淺談自動控制中的時間控制

　　在自動化控制系統(tǒng)中，有許多的控制方式，從系統(tǒng)的控制對象上看，有電流控制、電壓控制，通過對它們的微小變化，經(jīng)過放大、執(zhí)行、反饋、判斷、再放大，如此循環(huán)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的各項要求，在這中間包含有各種各樣的時間控制，完成這樣的時間控制流程，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)雖然設計制作比較笨重、復雜，但是穩(wěn)定性還是可以得到保證的，如現(xiàn)在的一些洗衣機上使用的旋轉式機械定時器就是利用的這個原理;也有一些場合使用時間繼電器控制，以觸點不同的開閉實現(xiàn)對運行時間的控制(見圖1);

　　圖1 常見的時間繼電器

　　在采用電子電路的控制單元中，較早使用的是單結管控制，其原理是在單結管的控制極與地之間接入一個充電電容，當這個電容的電壓充到一定的時候，單結管導通，因為這種半導體器件只有一個PN結，所以稱其為單結管，控制極電壓起來了，單結管導通，經(jīng)過一段時間的放電，使控制極的電壓下降，單結管又關閉，這樣的時間控制電路就是利用這個充放電過程實現(xiàn)一個時間段的控制(圖2);

　　圖2 單結管定時器示意圖

　　在555時基電路推廣使用之后，時間控制方面出現(xiàn)了跨越式的進步，通過不同的RC組合，可以搭建任意時間段的定時器，控制精度也有了較大的提升，許多還可以精確到秒級;當單片機普及了之后，自動控制中的時間控制幾乎就到了一種近乎完美的境地，利用其內置定時器，加上各種各樣的程序設計，有的達到毫秒級控制，甚至有的還達到微秒級了，輸出驅動接口也豐富了許多、控制對象的數(shù)量也有所增加、控制時間段可以根據(jù)需要設定，其穩(wěn)定性、可靠性也登上了一個新的高度。

　　在眾多的時間控制中，有設備運行的起止時間控制、循環(huán)過程的分步控制、控制對象的定時開關這樣幾個大的類別。起止時間的控制比較好理解，如：微波爐在使用時就需要選擇加熱時間長度，選定的時間段一經(jīng)確認就開始工作，到時候就自動關閉(圖3);

　　圖3 微波爐時控器

　　循環(huán)過程的分步控制就稍顯復雜一點，如：洗衣機中的“進水”、“洗滌”、“漂洗”和“脫水”這四個步驟，就是一個完整的可循環(huán)進行的洗滌過程，而四個步驟則是分步運行，各段的時間是不完全一樣的(圖4);

　　圖4 洗衣機洗滌程序控制

　　控制對象的定時開關，有些是成組使用，而更多的則是分開使用，如：電子石英鐘的定時鬧響、空調的定時關機，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打開，晚上睡覺之后一段時間就把空調關閉，這樣定時開關就比較方便了。在工業(yè)制造過程中，時間控制就沒有這樣簡單明顯的劃分，許多應用都是混合在一起的，但其控制過程中，每一個加工或運行步驟，都是按照工藝要求設定相應的時間來進行的，如在某個制藥環(huán)節(jié)，就有投料、混合、加熱、成型、包裝這樣幾個過程;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間規(guī)定，在球磨機上就有研磨的時間控制選擇等等，這些不同類型的時間控制，在一般的工礦企業(yè)到處可見，在現(xiàn)代化生產(chǎn)程度稍高一點的地方，時間控制的應用更是俯仰皆是的。時間控制的精度，要根據(jù)被控制對象的要求和成本的考慮，選擇不同的系統(tǒng)來實現(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。隨著技術的不斷進步，時間控制的應用一定會更多、更廣泛。