用于工业自动化的电磁阀与线性执行器

电磁阀和线性执行器是工业应用的标准设备。在大多数情况下，它们控制需要自动化的机构或系统的运动。当被带有反馈信号的主控制器使用时，它们可以实现精确控制的运动。

什么是电磁阀？

术语螺线管是指工业领域中需要磁场才能运行的设备。它包括一个导电线圈，电流可以通过该线圈。当电流通过线圈时，会产生磁场，线圈内部的金属柱塞在磁场的作用下移动。

当电流关闭时，磁场变为零。金属柱塞不再受磁场力的作用，可以自由移动。柱塞上装有一个弹簧，它在零磁场下将柱塞缩回到其初始位置。

什么是线性执行器？

线性致动器是一种使所附机械组件（通常是杆）产生线性运动的装置。直线运动是由内置电机通过不同尺寸和比例的齿轮连接到直线杆上来执行的。当电机旋转时，齿轮将旋转运动转换为直线运动。

线性执行器通常使用直流 (DC) 有刷或无刷电机和直流电源，例如 12 VDC 或 24VDC。但是，不需要直流电机。步进电机和感应电机也可以移动线性致动器，具体取决于负载和应用。通过反转电源端子，可以轻松反转执行器的运动方向。

图 1. 线性致动器。图片由 Bola Systems 提供

线性执行器的最小端和最大端均包含传感器，用于检测杆两端的行程，并在需要时停止进一步移动以防止损坏内部组件。线性执行器的速度并不快，但可以提供很大的功率。出于这个原因，线性致动器用于需要对重物进行运动的应用中。一些线性执行器还包括反馈信号，指示它们的极限范围。

没有电流时，直线杆不能移动到初始位置。相反，它需要相反极性的直流电压才能将杆移回其初始位置。

比较电磁阀和线性执行器

我们来看看螺线管和线性执行器的一些异同。

相似之处

• 这两种设备都可以激活或控制另一个机械组件或系统。
• 这两款设备都可以通过力传递运动，使其适用于需要强力、稳定运行的应用。
• 这两种设备的输出都是金属棒的线性运动。
• 只要施加的电压保持不变，它们就会保持激活状态；当电压变为零时激活停止。

差异

区分螺线管和执行器的一些关键领域包括施加的电压、运动方向和反馈。

施加电压： 电磁阀需要交流 (AC) 电压来激活和运动，因为它们使用磁场进行操作，并且只有交流电压才能产生磁场。直线执行器倾向于使用直流电机，不能在交流电压下运行。

运动方向： 电磁阀只能在一个方向上产生运动。当没有施加电压时，力停止，机械柱塞保持存在，除非它被弹簧加载以将其带回初始位置。

图 2. 线性执行器的基本运动。图片由 Bcraig15 提供

线性执行器可以正向和反向移动。它是通过改变执行器端子上施加的直流电压的极性来实现的。这允许在两个方向上控制连接的组件。线性执行器的位置保持固定在其当前位置，即使在没有施加电压的情况下也是如此。

反馈： 螺线管不允许跟踪杆位置，也不能实现位置反馈，因为运动处于具有最大位置的单个阶段。相反，来自外部连接的组件或机械系统的反馈提供螺线管的状态并可以监控螺线管。

线性执行器可以根据其最小和最大极限位置提供有关其运动的直接反馈。整个运动也可以通过外部传感器和控制电路进行跟踪。高级版本还可以在不使用外部组件或电路的情况下内置位置反馈功能。

螺线管和直线执行器的工业应用

下面我们来看看螺线管和直线执行器的一些工业应用。

电磁阀

阀门： 电磁阀可与阀门结合使用，称为电磁阀。电磁阀在涉及流体（例如水和蒸汽）的工业应用中很常见。它们可以打开和关闭阀门，并提供一种无需人工干预即可切换流体供应的有效方式。

图 3。 电磁阀用于工业制冷。图片由丹佛斯提供

电磁阀的常见应用领域包括食品和饮料、制药、暖通空调和公用事业设备。

接触器和继电器： 电磁线圈也常用于接触器和继电器，它们也用于电气和电子电路的开发。螺线管线圈连接到触点并且可以移动以建立或断开触点。线圈的通电和断电由外部电源供电，通常来自主控制器或可编程逻辑控制器（PLC）。

在常开 (NO) 触点的情况下，触点在线圈通电时建立，将电源电压连接到端子触点。类似地，当线圈断电时，触点会断开，从而断开与终端电源的电源电压。在常闭 (NC) 触点的情况下，情况正好相反。

锁定机制： 电磁线圈还可用作制造业中的锁定机构。电磁线圈在通电时激活锁，在断电时停用锁。锁定机构可用于不同的机器部件，以确保产品或人身安全。当机器运行时，锁会激活并限制接触移动或危险部件。

例如，在制药行业使用的直通箱中，锁定机构会在特定时间段内限制开门，并防止两侧同时打开。

线性执行器

让我们来看看线性执行器的一些应用领域。

暖通空调： 线性执行器是 HVAC 组件（例如空气处理单元 (AHU)）的一个组成部分，因为 HVAC 组件调节需要改变不同的参数，例如鼓风机速度和冷冻水供应。例如，在 AHU 中，线性执行器打开和关闭风门以控制供应区域的气流。

包装机： 线性执行器用于包装机，并开始取代基于气动的行程系统。它们执行许多功能，包括插入和装箱。

线性执行器最适合包装操作，因为它们可以用力执行功能，使它们能够处理重物。它们的行程长度可以根据包装要求而变化，允许它们使用各种尺寸和尺寸的物体而无需转换。这有助于机器用户减少转换时间并提高生产率。其他优点包括易于清洁和维护。

PLC 和自动化系统的发展使机器制造商能够提供经济高效的机器，为所有行业的整体成功做出贡献。然而，仅靠自动化系统是不够的。它需要机械部件可以根据工艺要求进行操作，与自动化系统兼容，并可以进行相应的通信。

电磁阀和线性致动器是许多此类机械部件中的两个。它们用于不同的行业，通过最新的自动化系统提供过程参数。它们使制造商能够通过更换低能效和生产效率较低的组件来迁移到高效系统。