如何使用邏輯閥建立氣動保持迴路
氣動保持迴路使用雙穩態記憶元件，通常是雙氣控 5/2 方向閥，在瞬時 SET 或 RESET 訊號消失後，保留最後受命令的閥芯狀態。 AND 與 OR 閥可以篩選這些命令，但它們本身不會建立記憶。
建立基本迴路時，將獨立的瞬時 3/2 訊號閥連接到雙穩態閥的兩個先導口。在試運轉前，先定義沒有任何訊號、兩個訊號同時到達、供氣遺失或壓力恢復時應發生什麼。受保留的控制狀態，不應與保證氣缸位置保持或已驗證的機械安全功能混淆。
重點摘要
- 雙氣控閥或專用 SET/RESET 元件儲存命令狀態；AND 與 OR 閥只處理輸入條件。
- 除非迴路包含文件化的優先權功能，否則把 SET 與 RESET 同時存在視為禁止狀態。
- 在完整機台上驗證啟動、失氣、重新加壓、洩漏、排氣與重新啟動行為。
- 一般氣動保持迴路不是緊急停止、雙手防護控制或負載保持安全裝置。
氣動保持迴路中究竟是什麼儲存狀態？
氣動保持迴路需要一個具有兩種穩定命令狀態的元件。雙氣控 5/2 閥是常見實作：一側先導的脈衝會把閥芯推向一方，另一側先導的脈衝則把它推回。當兩側都沒有命令時，閥芯會在製造商定義的條件下保持最近一次選定的位置。
SMC 將 VR4152 列為雙先導繼電器閥，並與梭閥、AND 閥及雙手控制產品分開（SMC VR 系列，2026 年擷取）。這種分類呈現了設計邊界：繼電器閥可以提供雙穩態，而邏輯元件決定哪一個先導收到訊號。
氣動記憶是啟動訊號結束後仍保留的閥件或邏輯狀態。它不代表迴路會無限期儲存壓力。即使閥芯沒有收到新命令，閥件洩漏、氣缸洩漏、管路破損或供氣遺失，都可能改變下游壓力。
更廣泛的氣動邏輯閥指南說明 AND、OR、NOT、計時與記憶功能。本文範圍較窄：說明如何把 SET 與 RESET 命令分配給一個雙穩態輸出級，以及如何證明每一個相關狀態。
| 元件 | 在迴路中的作用 | 不能由此證明的事項 |
|---|---|---|
| 雙氣控 5/2 閥或 SET/RESET 記憶閥 | 保留最後受命令的輸出狀態 | 下游壓力或致動器位置仍然保持 |
| 瞬時 3/2 SET 閥 | 產生 SET 先導脈衝 | RESET 優先權或安全啟動 |
| 瞬時 3/2 RESET 閥 | 產生 RESET 先導脈衝 | 緊急停止性能 |
| AND 閥 | 要求兩個有效條件後才傳遞命令 | 安全完整性或雙手控制合規性 |
| OR 梭閥 | 接受兩個替代命令來源中的任一個 | 安全覆寫行為 |
| 調壓器、管材、接頭與排氣元件 | 建立氣動訊號路徑 | 未經動態驗證的充足先導壓力 |
檢查保持迴路最有用的方法，是問狀態位於哪裡。如果移除 AND 或 OR 閥後，雙氣控閥仍停留在最後狀態，記憶就位於輸出閥。如果專用記憶模組驅動彈簧復位輸出閥，狀態則位於上游。這個區分能加快故障排查，因為它把失效的決策訊號與失效的記憶元件分開。
基本 SET/RESET 保持迴路需要哪些元件？
從所選雙先導閥的資料表開始，不要套用一般性的氣口編號假設。ISO 1219-1 定義流體動力圖形符號規則，ISO 1219-2 則涵蓋這些符號如何連接到迴路圖中（ISO 1219-1；ISO 1219-2）。所選元件上印製的符號或製造商圖面，仍是安裝時的控制依據。
實用的物料清單包括：
- 一個雙氣控 5/2 方向閥，或一個專用 SET/RESET 記憶元件加上合適的輸出閥。
- 兩個常閉、瞬時動作的 3/2 訊號閥，分別用於 SET 與 RESET。
- 經調壓與過濾的訊號空氣供應，且位於每個元件的規格範圍內。
- 尺寸足以提供所需先導壓力與脈衝容積的管材與接頭。
- 允許每條先導管在釋放後回到元件 FALSE 閾值以下的排氣路徑。
- 在試運轉接近受限時，設於兩個先導輸入端的測試點或壓力表。
- 依負載、作用力、流量、停止與其他要求獨立選定的致動器及速度控制配置。
不要只依螺紋尺寸選擇邏輯閥。檢查最低先導壓力、工作壓力範圍、流量或傳導率、內部洩漏、反應時間、允許背壓、溫度、空氣品質、安裝方向與允許脈衝時間。這些都是產品專屬數值，從另一個系列抄來的壓力閾值不是設計規則。
模組化安裝時，讓記憶閥、訊號元件與測試點可被辨識為同一個功能群組。模組化氣動迴路指南進一步說明歧管邊界、隔離、標示與故障狀態文件。
如何配接雙氣控 5/2 保持迴路？
基本連接很簡單，但標示必須保持明確：
- 將受調壓的供氣連接到 5/2 閥的供氣口。
- 將兩個工作口連接到雙動氣缸的兩個腔室。
- 將兩個排氣口連接到暢通且尺寸正確的排氣路徑。
- 將瞬時 SET 閥輸出送至一個先導口，通常標示為 14。
- 將瞬時 RESET 閥輸出送至相反的先導口，通常標示為 12。
- 標示每個狀態所命令的氣缸動作；不要假設「SET」一定代表伸出。
- 確認每個 3/2 訊號閥在釋放時都會讓先導管排氣。
氣口識別會隨閥件家族與地區文件而變化。連接管材前，應依所選製造商的符號確認 P、A、B、排氣、12 與 14。
在連接到機台前，先在沒有危險負載的條件下進行閥件台架測試。操作一次 SET、釋放並確認閥件仍保持所選狀態；再操作 RESET 並重複測試。如果訊號管排氣時閥件改變狀態，應確認所選產品確實是雙穩態，而不是單先導彈簧復位型號。
SET/RESET 真值表應指定什麼？
保持迴路的真值表需要「先前狀態」欄位，因為輸出不能只由當前輸入決定。
| SET 輸入 | RESET 輸入 | 要求的下一狀態 | 工程解讀 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 先前狀態 | 沒有新的先導命令；記憶保留最後選定狀態 |
| 1 | 0 | SET | SET 先導必須達到有效壓力與脈衝時間 |
| 0 | 1 | RESET | RESET 先導必須達到有效壓力與脈衝時間 |
| 1 | 1 | 禁止或明確指定優先權 | 不要假設哪一側會勝出 |
最後一列是設計陷阱。兩個同時存在的先導訊號，可能受到先導面積、壓力平衡、到達時間、閥芯摩擦、管路容積與內部結構影響，產生依型號而異的行為。「哪個先到就哪個贏」不是安全或可重複的規格。
選擇下列其中一項政策，並在圖面上標示：
- 禁止重疊：機械或邏輯互鎖避免兩個命令同時存在。
- RESET 優先：專門設計的優先安排，在 RESET 有效時抑制 SET。
- SET 優先：只有在製程要求明確需要，且產生的狀態可接受時才使用。
- 外部仲裁：PLC 或已驗證的控制子系統產生互斥的氣動命令。
不要任意限制一條管路來建立優先權。針閥可以改變到達時間，但污染、壓力、溫度與管材更換可能再次改變競賽結果。
完整的保持迴路規格包含兩張表：上面的命令真值表，以及涵蓋啟動、失氣、壓力恢復、手動覆寫與維護的狀態轉移表。真值表描述預期邏輯；轉移表則揭露儲存能量與重新啟動的隱藏假設。
AND 與 OR 閥如何篩選保持命令？
只有在邏輯表達文件化的控制要求時，才加入邏輯元件。每增加一個元件，就會消耗壓力裕量，並增加洩漏、容積與反應延遲。
當 SET 只有在兩個一般製程條件都成立時才應發生，AND 閥就很有用，例如「工件到位」AND「防護的自動循環已啟用」。將兩個條件送入 AND 元件，再把輸出導向 SET 先導。這是控制互鎖，不是安全功能的證明。
當兩個一般命令站任一個都可以要求同一狀態時，OR 梭閥就很有用。例如「本地復位」OR「遠端復位」可以送至 RESET 先導。確認一個來源不會回饋到另一條來源管路，而且兩個來源都能乾淨排氣。
| 要求 | 邏輯配置 | 重要檢查 |
|---|---|---|
| 任一站點都可以 SET | SET 先導前使用 OR 元件 | 一個輸入不得讓另一條輸入管路加壓 |
| 兩個製程條件都必須成立才能 SET | SET 先導前使用 AND 元件 | 輸出仍須達到最終先導的動態壓力要求 |
| 任一故障訊號都應 RESET | RESET 先導前使用 OR 元件 | 不得把復位路徑當成未驗證的緊急停止功能 |
| RESET 必須壓過 SET | 專門設計的優先控制或互斥控制器輸出 | 測試雙輸入時序、卡住的訊號與壓力遺失 |
避免在先導路徑中串接過長的邏輯鏈。如果需要多個許可條件、計時器與分支，最終閥件先導壓力可能上升緩慢，或無法完全排氣。應在切換期間量測，不要只依賴調壓器壓力表。對多步驟機械，使用順序氣缸迴路指南的狀態表方法，不要增加未文件化的保持分支。
啟動、失氣與壓力恢復時必須發生什麼？
ISO 4414 涵蓋氣動系統在安裝、操作、維護與可靠使用期間的設計及重大危害（ISO 4414:2010，2021 年確認）。因此，保持迴路需要定義正常 SET/RESET 序列以外的行為。
| 事件 | 要回答的問題 | 驗收證據 |
|---|---|---|
| 初次加壓 | 第一個有效命令前，閥芯處於哪個狀態？ | 從所有可能的先前狀態執行受控啟動測試 |
| 訊號空氣遺失 | 記憶閥會保持、漂移或改變狀態嗎？ | 記錄衰減期間的先導與工作口壓力 |
| 主供氣遺失 | 壓力衰減時，致動器會在負載下移動嗎？ | 受防護的故障測試加上負載約束檢討 |
| 壓力恢復 | 保留的閥芯位置會造成立即動作嗎？ | 輸出受抑制或按順序啟用下的重新加壓測試 |
| 兩個命令同時啟用 | 哪個狀態具有優先權？ | 記錄已實作仲裁方法的重疊測試 |
| 使用手動覆寫 | 邏輯狀態是否已與實體閥芯狀態不一致？ | 復原程序與狀態指示檢查 |
| 排氣堵塞 | 殘留先導壓力會阻止復位嗎？ | 量測兩條先導管的動態壓力 |
不要假設雙先導閥上電時會處於偏好的狀態。停機後它的最後機械位置可能仍然保留，但維護、手動操作、振動、壓力不平衡或更換元件，都可能改變狀態。如果機台需要已知啟動條件，應以受控初始化序列建立，並在啟用自動動作前確認產生的致動器位置。
供氣遺失同樣重要。保留的閥芯連接不會無限期保存可用壓力，也不會約束垂直或外部負載的致動器。空氣恢復時，保留的流路可能造成立即動作。應依風險使用供氣啟用邏輯、位置回授、防護與獨立的負載約束策略。
如何試運轉與排查此迴路？
在致動器全速運轉前，先試運轉訊號層：
- 將已安裝閥件的訂購代碼與符號，和核准的迴路圖比較。
- 依製造商圖面確認供氣、工作、排氣與先導口。
- 斷開負載或安全約束負載，並在元件允許時施加降低且受控的能量。
- 在 SET、保持、RESET 與排氣期間量測兩個先導口的壓力。
- 確認釋放後的 3/2 訊號閥會讓輸出降低到記憶閥 FALSE 閾值以下。
- 測試四種 SET/RESET 輸入組合，包括設計好的重疊回應。
- 從兩種保持狀態都測試供氣遺失與恢復循環。
- 測試手動覆寫，並定義之後如何使控制狀態一致。
- 重新連接致動器，確認方向、速度、終端位置感測、負載行為與重新啟動。
- 在試運轉檔案中記錄接受的壓力曲線、狀態序列與機台反應。
| 症狀 | 可能原因 | 診斷檢查 | 修正方向 |
|---|---|---|---|
| 閥件可以 SET 但不能 RESET | RESET 先導壓力不足、排氣堵塞、氣口交叉或訊號卡住 | 在 SET 管完全排氣時量測 RESET 先導壓力 | 修正配管、排氣限制、先導裕量或閥件狀態 |
| 按鈕釋放後狀態改變 | 安裝了單先導彈簧復位閥、內部洩漏或型號錯誤 | 將訂購代碼與符號和物料清單比較 | 安裝指定的雙穩態元件或修正迴路架構 |
| 閥件振顫或切換緩慢 | 先導壓力接近下限、細徑長管、洩漏或邏輯級數過多 | 擷取最終先導的動態壓力 | 縮短或放大訊號路徑，並減少不必要的限制 |
| 同時按下兩個按鈕後出現非預期狀態 | 沒有定義優先權，或發生依時序而定的競賽 | 記錄兩個先導壓力與到達時間 | 加入有意設計的仲裁；不要用流量限制器調整競賽 |
| 供氣恢復時氣缸移動 | 保留的閥芯狀態重新把壓力連到工作口 | 從兩種保持狀態測試重新加壓 | 加入受控供氣啟用與已驗證的啟動序列 |
| 保持狀態正確但氣缸漂移 | 下游洩漏、空氣可壓縮性或外部負載 | 監測腔室壓力與實際位置 | 把位置保持視為獨立工程問題 |
從記憶元件向外排查。先判定閥芯狀態錯誤，還是致動器反應錯誤。閥芯狀態正確但氣缸漂移，問題在下游；閥芯狀態錯誤但先導脈衝有效，問題指向記憶閥；沒有先導脈衝，則應向上游檢查邏輯鏈。
為什麼此保持迴路不是緊急停止或雙手安全控制？
ISO 13851 規定雙手控制裝置的要求，包括輸出相依性、防止規避、故障避免與依風險評估進行驗證（ISO 13851:2019，2024 年確認）。兩個普通手動 3/2 閥透過 AND 元件連接，本身不能證明這些特性。
ISO 13849-1 適用於氣動、電氣、液壓與機械技術中的控制系統安全相關部分，但不會為某一機台應用指定必要性能等級（ISO 13849-1:2023，2024 年確認）。風險評估、安全功能規格、架構、元件資料、診斷、共因措施與驗證，才決定完整功能是否適用。
遵守以下邊界：
- 不要把緊急停止命令導向一個被稱為「覆寫」的普通 OR 閥。
- 不要把基本 AND 迴路稱為合規的雙手控制。
- 不要依賴保持迴路支撐懸吊或重力負載致動器。
- 不要假設讓所有迴路排氣永遠是最安全的反應；壓力遺失可能釋放夾具或負載。
- 不要把保留的氣動狀態當成維護隔離。儲存壓力必須依機台能源控制程序消散或受約束。
機械保持氣缸與氣動邏輯保持迴路是不同技術。保持氣缸指南說明實體鎖定機構如何改變負載保持邊界。若要設計安全相關控制架構，請使用另一份ISO 13849 氣動安全迴路指南。
氣動保持迴路常見問題
SET 訊號移除後，雙先導閥會保持狀態嗎？
會。正確選定的雙穩態閥，設計上會在瞬時先導訊號排氣後保留最後命令的閥芯狀態。請在所選產品資料表中確認行為，並以預期最低先導壓力測試。閥芯狀態保留不代表下游壓力也會保留。
如果 SET 與 RESET 同時加壓，會發生什麼？
沒有明確優先安排時，結果可能取決於閥件設計、壓力平衡、到達時間、管材與閥芯摩擦。把同時輸入視為禁止狀態，或實作並驗證明確的 SET 優先或 RESET 優先功能。
失氣後，保持迴路會讓氣動氣缸保持在原位嗎？
保持迴路本身不能推出可靠的位置保持聲明。空氣可能經由閥件、管材、接頭或氣缸密封洩出，而外部負載可能使致動器移動。當非預期移動會造成危害時，應使用另行設計的桿鎖、煞車、止擋或其他約束。
氣動保持迴路可以用作緊急停止或雙手控制嗎？
不能把它當作普通控制迴路使用。緊急停止與雙手防護功能需要依應用進行風險評估、合適的架構與元件、故障處理，以及依適用機械安全標準完成驗證。
壓縮空氣恢復時，迴路應如何復位？
使用文件化的初始化序列。抑制自動動作，以受控方式恢復供氣，命令所需的啟動狀態，確認實際致動器位置與許可條件，最後才啟用生產序列。從兩種可能保留的閥芯狀態都測試這個流程。
資料來源與技術參考
SMC：VR4151/VR4152 繼電器閥型錄，雙先導繼電器閥分類與型號識別。擷取於 2026-07-22。
ISO：ISO 1219-1:2012 與 ISO 1219-2:2012，流體動力圖形符號與迴路圖規則。擷取於 2026-07-22。
ISO：ISO 4414:2010，氣動系統與元件的一般規則及安全要求。擷取於 2026-07-22。
ISO：ISO 13851:2019，雙手控制設計與選擇要求。擷取於 2026-07-22。
ISO：ISO 13849-1:2023，控制系統安全相關部分的方法，包括氣動技術。擷取於 2026-07-22。