1、包裝自動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用,李 學(xué) 忠 Tel:Mailbox: ,前 言,包裝工程專業(yè)的發(fā)展歷程，是伴隨我國(guó)包裝工業(yè)的發(fā)展，從1984年開(kāi)始試辦，到1993年被國(guó)家教委批準(zhǔn)正式列入本科專業(yè)目錄，實(shí)現(xiàn)了“轉(zhuǎn)正”。 全國(guó)第一所以包裝專業(yè)為核心的高校是株洲工學(xué)院(現(xiàn)為湖南工業(yè)大學(xué))，目前全國(guó)已有六十多所高等院校開(kāi)設(shè)包裝工程專業(yè)。專業(yè)從有到無(wú)，已由單一的包裝工程專業(yè)逐步發(fā)展成印刷技術(shù)、包裝設(shè)計(jì)、裝飾藝術(shù)設(shè)計(jì)、包裝機(jī)械與自動(dòng)控制等多個(gè)專業(yè)和方向；專業(yè)從試辦到轉(zhuǎn)正，相應(yīng)的教材也從有到無(wú)，從自編教材到統(tǒng)編教材，從1989年第一套叢書到1996年第二套教材。,我國(guó)包裝工業(yè)經(jīng)過(guò)30年的發(fā)

2、展，總產(chǎn)值從2002年 的2500億元發(fā)展到 2009年的超過(guò)1萬(wàn)億元(機(jī)械工業(yè) 總產(chǎn)值10.75萬(wàn)億元)，躋身世界包裝大國(guó)，年增長(zhǎng) 率達(dá)35，中小企業(yè)占98%，民營(yíng)經(jīng)濟(jì)大于96%。 包裝工業(yè)產(chǎn)值占國(guó)內(nèi)GDP的2.4，在國(guó)民經(jīng)濟(jì) 42個(gè)主要行業(yè)中排在第14位。 發(fā)展較發(fā)達(dá)的地區(qū)依次為華東、華南、華中、華 北、西南、東北和西北。 發(fā)展較快的省份依次為廣東、浙江、山東、江 蘇、上海、河南和其他省份。,就業(yè)形勢(shì)：,五大就業(yè)市場(chǎng),全國(guó)內(nèi)陸地區(qū)包裝行業(yè)的就業(yè)市場(chǎng)。 廣東珠江三角洲、深圳的就業(yè)帶。 以上海浦東為龍頭，輻射江浙一帶的就業(yè)帶。 以青島、煙臺(tái)、渤海灣為基地的北方就業(yè)地帶。 以西安、重慶、昆明為軸

3、心的西部就業(yè)帶。,目前，我國(guó)包裝工業(yè)總量上僅次于美國(guó)、日本， 從包裝大國(guó)在向包裝強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。,世界四大包裝強(qiáng)國(guó)：,德國(guó)、意大利、美國(guó)、日本,美國(guó)以機(jī)電一體化的包裝機(jī)械見(jiàn)長(zhǎng)，意大利包裝機(jī)械兼有先進(jìn)技術(shù)和靈活性，德國(guó)則以計(jì)量包裝機(jī)械領(lǐng)先于世界，而日本擅長(zhǎng)于應(yīng)用微機(jī)控制技術(shù)于包裝機(jī)的控制之中。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)和制造設(shè)備時(shí)可以有意識(shí)地借鑒他們的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，從而提高自身的能力，為制造差異化的產(chǎn)品提供智力支持。,2007年，全球?qū)Πb機(jī)械的需求約190億歐元，其中德國(guó)占了全球市場(chǎng)23%的份額，成為全球最大的包裝機(jī)械供應(yīng)地，而意大利和美國(guó)分別占16%及13%。 德國(guó)目前飲料罐裝速度可達(dá)到1200瓶/h，香煙包

4、裝12000支/min，集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序于一體的世界上最高速的茶葉包裝機(jī)速度達(dá)到350袋/min。,我國(guó)大有發(fā)展?jié)摿Φ奈孱惏b機(jī)械：,1. 制袋、充填、封口包裝機(jī)械。 2. 瓦楞紙板(箱)生產(chǎn)設(shè)備。 3. 金屬包裝容器加工設(shè)備。 4. 紙漿模塑加工設(shè)備。 5. 真空包裝機(jī)械。,第一章 緒論第二章 包裝過(guò)程物理參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)與 控制第三章 繼電器接觸器控制系統(tǒng)第四章 可編程序控制器原理及應(yīng)用 第五章 典型包裝設(shè)備控制系統(tǒng)及其故障 分析與維護(hù),包裝自動(dòng)控制技術(shù)及應(yīng)用,內(nèi)容提要： 本章主要介紹包裝過(guò)程自動(dòng)控制的基本概念；簡(jiǎn)介自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展歷程； 自動(dòng)控制系統(tǒng)組成、分類、對(duì)控制

5、系統(tǒng)的要求以及本課程的任務(wù)。,第一章 緒論,第一節(jié) 自動(dòng)包裝機(jī)與包裝過(guò)程控制的發(fā)展,包裝過(guò)程：它是指從產(chǎn)品（或物料）到包裝成品輸出的全過(guò)程。目前多采用包裝機(jī)械和自動(dòng)包裝線實(shí)現(xiàn)。,包裝過(guò)程自動(dòng)化：它是指用自動(dòng)控制裝置來(lái)管理包裝生產(chǎn)過(guò)程的方法。,自動(dòng)控制：是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用控制裝置，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、工藝參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)、目標(biāo)要求等進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)與控制，使之按照預(yù)定的方案達(dá)到要求的指標(biāo)。,第一節(jié) 自動(dòng)包裝機(jī)與包裝過(guò)程控制的發(fā)展,自動(dòng)包裝機(jī)：它是指借助控制裝置，自動(dòng)完成包裝生產(chǎn)過(guò)程中各種作業(yè)的設(shè)備。,問(wèn)題1：包裝過(guò)程中涉及到的裝置或機(jī)構(gòu)有哪些？,問(wèn)題2：包裝自動(dòng)控制裝置，其控制對(duì)象有哪些？,

6、自動(dòng)機(jī)械：它是指由機(jī)械自動(dòng)實(shí)現(xiàn)全部工藝操作和輔助操作的工作機(jī)械。其自動(dòng)化程度的高低，取決于控制裝置的性能。,一、自動(dòng)包裝機(jī),第一節(jié) 自動(dòng)包裝機(jī)與包裝過(guò)程控制的發(fā)展,原動(dòng)機(jī)：提供機(jī)器或設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需的功率。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)機(jī)器或設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)、包裝物及容 器的傳送直至包裝產(chǎn)品的最后排出。 工作機(jī)構(gòu)：自動(dòng)完成包裝生產(chǎn)過(guò)程的各種作業(yè)。 控制裝置：實(shí)現(xiàn)包裝過(guò)程的自動(dòng)地運(yùn)行。,自動(dòng)包裝機(jī),第一節(jié) 自動(dòng)包裝機(jī)與包裝過(guò)程控制的發(fā)展,一、自動(dòng)包裝機(jī),二、包裝過(guò)程控制的發(fā)展概況 隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，包裝過(guò)程控制也從單機(jī)、單參數(shù)控制發(fā)展到從物料進(jìn)入到包裝成形、各參數(shù)綜合、協(xié)調(diào)控制的一體化系統(tǒng)；從簡(jiǎn)單邏輯控制發(fā)展到連續(xù)

7、自調(diào)節(jié)控制；隨著信息論、控制論和系統(tǒng)論在包裝過(guò)程中的應(yīng)用，向著高度集成化、柔性化和智能化方向發(fā)展。,思考題：自動(dòng)控制系統(tǒng)由哪些部分組成？,二、包裝過(guò)程控制的發(fā)展概況 集散控制系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng) DCS: Distributed Control System）:它是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。DCS通常采用若干個(gè)控制器（過(guò)程站）對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，各控制器間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此，DCS的主要特點(diǎn)可歸結(jié)為： 分散控制集中管理。 優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)險(xiǎn)分散，不會(huì)因?yàn)槟骋还?jié)點(diǎn)（NODE）或 站（STATION）的故障而造成全面停車 。,第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng),人工

8、調(diào)節(jié)過(guò)程： (1)觀測(cè)測(cè)量溫度； (2)與給定值比較； (3)根據(jù)偏差大小、方向 進(jìn)行調(diào)節(jié)。,一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 （以包裝袋封口溫度為例）,舉例：包裝袋封口溫度自動(dòng)控制系統(tǒng),第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng),熱電偶測(cè)溫基本原理： 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接起來(lái)，構(gòu)成一 個(gè)閉合回路，當(dāng)它們之間存在溫差(溫度高者為熱端或 工作端，溫度低者為冷端或自由端)時(shí)，兩者之間便產(chǎn) 生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這 一效應(yīng)來(lái)工作的。,第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng),熱電偶測(cè)溫基本原理： 熱電偶是利用熱電效應(yīng)制成的將溫度（熱量）直接 轉(zhuǎn)換成電能的熱電式有源傳感器，與溫度顯示儀表配合 使用，可測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中各

9、種液體、氣體、蒸汽介質(zhì)的 溫度，能夠適應(yīng)工業(yè)過(guò)程各種復(fù)雜環(huán)境的安裝及包括防 爆的各種場(chǎng)所的使用。,熱電偶的使用優(yōu)點(diǎn)： 測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受 中間介質(zhì)的影響。 測(cè)量范圍廣。從-2001800范圍內(nèi)可連續(xù)測(cè)量。 構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。,舉例：包裝袋封口溫度自動(dòng)控制系統(tǒng),自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的必要條件？,第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng),反饋：是指輸出量通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量裝置將信號(hào)全部或一部分返回輸入端，使之與輸入量進(jìn)行比較，比較的結(jié)果則稱為偏差。,反饋控制原理：是指基于反饋的“檢測(cè)偏差用以糾正偏差”的原理。,反饋控制系統(tǒng)：是指利用反饋控制原理組成的系統(tǒng)。,自動(dòng)控制系統(tǒng)到底有哪些部分組成呢？,

10、(1)給定(裝置)元件：可根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)給定信號(hào)大小的裝置或元件。 (2)檢測(cè)元件：用來(lái)感受被控對(duì)象被控變量的變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(如電壓、電流)的裝置。 (3)比較環(huán)節(jié)：將檢測(cè)元件輸出的反饋信號(hào)與給定信號(hào)相比較，決定偏差的大小和方向（正負(fù)）。 (4)放大元件：將偏差信號(hào)進(jìn)行電壓放大和功率放大，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。比較元件和放大元件一起稱為控制器或調(diào)節(jié)器。 (5)執(zhí)行元件：接受經(jīng)過(guò)放大的偏差信號(hào)，直接驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象，使被控變量發(fā)生變化，以減小偏差，實(shí)現(xiàn)控制要求。 (6)被控對(duì)象(控制對(duì)象) ：在自控系統(tǒng)中其工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器。,一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成,一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成,舉例

11、：包裝袋封口溫度自動(dòng)控制系統(tǒng),第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng),系統(tǒng)中的各種作用量和被控制量有： (1)輸入量：即控制量或調(diào)節(jié)量,通常為給定信號(hào)電壓。 (2)輸出量：即被控制量或被調(diào)量,指被控對(duì)象的輸出。 (3)反饋量：通過(guò)檢測(cè)元件將輸出量轉(zhuǎn)變?yōu)榕c給定信號(hào)性質(zhì)相同、數(shù)量級(jí)相同、數(shù)值接近的電壓信號(hào)。 (4)擾動(dòng)量：指引起輸出量發(fā)生變化的各種因素，如干擾或噪聲。 (5)偏差：指輸入量與輸出量之差，即給定值與反饋值之差。 (6)中間變量：系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間的作用量，如轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角。,一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成,自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類較多，從不同角度對(duì)其進(jìn)行考查，就有不同的分類方法，通常有以下幾種不同的分類方法：,二、自動(dòng)控制

12、系統(tǒng)的分類,二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,（一）按輸入量變化規(guī)律分類 1. 恒(定)值控制系統(tǒng)：如溫度控制、重量控制、流量控制等。 2. 程序控制系統(tǒng)：以一定精度按給定規(guī)律變化，如程序控制機(jī)床。 3. 隨動(dòng)控制系統(tǒng)：使被控參數(shù)快速、準(zhǔn)確跟蹤給定值的變化，如物料稱重的自動(dòng)顯示等。 （二）按有無(wú)反饋環(huán)節(jié)分類 1. 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：系統(tǒng)輸出端和輸入端不存在反饋回路，即輸出量對(duì)系統(tǒng)控制無(wú)影響。 2. 閉環(huán)控制系統(tǒng)：系統(tǒng)輸出端和輸入端存在反饋回路，即輸出量對(duì)系統(tǒng)控制有影響。,開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (2)不存在穩(wěn)定性問(wèn)題。 (3)控制精度低。,閉環(huán)控制系統(tǒng) (1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 (2)存在穩(wěn)定性問(wèn)題。 (3

13、)控制精度高。,二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,(三)按系統(tǒng)的反映特性分類 1. 連續(xù)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)中的參數(shù)變化都是連續(xù)的，即系統(tǒng)的信號(hào)傳遞和 被控制對(duì)象的反應(yīng)是不間斷的連續(xù)量或模擬量。 2. 斷續(xù)控制系統(tǒng) 也稱離散控制系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)是斷續(xù)量。,二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,(三)按系統(tǒng)的反映特性分類,連續(xù)控制系統(tǒng),線性控制系統(tǒng) 非線性控制系統(tǒng),采樣控制系統(tǒng) 開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng),斷續(xù)控制系統(tǒng),二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,(三)按系統(tǒng)的反映特性分類 1. 連續(xù)控制系統(tǒng) (1)線性控制系統(tǒng)：可用線性微分方程描述并采用疊加 原理。當(dāng)有多個(gè)擾動(dòng)或控制作用同 時(shí)作用于系統(tǒng)時(shí)，其總效果等于每 個(gè)單獨(dú)作

14、用引起的效果之和。 (2)非線性控制系統(tǒng)：含非線性元件且不能用疊加原理,二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類,(三)按系統(tǒng)的反映特性分類 1. 連續(xù)控制系統(tǒng) 2. 斷續(xù)控制系統(tǒng) (1)采樣控制系統(tǒng)：對(duì)連續(xù)模擬量進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換輸出 控制指令。 (2)開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)：是指由開(kāi)關(guān)元件組成的斷續(xù)作用的 控制系統(tǒng)。由于開(kāi)關(guān)元件只具有 “接通”和“斷開(kāi)”兩種狀態(tài)，不能連 續(xù)反映控制信號(hào)的變化，因此它所 實(shí)現(xiàn)的控制必然是斷續(xù)的。,(四)按生產(chǎn)工藝參數(shù)分類 分為壓力控制、流量控制、溫度控制、速度控制、位置控制等系統(tǒng)。,三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo),1. 穩(wěn)定性：是指動(dòng)態(tài)過(guò)程的震蕩傾向和系統(tǒng)能夠恢復(fù)平衡 狀態(tài)的能力。 2. 快速

15、性：是指當(dāng)系統(tǒng)輸出量與給定的輸入量之間產(chǎn)生偏 差時(shí)，消除這種偏差過(guò)程的快速速度。 3. 準(zhǔn)確性：是指在調(diào)整過(guò)程結(jié)束后輸出量與給定的輸出量 之間的偏差，或稱為靜態(tài)精度。 說(shuō)明：它們之間有一定的相互制約。,三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo),1. 經(jīng)典控制理論：建立在傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上，適合于單輸 入、單輸出系統(tǒng)分析，包括時(shí)域分析法、頻域分析法和 根軌跡法。 2. 現(xiàn)代控制理論：建立在狀態(tài)變量概念基礎(chǔ)之上，適合 于多輸入、多輸出系統(tǒng)及變參數(shù)非線性系統(tǒng)。,四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的一般研究方法,狀態(tài)變量是能描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的一組變量。如果系統(tǒng)的外輸入為已知，那么由這組變量的現(xiàn)時(shí)值就能確定系統(tǒng)在未來(lái)各時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)狀態(tài)

16、變量描述能建立系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)變量與外部輸入變量和輸出變量之間的關(guān)系。,一、本課程的任務(wù) 本課程是一門綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，涉及光、電、氣、液等多門學(xué)科知識(shí)，特別是與模擬電路、數(shù)字電路知識(shí)聯(lián)系緊密，是一門能夠應(yīng)用于工程實(shí)際的專業(yè)課 。 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解常用包裝自動(dòng)控制方法的原理，以及典型控制系統(tǒng)的應(yīng)用，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。,第三節(jié) 本課程的任務(wù)和主要內(nèi)容,1. 接近開(kāi)關(guān)原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,二、本課程的主要內(nèi)容 1. 包裝過(guò)程中主要工藝參數(shù)(如計(jì)量、位置、溫度、壓力、速度等)的檢測(cè)與控制； 2. 繼電器接觸器控制系統(tǒng)； 3. 可編程序控制器； 4.

17、典型包裝設(shè)備控制系統(tǒng)介紹。,第三節(jié) 本課程的任務(wù)和主要內(nèi)容,第二章包裝過(guò)程物理參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)與控制,內(nèi)裝物的計(jì)量供給是包裝過(guò)程中十分重要的一環(huán)，計(jì)量供給又有計(jì)重、計(jì)容、計(jì)數(shù)三大類，因計(jì)重供給應(yīng)用范圍廣，精度較高，故在本節(jié)我們將對(duì)其進(jìn)行著重介紹。,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,一、計(jì)重供給自動(dòng)控制,計(jì)重供給定義：它是指用稱量秤稱取內(nèi)裝物的質(zhì)量(稱重)實(shí)現(xiàn)定量供給的方法。 計(jì)重供給組成：給料、稱重、排出三個(gè)階段。 計(jì)重供給自動(dòng)控制：研究采用什么方法，將物品的給料、稱重和排出有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，并與包裝機(jī)的其他動(dòng)作向協(xié)調(diào)。,一、計(jì)重供給自動(dòng)控制,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,（一）間歇

18、式計(jì)重供給的自動(dòng)控制 （二）連續(xù)式計(jì)重供給的自動(dòng)控制,一、計(jì)重供給自動(dòng)控制,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,1. 間歇式計(jì)重供給的自動(dòng)控制 特點(diǎn)：給料、稱重、排出三個(gè)階段組成一個(gè)循環(huán)， 兩個(gè)循環(huán)之間存在著暫停時(shí)間。,1. 間歇式計(jì)重供給的自動(dòng)控制 一般流程及控制要求： 首先快速給料至規(guī)定重量90%，進(jìn)行粗給料； 達(dá)到規(guī)定重量時(shí)立即停止給料，同時(shí)給料器物料出 口到稱量器之間距離盡可能短，以減小物料的落差； 無(wú)容器或容器到位但重量未達(dá)到規(guī)定量時(shí)不排料； 給料與計(jì)重速度必須與包裝機(jī)運(yùn)行協(xié)調(diào)同步； 操作簡(jiǎn)便，指示明確，維修方便，能自動(dòng)報(bào)警。,思考題：間歇式計(jì)重供給如何進(jìn)行給料及稱重？,間歇式計(jì)重供給給料：斗

19、式電振給料器,原理：通入正弦交變電流使電磁鐵產(chǎn)生脈動(dòng)吸力作用于 銜鐵，從而使給料斗產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料的輸送。,由電工學(xué)，交流電磁鐵吸力為,Bm-氣隙中最大磁感應(yīng)強(qiáng)度 N-電磁線圈的匝數(shù) f-交流電源頻率 S-氣隙的截面積 U-電源電壓有效值,間歇式計(jì)重供給給料：斗式電振給料器,由電工學(xué)，交流電磁鐵吸力為,在給定電磁鐵（N、S一定）及f不變情況下，F(xiàn)與U平方成正比 。 U改變F改變電振器振幅改變給料量調(diào)節(jié)。,間歇式計(jì)重供給給料：斗式電振給料器,思考題：間歇式計(jì)重供給稱重裝置有哪些？,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,常用稱量裝置,電觸點(diǎn)檢控稱量裝置 無(wú)觸點(diǎn)檢控稱量裝置,按檢控方式分類,天平 杠桿秤（

20、單、復(fù)合） 彈簧秤,1. 間歇式計(jì)重供給的自動(dòng)控制,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,常用檢測(cè)傳感器：接近開(kāi)關(guān)、光電繼電器。,無(wú)觸點(diǎn)檢控稱量裝置,RA：反饋線圈 RA：與電容組成選頻電路 RA：輸出線圈,1. 接近開(kāi)關(guān)原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用 當(dāng)被測(cè)物接近到一定距離，不需接觸，接近開(kāi)關(guān)就能 發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)。,線圈中流過(guò)變化的電流，在鐵心中產(chǎn)生的渦流使鐵心發(fā)熱，浪費(fèi)了能量，還可能損壞電器。,1. 接近開(kāi)關(guān)原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,電感式接近開(kāi)關(guān)屬于一種有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，它由三部分：振蕩器、開(kāi)關(guān)電路和放大輸出電路組成。,問(wèn)題1：振蕩電路的作用？,振蕩電路的作用： 振蕩電路也叫波形發(fā)生器，在沒(méi)有外

21、加信號(hào)輸入的條 件下，電路自動(dòng)將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換成具有一 定頻率、一定波形和一定振幅的交變振蕩信號(hào)輸出。 可分為RC振蕩選頻電路和LC振蕩選頻電路，可以產(chǎn) 生正弦波和非正弦波。,問(wèn)題2：三極管的作用？,半導(dǎo)體二極管 ： 半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加上引線和管殼構(gòu)成的。 二極管的特性:單向?qū)щ娦?當(dāng)正向電壓低于某一數(shù)值時(shí)，正向電流很小，只有當(dāng) 正向電壓高于某一值時(shí)，二極管才有明顯的正向電流， 這個(gè)電壓被稱為導(dǎo)通電壓,在室溫下，硅管約為0.6 0.8V，鍺管約為0.1-0.3v，我們一般認(rèn)為當(dāng)正向電壓 大于導(dǎo)通電壓時(shí)，二極管才導(dǎo)通。否則截止。 常用于整流、隔離、穩(wěn)壓、極性保護(hù)等電路中。,三極管的

22、作用： 三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電 信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，其轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒， 把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量。 基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變 化比基極電流的變化大得多。,三極管的結(jié)構(gòu)及類型 通過(guò)工藝的方法,把兩個(gè)二極管背靠背的連接起來(lái)即組 成了三極管。按PN結(jié)的組合方式有PNP型和NPN型。 不管是什么樣的三極管，它們均包含三個(gè)區(qū)：發(fā)射區(qū)， 基區(qū)，集電區(qū)，同時(shí)相應(yīng)的引出三個(gè)電極：發(fā)射極，基 極，集電極。,三極管的放大作用： 當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微 小的電流時(shí)，在集電極上可 以得到一個(gè)是注入電流倍 的電流，即集電極電流。 也即基極電流很小的變化可

23、以引起集電極電流很大的變 化，這就是三極管的放大作 用。,1. 接近開(kāi)關(guān)原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,無(wú)感應(yīng)，維持震蕩RA3有交流信號(hào)輸出KF2導(dǎo)通，發(fā)射極無(wú)輸出KF3截止， KF4不得電（不動(dòng)作）。,1. 接近開(kāi)關(guān)原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,有感應(yīng)電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流磁耦合，RA1反饋電壓振蕩電路停振，RA3無(wú)信號(hào)，KF2截止射極輸出器輸出端高電位，KF3導(dǎo)通，繼電器KF4得電，開(kāi)關(guān)動(dòng)作。,RA：反饋線圈 RA：與電容組成選頻電路 RA：輸出線圈,1. 接近開(kāi)關(guān)原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用 當(dāng)被測(cè)物接近到一定距離，不需接觸，接近開(kāi)關(guān)就能 發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)。,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,繼電器是一種根據(jù)輸入

24、信號(hào)的變化而接通或斷開(kāi)控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的保護(hù)電力拖動(dòng)裝置的自動(dòng)電器。 其輸入信號(hào)可以是電流、電壓等電量，也可以是溫度、時(shí)間、速度等非電量；輸出是觸點(diǎn)的動(dòng)作，或是電參數(shù)的變化。,什么是繼電器？,間歇式計(jì)重供給給料：斗式電振給料器,原理：通入正弦交變電流使電磁鐵產(chǎn)生脈動(dòng)吸力作用于 銜鐵，從而使給料斗產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料的輸送。,由電工學(xué)，交流電磁鐵吸力為,在給定電磁鐵（N、S一定）及f不變情況下，F(xiàn)與U平方成正比 。 U改變F改變電振器振幅改變給料量調(diào)節(jié)。,間歇式計(jì)重供給給料：斗式電振給料器,問(wèn)題：如何改變電壓值的大??？,調(diào)節(jié)激磁電源電壓的方法： 調(diào)壓變壓器,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,(1

25、)方法簡(jiǎn)單。 (2)調(diào)節(jié)范圍大。 (3)不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。,調(diào)節(jié)激磁電源電壓的方法：,晶閘管調(diào)壓器：采用晶體管代替電位器。,穩(wěn)壓管（RA10）的作用：當(dāng)反向電壓達(dá)到一定 數(shù)值時(shí)，穩(wěn)壓二極管兩端的電壓也能保持基本 不變。,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,式中 是電路的時(shí)間常數(shù)，它決定充放電過(guò)程的 快慢。 若 越大，過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間越長(zhǎng)，反之過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間 越短。,一階RC電路響應(yīng),如果電路中儲(chǔ)能元件沒(méi)有儲(chǔ)存能量，處于零狀態(tài)。當(dāng)接通外電源時(shí)，電路里所產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。直流電源向C充電時(shí)，電路的零狀態(tài)響應(yīng)為：,晶閘管是由三個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的一種大功率半導(dǎo)體器件,多用于可控整流、調(diào)壓等電路，也作為無(wú)觸電開(kāi)

26、關(guān)。,圖中，A為陽(yáng)極，C為陰極，G為控制極。,滿足什么條件管子導(dǎo)通？,導(dǎo)通狀態(tài)如何維持？,導(dǎo)通如何轉(zhuǎn)為阻斷？,當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極A和陰極C之間加正向電壓且控制極和陰極之間也加正向電壓時(shí)，晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)；否則，管子不導(dǎo)通，處于阻斷狀態(tài)。 管子一旦導(dǎo)通，控制極即失去控制作用，管子依靠正反饋維持導(dǎo)通狀態(tài)。 導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài)，須通過(guò)減少陽(yáng)極電流或改變A-C電壓極性的方法實(shí)現(xiàn)。,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,在電工技術(shù)中,常把交流電的半個(gè)周期定為180，稱為電角度。這樣，在U的每個(gè)正半周，從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角；在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角。 很明顯，和都是用來(lái)

27、表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角或?qū)ń牵淖冐?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL，實(shí)現(xiàn)了可控整流。,什么是導(dǎo)通角？,u,調(diào)節(jié)激磁電源電壓的方法：,晶閘管調(diào)壓器：采用晶體管代替電位器。,單結(jié)晶體管：P型半導(dǎo)體引出電極為發(fā)射極e,N型半導(dǎo)體兩端引出兩個(gè)基極b1、b2,故也稱為雙基極晶體管。 陰極與基極b1之間等效電阻rb1 ,其阻值受e-b1間電壓的控制，故等效為可變電阻。,當(dāng)UEB1=UP時(shí)，PN結(jié)正向?qū)ā?單結(jié)晶體管等效電路,調(diào)節(jié)激磁電源電壓的方法：晶閘管調(diào)壓器,RA2充電時(shí)間常數(shù)單結(jié)晶體管到達(dá)峰值電壓時(shí)間晶閘管導(dǎo)通角輸出，振幅，給料量。,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)

28、控制,式中 是電路的時(shí)間常數(shù)，它決定充放電過(guò)程的 快慢。 若 越大，過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間越長(zhǎng)，反之過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間 越短。,一階RC電路響應(yīng),如果電路中儲(chǔ)能元件沒(méi)有儲(chǔ)存能量，處于零狀態(tài)。當(dāng)接通外電源時(shí)，電路里所產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。直流電源向C充電時(shí)，電路的零狀態(tài)響應(yīng)為：,調(diào)節(jié)激磁電源電壓的方法： 調(diào)壓變壓器,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,(1)方法簡(jiǎn)單。 (2)調(diào)節(jié)范圍大。 (3)不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。,調(diào)節(jié)激磁電源電壓的方法：晶閘管調(diào)壓器,RA2充電時(shí)間常數(shù) 單結(jié)晶體管到達(dá)峰值電壓時(shí)間 晶閘管導(dǎo)通角輸出，振幅，給料量。,粗給料BG1、BG2不得電KF1吸合，回路時(shí)間常數(shù)小，晶閘管導(dǎo)通角大快速給料。,間

29、歇稱量秤原理圖：,給料到，BG1感應(yīng)F1得電，常閉F1斷開(kāi)回路時(shí)間常數(shù)大導(dǎo)通角小慢速給料。,間歇稱量秤原理圖：,給料到規(guī)定值，BG2感應(yīng)F2得電，常閉F2斷開(kāi)晶閘管失去觸發(fā)信號(hào)停止給料。,間歇稱量秤原理圖：,容器到位，壓下開(kāi)關(guān)BG3常開(kāi)觸點(diǎn)排料并保證排料時(shí)不下料容器離開(kāi)，料斗門閉合，再次進(jìn)料。,間歇稱量秤原理圖：,2.光電傳感器原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,光電傳感器在光線照射下能產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)或改變電阻率，或能使電子逸出物體表面，即產(chǎn)生光電效應(yīng)。 采用光電傳感器組成的光電檢測(cè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、檢測(cè)距離長(zhǎng)、精度高、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以識(shí)別物體的有無(wú)，而且可以判

30、斷物體的形狀及顏色，故在包裝自動(dòng)控制中應(yīng)用廣泛。 光電傳感器：光敏二極管、光敏三極管及光敏電阻。,2.光電傳感器原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,光敏二極管： (1)不受光照射，截止。 (2)受光照射，導(dǎo)通。,光敏三極管： (1)發(fā)射極較小，以擴(kuò)大照射面積。 (2)基極多不接線 。 (3)具有電流放大作用，靈敏度高。 (4) 溫度特性及暗電流不及二極管。,2.光電傳感器原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,第一節(jié) 計(jì)量供給自動(dòng)控制,光電繼電器：用來(lái)將光電器件受光后所產(chǎn)生的光電流放 大， 以推動(dòng)靈敏繼電器的一種控制器件。,亮通式光電繼電器 暗通式光電繼電器,分 類,2.光電傳感器原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,亮通式光電繼電器:,光照RA1，RA1，URA3點(diǎn)高點(diǎn)位KF1導(dǎo)通KF1導(dǎo)通KF3通電吸合。 無(wú)光照，RA1大點(diǎn)低點(diǎn)位KF1，KF2截止KF3失電，觸點(diǎn)釋放。 RA6為續(xù)流二極管，起保護(hù)三極管的作用。,2.光電傳感器原理及其在計(jì)重控制中的應(yīng)用,光照RA1，RA1點(diǎn)低