テレメカニクスシステム、テレメカニクスの応用
テレメカニクスは、遠隔地にある物体の状態に関する制御コマンドと情報を自動的に送信する理論と技術的手段を含む科学技術の分野です。
「テレメカニクス」という用語は、1905 年にフランスの科学者 E. ブランリーによって、メカニズムや機械の遠隔制御のための科学技術の分野を指すために提案されました。
テレメカニクスにより、空間的に分離されたユニット、機械、設備の作業を調整し、通信チャネルとともにそれらを生産施設や他のプロセスから離れた場所にある単一の制御システムに接続できます。
テレメカニクスとは、自動化手段と併用することで、現地施設に勤務する人員を必要とせずに機械や設備の遠隔制御を可能にし、それらを集中制御を備えた単一の生産複合体（電力システム、鉄道、航空輸送、水上輸送、油田、高速道路のパイプライン）に統合することを意味します。 、大規模な工場、採石場など、鉱山、灌漑システム、都市公共施設など）。
テレメカニカルシステム — 離れた場所で制御情報を自動送信するために設計された一連の遠隔機械装置と通信チャネル。
遠隔機械システムの分類は、その特性を特徴付ける主な特徴に従って実行されます。それらには次のものが含まれます。
- 送信されるメッセージの性質。
- 実行される機能。
- 管理および制御の対象の種類と場所。
- 構成;
- 構造;
- 通信回線の種類。
- 信号を送信するためにそれらを使用する方法。
実行される機能に応じて、テレメカニカル システムは次のシステムに分類されます。
- リモコン;
- テレビ信号。
- テレメトリー;
- 遠隔規制。
遠隔制御システム (RCS) 内 さまざまなオブジェクト (情報の受信者) 向けに、「オン」、「オフ」(「はい」、「いいえ」) などの多数の基本コマンドがコントロール ポイントから送信されることがよくあります。
電気信号システム (TS) において コントロールセンターは、「はい」、「いいえ」など、オブジェクトの状態に関する同じ基本信号を受け取ります。 テレメトリーおよびテレレギュレーション (TI および TP) 測定された（制御された）パラメータの値が送信されます。
TC システムは、オブジェクトを制御するために離散的または連続的なコマンドを送信するために使用されます。後者には、制御パラメータを滑らかに変化させるために送信される制御コマンドが含まれる。制御コマンドの送信を目的とした TC システムは、TR システムとは独立した分類グループとして区別される場合があります。
TS システムは、監視対象のステータスに関する個別のメッセージを送信するために使用されます (たとえば、機器のオン/オフ、パラメータの制限値への到達、緊急事態の発生など)。
TI システムは、連続的な制御値を送信するために使用されます。 TS および TI システムは、リモート コントロール (TC) システムのグループに結合されます。
多くの場合、複合または複雑なテレメカニカル システムが使用され、TU、TS、TI の機能を同時に実行します。
メッセージの送信方法に応じて、テレメカニカル システムはシングル チャネルとマルチ チャネルに分けられます。大部分のシステムはマルチチャネルであり、共通の通信チャネルを介して多くの TC 施設との間で信号を送信します。これらは多数のオブジェクト サブチャネルを形成します。
鉄道輸送、油田、パイプラインの遠隔機械システムにおけるさまざまな信号 TU、TS、TI、TR の総数はすでに数千に達し、機器要素の数は数万に達します。
遠隔機械システムが遠隔地に送信する制御情報は、システムの一端のオペレータまたは制御コンピュータと、もう一端の制御オブジェクトに向けられています。
情報はユーザーフレンドリーな形式で表示される必要があります。したがって、テレメカニカルシステムには、情報を送信するためのデバイスだけでなく、オペレータが認識したり制御マシンに入力したりするのに便利な形式で配信および表示するためのデバイスも含まれます。これは、TI および TS データ収集および前処理デバイスにも当てはまります。
サービスを受ける (監視および制御される) オブジェクトのタイプに応じて、テレメカニカル システムは静止オブジェクト用のシステムと移動オブジェクト用のシステムに分けられます。
最初のグループには定置産業施設用のシステムが含まれ、2 番目のグループには船舶、機関車、クレーン、飛行機、ミサイル、戦車、魚雷、誘導ミサイルなどの制御用のシステムが含まれます。
制御対象と制御対象の位置に応じて、統一対象システムと分散対象システムが区別されます。
最初のケースでは、システムによって提供されるすべてのオブジェクトが 1 つのポイントに配置されます。 2 番目のケースでは、システムによって提供されるオブジェクトは、共通の通信回線に異なるポイントで接続されている多数のポイントに 1 つずつ、またはグループとして分散されます。
統合されたオブジェクトを備えたテレメカニカル システムには、特に、個々の発電所および変電所、ポンプおよびコンプレッサー設備用のシステムが含まれます。このようなシステムは単一のポイントとして機能します。
分散型遠隔機械システムには、たとえば油田システムが含まれます。ここでは、テレメカニクスは、現場に分散され、1 点から制御される多数 (数十、数百) の油井やその他の設備にサービスを提供します。
分散サイト向けテレメカニカルシステム — 地理的に分散したいくつかまたは多数の制御ポイントが共通の通信チャネルに接続されている一種の遠隔機械システム。各制御ポイントには 1 つ以上の技術制御、技術情報、または車両オブジェクトが含まれる場合があります。
産業、輸送、農業における生産、プロセスを集中制御するシステム内の分散したオブジェクトと制御ポイントの数は、集中したオブジェクトの数よりもはるかに多くなります。
このような制御システムでは、比較的小さな点がライン (石油およびガスのパイプライン、灌漑、輸送) に沿って、またはエリア (油田およびガス田、工業プラントなど) 上に点在します。すべてのサイトは、相互接続された単一の生産プロセスに参加します。
分散オブジェクトを備えたテレメカニカル システムの例: 電気ネットワークにおける遠隔制御
テレメカニクスの主な科学的問題:
- 効率;
- 情報伝達の信頼性。
- 構造の最適化。
- 技術リソース。
物体の数、送信される情報の量、および通信チャネルの長さが数千キロメートルに達するにつれて、遠隔機械の問題の重要性は増大します。
テレメカニクスにおける情報伝送の有効性の問題は、通信チャネルの圧縮による経済的な使用、つまりチャネル数の削減とより合理的な使用にあります。
伝送の信頼性の問題は、干渉の影響による伝送中の情報の損失を排除し、ハードウェアの信頼性を確保することにあります。
構造の最適化 - 通信チャネルの方式とテレメカニカルシステムの機器の選択において、情報伝送の最大の信頼性と効率を保証します。
選択は集計基準に基づいて行われます。システムが複雑になるとともに、分散オブジェクトやマルチレベル制御を備えた複雑なシステムに移行するにつれて、構造の最適化の重要性が増します。
テレメカニクスの理論的基礎は、情報理論、ノイズ保護理論、統計的通信理論、符号化理論、構造理論、信頼性理論で構成されます。これらの理論とその応用は、テレメカニクスの特性を考慮して開発および開発されています。
最も複雑で複雑な問題は、テレオートメーション システムを含む大規模な遠隔制御システムの合成時に発生します。このようなシステムを統合するには、情報の送信条件と最適な処理を考慮した、一般化された基準に基づく統合的なアプローチがさらに必要です。これは、最適なリモート制御にとって問題となります。
現代のテレメカニクスは、さまざまな方向への方法と技術的手段の開発によって特徴付けられます。テレメカニカル システムの適用分野の数と、それぞれの分野での実装量は常に拡大しています。
数十年にわたり、テレメカニクスの導入量は 10 年ごとに約 10 倍に増加しました。以下はテレメカニクスの応用分野に関する情報です。
エネルギーにおけるテレメカニクス
テレメカニクス デバイスは、制御のための電力の生産および配電のすべての段階で地理的に離れた施設で使用されます。ユニット (大規模水力発電所内)、産業企業の電源、電力システムの発電所および変電所、電力システムなどです。
電気は、さまざまなランクの多数の制御ポイントを備えた階層システムに含まれるいくつかのレベルの制御の存在によって特徴付けられます。発電所と変電所は電力システムの配電点によって管理され、後者は相互接続された電力システムを形成します。
これに関して、ローカルおよび集中化された機能が各コントロール ポイントで実行されます。
1 つ目は、オブジェクトや他のコントロール ポイントからの情報を処理した結果として、このポイントによって提供されるオブジェクトのコントロール アクションの開発に関係します。
2 つ目は、下位レベルの交通情報を処理せずに、または情報を部分的に処理して上位レベルのコントロール ポイントに転送する一方で、TI および車両信号を下位レベルのコントロール ポイントから上位レベルに送信することです。最初のレベルが実行されます。
電力システムのサイトのほとんどは大規模で集中しています。それらは数百キロメートル、場合によっては数千キロメートルにも及ぶ長距離に位置しています。
ほとんどの場合、情報は転送されます 電力線を介した HF 通信チャネル経由.
電力システム内の発電所や変電所を監視および制御するために必要な情報は比較的わずかです。この段階では、信号の時分割を備えた TU-TS デバイス、特別な通信チャネルを通じて動作する周波数およびパルス周波数 TI システムの単一チャネル デバイスが使用されます。
供給されるエネルギーの品質を向上させ、送電ネットワークの運用の信頼性を高め、損失を削減するには、配電制御をさらに複雑にする必要があります。これらの課題は、経営のさまざまな段階でコンピューティング技術を広く導入することで解決できます。
以下も参照してください。 エネルギーにおけるテレメカニカルシステム と 電力供給システムのディスパッチポイント
石油・ガス業界のテレメカニクス
遠隔制御装置は、油田またはガス田内の油井、ガス井、石油採取ポイント、コンプレッサー、その他の設備の集中制御および管理に使用されます。
遠隔機械化された油井の数だけでも数万基に上ります。石油とガスの生産、一次加工、輸送の技術プロセスの特異性は、これらのプロセスの継続性と自動性にあり、通常の状態では人間の介入を必要としません。
テレメカニクス ツールを使用すると、井戸やその他の現場での 3 交代勤務から、夕方と夜勤に緊急チームが常駐する 1 交代勤務に切り替えることができます。
遠隔機械化の導入により、油田の拡大が頻繁に行われます。最大 500 の井戸が集中管理され、数 km2 から数十 km2 のエリアに点在しています。各圧縮機ステーション、油回収ステーション、その他の施設にある TU、TS、TI の数は数十に達します。
油田と油田施設の最適な状態を維持するために、油田を生産に統合する作業が現在進行中です。
自動化とテレメカニクスの手段により、油田における技術やプロセスの変更と簡素化が可能になり、大きな経済効果が得られます。
主要なパイプライン
テレメカニクス デバイスは、ガス パイプライン、石油パイプライン、製品パイプラインの集中制御と管理に使用されます。
地域および中央のディスパッチャのサービスは、主要なパイプラインに沿って組織されています。1 つ目は、パイプラインの分岐、河川や鉄道の交差点のバイパス線における技術仕様、技術機器、および技術情報のオブジェクトを含みます。など、陰極防食の対象物、ポンプおよびコンプレッサーステーション（タップ、バルブ、コンプレッサー、ポンプなど）。
地域ディスパッチャーのエリアは、たとえば隣接するポンプステーションとコンプレッサーステーションの間など、120〜250 kmです。 TU の機能（運用）は、地区ディスパッチャに委託されていない場合に限り、センターによって実行されます。
これらの機能をローカルオートメーションデバイスに移管することで技術的制御施設を削減したり、地区ディスパッチャのサービスを提供しない集中管理に移行したり、その機能を削減したりする傾向がある。
化学産業、冶金学、工学
大企業では、遠隔機械装置は、個々の産業 (技術工場、エネルギー施設) の管理とプラント全体の管理の両方のために、操業および生産統計情報を送信します。
制御ポイントと制御ポイント間の距離が 0.5 ～ 2 km であるテレメカニクスは、リモート伝送システムと競合し、ケーブル長の短縮による節約を実現します。
産業企業は、大きな物体が集中して分散しているという特徴があります。 1 つ目は、変電所、コンプレッサーおよびポンプ場、技術ワークショップ、2 つ目は、1 つずつまたは小さなグループに配置されたオブジェクト (ガス、水、蒸気などを供給するためのバルブ) です。
連続情報は、強度遠隔測定システム デバイス、時間パルスまたはコード パルスを備えた TI デバイスによって送信されます。後者は通常、複雑な TU-TS-TI デバイスに含まれており、通信チャネルを介して離散的および連続的な情報を送信します。
ケーブル通信回線は主に産業企業で使用されます。
コントロール センターに入力される情報量の増加により、その処理の自動化が必要になりました。この点で、ディスパッチャー (オペレーター) に情報処理を提供する複雑なシステムが使用されます。
鉱業および石炭産業
鉱業および石炭採掘産業では、遠隔機械装置を使用して、鉱山内および地表にある集中物体の制御と監視、採掘エリア内の移動分散物体の制御、流動輸送システムの制御を行います。鉱業と石炭鉱業。
たとえば、テレカウンリング トロリー用の装置がある地下工事では、テレメカニカル信号は、使用中の電話回線を介して 380 V ～ 10 kV の電力線によって送信されるほか、移動体から下降する変電所まで、複合チャネルによって送信されます。低電圧電力網、そして制御室、つまり電話ケーブルの空きまたは使用中のワイヤのペアに接続されます。時間および周波数システム TU ～ TS が使用されます。
流れ輸送システムの作業スケジュールの歪みは技術サイクルを混乱させるため、遠隔機械装置の信頼性を高める必要があります。この場合、配車センター、現地制御点、制御点間は有線通信回線を使用する。
鉄道輸送
私は、列車の安全な移動と移動の緊急性を確保するために設計された、鉄道輸送における鉄道自動化システムと遠隔機械システムを導入しています。これら 2 つの目標は、通常、このようなデバイスによって同時に達成されます。それらの損傷は、移動の安全性と緊急性の両方に影響を与えます。
この場合のオートメーションおよびテレメカニクス デバイスの主な要件は、デバイスが動作条件 (動きの強度と速度) に準拠していること、およびその動作の高い信頼性です。
テレメカニクス デバイスは、電化された道路の供給を制御し、サイト (制御回路) またはステーション内でディスパッチ (スイッチと信号の制御) を集中化するために使用されます。
鉄道の電力管理には、牽引用変電所、セクションポストの制御、および架空断路器の制御という 2 つの独立したタスクがあります。同時に、制御は120〜200 kmの長さのディスパッチサークル内で実行され、それに沿って15〜25の制御ポイント（牽引変電所、セクションポスト、空気断路器を備えたステーション）が配置されます。
架線断路器を備えた TU を使用すると、列車の時刻表を中断することなく修理作業を実行できます。線路沿いに小さなグループで配置されている TU 断路器は、特別な装置 TU — TS によって実行されます。
より詳しい情報： 鉄道の自動化とテレメカニクス
灌漑システム
遠隔制御装置は取水と配水の集中制御と管理に使用されます。
同社はテレメカニクスの最大のユーザーの 1 つです。これらは、重力灌漑システム、主要な水路、受水井戸 (水門、シールド、バルブ、ポンプ、水位、TI 流量などを含む) を制御するために使用されます。リモコン付きの灌漑システムの長さは最大100kmです。
テレメカニクスにおける SCADA システム
SCADA (監視制御およびデータ収集の略) は、監視または制御オブジェクトに関する情報を収集、処理、表示、およびアーカイブするためのシステムのリアルタイム操作を開発または提供するように設計されたソフトウェア パッケージです。
SCADA システムは、リアルタイムで技術プロセスをオペレーターが制御する必要がある経済のあらゆる分野で使用されています。
詳細については、ここを参照してください。 電気設備の SCADA システム