quy trình công nghệ chuẩn hóa và chế tạo module đo vạn năng

tổng công ty công nghiệp tàu thủy việt nam công ty khí - điện - điện tử tàu thủy _ Chơng trình KHCN cấp nhà nớc KC 06 "ứng dụng công nghệ tiên tiến sản xuất sản phẩm xuất sản phẩm chủ lực" Dự án Chế tạo số phần tử thiết bị điều khiển, đo lờng quan trọng tàu thủy phơng pháp chuẩn module ứng dụng công nghệ tiên tiến Mã số KC 06 DA.13.CN Chuyên đề: quy trình công nghệ chuẩn hóa chế tạo - module đo vạn ThS nguyễn sỹ hiệp 5473-14 Hà Nội - 5/2005 Qui trình công nghệ Module đo vạn Lời nói đầu Theo đờng lối đổi mới, phát triển công nghiệp hoá, đại hoá Đất nớc nói chung, ngành công nghiệp tàu thuỷ nói riêng Đợc quan tâm sát Chính phủ ngành công nghiệp tàu thuỷ không ngừng phát triển nhiều năm gần Việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đo lờng, điều khiển phục vụ đội tàu từ lâu đề tài quan tâm nghiên cứu nhiều sở nớc nhng nhìn chung kết cha cao, thiết bị rời rạc, lạc hậu độ tin cậy yếu công nghệ chế tạo, trình độ kỹ thuật Trong khuôn khổ Dự án sản xuất thử nghiệm KC06.DA.13.CN Công ty Cơ khí - Điện - Điện tử tàu thuỷ đảm nhận, việc nghiên cứu thiết lập qui trình công nghệ chuẩn hoá Module đo báo vạn V, A, KW, Hz, Cos ký hiệu: MDL-MM03 sản phẩm Dự án đóng vai trò quan trọng hệ thống đo lờng điều khiển tàu thuỷ Qui trình công nghệ Module đo vạn I Chức năng, đặc tính kỹ thuật Module đo báo vạn (MDL) 1.1 Giới thiệu chung Module đo vạn đợc thiết kế để đo thông số nh: Điện áp, dòng điện, công suất, góc lệch cos tần số, sở phân cấp đóng tàu biển vỏ thép đăng kiểm Việt Nam Module đợc thiết kế chế tạo đảm bảo tính kỹ thuật theo tiêu chuẩn đo lờng, dải đo thông số đợc phần đặc tính kỹ thuật đợc dới 1.2 Chức hệ thống Đo thông số điện áp, dòng điện, công suất, góc lệch cos tần số Trong đó, điện áp đợc đo theo pha riêng biệt, dòng điện đợc đo riêng biệt pha góc lệch cos Các thông số đợc hiển thị thông qua hình tinh thể lỏng (LCD), việc chọn thông số hiển thị đợc lựa chọn nút ấn Module cho phép ghép nối với nhiều module khác thành hệ thống giám sát thông số cách tập trung 1.3 Đặc tính kỹ thuật 24VDC (-10% ữ +20%) - Nguồn cấp: - 15 đầu vào tơng tự đợc chuẩn áp từ: ữ 10VDC ữ 20mA - Công suất toàn module: 20W - Tốc độ thu thập xử lý liệu: 1,5s - Nhiệt độ môi trờng làm việc: -200 ữ 450C - Độ ẩm: 98% - Độ rung động: ữ 13Hz - Cấp bảo vệ: IP30 - Độ cách điện với vỏ: 10MOhm - Khả chống nhiễu tốt độ tin cậy cao Qui trình công nghệ Module đo vạn 1.4 Chức Đo thông số điện áp, dòng điện, độ lệch cos, tần số thông qua biến đổi nh: biến áp đo lờng, biến dòng đo lờng Thông qua biến đổi ADC liệu thu đợc dạng số đợc xử lý hiển thị LCD 1.5 Cấu trúc Module bao gồm phần tử sau: - 01 xử lý trung tâm - 01 chuẩn hoá - Mặt panel đợc gắn nút, công tắc, còi, đèn, hình hiển thị - Vỏ hộp bảo vệ main, đặt biến áp, biến dòng cầu đấu 1.6 Tính kỹ thuật Tính phần tử mặt panel đợc mô tả nh sau: - Nút Power: dùng để bật tắt nguồn 24VDC - Nút V: dùng để hiển thị điện áp pha - Nút A: dùng để hiển thị dòng điện pha - Nút kW: dùng để hiển thị công suất pha - Nút Hz: dùng để hiển thị tần số - Nút Cos: dùng để hiển thị độ lệch pha - Màn hình tinh thể lỏng LCD: Hiển thị thông số đợc chọn thông qua nút ấn 1.7 Nguyên lý hoạt động Thông qua biến áp đo lờng biến dòng đo lờng giá trị xoay chiều có giá trị lớn đợc đa dải điện áp đo lờng phù hợp cho việc đo sau giá trị đợc lọc thông thấp chỉnh lu thành điện áp chiều thích hợp cho việc sử dụng chuyển đổi ADC Dữ liệu lối dạng số đợc xử lý trung tâm lu giữ hiển thị thông qua LCD Qui trình công nghệ Module đo vạn Dữ liệu thu thập đợc số hoá truyền tin theo chuẩn RS485 theo khung truyền đợc chuẩn hoá Thông tin truyền khung liệu bao gồm : bắt đầu dấu $, byte thông số byte giá trị, cuối chữ S kết thúc Hoạt động phần tử panel đợc thể nh sau: - Đo thông số điện áp, dòng điện hiển thị hình LCD: + Dòng thông báo tên thông số pha thông số + Dòng thông báo giá trị thông số - Nguồn nuôi: 24VDC - Các nút dùng để thao tác điều khiển: gồm thao tác thay đổi thông số thay đổi pha thông số đợc hiển thị Qui trình công nghệ Module đo vạn II Qui trình công nghệ 2.1 Sơ đồ qui trình công nghệ - Thu thập thông tin - Yêu cầu kỹ thuật - Yêu cầu công nghệ - Đánh giá tìm hiểu thiết bị n ớc sản xuất, tìm hiểu thị tr ờng - Mua sắm máy móc, trang thiết bị sản xuất - Mua sắm, nhập linh kiện , lựa chọn chất lợng linh kiện - Lựa chọn giải pháp tối uu - Thiết kế - Lựa chọn chủng loại linh kiện - Lựa chọn giải pháp thích hợp - Thiết kế mẫu m, kiểu dáng công nghiệp sản phẩm Lắp ráp, tích hợp linh kiện rời thành module, thành pannel - gia công tôn, sắt, bakelit, vỏ tủ - Sơn tĩnh điện vỏ hộp - Làm ETEKET - GIOĂNG KíN NƯớC Không đạt - Thí nghiệm, môphỏng - Kiểm tra, đánh giá nội - Thử chế độ phòng thí nghiệm - Phun Silicon, eboxi - Hỗn hợp sơn chống thấm, kín nớc - Thử cách điện - thử điện áp - thử tín hiệu Đạt Lắp ráp tổng thể Không đạt Đạt Đạt - thử đăng kiểm - nghiệm thu, đánh giá kết đề tài - thử tàu Qui trình công nghệ Module đo vạn 2.2 Các bớc thực Bớc 1: Thông tin đầu vào Bao gồm công việc đóng vai trò quan trọng trình sản xuất, chế tạo: - Tham khảo hồ sơ tài liệu sản phẩm loại nớc đặc biệt sản phẩm hãng nói áp dụng với môi trờng khí hậu ngời Việt Nam - Cập nhật thông số đầu vào, yêu cầu kỹ thuật Module đo vạn nh: Dải đo, độ sai lệch - Cập nhật thông tin Khoa học kỹ thuật, yêu cầu công nghệ, thông tin kinh tế để lên kế hoạch sản xuất - Ngoài phải tìm hiểu, đánh giá nhu cầu thị trờng, thị hiếu sản phẩm Bớc 2: Lựa chọn giải pháp tối u Đây thực khâu quan trọng qui trình công nghệ qui định hớng đi, qui định đến chất lợng Module - áp dụng phơng pháp chuẩn Module để thiết kế Module đo vạn V, A, KW, Hz, Cos + Phơng pháp thiết kế chuẩn module Phơng pháp thiết kế tập hớng dẫn định lợng để chuyển việc phát triển sản phẩm thành sản phẩm chuẩn module Mục đích phơng pháp thiết kế để thiết kế lại sản phẩm loại trừ phận cấu thành module, bố trí lại phận cấu thành module, thay đổi thuộc tính phận cấu thành Việc loại bỏ trình đơn giản Việc tái tạo hình thể việc chuyển đổi hiệu giá thành phận cấu thành thành module khác để tăng tính module tơng đối toàn Việc thiết kế lại thay đổi thuộc tính phận cấu thành để giảm Qui trình công nghệ Module đo vạn độ tơng tự độ phụ thuộc bên tăng độ tơng tự độ phụ thuộc bên Thiết kế lại khó nhiều so với tái tạo lại hình thể, cần phải làm lại việc phân tích kỹ thuật Logic phơng pháp thiết kế nh sau: (1) Loại bỏ module chúng không cần thiết (2) Nếu toàn module bị loại bỏ, tìm cách loại bỏ phận cấu thành module (3) Nếu loại bỏ đợc, cố gắng chuyển phận cấu thành thành module khác, thành module để tăng giá trị toàn thể tính module sản phẩm (4) Nếu việc tái tạo lại hình thể không đợc, thiết kế lại thuộc tính phận cấu thành để giảm loại bỏ độ tơng tự độ phụ thuộc với phận cấu thành bên ngoài, để tăng độ tơng tự với phận cấu thành module + Các bớc thiết kế sản phẩm module Thiết kế sản phẩm module hoá tóm tắt bớc sau: Bớc 1: Định rõ nhiệm vụ Tạo đặc tính chủ yếu Một module thờng phải thoả mãn nhiều chức Bớc 2: Thiết lập cấu trúc chức Phân chia chức số cực tiểu chức phụ (subfunctions) tơng tự tuần hoàn (recurring) (BF, AF, AdF, SF, CF) sở điều kiện hạn chế (constrains) sau: (i) Các cấu trúc chức biến thể sản phẩm đợc xem xét chuẩn hoá module cần phải tơng hợp (compatible) logic vật lý; (ii) Các chức phụ đợc xác định cần phải thay lẫn đợc (interchangeable); Qui trình công nghệ Module đo vạn Bớc 3: Xác định phơng pháp đợc dùng để thực chức phụ Xác định nguyên tắc mang tính giải pháp cho việc thực chức phụ biến thể Điều kiện tiên phải tìm đợc nguyên tắc tạo biến thể mà không cần thay đổi nguyên tắc làm việc thiết kế (basic design) Bớc 4: Phát tính khả thi giao diện module phận cấu thành (hình học, động học, ) Bớc 5: Xem xét lại điều kiện giới hạn Một khái niệm tơng tự với khái niệm thiết kế module khái niệm sản phẩm nòng cốt (core product) Các đặc điểm thiết kế sản phẩm nòng cốt (một mẫu đầu tiên) để thiết kế lại thành phần lại Với cách làm nh vậy, thời gian thiết kế đợc giảm ý tởng trình thiết kế module liên quan gần gũi với khái niệm sản phẩm nòng cốt Quá trình module hoá làm cho thực số vấn đề thiết kế cách độc lập với hoạt động khác Việc sử dụng khái niệm sản phẩm nòng cốt trình thiết kế module hoá cho phép nhà chế tạo nhanh chóng điều chỉnh theo thay đổi sản phẩm trình công nghệ, thay đổi yêu cầu khách hàng Bằng cách giảm thời gian số lợng tài nguyên tiêu hao để đáp ứng với ác thay đổi đó, tính mềm dẻo hệ thống đợc nâng cao Hơn nữa, thay đổi đợc thực cách có hệ thống tăng lên - Lựa chọn linh kiện giải pháp thiết kế + Lựa chọn chuyển đổi ADC Phần tử quan trọng ảnh hởng đến độ sai số Module ADC Trên thị trờng có nhiều loại ADC, nhiên để chọn đợc ADC phải dựa vào tiêu chí sau: độ phân dải ADC, tốc độ xử lý phải đảm bảo tốc độ thu thập số đo, điện áp vào phải phù hợp với hệ thống Tốt ADC đợc tích hợp vi điều khiển Qui trình công nghệ Module đo vạn Qua khảo sát thực tế tìm hiểu kỹ thị trờng Việt Nam nay, nhóm thiết kế chế tạo Module đo vạn dựa biến đổi ADC 12 bit hãng Analog Device AD574A đáp ứng đo đạc, điều khiển xử lý tín hiệu cỡ ms Bộ biến đổi ADC có độ xác cao, tốc độ biến đổi 10 ữ 25 às (microsec), nguồn cấp 12V, độ ổn định phù hợp với môi trờng, ứng dụng cho Module đặc biệt giá thành vừa phải để ta sử dụng đợc Chú ý với mạch đo Module tín hiệu biến đổi chậm nên ta không cần dùng mạch S&H mà đa thẳng vào ADC Khi tín hiệu biến đổi nhanh theo thời gian (