Устройства со сменной программой
Средства программного управления — программаторы — содержат набор величин (уставок), который в соответствии с временной программой последовательно воспроизводится при управлении определенными параметрами технологического процесса. Величины могут быть представлены как в аналоговой, так и в цифровой форме.
Одним из видов аналоговых программаторов является устройство, в котором программа задается в виде кривой, вычерченной на бумажной ленте. В процессе перемотки ленты с помощью оптического следящего устройства на выходе программатора воспроизводится управляющий сигнал, пропорциональный отклонению кривой от нулевой линии. При необходимости остановить выполнение программы — отключается двигатель перемотки ленты. Иногда применяются аналоговые программаторы, в которых величины представлены в виде набора уставок регуляторов командного сигнала (например, потенциометров). В ходе выполнения программы специальный переключатель, управляемый датчиком времени, последовательно воспроизводит этот набор сигналов на выходе устройства.
Как в нашей стране, так и за рубежом в настоящее время наиболее распространены цифровые средства программного управления. Информация чаще всего представляется в форме двоичных цифр (кодов). Эти цифры по своему назначению делятся на два вида: числа, используемые для воспроизведения соответствующих значений параметров на объекте управления и команды, определяющие порядок и содержание действий самой системы управления — например, в какой момент времени и по какому каналу управления должно быть выдано определенное число. В выходных цепях таких программаторов обычно используются цифро-аналоговые преобразователи, формирующие аналоговые управляющие сигналы стандартного интервала, пропорциональные числам, подлежащим выдаче на объект управления.
Для хранения чисел и команд в программаторах используются запоминающие устройства значительной емкости (до нескольких тысяч величин). Применяются внешние носители: перфокарты, перфолента, магнитная запись и т. п. Ленточные носители широко используются, когда реализация программ не связана со сложными логическими преобразованиями и представляет собой длинную цепь последовательных действий. В этих случаях программа воспроизводится по коротким участкам — «кадрам», считываемым с ленты. Скорость смены кадров регулируется датчиком времени («таймером») или другим времязадающим устройством (в простейшем случае — двигателем перемотки ленты).
В последнее время получают распространение программаторы с внутренними запоминающими устройствами, аналогичными устройствам памяти вычислительных машин. Наличие в памяти всей программы дает возможность быстрого доступа к любому ее участку, а это, в свою очередь, позволяет легко изменять алгоритм управления в зависимости от состояния объекта и других факторов. Такие программаторы часто снабжаются развитой системой входных и выходных каналов и сложными логическими (а иногда и арифметическими) устройствами. По составу и функциям они приближаются к управляющим ЭВМ. В них широко используются достижения современной вычислительной техники как в части элементной базы, так и в области программного обеспечения (например, методы автоматического программирования, упомянутые в III.2).
В вакуумных процессах наибольшее распространение получили сравнительно несложные конструкции программаторов, преимущественно с внешними носителями информации.
На рис. 5 показана схема вакуумной установки — печи отжига и пайки — с программным управлением температурой нагрева. В качестве устройства, задающего программу, используется программатор с ленточным носителем. Командные сигналы, задающие значение температуры, поступают на регулирующий потенциометр, где сравниваются с действительной температурой, измеряемой термопарным датчиком. В результате сравнения формируется управляющий сигнал, который через релейные устройства включает или выключает нагреватель печи. Вакуумное реле блокирует сигнал включения, если вакуум в печи ниже заданного предела, при Этом одновременно приостанавливается выполнение программы до момента улучшения вакуума.
К средствам программного управления примыкают конвейерные и карусельные автоматы. В них, в ходе процесса, осуществляется перемещение обрабатываемых изделий, а режим обработки регулируется путем установки определенных значений параметров процесса (например, температуры прогрева) вдоль пути перемещения. Таким образом, в конвейерных системах осуществляется управление процессом, аналогичное программному с той разницей, что регулирование режима во времени достигается изменением его в пространстве. Конвейерные и карусельные устройства особенно широко применяются в массовых производствах, например, при откачке приемо-усилительных ламп.