淺談自動(dòng)控制中的時(shí)間控制

　　在自動(dòng)化控制系統中，有許多的控制方式，從系統的控制對象上看，有電流控制、電壓控制，通過(guò)對它們的微小變化，經(jīng)過(guò)放大、執行、反饋、判斷、再放大，如此循環(huán)，實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程中的各項要求，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(lái)完成，這樣的系統雖然設計制作比較笨重、復雜，但是穩定性還是可以得到保證的，如現在的一些洗衣機上使用的旋轉式機械定時(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(kāi)閉實(shí)現對運行時(shí)間的控制(見(jiàn)圖1);

　　圖1 常見(jiàn)的時(shí)間繼電器

　　在采用電子電路的控制單元中，較早使用的是單結管控制，其原理是在單結管的控制極與地之間接入一個(gè)充電電容，當這個(gè)電容的電壓充到一定的時(shí)候，單結管導通，因為這種半導體器件只有一個(gè)PN結，所以稱(chēng)其為單結管，控制極電壓起來(lái)了，單結管導通，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的放電，使控制極的電壓下降，單結管又關(guān)閉，這樣的時(shí)間控制電路就是利用這個(gè)充放電過(guò)程實(shí)現一個(gè)時(shí)間段的控制(圖2);

　　圖2 單結管定時(shí)器示意圖

　　在555時(shí)基電路推廣使用之后，時(shí)間控制方面出現了跨越式的進(jìn)步，通過(guò)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;當單片機普及了之后，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，利用其內置定時(shí)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(dòng)接口也豐富了許多、控制對象的數量也有所增加、控制時(shí)間段可以根據需要設定，其穩定性、可靠性也登上了一個(gè)新的高度。

　　在眾多的時(shí)間控制中，有設備運行的起止時(shí)間控制、循環(huán)過(guò)程的分步控制、控制對象的定時(shí)開(kāi)關(guān)這樣幾個(gè)大的類(lèi)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(cháng)度，選定的時(shí)間段一經(jīng)確認就開(kāi)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(guò)程的分步控制就稍顯復雜一點(diǎn)，如：洗衣機中的“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(guò)程，而四個(gè)步驟則是分步運行，各段的時(shí)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(shí)開(kāi)關(guān)，有些是成組使用，而更多的則是分開(kāi)使用，如：電子石英鐘的定時(shí)鬧響、空調的定時(shí)關(guān)機，而在今后的智能家居系統中，用戶(hù)希望回家之前就把家里的空調打開(kāi)，晚上睡覺(jué)之后一段時(shí)間就把空調關(guān)閉，這樣定時(shí)開(kāi)關(guān)就比較方便了。在工業(yè)制造過(guò)程中，時(shí)間控制就沒(méi)有這樣簡(jiǎn)單明顯的劃分，許多應用都是混合在一起的，但其控制過(guò)程中，每一個(gè)加工或運行步驟，都是按照工藝要求設定相應的時(shí)間來(lái)進(jìn)行的，如在某個(gè)制藥環(huán)節，就有投料、混合、加熱、成型、包裝這樣幾個(gè)過(guò)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(guò)程中就需要研磨，在操作要求上就有具體的時(shí)間規定，在球磨機上就有研磨的時(shí)間控制選擇等等，這些不同類(lèi)型的時(shí)間控制，在一般的工礦企業(yè)到處可見(jiàn)，在現代化生產(chǎn)程度稍高一點(diǎn)的地方，時(shí)間控制的應用更是俯仰皆是的。時(shí)間控制的精度，要根據被控制對象的要求和成本的考慮，選擇不同的系統來(lái)實(shí)現，現在的選擇，不論是精度的穩定性、可靠性都比以前有了較大的提高。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，時(shí)間控制的應用一定會(huì )更多、更廣泛。