Systèmes télémécaniques, applications de la télémécanique

La télémécanique est un domaine de la science et de la technologie qui englobe la théorie et les moyens techniques de transmission automatique des commandes de contrôle et des informations sur l'état des objets à distance.

Le terme « télémécanique » a été proposé en 1905 par le scientifique français E. Branly pour le domaine de la science et de la technologie pour le contrôle à distance des mécanismes et des machines.

La télémécanique permet de coordonner le travail d'unités, de machines, d'installations spatialement séparées et, avec des canaux de communication, de les connecter en un seul système de contrôle à distance des installations de production ou d'autres processus.

Les moyens télémécaniques, associés aux moyens d'automatisation, permettent de contrôler à distance les machines et les installations sans personnel de service dans les installations locales et de les combiner en un seul complexe de production avec un contrôle centralisé (systèmes électriques, transport ferroviaire, aérien et maritime, champs pétrolifères, oléoducs , grandes usines, carrières, etc. mines, systèmes d'irrigation, services publics de la ville, etc.).

Système télémécanique — un ensemble de dispositifs télémécaniques et de canaux de communication conçus pour la transmission automatique d'informations de commande à distance.

La classification des systèmes télémécaniques est effectuée selon les principales caractéristiques caractérisant leurs propriétés. Ils comprennent:

• la nature des messages transmis ;
• fonctions exercées ;
• type et emplacement des objets de gestion et de contrôle ;
• configuration;
• structure;
• types de lignes de communication;
• façons de les utiliser pour transmettre un signal.

Selon les fonctions exercées, les systèmes télémécaniques sont divisés en systèmes :

• télécommande;
• signaux de télévision;
• télémétrie;
• télérégulation.

Dans les systèmes de contrôle à distance (RCS) un grand nombre de commandes élémentaires telles que "on", "off" ("oui", "non"), destinées à divers objets (récepteurs d'informations), sont souvent transmises depuis le point de commande.

Dans les systèmes de télésignalisation (TS) Le centre de contrôle reçoit les mêmes signaux élémentaires sur l'état des objets, tels que «oui», «non». En télémétrie et télérégulation (TI et TP) la valeur du paramètre mesuré (contrôlé) est transmise.

Les systèmes TC sont utilisés pour transmettre des commandes discrètes ou continues aux objets de contrôle. Ce dernier type comprend des commandes de contrôle transmises pour modifier en douceur le paramètre contrôlé. Les systèmes TC destinés à la transmission des commandes de contrôle sont parfois distingués dans un groupe de classification indépendant des systèmes TR.

Les systèmes TS sont utilisés pour transmettre des messages discrets sur l'état des objets surveillés (par exemple, pour allumer ou éteindre l'équipement, atteindre les valeurs limites d'un paramètre, se produire une condition d'urgence, etc.).

Les systèmes TI sont utilisés pour transmettre des valeurs contrôlées en continu. Les systèmes TS et TI sont combinés dans un groupe de systèmes de télécommande (TC).

Dans un certain nombre de cas, des systèmes télémécaniques combinés ou complexes sont utilisés, remplissant simultanément les fonctions de TU, TS et TI.

Selon le mode de transmission des messages, les systèmes télémécaniques sont divisés en monocanal et multicanal. La majorité des systèmes sont multicanaux, transmettant des signaux sur un canal de communication commun vers ou depuis de nombreuses installations de TC. Ils forment un grand nombre de sous-canaux d'objets.

Le nombre total de signaux différents TU, TS, TI et TR dans un système télémécanique dans le transport ferroviaire, les champs pétrolifères et les pipelines atteint déjà des milliers, et le nombre d'éléments d'équipement - plusieurs dizaines de milliers.

Les informations de contrôle que les systèmes télémécaniques transmettent à distance sont destinées à l'opérateur ou à l'ordinateur de contrôle d'un côté du système et aux objets de contrôle de l'autre.

Les informations doivent être présentées sous une forme conviviale. Par conséquent, le système télémécanique comprend des dispositifs non seulement pour la transmission d'informations, mais également pour la distribution et la présentation sous une forme commode pour la perception par l'opérateur ou l'entrée dans une machine de commande. Ceci s'applique également aux dispositifs d'acquisition et de prétraitement de données TI et TS.

Selon le type d'objets desservis (surveillés et contrôlés), les systèmes télémécaniques sont divisés en systèmes pour objets fixes et mobiles.

Le premier groupe comprend les systèmes pour les installations industrielles fixes, le second pour le contrôle des navires, des locomotives, des grues, des avions, des missiles, ainsi que des chars, des torpilles, des missiles guidés, etc.

Selon l'emplacement des objets contrôlés et contrôlés, les systèmes d'objets unifiés et dispersés sont distingués.

Dans le premier cas, tous les objets desservis par le système sont situés en un point. Dans le second cas, les objets desservis par le système sont dispersés un par un ou par groupes en plusieurs points reliés en des points différents à une ligne de communication commune.

Les systèmes télémécaniques avec des objets unifiés comprennent, en particulier, les systèmes pour les centrales électriques individuelles et les sous-stations de transformation, les installations de pompes et de compresseurs. De tels systèmes ne desservent qu'un seul point.

Les systèmes télémécaniques distribués comprennent, par exemple, les systèmes de champ pétrolifère. Ici, la télémécanique dessert un grand nombre (des dizaines, des centaines) de puits de pétrole et d'autres installations réparties sur le terrain et contrôlées à partir d'un point.

Système télémécanique pour sites dispersés — un type de systèmes télémécaniques dans lesquels plusieurs ou un grand nombre de points contrôlés géographiquement dispersés sont connectés à un canal de communication commun, chacun pouvant avoir un ou plusieurs objets de contrôle technique, d'information technique ou de véhicule.

Le nombre d'objets dispersés et de points contrôlés dans les systèmes de contrôle centralisé de la production, des processus dans l'industrie, les transports et l'agriculture est bien supérieur au nombre d'objets concentrés.

Dans de tels systèmes de contrôle, des points relativement petits sont dispersés le long de la ligne (oléoducs et gazoducs, irrigation, transport) ou sur la zone (champs pétroliers et gaziers, installations industrielles, etc.). Tous les sites participent à un processus de production unique et interconnecté.

Un exemple de système télémécanique avec des objets distribués : Télécommande dans les réseaux électriques

Les principaux problèmes scientifiques de la télémécanique :

• efficacité;
• fiabilité de la transmission des informations ;
• optimisation des structures;
• moyens techniques.

L'importance des problèmes télémécaniques augmente avec l'augmentation du nombre d'objets, du volume d'informations transmises et de la longueur des canaux de communication, qui atteignent des milliers de kilomètres.

Le problème de l'efficacité de la transmission d'informations en télémécanique réside dans l'utilisation économique des canaux de communication par leur compactage, c'est-à-dire dans la réduction du nombre de canaux et leur utilisation plus rationnelle.

Les problèmes de fiabilité de la transmission consistent à éliminer la perte d'informations pendant la transmission due aux effets des interférences et à garantir la fiabilité du matériel.

Optimisation de la structure - dans la sélection du schéma des canaux de communication et de l'équipement du système télémécanique, qui garantit une fiabilité et une efficacité maximales de la transmission des informations.

La sélection est basée sur des critères agrégés. L'importance de l'optimisation de la structure augmente avec la complexité du système et avec la transition vers des systèmes complexes avec des objets distribués et un contrôle à plusieurs niveaux.

La base théorique de la télémécanique comprend : la théorie de l'information, la théorie de la protection contre le bruit, la théorie de la communication statistique, la théorie du codage, la théorie de la structure, la théorie de la fiabilité. Ces théories et leurs applications sont élaborées et développées en tenant compte des spécificités de la télémécanique.

Les problèmes les plus complexes et les plus complexes se posent dans la synthèse de grands systèmes de télécommande, y compris les systèmes de téléautomatisation. Pour la synthèse de tels systèmes, une approche intégrée basée sur des critères généralisés, prenant en compte les conditions de transmission et de traitement optimal de l'information, est encore plus nécessaire. Cela pose un problème pour une télécommande optimale.

La télémécanique moderne se caractérise par le développement de méthodes et de moyens techniques dans une grande variété de directions. Le nombre de domaines d'application des systèmes télémécaniques et le volume de mise en œuvre dans chacun d'eux sont en constante expansion.

Depuis plusieurs décennies, le volume de télémécanique introduit a été multiplié par environ 10 tous les 10 ans. Vous trouverez ci-dessous des informations sur les domaines d'application de la télémécanique.

Télémécanique en énergie

Les dispositifs télémécaniques sont utilisés dans des installations géographiquement séparées à toutes les étapes de la production et de la distribution d'électricité pour le contrôle: unités (dans les grandes centrales hydroélectriques), alimentation électrique des entreprises industrielles, centrales électriques et sous-stations du système électrique, systèmes électriques.

L'électricité se caractérise par la présence de plusieurs niveaux de contrôle inclus dans un système hiérarchisé avec un certain nombre de points de contrôle de rangs différents.Les centrales électriques et les sous-stations sont gérées par le point de répartition du système électrique, et ces derniers forment des systèmes électriques interconnectés.

A cet égard, des fonctions locales et centralisées sont assurées à chaque point de contrôle.

La première concerne le développement d'actions de contrôle des objets desservis par ce point, grâce au traitement des informations provenant des objets et des autres points de contrôle.

Au second - le transfert des informations de transit d'un niveau inférieur aux points de contrôle d'un niveau supérieur sans traitement ou avec un traitement partiel des informations, tandis que la transmission des signaux TI et du véhicule du point de contrôle d'un niveau inférieur à un niveau supérieur - le premier niveau est réalisé.

La plupart des sites de réseaux électriques sont vastes et concentrés. Ils sont situés à de grandes distances, mesurées en centaines et parfois en milliers de kilomètres.

Le plus souvent, les informations sont transférées via des canaux de communication HF sur des lignes électriques.

Relativement peu d'informations sont nécessaires pour surveiller et contrôler les centrales électriques et les sous-stations du système électrique. À ce stade, des dispositifs TU-TS avec division temporelle des signaux, des dispositifs à canal unique de systèmes TI de fréquence et de fréquence d'impulsion fonctionnant via des canaux de communication spéciaux sont utilisés.

Afin d'améliorer la qualité de l'énergie fournie, d'augmenter la fiabilité du fonctionnement des réseaux de transport d'électricité et de réduire les pertes, une complexité supplémentaire du contrôle de répartition est nécessaire. Ces tâches peuvent être résolues par l'introduction généralisée de la technologie informatique à divers stades de la gestion.

Voir également: Systèmes télémécaniques en énergie et Points de répartition dans le système d'alimentation

Télémécanique dans l'industrie pétrolière et gazière

Les dispositifs de télécommande sont utilisés pour le contrôle et la gestion centralisés des puits de pétrole ou de gaz, des points de collecte de pétrole, des compresseurs et d'autres installations dans les champs de pétrole ou de gaz.

Le nombre de puits de pétrole télémécanisés s'élève à lui seul à plusieurs dizaines de milliers. La spécificité des procédés technologiques de production, de traitement primaire et de transport du pétrole et du gaz réside dans la continuité et l'automaticité de ces procédés, qui ne nécessitent pas d'intervention humaine dans des conditions normales.

Les outils de télémécanique vous permettent de passer d'un service en trois équipes de puits et autres sites à un service en une équipe, avec une équipe d'urgence en service le soir et la nuit.

Avec l'introduction de la télémécanisation, l'agrandissement des champs pétrolifères est souvent réalisé. Jusqu'à 500 puits sont contrôlés de manière centralisée, dispersés sur une zone de plusieurs kilomètres2 à plusieurs dizaines de km2... Le nombre de TU, TS et TI à chaque station de compression, station de collecte d'huile et autres installations atteint plusieurs dizaines.

Des travaux sont actuellement en cours pour combiner les champs pétrolifères en production afin de maintenir des conditions optimales pour les champs pétrolifères et les installations sur le terrain.

Les moyens d'automatisation et de télémécanique permettent de changer et de simplifier les technologies, les processus dans les champs pétrolifères, ce qui donne un grand effet économique.

Canalisations principales

Les dispositifs télémécaniques sont utilisés pour le contrôle et la gestion centralisés des gazoducs, des oléoducs et des conduites de produits.

Les services des répartiteurs régionaux et centraux sont organisés le long des principales canalisations.Le premier comprend des objets de spécifications techniques, d'équipements techniques et d'informations techniques dans les branches de pipelines, sur les lignes de contournement des traversées de rivières et de voies ferrées. etc., objets de protection cathodique, stations de pompage et de compression (robinets, vannes, compresseurs, pompes, etc.).

La zone du répartiteur régional est de 120 à 250 km, par exemple entre les stations de pompage et de compression voisines. Les fonctions TU (opérationnelles) sont assurées par le centre, par le répartiteur uniquement si elles ne sont pas confiées au répartiteur de district.

On tend à réduire les moyens techniques de contrôle avec le transfert de ces fonctions vers des automatismes locaux, à passer à une gestion centralisée sans le service du répartiteur de district ou à réduire ses fonctions.

L'industrie chimique, la métallurgie, l'ingénierie

Dans les grandes entreprises industrielles, les dispositifs télémécaniques transmettent des informations opérationnelles et statistiques de production à la fois pour la gestion des industries individuelles (ateliers technologiques, installations énergétiques) et pour la gestion de l'ensemble de l'usine.

Avec des distances entre les points contrôlés et le point de contrôle de 0,5 à 2 km, la télémécanique concurrence avec succès les systèmes de télétransmission et permet des économies grâce à une réduction de la longueur des câbles.

Les entreprises industrielles se caractérisent par la présence de grands objets concentrés et dispersés. Les premiers comprennent les sous-stations électriques, les stations de compression et de pompage, les ateliers technologiques, les seconds — les objets situés un par un ou en petits groupes (vannes d'alimentation en gaz, eau, vapeur, etc.).

Les informations continues sont transmises par des dispositifs de système de télémétrie d'intensité, des dispositifs TI avec des impulsions temporelles ou des impulsions de code. Ces derniers sont généralement inclus dans des dispositifs TU-TS-TI complexes, transmettant des informations discrètes et continues sur un canal de communication.

Les lignes de communication par câble sont principalement utilisées dans les entreprises industrielles.

L'augmentation de la quantité d'informations entrant dans le centre de contrôle a nécessité l'automatisation de son traitement. À cet égard, des systèmes complexes sont utilisés qui assurent le traitement des informations pour le répartiteur (opérateur).

Industrie minière et houillère

Dans l'industrie minière et houillère, les dispositifs télémécaniques sont utilisés pour contrôler et surveiller les objets concentrés situés dans les mines et en surface, pour contrôler les objets dispersés mobiles dans les zones minières, pour contrôler les systèmes de transport de flux. l'industrie minière et houillère.

Dans les travaux souterrains, où, par exemple, il existe des dispositifs de téléguidage des chariots, les signaux télémécaniques sont transmis par des lignes électriques 380 V - 10 kV via des lignes téléphoniques occupées, ainsi que par des canaux combinés: d'un objet mobile à une sous-station d'abaissement - un réseau électrique basse tension, puis à la salle de contrôle - une paire de fils libres ou occupés dans un câble téléphonique. Les systèmes de temps et de fréquence TU — TS sont utilisés.

La distorsion de l'horaire de travail du système de transport de flux perturbe le cycle technologique, c'est pourquoi les dispositifs télémécaniques doivent avoir une fiabilité accrue.Dans ce cas, des lignes de communication par câble sont utilisées entre le centre de répartition, les points de contrôle locaux et les points contrôlés.

Transport ferroviaire

J'ai des systèmes d'automatisation ferroviaire et de télémécanique dans le transport ferroviaire conçus pour assurer la sécurité du mouvement des trains et l'urgence de leur mouvement. Ces deux objectifs sont généralement atteints simultanément avec de tels dispositifs. Leurs dommages affectent à la fois la sécurité et l'urgence du mouvement.

Dans ce cas, les principales exigences des dispositifs d'automatisation et de télémécanique sont la conformité des dispositifs aux conditions de fonctionnement - l'intensité et la vitesse de déplacement - et la grande fiabilité de leur fonctionnement.

Les dispositifs télémécaniques permettent de contrôler l'alimentation des voiries électrifiées et de centraliser le dispatching (commande des aiguillages et signalisations) au sein d'un site (circuit de commande) ou d'une gare.

Dans la gestion de l'énergie ferroviaire, il existe deux tâches indépendantes : le contrôle des sous-stations de traction, des postes de section et le contrôle des sectionneurs aériens. Dans le même temps, le contrôle est effectué dans un cercle de répartition d'une longueur de 120 à 200 km, le long duquel se trouvent 15 à 25 points contrôlés (sous-stations de traction, postes de section, stations avec sectionneurs d'air).

Une TU avec des sectionneurs de caténaire permet d'effectuer des travaux de réparation sans perturber les horaires des trains. Les sectionneurs TU, situés en petits groupes le long de la voie ferrée, sont réalisés par un dispositif spécial TU — TS.

Plus d'informations: Automatisation et télémécanique ferroviaires

Système d'irrigation

Des dispositifs de télécommande sont utilisés pour le contrôle et la gestion centralisés de la prise et de la distribution de l'eau.

C'est l'un des plus gros utilisateurs de télémécanique. Ils sont utilisés pour contrôler les systèmes d'irrigation par gravité, les canaux principaux et les puits de réception d'eau (y compris les vannes d'eau, les boucliers, les vannes, les pompes, le niveau d'eau et le débit TI, etc.). La longueur du système d'irrigation avec télécommande peut atteindre 100 km.

Systèmes SCADA en télémécanique

SCADA (abréviation de contrôle de supervision et d'acquisition de données) est un progiciel conçu pour développer ou faire fonctionner en temps réel des systèmes de collecte, de traitement, d'affichage et d'archivage d'informations sur un objet de surveillance ou de contrôle.

Les systèmes SCADA sont utilisés dans tous les secteurs de l'économie, où il est nécessaire de fournir un contrôle de l'opérateur sur les processus technologiques en temps réel.

Voir ici pour plus de détails : Systèmes SCADA dans les installations électriques