电磁阀的应用及原理是什么？它是如何与PLC配合所以的?

　　答:电磁阀→顾名思义它由电磁线圈组成，在通电状态时产生磁力，克服压簧或拉簧的压力或拉力，驱动铁磁材料的芯→带动阀体中的活塞，让其改变位置变化，达到开与关的目的。常用电磁阀结构示意图如下图所示。

　　电磁阀它是一种工业自动化控制中使用广泛的电磁阀，工业自动化控制采用PLC或者简单的开关都能够控制它；电磁阀这种结构装置的电气元器件属于被动元件(被控制对象)，当PLC按照一定程序工作时，其PLC的输出端可以直接控制一些“中间继电器”，再由中间继电器的触点来根据被控电磁阀的性质，选择电磁阀所需要的供电电压，这样就形成了一个完整的控制体系，各负其责的工作。

　　玩电磁阀也是一个经验的积累，见多识广；电磁阀应用及原理与自动控制的PLC，今天也只能够浅说这些，多了阅读者会消化不良，浪费我的感情。

　　知足常乐于上海2022.7.30日

　　电磁阀在我们的生产中应用十分广泛，我们先对电磁阀有个初步的认识，矿山电气小东向大家介绍一下，电磁阀的组成结构和工作原理，还有电磁线圈的一些应用。

　　电磁阀

　　一、电磁阀的构成与工作原理

　　1、结构

　　电磁阀是由电磁线圈、动铁芯、静铁芯、复位弹簧、阀体、阀芯、密封件、接线盒等组成。其中阀体部分又由滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成。

　　图1中为电磁阀基本结构图，下文中介绍的电磁都是在此基础上发展出来的，区别只是在于功能与结构形式不同。

　　图1

　　电磁线圈被直接安装在阀体上，空心的电磁线圈，套在不导磁材料做成的密封筒上，筒内部为运动铁芯带动阀芯，构成一个简洁、紧凑的组合结构。

　　2、工作原理

　　电磁阀主要是由电磁线圈通电产生电磁吸力，吸引动铁芯动作带动阀芯运动到相应位置，因阀体设计要求不同而会出相应通断的控制逻辑，线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，以达到改变流体方向的目的。电磁阀断电后，由复位弹簧产生复位拉力，使阀芯复位。

　　图2

　　图2是一个二位三通直动阀，图左侧二个彩图是结构图，中间二个是示意图，最右边的是元件图形符号。

　　以二位三通阀为例，说一下工作原理及动作状态。在线圈未通电时，入口液体被黑色的阀芯堵着，出口与排气口相通，当线圈通电时，黑色阀芯向下移动，堵住了出口与排气口，入口与出口相通，介质从出口流出，实现开关的目的。

　　3、分类

　　电磁阀从原理上分为三大类：

　　直动式电磁阀

　　原理：通电时，电磁线圈产生电磁力带动阀芯向线圈方向运动，阀门关闭状态转为打开；断电时，电磁力消失，复位弹簧把阀芯又拉回原来位置，阀门打开状态转为关闭状态。下图3为简单的一个直动阀。

　　图3

　　上面的图1与图2也是直动阀，就是线圈直接带动阀运动，控制管道中介质通断。

　　特点：直动阀一般通径较小不超过25mm，因其直动特性所以动作迅速控制灵敏。不能够调节压力的大小，在零压、真空、负压时也能正常工作。

　　先导式电磁阀

　　原理：通电时电磁力推动直动阀芯装将先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围上下腔室形成压差，流体压力推动主阀芯向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力将直动阀芯复位将先导孔堵住，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动主阀体向下移动，关闭阀门。

　　上面说的先导阀的原理是比较抽象的，不容易让人理解。这是一个先导式电磁阀的动图，下面以动图的不同状态来说明。

　　① 当进油压力不高时

　　红色的油（假设以油为例）从阀的进油口进入，主阀体的中间有一个细孔与弹簧侧相通，红色油就会通过这个小孔并填满，图中“三角形”（先导调节阀椎体，便于描述称其为三角形）右侧空间，图4中所示。

　　图4

　　由于“三角形”后面弹簧的作用力，油的压力不能推动“三角形”，此时主阀体细孔上下的压力相等，没有压差，所以红色的油推不动主阀体，此时主阀体为关断状态，如图5所示。

　　图5

　　② 当进油压力升高时

　　红色油压力逐渐增大，压力将克服“三角形”后面的弹簧压力，而将“三角形”推开，如图6所示。

　　图6

　　因弹簧下方的泄放孔径要比主阀体中间的孔要大很多，相当于截面积大，初中我们学过受力面积与压强是成反比关系的，所以“三角形”被打开，主阀体上侧压力要小于下侧压力，所以红色油压会推动主阀体向上运行，主油路打开，如图7所示。

　　图7

　　特点：先导式电磁阀能够调节压力输出的大小。

　　并且流体压力范围上限较高，基本上可任意安装，，但必须满足得流体压差动作要求。

　　分步直动式电磁阀

　　原理：它可以看成是一种直动式电磁阀和先导式电磁阀结合体，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

　　=====分步直动式电磁阀没有找到相关的结构图，有这个阀结构图的朋友分享一下，矿山电气小东也学习一下，在此表示歉意=====

　　特点：在零压差、真空、高压时能够可靠动作，驱动力较大，要求必须水平安装。

　　按阀芯动作分为

　　电磁阀的动作可分为二位二通、二位三通、三位五通等，根据控制工艺及要求有不同的动作。看到这里又位又通的，不知道什么意思了吧。

　　在这里介绍一下什么是位？什么是通？

　　什么是位，就是电磁阀芯动作的位置，电磁阀线圈断电时，阀芯在原地不动是一个位置；电磁阀线圈通电时，拉动阀芯到自己位置来，又是一个位置。这个就是二位。

　　电磁阀线圈只有通电和断电二种状态呀，哪来的三个位置呢。这个就要用到二个电磁线圈来完成动作任务了，二个线圈都不通电时阀芯在阀体中间位置时是一个位；线圈1通电拉动阀芯到它这边来时是一个位；线圈2通电拉动阀芯到它那边去的时候又是一个位，这就是三位。

　　什么是通，这个好理解，就是阀有几个通路口。

　　下面有几个例子，用图片表达比文字描述要直观一些。

　　二位二通电磁阀动图，以下面动图分部来讲解一下。

　　如图8所示，断电时P1P不通。

　　图8

　　如图9所示，线圈通电时P1与P2相通

　　图9

　　二位三通电磁阀

　　下图10中，线圈通电时，P与A相相通，T与A不通；当线圈断电时，P与A不通，A与T相通。

　　图10

　　三位四通电磁阀

　　阀芯在中间位时P、A、B、O都不通。

　　图11

　　当阀芯在左侧时，A、O相通，P、B相通

　　图12

　　当阀芯在右侧时，P、A相相通，B、O相通

　　图13

　　上面几个图中没有画出线圈，根据下图14实物图为实物图比较直观，图中两侧线圈，中间为阀体。

　　图14

　　电磁阀可通过不同的介质，常见的如水、油、气、蒸汽、燃气，特殊材质做成的阀体可通过强酸碱液体，在化工行业中应用。

　　电磁阀按功能分：制冷电磁阀、低温电磁阀、消防电磁阀、化工用电磁阀、微型电磁阀、脉冲电磁阀、液压电磁阀 、高压电磁阀、防爆电磁阀等。

　　电磁阀的应用

　　可以说电磁阀在各行各业中都得到了广泛的应用，并且起到了核心控制的地位。

　　汽车工业、冶金工业、农业机械、轻纺工业、工程机械、机床工业、船舶工业等不限于此的行业中，可以说离开了电磁阀将完全不能正常工作。

　　电磁阀的应用极其广泛，在各行各业都得以应用。尤其在自动化控制中的应用起到了主要作用，电磁阀可以实现自动控制。自动化生产线的控制系统过于复杂不便于在此详细讲。

　　下图15为一个电磁阀的简单应用，家用燃气报警装置，正常时电磁阀属于常通状态，一旦燃气泄漏报警器发出控制信号，关闭电磁阀，保证了安全。

　　图15

　　在自动控制工艺中，直动电磁阀得到了广泛的应用。大到一个系统，小到一人部件都电磁阀的身影。尤其中气动、液压自动控制系统中电磁阀更是起到了核心位置的作用。

　　下图16为一个机械手臂控制，主要是由电磁阀的控制来完成的。

　　图16

　　电磁阀使用中注意事项：

　　1、接电时看铭牌，要注意线圈电压等级，不要接错而烧线圈。比如，线圈是12V供电电压，接在24V电压上了，准烧。

　　2、要弄清楚阀的进出口，不要接反了，有的阀有标记，个别的没有，要注意这一点。

　　3、阀体能承受的最大工作压力是多少，要知道，不要超过了标称值。

　　4、阀工作的介质（就是通过阀的液体或气体等）是有要求的，不能通入要求以外的介质。

　　5、阀的常开、常闭状态及其应用，这个在更换时注意别接错了。在设计时选型时注意一下。

　　6、要会看电磁阀元件图形符号，在图纸中表示状态，即在没有看到实物时，就能知道实物是什么样子的。

　　在电磁阀控制中一般是采用继电器驱动，继电器控制具有简单，维护方便特点，但是在复杂的系统控制中，继电器就无能为力了，只有采用PLC控制了，那么我就说一说什么是PLC及控制

　　PLC

　　PLC简单介绍

　　PLC是可编程控制器的缩写。

　　图17

　　PLC是由电源、指示灯、输入端口、输出端口、通讯口、各接线端子等构成。根据型号定义PLC实现的功能也不尽相同，可以采集开关量信号、模拟量信号，处理输出开关量信号、模拟量信号。有的型号可以扩展，有的不能扩展功能。

　　PLC根据不同的厂家设定的不同，硬件形式与外形是不同的不能一概而论。

　　如果讲PLC的工作原理那讲几天几夜也讲不完，它是一个系统的知识体系，刚接触PLC时，先不要研究它是怎么工作的，内部是怎么样的，也不要把PLC想的很神秘。其实可以简化的用一个灯开关控制一个灯泡的简单电路先理解它。灯开关合上，灯亮；灯开关分开，灯灭，这个可以理解吧。然后我们在开关与灯之间加入一个黑盒子，黑盒子要求，开关合上之后，灯亮5秒灭5秒这样循环工作，灯泡就按黑盒子的指令来执行。黑盒子还可以要求开关不接通时，灯亮；开关接通时灯反而灭了。这个黑盒子就是PLC，它的要求就是内部的程序。（以上为尽量简化的描述）

　　如果你要想控制灯的状态，你想让它什么时候亮，什么时候灭，那就得学习编程了。这里不讲编程，网上资料很多，可以自己找一下，如果找不到，可以联系矿山电气小东，免费提供资料。

　　下图是一个简单PLC程序控制的电机启动电路。通过图中可以看出简化了控制接线，在继电器控制系统中的闭锁关系都集成在了PLC中。这就能看出PLC的优势来了。也应了上面那句话，控制开关与负载中间接了一个“黑盒子”。

　　图18

　　PLC是怎么控制电磁阀的？

　　根据型号不同，类型不同，PLC输出有晶体管、晶闸管、继电器等类型。

　　下图19是PLC输入端的框图,输入 开关合上之后,电源回路通，发光二极管得电,发出光，内部电路处理后发给输出控制电路。

　　图19

　　下图20是PLC的输出端框图，上面的输入信号经过内部电路处理，控制PLC内部的继电器KA吸合，KA的触点控制负载得电工作，图中的负载一般是控制继电线圈。

　　图20

　　有的PLC输出控制端其实就是继电器来完成的，可以理解就是一个继电器控制电磁阀。控制电磁阀的通断是由内部程序来完成的。

　　比如，下图21按下SB0接通一下就断开，PLC内部程序控制KA1、KA2、KA3循环动作。通过改变内部程序，可以实现不同的控制功能。输入端X不仅输入按钮信号，也可以接入继电触点或别的触点信号，PLC输入端只能输入无源信号，严禁输入带电信号，这一点千万要注意。

　　PLC使用中的注意事项

　　1、接电源时一定要注意电压等级，不要接错了电压，比如错把供电是直流24V接入了交流220V，结果就是我们听到响声。

　　2、输入端严禁输入带电信号，必须是无源干点信号。否则烧坏输入口。

　　3、输出端的类型一定要注意，有晶体管、晶闸管、继电器之分，它们所带的负载是有要求的，晶体管能够输出高频信号，继电器输出是有动作限制的，这些都要注意。

　　4、公共端COM一定要接对，有的时候会把COM忘记接线了，回路不通，容易误判以为控制回路有问题。

　　5、抗干扰接地，这一点一定一定要注意，尤其在模拟量信号输入、输出时更要注意，不但接地，而且要可靠接地，达标接地。这个很重要，这个很重要，这个很重要。

　　电磁阀的应用及原理是什么？它是如何与PLC配合使用的？

　　电磁阀的应用还是非常广泛的，无论是控制气体、水源还是油都有专门的电磁阀体，那么它的原理是什么呢？怎么与PLC配合使用？

　　电磁阀结构

　　介绍原理之前先介绍一下电磁阀的结构，以直动式电磁阀为例，直动式电磁阀主要由电磁线圈、阀体、阀盖、动铁芯、动铁芯弹簧等部分组成具体结构见图，这也是大部分工控人员所使用的电磁阀样式。

　　电磁阀工作原理

　　通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭，当然还分为常闭式和常开式，常闭式电磁阀在失电的状态是一直导通，当电磁阀得电，线圈产生磁力，拉动动铁芯，常闭式电磁阀断开。

　　电磁阀连接PLC的方法比较简单，首先要确定电磁阀的电压等级，一般24V居多，假如是24V，如果PLC为晶体管输出，首先连接24V电压，然后连接在PLC的输出端就可以了，由于电磁阀是感性负载会影响PLC输出继电器，所以需要增加中间继电器控制，或者并联续流二极管，消除电压。

　　如果是继电器输出，交直流都可以，建议最好使用中间继电器的进行中继，避免电磁阀线圈异常导致PLC触点损坏，如果是交流电压，就要并联电容了。

　　上面就是电磁阀的原理以及与PLC的连接方法，不对的地方欢迎指正！

　　电磁阀是一种自动控制的执行元件，在很多生产机械中都能见到，例如在工业机器人多功能工作站中就有多个电磁阀来控制真空吸盘工具去吸取物品进行码垛作业、另外在分拣系统中也会见到电磁阀对气缸进行控制进行物料分拣的作业、还有在数控机床控制系统中也能见到电磁阀的使用。以上这些电磁阀的使用多多少少都有PLC参与了控制，下面和朋友们聊聊电磁阀的工作过程以及如何与PLC配合使用。

　　为了说明问题，下面我们以单控电磁阀为例来聊聊电磁阀的工作过程。其实电磁阀就是利用电磁线圈通电时，那么静铁芯对动铁芯产生的电磁吸力，从而使阀芯改变位置实现换向的功能。在下图中，当电磁阀处于断电时其气流是从进气口4进气从出气口5出气，另一个通道是从进气口1进气从出气口2出气.；当电磁阀处于通电时其气流是从进气口1进气从出气口4出气，另一个通道是从进气口2进气从出气口3出气.。就是这样通过对电磁铁线圈的通断电控制达到了对气流方向的改变。

　　我们最常见的有方向控制阀，主要是控制压缩空气所流过的路径，达到控制气流的接通、断开或者流动的方向。方向控制阀的阀芯在不同的位置，各接口有不同的通断位置，把这两者经过不同的组合可以实现不同功能的方向阀，常见的有两位两通电磁阀、两位三通电磁阀、两位五通电磁阀等。

　　电磁阀是可以用PLC进行控制的，其线圈有两种一种是额定电压是直流24V线圈的，这种可以用PLC的输出端进行直接控制，还有一种是额定电压是交流220V线圈的，我们也可以用中间继电器的常开触点去控制电磁阀的线圈。

　　以上就是我对这个问题的回答，欢迎朋友们参与讨论。敬请关注电子及工控技术，欢迎大家转载，点赞！

　　电磁阀的应用及原理是什么？它是如何与PLC配合使用的？

　　在工业生产中用的多，尤其是石油化工行业。组成分电磁组件和阀体。

　　阀体部分由弹簧底座、滑阀芯、滑阀套组成，如下图就是滑阀芯和弹簧。

　　其工作原理分线圈失电和得电两种情况。

　　线圈没有通电时，电磁组件没有工作，阀体内的滑阀芯由于底座弹簧弹力的作用滑阀芯远离弹簧底座。此时P口到A口通，B口到S口通。线圈得电时，电磁组件工作，静铁芯吸引动铁芯动作，使滑阀芯靠近弹簧底座并压缩弹簧，从而改变滑阀芯位置。此时P口到B通，A口到R口通。一旦线圈失电，底座弹簧弹力把滑阀芯推动，顶回动铁芯。

　　刚好是把它用在仓泵输送阀的，因为之前那个坏了才更换的。用的是三菱PLC控制，利用了它的开关量输出。接线的时候，中间用了中间继电器过渡的，因为PLC是晶体管输出，采用中间继电器是防止开关量输出通道损坏。从开关量输出模块接线到中间继电器线圈，然后从中间继电器的触点接线到仓泵控制柜的电磁阀线圈，这样就可以用PLC来控制线圈通电或断电，从而控制输送阀的开或关。

　　因此电磁阀方面的写过很多，所以很多细节就不写了，这里说以前没有写过的一个细节。

　　应该知道电磁阀有用220V也有用24V的，这里就要考虑传输距离。220V本身电压高，电缆传输过程造成压降不足以影响电磁阀工作。但24V供电，压降问题不容忽视，所以必须功率电磁最低工作电压来进行电缆最大允许长度计算。例如电磁阀的供电电压为24V，则线路最大允许压降为4V。若电磁阀线圈功率为12W，采用2.5mm2的聚氯乙烯绝缘护套控制电缆。查表可知该控制电缆的最大直流电阻为7.4Ω/Km，那控制电缆的最大允许长度是多少呢？

　　第一步计算电磁阀工作电流；P/U＝0.5A。

　　第二部计算允许电缆最大长度；控制电缆电阻R＝4/0.5＝8Ω，一根控制电缆线距离L1＝8/7.4≈1.08km，两根控制电缆距离L2＝1080/2＝540m。因此通过计算，确保电磁阀在不低于正常工作电压的情况下工作，控制电缆最大允许长度为540m。

　　就一个电磁铁

　　所谓的电磁阀从字面上就能看出：电磁阀（Electromagnetic valve）首先是个阀，是用来控制流体介质的通断、方向、流速的阀体；那么，它是靠什么来控制的呢？它是靠电加在阀体线圈上产生磁力控制阀门的通断和大小。它是自动化基础元件，属于执行器。它主要是用在工业控制系统中调整流体（气体，液体等）介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

　　电磁阀的基本结构是由阀体、线圈、铁心、进气/出气孔、活塞组成。

　　从电磁阀原理上它可以分为三大类：直动式、分步直动式、先导式。

　　1).直动式：

　　有常闭型和常开型二种。常闭型线圈不带电时，没有电磁力产生，静铁心不运动，活塞呈关闭状态，进/出气孔不通；当线圈通电时产生电磁力，使 活塞克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀，进/出气孔导通，介质呈通路；当线圈断电时电磁力消失，动铁芯在弹簧力的作用下复位，直接关闭阀口，介质不通。常开型正好相反。

　　2).先导式电磁阀：

　　线圈通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在敞开件周围形成上低下高的压差，流体压力推动敞开件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔敞开，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动敞开件向下移动，敞开阀门。

　　3).分步直动式电磁阀：

　　它是一种直动和先导式相联合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀封闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口到达启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力降落，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动封闭件，向下移动，使阀门封闭。该阀采用一次开阀和二次开阀连在一体，主阀和导阀分步使电磁力和压差直接开启主阀口。

　　从使用电源上分有交流电和直流电。

　　1).交流电电磁阀施加在它的线圈上的是交流电，一般通常是220伏交流电和380伏交流电。

　　2).直流电电磁阀施加在它的线圈上的是直流电，一般是24伏和12伏。

　　在工厂中常用的电磁阀是换向电磁阀有二位二通、三位四通等；电磁阀的 "通"和"位"是换向阀的重要概念，它有许多通、位。有两位二通、两位三通、两位五通、两位四通、电磁阀。（两位五通、两位四通又分单电控和双电控两种）。

　　什么是"通"？什么是"位"？通”和“位”是气动换向电磁阀的重要概念。不同的“通”和“位”构成了不同类型的气动换向电磁阀。

　　1).所谓的"通"就是指流体的通道。例如：我们说的"五通"就是指有五个通道孔，其中1个与气源连接，两个与双作用气缸的外部气室的进出气口连接，两个与内部气室的进出气口接连。

　　2).所谓的"位"就是指阀的工作状态，它有几个工作状态，就有几位，也就是指换向阀的阀芯的位置个数。例如二位阀或三位阀是指有两个或三个不同的工作位置。

　　电磁阀几位几通的图形符号的含义如附图一所示：

　　1.用方框表示换向阀的工作位置，有几个方框就表示有几个位。

　　2.方框内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示油流动的实际方向。

　　3.用"T" 表示油路是不通的。

　　4.方框外部有几个点就表示是几通。

　　5.换向阀进油口通常以P表示，回油口以T表示，卸油口以L表示。

　　6.绘制换向阀系统图时，油路通常绘在常态位方框内。

　　7.换向阀有两个及以上位置时，必然有一个常态位，即阀芯未受到操纵力时的位置。二位阀常态位为靠近弹簧的方框，三位阀常态位为中间方框。

　　电磁阀的应用非常的广泛，不仅可以应用在气动系统中，而且还可以应用于油压的系统、水压的系统，还可应用于食品、医药、电子等领域。我们在使用时最好先弄清楚电磁阀的原理和作用，这样可以达到很好的使用效果。

　　PLC如何控制电磁阀？PLC是控制原元件，电磁阀是执行元件。PLC接收其输入端的输入信号指令，经过处理，通过其输出端输出电信号空制电磁阀。PLC输出端输出的电压必须与电磁阀的电压相一致，例如 ，电磁阀是交流220伏的，那么，PLC输出端也要是交流220伏的如附图二。如果，两者不一致，就要经过中间继电器过渡连接。如附图三。

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