包裝機自動控制系統(tǒng)有哪幾部分組成？

2014-7-1 10:43:23 []

包裝機自動控制系統(tǒng)的組成

溫度是包裝作業(yè)中常見的控制對象，如包裝袋封口時，根據(jù)包裝袋材料的不同，必須使封口溫度穩(wěn)定在某—范圍之內(nèi)，溫度過高會使袋口材料部分熔化，溫度低了則會使封口不嚴(yán)，兩者都導(dǎo)致廢品。下圖是用人工控制恒溫原理示意圖。改變調(diào)壓器的電壓輸出，即可調(diào)節(jié)電阻絲中的電流，從而調(diào)節(jié)恒溫箱的溫度。人工調(diào)節(jié)過程大致如下。

(1) 根據(jù)封口狀況，觀測溫度計讀數(shù)。
(2) 與要求的溫度值進行比較，得出溫度偏高或偏低的數(shù)據(jù)，即溫度偏差的大小和方向。
(3) 根據(jù)溫度偏差的大小和方向，如超出允許范圍值，移動調(diào)壓器的滑動觸頭進行調(diào)節(jié)。如溫度偏高，則減小輸出電壓，使溫度降低; 如溫度偏低，則升高輸出電壓，使恒溫箱溫度升高。

由此可見，人工控溫的過程就是操作人員檢測溫度，計算偏差 (大小和方向)，再糾正偏差的過程。

如果將控溫過程中的人工操作 (檢測和調(diào)節(jié)) 換由自動控制裝置完成，則成為包裝機自動控溫系統(tǒng)。如下圖所示，檢測元件熱電偶檢測恒溫箱內(nèi)的溫度，并將溫度轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓信號2 ，同時反饋給比較器。比較器比較表示給定溫度的給定電壓信號1與檢測電壓信號2的大小，得到溫差信號，其大小和正負(fù)代表溫差的大小和方向。溫差信號△經(jīng)電壓放大和功率放大后，控制執(zhí)行電機的轉(zhuǎn)速和方向，執(zhí)行電機通過傳動裝置拖動調(diào)壓器觸頭調(diào)節(jié)供熱電壓。當(dāng)溫度偏高時，動觸頭向著減小電壓( 電流)方向轉(zhuǎn)動; 反之，當(dāng)溫度偏低時，動觸頭則向著增大電壓( 電流)方向運動，直至恒溫箱內(nèi)溫度達到給定溫度，溫差信號△=0 時觸頭停止運動。

上述包裝機自動溫度控制系統(tǒng)與人工控制系統(tǒng)極為相似，這里熱電偶相當(dāng)于溫度計和人眼，比較器相當(dāng)于人腦，執(zhí)行機構(gòu)相當(dāng)于人手。在包裝機自動控溫過程中兩者同樣都要不斷地檢測偏差，并用檢測到的偏差去糾正系統(tǒng)偏差，可見沒有偏差便沒有調(diào)節(jié)過程。雖說也有偏差等于零的瞬間，但由于系統(tǒng)的慣性等原因，偏差不斷產(chǎn)生，不斷檢測，不斷糾偏，在這種由反饋建立起來的自控系統(tǒng)中，其工作過程就是產(chǎn)生偏差、檢測偏差和糾正偏差矛盾運動的過程。這種控制原理稱為反饋控制原理，利用反饋控制原理組成的系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)。

為了表明包裝機自動控制系統(tǒng)的組成以及信號傳遞情況，通常把組成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)用方框圖表示，并用箭頭標(biāo)明各作用量的傳遞情況。下圖為上述包裝機自動控制系統(tǒng)的組成方框圖。在描述自控系統(tǒng)組成時通常采用以下幾個術(shù)語:
(1) 給定元件可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)給定信號大小的裝置或元件。
(2) 檢測元件由它感受被控對象中被控變量的變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號( 如電壓、電流)的裝置。檢測元件在生產(chǎn)中時刻監(jiān)視并檢測過程運行狀態(tài)，其輸出信號是控制的依據(jù)，因此要求準(zhǔn)確、及時、靈敏。
(3) 比較環(huán)節(jié) 在此處將檢測元件輸出的反饋信號與給定信號相比較，決定偏差信號的大小和方向 (正負(fù))。
(4) 放大元件由于偏差信號—般都較小，因此要通過電壓放大和功率放大，才能驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。放大元件現(xiàn)多為晶體管放大器或集成放大器。比較元件和放大元件組合在—起，有的文獻稱為控制器或調(diào)節(jié)器。
(5) 執(zhí)行元件執(zhí)行元件的作用是接收經(jīng)過放大的偏差信號，直接驅(qū)動被控對象，使被控變量發(fā)生變化，以減小偏差，實現(xiàn)控制要求。
( 6) 被控對象(控制對象、被調(diào)對象)指在自控系統(tǒng)中其工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)設(shè)備或機器。包裝過程中的加熱器、自動計量的料斗、速度控制中的電機等都可以是被控對象。

包裝機自動控制系統(tǒng)中的各種作用量和被控制量有:

(1) 輸人量又稱控制量或調(diào)節(jié)量，通常由給定信號電壓構(gòu)成，或通過檢測元件將非電輸人量轉(zhuǎn)換成電壓信號。
(2) 輸出量又稱被控制量或被調(diào)量，是被控制對象的輸出，是自動控制的目標(biāo)。
(3) 反饋量通過檢測元件將輸出量轉(zhuǎn)變成與給定信號性質(zhì)相同、數(shù)量相同、數(shù)值相近的電壓信號。
(4) 擾動量又稱干擾或噪聲，通常指引起輸出量發(fā)生變化的各種因素。來自系統(tǒng)外部的擾動稱為外擾動。例如電動機負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，電網(wǎng)電壓的波動，環(huán)境溫度的變化等。來自系統(tǒng)內(nèi)部的擾動稱為內(nèi)擾動，如系統(tǒng)元件參數(shù)的變化，運算放大器的零點漂移等。
(5) 偏差輸人量與實際輸出量之差，即給定值與反饋值之差。在實際控制系統(tǒng)中，能夠直接獲取的信息是被控量的測量值而不是實際值，因此通常把設(shè)定值與測量值之差作為偏差值。

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