淺談自動控制中的時間控制

　　在自動化控制系統中，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，通過對它們的微小變化，經過放大、執行、反饋、判斷、再放大，如此循環，實現生產過程中的各項要求，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、控制對象的數量也有所增加、控制時間段可以根據需要設定，其穩定性、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，如在某個制藥環節，就有投料、混合、加熱、成型、包裝這樣幾個過程;又如生產磁環、磁棒的一種原料——氧化鐵粉，其生產的過程中就需要研磨，在操作要求上就有具體的時間規定，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，在一般的工礦企業到處可見，在現代化生產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，要根據被控制對象的要求和成本的考慮，選擇不同的系統來實現，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。隨著技術的不斷進步，時間控制的應用一定會更多、更廣泛。