气动电磁阀使远程操作和自动化设备成为可能,具有一系列产品和技术选项,可用于升级设计。
作者:Kevin kakasik和Pat Phillips, AutomationDirect
气动系统为设计人员提供了一种基本的方法,可以用来为设备和制造系统创造运动和力。这些系统经济,可靠,易于设计和维护,他们也操作的速度,精度和力适合满足大多数机械要求。
基本手动气动元件适用于某些情况,但大多数形式的远程或自动操作更好地实现硬连线逻辑或可编程逻辑控制器(plc)。为了使这些电气和智能平台与物理气动系统相互作用,通常需要安装某种螺线管。
设计师需要熟悉几种类型的电磁阀,以及各种形式的因素和功能,这样他们才能选择正确的产品。在许多情况下,根据所需的操作、安装空间和自动化类型,有不止一个正确的答案。
从手动到自动
阀门通常用于控制液体和气体的流动。它们可以直接控制一种流体——如水、溶剂或生产过程中使用的任何其他东西——或者它们可以被安排来指挥更强大的物理作用。
阀门本身可以手动操作,也可以通过物理动作操作,如关门或人移动按钮、踏板或杠杆。许多类型的基本设备和工艺设计都采用由操作人员管理的手动操作阀门。但为了提高效率和安全性,通常需要将设计升级为自动控制阀门。
对于大多数类型的自动化,阀门需要通过硬连线电路或PLC进行电气控制。电动螺线管是操作各种通径阀门的基本方法,如图1所示。
电动螺线管由绕在可移动的中心锥、柱塞或线轴元件周围的电线线圈组成。它能使电流产生控制物理流的低力线性运动。一个电磁阀有效地发挥放大器的作用,将一个小的电信号转换成一个相对较大的物理力。
中型,小型和微型阀门
电磁和螺线管可以非常强大,它们适用于0.75英寸的直接作用中型物理阀门的动力。管径或更小。这种安排见效很快。
也有电磁阀操作隔膜阀,这可能是一些更大和更慢,其中电磁通气孔一个小的压力端口,使隔膜弯曲,并使更大的工艺流量。即使是更大的阀门,通常也有各种各样的阀体机构,这些机构依次由一些外部驱动器方法操作,尽管外部驱动器通常涉及螺线管。
例如,一个中型电磁阀可以直接在管道中使用,以开/关的方式控制工艺流体,或同一类型的电磁阀可以控制流体或气体用于移动执行器,这反过来可以驱动机械设备或更大的阀门。
当一个较小的阀门用来操作较大的阀门时,它通常被称为先导阀或方向控制阀。较小的气动电磁阀,通常用于控制增压气体,通常用于控制大得多的阀门的执行机构。小型电磁阀是一个很好的选择,可以最大限度地减少PLC控制阀门所需的占地面积和功耗。
进一步说,还有其他形式的因素可以很好地匹配空间有限的系统,如图2所示。微型版本在最紧凑的包中提供了足够的流。可堆叠的螺线管阀安装在一起,共享空气供应连接,节省安装空间。模块化的布局简化了管道,就像可堆叠的风格,因为它们允许多个电磁阀安装到一个共同的管汇上。
虽然许多螺线管形状的元件必须安装在控制面板或其他受保护的位置,但现在有许多元件可用于表面安装,即使是在冲洗区域。这使得设计师能够在机器周围分布螺线管,具有很大的空间和节约成本。
许多不同形状的电磁阀可以作为一种非常紧凑和有效的方式来控制较大的设备。
流基础知识
设计人员必须考虑操作流体压力和操作目标设备所需的流量,以正确的力和速度来确定电磁阀的尺寸和选择。他们还必须计划电磁阀的功能,或者它必须执行多少操作。
大多数人认为阀门是常闭(NC)或关闭,除非命令打开。然而,在许多情况下,需要使用阀门常开(NO)和流动,除非命令关闭。电磁阀弹簧和线圈的布置决定了它是NC还是NO。具有较强电气背景的设计师经常犯的一个常见错误是,数控电气开关允许电流流动,而数控阀门则停止流体流动。
每个电磁阀的物理流体连接称为一个港口.一个或多个电磁阀将阀芯转向位置当指挥。两位置阀是最常见的,但三位置阀也是可能的。端口和位置的数量定义了多少方法一个电磁阀就可以流动。
对于直接作用的过程和管道电磁阀,最常见的是2通阀,它只是简单地打开和关闭流量。也可提供三通阀,用于在两个不同的目的地之间切换流量。
二通电磁阀有两个端口,所以当阀门关闭时,两个端口是相互隔离的,当阀门打开时,流体可以在两个连接之间流动。一个三通电磁阀有一个常见的端口,以及我们将调用的另外两个端口一个而且B.当不通电时,公共端口连接到A,而B与两者隔离。当通电时,公共端口连接到B,而A与两者隔离。
在先导服务中,用于控制大型执行机构的流体的电磁阀可能会更复杂,其配置如下:
- 2个(双向),第二”的位置
- 3端子(我家),第二”的位置
- 5-port(4路),第二”的位置
- 5-port(4路),第三位
气动连接各种可能的电磁先导阀,以实现所需的物理结果,并创建与适当的气动电路符号的图纸,是一个主题本身。但它也与相关电螺线管的选择密切相关,图3。
先导阀中的螺线管可以是单作用与春天的回报。这意味着一个弹簧保持在一个位置的阀芯当断电(休息),而阀芯移动一个单一的方向到另一个位置时通电。
或者先导阀也可以双作用其中两个电螺线管操作,一次一个,拉线轴到一个或另一个位置。双作用阀芯可能是严格的两个位置,保持在任何位置,它被拉螺线管一旦释放。或者它可能是三个位置,其中螺线管拉线轴到一个或另一个位置,而弹簧将返回线轴到中心位置,如果所有的螺线管都断电。
聪明的螺线管
螺线管本身是电气的,可以由硬连线电路或PLC输出驱动。一些螺线管形式的因素,特别是模块化的风格,提供预先布线和/或连接的电气安排,大大简化了安装和布线。
另一个重要的进步是智能模块化阀门歧管的可用性,其中单个网络连接允许从主机PLC命令阀门。这种连接通常是某种形式的标准工业现场总线,如串行Modbus RTU,或以太网协议,如Ethernet /IP。这些歧管也可以接受输入/输出(I/O)模块,它们可以提供电磁阀状态信息和诊断。
智能阀门歧管最大限度地减少布线,特别是如果气动和远程I/O可以组合成一个统一的包在一台机器上。模块化组件使设计师能够在最紧凑的安装中创建先进的设备控制系统。
使移动
考虑到所有这些细节,设计师如何决定何时以及在多大程度上将手动操作升级为自动功能?两个主要因素是什么时候可以提高安全性,什么时候可以提高效率。
当自动化和电磁阀控制设备允许操作人员从设备远程工作时,安全性得到了提高。此外,添加硬连线或plc连接的传感器,可以通知操作人员设备状况,甚至主动建立联锁,以防止不当操作。
将手动设备转换为自动化设计通常可以提高操作速度和吞吐量,如果内置诊断设备,比如提示问题的警报,则可以在未来获得回报。
另一个成本考虑因素是可堆叠和模块化电磁阀,或表面安装方式,可以将更多的安装工作转移到受控的车间条件。由于这些结构因素将管道和电气/网络连接的数量降到最低,所以在车间安装和测试后,它们可以很容易地断开。这使得在现场运输自动化设备和加速安装更加方便。
对于目前使用手动气动的设备的设计师来说,有许多能力和经济的选择来升级使用电磁阀技术。与提供螺线管选项、电气元件、plc和相关配件的完整组合的供应商合作,可以帮助设计师确定其应用程序的最佳升级路径。
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