Целью данной разработки являлось создание модели распределенной системы управления лифтом для жилых зданий (в дальнейшем РСУЛ - Ж), которая обеспечит повышение надежности и безопасности лифтов, снижение затрат времени на монтаж, наладку и обслуживание, снижение материалоемкости и энергопотребления (по сути - создание интеллектуальной системы управления лифтами).

Разработанная модель РСУЛ - Ж соответствует требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации лифтов», «Правил устройства электроустановок», ГОСТ 22011, ГОСТ 22789, ГОСТР EN81-72-2004.

Традиционное процедурное программирование и централизованная система управления уже не могут удовлетворить всё возрастающие современные требования к концепции управления лифтами, которая в настоящее время базируется на принципах параллельных распределенных приложений реального времени. Исследуя алгоритмы работы различных типов лифтов, можно заметить, что многие события, воздействия, операции по природе своей параллельны, поскольку могут происходить логически одновременно (например, обработка кнопок вызовов на этажах, кнопок приказов в кабинах при групповой работе, вывод информационных сообщений на различные устройства индикации, функции сервиса и диагностики, и т.д.). Представление такого параллелизма в последовательной программе ведет к усложнению ее структуры, а чем больше задач, выполняемых одновременно, тем больше вероятность того, что последовательная программа вообще не справится с возложенными на нее функциями. К тому же системе управления лифтами необходимо в режиме реального времени получать информацию от входных устройств и управлять выходными устройствами, т.е. система управления лифтами должна быть системой реального времени (в частности это касается повышения уровня безопасности пассажиров в связи с современными требованиями к скорости движения лифта, к грузоподъемности, к комфортности поездки и т.д.). Системы реального времени часто очень сложны, так как их работа связана с многочисленными независимыми потоками входных событий и продуцированием различной выходной информации. Частота поступлений событий обычно непредсказуема, однако реагировать необходимо достаточно быстро, чтобы соблюсти временные ограничения, сформулированные в требованиях к программе.

Значительное понижение цен на микропроцессоры и полупроводниковые микросхемы и приборы и столь же существенное увеличение производительности микропроцессоров, наблюдаемые на протяжении нескольких лет, сделали рентабельными распределенные системы и системы реального времени на базе микроконтроллерных устройств. Распределенная обработка имеет следующие преимущества:

• повышенная доступность. Если некоторые узлы временно недоступны, то операция выполняется в редуцированной конфигурации. Отсутствует единая точка отказа;
• гибкая конфигурация. Одно и то же приложение допустимо сконфигурировать различными способами, используя различное число узлов;
• возможность расширения системы. При необходимости систему легко расширить за счет добавления новых узлов;
• уменьшение затрат. Зачастую распределенное решение оказывается дешевле централизованного, особенно если принять во внимание стремительно уменьшающуюся стоимость и возрастающую производительность микропроцессоров.

Распределенное приложение – это параллельное приложение, которое исполняется в среде, состоящей из нескольких географически разнесенных узлов. Каждый узел представляет собой отдельную вычислительную систему, причем эти системы связаны локальной (или глобальной) сетью. Требования к параметрам сетей разнятся в зависимости от их применения, однако, для любой сети важнейшими являются адаптивность, живучесть и открытость. Под адаптивностью понимают возможность настройки при изменении конфигурации сети или её элементов. Живучесть предполагает способность выполнять установленные функции в условиях воздействия внешней среды или отказов компонентов системы. Открытость сети означает возможность её модернизации без нарушения функционирования. Одним из таких мощных и высокоэффективных решений организации сети является сетевой интерфейс CAN (Controller Area Network). Уже сегодня CAN-интерфейс можно считать стандартным последовательным интерфейсом микроконтроллеров, используемым в любых типах распределённых встроенных приложений реального времени, т.е. CAN идеально подходит к построению распределенной системы управления лифтами. Вот некоторые достоинства и преимущества данной сети:

• простота в монтаже и наладке (физическая шина представляет собой витую пару (экранированную или неэкранированную) и общий провод, т.е. всего 3 провода), как следствие, сокращение времени электромонтажных работ и снижение стоимости комплекта электрооборудования (с учетом стоимости проводов и кабелей);

• высокая надёжность и простота в обслуживании (контроллер обеспечивает работу в сети, даже если любой из 3-х проводов в шине оборван или закорочен (на питание или на общий провод); даже при обрыве 2-х проводов часть функций основной системы может быть реализована в каждой из подсистем, созданных обрывом);

• сетевая гибкость и лёгкость расширения (новые устройства могут добавляться к сети без изменения уже существующих программных средств);

• приоритетность передачи сообщений (изначально каждому сообщению присваивается свой приоритет, и если одновременно появляются два сообщения, то вначале произойдет передача сообщения с более высоким приоритетом);

• возможность одновременной передачи сообщений сразу несколькими устройствами;

• наличие механизма обнаружения и ограничения ошибок при передаче информации (помехоустойчивость);

• высокая скорость передачи данных;

• обеспечение обмена данных в реальном времени;

• возможность создания полностью синхронной системы.

С учетом вышесказанного при разработке распределенной системы управления лифтом в режиме реального времени с параллельными воздействиями по заказу РУП завод «Могилевлифтмаш» применялось не традиционное процедурное программирование, а более современное объектно-ориентированное. Исходя из объектно-ориентированной модели программирования нет жесткой привязки какого-либо входа или выхода к конкретному разъему контроллера. Для обмена сообщениями между контроллерами использовалась CAN-шина, которая по своим характеристикам и в сочетании с объектно-ориентированной моделью программирования позволяет передавать сообщения с требуемыми параметрами и приоритетами. Разработанная система пригодна как для одиночных лифтов, так и для групп лифтов. Благодаря CAN-интерфейсу в сочетании с передовой микропроцессорной технологией и объектно-ориентированным программным обеспечением, она обладает очевидными описанными выше преимуществами в повседневном использовании, а также понятными каждому и удобными интерфейсами систем диагностики и контроля. Система диагностики обеспечивает контроль, регистрацию и хранение порядка 40 000 ошибок (с последующим выводом на индикатор контроллера центрального или пульта сервисного) всех блоков и модулей, объединенных каналами связи, а также контроль сигналов плат, блоков и модулей, подключенных к системе управления или входящих в состав системы управления (включая сигналы от главного привода и привода дверей).

Для разработки и отладки программного обеспечения распределенной системы управления лифтами для жилых зданий был создан программно-технический комплекс инструментальных средств разработки (ПТК ИСР) в составе универсальных тестовых контроллеров и РС-эмулятора работы лифта, его узлов и режимов. ПТК ИСР технически представляет собой сложный программно-аппаратный комплекс – интегрированная система с базой данных и периферийной аппаратной частью. С использованием данного комплекса эффективность разработок увеличивается на порядок (отпадает необходимость лифтовой шахты при разработках, - в шахте только тестирование и испытания).

Визуально PC-эмулятор представляет собой набор выведенных на экран монитора графических форм, на которых отображаются устройства и сигналы управления, индикации, контроля, безопасности, имитирующие реальную работу лифта. Универсальные тестовые контроллеры предназначены для программно-аппаратной имитации сигналов и устройств периферийного оборудования, подключаемого к входным и выходным разъемам контроллеров распределенной системы управления, а также для создания моделей контроллеров распределенной системы управления РСУЛ-Ж.. С помощью ПТК ИСР каждый сигнал можно представить либо в “аппаратном” виде (реальнный сигнал непосредственно на разъемах контроллеров распределенной системы управления), либо в “программном” (сигнал, сымитированный ПТК ИСР). Состояние каждого сигнала задается и индицируется на PC-эмуляторе или на индикаторе пульта сервисного.

Создание программно-технического комплекса инструментальных средств разработки (ПТК ИСР) обусловлено следующими факторами:

• необходимостью имитации работы узлов лифта вне лифтовой шахты;
• необходимостью тестирования и идентификации неисправностей отдельных узлов и модулей систем управления лифтами;
• обеспечением возможности наращивания функций и задач системы, адаптации протоколов обмена устройств в системе;
• необходимостью задания и изменения параметров и режимов работы при изменении конфигурации системы управления;
• сокращением сроков разработки;
• возможностью использования комплекса ПТК ИСР в последующих разработках.

Данный программно-технический комплекс инструментальных средств разработки может устанавливаться непосредственно в лифтовую шахту ИСЦ завода “Могилевлифтмаш”. Это позволит полностью или частично имитировать периферийные устройства, узлы и модули, подключаемые к системе управления, что в свою очередь позволит отлаживать, тестировать и модернизировать программное обеспечение на любых этапах проектирования, разработки, проверки и даже эксплуатации лифтов. ПТК ИСР имеет возможность работать удаленно через стандартный протокол обмена TCP / IP . В перспективе на базе данного комплекса может быть создана компьютерная система управления и диспетчеризации, позволяющая предоставлять в режиме реального времени информацию о состоянии всех лифтов здания и при необходимости управлять работой лифта. Это нужно для повышения эффективности работы и облегчения процесса управления и обслуживания лифтов.

Для решения задач диалогового взаимодействия обслуживающего персонала с системой управления лифтом разработан пульт сервисный, который обеспечивает:

• просмотр, ввод и корректировку параметров устройства управления лифтом РСУЛ-Ж;
• определение конфигурации и осуществление проверки работоспособности микроконтроллерных устройств, входящих в состав системы управления РСУЛ-Ж (автономное тестирование);
• отображение на встроенном индикаторе состояния всех узлов распределенной системы управления РСУЛ-Ж;
• выдачу сообщений о неисправностях (ошибках) системы МРСУЛ-Ж с привязкой к астрономическому времени при проведении работ по наладке и обслуживанию.
• формирование управляющих воздействий для имитации требований с постов вызывных, поста приказов, сигналов от датчиков системы и т.д.;
  

При разработке пульта сервисного заложены следующие возможности:

• возможность реализации функций многоуровневого парольного доступа;
• возможность подключения пульта сервисного к персональному компьютеру, а также возможность создания специальной программы (обработка информации, управление объектами, ведение баз данных) для связи системы управления лифтами с компьютером;
• возможность перепрограммирование конфигурации и программного обеспечения системы с помощью пульта сервисного (возможно даже для лифтов, находящихся в эксплуатации).

Вернуться к списку проектов