Разработка передающего комплекта ТУ

ФАЖТ РФ

 

Иркутский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра: “Электроснабжение  железнодорожного транспорта”

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине:

“Автоматизация технических систем”

 

Разработка передающего  комплекта ТУ

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. ЭНС-06-1

Чуканов В. Г.

Проверил:

Худоногов И.А.

 

 

 

 

 

 

Иркутск, 2010 г.

 

Содержание

 

 

 

Реферат

 

В данном курсовом проекте выбран наиболее рациональный способ кодирования сообщений, определена частота мультивибратора, составлена структурная схема проектируемого устройства, разработана функциональная схема для заданного передающего полукомплекта, временная диаграмма работы полукомплекта в заданном режиме, определена наибольшая дальность устройства.

 

 

Введение

 

Автоматика и телемеханика являются важным звеном научно-технического прогресса  на железнодорожном транспорте, их внедрение существенно повышает технико-экономическую эффективность  электротяговых устройств.

Автоматика – техника управления и контроля в пределах небольших  расстоянии.

Телемеханика – техника управления и контроля при наличии больших  расстояний, для преодоления которых  применяют специальные средства.

Массовая телемеханизация устройств  электроснабжения была начата в 1959 – 1960гг. внедрением электронных систем БСТ – 59 и БТР – 60. В 1961г эти системы уступили место системе ЭСТ – 62. В 1976г начали внедрять на железной дороге система телемеханики ”Лисна”

Система телемеханики “Лисна” состоит  из подсистем с частотным и временным разделением каналов. В её состав входят устройства телеуправления, телесигнализации, телеизмерения, определение мест короткого замыкания в контактной сети и высоковольтных линий автоблокировки (ВЛ СЦБ), а также аппаратура частотных каналов связи, рассчитанная на 16 каналов в тональном диапазоне частот, симплексные и дуплексные усилители для повышения дальности передачи, диспетчерский щит и пульт манипулятор со столом диспетчера.

Устройства телеуправления предназначены  для работы по проводным воздушным линиям и кабельным линиям связи, а также по уплотненным высокочастотным каналам и телефонным каналам радиорелейных линий.

В системе телемеханики “Лисна”  использованы помехоустойчивые, логические и функциональные блоки на кремниевых транзисторах. Переход от релейно-контактных к электронным системам позволили уменьшить габариты аппаратуры, площади диспетчерского пункта и самое главное расход кабеля уменьшился в 6 раз.

В настоящее время система телемеханики “Лисна” заменяется современной системой телемеханики МСТ – 95.

 

Исходные данные

Полукомплект телеуправления	– передающий полукомплект.
Несущая частота канала связи	– 1170 Гц
Пропускная способность  линии	– 23 имп/сек.
Режим, для которого строится временная диаграмма	– передача приказа
Вид модуляции	– частотная
Тип линии связи	– кабель, диаметр жил 1,2 мм
Уровень помех	– (– 6) Нп
Затухание сигнала, вносимое аппаратурой канала	– 0,3 Нп/км
Число объектов на КП	– 60
Допустимое время передачи	– 2,5 сек.
Число серий при передачи приказа	– однократная
Число КП	– 15

 

 

1. Выбор рационального способа кодирования сообщений

 

Передача команд телеуправления осуществляется по одному общему для всех контролируемых пунктов каналу связи, т.е. устройства телеуправления имеют один общий  передающий полукомплект и индивидуальные приемные.

Импульсный признак – временной.

Кодирование сообщений осуществляется с учетом следующих требований:

Помехоустойчивость;

Малое число элементов для передачи сообщений;

Простой способ для получения кодов;

Удовлетворительные параметры передачи (скорость передачи).

Для повышения помехоустойчивости за счет выбора из общего возможного числа  комбинаций, таких, которые отличаются друг от друга не менее, чем двумя  элементами. Число сочетаний из n элементов по m определяется по формуле:

 

, где

 

n – общее число элементов;

m – число элементов отличающихся от других (n - m) своим признаком или местом в общем порядке элементов.

Число контролируемых пунктов 15 –  кодируем кодом:

 

 

 

Таблица 1.1 Импульсы выбора контролируемых пунктов

Номер контролируемого  пункта
Номер импульса	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
2	1	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	0	0
4	0	1	0	0	0	1	0	0	0	1	1	1	0	0	0
5	0	0	1	0	0	0	1	0	0	1	0	0	1	1	0
6	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	1	0	1	0	1
7	0	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0	1	0	1	1

 

Операции кодируем кодом 

 

Таблица 1.2 Импульсы выбора характера  операции

Номер импульса	Операции
	Откл	Вкл
8	1	0
9	0	1

 

Число объектов на контролируемом пункте – 60.

Разбиваем объекты на группы, получаем 15 объектов в одной группе. Четыре группы. Кодируем КП кодом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.3 Импульсы выбора объектов в группе

Номер импульса	Номер объекта в группе
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
10	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
11	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
12	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
13	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
14	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
15	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
16	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
17	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
18	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0
19	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0
20	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
21	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
22	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0
23	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
24	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1

Кодируем группы кодом

 

Таблица 1.4 Импульсы выбора группы

Комбинация	Номер группы
	1	2	3	4
25	1	0	0	0
26	0	1	0	0
27	0	0	1	0
28	0	0	0	1

 

Для обеспечения заданного объема телемеханизации необходимое число  выходов распределителя в полукомплекте  телеуправления должно быть не меньше:

 

,

 

где: N – суммарное число выходов;

N_кп – число выходов, необходимых для выбора контролируемого пункта;

N_об/гр – число выходов, необходимых для выбора объекта в группе;

N_оп – число необходимых выходов для выбора характера операции;

N_гр – число выходов необходимых для выбора группы;

3 – число служебных выходов.

 

 

Принимаем пятиразрядный двоичный счетчик по условию m больше n, где m – число выходов распределителя, создаваемое определенным числом разрядов счетчика (р). Так как счетчик распределителя составляется из бинарных триггеров (триггеров со счетным входом), имеющих два устойчивых состояния (0 и 1), то есть в основу счета импульсов положена двоичная система. Общее число импульсов, отсчитываемых счетчиком за цикл можно определить по формуле:

 

,

 

где 2 – основная система исчисления;

р – число разрядов счетчика (всегда целое).

 

,

 

то есть 32 больше 30, значит, пятиразрядный двоичный счётчик нам вполне подходит.

 

 

2. Определение расчетной  частоты мультивибратора полукомплекта

 

Общее число импульсов в серии  определяется по формуле:

 

 

Число длинных импульсов в кодовой  серии определяется как сумма  чисел элементов во всех сочетаниях, используемых при образовании кода с увеличением этой суммы в полукомплекте телеуправления на три импульса (служебные).

 

.

 

Число коротких импульсов в кодовой  серии:

 

.

 

Число тактовых импульсов мультивибратора

 

,

 

где 3 – коэффициент перевода числа  длинных импульсов в число  тактовых импульсов мультивибратора

 

.

 

По найденному числу тактовых импульсов N_такт, необходимому для образования кодовой серии, и длительности цикла передачи Т_ц = 2,5 сек определяется расчетное значение частоты мультивибратора:

 

,

 

где k – коэффициент, учитывающий отношение периода колебаний мультивибратора передающего полукомплекта к периоду колебаний мультивибратора приемного полукомплекта k = 1.

 

,

 

так как при расчете мультивибратора, работающего совместно с триггером  делителем частоты, расчетное значение его частоты удваивается и составляет 38,4 Гц.

Рассчитаем время передачи импульсов команды:

 

,где

 

f – пропускная способность линии связи f = 23 имп/сек.

 

 сек

 

Расчетное время передачи 2,09 сек. меньше допустимого значения 2,5 с. Значит, условие выполняется.

 

3. Определение наибольшей, возможной удаленности пункта приема сообщений

 

Определение наибольшей, возможной  удаленности пункта приема сообщений  при отсутствии устройств, для ретрансляции сигналов сводится к определению  дальности действия передатчика  телемеханического устройства по проводным линиям связи.

Эта дальность действия определяется наибольшим перекрываемым  затуханием (b_доп), при котором уровень сигнала в месте приема превышает уровень помех (Р_пом) на некоторую величину (Р_оп).

Дальность действия передатчика в  километрах определяется:

 

,

 

где: b_доп – наибольшее перекрываемое затухание линии, допустимое при данной мощности передатчика и данном уровне помех, Нп;

α – километрический коэффициент затухания, Нп/км;

n¢ – приведенное число промежуточных пунктов на 1 км линии;

b_n – затухание вносимое одним промежуточным пунктом, Нп/км.

Наибольшее перекрываемое затухание  линии, допустимое при данной мощности передатчика (Р_дп) и данном уровне помех (Р_сп) определяется:

 

,

 

где: Р_дп – абсолютный уровень мощности передатчика, ограничиваемый допустимым влиянием на соседние каналы и зависящий от числа передатчиков, Нп (для телемеханических каналов ограничивают величиной Р_дп = 0,6 Нп для воздушных линий и Р_дп = 1,1 Нп для кабельных линий; в обоих случаях при одном передатчике);

Р_пом – абсолютный уровень помехи, Нп;

Р_сп – превышение абсолютного уровня полезного сигнала над абсолютным уровнем возможной помехи, Нп (зависит от вида модуляции: при частотной Р_сп принимается более 2 Нп, при амплитудной Р_сп – более 2,5 Нп);

 

,

 

где: N_кп – число контролируемых пунктов;

L – среднее расстояние между тяговыми подстанциями (принимаем равным 50 км).

 

α = 40,8*10^-3 дБ/км из (1)*0,115=0,004692 Нп/км

 км – устанавливаем передатчик на ПС.

 

 

 

 

 

 

4. Структурная схема  проектируемого устройства