- 列車調(diào)度指揮系統(tǒng)和調(diào)度集中系統(tǒng)維護(hù)
- 陳紅霞
- 3760字
- 2019-10-24 14:15:26
任務(wù)1 遠(yuǎn)動系統(tǒng)基本概念
任務(wù)書
1.描述遠(yuǎn)動技術(shù)的概念。
2.描述遠(yuǎn)動系統(tǒng)的分類及作用。
3.描述遠(yuǎn)動系統(tǒng)工作原理。
4.討論衡量遠(yuǎn)動系統(tǒng)性能的指標(biāo)。
理論知識
遠(yuǎn)動技術(shù)是人們?yōu)榱吮O(jiān)視和控制分散狀態(tài)的生產(chǎn)過程,綜合利用自動控制理論、現(xiàn)代通信技術(shù)以及計算機技術(shù)而形成的一門獨立的學(xué)科,起源于20世紀(jì)30年代。近幾十年來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測技術(shù)等的迅猛發(fā)展,遠(yuǎn)動技術(shù)得到飛速發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域和所涉及的技術(shù)范圍更為廣泛、功能也不斷提高,在控制距離、控制功能、容量和自動化程度上都有了階躍性的發(fā)展。遠(yuǎn)動技術(shù)在許多領(lǐng)域都得到了深入應(yīng)用,如現(xiàn)代電力工業(yè)、石油工業(yè)、采礦工業(yè)、城市交通、衛(wèi)星通信、火箭導(dǎo)彈、宇航工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等。隨著人工智能、模糊控制等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),遠(yuǎn)動技術(shù)必將得到更進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。
一、遠(yuǎn)動系統(tǒng)的分類及作用
遠(yuǎn)動技術(shù)是指控制端(或稱總機、主機、調(diào)度端)與被控制端(或稱執(zhí)行端、分機、從機、結(jié)點、終端)之間實現(xiàn)遙控、遙信和遙測技術(shù)的總稱。綜合應(yīng)用了自動控制理論、現(xiàn)代通信技術(shù)以及計算機技術(shù)。用于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的在人(或機器)和機器之間交換信息的功能。以遠(yuǎn)程控制技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)成的系統(tǒng)稱為遠(yuǎn)動系統(tǒng)。
遠(yuǎn)動系統(tǒng)從不同的角度,有多種分類方法:
(一)按功能分類
按功能來區(qū)分,分為遙控、遙信和遙測系統(tǒng)。
1.遙控系統(tǒng):對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的系統(tǒng)。
2.遙信系統(tǒng):對被控對象的工作極限狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測定的系統(tǒng)。
3.遙測系統(tǒng):對被控對象中的某些參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量的系統(tǒng)。
(二)按信號產(chǎn)生和發(fā)送的方式分類
按信號產(chǎn)生和發(fā)送的方式來區(qū)分,分為非周期型遠(yuǎn)動系統(tǒng)和周期型遠(yuǎn)動系統(tǒng)。
1.非周期型遠(yuǎn)動系統(tǒng):系統(tǒng)中信號的產(chǎn)生和發(fā)送是隨機的,平時系統(tǒng)不動作,控制端要發(fā)送命令或執(zhí)行端被控對象狀態(tài)發(fā)生變化時,即有信息產(chǎn)生時整個系統(tǒng)才動作。
2.周期型遠(yuǎn)動系統(tǒng):系統(tǒng)中不管信號是否有變化,或者說信息是否產(chǎn)生,整個系統(tǒng)都是處于循環(huán)不停的周期性工作狀態(tài)中。
(三)按工作方式分類
按工作方式來區(qū)分,分為1∶1方式、1∶n方式和m∶n方式。
1.1∶1方式:是指一個控制端和一個執(zhí)行端組成的系統(tǒng);
2.1∶n方式:是指一個控制端對應(yīng)n個執(zhí)行端組成的系統(tǒng);
3.m∶n方式:是指m個控制端和n個執(zhí)行端組成的系統(tǒng)。
(四)按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類
按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來區(qū)分,分為總線型、環(huán)形、星形、樹形等。
(五)按遠(yuǎn)動系統(tǒng)采用的信道分類
按遠(yuǎn)動系統(tǒng)所采用的信道來區(qū)分,分為有線和無線遠(yuǎn)動系統(tǒng)。
(六)按被控對象所用元件分類
按被控對象所用元件不同來區(qū)分,分為有接點和無接點遠(yuǎn)動系統(tǒng)。
(七)按遠(yuǎn)動系統(tǒng)功能實現(xiàn)方式分類
根據(jù)遠(yuǎn)動系統(tǒng)是用硬件還是軟件實現(xiàn)來區(qū)分,可分為布線邏輯式遠(yuǎn)動系統(tǒng)和軟件化遠(yuǎn)動系統(tǒng)。
二、遠(yuǎn)動系統(tǒng)的工作原理
(一)遙控系統(tǒng)
遙控就是對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制,使被控對象按所傳遞的命令去完成特定的功能。遠(yuǎn)距離控制的“遠(yuǎn)”是相對的說法,可以是幾米遠(yuǎn),也可以是幾十到幾百公里,還可以是幾十萬公里外。遙控系統(tǒng)由控制端、執(zhí)行端和信道三部分組成,其系統(tǒng)組成如圖1-1所示。

圖1-1 遙控系統(tǒng)組成
控制端:發(fā)出控制命令的設(shè)備。
執(zhí)行端:執(zhí)行控制端命令的設(shè)備。
信道:連接控制端和執(zhí)行端的通道,信號的運載工具。
控制端發(fā)出的控制命令是控制人員或計算機對被控對象發(fā)出的控制意圖,控制端將非電量的控制意圖變換成電信號,并進(jìn)行編碼,然后經(jīng)過合適的變換,通過信道傳遞到執(zhí)行端,執(zhí)行端通過譯碼后,控制具體的被控對象。遙控系統(tǒng)工作原理框圖如圖1-2所示。

圖1-2 遙控系統(tǒng)工作原理框圖
命令形成:將操作人員的控制意圖通過控制端設(shè)備變?yōu)榭刂泼睢?/p>
編碼:將控制命令按照雙方約定轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合在信道中傳輸?shù)男盘枺⒕哂幸欢ǖ目垢蓴_能力。
信道:信號的運載工具。
譯碼:將從信道上接收的信號恢復(fù)成與原始命令相對應(yīng)的執(zhí)行命令,通過執(zhí)行環(huán)節(jié)去操縱相應(yīng)的被控對象。
執(zhí)行:將接收到的控制命令變?yōu)楸豢貙ο竽芙邮盏膭幼鳌?/p>
對象:根據(jù)具體需求可以有1~n個被控對象。
(二)遙信系統(tǒng)
遙信是對遠(yuǎn)距離被控對象的工作極限狀態(tài)(如:工作電壓的超限與正常、信號機的開放與關(guān)閉、道岔的定位與反位、股道的占用與空閑等狀態(tài))進(jìn)行遠(yuǎn)距離的測定,通常利用表示燈或表示設(shè)備監(jiān)視被控對象的極限狀態(tài)。遙信系統(tǒng)要反映被控對象的狀態(tài),所以它的信息源是在執(zhí)行端,而接收信息的場所是在控制端,信息的傳輸方向是由執(zhí)行端到控制端。遙信系統(tǒng)工作原理框圖如圖1-3所示。

圖1-3 遙信系統(tǒng)工作原理框圖
表示形成:對被控對象的極限工作狀態(tài)信息進(jìn)行采集,并形成相應(yīng)的表示信息。
表示設(shè)備:系統(tǒng)用表示燈或計算機顯示終端將被控對象的極限工作狀態(tài)顯示出來。
其他環(huán)節(jié)同遙控系統(tǒng)。
(三)遙測系統(tǒng)
遙測是對被控對象中的某些參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量。相對的遠(yuǎn)“距離”,可以近到幾米,如高速旋轉(zhuǎn)體內(nèi)相關(guān)參數(shù)的遙測,也可以遠(yuǎn)離到幾十萬公里,如衛(wèi)星和深空探測中的遙測。與遙信系統(tǒng)的區(qū)別是測量對象的參數(shù)是模擬量而不是數(shù)字量,如繼電器的動作電壓、軌道電路送受端電壓、信號機的點燈電壓等。遙測系統(tǒng)工作原理框圖如圖1-4所示。

圖1-4 遙測系統(tǒng)工作原理框圖
采集設(shè)備:對要測量對象的參數(shù),通過采集設(shè)備不斷地進(jìn)行采集。
記錄顯示設(shè)備:系統(tǒng)通過計算機對采集的參數(shù)進(jìn)行記錄、處理,并在顯示終端進(jìn)行顯示。
其他環(huán)節(jié)同遙控系統(tǒng)。
遠(yuǎn)動系統(tǒng)能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)視和遠(yuǎn)程參數(shù)測量,一個完整的遠(yuǎn)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。遙控、遙信及遙測可在同一信道上傳送不同的信息,兩個不同方向的信息可以同時傳送,也可根據(jù)需要分時傳送。信道一般分為有線信道和無線信道,有線信道如對稱電纜、同軸電纜、光纖等;無線信道是利用空間的各個通信頻段進(jìn)行信息傳播。

圖1-5 遠(yuǎn)動系統(tǒng)組成
遠(yuǎn)動系統(tǒng)的主要任務(wù),一是集中監(jiān)視,提高安全經(jīng)濟(jì)運行水平,正常狀態(tài)下實時監(jiān)視系統(tǒng)工作狀態(tài),為系統(tǒng)最優(yōu)運行方式提供依據(jù);事故時,提供全面、系統(tǒng)的事故分析數(shù)據(jù)及狀態(tài),及時了解事故的發(fā)生和范圍,加快事故處理進(jìn)程。二是集中控制,提高勞動生產(chǎn)率,借助遠(yuǎn)程控制設(shè)備,實現(xiàn)無人化或少人化,改善勞動人員工作條件。
三、遠(yuǎn)動系統(tǒng)的性能指標(biāo)
(一)系統(tǒng)設(shè)備可靠性
要保證遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備的工作穩(wěn)定性,就必須做到其硬件設(shè)備在技術(shù)要求所規(guī)定的工作條件下,能夠保證實現(xiàn)其技術(shù)指標(biāo)的能力。遠(yuǎn)動系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性直接與裝置本身的可靠性有關(guān),裝置設(shè)備的一次誤動或是失效都有可能引起嚴(yán)重的后果,造成生命和財產(chǎn)的損失。
系統(tǒng)設(shè)備的可靠性是指一般用平均故障間隔時間,即兩次偶然故障的平均間隔時間來表示,要提高遠(yuǎn)動系統(tǒng)運行的系統(tǒng)可靠性,就要注意保證做到如下幾點:
(1)針對系統(tǒng)應(yīng)用的不同領(lǐng)域,制定合理的設(shè)計方案。應(yīng)盡可能簡化設(shè)備硬件,模塊電路力求簡單,并充分利用好軟件的功能,提高系統(tǒng)運行的綜合性能。
(2)遠(yuǎn)動裝置由許許多多的組件所構(gòu)成,包括:通信設(shè)備、計算機設(shè)備、檢測電路模塊等等,只有選用高質(zhì)量的硬件產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的加工技術(shù)水平,才能保證遠(yuǎn)動裝置設(shè)備自身的產(chǎn)品質(zhì)量。
(3)遠(yuǎn)動裝置的工程安裝與調(diào)試質(zhì)量也影響到設(shè)備運行工作的可靠性,要注重加強對遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備安裝施工過程的質(zhì)量管理與控制,提高工程質(zhì)量。
(4)遠(yuǎn)動系統(tǒng)設(shè)備工作運行的溫度、濕度和衛(wèi)生環(huán)境條件必須得到滿足,并為其提供可靠的工作電源。
(5)要定期對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行巡視、維護(hù)與檢修,保證預(yù)防設(shè)備故障的出現(xiàn)。目前,我國自行設(shè)計生產(chǎn)的遠(yuǎn)動裝置一般平均故障間隔時間要求控制端達(dá)到5000h以上,被控端達(dá)到8000h以上。
(二)信息傳輸差錯率
遠(yuǎn)動系統(tǒng)在信息傳輸過程中,會因為受到設(shè)備自身或外界干擾源的干擾而出現(xiàn)信息傳輸錯誤。信息傳輸過程中的這種不可靠性通常用信息的差錯率來表示:

信息傳輸中的差錯率包括誤比特率、誤碼率和誤字節(jié)率,且常用誤碼率表示。在通常情況下,差錯率要求在信噪比大于15dB時,誤碼率小于10-5。
(三)系統(tǒng)容量
遠(yuǎn)動裝置的容量是指遙控、遙測及遙信功能所實現(xiàn)的對象數(shù)量。遠(yuǎn)動裝置在設(shè)計初期就必須了解實際用戶對系統(tǒng)容量的要求。同時,應(yīng)考慮到遙控、遙測及遙信功能的可擴(kuò)展性。隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,遠(yuǎn)動裝置還要根據(jù)社會生產(chǎn)的需求完成生產(chǎn)過程中的事件記錄、數(shù)據(jù)處理、信息轉(zhuǎn)發(fā)、安全監(jiān)視等功能。
(四)實時性
遠(yuǎn)動系統(tǒng)信息的“實時性”是提高生產(chǎn)效率,加速事故處理,及時了解被控對象運行工作狀態(tài)等情況的關(guān)鍵,這也是對系統(tǒng)顯而易見的要求。“實時性”常用信息“響應(yīng)時間”來衡量,它是指從信息發(fā)送端事件信息發(fā)出到信息接收端正確地收到該事件信息的這一段時間間隔。
(五)抗干擾能力
遠(yuǎn)動裝置在運行過程中所受到的干擾主要指電磁干擾,受到外界或自身設(shè)備干擾的因素很多,如:雷電干擾、無線電波干擾、靜電干擾、設(shè)備操作過程中的電磁干擾等。遠(yuǎn)動系統(tǒng)中最易受到干擾的部位是信道,而信道所受到的干擾主要是外界干擾源的干擾和在多路傳輸時信道間的路際干擾。
遠(yuǎn)動系統(tǒng)的抗干擾能力是指在有電磁干擾的情況下,遠(yuǎn)動系統(tǒng)仍能保證技術(shù)指標(biāo)的能力。增加抗擾度的方法大致有兩種:其一是在信道輸入端適當(dāng)變換信號的形式,使其不易受干擾的影響;其二是在接收端變換環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)上加以改善,使其具有消除干擾的濾波和補償能力。
(六)兼容性及維修性
遠(yuǎn)動系統(tǒng)應(yīng)具備較好的兼容性,選型設(shè)計時要考慮設(shè)備的規(guī)范化、系列化,要注重采用模塊化結(jié)構(gòu),以便于硬件維護(hù)與檢修。遠(yuǎn)動系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)對同一系統(tǒng)往往并非同時能夠滿足,其中存在著矛盾,因此需要權(quán)衡利弊,予以選擇。
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