1https://sevendots.com/regenerative-economy-with-agriculture/ (дата обращения: 03.06.2024).
13. Лукойл: Отчет об устойчивом развитии за 2020 год // Национальная ассоциация нефтегазового сервиса. URL: https://nangs.org/analytics/lukojl-otchet-ob-ustojchivom-razvitii-pdf?ysclid=l7erqpbec448253812 (дата обращения: 03.06.2024).
14. Desiree Dreisenaar. Business Models: from Linear to Circular to Regenerative // Medium. URL: https://medium.com/swlh/business-models-from-linear-to-circular-to-regenerative-9f10c19f337 (дата обращения: 03.06.2024).
15. Savindi Caldera, Samantha Hayes, Les Dawes and Cheryl Desha. Moving Beyond Business as Usual Toward Regenerative Business Practice in Small and Medium-Sized Enterprises // Frontiers. URL: https://www.frontiersin.org/journals/sustainability/articles/10.3389/frsus.2022.799359 /full (дата обращения: 03.06.2024).
16. Brianne West. How to Build a Regenerative Business - and Save the Planet // Entrepreneur. URL: https://www.entrepreneur.com/leadership/how-to-build-a-regenerative-business-and-save-the-planet/383496 (дата обращения: 03.06.2024).
17. J.Konietzko, A. Das, N. Bocken. Towards regenerative business models: A necessary shift? // ScienceDirect. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352550923000866 (дата обращения: 03.06.2024).
УДК 004.35
Мурадян Денис Александрович Muradyan Denis Alexandrovich
Студент Student
Новосибирский государственный технический университет
Novosibirsk State Technical University
РАЗРАБОТКА ПУЛЬТА НАСТРОЙКИ УСТРОЙСТВА ПЛАВНОГО
ПУСКА
DEVELOPMENT OF THE REMOTE CONTROL OF SOFT STARTER
Аннотация: В статье рассматриваются основные задачи, которые были поставлены при разработке пульта настройки устройства плавного пуска, которое предоставляет пользователям возможность по настройке, эксплуатации, а также наблюдением за функционированием устройства плавного пуска. Также были рассмотрены пути решения и способы устранения проблем, которые появились в ходе разработки пульта. Были получены положительные результаты по разработке информативного, удобного и быстрого пульта.
Abstract: The article discusses the main tasks that were posed in the development of the soft starter remote control, which provides users with the opportunity to configure, operate, and monitor the functioning of the soft starter. Solutions and ways to resolve problems that arose during the development of the remote control were also discussed. Positive results were obtained in developing an informative, convenient and fast remote control.
Ключевые слова: Устройство плавного пуска, Modbus RTU, человеко-машинный интерфейс, автоматика.
Key words: Soft starter, Modbus RTU, human-machine interface, automation.
Введение
В современной промышленности устройства плавного пуска являются одной из важнейших частей технологических процессов. УПП позволяют уменьшить пусковой ток трехфазных асинхронных электродвигателей, а также согласовывают крутящий момент с моментом нагрузки. Благодаря этому повышаются следующие качества, как увеличение срока службы и уменьшение
биений электродвигателя, снижение нагрузки на электросеть и другие.
Устройства плавного пуска стараются делать как можно более универсальными за счет своих внутренних параметров. Например, на большинстве устройствах такого типа существует параметры, как номинальный ток двигателя, длительность пуска, предельное значение пускового тока и так далее. Данные параметры могут быть настроены с помощью различных протоколов связи. Зачастую таким протоколом является Modbus RTU[1]. Протокол формирует запросы на чтение и запись дискретных выходов, чтение дискретных входов и так далее.
За счет простоты реализации данного протокола, он получил большую популярность в промышленных системах. Помимо этого, существует множество готовых приложений, как, например, Modbus Poll[2]. Но, в действительности, такие решения не являются достаточно удобными для рабочего персонала. Таблица адресации имеет в себе множество параметров, поэтому изменение нескольких параметров за короткое время является сложной задачей. Исправить данную ситуацию может помочь пульт настройки устройства плавного пуска.
Идея пульта заключается в предоставлении человеко-машинного интерфейса, то есть, такого интерфейса, который был бы понятен человеку и позволял взаимодействовать с технической системой, и предоставляющий возможности оператору управлять этой системой и контролировать ее работу[3]. Другими словами, пульт настройки является посредником между пользователем и устройством плавного пуска. За счет этого, а также грамотной программной реализации системы, работа с УПП становится более эффективной.
При разработке пульта было составлено следующее техническое задание:
• Индикатор с размером дисплея 5 дюймов и управлением по UART;
• поддержка режимов Slave и Master протокола передачи Modbus;
• наличие внешней EEPROM;
• наличие семи дискретных входов для кнопок: вверх, вниз, ввод, отмена, пуск, останов, сброс аварии;
• наличие интерфейса программирования JTAG.
В качестве программируемого устройства, чаще всего, применяются такие устройства, как микроконтроллеры. Благодаря большому количеству различной периферии, относительно высоких вычислительных способностей и стабильности выполнения программы микроконтроллеры получили широкое применение в сфере промышленности. Сам выбор МК выполняется, исходя из требований к устройству.
В ходе выполнения разработки было принято решение выбора микроконтроллера STM32F107VCT6[4] за счет большого количества выводов, которые будут применяться для использования в системе большого количества различных компонент, эффективному и быстрому микропроцессору с ядром Cortex-M и архитектурой ARM, а также поддержки необходимых протоколов передачи[5, с. 22-23]. Исходя из технического задания, требуется использовать три интерфейса UART для индикатора и для двух режимов работы Modbus, а также I2C для работы с внешней EEPROM.
Выбор индикатора является важной частью разработки устройства, а также тяжелой задачей для самого разработчика. Сложность заключается в большом количестве требований к устройству. Например, размер дисплея может влиять на габариты всего устройства в целом. По этой причине появляется простой вывод: либо устройство будет малоинформативным за счет небольшого размера дисплея, либо устройство будет больше за счет, соответственно, большего размера индикатора. По этой причине было принято решение создать как можно более информативное устройство с как можно меньшими габаритами.
Современные индикаторы предлагают создание дизайна в различных средах разработки, что является, несомненно, очевидным преимуществом по сравнению с другими решениями. Среди популярных можно выделить
индикаторы №хйоп и DWIN. Для создания пульта было принято решение использовать индикатор DWIN DMG85480C050_03WN[6] за счет своей небольшой стоимости и удобства разработки. Данный индикатор имеет размер 5 дюймов. Программируется с помощью среды разработки DWIN DGUS[7]. Программирование заключается в создании различных объектов, таких как текст, изображение, различные элементы графики, анимации и так далее. Каждый объект имеет свой адрес объекта и адрес свойств объекта, к которым можно обращаться во время выполнения программы МК с помощью формирования пакетов на чтение или запись по UART.
Разработка платы пульта производится, исходя из технических требований к устройству. Необходимо понимать, какие именно компоненты будут применяться, а также какие именно размеры пульта желательны. Нужно расположить и соединить компоненты эффективно и правильно. В ином случае, может произойти ситуация, когда устройство будет некорректно выполнять операции, или же выйти из строя вообще.
При разработке платы была спроектирована принципиальная схема устройства. Проектирование заключалось в выборе необходимых микросхем и анализа рекомендуемых схем подключения, описанных в руководствах. В дальнейшем на основе принципиальной схемы была произведена трассировка платы.
Разработка программы состоит из реализации функционала страниц, которые отображаются на индикаторе. Каждая страница имеет свою собственную задачу. Например, главная страница необходима для индикации параметров УПП, остальные - для настройки. В общем случае, программа пульта состоит из нескольких страниц. Количество и функционал страниц оговаривается заранее, поскольку это является ключевым фактором разработки.
Разработанная программа состоит из следующих частей:
• Главная страница;
• страница настроек пульта;
• страница настроек УПП;
• архив аварий;
• архив пусков, остановов;
• страница дискретных входов, выходов;
• страница изменения даты и времени.
Главная страница необходима для вывода текущих параметров, мнемосхемы работы УПП, а также аварии и способа ее устранения. Данная страница будет использоваться чаще всего, поскольку остальные страницы необходимы либо для настройки, либо для анализа предыдущих испытаний.
Страница настроек пульта применяется для изменения параметров Modbus, а также количества присоединенных УПП. В обычном режиме работы один канал Modbus используется для режима Master, который будет производить обмен с УПП, другой для режима Slave, который будет посредником между УПП и, например, компьютером. В зависимости от количества присоединений будут дублироваться страницы для каждого устройства плавного пуска. Например, архив аварий 1, архив аварий 2 и так далее.
Страница настроек УПП позволяет настроить параметры устройства плавного пуска. В целях защиты предусмотрены уровни доступа. При вводе правильного пароля, уровень доступа изменяется на соответствующий. Это необходимо для того, чтобы некоторые параметры мог изменить более квалифицированный специалист.
Страницы архивов выводят параметры произошедших пусков или аварий. Данные страницы необходимы для анализа функционирования устройства плавного пуска. Например, просмотрев сообщения в архиве аварий, можно сделать вывод о конкретных неполадках в системе. Страница даты и времени необходима для вывода точного времени произошедших событий, которые хранятся в архивах.
Страница дискретных входов и выходов применяется для настройки
дискретных входов и выходов устройства плавного пуска. Работа заключается в выводе текущих состояний входов и выходов, а также настройке функций, времени импульса, задержки, инверсии дискретных входов и выходов. С помощью функций дискретных входов можно управлять, например, с помощью кнопок пуском, остановом, изменением режима пуска, включение байпасного контактора на присоединении. С помощью функций дискретных выходов можно наблюдать за процессом устройства плавного пуска на верхнем уровне абстракции (различные SCADA системы, приложения для ПК).
Поскольку работа с индикатором DWIN производится с помощью их специального протокола, необходимо также реализовать библиотеку, функционал которой заключается во взаимодействии с дисплеем. В ходе работы были реализованы различные функции, такие как вывод текста, вывод числа, выравнивание объектов, изменение координат объектов, работа с изображениями, изменение страницы и так далее.
Программа индикатора разделена на страницы. Данные страницы заключают в себя свои собственные изображения. На страницах могут располагаться объекты, которыми, в свою очередь, может управлять разработчик или пользователь. Например, как описывалось ранее, используя протокол обмена, можно задать графическому объекту его форму, размер, координаты, цвет. Для данного проекта графические объекты были использованы для выделения объектов с помощью синего квадрата, который находится за текстом (рисунок 1).
НАСТРОИКИ ПУЛЬТА
modbus[0] скорость 115200
режимраТо]ты master
I I
Рисунок 1. Выделение объектов
Пользователь взаимодействует с индикатором с помощью кнопок. Каждый промежуток времени программа проверяет нажатие кнопки и обрабатывает данное действие. Например, если пользователь нажал кнопку "Вверх", он может перейти на другую страницу, изменить значение параметра, поменять номер события в архивах и так далее. Программа микроконтроллера хранит такие параметры, как архивы, параметры УПП и так далее, в массивах структур, благодаря чему передвижение по событиям архивов будет достаточно эффективным и удобным. При изменении номера события алгоритм вывода параметров остается таким же, изменяя лишь индекс структуры.
а
АРХИВ ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УПП 1
СОБЫТИЕ НОМЕР 0
ПАРАМЕТР ЗНАЧЕНИЕ
ИНДЕКС 1.01.3
СТАРОЕ ЗНАЧ. 25.0
НОВОЕ ЗНАЧ. 20.0
ВРЕМЯ 13:15:49 10:03:2024
НАЗВАНИЕ ПАРАМЕТРА
РАЗГ. ХАР 1_3[Т_3]
ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРА
Рисунок 2. Архив изменения параметров
Благодаря тому, что некоторые объекты могут быть видимыми или невидимыми, в программе индикатора находятся множество объектов, которые расположены друг над другом, но не влиять на визуал страницы. К примеру, на странице "Настройка параметров УПП" существует изображение, которое
располагается поверх объектов. Данное изображение появляется только в том случае, если было произведено изменение параметра. Как только пользователь выберет параметр "Да" или "Нет", окно исчезнет из области видимости.
Записать параметры в память?
Да Нет
Рисунок 3. Окно "Запись в память"
При разработке программы был использован такой объект, как бегущая строка. Бегущая строка позволяет выводить большой текст, не занимая много места. За счет этого, информативность устройства повысилась в несколько раз, поскольку некоторые названия параметров из-за небольшого размера индикатора пришлось сокращать.
НАСТРОЙКИ УПП 1
0.00.0 УРОВЕНЬ ДОСТУПА 2
0.00.2 ВВОД ПАРОЛЯ 0
1.00.0 КОЛИЧЕСТВО ПРИОСЕДИН. 1
1.01.0 РАЗГ. ХАР. 1_0[Т_0] 0.0 с.
1.01.1 5.0 с.
1.01.2 РАЗГ. ХАР. 1_2[Т_2] 10.0 с.
1.01.3 РАЗГ. ХАР. 1_3[Т_3] 20.0 с.
СТИКА. ВТОРАЯ ТОЧКА ПО ВРЕ
Рисунок 4. Страница "Настройки УПП"
При испытаниях пульта плавного пуска на реальном двигателе, были получены следующие результаты:
• Успешное управление пуском, остановом, сбросом аварий;
• успешный вывод мнемосхемы УПП;
• успешное изменение параметров УПП.
Заключение
Подводя итоги, можно сказать, что, в результате проведенной разработки пульта настройки устройства плавного пуска, был получен прототип устройства, который успешно выполняет требуемые задачи по управлению и наблюдением за ходом работы устройства плавного пуска. Следующим этапом в разработке является доработка и улучшение полученного устройства, которые включают в себя как улучшение программы, в том числе его дизайна, так и улучшение аппаратной реализации в целях уменьшения габарита устройства и удобства работы с устройством.
Библиографический список:
1. Просто о Modbus RTU с подробным описанием и примерами // IP2CU. URL: https://ipc2u.ru/articles/prostye-resheniya/modbus-rtu/ (дата обращения: 03.06.2024).
2. Modbus Poll // Modbus Tools. URL: https://www.modbustools.com/modbus_poll.html (дата обращения: 03.06.2024).
3. Сверчков Д.С. Разработка человека-машинного интерфейса и его применение в системах управления // Труды Крыловского государственного научного центра. — 2018. — С. 184-190.
4. STM32F107VC // STMicroelectronics. URL: https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32f107vc.html (дата обращения: 03.06.2024).
5. Noviello C. Mastering STM32. Second edition// Lean Publishing, 2022. 792
6. DWIN DMG85480C050_03WN // DWIN. URL: https://dwin.shop/upload/iblock/6cd/apab4xk3kgevlafofyyilisrf4urp0rg/DMG85480C 050_03WN.pdf (дата обращения: 03.06.2024).
7. Руководство по разработке приложений T5L_DGUSII // DWIN. URL: https://www. dwin-global. com/uploads/T5L_DGUSII-Application-Development-Guide-20220520.pdf (дата обращения: 03.06.2024).
УДК 629.3.052.3
Хватков Роман Сергеевич Khvatkov Roman Sergeevich
Студент Student
Ткачев Виктор Радиевич Tkachev Viktor Radievich
Кандидат технических наук Candidate of technical sciences Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации имени главного маршала авиации А.А. Новикова
St. Petersburg State University of Civil Aviation named after Chief Marshal of Aviation A.A. Novikov
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ТОЧНОЙ ПОСАДКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
RESEARCH ON LASER TECHNOLOGIES FOR PRECISION AIRCRAFT
LANDING
Аннотация: В современной системе Гражданской авиации (далее ГА) постоянно возрастает интенсивность воздушного движения (воздушных перевозок), что увеличивает нагрузку на диспетчеров управления воздушным движением (далее УВД) и предполагает совершенствование и дополнение существующих средств радиотехнического обеспечения полетов, к которым, в частности, относятся инструментальные системы посадки. Для того чтобы осуществлять точные виды заходов на посадку, пилотам и диспетчерам необходимо иметь информацию об отклонениях ВС от заданной посадочной траектории и по вертикали, и по горизонтали. Для получения такой информации используются инструментальные системы посадки или радиотехнические системы посадки (далее РТСП), к которым относятся радиомаячные и радиолокационные системы, а также спутниковые системы посадки. Эти системы имеют существенные ограничения либо по эксплуатационно-техническим параметрам, либо по стоимости. Повышение эффективности посадочных операций может быть достигнуто при комплексном использовании радиомаячных систем с оптическими. Применение средств посадки с различными принципами функционирования не только расширит возможности системы посадки ВС, но и повысит уровень её надежности. Лазерные курсоглиссадные системы посадки (далее ЛКГСП) относятся к оптической навигации, они позволяют достаточно легко, точно и уверенно определять положение ВС,
