Только что закончили достаточно длительную работу (заняла в целом от постановки задачи до реализации 3 месяца) установки российской системы АСУТП типа "Овен" на 2 наши вакуумных печи.
На первую печь мы установили АСУ ТП вместо штатного вакуумметра (всё равно он давно заменён нами на прибор собственной разработки на фото его тоже видно в левом верхнем углу). Для модернизации специально была выбрана наиболее плохо работающая из двух условно-исправных установка. Поскольку в тот момент было непонятно, как наш "Овен" можно соединить с схемой управления печью, то выбрали именно такой не очень дизайнерский вариант установки пользовательского интерфейса.
Глаза боятся, а руки делают. Пока наш специалист по АСУТП ждал поставки, потом собирал "Овен"-ы воедино, затем программировал их, мы провели средний ремонт самой установки, ликвидировав её старческие вакуумные болезни.
Изначально решено было сделать бюджетное решение, не автоматизируя сам процесс управления откачным оборудованием (поскольку такая автоматизация не особо экономит что-то), сосредоточившись лишь на управлении нагревателями печи для создания нужных термо-профилей, которые оператор должен задавать для АСУТП в виде отрезков времени и величин температуры, которые наша система должна в это время поддерживать. При этом, саму систему питания нагревателей печи, как и регуляторы мощности этих нагревателей не стали трогать, так как это достаточно надёжная тиристорная схема.
Первый вариант реализовали по чисто релейному принципу. Наш компьютер просто прерывал аналоговый сигнал от резистора регулировки уровня тока нагревателей печи. Испытания показали, что это слишком грубый механизм, поэтому в окончательной версии для управления блоком нагревателей задействовали штатный ЦАП, который, фактически, выступил в роли того упомянутого ручного регулятора. При этом сам ручной регулятор, как уже от старости работающий плохо, тоже заменили многооборотным современным резистором.
Для упрощения отказались от ПИД-алгоритма, а вместо него создали дополнительную таблицу величин напряжения, подаваемого от ЦАП на регулятор, в зависимости от диапазона температур в печи. Ввели возможность выбора одной из двух имеющихся в печи термопар (верхней или нижней), как основной для регулятора (вторая термопара при этом является контрольной).
Отладка всей системы заняла месяц неспешной работы, проводимой тогда, когда нет никаких других работ по обслуживанию оборудования, а я, как идеолог этой темы, не занят административкой или бизнесом.
Следующую вакуумную печь модернизировали за 7 рабочих дней.
Правда, при её опытной эксплуатации теперь выяснилось, что печь тоже имеет старческие болезни, которые пока не очевидно, как лечить.
Следует ещё добавить, что обе АСУТП сейчас включены в нашу изолированную локальную сеть, через которую скидывают на сервер в режиме реального времени все температурные кривые, сохраняющие историю проведённых технологических процессов. За этим следит разработанная нами и совершенствующаяся постоянно специальная программа, являющаяся верхней частью общей АСУ ТП нашего производства. Про возможности этой программы я тоже как-нибудь расскажу.
Комментарии (38)
Shadow_ru
06.03.2026 03:16>Для упрощения отказались от ПИД
Я так понимаю, когда фехраль чуть окиснет через полгода все побегут править те таблицы, не догадываясь о том, что ПИД выдуман для упрощения таких ситуаций ?
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16+-20 градусов по термопаре, закреплённой на столе, где находится загрузка вакуумной камеры - достаточно приемлемо, особенно если учитывать, что в вакууме тепло передаётся во многом излучением (и не сильно отличающимся от свойств излучения молекулярным теплообменом) и отклонение температуры загрузки от температуры даже закреплённой рядом термопары может достигать десятков градусов, если не больше. Перфекционизм - это прекрасно, особенно, когда это делается за чужие деньги.
Shadow_ru
06.03.2026 03:16О, деньги пошли в ход. Неплохо, неплохо. А в какой момент две циферки стали стоить дороже табличек во много циферок ? Да ещё и без Д части, которая потребует, бггг, минимум две таблички ?
Вы, вероятно, где то прочли про feed-forward подход, но забили на его вторую часть, где точная подстройка уже ведётся ПД частью.
По поводу 20 градусов -в ГОСТах, где требуется подобное оборудование практически всегда указан диапазон +-5 градусов. Так что это не перфекционизм, а стандарты.
zatim
06.03.2026 03:16Точность 5 градусов на диапазоне 1500? Где нужна такая точность? А главное - зачем? Если вместо 1500 градусов будет 1495 - что от этого изменится или пойдет не так?
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16В России самые "крутые специалисты" в области написания ГОСТов. Я не удивлюсь, что и упомянутый ГОСТ существует. Причём, эти "писатели ГОСТов обычно сами вообще не прикасались практически никогда к тому, что регламентируют ими созданные "стандарты" (знаю это не понаслышке, как единственный реальный производитель одного из классов приборов, для которого недавно обновлено куча стандартов вообще даже без попытки со мной посоветоваться).
Считаю, что тему "стандартизации" и всяческих испытаний давно пора в РФ выделить в отдельную отрасль, со своим министерством, поскольку в этом круче наших нет никого в мире, видимо. Тут, наконец-то, у наших появится шанс всех превзойти. Причём, чем хуже обстоят дела с какой то отраслью, тем больше сообщений в СМИ о всяческой "стандартизации" там и испытательной деятельности там же.
YegorP
06.03.2026 03:16
diakin
06.03.2026 03:16
дизайнеры такие дизайнеры! 
Moog_Prodigy
06.03.2026 03:16Этот стул специально предназначен чтобы сбоку куда-то подлазить и при этом не вставать.
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16На этом стуле сидят, а стоят преимущественно, так как высота печи больше человеческого роста.
alexhu
06.03.2026 03:16Для упрощения отказались от ПИД-алгоритма, а вместо него создали дополнительную таблицу величин напряжения, подаваемого от ЦАП на регулятор
Это неправильно. У вас нет сложно-непонятных взаимосвязей, что бы затруднится применить обратную связь. Тут вас спасают скромные размеры печи и постоянное присутствие обслуживающего персонала.
А с другой стороны я не знаю какие работы вы производите и загрузку, возможно вам полностью хватает константных значений. Так раньше делали, когда не хватало программно-аппаратных ресурсов.
diakin
06.03.2026 03:16Наш компьютер просто прерывал аналоговый сигнал от резистора регулировки уровня тока нагревателей печи. Испытания показали, что это слишком грубый механизм
А почему грубый-то? Можно регулировать, управляя скважностью импульсов. Простые цапы так и реализованы.
YegorP
06.03.2026 03:16Я так делал, тоже вакуумную печь автоматизировал. Проблема в том, что когда ты резко щёлкаешь вкл-выкл несколько килоампер, то это отражается на показаниях датчиков температуры и вакуума. Ступеньки появляются там, где их вообще не ждут. Даже если силовая часть на полупроводниках. И объяснить/устранить это может быть дороже, чем всё-таки настроить плавное регулирование.
zatim
06.03.2026 03:16Я, конечно, не знаю как там в вакуумных печах, но с муфельными дело имел. Там одна спираль, единственный способ управления ею - резко щелкать вкл-выкл. Что вы подразумеваете под плавным регулированием? Щелкать той же спиралью с помощью ШИМ? Так это то же самое щелканье теми же самыми килоамперами, только еще вдобавок с высокой частотой.
Moog_Prodigy
06.03.2026 03:16Щелкать сотнями ампер вполне можно и тиристорами, а если есть схема детектора нуля, то помехи минимальны. ШИМ на таких мощах редко применяется, обычно : фазовое регулирование по углу открытия (вот тут помехи могут вылезти но это максимально плавное регулирование), пропуск части периодов питающей сети и даже для уменьшения токов через ключи могут применяться автотрансформаторы с отводами. На полной нагрел печь, отключил половину трансформатора и регулируй в узком диапазоне на токах поменьше. Что-то идет напрямую, что-то через ключи. Но это конечно, довольно экзотические случаи.
А для борьбы со ступеньками при включениях-выключениях спасает как раз ПИД. Ему пофиг на выбросы в 0.1 сек, он их даже не заметит, ведь печь штука очень инерционная и И-Д коэффициенты подбираются именно под эту инерцию. Вот у Овна есть такой несложный ТРМ500, в нем есть даже функция автонастройки ПИД коэффициентов, и всегда можно поправить если что то не нравится. Да и вручную там делов немного.
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16Возможно, вы не уловили в статье, что наша АСУ ТП накручена на уже имеющуюся в старом оборудовании работоспособную систему регулировки тока нагревателей. Эта система конечно же на тиристорах, трёхфазная и вполне прилично работающая. Нами же был найден наиболее правильный (и дешёвый), с моей точки зрения, способ сопряжения компьютера ОВЕНа с этой системой.
Moog_Prodigy
06.03.2026 03:16А вот об этом вы и не написали, и я ринулся в обьяснения... Потому что кто-то не написал, кто-то не прочитал. Бывает. У моих вакуумных камер тоже условия еще те, и сложно обьяснять их разработчикам, что мощный ТЭН унутре греет только радиацией. Радиация? Это же опасно! Дебилы.
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16При 0,0001 мБар (как в нашей Тесла) мощный ТЭН, представляющий собой толстую молибденовую проволоку, намотанную на керамические держатели, греет частично ИК излучением, а частично молекулярным теплопереносом. И то, и другое распространяется строго по прямой (при данном уровне вакуума). Поэтому, температура самих ТЭН-ов существенно (на несколько сотен градусов) превышает температуру тепловых экранов первой линии, а там их 4-5 линий. Нагрев же самой загрузки происходит прежде всего от излучения от тепловых экранов, поскольку их угловая видимость больше в несколько раз, чем угловая видимость самих ТЭНов. Поэтому, вакуумная печь имеет большую тепловую инерцию, как по разогреву, так и по остыванию, так как масса тепловых экранов в несколько раз больше, чем масса ТЭНов.
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16Дополнительно акцентировал сейчас в тексте момент, что систему регулировки тока нагревателей не трогали!
NutsUnderline
06.03.2026 03:16раз уж заявили АСУТП и SCADA то буквально абзац по структуре: где и как чего крутиться можно было бы написать. Таблица то эта ваша, алгоритмы управления все на панели оператора крутяться? Исполниловка как и на чем подключена? Не проще ли было это сделать на готовом и таки pid регуляторе? (на который "сверху" уставка выдается)
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16Не проще, поскольку у нас много типов техпроцессов со своими собственными режимами отжига. Все, кто хоть немного работал с системами, подобными "Овен", знают, что там панель управления + компьютер. Америку тут открыть невозможно. Про выбранный способ управления данной печью со стандартного компьютера ОВЕНа я упомянул.
NutsUnderline
06.03.2026 03:16Тут риторический вопрос о назначении статьи и ее целевой аудитории, но я просто скажу так: А вдруг именно это статью увидит студент (будущий) автоматизатор и чуть больше инфы принесло бы ему явную пользу в обучении. (Притянуто конечно, откуда бы сейчас такие студенты)
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16Потенциальные студенты есть. Мы вот ребят после школы берём и обучаем на операторов ЧПУ, а иногда (талантливых) и даже на технологов металлообработки. Но со школы молодёжь совсем нулёвая приходит. Часто даже делить и умножать не умеют совсем. А уж про возведение числа в степень я вообще не заикаюсь.
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16Добавил фото с табличкой, которая задаёт значения тока нагревателей в зависимости от диапазона температур регулировки.
alexhu
06.03.2026 03:16а я, как идеолог этой темы, не занят административкой или бизнесом
Что за бизнес такой? Может мы тоже поучаствуем?
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16производство электровакуумных приборов и комплектующих для ЭВП, а так же механических деталей для приборостроения. Как хотите поучаствовать?
alexhu
06.03.2026 03:16Если есть хорошая капитализация, если есть хорошая прибыль - то почему нет?
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16Я вас спросил о видимом вами способе своего участия в нашем бизнесе (по крайней мере, мой русский язык так читает мой вопрос), а вы отвечаете таким образом, будто я уже вас позвал участвовать в бизнесе. ;-)
Moog_Prodigy
06.03.2026 03:16Интересно но по удаленке вряд ли вам нужны человеки. Как насчет удаленного НИОКР с оплатой "по факту" + материалы ? Установки то и у меня есть всякие разные...
videoelektronic Автор
06.03.2026 03:16А вы напишите в личку тут про свои возможности и ваше местоположение. Я никогда не исключаю никакого сотрудничества, если это ко взаимной пользе.
fixin
Что такое вакуумная печь?
videoelektronic Автор
это установка для нагрева загрузки в вакууме. Давление порядка 0,0001 мБар, температура до +1500 градусов Цельсия.
YegorP
Вакуум автоматом делается или вручную насосы запускать?
videoelektronic Автор
Вакуум делается насосами, перед тем, как откачивать надо руками загрузить печку. При этом, правильно установить загрузку деталей туда, выбрав правильную "кастрюльку" или правильную оправку для отжига с давлением. Поэтому, не имеет смысла (не даёт особой экономии), полное возложение на автоматику замены нажатия нескольких кнопок на пульте управления вакуумной системой. Более того, с учётом, что до сих пор в теме измерения низких давлений (вакуума) всегда есть неопределённость показаний датчика (любой датчик там косвенный, имеющий кучу побочных эффектов в реальном производстве), то полностью устранять оператора-человека ещё и сопряжено с рисками непонимания причин возможной неудовлетворительной работы установки.
YegorP
Мы делали автоматом в три этапа. Сначала два механических насоса основную массу выгоняют, потом диффузионный подхватывает остатки до глубокого вакуума. Вроде работало.
Идея была чтоб всё просто как в стиральной машинке. Загрузил, кнопку нажал, забыл на сутки (в рамках разумного).
videoelektronic Автор
Если всегда примерно один и тот же технологический процесс, то так, как вы написали, вполне возможно делать. Если же через печь проходит очень много разновидностей деталей, их заготовок (для размягчения металла перед следующей операцией штамповки) + целиковые узлы ЭВП собранные + хочется ещё и паять в этих печах вакуумно-плотные соединения керамики и металла, к тому же, к разным деталям перед вакуумным отжигом применяются разные варианты мойки-травления, то периодическое наблюдение за вакуумом в процессе отжига необходимо. Но сейчас разгрузили работницу от рутинного дела ведения процесса по термо-заданию. Остальное она делает после загрузки быстро нажатием трёх кнопок за пару минут. А затем иногда подходит померить вакуум. Таким образом, раньше эта женщина за одной печью следила, а теперь за двумя печами, да ещё и занимается установкой деталей в оправки для за неволенного отжига (если нужно).