포트와 위치를 읽는 법부터 이해하면 쉽다
P, A, B, R 포트, Single Solenoid와 Double Solenoid, Spring Return, Normal Position을 실제 Cylinder 동작과 연결해서 본다.
공압 회로도에서 가장 처음 막히는 부분이 방향제어밸브 기호다. 사각형이 여러 개 있고 화살표, 막힌 T자, Spring과 Solenoid 기호가 붙어 있어 복잡해 보이지만 읽는 순서를 정하면 생각보다 단순하다.
과거 공압 자료에서도 Valve를 Port 수, Position 수, 조작방식, Normal Position으로 나눠 설명하고 있었다. 이 분류는 지금도 공압 회로를 읽을 때 가장 좋은 출발점이다.
5/2 Valve = 5 Port, 2 Position
5/3 Valve = 5 Port, 3 Position
1. 포트는 무엇을 의미할까?
| 표기 | 의미 | 대표 역할 |
|---|---|---|
| P 또는 1 | Pressure Supply | 공급 Air |
| A 또는 2 | Working Port | Cylinder 한쪽 Chamber |
| B 또는 4 | Working Port | Cylinder 반대 Chamber |
| R, S 또는 3, 5 | Exhaust | 배기 |
Manufacturer마다 문자와 숫자 표기가 함께 나오므로 Manual에서 Port Number를 확인하는 습관이 좋다.
2. 사각형 개수가 Position 수다
Valve 기호의 사각형 한 칸은 하나의 상태를 의미한다. 2 Position은 두 칸, 3 Position은 세 칸이다. 각 칸 안의 화살표와 막힘 표시를 따라가면 그 상태에서 어느 Port끼리 연결되는지 알 수 있다.
3. 3/2 Valve는 단동 실린더와 자주 사용한다
단동 Cylinder는 한 Port에 압축공기를 넣어 전진시키고, 반대 방향은 Spring으로 복귀시키는 구성이 일반적이다. 그래서 Supply, Cylinder, Exhaust 세 Port를 가진 3/2 Valve가 자연스럽게 연결된다.
4. 5/2 Valve는 복동 실린더의 기본 구성이다
복동 Cylinder는 A와 B 두 Chamber에 번갈아 압축공기를 넣고 반대쪽은 배기해야 한다. 그래서 Supply 1개, Working Port 2개, Exhaust 2개를 가진 5 Port Valve가 많이 사용된다.
한 Position에서는 P → A, B → Exhaust가 되고, 다른 Position에서는 P → B, A → Exhaust가 되는 식이다.
5. Single Solenoid + Spring Return은 신호가 사라지면 기본상태로 돌아간다
한쪽에는 Solenoid, 반대쪽에는 Spring이 그려진 5/2 Valve라면 Solenoid가 ON일 때 Valve가 전환되고, OFF되면 Spring이 다시 Normal Position으로 돌린다.
Spring Return Valve라고 해서 장비가 자동으로 안전해지는 것은 아니다. Supply가 남아 있으면 전원 OFF 후에도 Cylinder가 움직일 수 있다.
6. Double Solenoid는 마지막 위치를 유지할 수 있다
양쪽에 Solenoid가 있는 5/2 Valve는 한쪽 Coil로 전환한 뒤 신호가 사라져도 Spool이 마지막 위치를 유지하는 Bistable 구조가 흔하다.
Sequence 제어에서는 편리하지만 전원 재투입이나 E-stop 복귀 시 "마지막 Valve 상태가 무엇이었는가"를 반드시 고려해야 한다.
7. 5/3 Valve는 Center Position이 핵심이다
5/3 Valve는 세 번째인 Center 상태를 어떻게 구성하느냐에 따라 동작이 크게 달라진다.
| Center Type | 개념 | 주의점 |
|---|---|---|
| Closed Center | 주요 Port를 차단 | 압축성 때문에 Cylinder 위치가 완전히 고정된다고 단정할 수 없음 |
| Exhaust Center | Working Port를 배기 | 부하 방향에 따라 Cylinder가 자유롭게 움직일 수 있음 |
| Pressure Center | Working Port에 압력을 공급 | System 목적에 따라 Force Balance가 달라짐 |
8. NC와 NO는 Normal Position에서 판단한다
Signal이 없는 상태에서 Supply가 차단되어 있으면 Normally Closed, 열려 있으면 Normally Open으로 본다. 여기서 Normal은 "장비가 원하는 정상동작"이 아니라 조작신호가 없는 Valve 자체의 기본상태를 말한다.
9. Pilot Operated Valve는 최소 압력을 확인한다
일부 Solenoid Valve는 Coil이 Spool 전체를 직접 움직이는 것이 아니라 Pilot Pressure로 Main Spool을 전환한다. 이 경우 Supply Pressure가 너무 낮으면 Coil은 ON인데 Valve가 완전히 전환되지 않을 수 있다.
10. Manual Override는 I/O Check 때 유용하다
많은 Solenoid Valve에는 작은 Manual Override가 있다. PLC Logic을 넣기 전에 Air Supply, Tube 연결, Cylinder 방향을 확인할 때 매우 유용하다.
11. Valve Flow가 부족하면 Cylinder가 느려진다
Port Size가 맞아도 Valve 내부 Effective Area가 작으면 큰 Cylinder를 빠르게 움직이기 어렵다. Catalog에서 Flow, Cv, C, Sonic Conductance 같은 값으로 성능을 표시하므로 Manufacturer 기준으로 비교한다.
실린더가 느릴 때 Speed Controller만 계속 열기 전에 Valve Flow와 Tube Size를 같이 확인해야 한다.
12. Solenoid Coil은 전장설계 항목이다
24VDC Coil을 PLC Transistor Output으로 직접 구동할 때는 Output Current, Coil 소비전력과 Surge Suppression을 확인한다. Coil은 Inductive Load이므로 Flyback Diode, TVS 같은 보호소자가 필요할 수 있다.
13. Valve를 선정할 때 확인할 것
- 3 Port인지 5 Port인지
- 2 Position인지 3 Position인지
- Single Solenoid인지 Double Solenoid인지
- Normal Position과 Center Condition
- 사용압력과 최소 Pilot Pressure
- Effective Flow
- Port Thread와 Tube Size
- Coil Voltage와 소비전력
- Surge Suppressor 내장 여부
- Manifold 호환성
방향제어밸브는 기호를 통째로 외우기보다 Port, Position, Normal State, Actuation을 순서대로 읽으면 된다. Cylinder가 어떻게 움직일지는 결국 각 상태에서 P, A, B, Exhaust가 어떻게 연결되는지로 결정된다.
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