ТЕЛЕМЕХАНИКА

ТЕЛЕМЕХАНИКА (от теле...
к механика), область науки и техники, предметом к-рой является разработка
методов и технич. 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 специфич. особенностей, важнейшие
из к-рых -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 10⁶-10¹⁰);
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 производств,
комплекс (напр., при управлении газо- и 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 - напр., в атомной пром-сти, на нек-рых
хим. предприятиях) или невозможно (из-за недоступности объекта управления
- напр., при управлении непилотируемой ракетой, луноходом
).

Методы и средства Т. Любой процесс
управления включает собственно управление, т. е. 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 (ДП), где находится оператор (диспетчер). Объекты
управления могут быть сосредоточены в одном месте, на одном контролируемом
(управляемом) пункте (КП) либо рассредоточены, т. е. расположены
по одному или группами (на неск. КП)
на большой территории (в пространстве).
Расстояние между КП и ПУ может быть от неск. десятков м (напр.,
при управлении строит, краном) до десятков и сотен тысяч км (напр.,
при управлении автоматич. межпланетной станцией). Для передачи телемеханич.
информации используют выделенные для этого линии связи (проводные и кабельные),
радиоканалы, оптич., гидравлич. и акустич. каналы, распределительные электрич.
сети и линии электропередачи. Нередко телемеханич. информация передаётся
по каналам, предназначенным для передачи др. сигналов - напр., по телеф.
каналам и каналам передачи данных. В этом случае для телемеханич.
сигналов выделяют определённый диапазон частот канала или целиком незанятый
телеф. или телегр. канал. По одному стандартному телеф. 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 к-рой может быть достаточно сложной (древовидной, кольцевой,
кустовой и смешанной). Значительно реже (вследствие низкой надёжности)
применяется
цепочечное соединение линий связи и аппаратуры отд. КП. Если для передачи
телемеханич. информации используют радиоканалы, то Т. наз. радиотелемеханикой.
Совокупность
устройств, посредством к-рых с помощью человекаоператора осуществляется
управление объектами и контроль за их состоянием на расстоянии, наз. телемеханической
системой (ТМС). Соответственно системы Т., выполняющие функции
только управления и только контроля, наз. системами
телеуправления (ТУ)
и телеконтроля
(ТК).

Частично в телемеханич. системе управляющие
воздействия могут вырабатываться управляющим автоматом (напр., для автоматич.
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 телемеханич.
системы наз. телсинформационными. Телемеханич. системы, в к-рых управляющие
воздействия вырабатываются полностью автоматически, наз. 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 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
специфич. 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 (напр., 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 (датчиков), реагирующих на изменения параметров
объекта. Для удобства передачи такой информации используют кодирование
и модуляцию или только одну модуляцию, в т. ч. двухи трёхкратную
(напр., 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 качеств,
оценку состояния как отд. 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 количеств, оценку контролируемого параметра (напр., темп-ры, давления,
напряжения в электрич. цепи, угла поворота вала и т. д.). Поэтому
и соответствующие процессы ТК наз. телесигнализацией (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), напр,
во включённом или отключённом. Таковы, напр., электродвигатели, осветит,
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 измерит, информации координирует свои дальнейшие
действия. Такой вид ТУ наз. 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.

Для обеспечения независимой
передачи (и приёма) мн. сигналов по одному каналу связи в Т. применяется
т. н. разделение сигналов, при к-ром сигналы сохраняют индивидуальные свойства
и не искажают друг друга. Из мн. 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
(напр., 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 телемеханич. сигналов, передачи их по линиям связи с огранич.
полосой
пропускания частот и при наличии помех, представления информации оператору
и технич. реализации ТМС. К осн. 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 франц. учёным
Э. Бранли. Первоначально с понятием Т. связывали представление об управлении
по радио подвижными воен. объектами. Известны случаи применения средств
боевой техники, оснащённых устройствами управления на расстоянии, в 1-й
мировой войне 1914-18. Практич. применение Т. в мирных целях началось в
20-х гг. 20 в. гл. обр. на ж.-д. транспорте: ТУ ж.-д. сигнализацией
и
стрелками было впервые осуществлено в 1927 на ж. д. в Огайо (США)
на
участке дл. 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 практич. применение
устройств Т. в Мосэнерго, Ленэнерго, Донбассэнерго. В 1935 реализовано
ТУ стрелками и сигналами на Московско-Рязанской ж. д. В нач. 40-х гг. в
Москве было введено централизованное ТУ освещением улиц. Серийное заводское
произ-во устройств Т. в СССР впервые было организовано в 1950 на заводе
"Электропульт". К 1955 выявилась тенденция к технич. переоснащению средств
Т.: ненадёжные релейноконтактные элементы начали с 1958 повсеместно заменять
полупроводниковыми и магнитными бесконтактными элементами. Первая в СССР
электронная система ТИ была разработана в 1955-56. В кон. 60 - нач. 70-х
гг. началось оснащение ТМС аппаратурой с использованием интегральных
схем.

С каждым годом растёт число
оборудованных средствами Т. предприятий химич., атомной, металлургич.,
горнодобывающей пром-сти, телемеханизированных электрич. станций и подстанций,
насосных и компрессорных станций (на нефте- и 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 неск. десятков, а в 50-х гг. - неск. десятков тыс., то в сер.
70-х гг. их стало св. 500 тыс. К 1975 в энергосистемах СССР находилось
в эксплуатации св. 5000 ТМС; телемеханизировано ок. 40 тыс. км жел.
дорог; св. 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 и успешно применяются
(1976) такие системы Т., как, напр., МКТ, "Стимул", ТМ-500, ТМ-511,
ТМ-512 (для ТУ энергетич. установками на электростанциях и пром. предприятиях,
для управления энергосистемами и энергообъединениями); ТМ-100, ТМ-120-1,
ТМ-600, ТМ-625 (для централизованного ТУ газо- и нефтепроводами, линиями
электропередачи, различными объектами на нефтепромыслах и транспорте);
ТМ-300, ТМ-310, ТМ-320 (для телемеханизации пром. предприятий);
ЭСТ-62, "Лисна" (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, напр., созданы и успешно эксплуатируются ТМС: "Марафон
IV", ТМСС, ТТ-40, ТТ-3000, "Редека", "Телефонта", "Консип", "Телесиль";
в Швейцарии - 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 искусств,
спутников Земли, космич. кораблей с человеком на борту, автоматич. межпланетных
станций и луноходов. Устройства Т. передают с космич. объектов на пункты
управления данные о работе бортовых систем, необходимую измерит, информацию,
в т. ч. сведения о состоянии здоровья космонавтов (см. Биотелеметрия)]
с
помощью устройств Т. осуществляется управление этими объектами с Земли.
Применительно к авиации, ракетной технике и космич. кораблям телеуправление
и телеизмерения получили назв. радиоуправление и радиотелеметрия.

Лит.: Шастова Г. А., Кодирование
и помехоустойчивость передачи телемеханической информации, М.- Л., 1966;
Бесконтактвые элементы промышленной телемеханики, М., 1973; Тутевич В.
H., Телемеханика, М., 1973; Ильин В. А., Телеуправление и телеизмерение,
2 изд., М., 1974; Макаров В. А., Теоретические основы телемеханики, Л.,
1974; Ф р е м к е А. В., Телеизмерения, 2 изд., М., 1975. Г. А. Шастова.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я