Logo
Инженер-программист. Инженер АСУ ТП. Инженер-электроник.

Модернизация АСУ гидравлического симулятора

Комплексная модернизация автоматизированной системы управления гидравликой аттракциона. Система разработана на базе универсального электронного конструктора YourDevice KIT. Ключевые достижения: внедрение многоуровневой схемы безопасности, возможность ручной диагностики, оперативная настройка сценариев движения без перепрошивки контроллера и полная визуализация состояния системы через инженерный ПК-пульт.

Задача Решение Результат

Тип разработки: Фриланс, срочная модернизация существующей системы

Разработчик: Сергей Боднар

Аппаратная платформа: NXP LPC2148 (на базе YourDevice KIT)

Состояние: Реализовано, внедрено, пусконаладка на объекте завершена

Рабочее давление системы: 5 МПа (~50 атм.)

Проблематика и инженерные решения

Недостатки предыдущей системы

  • Отсутствие схемы безопасности (частые аварийные остановки, «завалы» симулятора).
  • Пропуск датчиков и некорректная отработка гидравлики.
  • Жесткая прошивка логики в МК: любые изменения требовали привлечения программиста промышленных контроллеров.
  • Полное отсутствие индикации состояний, что делало диагностику невозможной.
  • Отсутствие ручного управления для возврата системы в исходное положение после сбоя.
  • Нестабильная работа ПО (зависания) из-за размещения контроллера в силовом шкафу рядом с источниками помех.
  • Небезопасная коммутация ~220В непосредственно на пульте оператора.
  • Отсутствие принципиальных и монтажных схем, некорректная разводка кабелей.

Реализованные улучшения

  • Многоуровневая схема безопасности (блокировка при открытой двери, не поднятом островке, выходе за критические точки).
  • Полная визуализация: индикация состояния всех исполнительных механизмов и датчиков в реальном времени.
  • Ручное управление приводами для безопасного возврата системы в исходное состояние и проверки исправности.
  • Гибкое программирование сценариев через инженерный ПК-пульт без перепрошивки контроллера.
  • Разделение силовой и управляющей частей: контроллер вынесен в защищенный шкаф управления.
  • Полный перемонтаж с соблюдением норм, создание комплекта принципиальных и монтажных схем.

Объем работ и технический стек

Выполненные работы:

  • Разработка концепции управления и архитектуры системы с нуля.
  • Проектирование алгоритмов работы и логики безопасности на основе анализа физических процессов симулятора.
  • Разработка принципиальных схем и трассировка печатных плат.
  • Монтаж электронных компонентов и сборка шкафов управления.
  • Программирование микроконтроллера и интерфейса оператора (Qt5).
  • Полный перемонтаж системы на объекте.
  • Пусконаладочные работы и ввод в эксплуатацию.

ПО и языки: Altium Designer, Keil, Qt5, C, C++.

Электронные компоненты: LPC2148 (NXP), FT232, AT24C256, HD74AC164FP, MC74HC373ADW, TRC24-VDC, LTV817.

Интерфейсы и протоколы: RS232, SPI, I2C, Modbus.

Лабораторное оборудование: Осциллограф GDS-806S, эмулятор ULINK2, паяльная станция 852D, источник питания DPS-305BF, мультиметр MY-62.

Алгоритм работы системы

  1. Диагностика/настройка: Через инженерный пульт (ПУИ) производится настройка сцен, в онлайн-режиме проверяется работоспособность всех узлов системы, загружаются сцены в шкаф управления (ШУ).
  2. Программирование: Положение симулятора синхронизируется с видеотреком. До 9 программ сохраняются в память ШУ.
  3. Подготовка: Оператор выбирает программу на ШУ, включает насосы.
  4. Исполнение: Нажатие кнопки «Старт». Симулятор движется по программе: 15 клапанов переключаются в зависимости от сигналов 9 индуктивных датчиков и логики, записанной в ШУ. Индикация в шкафу отражает текущее состояние объектов.
  5. Завершение: По окончании видеотрека симулятор автоматически возвращается в стартовое положение, насосы отключаются. Система готова к повторному циклу.

Архитектура системы

Шкаф распределительный силовой (ШРС). Отвечает за распределение электропитания, кроссировку и коммутацию внешних силовых кабелей и агрегатов. Оснащен автоматическими выключателями, контакторами и источниками питания для низковольтной аппаратуры.

Шкаф управления (ШУ). Построен на базе модулей YourDevice KIT. Включает: плату контроллера NXP (Keil), плату 4-х разрядной индикации, плату расширения выводов, плату релейного вывода (16 каналов) с ручной коммутацией и индикацией, плату опторазвязанного ввода (16 каналов, LTV817), источники вторичного питания и клеммные колодки.

Пульт управления оператора (ПУО). Включает кнопки управления симулятором - выбор сценария, запуск насосов, запуск симулятора и кнопку аварийной остановки.

Инженерный пульт управления (ПУИ). Программное обеспечение на ПК (Qt5, C++). Предназначено для настройки/наладки сцен, программирования ШУ, эмуляции состояния симулятора, поиска неисправностей в монтаже и оценки работоспособности системы в целом.