發布時間：2021-10-12所屬分類：免費文獻瀏覽：1次
摘 要： 現代制造技術與裝備
《工業過程控制系統用電磁閥的分類與選型研究》論文發表期刊：《現代制造技術與裝備》；發表周期：2021年05期
《工業過程控制系統用電磁閥的分類與選型研究》論文作者信息：劉強 1 劉寶林 1 趙改周 2 曹偉 3 侯濤 3
摘 要：電磁閥具有結構簡單、體積小、可靠性高、操作方便、使用壽命長、污染少、抗干擾能力強以及易實現自控性和智能化等優點，在工業領域得到了廣泛應用。電磁繼電器的功能相當于一個開關，當它開啟的時候會有一定的延時，而延時的時間決定著這個延時的長短和速度。當前工業系統中電磁閥的類型具有多樣性，需要對其分類與選型進行研究。
關鍵詞：電磁閥;工業控制系統;開關
Abstract: Solenoid valve has the advantages of simple structure, small volume, high reliability, convenient operation, long service life. less pollution, strong anti-interference ability, easy to achieve self-control and intelligence, ete., and has been widelused and promoted in the industrial field. The function of electromagnetic relay is equivalent to a switch. When it is opened, therewill be a certain delay time, and the delay time determines the length and speed of the delav. Now the tvpe of solenoid valve in the industrial system is more diversified. which needs to study its classification and selection.
Keywords: solenoid valve; industrial control system; switch
1 電磁閥的結構介紹
電磁閥是一種特殊的機電耦合器件，由一個或多個互并聯的元件組成的裝置，在一定的條件下可以實現能量的轉換和控制。它的基本結構如圖 1 所示。電磁閥的工作原理：當流體流過閥座時，改變了介質的流量和壓力，使液體流過管道時產生了相應的力矩，從而使管壁發生位移，達到調節液位的目的，同時能通過對管壁的變形來調整流體的流動狀態。
2 電磁閥的選型研究
工業過程控制中的核心問題是選擇與確定電磁閥。在工業生產中，電磁閥的作用十分重要。它不僅可以實現對高壓設備的控制和調節，還能完成對液位、壓力的測量和控制1。因此，在工業過程控制中，必須要考慮到以下幾個方面的要求。第一，具有足夠的開度。當流體流經管道時會產生一定的阻力流速，從而使流速的大小受影響，即開度的高低。第二，能夠滿足特定的工藝條件。例如，對于一個大型反應器來說，需要具備較高的開度，否則不能正常工作，而較大的開度才能保證其安全可靠運行;第三，結構簡單。如果使用了復雜的機械裝置，那么就應該避免使用煩瑣的回路進行連接，應選用較為合理的布局方式，使整個系統的體積盡可能小，同時節省空間。
3電磁閥的分類與選型設計
3.1電磁閥的分類技術
目前，電磁閥主要有以下幾種分類方法。第一，按控制方式，它可分為單控型和雙控型。單控類型的電磁閥結構簡單，制造方便，但是不能實時調整生產過程，且只能在一定范圍內無級調速[2。雙控的電磁鐵采用開環控制，可以對不同的工況做出相應的調整以滿足工藝的要求。同時，雙控系統的開關速度較快，可達到更高的水平，但其成本較高。第二，按驅動力的形式，它可分有開式、閉式和并流式等1。閉式和并流系統的電機啟動與制動的響應時間不同，但其具有較高的可靠性和過載保護能力，能在較大的范圍內無級調速。閉環控制系統的精度較低，一般用于小容量的自動化設備。雙回路的伺服電刷與單片機的串并聯同步，可有效解決上述問題。
3.2 電磁閥的分類與選型設計方案
根據控制方式的不同，它分為有源和無源兩種。有源控制器是一種可以直接對輸入信號進行處理的系統裝置，主要由電流傳感器、電機等部分組成，工作原理如圖 2 所 示 [4]。無源控制器則利用了模擬電路或者數字電橋來完成對被控對象的精確檢測與邏輯運算。本文基于單片機的控制系統設計，將其與單片機相結合，通過軟件編程的方法實現對電磁閥的驅動和控制，實現了如下功能：(1)用計算機代替機械執行器，使之成為一個整體，以減少硬件的復雜性;(2)用單片機的 I/O 口輸出相應的開關量，并在程序中設置好延時時間，以達到實時監測的目的;(3)用PWM 調壓技術調節電壓，使之具有一定的延時性，從而提高控制系統的穩定性和抗干擾能力，同時降低功耗，節約資源。
4電磁閥的分類與分析
基于上述電磁閥的控制策略和性能分析，本文選用的控制器為單片機的脈寬調制(Pulse Width Modulation，PWM)系統，主要功能是實現對脈寬調制(PWM)的連續輸出，以完成對開關的自動調節。單片機的優點在于體積小、功耗低、價格便宜，在工業生產中應用廣泛。它具有很強的適應能力，能夠根據不同的場合和要求，靈活調整相應的工作模式，從而滿足工業自動化的需求。同時，由于它的成本較低，因此在工業領域的使用上很容易，但硬件電路結構復雜，需要的外圍設備較多，導致開發時間較長，且不能與現有的大規模集成電路集成。
4.1電磁閥的分類與方式
按照電磁閥的工作原理，可以將其分為開環控制型和閉環驅動型。開環系統的特點：開關量變化時，觸點動作不間斷，即在斷電情況下，觸點仍保持一定的時間。開環系統結構簡單，成本低廉，響應迅速，但對開關的壽命要求高，且對操作員的專業技能要求較高。閉環系統的開關量的改變不是一直不變的，且調節范圍有限，不能滿足生產過程的需求。此外，當電磁閥開啟或關閉時，會使整個回路產生振蕩，降低了控制系統的穩定性。為了解決這個問題，需要不斷改進設計方法，以提高它的動態特性。
42電磁閥的分類與選型過程
根據電磁閥的工作原理，電磁閥可以分為電動式、氣式、電液式和磁控器。其中，電磁控制通過調節電磁力來實現對銜鐵的吸和釋放。按照功能分類，它可分為開關型
PLC、變頻調速、變頻驅動以及自動保護等1。按結構形式，它可分為板式、板-板組合、雙聯軸器、立柱-環形支架、立柱-環形節距、直線絲杠傳動、液壓伺服系統以及多路復用等。目前，市場上幾種主要的電磁閥類型，分別是單作用繼電器、繼電器、接觸器、微動機構、差動變壓器和繼電器。這幾類都有各自的優缺點，在實際應用中應結合具體需求進行選擇。
5結語
工業過程控制系統用電磁閥在實踐中應根據實際需求進行選型與設計，以充分利用其優勢為工業系統控制提供幫助，從而更好地實現工業生產的自動化控制。
參考文獻
[1]胡琴，電磁閥式連續可變阻尼半主動懸架研究[D]太原：太原科技大學，2016.
[2]中華人民共和國工業和信息化部，工業過程控制系統用電磁閥：JB/T 7352-2010[EB/OL].(2010-02-11)[2021-04-19].
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[5]謝海龍，陳國順，謝海勇，等，淺談工業過程控制系統用電磁的分類與選型[J.表戶，2020(5)：115-117.
