Автоматика.
    Автоматизация.
        Электротехнические
            комплексы и системы.

62-501.72:537.228.1

ІНФОРМАЦІЙНА МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМ ПРОЦЕСОМ ПАЙКИ

СКЛАДЕНИХ П’ЄЗОКЕРАМІЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ

Захожай О.І.

Складені п’єзокерамічні перетворювачі широко використовуються в сучасній техніці для побудови різноманітних пристроїв і систем [1 – 3]. Найбільшого поширення набули п’єзокерамічні перетворювачі для електромеханічних фільтрів, ультразвукових датчиків прийому і випромінювання, приладів контролю механічних деформацій та ін.

Конструктивно, складений п’єзокерамічний перетворювач представляє сукупність п’єзокерамічних елементів і пасивних резонаторів з жорстким механічним зв’язком між собою. Резонатори, найчастіше, виготовляються з елінварних сплавів металів, а для з’єднання складових частин застосовується пайка. З метою отримання якісних показників складених п’єзокерамічних перетворювачів потрібне вдосконалювання технологічного процесу виготовлення, так як їх характеристики істотно залежать від рівня технологічних параметрів. Для підвищення якості з’єднання складових частин п’єзоперетворювачів і забезпечення високого рівня п’єзоактивності можна використати часове суміщення процесів пайки і поляризації [4]. В роботі [5] вказується на можливість застосування автоматизованої системи управління технологічним процесом пайки складених п’єзокерамічних перетворювачів, яка за рахунок використання спеціальних алгоритмів управління технологічними параметрами, в яких використовується інформація про поточне значення струму витоки п’єзокерамічної структури, дозволяє підвищити рівень п’єзоактивності. Однак, з огляду на те, що п’єзокераміка має великий розкид параметрів від однієї партії до іншої, визначення раціональних значень технологічних параметрів повинне проводитися при допомозі оператора, так як людині властивий евристичний підхід до прийняття рішень. Наявність людини-оператора підвищує адаптивність системи при роботі в непередбачених ситуаціях.

Характерною особливістю діяльності людини-оператора є його взаємодія не з реальними об’єктами, а з їхніми інформаційними моделями, і вплив на об’єкти при допомозі дистанційного управління [6]. Таким чином створення інформаційних моделей є важливим етапом при створенні автоматизованих систем управління.

Пропонована інформаційна модель автоматизованої системи управління технологічним процесом пайки складених п’єзокерамічних перетворювачів наведена на рисунку 1. Така модель заснована на комплексному підході до задач збору, обробки інформації та управління технологічними параметрами і розрахована на використання одного операторського місця для координації роботи системи. В моделі реалізований принцип управління технологічними параметрами через інформацію про поточний стан струму витоки п’єзокерамічної структури [7].

Інформаційна модель автоматизованої системи управління технологічним процесом пайки складених п’єзокерамічеих перетворювачів складається з системи підготовки інформації, системи вимірювання, системи обробки інформації, системи видачі управляючої інформації об’єкту управління, системи контролю за технологічними факторами і станом технологічного процесу.

При підготовці нової номенклатури складених п’єзокерамічних перетворювачів до виробництва, система підготовки інформації формує технічну, технологічну і статистичну інформацію, необхідну для проведення технологічного процесу. Етап підготовки інформації ведеться з урахуванням коректуючої інформації, яка надходить від оператора. На цьому етапі, при допомозі системи вимірювання, збирається інформація про вплив технологічних параметрів на характеристики п’єзоперетворювачів. Ця інформація надходить до системи обробки інформації, яка здійснює пошук раціональних значень технологічних параметрів.

Рис. 1  Структура інформаційної моделі автоматизованої системи управління технологічним процесом пайки складених п’єзокерамічних перетворювачів

Уся поточна інформація з системи обробки інформації надходить до оператора, який приймає рішення по проведенню технологічного процесу і коректуванню технологічних параметрів. При проведенні технологічного процесу, система обробки інформації передає данні до системи видачі управляючої інформації об’єкту управління, яка здійснює управління джерелом нагріву і джерелом напруги поляризації. В процесі пайки складених п’єзокерамічних перетворювачів, система контролю за технологічними параметрами і станом технологічного процесу збирає поточну інформацію про струм витоки, а також про стан джерела нагріву і джерела напруги поляризації, яка надалі надходить до системи обробки інформації. Результати обробки передаються до системи видачі управляючої інформації об’єкту управління. Інформація про поточний стан джерела нагріву і джерела напруги поляризації використовується для самодіагностування системи і визначення аварійних режимів. Рішення про аварійне припинення технологічного процесу може прийматися як системою обробки інформації в автоматичному режимі, так і оператором з пульта централізованого управління. Поточна інформація про хід технологічного процесу, а також інтерполяційна інформація про значення технологічного процесу системою обробки інформації передається до оператора.

Після проведення технологічного процесу пайки, система вимірювання проводить вимір характеристик отриманих п’єзоперетворювачів і передає данні до системи підготовки інформації. Надалі інформація про статистичні данні якості отриманих виробів передається до оператора. Система обробки інформації проводить експертну оцінку отриманих характеристик і передає її оператору. На основі отриманих даних оператор приймає рішення про необхідність коректування технологічних параметрів.

Враховуючи дискретність отримуваної інформації, в системі необхідно запровадити спеціальні алгоритми обробки даних для їх наглядного представлення оператору. При цьому, враховуючи сучасні тенденції розвитку інформаційних систем, бажано щоб діалог оператора з системою здійснювався в інтерактивному режимі.

Таким чином, запропонована інформаційна модель, дозволяє розробити автоматизовану систему управління технологічним процесом пайки складених п’єзокерамічних перетворювачів з метою підвищення якості виробів, що виготовляються.

1.                  Малов В.В. Пьезокерамические датчики. – М.: Энергия, 1978. – 284с.

2.                  Джонсон Р. Механические фильтры в электронике: Пер. с  англ. – М:  Мир, 1986. – 496с., ил.

3.                  Пьезокерамические преобразователи: Справочник. Под ред. Пугачева С.И. – Л.: Судостроение, 1984. – 256с.

4.                  Паэранд Ю.Э., Захожай О.И. Автоматизация технологического процесса пайки составных пьезокерамических преобразователей.//Матеріали Міжнародної конференції з управління “Автоматика-2002”. – Донецьк. – 2002. – С.236-237.

5.                  Паэранд Ю.Е., Захожай О.И. Система автоматизированного управления пайкой составных пьезокерамических преобразователей. //Вісник Східно-українського національного університету ім. В. Даля. – Луганск. – 2003. – №6. – С.197 – 202.

6.                  Козак Ю.А., Орлова Е.Ю., Кучерявый Д.Ю. Принципы и методы создания информационных моделей в автоматизированных системах управления. //Тр. Одесск. политехн. ун-та: Научн. и практ. сб. по техн. и естетств. наукам  – Одесса. – 2003.  – Вып. №1(19). – С. 135 – 139.

7.                  Пат. №56597А Україна МПК⁷ H01L41/00. Спосіб виготовлення складених п’єзокерамічних перетворювачів / Паеранд Ю.Е., Захожай О.І. (Україна) - №2002076297; Заявл. 29.07.2002; Опубл. 15.05.2003, Бюл. №5.