【文章內(nèi)容簡介】 STL S26 LD X3 AND X5 SET S0 RET END 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論 文 12 電磁閥應(yīng)用技術(shù) 概述 在壓力調(diào)節(jié)方面，減壓閥得到了廣泛的應(yīng)用，但幾乎所有的減壓閥都存在著壓力調(diào)節(jié)方面問題：采用減壓閥只能進(jìn)行某一壓力值的調(diào)節(jié)，如果需要調(diào)節(jié)到其它的壓力值，則需要人工進(jìn)行調(diào)節(jié)。人工進(jìn)行調(diào)節(jié)需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，與操作人員的操作熟練程度相關(guān)，此外還需要采用專用的調(diào)節(jié)設(shè)備和花費(fèi)一定的調(diào)節(jié)時(shí)間。在某些特殊 的條件下，如在試驗(yàn)過程中存在危險(xiǎn)的情況，則不能進(jìn)行壓力的調(diào)節(jié)。根據(jù)減壓閥的這一特點(diǎn)，工程上也采用了步進(jìn)電機(jī)結(jié)合減壓閥來調(diào)整出口壓力值，但這一做法明顯增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。減壓閥出口壓力的調(diào)整精度不高。流量跨度較大時(shí)，減壓閥出口壓力的調(diào)整精度受到的影響就更大。 減壓閥自身特性是導(dǎo)致出口壓力調(diào)整精度不高的主要原因，減壓閥下游易出現(xiàn)超雁情況。由于減壓閥設(shè)計(jì)過程中的密封比壓一般并不是很高，因此減壓閥下游超壓情況很常見，在空間推進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中一般還采用了安全閥來防止減壓閥超壓。減壓閥需要采用措施去防止“嗚叫”現(xiàn)象。由于 減壓閥有著較大的低壓腔，因此易于出現(xiàn)“嗚叫”現(xiàn)象。采取一定的措施后才能夠減弱此現(xiàn)象。 而采用電磁閥調(diào)節(jié)壓力相比于采用減壓閥調(diào)節(jié)壓力，電磁閥調(diào)節(jié)壓力可進(jìn)行多種壓力值的調(diào)節(jié)，出口壓力的調(diào)整精度也可以控制得更高，而且在彈簧力和壓力差的共同作用下，密封比壓很高，密封更可靠。此外由于不存在低壓腔，不會(huì)產(chǎn)生“嗚叫”現(xiàn)象。 電磁閥的應(yīng)用領(lǐng)域 電磁閥技術(shù)與控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)相結(jié)合，已經(jīng)能夠進(jìn)行多種復(fù)雜的控制。比如可以把電磁閥應(yīng)用在智能控制領(lǐng)域，應(yīng)用在無線控制技術(shù)等方面。電磁閥正是因?yàn)槟軌蛴秒姶胚M(jìn)行控制 ，所以它能與現(xiàn)在的各種電子系統(tǒng)很好地接口，這也是它得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)主要原因。電磁閥已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中，隨著電磁控制技術(shù)和制造工藝的提高，電磁閥能夠?qū)崿F(xiàn)更加精巧的控制，為實(shí)現(xiàn)不同的氣動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)發(fā)揮它的作用。 電磁閥是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器 ， 并不限于液壓，氣動(dòng)。電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，工廠的機(jī)械裝置一般都由液壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥。 電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不 同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。電磁閥是用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制，主要的控制方式由繼電器控制。這樣，電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。以氣動(dòng)系統(tǒng)電磁閥應(yīng)用技術(shù) 13 為例子說明電磁閥在工業(yè)控制中的應(yīng)用。所謂氣動(dòng)系統(tǒng)，就是以氣體為介質(zhì)的控制系統(tǒng)。氣動(dòng)系統(tǒng)中，這種能源的介質(zhì)通常就是空氣。在真正使用的時(shí)候，通常把大氣中的空氣的體積加以壓縮，從而提高它的壓力。壓縮空氣主要通過作用于活塞或葉片來作功。氣動(dòng)系統(tǒng)中，電磁閥的作用就是在控制系統(tǒng)中按照控制的要求來調(diào)整壓縮空氣 的各種狀態(tài)，氣動(dòng)系統(tǒng)還需要其他元件的配合，其中包括動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、開關(guān)、顯示設(shè)備及其它輔助設(shè)備。動(dòng)力元件包括各種壓縮機(jī)，執(zhí)行元件包括各種氣缸。這些都是氣動(dòng)系統(tǒng)中不可缺少的部分。而閥體是控制算法得以實(shí)現(xiàn)的重要設(shè)備。比如單向閥讓壓縮空氣從壓縮機(jī)進(jìn)入氣罐，當(dāng)壓縮機(jī)關(guān)閉時(shí)，阻止壓縮空氣反方向流動(dòng)；安全閥當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力超過允許限度，可將壓縮空氣排出；方向控制閥通過對(duì)氣缸兩個(gè)接口交替地加壓和排氣，來控制運(yùn)動(dòng)的方向；速度調(diào)節(jié)閥能簡便實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的無級(jí)調(diào)速 。 電磁閥的 種類及 工作原理 電磁閥里有密閉的腔，在的 不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油剛的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞竿帶動(dòng)機(jī)械裝置動(dòng)。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 （ 1） 直動(dòng)式電磁閥 有常閉型和常開型二種。常閉型斷電時(shí)呈關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)線圈通電時(shí)產(chǎn)生電磁力，使動(dòng)鐵芯克服彈簧力同靜鐵芯吸合直接開啟閥，介質(zhì)呈通路；當(dāng)線圈斷電時(shí)電磁力消失，動(dòng)鐵芯在彈簧力的作用下 復(fù)位，直接關(guān)閉閥口，介質(zhì)不通。結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠，在零壓差和微真空下正常工作。常開型正好相反。 （ 2） 分步直動(dòng)式電磁閥 該閥采用一次開閥和二次開閥連在一體，主閥和導(dǎo)閥分步使電磁力和壓差直接開啟主閥口。當(dāng)線圈通電時(shí)，產(chǎn)生電磁力使動(dòng)鐵芯和靜鐵芯吸合，導(dǎo)閥口開啟而導(dǎo)閥口設(shè)在主閥口上，且動(dòng)鐵芯與主閥芯連在一起，此時(shí)主閥上腔的壓力通過導(dǎo)閥口卸荷，在壓力差和電磁力的同時(shí)作用下使主閥芯向上運(yùn)動(dòng)，開啟主閥介質(zhì)流通。當(dāng)線圈斷電時(shí)電磁力消失，此時(shí)動(dòng)鐵芯在自重和彈簧力的作用下關(guān)閉導(dǎo)閥孔，此時(shí)介質(zhì)在平衡孔中進(jìn)入主閥芯上腔，使上腔壓 力升高，此時(shí)在彈簧復(fù)位和壓力的作用下關(guān)閉主閥，介質(zhì)斷流。結(jié)構(gòu)合理，動(dòng)作可靠，在零壓差時(shí)工作也可靠 。 （ 3） 間接先導(dǎo)式電磁閥 該系列電磁閥由先導(dǎo)閥和主閥芯聯(lián)系著形成通道組合而成；常閉型在未通電時(shí)，呈關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)線圈通電時(shí)，產(chǎn)生的磁力使動(dòng)鐵芯和靜鐵芯吸合，導(dǎo)閥口打開，介質(zhì)流向出口，此時(shí)主閥芯上腔壓力減少，低于進(jìn)口側(cè)的壓力，形成壓差克淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論 文 14 服彈簧阻力而隨之向上運(yùn)動(dòng)，達(dá)到開啟主閥口的目的，介質(zhì)流通。當(dāng)線圈斷電時(shí)，磁力消失，動(dòng)鐵芯在彈簧力作用下復(fù)位關(guān)閉先導(dǎo)口，此時(shí)介質(zhì)從平衡孔流入，主閥芯上腔壓力增大，并在彈簧力的作用下向下 運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉主閥口 ， 常開式原理相反。 電磁閥的特點(diǎn) （ 1）適用性 管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號(hào)中標(biāo)定的介質(zhì)一致。流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對(duì)介質(zhì)要求清潔度要好。注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開關(guān)兩位控制；條件允許請(qǐng)安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開閉時(shí)間調(diào)節(jié)。 同時(shí)還要 注意環(huán)境溫度對(duì)電磁閥的影響 。 （ 2） 可靠性 電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關(guān)閉；但在開啟時(shí)間很長關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選 用常開型了。動(dòng)作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動(dòng)式，大口徑選用快速系列。 （ 3） 安全性 一般電磁閥不防水，在條件不允許時(shí)請(qǐng)選用防水型。電磁閥的最高標(biāo)定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會(huì)縮短或產(chǎn)生其它意外情況。有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王（ SLF）電磁閥。爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。 電磁閥的應(yīng)用 在氣動(dòng)技術(shù)中， 2 位 3 通閥（ 3/2 閥）常被用于控制單作用氣缸的簡單回路中，或是用于開關(guān)閥來使用。雖然 3/2 閥結(jié)構(gòu)簡單，功能相對(duì)單一，但是 3/2 閥經(jīng)過組合后，會(huì) 帶來很多更高級(jí)的作用。巧用 3/2 閥在工業(yè)生產(chǎn)中有很大意義，不僅可以節(jié)省成本，還可以提高整個(gè)氣動(dòng)回路的安全性和可靠性。 在控制雙作用氣缸的典型回路中，大家通常是使用 2位 5 通閥（ 5/2閥）作用控制元件，在電氣氣動(dòng)回路中，一般選用 5/2 雙電控電磁閥。如圖 31 所示： 電磁閥應(yīng)用技術(shù) 15 圖 31 2 位 5 通雙電控電磁閥 圖為雙作用氣缸的控制回路，氣體經(jīng)二聯(lián)件或三聯(lián)件處理后，進(jìn)入 5/2 雙電控電磁閥，該閥可以控制無桿氣缸、雙作用氣缸或擺動(dòng)氣缸。 但當(dāng)用 PLC 控制電磁線圈時(shí)，若 1M1 得電， 1M2 失電，管路 14 導(dǎo)通，氣缸滑塊向右運(yùn)動(dòng)；若 1M2 得電， 1M1 失電，管路 12 導(dǎo)通，氣缸滑塊向左滑動(dòng)。如圖 32 所示： 圖 32 雙電控電磁閥原理 在上述 PLC 控制順序中，兩個(gè)電磁線圈只有一個(gè)得電一個(gè)失電的情況下，氣缸才能運(yùn)動(dòng)。即兩個(gè)線圈的狀態(tài)為 10，或 01。但是，我們不能保證 PLC 的程序在初次調(diào)試時(shí)萬無一失，無法保證程序的編寫沒有錯(cuò)誤，或者也不能保證 PLC在正常運(yùn)行時(shí)由于各種因素，程序被干擾。一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，機(jī)械手上下運(yùn)動(dòng)，且攜帶重物，會(huì)造成嚴(yán)重的后果。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論 文 16 可見， 5/2 雙電控電磁閥在控制上是存在先 天不足的，原因在于它的兩個(gè)線圈只能有 10 和 01 兩種狀態(tài)，而一旦出現(xiàn) 11 和 00 的狀態(tài)時(shí)，換向閥就不知道如何運(yùn)動(dòng)了。因?yàn)榻?jīng)過試驗(yàn)表明，當(dāng)同時(shí)給兩個(gè)線圈得電時(shí)，換向閥閥芯如何運(yùn)動(dòng)無法評(píng)估，有時(shí)會(huì)向左，有時(shí)會(huì)向右，且無固定概率。但是當(dāng)出現(xiàn) 11 時(shí)，絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)線圈燒毀的問題。 如果想解決由于程序問題而造成的故障，我們只能更換 5/2 雙電控電磁閥，尋找一種新的換向閥代替它。而最保險(xiǎn)，最可靠，成本最低的選擇就是使用兩個(gè)3/2 單電控電磁閥，無論該閥是常開型還是常閉型，只要保證兩個(gè)電磁閥的類型一樣即可?？刂苹芈啡鐖D 33 所示： 圖 33 兩同類型 3/2 單電控電磁閥 圖中，我們把一個(gè) 5/2 雙電控電磁閥換成兩個(gè)同類型的 3/2 單電控電磁閥。在 PLC 控制中，如果 1M1 得電， 2M1 失電，氣缸滑塊向右移動(dòng)，即 10 狀態(tài)；如果 2M1 得電， 1M1 失電，氣缸滑塊向左運(yùn)動(dòng)，即 01 狀態(tài)；如果 1M1 和 2M1都得電，氣缸滑塊保持不動(dòng)，即 11 狀態(tài)，但是氣缸活塞兩端充滿氣體，壓力相等；如果 1M1 和 2M1 都失電，氣缸滑塊保持不動(dòng)，即 00 狀態(tài)，但是氣缸活塞兩端無氣體，壓力為零。 這樣，無論程序出現(xiàn)問題，電磁閥都可以保證在 10， 01， 11 和 00 四個(gè)狀態(tài)下都有穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。由于機(jī)械手需要攜帶重物作上下運(yùn)動(dòng)，所以最好選用常閉型的電磁閥，當(dāng) 11 狀態(tài)下氣缸活塞兩端壓力為零， 00 狀態(tài)下氣缸活塞兩端充滿氣體，這樣才更安全。 電磁閥應(yīng)用技術(shù) 17 可見， 3/2 電磁閥雖然結(jié)構(gòu)最簡單，但是靈活運(yùn)用會(huì)帶來很大的好處，而對(duì)于 5/2 雙電控電磁閥來說，雖然使用場合很多，而由于其自身結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，在使用時(shí)一定要注意安全隱患。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論 文 18 第三章 FX系列可編程控制器 PLC 概述 可編程控制器 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的 存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 30 多年來，可編程控制器從無到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到儲(chǔ)存邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為 工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越大的作用。 PLC 的歷史及發(fā)展 世界上公認(rèn)的第一臺(tái) PLC 是 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司研制的。限制當(dāng)時(shí)的元件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的 PLC 主要由分立元件和小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。 20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，成為真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似 的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元都以繼電器命名。因而人們稱可編程控制器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程控制器進(jìn)入了實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度，超小型的體積，可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)，模擬量運(yùn)算、 PID 功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20 世紀(jì) 80 年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得了廣泛的應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這 標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20 世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)及超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各種各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元，通訊單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制系統(tǒng)配套更加容易。 在 21 世紀(jì)可編程控制器會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用與可編程控制器的設(shè)計(jì)及制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量電磁閥應(yīng)用技術(shù) 19 更大、組網(wǎng)能力更強(qiáng)的品 種出現(xiàn)。從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型方向及大型方向發(fā)展。從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富，規(guī)模更齊備。完美的人機(jī)界面、完備的通訊設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求。從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國際競爭的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會(huì)出現(xiàn)國際通用的編程語言。這是有利于可編程技術(shù)的發(fā)展及可編程產(chǎn)品的普及的。從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來