一個完整的電氣自動化系統(tǒng),離不開對外部世界的感知和對物理世界的操控。傳感器(Sensors)和執(zhí)行器(Actuators)正是實現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵部件,它們構(gòu)成了自動化系統(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)可識別和處理的電信號(如電壓、電流、數(shù)字信號)。
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、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,如4-20mA, 0-10V)。
特殊傳感器: 視覺傳感器(相機(jī))、編碼器(測量旋轉(zhuǎn)角度/速度)、RFID讀卡器、氣體傳感器等。
關(guān)鍵特性: 測量范圍、精度、靈敏度、分辨率、響應(yīng)時間、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:動作的執(zhí)行者
執(zhí)行器接收來自控制器(如PLC)的電信號指令,并將其轉(zhuǎn)換為所需的物理動作(如直線運動、旋轉(zhuǎn)運動、閥門開閉、熱量/冷量輸出),從而直接作用于被控對象。
常見類型:
電動執(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) - 實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動)、電磁閥(控制氣路/液路通斷)、電動推桿/電動缸(實現(xiàn)直線運動)、繼電器/接觸器(控制大功率電路通斷)。
氣動執(zhí)行器: 氣缸(利用壓縮空氣實現(xiàn)直線或旋轉(zhuǎn)運動)、氣動馬達(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)場狀態(tài)實時反饋給控制器,控制器根據(jù)程序邏輯和設(shè)定值進(jìn)行判斷計算,然后輸出指令給執(zhí)行器,執(zhí)行器執(zhí)行動作改變物理狀態(tài),傳感器再檢測變化后的狀態(tài)反饋給控制器,如此循環(huán)往復(fù),形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。這個閉環(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。它們是實現(xiàn)高水平自動化的基石。