- •А.А. Абросимов
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Предмет телемеханики
- •1.1. Определение, особенности и основные проблемы телемеханики
- •1.2. Краткая история развития телемеханики
- •1.3. Применение систем телемеханики в самарской области
- •Ключевые термины и понятия
- •2.2. Телемеханические функции
- •2.3. Основные структуры систем телемеханики
- •Ключевые термины и понятия
- •3. Организация многоканальной телемеханической связи
- •3.1. Временное разделение сигналов
- •3.2. Частотное разделение сигналов
- •3.3. Частотно-временное разделение сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Частотное разделение сигналов – разделение сигналов, при котором каждый сигнал занимает свой частотный интервал, не занятый другими сигналами.
- •Контрольные вопросы
- •4. Коды в телемеханике
- •4.1. Код и его характеристики
- •4.2. Классификация кодов
- •4.3. Общие способы представления кодов
- •4.4. Первичные коды
- •4.4.1. Единичный (унитарный, числоимпульсный) код
- •4.4.2. Единичный позиционный код
- •4.4.3. Единично-десятичный код
- •Примеры единично-десятичного кода
- •4.4.4. Двоичный нормальный (натуральный) код
- •4.4.5. Двоично-десятичные коды
- •Примеры двоично-десятичного кода с весовыми коэффициентами 8-4-2-1
- •4.4.6. Код Грея
- •4.5. Корректирующие коды. Принципы обнаружения и исправления ошибок
- •4.6. Коды с обнаружением ошибок
- •4.6.1. Коды, построенные путём уменьшения числа используемых комбинаций
- •4.6.1.1. Код с постоянным весом
- •Пятиразрядный код с двумя единицами и пример семиразрядного кода с тремя единицами
- •4.6.1.2. Распределительный код
- •4.6.2. Коды, построенные добавлением контрольных разрядов
- •4.6.2.1. Код с проверкой на чётность
- •Примеры построения кода с проверкой на чётность
- •4.6.2.2. Код с числом единиц, кратным трём
- •Примеры кода с числом единиц, кратным трём
- •4.6.2.3. Код с удвоением элементов (корреляционный код)
- •4.6.2.4. Инверсный код
- •Примеры инверсного кода
- •4.7. Коды с обнаружением и исправлением ошибок
- •4.7.1. Коды Хэмминга
- •Число контрольных символов в зависимости от числа информационных разрядов для исправления одной ошибки
- •Пример предварительной таблицы кода Хэмминга
- •Проверочная таблица кода Хэмминга
- •Проверочная таблица кода Хэмминга, заполненная информационными символами
- •Проверочная таблица принятой кодовой комбинации примера 4.2
- •Примеры кодов Хэмминга, обнаруживающих две ошибки и исправляющих одну ошибку
- •4.7.2. Циклические коды
- •Математические основы циклических кодов.
- •Принципы построения циклических кодов.
- •Единичная и единичная транспонированная матрицы четырёхразрядного двоичного кода
- •Получение остатков для строк единичной транспонированной матрицы
- •Дополнительная матрица контрольных элементов
- •Получение частных остатков для единичной матрицы
- •Определяющая матрица четырёхразрядного циклического кода
- •Образующий многочлен.
- •Неприводимые многочлены
- •Образующие многочлены для обнаружения единичных и двойных ошибок
- •Декодирование циклических кодов.
- •Укороченные циклические коды.
- •Образующая матрица укороченного (12, 4) псевдоциклического кода
- •4.7.3. Итеративные коды
- •Ключевые термины и понятия
- •5. Сигналы в телемеханике
- •5.1. Модуляция сигналов
- •5.2. Амплитудная модуляция
- •Амплитудная модуляция с двумя боковыми полосами.
- •Амплитудная модуляция с одной боковой полосой.
- •Амплитудная манипуляция.
- •5.3. Частотная модуляция
- •Частотная манипуляция.
- •Реализация частотной модуляции.
- •5.4. Двукратная непрерывная модуляция
- •5.5. Импульсные методы модуляции
- •5.5.1. Амплитудно-импульсная модуляция
- •5.5.2. Широтно-импульсная модуляция
- •5.5.3. Фазоимпульсная модуляция
- •5.5.4. Частотно-импульсная модуляция (чим)
- •5.5.5. Кодоимпульсная модуляция (ким)
- •5.5.6. Дельта-модуляция
- •5.5.7. Разностно-дискретная модуляция (рдм)
- •5.5.8. Лямбда-дельта-модуляция
- •5.5.9. Многократные методы модуляции
- •5.6. Спектры импульсных сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Модуляция – образование сигнала путем изменения параметров переносчика под воздействием сообщения.
- •Контрольные вопросы
- •6. Линии и каналы связи в телемеханике
- •6.1. Линии связи и их классификация
- •Типы и виды линии связи
- •6.2. Проводные линии связи
- •Первичные параметры проводных линий связи
- •6.3. Каналы связи по линиям электропередач
- •6.4. Каналы связи по радио
- •Частотные диапазоны для передачи информации
- •Ключевые термины и понятия
- •Канал связи – совокупность технических средств для независимой передачи информации от источника к получателю.
- •Контрольные вопросы
- •7. Помехоустойчивость систем телемеханики
- •7.1. Помехи и их характеристики
- •7.2. Искажение сигналов под действием помех
- •7.3. Теория потенциальной помехоустойчивости в.А. Котельникова
- •7.4. Помехоустойчивость реальных приёмников телемеханических сигналов
- •Требования к достоверности контрольной и управляющей информации согласно гост 26.205-83
- •7.5. Помехоустойчивость передачи кодовых комбинаций при независимых ошибках
- •7.6. Методы повышения помехоустойчивости
- •7.6.1. Классификация методов повышения помехоустойчивости
- •7.6.2. Передача с повторением
- •7.6.3. Передача с обратной связью
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •8. Принципы построения телемеханических систем
- •8.1. Характеристики систем телеизмерения
- •8.2. Цифровые системы телеизмерений
- •8.3. Синхронизация в системах с временным разделением сигналов
- •8.4. Синфазирование в системах с временным разделением сигналов
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •9. Реализация систем телемеханики
- •9.1. Структурные схемы основных функциональных блоков
- •9.1.1. Коммутаторы
- •9.1.2. Устройство повышения достоверности
- •9.1.3. Устройство масштабирования
- •9.1.4. Генератор тактовых импульсов
- •9.2. Программно-техническая реализация функциональных блоков на программируемых логических контроллерах
- •Ключевые термины и понятия
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Телемеханика
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
- •443100, Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8
8.2. Цифровые системы телеизмерений
Основным достоинством цифровых или кодоимпульсных систем ТИ является отсутствие принципиальных ограничений для повышения точности телеизмерения благодаря дискретному характеру сигналов. Эти системы легко реализуются на современной технической базе.
Цифровые или кодоимпульсные системы ТИ отличает дискретная структура сигнала у, подаваемого в линию или в канал связи, не имеющая линейной зависимости от измеряемой величины.
Сигнал, отображающий значение измеряемой величины, в цифровых системах ТИ представляет собой кодовую комбинацию одного из используемых кодов.
На рис. 8.1 приведена структурная схема устройства контролируемого пункта, отображающая работу многоканальной цифровой системы ТИ.
Измеряемые величины D1, …, DN через соответствующие датчики Д1, …, ДN с унифицированным выходным сигналом Dx1(t), …, DxN(t) поступает на вход аналоговых коммутирующих ключей Кл1, …,КлN, которые управляются коммутатором каналов Кк. Последний работает в циклическом режиме, переключаясь по окончании передачи очередного телеизмерения.
Коммутатор Кк и ключи Кл образуют измерительные каналы, формируемые по принципу временного разделения, что позволяет одновременно с передачей осуществлять дискретизацию функции Х(t) по времени.
Преобразование дискретных отсчетов в код происходит в следующем блоке цифровой системы ТИ – в аналого-цифровом преобразователе (АЦП), в выходном регистре RG которого формируется цифровой код текущего значения телеизмеряемой величины D.
Рис. 8.1.Структурная схема устройства контролируемого телемеханического пункта
С выходного регистра RG АЦП код считывается и передаётся в канал связи через устройство повышения достоверности передачи информации (УПД). Считывание цифрового эквивалента с RG и выдача его в канал связи производится в последовательном коде, для реализации которого в структуру системы вводится коммутатор Кэ и схемы совпадения схемы И1, …, Ик. Частота fг переключения Кэ задаётся генератором тактовых импульсов (ГТИ). Через схемы И1, …, Ик код из RG АЦП поступает в УПД, в котором реализуется один из известных алгоритмов кодирования сообщения принятым помехоустойчивым кодом.
Из структурной схемы цифровой системы ТИ видно, что кроме N измерительных каналов коммутатором Кк организуется ещё один (N+1) канал, предназначенный для формирования и передачи специального сигнала, синхронизирующего работу распределителей ПУ и КП. Для этого используется формирователь синхронизирующего сигнала (ФСС), вырабатывающий специальный сигнал синхронизации. На рис. 8.2 приведена структурная схема, отображающая работу устройства пункта управления многоканальной цифровой системы ТИ.
Рис. 8.2.Структурная схема устройства телемеханического пункта управления
Устройство ПУ системы ТИ является приёмником сигнала телеизмерений. Его работа начинается с приёма синхронизирующего сигнала (см. раздел 8.3), который различается блоком РСС (различитель синхронизирующего сигнала). Выходной сигнал этого блока устанавливает коммутаторы каналов Кк и элементов кода Кэ приёмника в синхронное состояние соответственно с Кк и Кэ передатчика (устройства КП).
Поступающая вслед за синхронизирующим сигналом кодовая комбинация первого измерительного канала записывается через схемы совпадения И1, …, Ик в оперативное запоминающее устройство ОЗУ. При совпадении двух условий – отсутствии искажений и выбранном оператором канале №1 – на (к+1) такте работы коммутатора элементов кода Кэ информация с ОЗУ поступает в масштабирующее устройство. Это устройство преобразует номер отсчёта АЦП в значение телеизмеряемой величины в технические единицы её измерения, что делает удобным её считывание оператором с блока отображения информации (БОИ).
При наличии искажений в принятом сообщении УПД не выдаёт разрешающего сигнала, поэтому сообщение не поступает в масштабирующее устройство и в дальнейшем не отображается в БОИ.
Если оператор выбрал не первый канал, а, например, третий, то информация третьего канала отобразится на БОИ при поступлении сообщения именно по третьему каналу, а информация по первому каналу не отобразится.
При необходимости вводится устройство синфазирования по посылкам (УСП), подстраивающие фазу ГТИ приёмника под фазу ГТИ передатчика (см. раздел 8.4).
Структура цифровых систем ТИ видоизменяется при использовании различных алгоритмов передачи информации и принципов построения АЦП, коммутаторов, устройств повышения достоверности и других блоков системы, однако рассмотренные основные процессы передачи и приёма сообщений сохраняются.