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包裝機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成
溫度是包裝作業(yè)中常見(jiàn)的控制對(duì)象，如包裝袋封口時(shí)，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(guò)高會(huì)使袋口材料部分熔化，溫度低了則會(huì)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(guò)程大致如下。
(1) 根據(jù)封口狀況， 觀測(cè)溫度計(jì)讀數(shù)。
(2) 與要求的溫度值進(jìn)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(dòng)調(diào)壓器的滑動(dòng)觸頭進(jìn)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(jiàn)，人工控溫的過(guò)程就是操作人員檢測(cè)溫度，計(jì)算偏差 (大小和方向)，再糾正偏差的過(guò)程。
如果將控溫過(guò)程中的人工操作 (檢測(cè)和調(diào)節(jié)) 換由自動(dòng)控制裝置完成，則成為包裝機(jī)自動(dòng)控溫系統(tǒng)。如下圖所示，檢測(cè)元件熱電偶檢測(cè)恒溫箱內(nèi)的溫度，并將溫度轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)2 ，同時(shí)反饋給比較器。比較器比較表示給定溫度的給定電壓信號(hào)1與檢測(cè)電壓信號(hào)2的大小，得到溫差信號(hào)，其大小和正負(fù)代表溫差的大小和方向。溫差信號(hào)△經(jīng)電壓放大和功率放大后，控制執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，執(zhí)行電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置拖動(dòng)調(diào)壓器觸頭調(diào)節(jié)供熱電壓。當(dāng)溫度偏高時(shí)，動(dòng)觸頭向著減小電壓( 電流)方向轉(zhuǎn)動(dòng); 反之，當(dāng)溫度偏低時(shí)，動(dòng)觸頭則向著增大電壓( 電流)方向運(yùn)動(dòng)，直至恒溫箱內(nèi)溫度達(dá)到給定溫度，溫差信號(hào)△=0 時(shí)觸頭停止運(yùn)動(dòng)。
為了表明包裝機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成以及信號(hào)傳遞情況，通常把組成系統(tǒng)的各個(gè)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(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成方框圖。在描述自控系統(tǒng)組成時(shí)通常采用以下幾個(gè)術(shù)語(yǔ):
(1) 給定元件 可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)給定信號(hào)大小的裝置或元件。
(2) 檢測(cè)元件 由它感受被控對(duì)象中被控變量的變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)( 如電壓、電流)的裝置。檢測(cè)元件在生產(chǎn)中時(shí)刻監(jiān)視并檢測(cè)過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)，其輸出信號(hào)是控制的依據(jù)，因此要求準(zhǔn)確、及時(shí)、靈敏。
(3) 比較環(huán)節(jié) 在此處將檢測(cè)元件輸出的反饋信號(hào)與給定信號(hào)相比較， 決定偏差信號(hào)的大小和方向 (正負(fù))。
(4) 放大元件 由于偏差信號(hào)—般都較小，因此要通過(guò)電壓放大和功率放大，才能驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(xiàn)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(guò)放大的偏差信號(hào)，直接驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象，使被控變量發(fā)生變化，以減小偏差，實(shí)現(xiàn)控制要求。
( 6) 被控對(duì)象(控制對(duì)象、被調(diào)對(duì)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(jī)器。包裝過(guò)程中的加熱器、自動(dòng)計(jì)量的料斗、速度控制中的電機(jī)等都可以是被控對(duì)象。
包裝機(jī)自動(dòng)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(hào)電壓構(gòu)成，或通過(guò)檢測(cè)元件將非電輸人量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。
(2) 輸出量 又稱被控制量或被調(diào)量，是被控制對(duì)象的輸出，是自動(dòng)控制的目標(biāo)。
(3) 反饋量 通過(guò)檢測(cè)元件將輸出量轉(zhuǎn)變成與給定信號(hào)性質(zhì)相同、數(shù)量相同、數(shù)值相近的電壓信號(hào)。
(4) 擾動(dòng)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(lái)自系統(tǒng)外部的擾動(dòng)稱為外擾動(dòng)。例如電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，環(huán)境溫度的變化等。來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部的擾動(dòng)稱為內(nèi)擾動(dòng)，如系統(tǒng)元件參數(shù)的變化， 運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移等。
(5) 偏差 輸人量與實(shí)際輸出量之差， 即給定值與反饋值之差。 在實(shí)際控制系統(tǒng)中，能夠直接獲取的信息是被控量的測(cè)量值而不是實(shí)際值， 因此通常把設(shè)定值與測(cè)量值之差作為偏差值。
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