Импульсные признаки сигналов

В любой системе управления всегда существует потребность в передаче команд и контрольных сообщений. Методы и средства «удовлетворения» этой потребности могут существенно отличаться в зависимости взаимного расположения контролируемых и управляемых объектов, их количества, расстояния между ПУ и КП.

Предположим, между ПУ и КП проложена двухпроводная линия связи. Используя известные из п.2.2 схемные решения, характерные для местного управления, нетрудно предложить схему управления одним объектом (рис. 2.6):

Рисунок 2.6 Схема управления одним удаленным объектом

Для включения ОУ (электродвигателя) нажатием кнопки К замыкается электрическая цепь, по которой протекает рабочий ток. Кнопка с фиксацией, поэтому двигатель будет включен даже после прекращения воздействия на кнопку. Для выключения двигателя оператор должен ввести в систему управления команду «выключить» - вытащить кнопку (или разблокировать). Однако очевидно, что само по себе нажатие кнопки не обязательно приведет к исполнению команды - для этого должны быть выполнены и другие условия, а именно: напряжение источника питания и рабочее напряжение двигателя должны быть согласованы, падение напряжения на проводниках линии связи не должно превышать предельно допустимых значений. Иными словами, должно выполняться условие: Uип-Uлс=Uном, где Uлс – падение напряжения в ЛС, Uном – номинальное (паспортное) рабочее напряжение двигателя. В данном случае двигатель выполняет функцию решающего элемента, а амплитуда напряжения или тока несет информацию о смысловом содержании команды: меньше Uном - выключить, больше или равно Uном - включить.

Если нужно передавать большее количество команд (например, для управления тремя двухпозиционными объектами), необходимо применять алгоритмические и схемные решения, характерные для телеуправления (см. п. 2.4). Одним из возможных вариантов решения этой задачи может быть схема, приведенная на рис. 2.7.

Рисунок 2.7 Вариант схемы управления тремя объектами

Как и в предыдущей схеме, в качестве переносчика информации выступает постоянное напряжение, однако для передачи смыслового содержания команд используется несколько значений амплитуд непрерывного сигнала. Так, посылка команды №1 осуществляется подачей в ЛС постоянного напряжения 5В, команды №2 – напряжения 10В, команды №3 – 15В. В контролируемом пункте амплитудные детекторы АД1-АД3 (фактически, вольтметры) измеряют напряжение, определяют значение команды и посредством коммутирующих устройств КУ замыкают рабочие цепи объектов управления. И хотя в реальных системах управления подобные схемные решения не применяются, приведенная на рис.2.7 схема иллюстрирует возможность использования нескольких значений одного и того же признака переносчика (в данном случае – амплитудного) для построения различных сигналов.

Кроме амплитуды в цепях постоянного тока для передачи информации можно использовать направление его протекания – полярность.

Если в качестве переносчика сообщений использовать переменное напряжение или ток, для передачи сигналов открываются еще большие возможности: переменный ток, кроме амплитуды характеризуется частотой и фазой. Причем каждый из этих признаков может принимать бесконечное число значений: частота от единиц Гц до ГГц, фаза от 0 до 360 градусов.

Амплитуда и полярность в цепях постоянного тока, амплитуда, частота и фаза при переменном токе могут быть использованы в качестве информационных признаков. Однако передача информации по каналам связи возможна будет только тогда, когда сигналы, построенные с использованием того или иного признака, будут различимы. Ранее мы рассматривали возможность присвоения каждой команде определенного значения признака. В системах управления приходится иметь дело с передачей сотен команд и тысяч контрольных сообщений, а при большом количестве объектов управления и контроля различия между значениями признаков окажутся незначительными, что может приводить к искажению смыслового содержания передаваемых сообщений. (Например, в схеме, приведенной на рис.2.7 вместо трех команд попытаемся передавать 15 при том же максимальном напряжении 15В: команда №1 – 1В, команда №2 – 2В, команда №3 – 3В, …, команда №15 – 15В. На приемном конце команды будет трудно различать, так как отличие межу ними составляет всего 1В, а это уже соизмеримо с уровнем помех.). Поэтому в системах телемеханики используют другой подход: каждую команду или контрольное сообщение сначала кодируют, формируя уникальную (не повторяемую от сообщения к сообщению) совокупность двоичных символов (см. п.2.5), а затем, присвоив каждому значению логической переменной (0 и 1) определенное значение признака переносчика поразрядно (в виде последовательности импульсов) передают из ПУ в КП.