Разработка передающего устройства телеуправления

Разработка передающего устройства телеуправления

Реферат

Курсовой проект, содержит 21 страницу пояснительной записки, 11 рисунков, 2 использованных источника.

Тема работы "Разработка передающего устройства телеуправления ".

Объект исследования - передающее устройство системы ЭСТ (в).

Цель работы - разработка передающего устройства телеуправления, структурной и функциональной схем.

В процессе работы произведен выбор рационального способа кодирования, разработана структурная схема передающего устройства ТУ, описаны его блоки в развернутом виде и работа в целом, составлены временные диаграммы работы распределителя, блока кодирования, блока управления передачей.

В результате работы с использованием полученных данных, составлена функциональная схема передающего устройства ТУ.

Содержание

Введение

. Разработка серий телеуправления

. Разработка структурной схемы

. Разработка узлов и блоков

. Разработка функциональной схемы

Заключение

Список использованных источников

Введение

Аппаратура автоматики системы электроснабжения позволяет обеспечить непрерывный контроль и поддержание заданного режима работы основного оборудования и тем самым повысить его надежность. Устройства телемеханики ускоряют обеспечение текущих профилактических и восстановительных работ. Применение автоматизированных систем управления позволяет повысить эффективность функционирования электрифицированных железных дорог.

За счет средств автоматики и телемеханики увеличивается производительность труда дистанции электроснабжения.

Отдельные объекты системы электроснабжения электрифицированных железных дорог распределены на большой территории. Эти объекты связаны одной технологической задачей - снабжением электроэнергией поездов и различного напольного оборудования железных дорог. Основными объектами системы являются тяговые подстанции, посты секционирования, контактная сеть, высоковольтные линии автоблокировки, линии продольного электроснабжения.

Самыми крупными объектами телемеханизации являются тяговые подстанции. Они содержат большое количество выключателей, разъединителей питающих и отходящих линий и т.д. На каждый телеуправляемый выключатель или разъединитель может передаваться сигналы «Включить» и «Отключить». Такие сигналы являются двухпозиционными. Как правило, устройства телеуправления устанавливают в помещении дежурного по станции, откуда связь с управляемыми объектами осуществляется по кабелю или по воздушным линиям при помощи системы дистанционного управления.

В данном курсовом проекте необходимо разработать полукомплект передающего устройства телеуправления по заданным исходным данным.

1. Разработка серий телеуправления

В данном разделе необходимо выбрать рациональный способ кодирования поступающей информации. Выбор способа кодирования зависит от выполняемых устройством функций, допустимого времени передачи сообщений и требуемой емкости устройства. При этом желательно, чтобы количество элементов телемеханического сигнала более или менее удачно согласовывалось с числом позиций распределителя.

От принятого способа кодирования существенно зависит степень сложности отдельных функциональных блоков телемеханического устройства. Можно рассмотреть следующие виды избирания: прямое, групповое, кодовое.

Примем широтный импульсный признак кода, то есть короткие импульсы соответствуют сигналу 0 (отключен), а длинные импульсы, равные по длине четырём коротким, соответствуют сигналу 1 (включен); временное разделение каналов связи. Окончание передачи сопровождается посылкой в канал связи сверхдлинного фазирующего импульса.

Рассмотрим некоторые варианты серий ТУ.

Вариант. Примем для выбора операции (включить или выключить), объекта и КП прямое избирание. Прямое избирание характеризуется тем, что содержание каждой команды или сообщения определяется только одним импульсом определенного качества. Важным свойством систем телемеханики с прямым избиранием является передача каждой команды по независимому временному каналу связи, хотя физическая линия связи общая. Поэтому число команд равно числу элементарных каналов. Таким образом, системы с прямым избиранием являются многоканальными. В результате получим следующую серию импульсов (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Серия импульсов при прямом избирании

Определим время передачи для данной серии импульсов по формуле:

,  (1.1)

где nк - число коротких импульсов в составе серии;д, - число длинных импульсов, не считая служебных (НП и ФИ);

с - скорость передачи имп/с, ограничиваемая свойствами канала связи.

с

2 Вариант. Применим групповое избирание для выбора объекта на КП. Сущность состоит в том, что все объекты делят на группы. Смысл сообщения определяется комбинацией номеров группы и объекта. Для выбора КП используем прямое избирание кодом. Разобьем наши 11 объектов на 3 группы для уменьшения импульсов в серии (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Расположение объектов при групповом избирании

При групповом избирании объектов выбор объекта в группе осуществляется прямым избиранием (четыре импульсов), выбор группы также прямым избиранием (три импульса).

Рисунок 1.3 - Серия импульсов при прямом избирании КП и групповом избирании объекта

Вычислим для данной серии время передачи:

с

Из рассмотренных вариантов серий выбираем второй вариант, т.к. время передачи данной серии не выходит за максимально допустимое время и число импульсов соответствует заполнению счетчика в отличии от других вариантов.

. Разработка структурной схемы

Передающее устройство телеуправления (рисунок 2.1) состоит из генератора тактовых импульсов ГТИ, логического блока (ЛБ), распределителя, блока кодирования (БК), матричных шифраторов выбора пункта, операций, группы и объекта блока управления передачей, ключей управления, передатчика частотно- модулированных сигналов.

Рисунок 2.1 - Структурная схема передающего устройства телемеханики

Генератор тактовых импульсов вырабатывает серию коротких импульсов, которые поступают в логический блок. Логический блок совмещает импульсы с генератора тактовых импульсов и блока кодирования, предает командную или холостую серию в линию связи посредством частотно-модулирующего передатчика, а также переключает распределитель. При отсутствии нажатых кнопок выбора контролируемого пункта, операции и объекта логический блок выдает холостую серию, состоящую из определенного количества коротких импульсов и сверхдлинного фазирующего импульса. При нажатых кнопках управления формируется командная серия. В этом случае на выходе шифраторов выбора контролируемого пункта, операции и объекта формируется сигнал «1», который совместно с первым положением распределителя включает триггер начала передачи в блоке управления передачей. По мере переключения распределителя, при совпадении сигнала «1» на выходе распределителя и сигнала «1» на соответствующем выходе шифраторов выбора КП и операции, а также щифратора выбора объекта и группы, в блоке кодирования формируется длинный импульс, который через логический блок попадает в ЧМПер и в последствии в сеть. Независимо от состояний кнопок управления в 22 и 23 положениях распределителя в блоке кодирования формируются длинные импульсы, которые в логическом блоке объединяются в сверхдлинный фазирующий импульс. При размыкании кнопок управления во время передачи серии срабатывает триггер ограничения передачи в блоке управления передачей БУП и передача прекращается.

. Разработка функциональных узлов и блоков устройства телеуправления

передающее устройство телеуправление

В предыдущем пункте была рассмотрена структурная схема, покажем теперь каждый блок в развернутом виде, опишем и покажем на временной диаграмме работу блоков.

Счётчик - распределитель

Распределитель - устройство распределения импульсов поступающих на его вход по выходным цепям. Распределитель выполняется на базе счетчика и дешифратора.

Счетчиком называется устройство, подсчитывающее число импульсов и представляющее собой последовательное устройство с одним двоичным и определенным числом внутренних состояний, отождествленных с некоторым числовым кодом. Значение числового кода является одновременно выходным словом счетчика, представляющим результат счета. Счетчик - распределитель выполнен на пятиразрядном двоичном счетчике с дешифратором двоичного кода, имеющим 17 выходов.

Импульсы поступают на вход счетчика с ЛБ, и по мере их поступления последовательно меняются комбинации сигналов на выходе счетчика, сигнал 1 переходит с одного выхода дешифратора на другой. Выбранный счетчик считает до 17-ой позиции включительно, после чего счетчик необходимо сбросить в начальное положение.

Схема счётчика - распределителя представлена на рисунке 3.1.

Состояние триггеров выходов счётчика - распределителя представлены в таблице 2.

Временная диаграмма работы счётчика - распределителя представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.1 -Счётчик - распределитель

Таблица 2 - Состояние триггеров и положения счетчика

Рисунок 3.2 - Временная диаграмма счётчика - распределителя

Блок кодирования

Блок кодирования (БК) предназначен для удлинения соответствующих импульсов при формировании командной серии, а так же для удлинения последнего фазирующего импульса в холостой серии.

БК (рисунок 3.3) состоит из входного триггера (T7) длинного импульса, двух логических элементов И L51 и L52 и двухразрядного счетчика.

Рисунок 3.3 - Блок кодирования

При поступлении на вход Т7 импульса происходит его удлинение так, чтобы он стал равен четырём импульсам и трем паузам, то есть он должен отличатся от входного импульса в 4 раза. При отсутствии сигнала на входе Т7 находится в состоянии 0. Счетчик тоже в положении 0, на вход счетчика импульсы от генератора тактовых импульсов не поступают.

При поступлении на вход триггера Т7 1, на его прямом выходе появляется 1, ТК включается. На элемент L51 поступает 2 единицы, который в свою очередь включает счётчик. При окончании третьего импульса счетчик возвращается в положение О, ТК Т7 выключается.

Рисунок 3.4 - Временная диаграмма блока кодирования

Генератор тактовых импульсов

Генератор тактовых импульсов G служит для образования тактовой серии, представляющей собой непрерывную временную последовательность импульсов равной продолжительности. Генератор (рисунок 3.5) состоит из мультивибратора, выполненного на каскадах транзисторной задержки и триггерах со счетным входом. Такой генератор позволяет получить точное равенство импульсов и пауз независимо от симметрии каскадов транзисторной задержки.

Рисунок 3.5 - Генератор тактовых импульсов

Блок управления передачей

Блок управления передачей (БУП) включает в себя триггер начала передачи (ТНП), триггер ограничения передачей (ТОП), триггер повторной передачи (ТПП).

БУП выполняет следующие функции:

начало формирования командной серии с первой позиции распределителя при условии, что все кнопки управления замкнуты, для этого в нем установлен триггер начала передачи (ТНП);

реализация передачи импульсной серии 2 раза;

ограничение передачи до одной команды (ТОП), т.е. для посылки повторной команды надо замкнуть кнопки выбора операции повторно.

Рисунок 3.6 - Структурная схема блока управления передачей

ТНП, ТПП и ТОП находятся в нулевом состоянии. С инверсного выхода ТОП сигнал 1 поступает на вход L61, так же на L61 1 поступает с элементов ИЛИ L33 и L54 КП и объекта при замыкании кнопок, СЧР досчитав до 16-ого импульса, и с его выхода 1 поступают на вход ТНП, переключая его. Следовательно, ТОП переключатся в 1. В конце серии осуществляется сброс ТНП и триггеров выбора групп.

На ТПП подаётся сигнал со второго входа счётчика распределителя, тем самым разрешая двукратную передачу командной серии

При переключении ТНП в 1, с инверсного выхода ТОП сигнал 0 поступает на вход И, блокируя его. С прямого выхода ТОП сигнал 1 поступит на И. После прохождения командной серии с 17-ой позиции СЧР сигнал 1 так же поступает на элемент И. При переходе счетчика в следующее положение с выхода на срезе импульса срабатывает усилитель общего сброса, который сбрасывает ТНП в нулевое положение. ТОП будет находиться в состоянии 1 до тех пор, пока нажата кнопка выбора операции. После возвращения кнопки в исходное положение ТОП переключится в состояние 0, с инверсного выхода сигнал 1 поступает на вход элемента И, и схема готова к началу передачи новой командной серии.

Шифратор выбора КП и операции

Шифраторы выбора КП и операции преобразуют импульс, поступающий с кнопок выбора КП.

Шифратор выбора КП и операции выполнен на контактах кнопок управления S1…S10 и пяти элементах ИЛИ. Для выбора КП используется прямое избирание. Шифраторы выбора объекта, КП представлены на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Шифратор выбора КП и операции

Логический блок

Логический блок (ЛБ) осуществляет совмещение тактовой серии, поступающих от генератора тактовых импульсов и импульсов, поступающих от БК. Вследствие чего образуется командная серия, поступающая с ЛБ на счетный вход СЧР и к ЧМПер.

Рисунок 3.8 - Логический блок и временная диаграмма его работы

4. Разработка функциональной схемы

Сначала рассмотрим формирование и передачу холостой серии.

Импульсы с генератора тактовых импульсов (ГТИ) поступают на вход логического блока (ЛБ), а с него на счетчик-распределитель (СЧР) и частотно-модуляционный передатчик (ЧМПер). При поступлении сигнала на распределитель он начинает переключаться. Досчитав до 16 положения, на выходе L16 появляется «1», на фронте которого счетчик сбрасывается в первое положение. Но при этом переключении счетчика на элементе L59, связанного с выходом дешифратора L1 сигнал не появляется, так как на элемент поступает запрет от триггера начала передачи (ТНП). При запрете от ТНП не имеет значения, нажаты ли кнопки выбора контролируемого пункта или объекта.

При переключении распределителя в 16 - е положение на выходе дешифратора L16 появится сигнал, который через элемент «ИЛИ» (L59) поступает на блок кодирования (БК) и включает триггер Т7. При этом на выходе элемента Т7 формируется сигнал «1», соответствующий началу длинного импульса, состоящего из трёх коротких импульсов и пауз между ними. Отсчитав 4 коротких импульса с ГТИ, счетчик останавливается, поскольку на элементе Т7 формируется сигнал «0». Таким образом, на выходе элемента Т7 формируется длинный импульс, состоящий из четырёх коротких импульсов и трёх пауз между ними.

При переключении счетчика в 17 - е положение на выходе элемента L59 появляется сигнал «1», который так же поступает на блок кодирования, где происходит удлинение этого импульса. В ЛБ происходит заполнение паузы между длинными импульсами и формируется сверхдлинный импульс.

Далее будем рассматривать формирование и передачу командной серии (например, для включения на контролируемом пункте №1 объекта №1). Для формирования командной серии необходимо нажать кнопку выбора объекта, а так же кнопку выбора контролируемого пункта и операции (западающие кнопки), которая в свою очередь является управляющей. Аналогично формированию холостой серии импульсы с ГТИ поступают на вход ЛБ, а с него на СЧР и ЧМПер.

При нажатии кнопки выбора КП и операции S1 или S2 на вход элементов L25 и L26 от общей шины выбора КП и операции поступает сигнал «1», соответственно на выходах этих элементов тоже появится сигнал «1». По цепи L43-L55 сигнал «1» поступает на блок управления передачей. В свою очередь при нажатой кнопке выбора объекта S13 на вход элементов L51 и Т10 попадает сигнал «1». Таким образом выбирается первый объект первый группы. Далее сигнал по цепи L50-L55 попадает в блок управления передачей.

В момент переключения СЧР в 16 позицию (L22) и при наличии сигнала «1» на инверсном выходе триггера Т17 элемент И (L55) имея на своих входах все «1» переключает ТНП (Т16), следовательно, ТОП (Т17) и переключится в «1». Тогда с инверсного выхода ТОП сигнал «0» поступает на вход L55, блокируя его.

При переключении счетчика-распределителя с 1-ой позиции до 16-ой при отсутствии запрета от блока управления передачей происходит удлинение импульсов, соответствующих определенным нажатым кнопкам.

Формирование фазирующего импульса происходит аналогично его формированию в холостой позиции.

Кнопки на пульте управления могут находиться в нажатом состоянии еще некоторое время после передачи командной серии, и все это время ТОП будет находиться в состоянии «1», запрещая передачу новой командной серии. Для того, что бы схема передающего полукомплекта телеуправления была вновь готова передать командную серию непосредственно в момент размыкания управляющей кнопки, к выходам элементов L40, L41, подключен элемент L42. При размыкании управляющей кнопки (либо включить КП №N, либо отключить КП №N), соответствующая ФС посылает импульс к входу к триггера ТОП, сбрасывая его в состояние «О». Тогда на его инверсном выходе появляется разрешающий сигнал «1», что при условиях описанных выше позволяет передать новую командную серию.

Заключение

В данном курсовом проекте был разработан передающий полукомплект устройства телеуправления.

Составлены три командные серии, из которых была выбрана оптимальная. Были разработаны:

двоичный пятиразрядный счетчик-распределитель;

шифратор выбора КП и операции;

шифратор выбора объекта;

блок управления передачей с учетом однократной передачи приказа;

блок кодирования;

логический блок.

Построены временные диаграммы работы счетчика-распределителя, блока кодирования, блока управления передачей, а также временная диаграмма холостой и командной серий.

Так же была составлена функциональная схема передающего полукомплекта телеуправления и дано описание ее работы.

Список используемых источников

Сухопрудский Н.Д., Жарков Ю.И., Овласюк В.Я., Сергеев US. Автоматизация систем электроснабжения. Издательство «Транспорт», Москва, 1990,359 стр.

Бенешевич И.И. и др. «Автоматизация и телемеханизация устройств энергоснабжения электрических железных дорог» Москва «Транспорт», 1968

1.