一個(gè)完整的電氣自動(dòng)化系統(tǒng),離不開對(duì)外部世界的感知和對(duì)物理世界的操控。傳感器(Sensors)和執(zhí)行器(Actuators)正是實(shí)現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵部件,它們構(gòu)成了自動(dòng)化系統(tǒng)的“感官”和“手腳”。
傳感器:信息的捕捉者
傳感器負(fù)責(zé)將物理世界的各種非電量(如溫度、壓力、位移、速度、光照、濕度、流量、液位、化學(xué)成分、圖像等)轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)可識(shí)別和處理的電信號(hào)(如電壓、電流、數(shù)字信號(hào))。
常見類型:
開關(guān)量傳感器: 接近開關(guān)、光電開關(guān)、行程開關(guān)、按鈕(檢測(cè)有無、通斷)。
模擬量傳感器: 溫度傳感器(熱電偶、熱電阻)、壓力變送器、流量計(jì)、位移傳感器(電位器、LVDT)、稱重傳感器(輸出連續(xù)變化的電信號(hào),如4-20mA, 0-10V)。
特殊傳感器: 視覺傳感器(相機(jī))、編碼器(測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度/速度)、RFID讀卡器、氣體傳感器等。
關(guān)鍵特性: 測(cè)量范圍、精度、靈敏度、分辨率、響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性。選擇傳感器需根據(jù)具體應(yīng)用需求匹配這些參數(shù)。
執(zhí)行器:動(dòng)作的執(zhí)行者
執(zhí)行器接收來自控制器(如PLC)的電信號(hào)指令,并將其轉(zhuǎn)換為所需的物理動(dòng)作(如直線運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、閥門開閉、熱量/冷量輸出),從而直接作用于被控對(duì)象。
常見類型:
電動(dòng)執(zhí)行器: 電機(jī)(交流電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī) - 實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))、電磁閥(控制氣路/液路通斷)、電動(dòng)推桿/電動(dòng)缸(實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng))、繼電器/接觸器(控制大功率電路通斷)。
氣動(dòng)執(zhí)行器: 氣缸(利用壓縮空氣實(shí)現(xiàn)直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))、氣動(dòng)馬達(dá)。
液壓執(zhí)行器: 液壓缸、液壓馬達(dá)(輸出力/扭矩大,用于重型設(shè)備)。
關(guān)鍵特性: 輸出力/扭矩、行程/轉(zhuǎn)速、響應(yīng)速度、控制精度(如伺服電機(jī))、功率、耐用性。
協(xié)同工作,閉環(huán)控制
傳感器將現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋給控制器,控制器根據(jù)程序邏輯和設(shè)定值進(jìn)行判斷計(jì)算,然后輸出指令給執(zhí)行器,執(zhí)行器執(zhí)行動(dòng)作改變物理狀態(tài),傳感器再檢測(cè)變化后的狀態(tài)反饋給控制器,如此循環(huán)往復(fù),形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。這個(gè)閉環(huán)確保了控制的精確性和穩(wěn)定性。
沒有精確可靠的傳感器,控制系統(tǒng)如同盲人摸象;沒有快速精準(zhǔn)的執(zhí)行器,控制指令則無法有效落地。它們是實(shí)現(xiàn)高水平自動(dòng)化的基石。