения в пространстве, значений его параметров), и контроль за состоянием объекта. Управление и контроль с помощью средств Т. осуществляются обычно с пункта управления (ПУ) или диспетчерского пункта (См. Диспетчерский пункт) (ДП), где находится оператор (диспетчер). Объекты управления могут быть сосредоточены в одном месте, на одном контролируемом (управляемом) пункте (КП) либо рассредоточены, то есть расположены по одному или группами (на нескольких КП) на большой территории (в пространстве). Расстояние между КП и ПУ может быть от нескольких десятков (например, при управлении строительным краном) до десятков и сотен тысяч км (например, при управлении автоматической межпланетной станцией). Для передачи телемеханической информации используют выделенные для этого линии связи (проводные и кабельные), радиоканалы, оптические, гидравлические и акустические каналы, распределительные электрические сети и линии электропередачи. Нередко телемеханическая информация передаётся по каналам, предназначенным для передачи др. сигналов — например, по телефонным каналам и каналам передачи данных (См. Передача данных). В этом случае для телемеханических сигналов выделяют определённый диапазон частот канала или целиком незанятый телефонный или телеграфный канал. По одному стандартному телефонному каналу можно передавать управляющую информацию на десятки и даже сотни КП. При использовании выделенных проводных линий аппаратура КП обычно подключается параллельно к общей линии, структура которой может быть достаточно сложной (древовидной, кольцевой, кустовой и смешанной). Значительно реже (вследствие низкой надёжности) применяется цепочечное соединение линий связи и аппаратуры отдельного КП. Если для передачи телемеханической информации используют радиоканалы, то Т. называется радиотелемеханикой (См. Радиотелемеханика). Совокупность устройств, посредством которых с помощью человека-оператора осуществляется управление объектами и контроль за их состоянием на расстоянии, называется телемеханической системой (См. Телемеханическая система) (ТМС). Соответственно системы Т., выполняющие функции только управления и только контроля, называются системами телеуправления (См. Телеуправление) (ТУ) и телеконтроля (См. Телеконтроль) (ТК).

Частично в телемеханической системе управляющие воздействия могут вырабатываться управляющим автоматом (например, для автоматического аварийного отключения оборудования, подключения нагрузок к энергосистеме, управления устройствами по заранее заданной программе и т. п.). При телеуправлении сложными объектами используются ЭВМ для обработки полученной контрольной информации, функционирующие в режиме «советчика». Такие телемеханические системы называются телеинформационными. Телемеханические системы, в которых управляющие воздействия вырабатываются полностью автоматически, называются телеавтоматическими системами управления.

При ТУ команды управления передаются оператором (диспетчером) с ПУ или ДП по каналу связи на объекты (к КП). Команды формируются оператором на пульте управления (См. Пульт управления) с помощью органов ручной коммутации (тумблеров, переключателей, кнопок). С ПУ в линию связи поступает кодированный сигнал, обычно в виде последовательности импульсов с определёнными признаками (см. Код в телемеханике). Из-за необходимости обеспечивать высокую надёжность передачи команд управления в ТУ применяются специфические методы кодирования, а также методы обнаружения и исправления ошибок с помощью квитирования сигналов (повторения сигналов по обратному каналу). При приёме кодовая посылка преобразуется в управляющее воздействие на соответствующий Исполнительный механизм (например, в простейшем случае — на реле, включающее двигатель).

При ТК информация передаётся в обратном направлении — от объекта (с КП) к оператору (на ПУ или ДП). Контрольная информация о состоянии объекта поступает обычно с измерительных преобразователей (См. Измерительный преобразователь) (датчиков), реагирующих на изменения параметров объекта. Для удобства передачи такой информации используют кодирование и модуляцию (См. Модуляция) или только одну модуляцию, в том числе двухи трёхкратную (например, двухкратную частотную, широтно-импульсную и затем частотную модуляцию). На ПУ после демодуляции и декодирования Индикаторы воспроизводят значение измеряемого параметра или отображают изменение состояния (положения) объекта управления.

Сообщения, передаваемые системой ТК, обычно содержат информацию двух видов: сигнализирующую, дающую качественную оценку состояния как отдельных органов управления объекта («включено», «выключено», «открыто» и т. д.), так и объекта в целом («стоит», «движется», «вверху», «внизу» и др.), а также параметров, характеризующих объект («норма», «меньше нормы», «больше нормы», «авария» и др.), и измерительную, дающую количественную оценку контролируемого параметра (например, температуры, давления, напряжения в электрической цепи, угла поворота вала и т. д.). Поэтому и соответствующие процессы ТК называются телесигнализацией (См. Телесигнализация) (ТС) и Телеизмерением (ТИ).

Телеуправление и телеконтроль отличаются от дистанционного управления и дистанционного контроля тем, что все сигналы ТУ и ТК передаются по одной линии связи (существуют многопроводные системы Т., однако число проводов в них существенно меньше числа управляемых или контролируемых объектов). Эта особенность Т. позволяет осуществлять передачу информации на расстояние с меньшими материальными затратами, чем при дистанционном управлении.

Большинство объектов управления — двухпозиционные; они могут находиться в одном из двух состояний (позиций), например во включенном или отключенном. Таковы, например, электродвигатели, осветительные приборы, ж. -д. стрелки. Поэтому и команды управления, как правило, имеют дискретный характер: «включить» — «отключить», «пуск» — «остановка» и т. д. Однако иногда оказывается необходимым плавное изменение управляемого параметра. В этом случае оператор посылает непрерывные сигналы управления и по поступающей от объекта измерительной информации координирует свои дальнейшие действия. Такой вид ТУ называется Телерегулированием (ТР).

Для чёткой, надёжной работы оператора необходимо переданную и принятую информацию представить в виде, наиболее удобном для восприятия её человеком. Для этого на ПУ используются различные сигнализаторы, индикаторы, устройства регистрации автоматической (См. Регистрация автоматическая).

Для обеспечения независимой передачи (и приёма) многих сигналов по одному каналу связи в Т. применяется так называемое разделение сигналов, при котором сигналы сохраняют индивидуальные свойства и не искажают друг друга. Из множества способов разделения сигналов (см. Многоканальная связь) в Т. обычно применяется разделение по времени (каждому объекту отводится определённый интервал времени), по частоте (для каждого объекта устанавливается своя полоса частот), смешанное — частотно-временное (например, для КП — частотное, а для объектов в рамках одного КП — временное) и адресное (каждому КП присваивается адрес, и все сообщения обязательно начинаются с кода адреса выбранного КП).

Теория Т. изучает вопросы формирования и преобразования телемеханических сигналов, передачи их по линиям связи с ограничивающей полосой пропускания (См. Полоса пропускания) частот и при наличии помех, представления информации оператору и технической реализации ТМС. К основным проблемам Т. относятся проблемы повышения достоверности передачи информации, эффективного использования каналов связи и создания экономичной и надёжной аппаратуры.

История Т. Области её применения. Первые попытки производить измерения и управлять работой машин на расстоянии относятся к концу 19 в.; термин «Т.» был предложен в 1905 французским учёным Э. Бранли. Первоначально с понятием Т. связывали представление об управлении по радио подвижными военными объектами. Известны случаи применения средств боевой техники, оснащенных устройствами управления на расстоянии, в 1-й мировой войне 1914—18. Практическое применение Т. в мирных целях началось в 20-х гг. 20 в. главным образом на ж.-д. транспорте: ТУ ж.-д. сигнализацией (См. Сигнализация) и стрелками было впервые осуществлено в 1927 на ж. д. в Огайо (США) на участке длиной 65 км. В 1930 в СССР был запущен первый в мире радиозонд с оборудованием для ТИ. В 1933 в Московской энергосистеме (Мосэнерго) введено в эксплуатацию первое устройство ТС. В 1935—36 началось практическое применение устройств Т. в Мосэнерго, Ленэнерго, Донбассэнерго. В 1935 реализовано ТУ стрелками и сигналами на Московско-Рязанской ж. д. В начале 40-х гг. в Москве было введено централизованное ТУ освещением улиц. Серийное заводское производство устройств Т. в СССР впервые было организовано в 1950 на заводе «Электропульт». К 1955 выявилась тенденция к техническому переоснащению средств Т.: ненадёжные релейно-контактные элементы начали с 1958 повсеместно заменять полупроводниковыми и магнитными бесконтактными элементами. Первая в СССР электронная система ТИ была разработана в 1955—56. В конце 60 — начале 70-х гг. началось оснащение ТМС аппаратурой с использованием интегральных схем (См. Интегральная схема).

С каждым годом растет число оборудованных средствами Т. предприятий химической, атомной, металлургической, горнодобывающей промышленности, телемеханизированных электрических станций и подстанций, насосных и компрессорных станций (на нефтеи газопроводах, в системах ирригации и водоснабжения), ж.-д. узлов и аэропортов, усилительных и ретрансляционных установок на линиях связи, систем охранной сигнализации и т. д. Если в 30-х гг. в СССР число телемеханизированных объектов едва достигало нескольких десятков, а в 50-х гг. — нескольких десятков тысяч, то в середине 70-х гг. их стало свыше 500 тысяч. К 1975 в энергосистемах СССР находилось в эксплуатации свыше 5000 ТМС; телемеханизировано около 40 тысяч км железных дорог; свыше 80% всей добываемой в стране нефти давали телемеханизированные скважины. Внедрение ТМС позволяет сократить численность обслуживающего персонала, уменьшает простои оборудования, освобождает человека от работы во вредных для здоровья условиях. Особое значение Т. приобретает в связи с созданием автоматизированных систем управления (АСУ).

В СССР разработаны н успешно применяются (1976) такие системы Т., как, например, МКТ, «Стимул», ТМ-500, ТМ-511. ТМ-512 (для ТУ энергетическими установками на электростанциях и промышленных предприятиях, для управления энергосистемами и энергообъединениями); ТМ-100, ТМ-120-1, ТМ-600, ТМ-625 (для централизованного ТУ газои нефтепроводами, линиями электропередачи, различными объектами на нефтепромыслах и транспорте); ТМ-300, ТМ-310, ТМ-320 (для телемеханизации промышленных предприятий); ЭСТ-62, «Лиспа» (для телемеханизации оборудования систем электроснабжения ж. д.); ЧДЦ, «Нива» (для диспетчерской службы на ж. д.) и др.

Интенсивно ведутся разработка и внедрение самых разнообразных систем Т. и информационных систем с устройствами Т. за рубежом. Во Франции, например, созданы и успешно эксплуатируются ТМС: «Марафон IV», ТМСС, ТТ-40, ТТ-3000, «Редека», «Телефонта», «Консип», «Телесиль»; в Щвейцарии — ДАСА, «Телегир 505», «Телегир 707», ЦУТ, ДФМ, ДУФА; в Бельгии — «Дижитл 140», «Дижитл 1000», ТС-СЛ; в ФРГ — «Геатранс» (Ф-101, Ф-102, Ф-200), ЕФД; в Великобритании — ДТ-3, «Телеплекс», «Серк»; в Италии — ТЛСМ-30, Р-6006, STO-3400; в США—«Бристоль», DS-3500, «Систем-9000», «Дейтлок-7» и др.

Огромную роль играет Т. в освоении космоса. Применение Т. — одно из важнейших условий успешного запуска искусственных спутников Земли, космических кораблей с человеком на борту, автоматических межпланетных станций и луноходов. Устройства Т. передают с космических объектов на пункты управления данные о работе бортовых систем, необходимую измерительную информацию, в том числе сведения о состоянии здоровья космонавтов (см. Биотелеметрия); с помощью устройств Т. осуществляется управление этими объектами с Земли. Применительно к авиации, ракетной технике и космическим кораблям телеуправление и телеизмерения получили название радиоуправление и радиотелеметрия.

Лит.: Шастова Г. А., Кодирование и помехоустойчивость передачи телемеханической информации, М.— Л., 1966: Бесконтактные элементы промышленной телемеханики, М., 1973; Тутевич В. Н., Телемеханика, М., 1973; Ильин В. А., Телеуправление и телеизмерение, 2 изд., М., 1974; Макаров В. А., Теоретические основы телемеханики, Л., 1974; Фремке А. В., Телеизмерения, 2 изд., М., 1975.

Г. А. Шастова.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978