Электроника промышленной техники

Обзор технических решений завода «ДСТ-УРАЛ»

А. Платонов, фото «ДСТ-Урал»

Сейчас трудно представить себе технику, которая работает без применения электрооборудования, электроники и систем электронного управления. Существенно возросла конкуренция между производителями современных дорожных машин, соотношение цена- качество строго соответствует заданным критериям, рынок практически сложился и мало меняется. Отечественных аналогов на большинство товаров и компонентов еще не появилось, но все предпосылки к этому складываются.

Требования покупателей (эксплуатантов) растут не просто к качеству техники, но и к удобству управления, универсальности, современности машин. Современные молодые специалисты ищут современные элементы и системы управления техникой, в том числе дорожно-строительной, с которой им работать интересно и перспективно. Увеличение контролируемых параметров и введение логики управления позволяет достичь наиболее выгодных экономических показателей.

Завод «ДСТ-УРАЛ» ведет активную деятельность по разработке и внедрению в эксплуатацию своей техники электрооборудования и электроники. Описание всех имеющихся систем и наработок можно разделить на три составляющие:

оборудование для «цифровизации» машины;
программное обеспечение для управления машины;
программное обеспечение для сервиса, дистанционного обслуживания и контроля (в том числе для госорганов).

Оборудование для «цифровизации» машины

Использование контроллера трансмиссии позволяет обеспечить повышенный комфорт управления оборудованием, повысить эффективность работы, снизить затраты на обслуживание оборудования, снизить вероятность возникновения аварийных режимов работы. Посредством простой замены программного обеспечения контроллер может сегодня исполнять задачи управления гусеничной техникой, завтра – колесной. Основной интерфейс – цифровая CAN-шина. Вкупе с остальной инфраструктурой из датчиков, блоков, модулей реализуется цифровая машина, обеспечивается вариативность логики работы, постоянно совершенствуются и добавляются параметры безопасности и экономичности. Подробное описание логики и функционала управления гидростатическим бульдозером будет опубликовано в следующей статье.

Гидропривод вентилятора радиатора позволяет экономить до 10% топлива, автоматически поддерживает оптимальный температурный режим ДВС и трансмиссии, обладает автоматической системой реверса для самоочистки ячеек радиатора, обеспечивает зимний и летний режимы работы техники по параметрам температуры наружного воздуха.

Контроллер управления системой Fan Drive способен анализировать до 10 входных сигналов с пропорциональных датчиков температуры, независимо поддерживая нужную степень обдува на одном, двух или трех радиаторных блоках.

Пример контроллера управления системой Fan Drive

Модуль аналоговых приборов позволяет подключить отечественные аналоговые стрелочные указатели (давления, температуры) к двигателям с цифровой CAN-шиной и тем самым с минимальными затратами и минимальными изменениями в проводке перейти с двигателей ЯМЗ-236 (238) и Д180 на ЯМЗ-536.

Самый простой блок в линейке модулей индикации – модуль индикации МИ-2, он позволяет отображать состояние до 16 датчиков в системе. Пришел на замену морально устаревшим блокам на основе ламп накаливания. Работает с основными типами датчиков: НЗ (нормально замкнутый), НР (нормально разомкнутый), вход напряжения. Имеет встроенную систему диагностики, которая позволяет при включении определить исправность всех индикаторов. Применение современных светодиодов позволяет достичь высокой степени информативности как в темное время суток, так и в яркий солнечный день.

Развитие блока МИ-2 в сторону цифровой машины – модуль индикации МИ-3. Основа – CAN-шина. Применение шины позволило сократить количество подводимых проводов к блоку с 18 до 4 (2 провода питания, 2 провода CAN-шины). Применение современной элементной базы позволило сократить габариты устройства с повышением количества индикаторов до 20. Дополнительно появилась возможность продублировать звуковой сигнализацией необходимые индикаторы. Помимо этого, модуль имеет выходы для подключения отечественных стрелочных указателей (давления, температуры), что позволяет с минимальными затратами перевести весь щиток приборов на CAN-шину.

Передний щиток бульдозера с модулем аналоговых приборов и модулем индикации МИ-3

Последней разработкой завода в линейке модулей индикации является дисплейный модуль ДМ-01.

Это современный компьютер с дисплеем 7” или 10” (опционально), оснащенный резистивным сенсорным экраном. Функционал блока определяется приложением, написанным под свободно распространяемую операционную систему Linux. Интерфейс связи – CAN-шина. Может являться полноценной заменой щитка приборов, заменив как стрелочные указатели, так и индикаторы состояния датчиков.

Благодаря цифровой шине и программной гибкости позволяет в минимальные сроки вводить новые полезные функции и отображать необходимый набор параметров без изменения проводки, как следствие экономя ресурсы инженерно-конструкторской службы.

«Черный ящик» с передачей данных на удаленный сервер посредством GSM-канала. Определяет местоположение машины посредством GPS/ ГЛОНАСС приемника. Данные о состоянии машины получает из CAN-шины. Черный ящик унифицирован с CAN-модемом.

CAN-модем. Линейка модемов, которые позволяют передавать цифровые данные из CAN-шины через различные беспроводные интерфейсы, такие как Wi-Fi и/ или Bluetooth. Благодаря их применению можно к цифровой шине подключить различные смартфоны/ планшеты для расширения функционала как по диагностике, так и по управлению машиной.

Установив CAN-модем с GSM-модулем, потребитель получает возможность видеть основные данные на сервере.

Наружные камеры. Для повышения обзорности с места оператора кабина бульдозера оснащается несколькими наружными камерами, изображение с которых выводится на дисплей, установленный внутри кабины.

Системы машинного зрения для обеспечения безопасности. Бульдозер оснащается несколькими камерами, которые охватывают своим «зрением» все пространство вокруг бульдозера. Сигналы сводятся в единый блок, который анализирует появление в поле зрения «препятствий». Анализируются размеры «препятствия», его скорость передвижения и вероятность пересечения с траекторией бульдозера. На основании всех полученных значений дается команда контроллеру трансмиссии: остановиться, ехать, сменить траекторию.

Пульт дистанционного управления. В труднодоступных и опасных условиях работы используется дистанционное управление. Благодаря применению цифровой CAN-шины удалось с минимальными затратами внедрить точное управлением бульдозером и навесным оборудованием. Пульт позволяет посредством радиосвязи управлять машиной на расстоянии до 300 м. Весь функционал, доступный с места оператора, вынесен на эргономичный пульт.

Пример применения пульта дистанционного управления

Джойстики управления рабочим ходом и навесным оборудованием. Джойстики собственной разработки обеспечивают комфортное управление рабочим ходом бульдозера и навесным оборудованием. Интерфейс подключения: CAN-шина.

Программное обеспечение для управления машины

Помимо собственного программного обеспечения контроллера трансмиссии и прочих электронных устройств на заводе ведется активная работа по внедрению приложений для управления техникой и сервисной диагностики. На заводе «ДСТ-УРАЛ» разработаны следующие приложения.

Пример интерфейса диагностического приложения

Приложение Android для мониторинга техники и сервисного обслуживания позволяет оценить состояние системы бульдозера в режиме реального времени. В случае появления неисправностей можно получить их описание. Система помогает отслеживать местоположение машины, расход топлива за смену, выход на критические режимы работы, перегрев и т. д.

Приложение Android для дистанционного управления по Bluetooth или Wi-Fi позволяет управлять бульдозером дистанционно вне кабины, тем самым обеспечивая условия безопасной работы для оператора бульдозера в экстремальных условиях.

Пример приложения для управления бульдозером с планшета/ телефона

Вся система в целом позволяет дорабатывать любую технику, делая ее «цифровой».

1. Заводы-производители получают:

современную систему управления техникой с помощью электронных джойстиков, без механической связи – это удобно, просто, эргономично;
готовое решение «из коробки» позволяет организовывать сервисные мероприятия, отслеживать машины в работе, собирать статистические данные обо всем жизненном цикле техники;
выход на новый уровень безопасности и контроля над техникой, достижение оптимальных экологических показателей путем оптимизации управления топливоподачей и оборотами ДВС, наличие режимов ЭКО и управление приводом Fan Drive.

2. Эксплуатирующие организации получают:

современную систему управления всеми системами техники, что позволяет снизить расход топлива и другие эксплуатационные издержки;
новый уровень сервиса и дистанционного контроля позволяет снизить расходы на персонал, содержание машины, снизить простой техники;
новый функционал: различные варианты дистанционного управления техникой (радиопульт, смартфон, вынесенное место управления оператора с обзором через камеры); автопрогрев и автозапуск техники по заданным параметрам; защита от угона техники и спутниковое слежение; возможность дооснастить технику любой системой нивелирования и подготовки поверхностей.

3. Государство получает возможность:

вести электронный учет спецтранспорта, его местоположения, знать вид производимых работ и наработку;
контролировать соблюдение экологических стандартов техники;
предъявлять национальные требования к иностранной технике;
вести статистический контроль и формировать общеотраслевую базу;
увеличивать поступления в бюджет за счет прозрачности задействованных в отрасли фирм.