一个完整的电气自动化系统,离不开对外部世界的感知和对物理世界的操控。传感器(Sensors)和执行器(Actuators)正是实现这一功能的关键部件,它们构成了自动化系统的“感官”和“手脚”。
传感器:信息的捕捉者
传感器负责将物理世界的各种非电量(如温度、压力、位移、速度、光照、湿度、流量、液位、化学成分、图像等)转换为控制系统可识别和处理的电信号(如电压、电流、数字信号)。
常见类型:
开关量传感器: 接近开关、光电开关、行程开关、按钮(检测有无、通断)。
模拟量传感器: 温度传感器(热电偶、热电阻)、压力变送器、流量计、位移传感器(电位器、LVDT)、称重传感器(输出连续变化的电信号,如4-20mA, 0-10V)。
特殊传感器: 视觉传感器(相机)、编码器(测量旋转角度/速度)、RFID读卡器、气体传感器等。
关键特性: 测量范围、精度、灵敏度、分辨率、响应时间、稳定性、环境适应性。选择传感器需根据具体应用需求匹配这些参数。
执行器:动作的执行者
执行器接收来自控制器(如PLC)的电信号指令,并将其转换为所需的物理动作(如直线运动、旋转运动、阀门开闭、热量/冷量输出),从而直接作用于被控对象。
常见类型:
电动执行器: 电机(交流电机、直流电机、步进电机、伺服电机 - 实现旋转运动)、电磁阀(控制气路/液路通断)、电动推杆/电动缸(实现直线运动)、继电器/接触器(控制大功率电路通断)。
气动执行器: 气缸(利用压缩空气实现直线或旋转运动)、气动马达。
液压执行器: 液压缸、液压马达(输出力/扭矩大,用于重型设备)。
关键特性: 输出力/扭矩、行程/转速、响应速度、控制精度(如伺服电机)、功率、耐用性。
协同工作,闭环控制
传感器将现场状态实时反馈给控制器,控制器根据程序逻辑和设定值进行判断计算,然后输出指令给执行器,执行器执行动作改变物理状态,传感器再检测变化后的状态反馈给控制器,如此循环往复,形成一个闭环控制系统。这个闭环确保了控制的精确性和稳定性。
没有精确可靠的传感器,控制系统如同盲人摸象;没有快速精准的执行器,控制指令则无法有效落地。它们是实现高水平自动化的基石。