Выбор канала связи для контроля состояния рассредоточенных объектов

Каналом связи или каналом передачи информации назы­вается совокупность технических средств и тракта, предназна­ченных для передачи независимых сообщений на расстояние от источника (передатчика) информации до ее приемника. Каналы связи организуются в линиях связи.

Линия связи - это физическая среда, по которой передаются сигналы. В понятие линии связи включаются технические сред­ства - кабели, провода, изоляторы, опоры, защитная аппара­тура и т. п., соединяющие источник передачи информации с ее приемником.

Одна линия связи может быть использована для образования многих каналов связи с независимой передачей сигналов. Число каналов, размещаемых в одной линии связи, опреде­ляется полосой пропускания линии, полосой частот канала связи, спектром сигналов и уровнем помех в линии.

Каналы бывают односторонними и двусторонними (данные могут передаваться или одновременно, или попеременно). По характеру эксплуатации каналы связи разделяются на выделенные и коммутируемые.

В зависимости от характера колебаний, используемых для передачи сообщений, каналы связи называют электрическими, электромагнитными, оптическими, акустическими и т. д. Первые образуются в основ­ном по кабельным и воздушным проводным линиям; вторые - по радиолиниям, линиям электропередачи и другим путем их уплотнения.

На промышленных предприятиях, в системах телемеханики, как правило, используются электрические каналы связи. В соответствии с характером и расположением контролируемых объектов выбираются структура и конфигурациялиний связи. Линии связи могут быть радиальными, когда каждый конт­ролируемый пункт соединяется с пунктом управления отдельной линией; цепочечными или лучевыми, у которых рассре­доточенные КП последовательно присоединяются к общей линии связи без каких-либо пересечений и ответвлений, и древовидными, когда к общей линии связи в различных точках под­ключаются рассредоточенные КП с ответвлениями от основ­ных направлений. Применяются также системы и со смешанной структурой.

В системах управления энергоснабжением промышленных объектов в качестве линий связи используются обычно выделен­ные пары жил в кабелях телефонной связи предприятия. С уче­том наличия и необходимости телефонной связи со всеми контролируемыми пунктами такой способ передачи телемеханической информации является наиболее экономичным, так как при этом не требуется подвеска специальных воздушных линий или про­кладка дополнительных кабелей.

При необходимости в качестве линий связи в системах управ­ления энергоснабжением могут быть использованы линии электропередачи путем их частотного уплотнения, а в отдельных случаях - распределительные силовые кабели.

Выбор типа регулятора

Тип регулирования выбирается с учетом свойств объекта и заданных параметров переходного процесса. К параметрам переходного процесса могут предъявляться различные требования. В одних случаях оптимальным является процесс с минимальным значением динамической ошибки, в других - с минимальным значением времени регулирования и т.д. Обычно выбирают один из трех типовых переходных процессов: граничный апериодический, с 20% перерегулированием, с минимальной квадратичной площадью отклонения.

Ориентировочно характер действия регулятора определяется по отношению запаздывания τ к постоянной времени объекта Т.

При τ/ Т < 0,2 выбирается позиционное регулирование.

При 0,2 < τ/ Т < 1,0 выбирается непрерывное регулирование, либо импульсное.

При τ/ Т > 1,0 применяют многоконтурные системы регулирования и принимают меры по компенсации влияния запаздывания.

В зависимости от типа уравнения связывающего величину отклонения регулирующей величины ε(t) и перемещение регулирующего органа Y(t) различают следующие законы регулирования.

Интегральный, или И - закон регулирования. Регуляторы, у которых регулирующее воздействие пропорционально интегралу отклонения регулируемого параметра, называют астатическими. И - регуляторы могут устойчиво регулировать работу лишь объектов с самовыравниванием.

Пропорциональный, или П - закон регулирования. П - регуляторы называют статическими. Они могут устойчиво регулировать работу практически всех объектов. Их отличает простота реализации. Однако они обладают статической ошибкой, величина которой зависит от нагрузки объекта.

Пропорционально - интегральный, или ПИ - закон регулирования. ПИ - регулятор называют изодромным. ПИ - регуляторы отличаются простотой конструкции, позволяют устойчиво и без статической ошибки регулировать работу большинства промышленных объектов, вследствие чего получили наибольшее применение в практике.

Пропорционально - интегральный закон с введением производной, или ПИД - закон регулирования.

ПИД регуляторы называют регуляторами с предварением. Введение в закон регулирования производной позволяет повысить устойчивость системы регулирования, уменьшить время регулирования, улучшить другие ее качественные показатели.

В промышленности используются автоматические регуляторы прямого действия. В таких регуляторах не использу­ются посторонние источники энергии (регулирующий орган РО перемещается за счет энергии чувствительного элемента). Эти регуляторы обла­дают маломощным сигналом на выходе и поэтому находят весьма ограниченное применение.

В зависимости от вида используемой энергии регуляторы непрямого действия подразделяются на пневматические, электрические и гидравлические.

Основные преимущества электрических регуляторов - быст­родействие, возможность передачи электрического сигнала на большие расстояния и простота энергоснабжения. Пневматиче­ским и гидравлическим системам свойственны существенное ограничение по дальности передачи сигналов и быстродейст­вию, а также необходимость использования специальных источников энергии.

Существенными достоинствами пневматических регуляторов являются взрыво- и пожаробезопасность, простота обслуживания, а также высокие скорости и надежность исполнительных механизмов.

Для электрических регуляторов характерны ограничения по скорости исполнительных механизмов и трудность выполнения электрических систем во взрывобезопасном исполнении.

Отличительной особенностью гидравлических регуляторов является возможность получения больших мощностей исполнительных механизмов с небольшими габаритами.