К компетенциям - через инноватику

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

К КОМПЕТЕНЦИЯМ – ЧЕРЕЗ ИННОВАТИКУ

Вторая научно-исследовательская конференция

студентов, магистрантов и аспирантов

факультета «Управление качеством»

Ижевского государственного технического университета

(Ижевск, 2–3 апреля 2009 года)

Сборник статей

Под общей редакцией

доктора технических наук, профессора В. С. Клековкина

Ижевск

Издательство ИжГТУ

2009

УДК 62:001.891

ББК 30я431

К11

Ответственный за выпуск аспирант Ю. Л. Караваев

К11

«К компетенциям – через инноватику», вторая науч.-

исслед. конф. студентов, магистрантов и аспирантов фак.

«Управление качеством» Ижев. гос. техн. ун-та (2009;

Ижевск). Вторая научно-исследовательская конференция

студентов, магистрантов и аспирантов факультета

«Управление качеством» Ижевского государственного

технического университета, 2–3 апр. 2009 г. : сб. ст. / под

общ. ред. д-ра техн. наук, проф. В. С. Клековкина. – Ижевск :

Изд-во ИжГТУ, 2009. – 264 с. : ил.

ISBN 978-5-7526-0424-9

Публикуются статьи второй научно-исследовательской конференции

студентов, магистрантов и аспирантов факультета «Управление качест-

вом» Ижевского государственного технического университета. Работы

разделены по трем секциям: секция кафедры «Мехатронные системы»,

секция кафедры «Управление качеством», секция кафедры «Безопас-

ность жизнедеятельности». В статьях отображена научно-

исследовательская работа, которой занимаются студенты, магистранты,

аспиранты и сотрудники указанных выше кафедр ИжГТУ.

Книга адресована студентам, магистрантам и аспирантам, а также

представителям производства, заинтересованным в разработках молодых

ученых.

УДК 62:001.891

ББК 30я431

ISBN 978-5-7526-0424-9 © Издательство ИжГТУ, 2009

Секция кафедры «МЕХАТРОННЫЕ СИСТЕМЫ»

С. В. Алексеева, бакалавр;

научный руководитель – канд. техн. наук, доц. Ю. Р. Никитин

Ижевский государственный технический университет

Автоматизация технологического процесса сборки

платы управления электромеханического корректора фар

Условия мирового экономического кризиса заставляют предпри-

ятия работать в условиях жесткой конкуренции, особенно остро вста-

ла проблема оптимального проектирования технологических процес-

сов (ТП). Кроме того, немаловажной задачей является разработка

новых конструкций технологического оборудования и оснастки. Ус-

пешное решение этих проблем позволит выпускать конкурентоспо-

собную продукцию с наименьшими затратами, с высоким уровнем

надежности, с минимальными габаритами и массой [1].

Корректор фар (КФ) предназначен для корректировки оптической

оси луча ближнего света головных фар механических транспортных

средств в условиях умеренного, холодного и тропического климата.

Данное изделие предназначено для работы в системе электрооборудо-

вания с номинальным напряжением 12 В и номинальной нагрузке на

шток 40 Н, направленной вдоль его оси по направлению к электропри-

воду. Электромеханический корректор фар (ЭМКФ) состоит из блока

управления КФ и электропривода КФ.

Существующая схема ТП изготовления платы управления ЭМКФ

представлена на рис. 1 [2].

Основными существенными недостатками данной схемы являются:

1) наличие «человеческого фактора»;

2) практически полное отсутствие повторяемости;

3) экономические затраты, связанные с персоналом;

4) экономические затраты при увеличении объемов производства

(энергоресурсы, площади);

5) большое количество брака;

6) в условиях массового производства данная схема экономически

невыгодна [3].

Для перевода процесса сборки платы управления ЭМКФ с ручно-

го на автоматизированный наиболее экономичной будет частичная

автоматизация, которая обеспечивает автоматизацию рабочего цикла

машины и создание станков-автоматов, т. е. приводит к автоматиче-

скому осуществлению рабочего процесса на отдельных производст-

венных операциях.

Для внедрения частичной автоматизации автоматизированы сле-

дующие блоки:

1) заготовительные операции;

2) монтаж;

3) промывка;

4) покрытие;

5) контроль качества;

6) разделение групповой заготовки.

Рис. 1. Схема ручной сборки платы управления ЭМКФ

Автоматизированная линия поверхностного монтажа приведена

на рис. 2, схема установки для промывки плат изображена на рис. 3,

схема установки для нанесения покрытия – на рис. 4.

Входной контроль платы

Комплектование

Подготовка

Заготовительные операции

Электромонтаж

Промывка

Подготовка

Контрольная операция

Покрытие

Контроль ОТК

Заготовка провода, формовка

элементов

Спирто-нефрас, метод «Барботаж»

Проверка монтажа, установки

элементов на плате на соответст-

вие спецификации, чертежу

Композиция «Поливоск»

Визуальный контроль платы на

отсутствие замыканий, обрывов

проводников и дефектов маски

Рис. 2. Автоматизированная линия поверхностного монтажа

Рис. 3. Схема установки для промывки плат

Рис. 4. Схема установки для нанесения покрытия

Важным этапом является технико-экономическое обоснование

внедрения автоматизированного процесса на предприятии. Ниже, на

рис. 5, приведен график зависимости трудоемкости операций при

ручной и автоматизированной сборке.

С внедрением автоматизации на предприятии резко уменьшается

число отказов и брака в связи:

– с повышением качества выпускаемых изделий;

– внедрением систем автоматизированного тестового оборудо-

вания;

– высокой точностью позиционирования элементов на плате;

– своевременным выявлением брака на этапах производства, его

устранением [4].

Рис. 5. График зависимости трудоемкости операций при ручной

и автоматизированной сборке

Таким образом, целесообразность автоматизации ТП не вызывает

сомнений. Разработанный автоматизированный ТП сборки платы

управления ЭМКФ дает следующий экономический эффект:

– сокращение продолжительности цикла производства на 30–40 %;

– снижение трудоемкости на 90 %;

– снижение материалоемкости изделий (снижается процент брака

на 80 %);

– снижение затрат на производство изделия;

– обеспечение соответствия качества изделий, создаваемых на

предприятии, международным стандартам;

– подготовка основных условий для сертификации предприятия

на соответствие ИСО 9000, 9001.

Список литературы

1. Журнал «САПР и графика». URL: http://www.sapr.ru (дата обращения:

26.08.2009).

2. Шохин В. А. Типовой технологический процесс монтажа печатных плат

с применением SMD-компонентов. – СПб., 2000. URL:

http://www.elart.narod.ru/articles/article33/article33.pdf (дата обращения: 26.08.2009).

3. Грачев А. А., Мельник А. А., Панов Л. И. Конструирование электронной

аппаратуры на основе поверхностного монтажа компонентов. – М. : НТ

Пресс, 2006. – 384 с.

4. Журнал «Поверхностный монтаж». – 2008.

Н. С. Ананин, магистрант;

научный руководитель – канд. техн. наук, доц. А. А. Калинкин

Ижевский государственный технический университет

Разработка системы управления группой приводов

В последние десятилетия в бумагоделательной промышленности

большое распространение получила система промывки сукон спры-

сками высокого давления. Система промывки технологических сукон

включает в себя группу электромеханических приводов, клапана,

управляющие подачей моющей жидкости в спрысковые трубы, датчик

хода, который предназначен для синхронизации движения сукна, элек-

тромеханических приводов и систему управления. На рис. 1 представ-

лен один из приводов системы промывки.

В данной статье приводятся основные задачи, которые должна уметь

решать система управления и критерии выбора интерфейса связи. При-

веденный материал относится не только к системе управления спрыска-

ми высокого давления, но и к любым другим системам управления, ко-

торые предназначены для управления группой приводов. Приведенный

материал основывается на опыте, который был получен при проектиро-

вании системы промывки технологических сукон.

Основные задачи, выполняемые системой управления:

1. Выдача управляющих сигналов. Под управляющими сигналами

понимаются команды «Пуск», «Стоп», «Занять начальное положе-

ние», «Занять указанное положение» и другие, посылаемые системой

управления другим устройствам. Управляющие сигналы могут выда-

ваться по требованию пользователя или самой системой управления.

2. Слежение за состоянием электромеханического привода. Система

управления должна получать данные о состоянии каждого электроме-

ханического привода в системе промывки.

Рис. 1. Привод электромеханический

Основные состояния электромеханического привода:

• Работа. Под состоянием работы понимается такое состояние,

когда привод перемещает спрысковую трубу в соответствии с задан-

ным пользователем режимом.

• Остановлен. Привод остановлен и ждет команды «Пуск».

• Ошибка. В работе каждого привода со временем может возник-

нуть ошибка. Ошибка может возникнуть из-за обрыва линии связи,

выхода из механической или электрической части и др. Система

управления должна отследить возникновение ошибки в работе, «по-

нять» причину возникновения ошибки и выполнить определенные

действия. Действия могут быть как посылка определенных команд

приводу, так и вывод сообщения об ошибке (в данном случае требу-

ется вмешательство оператора).

3. Интерфейс между пользователем и системой управления. Ин-

терфейс может быть осуществлен посредством изображения, кнопок,

звуковых сигналов.

Все приведенные задачи способны решать персональные компью-

теры, промышленные компьютеры и панели оператора. Далее приве-

дены критерии выбора вычислительного устройства для системы

управления группой привода.

1. Пригодность для прикладной системы.

• Имеет ли вычислительное устройство необходимый порт вво-

да/вывода для осуществления связи с электромеханическими при-

водами?

• Имеет ли оно другие периферийные устройства, которые не по-

требуются в системе?

• Обеспечивает ли ядро процессора необходимую производитель-

ность, т. е. вычислительную мощность, позволяющую обрабатывать сис-

темные запросы в течение всей жизни системы на выбранном приклад-

ном языке? Слишком расточительно, слишком мало, не будет работать.

• Графические возможности. В графические возможности входит:

разрешение дисплея, размер дисплея и количество цветов, отображае-

мое дисплеем. От графических возможностей устройства зависит каче-

ство интерфейса между оператором и системой управления. Например,

из-за низкого разрешения или малого размера экрана может быть сни-

жено количество электромеханических приводов в системе промывки.

2. Доступность. Доступность устройства важна, если потребуются

замена или изготовление новых систем промывки.

• Существует ли устройство в достаточных количествах?

• Производится ли оно сейчас?

• Что ожидается в будущем?

3. Поддержка разработчика.

• Среды разработки.

• Компиляторы.

• Средства отладки.

4. Поддержка применений у поставщика.

• Есть ли специальная группа, которая занимается только под-

держкой применений?

• Есть ли инженеры, техники или продавцы?

• Насколько квалифицирован поддерживающий персонал, дейст-

вительно ли он заинтересован в помощи вам при решении вашей

проблемы?

• Существует ли телефонная и/или факсовая связь?

5. Надежность фирмы-производителя.

• Компетентность, подтвержденная разработками.

• Надежность производства, т. е. качество продукции.

• Время работы в этой области.

• Одной из самых больших проблем при разработке системы

управления является выбор интерфейса связи между электромехани-

ческими приводами и системой управления. Результатом борьбы

с этой проблемой стала стандартизация интерфейсов, что обеспечи-

вает возможность соединения устройств, созданных в разное время

разными производителями. Ниже приведены основные параметры, на

которые стоит ориентироваться при выборе интерфейса связи.

1. Скорость передачи данных. Данный параметр сети влияет на

скорость получения и отправки данных,

2. Длина линии связи. Этот параметр определяет максимальное

расстояние между устройствами. Длина линии связи косвенно влияет

на скорость передачи данных.

3. Количество устройств. Максимальное количество устройств

определяется не только интерфейсом передачи данных, но и электри-

ческими характеристиками самих устройств.

4. Способность интерфейса обеспечить передачу экстренных данных

в заданный промежуток времени. Под экстренными данными понима-

ются данные, которые представляют наибольшую важность и должны

быть обработаны немедленно. Данная проблема чаше всего возникает

тогда, когда на шине много устройств. Один из способов обеспечения

данного параметра при большом количестве устройств – это использо-

вание интерфейса, где каждому сообщению присваивается приоритет.

5. Устойчивость и надежность. Характеризуют защищенность данно-

го интерфейса от ошибок и потерь данных. Например, существуют ин-

терфейсы, позволяющие работать при обрыве до двух проводов в шине.

6. Распространенность интерфейса. Если интерфейс распространен,

то нет проблем с поставкой аппаратных драйверов, интерфейс знаком

огромному количеству разработчиков, понятно, как с ним работать.

Приведенные в статье критерии и параметры не претендуют на

полноту, но, на мой взгляд, они являются основными. Проработка

приведенных параметров и критериев в начале разработки системы

управления позволит сэкономить время, деньги, которые затрачива-

ются на проектирование и отладку системы.

Список литературы

1. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом,

экспериментом, оборудованием. – М. : Горячая линия-Телеком, 2009. – 608 с.

2. Микропроцессорные системы автоматического управления / В. А. Бе-

секерский, Н. Б. Ефимов, С. И. Зиатдинов [и др.] / под общ. ред. В. А. Бесе-

керского. – Л. : Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. – 365 с.

3. Шрайбер Т. Дж. Моделирование на GPSS. – М. : Машиностроение,

1980. – 592 с.