Курсовая работа

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

Курсовая работа

по дисциплине «Теоретические основы автоматики и телемеханики»

Вариант 02

Выполнил: студент гр. ОД-75

Абросимова Е.В.

Проверил: профессор, д.т.н.

Митрофанов А.Н.

Самара 2021

Содержание

Исходные данные………………………………………………………………. Введение………………………………………………………………………… 1.Выбор рационального способа кодирования телемеханических сигналов ТС КП…………...……………………………………………............................. 2.Составление структурной схема полукомплекта устройства ТС КП........... 3.Разработка функциональной схемы заданного полукомплекта устройства ТС КП….………………………………………………………………………… 4.Разработка принципиальной схемы заданного полукомплекта устройства ТС КП…………………………………………………………………………… Список использованных источников………………………………………….. Приложение А…………………………………………………………………... Приложение Б…………………………………………………………………... Приложение В…………………………………………………………………... Приложение Г…………………………………………………………………... Приложение Д…………………………………………………………………...

Исходные данные

Целью практической работы является приобретение обучающимися практических навыков по построения и функционирования основных модулей и блоков аппаратуры телемеханики, синтезу схем электронных телемеханических устройств и анализу работы электронных схем методом построения временных диаграмм.

При выполнении работы необходимо:

1.1 Выбрать наиболее рациональный способ кодирования сообщений.

1.2 Составить структурную схему проектируемого устройства, предполагаемыми логическими связями между функциональными блоками.

1.3 Составить функциональную схему заданного полукомплекта устройства телеуправления или телесигнализации

1.4 Составить принципиальную схему заданного полукомплекта устройства телеуправления или телесигнализации без разработки элементов частотного приемника или передатчика. Составить спецификацию ее элементов.

1.5 Составить временную диаграмму работы основных блоков проектируемого устройства.

1.6 Оформить расчетно-пояснительную записку.

Таблица 1.1 Основные параметры полукомплекта

Последняя цифра шифра
Вид устройства	телесигнализация				телеуправление
Полукомплект	Приемный ТС ДП		Передающий ТС КП		Приемный ТУ КП			Передающий ТУ ДП
Число контролируемый пунктов	-	-	-	-
Пропускная способность канала связи, имп/с
Тип микросхем	К176	К155	К176	К155	К176	К155	К176	К155	К176	К155

Таблица 1.2 Основные параметры сообщения ТУ

Предпоследняя цифра шифра
Число объектов управления на каждом пункте
Число серий при передаче	Двукратная передача					Однократная передача
Максимальное допустимое время передачи, с	2,8	3,2	3,2	3,2	3,4	1,4	1,6	1,6	1,6	1,7

Таблица 1.3 Основные параметры сообщения ТС

Предпоследняя цифра шифра
Числа объектов телесигнализации
Максимальное допустимое время передачи, с	1,6	1,6	2,2	2,1	1,3	1,1	1,2	1,2	1,7	1,8

Таблица 1.4 Исходные данные по варианту 02

Вид устройства	Телесигнализация
Полукомплект	Передающий ТС КП
Пропускная способность канала связи, имп/с
Тип микросхем	К176
Число объектов телесигнализации
Максимальное допустимое время передачи,с	1,6

Введение

Аппаратура телемеханики обеспечивают непрерывный контроль и поддержание заданного режима работы основного оборудования системы электроснабжения и тем самым позволяет повысить качество и бесперебойность процесса электроснабжения.

Телемеханическими устройствами называют технические средства, которые преобразовывают и передают информацию на расстояние для управления производственными или технологическими процессами. Их делят на устройства телеуправления (ТУ) и телеконтроля (ТК). Устройства ТК подразделяются на устройства телесигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ).

Устройства телесигнализации предназначены для контроля на расстоянии за состоянием или положением управляемых, а также контролируемых объектов. В основном устройства ТС передают информацию в виде двух позиционных сигналов типа «Включено – Отключено».

В целом, всю работу системы телемеханики в общем виде можно представить в следующем виде (рисунок 1)

Рисунок 1. Обобщенная структурная схема телемеханической системы ТУ-ТС

1. Выбор рационального способа кодирования телемеханических сигналов

Выбор способа кодирования телемеханических сигналов зависит от выполняемых устройством функций (телеуправление или телесигнализация), допустимого времени передачи сообщений и требуемой информационной емкости устройства. При этом желательно, чтобы количество элементов телемеханического сигнала более или менее удачно согласовывалось с числом позиций распределительных блоков устройства.

В электронных системах ТС в качестве распределителей, как правило, используются двоичные счетчики с матричными дешифраторами их состояний. С принципиальной точки зрения такие распределители можно выполнить на любое число состояний, но наиболее просты и надежны схемные решения, когда это число является степенью 2 (например, 8, 16, 32, 64 и т. д.).

От принятого способа кодирования существенно зависит степень сложности отдельных функциональных блоков телемеханического устройства. Поэтому следует по возможности выбирать простейший вариант кодирования, при котором удовлетворяются технические требования, оговоренные в задании.

Соответственно могут рассматриваться следующие виды избирания (метод кодирования):

а) прямое распределительное;

б) групповое распределительное двухступенчатое (выбор операции — выбор объекта);

в) групповое распределительное трехступенчатое (выбор операции — выбор группы — выбор объекта);

г) избирание кодами на одно сочетание;

д) смешанные виды избирания.

Кодирование извещения (ТС) в системе телемеханического управления осуществляется согласно протоколу передачи данных, принятому в данной системе телемеханики (ТМ) и представляет собой свод строго регламентированных правил обмена информации (способ кодирования, метод кодирования, информационная емкость, последовательность передаваемых данных в серии, частота сигналов).

Кодирование извещений в устройствах ТС. При проектировании устройств ТС КП вопрос о методе кодирования в протоколе передачи данных решается однозначно. Поскольку электронные устройства ТС работают непрерывно при постоянно возобновляемых циклах передач, то наиболее приемлемым методом является прямое распределительное избирание, при котором обеспечивается идентичность циклов. Поэтому вопрос о выборе способа кодирования сводится к выявлению возможности кодирования только на импульсах. Так как в обычных условиях на КП большинство объектов находится во включенном состоянии, то длинные элементы телемеханического сигнала целесообразно использовать для сообщений «отключено». При определении числа длинных элементов следует принять, что наиболее вероятное количество отключенных объектов на КП составляет 25% от общего числа (полученное значение округляется до большего целого).

От сюда следует, что количество длинных сигналов при 10 объектах телесигнализации равно 3.

Время передачи телемеханического сигнала при однократной передаче приказа можно определить по формуле:

(1.1)

где n_к — число коротких импульсов в составе кода;

n_д - число длинных импульсов, не считая служебных;

С — скорость передачи в имп/с, ограничиваемая свойствами канала связи;

4 – коэффициент соотношения длительности длинного и короткого импульсов;

2 – коэффициент количества служебных импульсов в приказе (ФИ).

Число коротких и длинных импульсов определяем по кодовой серии передающего устройства ТС КП. (Приложение 1)

Условие T<T_Д, выполняется.

2.Составление структурной схемы полукомплекта устройства

На структурной схеме условными обозначениями показываются все основные узлы и функциональные блоки устройства, а также существующие между ними логические связи (Приложение А).

Передающее устройство ТС КП устанавливается на контролируемом пункте и передает в диспетчерский пункт кодовую серию (извещение) о текущем состоянии объектов управления (ОУ) типа «Включено – Отключено». Как правило, состояние ОУ контролируется релейными контактами самих объектов либо контактными элементами реле. Таким образом, одним из основных блоков структурной схемы передающего устройства ТС КП является блок контактов-датчиков (БКД).

Для опроса контактов-датчиков используется устройство, получившее название блок распределитель (БР). Данное устройство осуществляет преобразование последовательности импульсов, поступающих с генератора тактовых импульсов (ГТИ) в параллельный код последовательного опроса контактов-датчиков с целью оценки их состояния (замкнуто, разомкнуто).

Логический блок (ЛБ) реализует логику управления блоков и узлов полукомплекта в зависимости от режима работы устройства.

Основным назначением передающего полукомплекта ТС КП является организация опроса контактов-датчиков, оценка их текущего состояния, формирование и передача на диспетчерский полукомплект ТС КП кодовой серии, состоящей из длинных и коротких импульсов сформированных в зависимости от состояния контактов-датчиков.

Полукомплект ТС КП может работать в двух режимах: режим циклического опроса контактов-датчиков; режим кодообразования (формирование длинных импульсов).

В режиме циклического опроса контактов-датчиков БР тактируется последовательностью импульсов, поступающих с ГТИ – разрешение ЛБ. В момент опроса разомкнутого контакта-датчика (ОУ включен) через ЛБ в линии связи формируется короткий импульс равный по длительности импульсу ГТИ. Производится опрос следующего контакта-датчика и т. д.

В случае замкнутого состояния контакта-датчика (ОУ отключен) ЛБ формирует сигнал запрета на дальнейший опрос контактов-датчиков БР и схема переходит в режим кодообразования. С целью формирования длинных и сверхдлинного импульсов, в передающем полукомплекте предусмотрен блок кодирования БК задачей которого организовать фронт, длительность и срез длинного импульса в кодовой серии.

В режиме циклического опроса БК не активен, т.е. имеет статус ожидания результата опроса следующего контакта-датчика.

Рисунок 2. Структурная схема передающего устройства ТС КП

3.Разработка функциональной схемы полукомплекта устройства

Функциональная схема какого-либо устройства раскрывает содержание схемы на функциональном уровне, т.е. описывает работу блоков структурной схемы на уровне функций (Приложение Б).

Распределитель, который состоит из элементов Т1, Т2, Т3, Т4, осуществляет временное и пространственное разделение импульсов тока. Наиболее часто в системах ТС используется пространственно-временное разделение. Блок распределителя состоит из счетчика (СР), осуществляющего преобразование последовательности импульсов, поступающие с ГТИ в параллельный код. Счетчик реализуется на базе триггеров включенных в схему счетного режима, т.е. реализует функцию сложения по модулю 2. Количество триггеров в распределителе определяется в соответствии с выражением:

В кодовой серии существует 10 импульсов. Рассчитаем кол-во триггеров достаточных для преобразования данных комбинаций.

(3.1)

где N – число позиций распределителя равное числу импульсов (включая служебные) в заданной кодовой серии;

m – разрядность счетчика (количество триггеров, необходимое для реализации двоичного кода).

Таким образом, для обработки кодовой серии достаточно 4 триггеров в счетчике распределителя.

Основной задачей распределителя является организация последовательного опроса исполнительных элементов. Непосредственно кодом 2-4-8 произвести опрос не представляется возможным, в связи с этим в блок распределителя включается устройство шифратора/дешифратора, посредством которого осуществляется преобразование кода 2-4-8 в параллельный код последовательного опроса исполнительных элементов. На каждый элемент дешифратора формируется разводка параллельного кода в соответствии с таблицей истинности (таблица 3.1).

Таблица 3.1 Формирование параллельного кода на выходе счетчика СР

№

12 Следующая ⇒