淺談自動(dòng)控制中的時(shí)間控制

　　在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，有許多的控制方式，從系統(tǒng)的控制對(duì)象上看，有電流控制、電壓控制，通過對(duì)它們的微小變化，經(jīng)過放大、執(zhí)行、反饋、判斷、再放大，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)要求，在這中間包含有各種各樣的時(shí)間控制，完成這樣的時(shí)間控制流程，采用的控制方式也是多種多樣的，如早期的一種凸輪控制就較多使用，在那種控制精度要求不高的情況下，往往就可以利用凸輪邊緣上的滑輪沿凸輪輪廓滑行來完成，這樣的系統(tǒng)雖然設(shè)計(jì)制作比較笨重、復(fù)雜，但是穩(wěn)定性還是可以得到保證的，如現(xiàn)在的一些洗衣機(jī)上使用的旋轉(zhuǎn)式機(jī)械定時(shí)器就是利用的這個(gè)原理;也有一些場(chǎng)合使用時(shí)間繼電器控制，以觸點(diǎn)不同的開閉實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行時(shí)間的控制(見圖1);

　　圖1 常見的時(shí)間繼電器

　　在采用電子電路的控制單元中，較早使用的是單結(jié)管控制，其原理是在單結(jié)管的控制極與地之間接入一個(gè)充電電容，當(dāng)這個(gè)電容的電壓充到一定的時(shí)候，單結(jié)管導(dǎo)通，因?yàn)檫@種半導(dǎo)體器件只有一個(gè)PN結(jié)，所以稱其為單結(jié)管，控制極電壓起來了，單結(jié)管導(dǎo)通，經(jīng)過一段時(shí)間的放電，使控制極的電壓下降，單結(jié)管又關(guān)閉，這樣的時(shí)間控制電路就是利用這個(gè)充放電過程實(shí)現(xiàn)一個(gè)時(shí)間段的控制(圖2);

　　圖2 單結(jié)管定時(shí)器示意圖

　　在555時(shí)基電路推廣使用之后，時(shí)間控制方面出現(xiàn)了跨越式的進(jìn)步，通過不同的RC組合，可以搭建任意時(shí)間段的定時(shí)器，控制精度也有了較大的提升，許多還可以精確到秒級(jí);當(dāng)單片機(jī)普及了之后，自動(dòng)控制中的時(shí)間控制幾乎就到了一種近乎完美的境地，利用其內(nèi)置定時(shí)器，加上各種各樣的程序設(shè)計(jì)，有的達(dá)到毫秒級(jí)控制，甚至有的還達(dá)到微秒級(jí)了，輸出驅(qū)動(dòng)接口也豐富了許多、控制對(duì)象的數(shù)量也有所增加、控制時(shí)間段可以根據(jù)需要設(shè)定，其穩(wěn)定性、可靠性也登上了一個(gè)新的高度。

　　在眾多的時(shí)間控制中，有設(shè)備運(yùn)行的起止時(shí)間控制、循環(huán)過程的分步控制、控制對(duì)象的定時(shí)開關(guān)這樣幾個(gè)大的類別。起止時(shí)間的控制比較好理解，如：微波爐在使用時(shí)就需要選擇加熱時(shí)間長(zhǎng)度，選定的時(shí)間段一經(jīng)確認(rèn)就開始工作，到時(shí)候就自動(dòng)關(guān)閉(圖3);

　　圖3 微波爐時(shí)控器

　　循環(huán)過程的分步控制就稍顯復(fù)雜一點(diǎn)，如：洗衣機(jī)中的“進(jìn)水”、“洗滌”、“漂洗”和“脫水”這四個(gè)步驟，就是一個(gè)完整的可循環(huán)進(jìn)行的洗滌過程，而四個(gè)步驟則是分步運(yùn)行，各段的時(shí)間是不完全一樣的(圖4);

　　圖4 洗衣機(jī)洗滌程序控制

　　控制對(duì)象的定時(shí)開關(guān)，有些是成組使用，而更多的則是分開使用，如：電子石英鐘的定時(shí)鬧響、空調(diào)的定時(shí)關(guān)機(jī)，而在今后的智能家居系統(tǒng)中，用戶希望回家之前就把家里的空調(diào)打開，晚上睡覺之后一段時(shí)間就把空調(diào)關(guān)閉，這樣定時(shí)開關(guān)就比較方便了。在工業(yè)制造過程中，時(shí)間控制就沒有這樣簡(jiǎn)單明顯的劃分，許多應(yīng)用都是混合在一起的，但其控制過程中，每一個(gè)加工或運(yùn)行步驟，都是按照工藝要求設(shè)定相應(yīng)的時(shí)間來進(jìn)行的，如在某個(gè)制藥環(huán)節(jié)，就有投料、混合、加熱、成型、包裝這樣幾個(gè)過程;又如生產(chǎn)磁環(huán)、磁棒的一種原料——氧化鐵粉，其生產(chǎn)的過程中就需要研磨，在操作要求上就有具體的時(shí)間規(guī)定，在球磨機(jī)上就有研磨的時(shí)間控制選擇等等，這些不同類型的時(shí)間控制，在一般的工礦企業(yè)到處可見，在現(xiàn)代化生產(chǎn)程度稍高一點(diǎn)的地方，時(shí)間控制的應(yīng)用更是俯仰皆是的。時(shí)間控制的精度，要根據(jù)被控制對(duì)象的要求和成本的考慮，選擇不同的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在的選擇，不論是精度的穩(wěn)定性、可靠性都比以前有了較大的提高。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，時(shí)間控制的應(yīng)用一定會(huì)更多、更廣泛。