Гл6-7-8_07 (1028409), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 7.2. Линия вакуумной обработки
кинескопов

Термообработка оболочки проводится в секциях туннельной печи 13. Температура по секциям сначала возрастает, затем поддерживается постоянной и охлаждается в соот­ветствии с заданным графиком. Инструмент для обезгаживания распределен по ряду ста­ционарных позиций, а заготовка перемещается относительно них - это типовое последовательное агрегатирование.

Рассмотрим теперь агрегатирование процесса отпая штенгеля после проведения процессов откачки и термообработки. Для отпая штенгель сначала необходимо сравни­тельно медленно нагреть до температуры размягчения стекла, затем быстро повысить температуру, чтобы разогретый участок штенгеля был пережат внешним атмосферным давлением. Одновременно стеклооболочка поднимается вместе с защитным кожухом с помощью путевых кулаков. При этом штенгель разрывается и герметизируется. За­тем производится отжиг отпаянного штенгеля.

С одной стороны, каждая позиция осна­щена индивидуальной катушкой электроотпая, локально нагревающей необходимый уча­сток штенгеля, это признак параллельного агрегатирования. С другой стороны, процесс отпая раз­бит на три участка:

• медленный предварительный нагрев;

• интенсивный нагрев, вытяжка и разрыв штенгеля;

• медленный нагрев и отжиг.

На каждом из участков питание катушек электроотпая осуществляется от своих источников питания 14 с помощью локальных шин. Это признак последовательного агрегатирования.

А если эти шины окажутся подлиннее, чтобы на них одновременно разместилась не одна, как показано на рисунке, а несколько позиций, агрегатирование с точки зрения процесса энергопитания отпая будет уже последовательно-параллельным.

1. Основным признаком вида агрегатирования технологических операций является полнота комплекта инструмента, необходимого для реализации рассматриваемой техно­логии. Если имеется один комплект инструмента, распределенный по ряду технологических позиций, а изделие при обработке передается из позиции в позицию, агрегатирование последовательное. Если каждая технологическая позиция снабжена полным комплектом инструмента – это параллельное агрегатирование. При последовательно-параллельном агрегатировании передача изделия идет по ряду потоков, по каждому из которых распределен один комплект инструмента.

2. На начальных этапах разработки структуры машины все внимание следует сосредоточить на маршруте движения заготовки по технологической цепочке, на основном материальном потоке и только потом уточнять структурно-компоновочное решение с учетом возможностей энергоснабжения целевых механизмов и возможностей управления ими.

3. Проводить дифференциацию и концентрацию операций можно и нужно для каждого относительно автономного процесса технологии индивидуально, более того, могут быть дифференцированы и процессы энергоснабжения и управления на отдельных операциях.

Вопросы к экзамену.

1. Обобщенная структура технологической машины. Основные признаки вида агрегатирования. Агрегатирование ресурсов по процессам технологии.

7.2. Взаимодействия элементов структуры технологической
машины

Любая технологическая машина обрабатывает материальные, энергетические и информационные потоки. По тому, для обработки ка­кого из потоков целевым образом предназначен элемент или подсис­тема машины, все их можно разде­лить на сис­тему целе­вых механизмов машины, систему энерго­обеспечения или энергопи­тания и систему управ­ления (рис. 7.3).

В раз­витом испол­ни­тель­ном ме­ханизме также можно вы­делить свою под­систему энерго­обес­печения и управления. Такое деле­ние целесооб­разно ввести еще и потому, что в разра­ботке современной техно­логи­че­ской машины при­нимают участие три группы спе­циа­листов: инженеры ме­ха­ники, разрабатываю­щие ма­шину в целом и ее целе­вые меха­низмы, инженеры электрики и электрон­щики, разрабатывающие систему энерго­обеспечения и ап­па­ратную часть системы управ­ления и ин­женеры программисты, разра­батывающие про­граммное обеспечение. Структура должна определять технические зада­ния для каждого из коллективов разработ­чиков.

Механические, электронные и программные компоненты сообща достигают по­ставленной цели, реализуя предписанный набор процессов в каждом из трех видов ресур­сов (система исполнительных механизмов, система их энергообеспечения и система управления). На фоне общего технического прогресса явно выражена тенденция интенси­фикации применения и усложнения программного обеспечения, затем аппаратного осна­щения (ресурсов) систем управления, систем энергообеспечения и, наконец, целевых ме­ханизмов. Важно еще на ранних стадиях проектирования рационально распределить функции между ресурсами различного рода и сформулировать четкие технические зада­ния на них, чтобы повысить качество, распараллелить работу и ускорить ее окончание. Это концепция параллельной проработки компонентов машины в противовес еще распро­страненной до настоящего времени концепции последовательной проработки, когда сна­чала разрабатывается система целевых механизмов, затем система их энергообеспечения, ресурсы системы управления и лишь на последней стадии, когда машина практически го­това, разрабатывается ее программное обеспечение. Ожидать здесь влияния программиста на структуру машины не приходится, поэтому нет смысла и говорить о рациональном распределении функций.

Ресурсы во многом, но не целиком, определяют протекающие в системе про­цессы. Потому графическое отображение взаимосвязи элементов системы через матери­альные, энергетические и информационные потоки (ресурсная модель системы, ее структура) должно дополняться описанием не только процессов, протекающих в каждом из ее эле­ментов, но и описанием взаимодействия этих элементов внутри структуры (процессная модель сис­темы). Причем, чем сложнее структура, тем большее значение в ее описании приобретает процессная модель. Например, в вычислительной машине используется шин­ная архитектура ресурсов, связи являются гибкими и микропроцессор может взаимодей­ствовать с каждым элементом структуры.

Соединены между собой и взаимодействуют подсистемы и элементы машины че­рез материальные, энергетические и информационные потоки. Для каждого элемента или подсистемы можно выделить: целевой интерфейс, определяющий его назначение и способ взаимодействия в системе; механический интерфейс, определяющий расположе­ние, креп­ление и подключение элемента к материальным потокам; энергетический интер­фейс, оп­ределяющий виды и характеристики и правила взаимодействия питающих его по­токов энергии; информационный интерфейс, определяющий виды, характеристики и пра­вила обмена информацией.

Определить элемент или подсистему технологической ма­шины и сформулировать четкое техническое задание на его дальнейшую проработку - значит пол­ностью определить его целевой, механический, энергетический и информаци­онный ин­терфейсы.

Описание целевого интерфейса, определяющего функции элемента в системе может быть различной степени детализации. Важно остановиться на том уровне, когда определены основные функции элемента, что он делает. И совсем не обязательно определять, как он это делает. Структура технологической системы должна быть построена так, чтобы это было безразлично, точнее должна допускать любые способы реализации требуемых функций. Важнейшее требование к элементам технологической структуры – их автономность, минимизация и унификация интерфейсов.

Например, при описании нагревательного элемента важна температура полуфабрикатов в начале и конце процесса нагрева, либо способность обеспечивать требуемую зависимость температуры во времени. Как нагревательный элемент проводит нагрев, за счет конвективного теплообмена, инфракрасным излучением или токами высокой частоты – вторично, структура системы должна быть построена так, чтобы допускать реализацию различных методов. Естественно, при этом структура претерпит некоторые изменения, но они не должны быть радикальными, а касаться только непосредственного окружения этого элемента. Более подробно описание целевого интерфейса будет рассмотрено в разделе 7.4. «Процессная модель технологической машины».

Н а рис. 7.4. представлены различные варианты формирования некоторого нагревателя внутри технологической структуры. Его целевой функцией, в конечном итоге, является нагрев полуфабриката во времени, т.е. реализация зависимости температуры полуфабриката от времени Т(t).

Механический интерфейс (внешние габариты и способ крепления) для всех трех вариантов един. Элемент представляет из себя печь с теплоизоляцией, снабженную двумя нагревателями, например ТЭНами, в верхней части печи размещен вентилятор, повышающий интенсивность конвективного теплообмена. Нагреватели питаются двумя энергетическими потоками UN1 и UN2, определяющими электрическую мощность, выделяемую на ТЭНах. Скорее всего, это будет сетевое переменное напряжение с широтно-импульсной модуляцией. Вентилятор имеет электропривод М, питаемый напряжением U_V. Температуру на изделии фиксируют две термопары, выдающие информационные сигналы UT1 и UT2.

По варианту 7.4 а), энергетический интерфейс элемента в системе представляет из себя три потока напряжений UN1, UN2 и U_V. Потоки UN1 и UN2 должны формироваться централизованной системой автоматического управления (САУ) таким образом, чтобы фактическая температура, фиксируемая двумя термопарами, соответствовала требуемой.

Сигналы информационного интерфейса UT1 и UT2 зависят от типа примененных термопар. Централизованная САУ должна фиксировать температуру на изделии, по пропорционально дифференциально интегральному (ПИД) закону рассчитывать управляющее воздействие и выдавать его семисторный регулятор мощности. Управляющее воздействие может представлять из себя, например, число сетевых полупериодов, когда нагреватель подключен в интервале регулирования в 256 сетевых периодов.

Сформулируем целевой интерфейс варианта 7.4, а), какую функцию он выполняет в системе. Этот элемент преобразует энергетические потоки UN1 и UN2 в процесс нагрева полуфабриката и возвращает сигналы UT1 и UT2 о его температуре. Т.е., здесь целевой интерфейс не совпадает с исходным: нагрев полуфабриката во времени, т.е. реализация зависимости температуры полуфабриката от времени Т(t).

Любая, даже незначительная, модернизация внутри элемента может потребовать существенной переработки всей системы. В простейшем случае, изменения констант ПИД-закона и модернизации программного обеспечения, а возможно, и аппаратной части централизованных систем управления и энергообеспечения.

В варианте по рис. 7.4, б) блок энергоавтоматики и управления BEU включен в состав элемента. Энергетический интерфейс стал стандартным - простое сетевое напряжение питания U_P требуемой мощности. Информационный интерфейс – сигнал аналогового управления AU_T, сообщающий блоку BEU требуемую температуру. Локальная САУ, входящая в состав блока энергоавтоматики и управления, должна выполнять то, что раньше делала централизованная САУ: считывать сигнал о фактической температуре с термопар, сравнивать его с требуемой температурой AU_T, по рассогласованию рассчитывать управляющее воздействие и выдавать его семисторный регулятор мощности блока BEU.

Характеристики

Список файлов книги