中软AFC对部件模块的研发也经历了从无到有,从弱到强的过程。
最初在北京地铁13号线升级改造项目中进行TVM设计的时候,作为一个软件公司,中软AFC对硬件的模块化设计理念还不是很清楚。最明显的表现是,当时设计的硬币单元,虽然从结构设计上看是一个独立的模块,但从电气控制角度看,硬币接收、硬币找零等本应属于硬币单元自身控制的工作,竟然需要TVM主控单元直接来操控。本应属于整机的一些输入输出控制,如前面板指示灯、维修门到位开关等,竟然和硬币单元的输入输出控制设计在了同一个电路板上。整机和模块没有清晰的界限。这样的设计,虽然从项目交付的角度看并无问题,但从长久看,可维护性很差。
带着北京地铁13号线和首都机场线积累的经验,中软AFC在2009年设计北京地铁房山线、15号线的设备时,果断把硬币单元从功能上与TVM整机进行了分割。硬币单元作为一个独立的模块,与TVM整机之间的接口只有一条DC24V的电源线和一条标准的RS-232串口线。这样上位机和下位机之间有了明确的界线。可以说,硬币单元从整机中独立出来,代表着中软AFC的模块类研发工作真正的开始。此外,技术部门对硬币单元的币道、钱箱、锁、安装固定方式等也都做了优化调整。中软AFC硬币单元至今出货量在业内都首屈一指。
与之相应,整机的输入输出也采用了标准RS232接口的控制板,所有的指示灯、电磁铁、到位开关等都集中在一个独立的控制板上。后台维修模块也采取了同样的思路,显示屏接到工控机的扩展显示接口,操作键盘及代表各模块工作状态的双色指示灯均由一个独立的控制板来控制。Token发售单元和Token回收单元同样经历了由上位机直接控制到模块化设计的过程。一切设计思路都遵守着高内聚、低耦合的指导思想,将整机设计逐步推向模块化设计。多年后,通过后视窗即可查看各模块工作状态,成为中软AFC设备独有的风格。
如果说在最初的设计思路里,模块化的思路并不明确的话,电源模块的演化更没有那么明显。因设备内部件众多,各部件对电源的电压及功率需求也各不相同,须统一定制一个独立的、具备多路输出功能的电源模块,满足各部件的用电需求。相对其他部件来说,电源设计虽然走出了模块化的第一步,但并未一步到位。北京地铁13号线定制化的一个电源模块各种小问题层出不穷,任何一个接口出现一个小问题,就需更换整个电源模块。如果说工控机是TVM的大脑,电源模块就是TVM的心脏。一个TVM时不时要更换“心脏”,所有部件均得进入休克状态。
降低电源模块的故障率已经到了刻不容缓的地步。为了提高电源可靠性,中软AFC找到了专门做模块电源的一家公司,经过分析研究,首次采用了多个开关电源模块组合,再由统一端口引出,集成一个电源箱的方案。这个方案应用在了北京地铁房山线和15号线上,取得了非常满意的效果。这一技术更新,可以说是在模块化的基础上,对独立模块内部作了进一步的模块化。这样的设计思路也一直延续到今天。(www.daowen.com)
电源模块本身故障少了,TVM和AGM整机故障率大为降低。由于多个部件单元共用一个开关电源模块,任意一个部件发生故障都将影响到其他部件供电,而这一开关电源也非市场通用品牌,对供应链管理较为不利。2011年,中软AFC找到一个台湾厂家生产的开关电源,替代了原有设备,并采用了所有独立用电单元配备一个自恢复保险的设计方案。多年后的今天,一度饱受更换保险丝之苦的地铁运维部门对中软AFC的电源模块自恢复保险丝方案依然赞不绝口。
随着技术经验的积累和新业务需求的不断涌现,以及中软AFC对标准化控制板的需求,从2012年起,中软AFC开始设计一款通用控制板,将硬币单元、Token发售、Token回收的各路输入输出统一到一个控制板,对模块设计、生产、后期维护都有极大的便利性。
同时,随着ARM的采购成本和开发成本逐步降低,中软AFC开始在控制板上采用以ARM Cortex-M3为内核的STM32F103单片机,其处理性能相对之前的C8051单片机提升了3.5倍。外围部件的种类和性能也有了数倍提升。相对于之前的单线程控制,采用了嵌入式实时操作系统。硬币单元、Token发售单元、Token回收单元整体控制性能均上了一个新台阶。
模块设计的两次飞跃,使中软AFC的硬件设计能力从跟随同行跨越到领先同行(fig.3-11)。
fig.3-11 2009年成都AFC论坛年会上,中软AFC员工正在进行设备展示
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