包装机自动控制系统有哪几部分组成？

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

包装机自动控制系统的组成

温度是包装作业中常见的控制对象，如包装袋封口时，根据包装袋材料的不同，必须使封口温度稳定在某—范围之内，温度过高会使袋口材料部分熔化，温度低了则会使封口不严，两者都导致废品。下图是用人工控制恒温原理示意图。改变调压器的电压输出，即可调节电阻丝中的电流，从而调节恒温箱的温度。人工调节过程大致如下。

(1) 根据封口状况，观测温度计读数。
(2) 与要求的温度值进行比较，得出温度偏高或偏低的数据，即温度偏差的大小和方向。
(3) 根据温度偏差的大小和方向，如超出允许范围值，移动调压器的滑动触头进行调节。如温度偏高，则减小输出电压，使温度降低; 如温度偏低，则升高输出电压，使恒温箱温度升高。

由此可见，人工控温的过程就是操作人员检测温度，计算偏差 (大小和方向)，再纠正偏差的过程。

如果将控温过程中的人工操作 (检测和调节) 换由自动控制装置完成，则成为包装机自动控温系统。如下图所示，检测元件热电偶检测恒温箱内的温度，并将温度转换为对应的电压信号2 ，同时反馈给比较器。比较器比较表示给定温度的给定电压信号1与检测电压信号2的大小，得到温差信号，其大小和正负代表温差的大小和方向。温差信号△经电压放大和功率放大后，控制执行电机的转速和方向，执行电机通过传动装置拖动调压器触头调节供热电压。当温度偏高时，动触头向着减小电压( 电流)方向转动; 反之，当温度偏低时，动触头则向着增大电压( 电流)方向运动，直至恒温箱内温度达到给定温度，温差信号△=0 时触头停止运动。

上述包装机自动温度控制系统与人工控制系统极为相似，这里热电偶相当于温度计和人眼，比较器相当于人脑，执行机构相当于人手。在包装机自动控温过程中两者同样都要不断地检测偏差，并用检测到的偏差去纠正系统偏差，可见没有偏差便没有调节过程。虽说也有偏差等于零的瞬间，但由于系统的惯性等原因，偏差不断产生，不断检测，不断纠偏，在这种由反馈建立起来的自控系统中，其工作过程就是产生偏差、检测偏差和纠正偏差矛盾运动的过程。这种控制原理称为反馈控制原理，利用反馈控制原理组成的系统称为反馈控制系统。

为了表明包装机自动控制系统的组成以及信号传递情况，通常把组成系统的各个环节用方框图表示，并用箭头标明各作用量的传递情况。下图为上述包装机自动控制系统的组成方框图。在描述自控系统组成时通常采用以下几个术语:
(1) 给定元件可根据工艺要求调节给定信号大小的装置或元件。
(2) 检测元件由它感受被控对象中被控变量的变化，并将其转换为电信号( 如电压、电流)的装置。检测元件在生产中时刻监视并检测过程运行状态，其输出信号是控制的依据，因此要求准确、及时、灵敏。
(3) 比较环节在此处将检测元件输出的反馈信号与给定信号相比较，决定偏差信号的大小和方向 (正负)。
(4) 放大元件由于偏差信号—般都较小，因此要通过电压放大和功率放大，才能驱动执行机构。放大元件现多为晶体管放大器或集成放大器。比较元件和放大元件组合在—起，有的文献称为控制器或调节器。
(5) 执行元件执行元件的作用是接收经过放大的偏差信号，直接驱动被控对象，使被控变量发生变化，以减小偏差，实现控制要求。
( 6) 被控对象(控制对象、被调对象)指在自控系统中其工艺参数需要控制的生产设备或机器。包装过程中的加热器、自动计量的料斗、速度控制中的电机等都可以是被控对象。

包装机自动控制系统中的各种作用量和被控制量有:

(1) 输人量又称控制量或调节量，通常由给定信号电压构成，或通过检测元件将非电输人量转换成电压信号。
(2) 输出量又称被控制量或被调量，是被控制对象的输出，是自动控制的目标。
(3) 反馈量通过检测元件将输出量转变成与给定信号性质相同、数量相同、数值相近的电压信号。
(4) 扰动量又称干扰或噪声，通常指引起输出量发生变化的各种因素。来自系统外部的扰动称为外扰动。例如电动机负载转矩的变化，电网电压的波动，环境温度的变化等。来自系统内部的扰动称为内扰动，如系统元件参数的变化，运算放大器的零点漂移等。
(5) 偏差输人量与实际输出量之差，即给定值与反馈值之差。在实际控制系统中，能够直接获取的信息是被控量的测量值而不是实际值，因此通常把设定值与测量值之差作为偏差值。

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