Высотное строительство имеет очевидные экономические выгоды: повышение плотности застройки при растущей стоимости земельных участков в крупных городах. Каждая высотка по современным требованиям оборудуется лифтами.
Работа лифта основана на передаче сигналов между кабиной и системой управления лифта — СУЛ по подвесному кабелю лифта. Для каждого сигнала отведена отдельная медная жила кабеля, которая в итоге передает его в конкретный порт. Это усложняет монтаж и ремонт подвесного шлейфа. Кроме того, на случай обрыва жил должны быть предусмотрены резервные. Так, в 16 — этажном здании используется 3 шлейфа по 12 жил и один — на 6 жил сечением около 1 мм в изоляционном материале и заключенными в общую оболочку из резины. Каждый сигнал идет по персональной жиле кабеля, что утяжеляет кабину лифта и его обслуживание. Мы предложили модель улучшения существующей системы передачи сигналов в лифте. В основе ее лежит замена аналоговой передачи сигнала на цифровую с использованием программируемых плат.
Предполагаем, что можно осуществить передачу аналоговых сигналов между электрооборудованием кабины и СУЛ, цифровым способом, что позволит заменить подвесной кабель лифта.
Целью данной работы является создание рабочего макета, позволяющего перейти от аналоговой к цифровой передаче сигналов между электрооборудованием кабины и СУЛ.
Задачи:
– На основе двух микроконтроллерных плат создать сеть.
– Написать программный код для микроконтроллерной платы, позволяющий преобразовывать аналоговые сигналы в цифровые.
– Установить обмен информацией между двумя микроконтроллерными платами.
В высотном строительстве используют лифты с электрическим приводом. Управление электроприводом и автоматикой лифта осуществляется системой управления лифтом. Для подачи электропитания, сигналов, а также для обеспечения связи между ними и используется подвесной кабель.
В основе предлагаемого улучшения системы лежит передача аналоговых сигналов цифровым способом при использовании двух программируемых плат Arduino, объединенных в сеть через разъем USB-B и порты TX и RX, которые обеспечивают взаимодействие плат. Плата Arduino используется в различных сферах: от систем отображения информации с датчика температуры до систем управления производствами. Язык программирования Arduino является стандартным C++ с некоторыми особенностями. Предлагаемый нами макет заменяет собой подвесной кабель лифта.
Для реализации нашей задумки мы использовали сеть на основе UART — универсального асинхронного приемопередатчика. Метод преобразования стандартизован и широко применяется в компьютерной технике.
Аналоговый сигнал, поступая в определенный порт платы, при помощи программного кода переводится в цифровой вид. Затем он отправляется по сети к другой плате, где расшифровывается и выводится на соответствующий порт (в нашем случае, на порт дисплея).
Для обеспечения необходимой длины кабеля мы предлагаем использовать активный USB удлинитель, который представляет собой кабель с усилителями сигнала и позволяет передавать их на расстояние до 30 м, что соответствует длине шлейфа лифта, используемого в 16 — этажных зданиях. Рассмотрим принцип работы системы в реальных условиях.
Аналоговый сигнал от кабины лифта, поступая в определенный порт платы через понижающий адаптер, при помощи программного кода переводится в цифровой вид. Затем он отправляется по сети к другой плате, где расшифровывается и выводится через повышающий трансформатор на соответствующий порт СУЛ. Обратная передача сигналов происходит аналогичным образом.
Неизменным остается шлейф, подводящий электроэнергию к оборудованию кабины и жила заземления кабины. Также в шлейфе необходимо выделить 2 жилы для устройств связи пассажиров с диспетчером.
Суммарная стоимость подвесных кабелей составляет 13500 рублей, при весе 28,5 кг. Активный USB-удлинитель можно приобрести по цене 2000 рублей. Вес его составляет 400 гр. Таким образом, при значительной экономии денежных средств на 7 % увеличивается грузоподъемность лифта (при изначальной грузоподъемности 400 кг). Также можно использовать USB-удлинитель по витой паре, использующий разъем 8P8C (RJ-45), что позволит увеличить длину кабеля до 100 м.
Повсеместная распространенность и низкая стоимость USB-кабелей делает предложение экономически выгодным.
Предполагается, что необходимое программное обеспечение электромеханик сможет скачать с сайта и с помощью ноутбука загрузить на плату. Новые лифты можно оснащать программируемыми платами и программировать их непосредственно на заводах.
Выводы:
- На основе двух микроконтроллерных плат была создана сеть.
- Написанный программный код для микроконтроллерной платы, позволяет преобразовывать аналоговые сигналы в цифровые и передавать их по сети.
- Произведен обмен информацией между двумя микроконтроллерными платами по локальной сети.
Итак, на базе двух плат Arduino создана локальная сеть для передачи данных между платформами по протоколу UART, был написан программный код. Таким образом, был создан рабочий макет, позволяющий заменить аналоговою передачу сигналов на цифровую между электрооборудованием кабины и системой управления пассажирского лифта. Такая модернизация может уменьшить количество подвесных кабелей лифта, увеличить его грузоподъемность, упростить монтаж и ремонт подвесного шлейфа. Серийное производство пассажирских лифтов с предложенной нами системой передачи сигналов даст серьезное конкурентное преимущество его производителям.
Приложение
Рис. 1. Схема рабочего макета, позволяющего заменить аналоговою передачу сигналов на цифровую между электрооборудованием кабины и системой управления пассажирского лифта
Код 1. Предназначен для передачи цифрового сигнала с кабины лифта на СУЛ
String message;
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup()
{
lcd.begin(16, 2);
pinMode(9, INPUT);
pinMode(10, INPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop(){
if (digitalRead(9) == 1){
Serial.println("closed");
}
if (digitalRead(10) == 1){
Serial.println("opened");
}
while (Serial.available()) {
char incomingChar = Serial.read();
message += incomingChar;
lcd.print(message);
message = "";
}
}
Код 2. Предназначен для передачи цифрового сигнала с СУЛ на кабину лифта
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(8, INPUT);
pinMode(9, INPUT);
}
String message;
void loop() {
if (digitalRead(8) == 1){
Serial.println("open");
}
if (digitalRead(9) == 1){
Serial.println("close");
}
while (Serial.available()) {
char incomingChar = Serial.read();
message += incomingChar;
lcd.print(message);
}
}
Литература:
- Аджиев Р. А., Картанвцев Д. В., Микроконтроллеры. ARDUINO и IDE. Среда разработки // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, 2015, с.10–12
- Бирюков В. С. Проблема инвестирования капитального ремонта и замены выработавших свой ресурс лифтов в системе жилищно-коммунального хозяйства России // Транспортное дело России, 2012, с.90–93
- Выдрин Дмитрий Федорович, Махнёва Алёна Олеговна, Мавлютов Артём Рустамович ПЛАТФОРМА ARDUNO: ПРЕИМУЩЕСТВА // Academy. 2017. № 1 (16). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/platforma-arduino-preimuschestva (дата обращения: 08.01.2019)
- ГОСТ Р МЭК 60227–6-2002. Лифтовые кабели и кабели для гибких соединений. Госстандарт России // Государственный стандарт Российской Федерации, М., 2002
- Имамов Ринат Рамилевич, Нурушев Арман Мыркалыкович. Контроллер удалённого управления трубчатой печью на платформе Arduino // Вестник ЮГУ. 2013. № 2 (29). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kontroller-udalyonnogo-upravleniya-trubchatoy-pechyu-na-platforme-arduino (дата обращения: 18.01.2019)
- Коротич Михаил Андреевич, Коротич Андрей Владимирович Факторы развития архитектуры высотных зданий // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2009. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/faktory-razvitiya-arhitektury-vysotnyh-zdaniy (дата обращения: 26.01.2019).
- Крайнов И. К., Зубашкова Т. Н., Сафронов Р. А. Модернизация системы передачи сигналов между электрооборудованием кабины и станцией управления пассажирским лифтом // Юный ученый. — 2018. — № 2. — С. 148–151. URL: http://yun.moluch.ru/archive/16/1119/
- Манухин С. Б. Устройство, техническое обслуживание и ремонт лифтов: Учебник для нач. проф. образования, М., 2004
- Мороз Иван Русланович, Степанов Антон Витальевич, Рыжиченко Антон Иванович, Матлахов Виталий Павлович Разработка человекоподобного робототехнического комплекса // Современные материалы, техника и технологии. 2016. № 1 (4). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-chelovekopodobnogo-robototehnicheskogo-kompleksa (дата обращения: 25.01.2019).
- Русанов Владимир Васильевич Экономичные схемотехнические решения в системах автоматизации аграрного производства // Вестник РЭА им. Г. В. Плеханова. 2016. № 6 (90). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ekonomichnye-shemotehnicheskie-resheniya-v-sistemah-avtomatizatsii-agrarnogo-proizvodstva (дата обращения: 25.01.2019)
- СНиП 31–01–2003 Здания жилые многоквартирные М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004
- Таранцев А. А., Новоселов Р. Н., Родичев А. Ю. Высотные здания и их пожарная безопасность // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной пожарной службы МЧС России, 2010, с.1–7
- Фартуков В. А., Землянникова М. В. Спектрометрический контроль качества машинного полива // Природообустройство. 2018. № 3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/spektrometricheskiy-kontrol-kachestva-mashinnogo-poliva
- /https://лифты-казани.рф/p176904298-kabel-podvesnoj-ploskij.html/
- http://amperka.ru/page/development-board-guide
- http://amperka.ru/product/arduino-uno#docs
- http://fb.ru/article/350055/uart-interfeys-opisanie-ispolzovanie
- http://informatics-lesson.ru/c/structure-program.php
- http://ra4fjv.org/nachinayushchim/chto-takoe-arduino-uno-due-istoriya-massimo-banzi
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Универсальный_асинхронный приёмопередатчик
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino#Язык_программирования
- https://ru.wikipedia.org/wiki/C %2B %2B
- /http://www.liftspas.ru/read/2/70-obshhaya-harakteristika-sistem-upravleniya-liftov.html/
