СИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ РЕГИСТРАТОРА ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ И СРЕДСТВО ДЛЯ СВЯЗИ РЕГИСТРАТОРА С ПЕРСОНАЛЬНЫМ КОМПЬЮТЕРОМ

Полезная модель относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использована в системах компьютерной диагностики регистраторов параметров работы грузоподъемных машин при приеме, хранении и обработке оперативной и долговременной информации.
Известна система компьютерной диагностики регистратора параметров работы грузоподъемной машины, содержащая электронную вычислительную машину (ЭВМ) и средство для связи ЭВМ с регистратором, выполненное в виде переносного устройства считывания, содержащего энергонезависимое запоминающее устройство. ЭВМ выполнена с возможностью приема данных регистратора параметров из переносного устройства считывания и последующей обработки этих данных по программе, предварительно записанной в памяти ЭВМ. Регистратор параметров, переносное устройство считывания и ЭВМ выполнены с возможностью обмена данными по последовательному проводному или беспроводному интерфейсу (RU 48525 U1, 27.10.2005).
Данное устройство не позволяет осуществлять контроль достоверности считываемых данных и получать информацию о сбоях в памяти регистратора при записи, и переносного устройства считывания при приеме данных ЭВМ. Кроме того, возможны ошибки оператора при загрузке в программу обработки на ЭВМ файла с данными регистратора параметров конкретной грузоподъемной машины. Это приводит к снижению достоверности обработки и анализа данных регистратора.
Наиболее близкими к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков являются система компьютерной диагностики регистратора параметров работы грузоподъемной машины и средство для связи ЭВМ с регистратором, описанные в патенте RU 62915, 10.05.2007. Система содержит ЭВМ и средство для связи ЭВМ с регистратором, включающее устройство приема/передачи данных. Указанное средство может быть выполнено в виде контроллера последовательного интерфейса, автономным или входящим в состав ЭВМ. При необходимости данное средство может быть выполнено в виде устройства считывания, снабженного энергонезависимым запоминающим устройством и устройством его согласования с вычислителем регистратора параметров работы грузоподъемной машины и с ЭВМ. Передача данных о параметрах работы грузоподъемной машины из регистратора параметров может осуществляться как непосредственно в ЭВМ, так и в устройство считывания с последующей передачей этих данных из устройства считывания в ЭВМ.
Однако данная система также не позволяет осуществлять контроль достоверности и полноты переданных в ЭВМ данных и получать информацию о сбоях в памяти регистратора при записи и переносного устройства считывания при считывании. Кроме того, данная система предназначена для приема информации с регистратора параметров только одного типа приборов безопасности с одним, вполне определенным интерфейсом на выходе. Между тем, регистраторы параметров приборов безопасности грузоподъемных машин выпускаются различными производителями уже в течение около 20 лет. За этот период каждый производитель неоднократно дорабатывал и усовершенствовал свои регистраторы, в том числе и их выходные интерфейсы. В настоящее время в грузоподъемной технике эксплуатируются регистраторы как с современными стандартными выходными интерфейсами (USB, WiFi и т.д.), так и с интерфейсами, морально устаревшими, а в ряде случаев просто нестандартными. Это относится и к регистраторам даже одного производителя. Например, в первых моделях ограничителей ОНК-140, выпускаемых таким крупным производителем как Арзамасский приборостроительный завод (АПЗ), в качестве выходного интерфейса использовался параллельный интерфейс LPT-порта персонального компьютера. В более поздних моделях ОНК-140 использовался нестандартный интерфейс инфракрасного порта (ИК-порта). В ограничителях ОНК-160 используется интерфейс ИК-порта и интерфейс USB. Такое многообразие приводит к тому, что для каждой модели регистратора необходимо иметь отдельное устройство считывания данных. Это приводит к необходимости для специалистов, занимающихся обслуживанием приборов безопасности и регистраторов, иметь целый набор различных устройств считывания, что ведет к дополнительным потерям времени и материальным затратам по их приобретению, изучению, освоению и использованию в работе.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание системы компьютерной диагностики регистратора параметров работы грузоподъемной машины и средства для связи ЭВМ с регистратором параметров работы грузоподъемной машины, обеспечивающих возможность приема, хранения и обработки информации с регистраторов параметров различных типов и различных производителей без применения специализированных считывающих устройств, а также возможность оперативного (в процессе приема) контроля и анализа полноты, целостности и достоверности принятых из регистратора данных, с практически неограниченными возможностями записи и хранения информации и результатов ее анализа.
Дополнительные решаемые задачи и преимущества заявленной полезной модели будут понятны из последующего описания.
Поставленные технические задачи решаются следующим образом.
В системе компьютерной диагностики регистратора параметров грузоподъемной машины, содержащей электронную вычислительную машину (ЭВМ) и средство для связи регистратора с ЭВМ, включающее устройство приема/передачи данных, согласно полезной модели, в качестве ЭВМ использован персональный компьютер, снабженный блоком питания и энергонезависимой памятью для хранения оперативной и долговременной информации о параметрах работы грузоподъемной машины и результатов ее обработки, приспособленный для оперативного, в процессе приема, контроля и анализа полноты, целостности и достоверности данных, принятых из регистратора, и отображения результатов этого анализа на мониторе, а средство для связи регистратора с ЭВМ выполнено в виде коммутатора, в котором устройство приема/передачи данных представляет собой многоканальный преобразователь различных стандартных и нестандартных интерфейсов регистратора в один или несколько стандартных интерфейсов персонального компьютера с питанием его элементов от блока питания персонального компьютера.
Средство для связи регистратора с персональным компьютером, включающее устройство приема/передачи данных, согласно полезной модели, выполнено в виде коммутатора, имеющего, по крайней мере, два порта для проводной и/или беспроводной связи с регистратором и, по крайней мере, один порт для проводной или беспроводной связи с персональным компьютером, а устройство приема/передачи представляет собой многоканальный преобразователь различных стандартных и нестандартных интерфейсов регистратора в один или несколько стандартных интерфейсов персонального компьютера.
Достижению технического результата способствуют также частные существенные признаки полезной модели.
Коммутатор содержит корпус, выполненный с отсеком под кабель LPT-порта для проводной связи с регистратором, оснащенным откидной или съемной крышкой, в корпусе установлена плата, на которой смонтированы элементы многоканального преобразователя, а на корпусе установлены разъем для подключения коммутатора к USB-порту персонального компьютера, и приемопередатчик инфракрасного излучения для беспроводной связи коммутатора с регистратором.
Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.
Использование в качестве ЭВМ персонального компьютера, снабженного блоком питания в виде сетевого адаптера или аккумулятора и энергонезависимой памятью для хранения оперативной и долговременной информации о параметрах грузоподъемной машины и результатов ее обработки, обеспечивает возможность использования предлагаемого устройства в различных условиях: производственных, лабораторных, полевых. При этом средство для связи ЭВМ с регистратором параметров грузоподъемной машины не имеет собственной энергонезависимой памяти и автономного источника питания, следовательно, становится проще, дешевле и надежнее.
Оперативный, в процессе приема данных анализ и контроль полноты и достоверности принятых из регистратора данных и оперативное, в процессе приема данных, отображение на мониторе результатов этого анализа и контроля, а также оперативное, в процессе приема данных, отображение на мониторе оперативной информации о параметрах работы грузоподъемной машины позволяют: во-первых, в процессе приема данных получить представление о надежности и достоверности самого процесса приема данных и в случае необходимости повторить процесс приема данных несколько раз для получения приемлемого результата, а при последующем анализе ясно понимать, какие результаты можно считать достоверными, а какие рассматривать, анализировать и делать выводы нецелесообразно; во-вторых, уже в процессе приема данных просмотреть оперативную информацию, в которой содержатся данные о последних часах и минутах работы крана, что имеет особую важность при анализе отказов, поломок и аварий кранов; в-третьих, по этой оперативно полученной в процессе приема информации, принять решение о дальнейших действиях для выхода из сложившейся ситуации.
Электропитание элементов данного средства осуществляется от блока питания персонального компьютера, что исключает конфликт напряжений различных блоков питания при их совместном подключении. По существу средство для связи ЭВМ с регистратором параметров грузоподъемной машины представляет собой универсальный многоканальный преобразователь интерфейсов, стандартных и нестандартных, проводных и беспроводных, используемых при параллельной или последовательной передаче данных, в цифровой последовательный код, соответствующий одному из возможных портов персонального компьютера. Т.е. это преобразователь со многими входами, каждый из которых соответствует определенному интерфейсу, используемому при приеме данных из регистратора данного типа. На выходе этого преобразователя, независимо от того, к какому входу подключен регистратор параметров, формируется последовательный код, соответствующий одному определенному стандартному интерфейсу, который может быть принят (считан) персональным компьютером через один из его стандартных входных портов: СОМ-порт, USB, IEEE1394, IrDA, Wi-Fi и т.д. Отсутствие в составе средства для проводной или беспроводной передачи данных энергонезависимой памяти и собственного источника питания делает это устройство предельно простым по конструкции и надежным в практическом использовании. На данное средство возложена единственная функция - преобразовать интерфейс, используемый в регистраторе параметров работы грузоподъемной машины, в стандартный компьютерный интерфейс и передать информацию в память персонального компьютера. Т.е. роль хранилища принятой из регистратора информации возложена на персональный компьютер, который все равно используется для анализа и отображения результатов приема и обработки данных регистратора параметров. Одновременно, это очень актуальная задача, особенно для регистраторов параметров работы грузоподъемных машин предыдущих лет выпуска, использующих стандартные, но устаревшие интерфейсы, например, параллельный интерфейс принтерного LPT-порта, которые в современных персональных компьютерах отсутствуют.
В известных решениях ЭВМ используется только как средство для хранения информации, принятой из энергонезависимой памяти устройства считывания, куда она была записана из регистратора параметров, а также как средство анализа и отображения полученной информации. В предлагаемой системе информация сразу попадает из регистратора параметров через практически универсальный многоканальный преобразователь интерфейсов в энергонезависимую память персонального компьютера, предназначенную для хранения оперативной и долговременной информации о параметрах работы грузоподъемной машины. Это позволяет сократить путь информации, т.е. исключить ее передачу с использованием промежуточных мест хранения и связанные с этим ее возможные искажения и потери. Кроме того, при этом появляется возможность оперативного (в процессе приема данных анализа целостности и достоверности информации, так как в случае в случае каких-либо нарушений при приеме информации или ее недостоверности на мониторе персонального компьютера появляется предупреждение об этом, и есть возможность повторно выполнить прием и обработку данных), а также возможность оперативного анализа наиболее важных параметров, связанных с безопасностью грузоподъемной машины.
Технический результат от использования данной полезной модели - повышение надежности, оперативности и достоверности диагностики регистратора параметров работы грузоподъемной машины.
На фиг.1 и 2 показана функциональная схема предлагаемой системы и схематично показано ее подключение к прибору безопасности грузоподъемной машины при приеме информации по кабельной и беспроводной линии связи соответственно.
Система компьютерной диагностики внешнего или встроенного в прибор 1 безопасности регистратора 2 параметров работы грузоподъемной машины содержит персональный компьютер (ПК) 3, снабженный встроенной или внешней энергонезависимой памятью для хранения оперативной и долговременной информации о параметрах работы грузоподъемной машины и результатов ее обработки, и средство для связи ПК 3 с регистратором 2, выполненное в виде коммутатора 4.
Коммутатор 4 включает в себя устройство приема/передачи данных, выполненное в виде преобразователя 5 интерфейсов регистратора 2 в USB интерфейс, два порта: LPT-порт и инфракрасный порт (ИК-порт), обозначенный на чертежах как IrDA-порт, для подключения к регистратору 2 соответственно по кабельной линии связи или по инфракрасному каналу, и USB-порт для подключения к ПК 3. Интерфейс USB является фактически стандартным и имеется на всех персональных компьютерах: ноутбуках, нетбуках и т.д.
Коммутатор 4 содержит корпус, выполненный с отсеком под кабель 6 LPT-порта для подключения коммутатора к регистратору 2 и оснащенный откидной или съемной крышкой, в корпусе установлена плата, на которой смонтированы элементы преобразователя 5 интерфейсов, а на корпусе установлены разъем для подключения коммутатора к USB-порту ЭВМ и приемопередатчик инфракрасного излучения для беспроводной связи с регистратором.
Реализация преобразователя 5 интерфейсов регистратора 2 в USB интерфейс не представляет труда для специалистов в данной области и широко описано в технической литературе. Такие преобразователи могут быть построены, в частности, на основе микроконтроллеров типа MSP430 фирмы Texas Instruments или STM8 фирмы STMicroelectronics или других аналогичных. В настоящее время выпускаются также специализированные микросхемы преобразования различных интерфейсов в компьютерные стандартные интерфейсы, в том числе и в USB. Очень удачным примером такой микросхемы является FT2232H, а также мини-модуль на ее основе FT2232H Mini Module фирмы FTDI. Данный мини-модуль является универсальным аппаратно-программным преобразователем различных интерфейсов в интерфейс USB. На различные его входы подаются сигналы различных интерфейсов, а на его выходе - сигнал, соответствующий USB интерфейсу.
В качестве ПК 3 может быть использован любой современный портативный персональный компьютер, предпочтительно ноутбук, снабженный, как правило, блоком 7 питания в виде сетевого адаптера или аккумулятора. При этом питание элементов коммутатора 4 осуществляется от блока 7 питания через USB-порт с помощью USB-кабеля 8.
Минимальные требования к ПК 3:
- частота процессора: 1,6 ГГц;
- оперативная память: 512 Мбайт;
- объем дискового пространства для установки программы: 25 Мбайт;
- объем дискового пространства для хранения файлов регистрации: 1-5 Гбайт (зависит от количества сохраняемой информации);
- наличие портов: USB-порт;
- операционная система: Windows-2000, -ХР, -Vista, -7.
Прием, хранение и обработка информации с регистратора 2 параметров работы грузоподъемной машины производится следующим образом.
1. Прием информации из встроенного в блок управления прибора ОНК-160М регистратора параметров крана предусмотрен по инфракрасному каналу через прозрачное окно в лицевой панели без вскрытия каких-либо лючков и крышек. На блок управления прибора ОНК-160М подается питание от его собственного источника питания. Подается также питание на ПК 3 (ноутбук с установленной в нем программой контроля регистратора параметров, приема информации, оперативного анализа полноты, целостности и достоверности принимаемой информации, ее последующей расшифровки и интерпретации), запускается эта программа, и выбирается режим приема по инфракрасному каналу. Коммутатор 4 подключается к ПК 3 через последовательный порт USB с помощью кабеля 8, при этом на него через этот же порт также подается питание.
После этого блок управления прибора ОНК-160М клавишами управления на его лицевой панели переводится в режим готовности к передаче информации с регистратора 2, и коммутатор 4 подносят окном его входного ИК-порта к окну ИК-порта регистратора 2 для обеспечения устойчивой связи между ними. Через ИК-порт коммутатора 4 с ПК 3 поступает команда в регистратор 2 на передачу данных, записанных в его блоке памяти. Начинается передача данных. В коммутаторе 4 производится преобразование интерфейса регистратора параметров в стандартный интерфейс USB. Преобразованные в USB-интерфейс данные поступают по кабелю 8 в ПК 3.
Процесс передачи информации отображается на индикаторе блока управления ОНК-160М. Кроме того, ход процесса приема данных в ПК 3 отображается в строке состояния программы на экране монитора ПК 3. По мере поступления информации из регистратора 2 на экране монитора ПК 3 строится график данных оперативной памяти («Загрузка крана»), выполняется контроль и анализируется целостность поступающей из регистратора 2 информации, например, путем проверки контрольной суммы. Благодаря этому проверяется как правильность приема информации, ее полнота и достоверность, так и исправность встроенного регистратора параметров прибора безопасности. Результаты этого контроля и анализа также в процессе считывания оперативно отображаются на экране монитора ПК 3 и являются основанием для принятия решения о продолжении или прерывании процесса приема информации и выполнении повторного процесса приема.
После успешного завершения процесса приема информации коммутатор 4 отключается от ПК 3 и от регистратора прибора ОНК-160, программа по команде с клавиатуры ПК 3 переключается в режим последующей расшифровки и интерпретации результатов считывания. По результатам этой расшифровки и интерпретации автоматически создаются отчеты для печати и передачи заинтересованным и контролирующим лицам и организациям.
2. Прием информации из встроенного в блок управления прибора ОНК-140 регистратора параметров работы крана предусмотрен по кабелю 6 с использованием параллельного интерфейса LPT-порта, т.е. для считывания информации коммутатор 4, точнее его входной LPT-порт соединяется кабелем 6 с выходным разъемом регистратора 2, расположенным на плате контроллера прибора ОНК-140. Подается питание на ПК 3, и выбирается режим приема по кабельному каналу. Коммутатор 4 подключается к ПК 3 через последовательный порт USB, при этом на него через этот же порт по кабелю 8 также подается питание. Это же питание подается и на микросхемы памяти регистратора параметров прибора ОНК-140 через кабель 6. Затем по команде с ПК 3 запускается режим приема информации с регистратора параметров прибора ОНК-140 по кабельной линии связи и выдается команда регистратору параметров на передачу данных. По этой команде начинается передача данных из регистратора 2 коммутатору 4, в котором производится преобразование интерфейса LPT-порта в стандартный интерфейс USB. Преобразованные в USB-интерфейс данные поступают по кабелю 8 в ПК 3. Процесс передачи информации и ее дальнейшая обработка на ПК 3 производится также, как и в предыдущем примере.
Описанная система является лишь частным примером осуществления предлагаемой полезной модели. Понятно, что в зависимости от условий применения данной системы может меняться конструкция коммутатора, а в персональном компьютере могут быть использованы кроме USB и IrDA другие порты: СОМ-порт, IEEE1394, Wi-Fi и т.д.
Заявленная система может быть реализована промышленным способом с использованием современных электронных компонентов и технологий.