Особенности автоматизации вакуумной аппаратуры
Характерной особенностью вакуумных установок является то, что в ходе работы параметры процесса — в первую очередь давление и связанные с ним величины — могут изменяться в очень больших пределах (более, чем в миллиарды раз). Столь широкий диапазон обычно не может быть перекрыт одним набором устройств, поэтому на разных стадиях процесса используются разные технические средства. Это усложняет задачу автоматизации настолько, что в настоящее время иногда автоматизируется только одна, наиболее ответственная или длительная часть процесса, а на остальных этапах используется ручное управление. Часто последовательно применяются разные методы автоматизации, например, на этапах первичной откачки — средства «жесткой» автоматики, а на последующих—программаторы. При использовании управляющих ЭВМ резкое изменение методов управления в ходе процесса не вызывает существенных трудностей, однако при этом сохраняется необходимость на всех стадиях процесса использовать датчики и исполнительные элементы, удовлетворяющие специальным требованиям.
Автоматизация вакуумных установок предъявляет следующие основные требования к устройствам, используемым в составе автоматизированного оборудования:
1) стандартизацию входных и выходных сигналов; 2) отсутствие ручных операций при эксплуатации; 3) способность длительно работать без технического обслуживания; 4) повышенную надежность и ресурс.
Требование стандартизации сигналов управления и контроля обусловлено как необходимостью использования одних и тех же элементов вакуумной аппаратуры с различными средствами управления, так и потребностью применения в одной системе управления различных устройств.
В системах автоматического управления используются два основных вида сигналов: аналоговые (плавно изменяющиеся) и диск-: ретНые (двухпозиционные). В соответствии с решением IV Всесоюзной конференции по физике и технике высокого вакуума 1974 г. для датчиков и исполнительных элементов автоматизированной вакуумной аппаратуры рекомендован аналоговый сигнал напряжения, изменяющийся в интервале от 0 до 4-10 В. Современные разработки вакуумной аппаратуры ориентированы на этот диапазон напряжений. Для датчиков и исполнительных элементов, которые не могут работать в этом диапазоне, используются те или иные методы нормализации сигналов (см. раздел 1.4).
В качестве сигнала, используемого для управления и контроля в двухпозиционных устройствах, распространено замыкание (или размыкание) контакта на «землю». Применение стандартных сигналов обеспечивает взаимозаменяемость и техническую совместимость автоматизированной вакуумной аппаратуры.
Требование отсутствия ручных операций в автоматизированной аппаратуре — очевидно Выполнение этого условия влечет за собой значительное усовершенствование, а в ряде случаев — полную переделку устройств, рассчитанных на ручное управление. При этом одновременно решается задача обеспечения длительной работы устройств без технического обслуживания. Устройства, еще только разрабатываемые, рассчитываются, как правило, нс менее чем па 500 ч непрерывной работы без подстройки и регулировки (приблизительно месяц непрерывной круглосуточной работы).
Требования повышенной надежности и ресурса вызваны необходимостью сокращения эксплуатационных расходов и численности обслуживающего персонала при повышенной технической сложности установок, поскольку автоматизация обычно сопровождается существенным усложнением оборудования. Эти требования удовлетворяются соответствующим выбором технических решений (применение новых материалов, использование бесконтактных коммутаторов и т. и.). Кроме того, эффективным методом повышения надежности является уменьшение сложности аппаратуры путем выполнения с помощью программы ЭВМ функций, обычно возлагаемых на технические средства.