밸브 터미널 완벽 가이드: 종류, 용도 및 선택

밸브 터미널이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

정의 및 작동 메커니즘

기본적으로 밸브 터미널 은 다양한 산업 부품에 압축 공기를 공급하는 것을 관리하는 중앙 집중식 장치입니다. 각 포트에 있는 솔레노이드 코일이 게이트키퍼 역할을 하여 최대 30개(최대 128개 이상 확장 가능)의 공압 기반 장치에 제어된 방식으로 공기를 공급할 수 있습니다. 이 솔레노이드 코일은 컴퓨터 장치에서 명령을 받으면 제어된 방식으로 지정된 포트를 통해 압축 공기를 공급하기 위해 열립니다.

솔레노이드 하류의 압력이 너무 높거나 너무 낮아지는(진공) 상황이 발생할 수 있으며, 이는 솔레노이드의 성능을 저해할 수 있습니다. 이러한 경우, 부하와 관계없이 솔레노이드의 작동을 돕기 위해 보조 공기 공급량이 더 적은 파일럿 밸브가 사용됩니다.

전력 증폭 및 스마트 네트워킹

간단히 말해, 밸브 터미널은 디지털 신호를 강력한 물리적 힘으로 변환하는 장치입니다. 컴퓨팅 장치에서 전송된 단 하나의 데이터 패킷으로 밸브를 열거나 자동차 분쇄기를 작동시킬 수 있습니다. 각 포트는 시간당 3만 리터 이상의 압축 공기를 공급할 수 있습니다. 밸브 터미널은 소프트웨어와 산업 규모의 구성 요소를 연결하는 중요한 역할을 합니다. 단순히 기계 장치일 뿐만 아니라 공장 네트워크의 컴퓨터 노드 역할도 수행합니다.

기존에는 복잡한 전선망을 통해 밸브 단말기로 데이터를 전송하여 작동시켰습니다. 그러나 기술적으로 진보된 밸브 단말기는 PLC에서 단 하나의 네트워크 케이블로 밸브 단말기에 어떤 포트를 활성화해야 하는지 정확하게 알려줍니다. 또한 최신 CANopen 프로토콜을 통해 단말기는 메인 컴퓨터와 통신할 수 있습니다. 밸브가 막히거나 압력이 떨어지면 단말기는 네트워크를 통해 정확한 오류를 즉시 보고하여 문제 해결에 소요되는 시간을 크게 줄여줍니다.

시중에 판매되는 밸브 터미널의 종류

밸브 터미널은 시장 점유율을 기준으로 크게 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 극한의 특수 용도에 사용되는 경우에는 이 세 가지 범주에 속하지 않는 특수 유형도 있습니다. 따라서 이러한 유형은 별도로 설명하겠습니다.

통신 시스템을 통해

이러한 유형은 PLC로부터 솔레노이드를 움직이라는 명령을 받는 방식에 따라 정의됩니다.

• 다극 단자: 이는 포트 활성화를 위해 개별 신호 케이블이 필요한 기존 진공관 단자입니다. 이러한 단자는 부피가 크고 포트 수가 제한적이며 데이터 전송이 불가능합니다.

• 필드버스/산업용 이더넷: 개별 밸브 배선 대신 단일 이더넷 케이블을 밸브 터미널에 연결합니다. 이를 통해 복잡한 명령을 처리하고, 시스템 상태를 모니터링하며, 대규모 플랜트 네트워크에 통합하는 데 필요한 데이터를 주고받을 수 있습니다.

• IO-Link: 센서 및 액추에이터와의 통신을 위한 최초의 글로벌 표준 IO 기술(IEC 61131-9)입니다. 이는 인더스트리 4.0의 핵심 기술로, 작업자가 설정을 조정하고 센서 데이터를 읽어 예측 유지보수를 수행할 수 있도록 합니다.

• 통합 제어: 중앙 마스터 컨트롤러 대신, 이 밸브 터미널에는 독립형 기계를 자체적으로 작동시킬 수 있는 PLC가 내장되어 있습니다.

물리적 구성에 따라

• 모듈형: 솔레노이드 밸브가 있는 밸브 단자에 연결하여 포트 수를 확장할 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 확장이 예상되는 시스템에 이상적입니다.

• 소형: 이 제품들은 고정된 포트 수를 갖추고 있으며, 내구성이 중요한 용도에 적합한 소형 크기를 자랑합니다.

• 밸브 플레이트: 이 플레이트는 특정 기계에 매우 특수한 방식으로 공기를 공급하기 위해 맞춤 가공된 플레이트를 특징으로 합니다.

밸브 기능 제공

공압 시스템에서 밸브는 공기 연결부(포트) 수와 스위칭 상태(위치)에 따라 이름이 지정됩니다.

• 5/2 방향: 이 밸브는 5개의 포트와 2개의 위치를 ​​가지고 있습니다. 압축 공기를 사용하여 공압 실린더를 밀어낸 다음 원래 위치로 되돌릴 수 있습니다.

• 3/2 방향 밸브: 이 밸브는 포트가 3개이고 위치가 2개입니다. 스프링 힘으로 원래 위치로 복귀하는 단순화된 실린더에 사용됩니다. 실린더에 공기를 밀어 넣고 배출하는 기능만 있습니다.

• 5/3 방향 밸브: 5/2 방향 밸브의 개선된 버전으로, 실린더를 중간 위치에서 멈출 수 있는 옵션이 있습니다. 공기 공급이 중단되면 밸브가 중앙 위치로 이동하여 실린더를 중간 스트로크에 고정시켜 안전을 확보합니다.

• 혼합형: 하나의 밸브 단자에 위에 나열된 밸브들을 조합하여 사용할 수 있습니다.

특수 유형

• 방폭형(ATEX): 인화성이 높은 환경에서도 솔레노이드에 스파크가 발생하지 않도록 정밀하게 설계되었습니다.

• 위생적: 이 제품들은 위생적인 ​​용도를 위해 스테인리스 스틸로 제작되었습니다. FDA 승인을 받았으며 식품 및 제약 분야에서 요구되는 고강도 화학 세척에도 견딜 수 있습니다.

• 안전 인증: 사람과의 상호 작용을 위해 이러한 기능은 안전을 위한 안전장치를 갖추고 있습니다.

밸브 단자의 주요 구성 요소

밸브 터미널 설계에는 크게 세 가지 주요 계층이 있습니다. 이 모든 계층이 종합적으로 작용하여 디지털 또는 전기적 명령에 따라 공기를 제어할 수 있게 됩니다.

물리적 기초

• 베이스 플레이트: 모든 밸브에 공통 공급 공기를 분배하고 배기 공기를 모으는 홈이 있는 주요 하우징입니다.

• 엔드 플레이트 및 타이 로드: 이 부품들은 주 공기 공급 포트와 통풍구를 고정합니다. 또한, 응력을 받는 타이 로드를 사용하여 모듈식 구성 요소들을 서로 결합시켜 고정합니다.

• 씰 및 스프링: 씰은 NBR(니트릴) 또는 바이톤으로 제작되어 시스템의 내부 및 외부 누출을 방지합니다. 스프링은 전원 손실 시 중립 위치로 복귀하는 기계적 안전장치 역할을 합니다.

• 소음기: 이 장치는 기술자들이 테스트 목적으로 고압 시스템에서 공기를 배출할 때 발생하는 귀청이 터질 듯한 소음을 줄여줍니다.

작동 및 제어 코어

• 솔레노이드 밸브: 이 밸브는 전자기력을 이용하여 공기 통로를 열거나 닫습니다. 피스톤형 또는 포펫형이 있습니다.

• 압력 조절기 및 센서: 이 장치들을 통해 밸브 단자 하류의 압력을 조절할 수 있습니다. 무거운 물건을 들어 올릴 때는 6bar의 고압을 제공하고, 정밀한 작업을 할 때는 2bar까지 압력을 낮출 수 있으며, 이때 공급되는 압축 공기의 압력은 동일하게 유지됩니다.

• 전기 제어 시스템: 이는 인터페이스입니다. 간단한 멀티핀 커넥터부터 필드버스/IO-Link 모듈까지 다양합니다.

첨단 지능

• 통합형 ASIC: 응용 분야별 집적 회로를 진공관 단자에 직접 내장합니다.

• 내장형 비전 및 광학 피드백: 일부 최신 단말기는 비전 센서를 통합하여 공압 액추에이터를 작동시키기 전에 부품이 실제로 존재하는지 확인할 수 있습니다. 이는 공회전을 방지하고 낭비를 줄입니다.

산업용 공압 시스템에서 밸브 터미널의 장점 및 이점

공간 최적화 및 비용 효율성

현대 산업에서는 효율적인 기계 배치를 위해 소형 설계가 요구됩니다. 밸브 터미널은 여러 밸브를 하나의 장치로 통합합니다. 그 결과 설치 공간을 70%까지 줄일 수 있습니다. 또한 설치 시간을 60% 단축하고 배선 및 배관을 최소화하여 I/O 비용을 절반으로 절감합니다.

유연성과 신뢰성

최신 밸브 터미널은 핫 스와핑 기능을 제공합니다. 즉, 밸브 교체를 위해 시스템을 가동 중지할 필요가 없으며, 시스템에 포트를 추가할 수도 있습니다. 고장 LED 표시와 같은 진단 기능 통합 및 연결 지점 감소를 통해 고장 발생 가능성과 가동 중지 시간을 35%까지 줄일 수 있습니다.

성능 향상 및 지속 가능성

중앙 집중식 제어 시스템 대신 밸브 터미널을 사용하면 구성 요소까지의 공기 경로가 줄어듭니다. 공기 경로가 짧아지면 응답 속도가 빨라지고 에너지 소비를 최대 50%까지 절감할 수 있습니다. 또한 최신 솔레노이드는 저전력 코일과 최적화된 작동 주기를 사용하여 전반적인 탄소 배출량을 줄입니다.

확장성과 모듈형 설계

하나의 밸브 터미널로 최대 128개의 밸브 또는 512개의 I/O 포인트를 관리하여 복잡한 셀 제어가 가능합니다. 모듈식 설계를 통해 포트를 추가, 제거 또는 교체할 수 있는 이 터미널은 매우 다용도이며 현대적이고 효율적인 시스템에 적합합니다.

간소화된 유지보수

이 장치들은 중앙 집중식 접근 방식을 채택하고 있습니다. 즉, 기술자는 장비 고장의 원인을 찾기 위해 여러 노드를 거치는 대신, 한 곳에서만 접근하여 작업을 수행할 수 있습니다. 또한, IP65/67 등급을 획득하여 먼지, 물 분사, 냉각수 노출 등 까다로운 산업 환경에서도 견딜 수 있도록 특별히 설계된 밸브 터미널입니다. 열악한 환경에서도 뛰어난 내구성을 자랑합니다.

고급 기능

프리미엄 산업용 밸브 터미널에는 소프트 스톱 기술이 적용되어 있습니다. 이 기술은 서보 공압 방식으로 작동하며, 액추에이터를 기계적 충격으로부터 보호하는 동시에 사이클 시간을 최대 30%까지 단축할 수 있습니다. 또한, 고급형 터미널에는 고압 강하 시 내부 침식을 방지하는 캐비테이션 방지 트림이 적용되어 극한 조건에서도 수명을 크게 연장합니다.

밸브 단자의 주요 응용 분야

밸브 단자 선택 가이드

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기술적 매개변수

[ ] 총 유량: 모든 밸브가 동시에 작동하는 경우 필요한 유량을 계산합니다. 이 값은 CFM/LPM 단위로 계산됩니다.

[ ] 안전 여유: 오차를 고려하여 유량에 20~30%의 추가 여유를 두십시오.

[ ] 압력: 압축기 공급 압력 범위와 액추에이터 요구 사항을 확인하십시오. 구매하려는 밸브 터미널과 이를 비교하십시오.

[ ] 응답 시간: 응답 시간이 시스템에 적합한지 확인하십시오.

제어 및 통신

[ ] 네트워크 프로토콜: 현재 시스템과 호환되는 통신 방식은 무엇입니까? 기본 설정에는 멀티폴 방식이 사용됩니까, 아니면 고급 PLC에는 필드버스/IO-Link 방식이 사용됩니까?

[ ] I/O 노드 개수: 밸브 단자가 모든 전류 코일 및 센서에 대한 입출력 용량을 지원합니까?

[ ] 진단: 현재 시스템에 메인 컨트롤러에 실시간 오류 피드백을 제공하는 데 필요한 소프트웨어 및 하드웨어가 갖춰져 있습니까?

환경 및 내구성

[ ] IP 등급: 먼지와 물에 대한 침투 방지 기능이 필요하십니까?

[ ] 기후 변수: 밸브 터미널이 해안 또는 사막 한가운데와 같은 기후 변화 변수에 적합한가요?

[ ] 진동 저항: 단말기가 진동에 노출될까요? 플랫폼이 진동할 것으로 예상되는 경우, 현장 환경에서 원활한 작동을 보장해야 합니다.

구성 및 기능

[ ] 물리적 레이아웃을 선택하세요: 좁은 공간을 위한 소형형이나 향후 확장을 위한 모듈형과 같이 적절한 건축 유형을 선택하셨습니까?

[ ] 밸브 유형 일치: 포트 및 위치 수가 요구 사항과 일치합니까?

결론

거의 모든 현대 산업에서는 다양한 장비의 작동을 위해 공압을 사용합니다. 이러한 장비는 기계의 상태를 변경하기 위해 압축 공기를 제어하는 ​​중앙 집중식 장치를 필요로 합니다. 공기를 동력원으로 사용하는 것은 위생이 매우 중요한 식품 산업이나 오일이 의약품을 오염시킬 수 있는 제약 산업과 같은 다양한 산업 분야에서 안전합니다. 이러한 장치는 다양한 산업 분야에서 효율성, 신뢰성 및 다용성을 제공합니다. 사용자는 이러한 장치의 종류, 구성 요소, 장점 및 적용 분야를 이해함으로써 시스템을 최적화하여 성능을 향상시키고 비용을 절감할 수 있습니다.

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자주 묻는 질문

Q1. 밸브 터미널이란 무엇이며, 독립형 밸브 대신 밸브 터미널을 사용하는 이유는 무엇입니까?

이 제품은 모든 공압 장치를 위한 중앙 집중식 제어 허브입니다. 여러 개의 솔레노이드 밸브를 하나의 장치로 통합하여 공간을 절약하고 설치 시간을 단축하며 배선 작업을 획기적으로 줄여줍니다. 또한, 밸브들을 서로 가까이 설치하여 공기 이동 경로를 단축함으로써 시스템 전체의 효율성을 향상시킵니다.

Q2. 밸브 터미널은 어디에서 안전하게 사용할 수 있습니까?

밸브 터미널은 진공 상태는 물론 위험 환경에서도 작동할 수 있는 매우 다용적인 장비입니다. 진공 작동 관리를 위한 파일럿 밸브와 강력한 세척에도 견딜 수 있는 IP67 등급 및 폭발 위험 지역에서의 안전한 작동을 위한 ATEX 인증을 지원하는 특수 외함을 갖추고 있습니다.

Q3. 올바른 밸브 터미널을 선택하고 시스템을 유지 관리하는 방법은 무엇입니까?

적합한 터미널을 선택하는 것은 필요한 공기 흐름, 필수 통신 프로토콜(필드버스 또는 IO-Link 등), 물리적 환경 조건, 그리고 프로젝트 예산이라는 네 가지 핵심 요소를 균형 있게 고려하는 데 달려 있습니다. 설치 후에는 유지보수가 매우 간편해집니다. 주로 터미널에 내장된 디지털 진단 기능을 활용하여 오류를 조기에 발견하고, 공기 누출이나 부품 마모 여부를 정기적으로 점검하는 것으로 충분합니다.