电气自动化技术是现代工业自动化的基础,其核心知识体系涵盖了信号检测、信息处理、动力输出等完整环节,构成了一个高效可靠的控制系统。
传感器技术是自动化系统的"感官"。各种物理量如温度、压力、位移、速度等都需要通过传感器转换为电信号。按输出信号类型分,模拟传感器(如4-20mA压力变送器)提供连续信号,数字传感器(如光电编码器)提供离散信号。选择合适的传感器需要考虑测量范围、精度、环境适应性等因素。
PLC(可编程逻辑控制器)是工业自动化的"大脑"。其工作原理采用循环扫描方式:输入采样、程序执行、输出刷新。PLC编程主要采用梯形图语言,直观易懂,类似于继电器电路。现代PLC还支持结构化文本、功能块图等多种编程方式,适合复杂控制算法的实现。
电机与驱动技术构成系统的"肌肉"。交流异步电机结构简单、维护方便,是使用广泛的动力装置;伺服电机精度高、响应快,用于精确定位场合;步进电机成本低、控制简单,适合低速应用。变频器和伺服驱动器通过对电机的精确控制,实现速度、转矩和位置的调节。
工业通信网络如同系统的"神经"。现场总线(如Profibus、DeviceNet)连接现场设备,实时性强;工业以太网(如Profinet、EtherNet/IP)提供高速数据传输;无线技术(如WiFi、ZigBee)解决移动设备和远程监控的需求。网络化控制实现了分布式系统的集中管理。
人机界面(HMI)是操作人员与设备交互的窗口。触摸屏取代了传统的按钮和指示灯,通过图形化界面显示设备状态、参数设置、故障诊断等信息。良好的HMI设计应该直观易懂,提供必要的操作指导和安全确认,防止误操作导致设备损坏或安全事故。
电气自动化核心知识体系:从传感器到控制系统的完整框架