Разработка системы управления судовым поисковым прожектором

Для внутренних помещений, палубы и пространства вокруг судна используется несколько типов светильников. Судовые осветительные приборы — специфичное оборудование, спроектированное для суровых условий эксплуатации. При работе в море светильники подвергаются воздействию вибрации, экстремальных температур, контакту с соленой водой. Оборудование требует сертификации Российского морского регистра судоходства и Российского речного регистра.

Часть продукции производится зарубежными компаниями. В связи с тем, что она имеет двойное назначение и может использоваться как на гражданских, так и военных судах, существуют риски срыва или прекращения поставок. Чтобы избежать этого, заказчик производит собственное судовое осветительное оборудование.

Поисковые прожекторы используются для обнаружения удаленных объектов и освещения пространства вокруг судна, например, при проходе в узких местах.

Мощный светильник представляет собой галогенную или ксеноновую лампу (1) разной мощности с зеркальным отражателем (2). Для ее защиты конструируется корпус из нержавеющей стали (3), который устанавливается на платформу с поворотным механизмом (4), оснащенную двигателями (5).

На судне обычно размещается несколько прожекторов, которые управляются вручную или с капитанского мостика.

Ручная настройка считается трудоемкой, потому что для нее требуется ходить по всем объектам и поворачивать светильники в нужную сторону. К тому же в плохую погоду такие действия выполнять небезопасно.

На момент старта проекта заказчик использовал систему дистанционного управления от норвежского прожектора, которая имела ограниченный функционал:

• Контроль происходил аналоговым способом. Ручка управления подавала питание на реле внутри поворотной платформы. Такой способ требовал, чтобы каждый прожектор был соединен с рубкой силовым кабелем.
• Отсутствие обратной связи. Невозможно понять, куда повернут прожектор и что он не заблокирован. Это можно сделать только визуально.
• Не было возможности организовать групповую работу прожекторов. Требовалось регулировать каждый отдельно по очереди. Также была невозможна реализация сложных сценариев управления.
• Санкционные риски. Прожектор производился в Норвегии, поэтому сохранялась вероятность, что компания-производитель перестанет поставлять товар в Россию.

Поэтому заказчик решил разрабатывать собственную систему управления. Для этого он привлек компанию «Третий пин» на аутсорсинге. Проект получил внутреннее название «СУП» — Система Управления Прожектором.

Мы провели несколько интервью с заказчиком и собрали все требования к устройству в Техническом задании.

Система предназначена для дистанционного контроля поворотными поисковыми прожекторами с удаленных пультов и отображения телеметрической информации об их текущем состоянии. Она состоит из двух типов устройств, соединенных по цифровой линии связи: главной платы управления (ГПУ), устанавливаемой на капитанском мостике и блоке управления двигателями (БУД), подключаемого к платформе осветительных приборов.

Функционал главной платы управления:

• удаленное управление двигателем прожектора с помощью джойстика;
• контроль фокусным расстоянием луча посредством различных кнопок;
• световая индикация статуса работы системы, в т. ч: питания, связи, аварии;
• аппаратная возможность подключения до 7 устройств.

Функционал блока управления двигателем:

• прием команд от платы управления;
• контроль реле включения лампы, двигателей поворота и фокусировки;
• регулировка положения и скорости работы электродвигателя прожектора при помощи концевых выключателей и датчиков частоты вращения;
• измерение температуры;
• подогрев блока редуктора;
• обработка аварийных ситуаций.

Дополнительный функционал:

• аппаратная возможность подключения к каждому прожектору вспомогательной панели управления (ВПУ) для регулировки с палубы;
• подключение дисплея для отображения работы системы.

На физическом уровне обмен данными между устройства производится через интерфейс RS-485 по протоколу Modbus-RTU.

Modbus — открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре ведущий — ведомый (master-slave). Широко применяется в промышленности для организации взаимодействия между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, и сети TCP/IP (Modbus TCP).

Стандартная задача в проектах c Modbus — вписать slave-устройство в существующую сеть, где уже есть master, роль которого выполняет компьютер или промышленный контроллер.