移动传感器是什么（移动传感系统）

迈克尔杰克逊、布莱恩康德尔和康拉德肖尔

智能传感器经常成为预示工业4.0 最新成就和未来可能性的文章和视频中的焦点。然而，虽然传感器充当“眼睛和耳朵”，使可编程逻辑控制器(PLC) 能够了解工厂车间发生的情况，但执行器却是无名英雄，为完成工作提供“力量”。对传感器的关注不平衡可能是因为许多人没有意识到让执行器变得“智能”可以给工厂经理带来可观的回报。本博客探讨了其中一些优势，然后介绍了一个参考设计，该设计演示了使用IO-Link 实现实用智能工厂执行器与PLC 通信的优势。

机械到电气到微电子控制

执行器传统上使用机械原理（气动、液压）来打开和关闭阀门，但在许多应用中，电子控制电机已经取代了这些原理。尽管如此，执行器总会有移动部件。这些会产生摩擦，需要持续监控和维护，以防止可能导致生产意外停止的故障类型。添加低压电子设备使工厂操作员能够以更智能的方式执行任务。微电子给执行器带来的一些优势包括：

低功率开关：过去，电动执行器依赖于功率低效且不可靠的继电器，但如今，板载电子设备实现了H 桥开关，使它们更容易使用低电平功率信号进行控制，这也是通过通过降低触电风险来提高安全性。这些还有助于通过使用较低额定功率的控制组件来简化设计。此外，使用板载电子设备来管理电源可以减少开关或触点处的电流，从而实现更高效、成本更低的系统设计。

位置反馈：准确了解执行器在操作周期中每个点的位置是使用集成电子器件的一个显着优势。使用编码器的高级位置控制可实现各种运动曲线。这些变化中的任何变化都可能触发调整和警报，或者在需要时自动关闭系统，防止造成不可挽回的损害。

基于状态的监控：通过监控自身的状况（状态），智能执行器为操作员提供了额外的安全网，以防止代价高昂的损坏以及相关的更换或维修。例如，它们可以监控温度（涉及运动部件时的重要指标）、电压和电流水平，并采取措施缓解原因，或者在必要时采取保护措施。他们还收集有关执行的操作周期数的数据，并在需要维护时发送自动提醒。他们还越来越多地集成智能算法来监测振动和噪声，将其作为机械部件过度磨损的潜在指标。

实时通信：位置反馈、基于状态的监控和其他诊断只有在可操作的情况下才有用。该信息必须通过工业网络与PLC 共享。有如此多不同的现场总线协议和工业以太网版本可用，智能执行器设计人员最重要的决定之一就是使用哪一种。

使用经过验证的智能执行器参考设计启动并运行

Analog Devices 和TMG TE 合作设计了基于MAX278 8A 八通道集成串行控制电磁驱动器IC（集成FET）和MAX2 IO-Link 收发器（集成保护）的MAXREFDES22200#1 通道电磁执行器参考设计（图22514） 。 MAXREFDES278# 具有工业外形尺寸，每个电磁阀通道都有专用的2 路端子块。它的尺寸为85mm x 42mm，采用行业标准M12 连接器，允许将4 芯IO-Link 电缆连接到IO-Link 主收发器，例如MAX14819。

图2 MAXREFDES278# IO-Link 8 通道电磁执行器参考设计

该参考设计可以通过两种方式供电。例如，第一种是直接通过IO-Link主站（提供高达800mA的总负载）或使用外部电源提供更高的电流。 MAX17608限流器具有过压(OV)、欠压(UV)和反向保护功能，确保IO-Link部分始终供电，从而电流不会流回IO-Link主机。使用IO-Link进行数据通信的优点是它承载四种不同类型的传输——过程数据、诊断、配置和事件，如果执行器发生故障，可以对其进行标记，以便能够快速处理。使用IO-Link 的另一个优点是，它使执行器“与网络无关”，这意味着它可以在任何工业网络上工作，因此工程师无需担心其执行器设计使用哪种协议。

审稿编辑：郭婷