电磁阀如何响应测试脉冲？FESTO功能安全系列解析正负测试脉冲对电磁阀的影响与设计要点

本篇博文是 FESTO 功能安全系列文章的第三篇，我们将探讨测试脉冲（Test Pulses）可能对电磁阀产生的影响。需要特别说明的是，本主题适用于单独接线的电磁阀，不适用于采用总线通信的阀岛——后者的电磁阀数量不固定，且可能在不同时刻激活。

测试脉冲的作用

安全控制器和安全继电器单元的电子输出使用测试脉冲进行诊断。测试脉冲有助于检测交叉回路，或检查输出相对于其关断能力的功能。根据不同制造商，这些测试脉冲的脉冲宽度各不相同，最长可达数毫秒。

例如，某控制器制造商在 ON 信号情况下会使输出关闭数毫秒；而在 OFF 信号情况下，则会将输出接通最多 4 毫秒，以检查在请求安全功能时这些输出能否被安全地关断。

电磁阀如何响应测试脉冲？

如果电磁阀连接到失效安全输出（Failsafe Output），测试脉冲会使阀的 LED 以与脉冲相同的频率闪烁。你还可能听到阀内发出咔嗒声，这表明这些测试脉冲确实对阀产生了影响。

磁系统：衔铁反应远早于切换时间

许多现代电磁阀由一个磁系统构成：它利用衔铁（Armature）驱动先导阀，先导阀再驱动工作阀，工作阀最终驱动执行器。即使接通或关断的切换时间远高于测试脉冲的持续时间，衔铁的反应也要早得多。在某些电磁阀中，仅 0.1 毫秒的负测试脉冲（即”熄灭时间”Blackout Times）就足以触发衔铁反应。

测试脉冲会不会意外关断电磁阀？

在 ON 信号加负测试脉冲的情况下，测试脉冲会意外关断电磁阀吗？磁系统中的这种反应通常意味着衔铁保持力下降，也就是说，在不利的振动-冲击条件下，可能发生先导阀——进而工作阀——的非计划接通。

测试脉冲会不会意外接通电磁阀？

在 OFF 信号加正测试脉冲的情况下，测试脉冲会意外接通电磁阀吗？尽管正测试脉冲会使阀的 LED 以与测试脉冲相同的频率闪烁，但脉冲导致电磁阀实际切换的情况极为罕见。在某些阀中，衔铁在 0.4 毫秒后就开始移动。当机器处于不利的振动-冲击条件下时，这种反应可能导致先导阀——进而工作阀——的非计划接通。

确定最大正、负测试脉冲

在实践中，确定最大正、负测试脉冲非常重要，这些数值可在产品的数据手册（Data Sheet）中找到。然后，你必须将这些极限值与用于驱动的安全输出的相关测试脉冲进行比较。测试脉冲引起的微小运动可能使磁系统劣化，进而对电磁阀的使用寿命产生不利影响。

测试脉冲的替代方案

虽然存在替代方案，但你始终应确保满足特定性能等级（PL）的要求。同样，你必须遵守数据手册中规定的数据以及操作说明。

在控制系统安全相关元件的设计阶段，务必联系电磁阀制造商，询问测试脉冲的最大脉冲宽度。在 FESTO，你可以在我们的数据手册中找到最大正、负测试脉冲的相关信息。如需了解更多关于此内容及功能安全其他方面的信息，可下载 FESTO 指南。