Chế tạo một số phần tử và thiết bị điều khiển, đo lường quan trọng trên tàu thuỷ bằng phương pháp chuẩn module và ứng dụng các công nghệ tiên tiến - Các qui trình công nghệ chế tạo phần tử, thiết bị

tæng c«ng ty c«ng nghiÖp tµu thñy viÖt nam

c«ng ty c¬ khÝ - ®iÖn - ®iÖn tö tµu thñy

_________________________________________________

Ch−¬ng tr×nh KHCN cÊp nhµ n−íc KC 06

"øng dông c«ng nghÖ tiªn tiÕn trong s¶n xuÊt s¶n phÈm xuÊt

khÈu vµ s¶n phÈm chñ lùc"

Dù ¸n

ChÕ t¹o mét sè phÇn tö vµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn,

®o l−êng quan träng trªn tµu thñy

b»ng ph−¬ng ph¸p chuÈn module vµ øng dông

c¸c c«ng nghÖ tiªn tiÕn

M· sè KC 06. DA.13.CN

______________________________________________________

Chuyªn ®Ò: c¸c quy tr×nh c«ngnghÖ chÕ t¹o phÇn tö, thiÕt bÞ

ThS NguyÔn sü hiÖp

5473-3

Hµ Néi - 5/2005

I. Sù cÇn thiÕt ¸p dông quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o phÇn

tö thiÕt bÞ ...........................................................................................................4

II. C¸c c«ng nghÖ quan träng tõng ®−îc lùa chän trong

qu¸ tr×nh chÕ t¹o phÇn tö, thiÕt bÞ ..................................................4

2.1. C«ng nghÖ tÝch hîp vi m¹ch vµ lËp tr×nh..............................................4

2.1.1. Hä vi ®iÒu khiÓn MCS51 ...................................................................5

2.1.2. Vi ®iÒu khiÓn PIC.............................................................................6

2.1.3. Vi ®iÒu khiÓn AVR ............................................................................8

2.1.4. C«ng nghÖ ASIC...............................................................................9

2.1.4.1. Full-Custom Asic ........................................................................10

2.1.4.2. Standard-Cell-Based Asic:...........................................................10

2.1.4.3. Gate-Array-Based Asics..............................................................11

2.1.4.4. Programable Logic Devices: .......................................................11

2.1.4.5. Field-Programable Gate Arrays (FPGA): ...................................13

2.2. VÊn ®Ò truyÒn d÷ liÖu vµ m¹ng c«ng nghiÖp.......................................16

2.2.1. CÊu tróc chung cho c¸c phÇn cøng giao diÖn m¹ng............................17

2.2.1.1. GhÐp nèi c¸c thiÕt bÞ tr−êng........................................................18

2.2.1.2. PhÇn mÒm giao diÖn m¹ng ..........................................................19

2.2.2. ThiÕt lËp hÖ thèng m¹ng trªn tµu thuû (SCADA) ................................19

2.2.2.1. Kh¸i qu¸t chung ..........................................................................19

2.2.2.2. CÊu tróc c¬ b¶n hÖ thèng SCADA trªn tµu thuû .........................20

2.2.2.3. HÖ SCADA trªn tµu thuû.............................................................21

3. C«ng nghÖ b¶o vÖ..................................................................................23

III. S¬ ®å quy tr×nhc«ng nghÖ chÕ t¹o ..........................................27

3.1. S¬ ®å quy tr×nh c«ng nghÖ ..................................................................27

3.2. C¸c b−íc thùc hiÖn. ............................................................................28

3.2.1. B−íc 1: Th«ng tin ®Çu vµo ..............................................................28

3.2.2. B−íc 2: Lùa chän gi¶i ph¸p tèi −u ...................................................28

3.2.2.1. Ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ chuÈn module ...........................................28

3.2.2.2. C¸c b−íc c¬ b¶n trong thiÕt kÕ s¶n phÈm module.......................29

3.2.2.3. Lùa chän c¸c thiÕt bÞ vµ gi¶i ph¸p thiÕt kÕ..................................30

3.2.3. B−íc 3: Mua s¾m nhËp linh kiÖn......................................................36

3.2.4.B−íc 4: ThiÕt kÕ mÉu m·, kiÓu d¸ng c«ng nghiÖp................................36

3.2.5. B−íc 5: L¾p r¸p, tÝch hîp c¸c thiÕt bÞ `` ...........................................38

3.2.6.B−íc 6: TEST trªn c¸c dông cô kiÓm ®Þnh..........................................39

3.2.7. B−íc 7: B¶o qu¶n, b¶o vÖ................................................................39

3.2.8. B−íc 8: Gia c«ng vá, nh·n m¸c........................................................39

1

3.2.9. B−íc 9 : L¾p r¸p tæng thÓ, c«ng viÖc ®−îc thùc hiÖn hoµn thiÖn lÇn cuèi

..............................................................................................................39

3.2.10. B−íc 10 : C¸c b−íc thö.................................................................40

IV. KÕt luËn.......................................................................................................40

2

Më ®Çu

Sù tiÕn bé trong kü thuËt hiÖn ®¹i, tr−íc tiªn ®−îc dùa vµo sù tèi −u ho¸ kü

thuËt trong ý nghÜa kinh tÕ. TiÕn bé kü thuËt thùc chÊt lµ tiÕn bé kinh tÕ. Cïng víi

sù bïng næ cña c«ng nghÖ th«ng tin th× c¸c phÇn tö vµ thiÕt bÞ ®o trªn tµu còng dÇn

®−îc sè ho¸ thay cho c¸c m¹ch r¬ le, m¹ch b¶o vÖ t−¬ng tù. Kho¶ng tõ nh÷ng n¨m

70 trë l¹i ®©y víi sù trî gióp cña c«ng nghÖ b¸n dÉn vµ kü thuËt sè, c¸c phÇn tö

thiÕt bÞ ®· ®−îc tèi −u ho¸ vÒ kiÕn tróc hÖ thèng còng nh− kÝch th−íc vËt lý nh−ng

vÉn ®¶m b¶o ®−îc nh÷ng tÝnh n¨ng c¬ b¶n cña c¸c phÇn tö thiÕt bÞ, thËm chÝ cßn cã

sù nh¶y vät vÒ c«ng nghÖ, bæ sung thªm nhiÒu tÝnh n¨ng cho c¸c thiÕt bÞ do cã sù

tham gia cña c¸c phÇn tö th«ng minh.

Tr−íc ®©y, c¸c phÇn tö vµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, ®o l−êng trªn tµu hÇu hÕt ®−îc

chÕ t¹o d−íi d¹ng c¸c m¹ch t−¬ng tù, rêi r¹c vµ cång kÒnh, bo m¹ch lµ tæ hîp cña

c¸c phÇn tö diode, transitor b¸n dÉn.. nªn kÝch th−íc c¬ khÝ lín, rÊt dÔ chÞu c¸c t¸c

®éng cña m«i tr−êng biÓn còng nh− c¸c ¶nh h−ëng rung xãc cña m«i tr−êng lµm

viÖc, dÉn ®Õn t×nh tr¹ng lµm viÖc kÐm tin cËy, ®é chÝnh x¸c thÊp. Khi x¶y ra háng

hãc th× khã söa ch÷a, thay thÕ do tÝnh ®ång bé cña hÖ thèng vµ thêi gian kh¾c phôc

sù cè th−êng kÐo dµi, ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn tiÕn ®é vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ. §¬n cö nh−

hÖ thèng ®o b¸o tËp trung c¸c th«ng sè m¸y chÝnh, víi c¸ch thiÕt kÕ hÖ thèng theo

kiÓu hÖ truyÒn ®éng c¬ khÝ, c¸c tiÕp ®iÓm t¸c ®éng d−íi sù ®iÒu khiÓn cña c¸c c«ng

t¾c t¬, r¬ le nªn hÖ thèng sÏ chÞu ¶nh h−ëng kh«ng nhá cña trÔ, khi cã rung xãc cña

m«i tr−êng lµm viÖc dÔ g©y ra c¸c t¸c ®éng sai lÖch dÉn ®Õn kÕt qu¶ ®o thiÕu chÝnh

x¸c. Khi x¶y ra sù cè th× ph¶i thao t¸c ng¾t nguån ë diÖn réng míi tiÕn hµnh söa

ch÷a, thay thÕ ®−îc, viÖc t×m ra chÝnh x¸c vÞ trÝ bÞ sù cè còng hÕt søc khã kh¨n. NÕu

ta thay thÕ hÖ thèng ®o b¸o tËp trung rêi r¹c nãi trªn b»ng mét hÖ thèng tÝch hîp

®−îc chÕ t¹o theo ph−¬ng ph¸p chuÈn module, øng dông kü thuËt sè cã cÊu tróc vËt

lý gän nhÑ, bÒn v÷ng, ho¹t ®éng tin cËy víi ®é chÝnh x¸c cao, chÞu ®−îc c¸c chÊn

®éng, rung xãc vµ t¸c ®éng ¨n mßn cña m«i tr−êng biÓn. C¸c phÇn tö thiÕt bÞ ®−îc

chÕ t¹o theo ph−¬ng ph¸p chuÈn module vµ ®−îc s¶n xuÊt ®ång bé theo c«ng nghÖ

tù ®éng ho¸ hoµn toµn ®¶m b¶o viÖc l¾p r¸p ®¬n gi¶n, thuËn tiÖn trong viÖc phèi

ghÐp víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn, ®o l−êng kh¸c trªn tµu vµ viÖc triÓn khai c¸c hÖ

SCADA, DCS cho c¸c tµu lín vµ hiÖn ®¹i. C¸c module nµy ®−îc chuÈn ho¸ dùa trªn

c¸c c«ng nghÖ kü thuËt vi ®iÖn tö, vi xö lý, tin häc c«ng nghiÖp, c«ng nghÖ kh¶

tr×nh.

3