包裝機自動控制系統有哪幾部分組成？

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

包裝機自動控制系統的組成

溫度是包裝作業中常見的控制對象，如包裝袋封口時，根據包裝袋材料的不同，必須使封口溫度穩定在某—范圍之內，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，兩者都導致廢品。下圖是用人工控制恒溫原理示意圖。改變調壓器的電壓輸出，即可調節電阻絲中的電流，從而調節恒溫箱的溫度。人工調節過程大致如下。

(1) 根據封口狀況，觀測溫度計讀數。
(2) 與要求的溫度值進行比較，得出溫度偏高或偏低的數據，即溫度偏差的大小和方向。
(3) 根據溫度偏差的大小和方向，如超出允許范圍值，移動調壓器的滑動觸頭進行調節。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 (檢測和調節) 換由自動控制裝置完成，則成為包裝機自動控溫系統。如下圖所示，檢測元件熱電偶檢測恒溫箱內的溫度，并將溫度轉換為對應的電壓信號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，其大小和正負代表溫差的大小和方向。溫差信號△經電壓放大和功率放大后，控制執行電機的轉速和方向，執行電機通過傳動裝置拖動調壓器觸頭調節供熱電壓。當溫度偏高時，動觸頭向著減小電壓( 電流)方向轉動; 反之，當溫度偏低時，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與人工控制系統極為相似，這里熱電偶相當于溫度計和人眼，比較器相當于人腦，執行機構相當于人手。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偏差，可見沒有偏差便沒有調節過程。雖說也有偏差等于零的瞬間，但由于系統的慣性等原因，偏差不斷產生，不斷檢測，不斷糾偏，在這種由反饋建立起來的自控系統中，其工作過程就是產生偏差、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稱為反饋控制系統。

為了表明包裝機自動控制系統的組成以及信號傳遞情況，通常把組成系統的各個環節用方框圖表示，并用箭頭標明各作用量的傳遞情況。下圖為上述包裝機自動控制系統的組成方框圖。在描述自控系統組成時通常采用以下幾個術語:
(1) 給定元件可根據工藝要求調節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，并將其轉換為電信號( 如電壓、電流)的裝置。檢測元件在生產中時刻監視并檢測過程運行狀態，其輸出信號是控制的依據，因此要求準確、及時、靈敏。
(3) 比較環節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)。
(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，才能驅動執行機構。放大元件現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節器。
(5) 執行元件執行元件的作用是接收經過放大的偏差信號，直接驅動被控對象，使被控變量發生變化，以減小偏差，實現控制要求。
( 6) 被控對象(控制對象、被調對象)指在自控系統中其工藝參數需要控制的生產設備或機器。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中的各種作用量和被控制量有:

(1) 輸人量又稱控制量或調節量，通常由給定信號電壓構成，或通過檢測元件將非電輸人量轉換成電壓信號。
(2) 輸出量又稱被控制量或被調量，是被控制對象的輸出，是自動控制的目標。
(3) 反饋量通過檢測元件將輸出量轉變成與給定信號性質相同、數量相同、數值相近的電壓信號。
(4) 擾動量又稱干擾或噪聲，通常指引起輸出量發生變化的各種因素。來自系統外部的擾動稱為外擾動。例如電動機負載轉矩的變化，電網電壓的波動，環境溫度的變化等。來自系統內部的擾動稱為內擾動，如系統元件參數的變化，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，因此通常把設定值與測量值之差作為偏差值。

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