BRPI0512027B1 - Sistema de controle eletropneumático, controlador eletropneumático, e, método de controlar um dispositivo atuado pneumaticamente em um sistema de controle eletropneumático - Google Patents

Sistema de controle eletropneumático, controlador eletropneumático, e, método de controlar um dispositivo atuado pneumaticamente em um sistema de controle eletropneumático Download PDF

Info

Publication number
BRPI0512027B1
BRPI0512027B1 BRPI0512027-6A BRPI0512027A BRPI0512027B1 BR PI0512027 B1 BRPI0512027 B1 BR PI0512027B1 BR PI0512027 A BRPI0512027 A BR PI0512027A BR PI0512027 B1 BRPI0512027 B1 BR PI0512027B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
pneumatic
feedback signal
electropneumatic
control system
electro
Prior art date
Application number
BRPI0512027-6A
Other languages
English (en)
Inventor
W. Junk Kenneth
S. Metschke Christopher
Original Assignee
Fisher Controls International Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fisher Controls International Llc filed Critical Fisher Controls International Llc
Publication of BRPI0512027A publication Critical patent/BRPI0512027A/pt
Publication of BRPI0512027B1 publication Critical patent/BRPI0512027B1/pt

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B5/00—Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities
    • F15B5/006—Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities with electrical means, e.g. electropneumatic transducer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/03—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type with electrical control means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
    • F15B9/09—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor with electrical control means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2278—Pressure modulating relays or followers
    • Y10T137/2409—With counter-balancing pressure feedback to the modulating device

Abstract

sistema de controle eletropneumático, controlador eletropneumático, e, método de controlar um dispositivo atuado pneumaticamente em um sistema de controle eletropneumático são revelados métodos e aparelhos relacionados a controle de realimentação para sistemas de controle eletropneumático. um sistema de controle eletropneumático exemplar compreende um controlador eletropneumático e um estágio secundário de potência pneumática acoplado no controlador eletropneumático para fornecer um sinal de realimentação ao controlador eletropneumático.

Description

“SISTEMA DE CONTROLE ELETROPNEUMÁTICO, CONTROLADOR ELETROPNEUMÁTICO, E, MÉTODO DE CONTROLAR UM DISPOSITIVO ATUADO PNEUMATICAMENTE EM UM SISTEMA DE CONTROLE ELETROPNEUMÁTICO” CAMPO DA DESCRIÇÃO
[0001] Esta revelação diz respeito no geral a sistemas de controle eletropneumático e, mais particularmente, a métodos e aparelhos de controle de realimentação para sistemas de controle eletropneumático.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[0002] Usinas ou sistemas de controle de processo tipicamente incluem inúmeras válvulas, bombas, registros de ar, caldeiras, bem como muitos outros tipos de dispositivos ou operadores de controle de processo bem conhecidos. Em sistemas de controle de processo modernos, a maioria dos dispositivos ou operadores de dispositivos de controle de processo, senão todos, é instrumentada com dispositivos de monitoramento eletrônicos (por exemplo, sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores de posição, etc.) e dispositivos de controle eletrônico (por exemplo, controladores programáveis, circuitos de controle analógicos, etc.) para coordenar as atividades dos dispositivos ou operadores de controle de processo para realizar uma ou mais rotinas de controle de processo.
[0003] Com propósitos de segurança, eficiência de custo e confiabilidade, muitos dispositivos são atuados pneumaticamente usando atuadores pneumáticos do tipo diafragma ou tipo pistão bem conhecidos. Tipicamente, atuadores pneumáticos são acoplados em dispositivos de controle de processo tanto diretamente como por meio de uma ou mais articulações mecânicas. Adicionalmente, os atuadores pneumáticos são tipicamente acoplados no sistema de controle de processo geral por meio de um controlador eletropneumático. Controladores eletropneumáticos são normalmente configurados para receber um ou mais sinais de controle (por exemplo, corrente contínua de 4-20 miliampères (mA), 0-10 volts (VDC), comandos digitais, etc.) e converter esses sinais de controle em uma pressão provida ao atuador pneumático para causar uma operação desejada do dispositivo de controle de processo. Por exemplo, se uma rotina de controle de processo exigir passar um maior volume de fluido de processo em uma válvula do tipo curso normalmente fechada atuada pneumaticamente, a magnitude do sinal de controle aplicado a um controlador eletropneumático associado com a válvula pode ser aumentada (por exemplo, de 10 mA para 15 mA no caso em que o controlador eletropneumático é configurado para receber um sinal de controle de 4-20 mA). Por sua vez, a pressão de saída provida pelo controlador eletropneumático ao atuador pneumático acoplado na válvula aumenta pelo menos parcialmente o curso da válvula no sentido de uma condição completamente aberta.
[0004] Além de um sinal de controle para indicar um ponto de ajuste desejado do dispositivo atuado pneumaticamente (descrito no exemplo anterior), o controlador eletropneumático pode ser configurado para receber um sinal de realimentação do dispositivo atuado pneumaticamente. Este sinal de realimentação é tipicamente relacionado com uma resposta operacional do dispositivo atuado pneumaticamente. Por exemplo, no caso de uma válvula atuada pneumaticamente, o sinal de realimentação pode corresponder à posição da válvula medida por um sensor de posição. Em um outro exemplo, a posição do atuador pneumático acoplado na válvula pode ser medida para derivar um sinal de realimentação. O sinal de realimentação é tipicamente comparado com o ponto de ajuste, ou sinal de referência, para acionar uma malha de controle de realimentação no controlador eletropneumático para determinar uma pressão para fornecer ao atuador pneumático para se obter uma operação desejada. O controle de realimentação é normalmente preferido em relação ao controle do ponto de ajuste sozinho (também conhecido como controle de malha aberta) em virtude de o sinal de realimentação permitir que o controlador eletropneumático contrabalance ou compense automaticamente as variações no processo controlado.
[0005] Os controladores eletropneumáticos usados com muitos dispositivos de controle de processo atuados pneumaticamente modernos são geralmente implementados usando circuitos de controle digitais relativamente complexos. Por exemplo, esses circuitos de controle digitais podem ser implementados usando um microcontrolador, ou qualquer outro tipo de processador, que executa instruções legíveis por máquina, suporte lógico inalterável, suporte lógico, etc. para controlar a operação do dispositivo de controle de processo com o qual ele está associado.
[0006] Para diminuir o tempo de resposta do dispositivo de controle de processo, um ou mais estágios secundários de potência pneumática podem ser acoplados entre o controlador eletropneumático e o atuador pneumático. Por exemplo, um estágio secundário de potência pneumática pode incluir um intensificador de volume e/ou uma válvula de exaustão rápida. Um intensificador de volume aumenta a quantidade ou taxa na qual ar é suprido ou descarregado do atuador pneumático, que permite que o atuador atue (por exemplo, execute o curso) mais rapidamente o dispositivo de controle de processo no qual ele é acoplado. Assim, um intensificador de volume pode aumentar a velocidade na qual o atuador é capaz de realizar o curso de uma válvula para habilitar a válvula a responder mais rapidamente a flutuações de processo.
[0007] Uma válvula de exaustão rápida pode ser acoplada entre o controlador eletropneumático e o atuador pneumático para aumentar a taxa na qual ar é liberado ou exausto de um atuador pressurizado. Tipicamente, uma válvula de exaustão rápida ventila ar para a atmosfera. Aumentando-se a taxa na qual ar é liberado, a válvula de exaustão rápida permite que o atuador reduza rapidamente a força aplicada no dispositivo de controle de processo. Assim, uma válvula de exaustão rápida pode ser usada para aumentar a velocidade na qual o atuador pode realizar o curso da válvula no sentido de uma posição fechada ou aberta.
[0008] Embora estágios secundários de potência pneumática demonstrem ser benéficos na diminuição do tempo de resposta de um dispositivo atuado pneumaticamente, eles podem também introduzir características transientes indesejáveis na resposta do dispositivo. Por exemplo, um intensificador de volume pode fazer com que a válvula exceda os limites, na direção de deslocamento da válvula, além de uma posição de controle de estado estacionário desejada. Para compensar tal ultrapassagem do limite, o intensificador de volume pode então fazer com que a válvula não ultrapasse o limite além da posição de controle de estado estacionário na direção oposta. Em um outro exemplo, uma válvula de exaustão rápida pode causar comportamento transiente indesejável devido a sua resposta operacional liga-desliga de alta capacidade. Além disso, o ponto tríplice da válvula de exaustão pode ser altamente sensível e difícil de controlar, mesmo na presença de desvios inseridos em torno da válvula de exaustão rápida. Condições transientes/de controle indesejáveis, tais como as supradescritas, são tipicamente causadas pelo atraso na resposta do dispositivo atuado pneumaticamente a variações no sinal de controle aplicado na entrada do dispositivo, um atraso que pode ser exacerbado pelas características operacionais não lineares de muitos estágios secundários de potência pneumática.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
[0009] A figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema de controle eletropneumático conhecido.
[0010] A figura 2 é um diagrama de blocos de um sistema de controle eletropneumático exemplar que inclui um sinal de realimentação proveniente de um estágio secundário de potência pneumática.
[0011] A figura 3 é um diagrama de blocos detalhado de um controlador eletropneumático exemplar que pode ser usado com o sistema da figura 2.
[0012] A figura 4 é um diagrama de blocos funcional detalhado do sistema de controle eletropneumático exemplar da figura 2.
[0013] A figura 5 é um sistema processador exemplar que pode ser usado para implementar a unidade de controle da figura 2.
SUMÁRIO
[0014] Em uma modalidade exemplar, um sistema de controle eletropneumático inclui um controlador eletropneumático e um estágio secundário de potência pneumática acoplado no controlador eletropneumático. O estágio secundário de potência pneumática pode ser configurado para fornecer um sinal de realimentação ao controlador eletropneumático.
[0015] Em uma outra modalidade exemplar, um controlador eletropneumático inclui um transdutor eletropneumático, uma unidade de controle acoplada no transdutor eletropneumático e uma entrada da unidade de controle. Adicionalmente, a entrada da unidade de controle pode ser configurada para ser acoplada a um estágio secundário de potência pneumática.
[0016] Ainda em um outro exemplo, um método de controlar um dispositivo atuado pneumaticamente em um sistema de controle eletropneumático inclui detectar uma resposta operacional associada com um estágio secundário de potência pneumática e controlar a operação do dispositivo atuado pneumaticamente com base na resposta operacional associada com o estágio secundário de potência pneumática.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0017] Como é de conhecimento, um ou mais estágios secundários de potência pneumática (por exemplo, intensificadores de volume, válvulas de exaustão rápida, etc.) podem ser usados para diminuir o tempo de resposta de dispositivos atuados pneumaticamente. Entretanto, estágios secundários de potência pneumática podem também causar transientes indesejáveis na resposta operacional do dispositivo atuado pneumaticamente. O controle de realimentação, no qual uma resposta operacional medida do dispositivo atuado pneumaticamente é provida como uma entrada no controlador eletropneumático, não é suficiente para contrabalançar ou compensar esses transientes por causa do atraso inerente do dispositivo atuado pneumaticamente na resposta a mudanças na sua entrada. Os métodos e aparelhos exemplares aqui descritos estão voltados para abordar essas limitações.
[0018] De volta à figura 1, está mostrado um diagrama de blocos de um sistema de controle eletropneumático exemplar 100. O sistema de controle eletropneumático 100 pode ser parte de um sistema de controle de processo (não mostrado) que implementa uma aplicação de processamento industrial, uma aplicação comercial, ou qualquer outra aplicação desejada. Por exemplo, o sistema 100 pode ser parte de um sistema de controle de processo industrial que processa óleo, gás, produtos químicos ou similares. Conforme mostrado na figura 1, o sistema 100 inclui um controlador eletropneumático 102 que recebe energia elétrica e sinais de controle por meio de conexões ou terminações 104. Em geral, o controlador eletropneumático 102 recebe um ou mais sinais de controle, tais como, por exemplo, um sinal de 4-20 mA, um sinal de 0-10 VDC e/ou comandos digitais, etc. Os sinais de controle podem ser usados pelo controlador eletropneumático 102 como um ponto de ajuste para controlar sua pressão de saída e/ou condições operacionais (por exemplo, a posição) de um dispositivo de controle de processo 106 (que está representado a título de exemplo como uma válvula).
[0019] Em alguns exemplos, energia elétrica e sinais de controle podem compartilhar uma ou mais linhas ou fios acopladas nas terminações 104. Por exemplo, no caso em que o sinal de controle é um sinal de 4-20 mA, o sinal de controle de 4-20 mA pode também fornecer energia elétrica ao controlador eletropneumático 102. Em outros exemplos, o sinal de controle pode, por exemplo, ser um sinal de 0-10 VDC e fios ou linhas de energia elétrica separados (por exemplo, 24 VDC ou corrente alternada (VAC) de 120 volts pode ser provida ao controlador eletropneumático 102. Ainda em outros casos, a energia elétrica e/ou sinais de controle podem compartilhar fios ou linha com sinais de dados digitais. Por exemplo, no caso em que o sinal de controle é um sinal de 4-20 mA, um protocolo de comunicação de dados digitais, tal como, por exemplo, o protocolo Hihgway Addressable Remote Transducer (HART) bem conhecido pode ser usado para comunicar com o controlador eletropneumático 102. Tais comunicações digitais podem ser usadas pelo sistema de controle de processo geral no qual o sistema 100 é acoplado para recuperar informação de identificação, informação de estado operacional e similares do controlador eletropneumático 102. Alternativamente, ou adicionalmente, as comunicações digitais podem ser usadas para controlar ou comandar o controlador eletropneumático 102 para desempenhar uma ou mais funções de controle.
[0020] As terminações 104 podem ser terminais de rosca, conectores de deslocamento de isolamento, conexões de rabicho ou qualquer outro tipo ou combinação de conexões elétricas adequadas. Certamente, as terminações 104 podem ser substituídas ou suplementadas com uma ou mais ligações de comunicação sem fio. Por exemplo, o controlador eletropneumático 102 pode incluir uma ou mais unidades de transceptores sem fio (não mostradas) para habilitar o controlador eletropneumático 102 a trocar informação de controle (ponto(s) de ajuste, informação do estado operacional, etc.) com o sistema de controle de processo geral. No caso em que um ou mais transceptores sem fio são usados pelo controlador eletropneumático 102, energia elétrica pode ser suprida ao controlador eletropneumático 102, por exemplo, por fios até uma fonte de alimentação elétrica local ou remota.
[0021] Conforme está representado no sistema exemplar 100 da figura 1, a pressão de saída do controlador eletropneumático 102 é acoplada a um atuador pneumático 108 por meio de um estágio secundário de potência pneumática 110. O atuador 108 é também acoplado no operador ou dispositivo de controle de processo 106. Embora o operador ou dispositivo de controle de processo 106 esteja representado como uma válvula, outros dispositivos ou operadores poderíam ser usados em substituição (por exemplo, um registro de ar). O atuador pneumático 108 pode ser diretamente acoplado no dispositivo 106, ou, alternativamente, pode ser acoplado no dispositivo 106 por meio de articulações ou similares. Por exemplo, no caso em que o dispositivo de controle de processo 106 é uma válvula tipo curso, um eixo de saída do atuador pneumático 108 pode ser acoplado diretamente em um eixo de controle do dispositivo 106.
[0022] O estágio secundário de potência pneumática 110 pode incluir, por exemplo, um ou mais intensificadores de volume ou válvulas de exaustão rápida. No sistema exemplar 100 da figura 1, um intensificador de volume pode ser acoplado na saída do controlador eletropneumático 102 para amplificar (isto é, aumentar a capacidade e/ou pressão) da saída de pressão do controlador eletropneumático 102 antes de aplicá-la na entrada do atuador pneumático 108. Alternativamente, ou adicionalmente, uma válvula de exaustão rápida pode ser acoplada entre as saídas do controlador eletropneumático 102 e/ou um ou mais intensificadores de volume e a entrada do atuador pneumático 108. Este arranjo permite que a válvula de exaustão rápida descarregue a pressão dentro do atuador pneumático 108 para a atmosfera. Versados na técnica percebem que muitas configurações de estágios secundários de potência pneumática, cada qual tendo um ou mais intensificadores de volume, válvulas de exaustão rápida e similares são possíveis, com a configuração preferida dependendo do processo que está sendo controlado.
[0023] Sob condições operacionais normais, um detector ou sensor de posição (não mostrado) pode ser usado para fornecer um sinal de realimentação de posição 112 ao controlador eletropneumático 102. Se provido, o sinal de realimentação de posição 112 pode ser usado pelo controlador eletropneumático 102 para variar sua pressão de saída para controlar com precisão a posição do operador ou dispositivo de controle de processo 106 (por exemplo, a porcentagem que uma válvula está aberta/fechada). O sensor de posição pode ser implementado usando qualquer sensor adequado, tal como, por exemplo, um sensor de efeito Hall, um transformador de deslocamento de tensão linear, um potenciômetro, etc.
[0024] Versados na técnica também percebem que, embora o controlador eletropneumático 102 mostrado na figura 1 esteja representado com uma única pressão de saída para uso com um atuador do tipo de ação simples (por exemplo, o atuador 108), um controlador pneumático com duas saídas de pressão para uso em uma aplicação de dupla ação podería ser igualmente usado. Por exemplo, um controlador eletropneumático de ação dupla comercialmente disponível é o controlador de válvula digital da série DVC6000 fabricado pela Fisher Controls International, Inc, de Marshalltown, lowa.
[0025] Para abordar algumas das limitações associadas com o sistema conhecido exemplar 100 da figura 1, um sistema de controle eletropneumático exemplar 200 para implementar os métodos e aparelhos aqui descritos está ilustrado na figura 2. Nas figuras 1 e 2, blocos substancialmente similares que aparecem em ambas as figuras são rotulados com números de referência idênticos e, por questão de concisão de descrição, não serão novamente descritos a seguir. Em vez disso, uma descrição completa dos blocos correspondentes pode ser encontrada anteriormente com relação à descrição da figura 1.
[0026] O sistema de controle eletropneumático 200 da figura 2 inclui um estágio secundário de potência pneumática 204 devidamente modificado para sair com um ou mais sinais de realimentação 208 representativos de uma ou mais respostas operacionais do estágio secundário de potência pneumática 204. Por exemplo, uma resposta operacional de interesse pode estar associada com um fluxo de massa de ar na saída do estágio secundário de potência pneumática 204. O fluxo de massa de ar pode ser medido na saída do estágio secundário de potência pneumática 204 e usado como o sinal ou sinais de realimentação 208. Por exemplo, uma placa de orifício com propriedades de pressão diferencial para fluxo de massa diferenciais conhecidas pode ser inserido no caminho de saída do estágio secundário de potência pneumática 204 e/ou um ou mais componentes nele. Com base em suas propriedades conhecidas, uma pressão diferencial pode ser medida através da placa de orifício e convertida em uma medição de fluxo de massa de ar correspondente. Desta maneira, o fluxo de massa de ar na saída do estágio secundário de potência pneumática 204 e/ou um ou mais componentes nele pode ser determinado e provido com o um ou mais sinais de realimentação 208 ao controlador eletropneumático 212.
[0027] Entretanto, em algumas aplicações, pode ser difícil ou impraticável medir o fluxo de massa de ar diretamente e, assim, outras respostas operacionais que levam um relacionamento para o fluxo de massa de ar podem ser medidas em substituição. Por exemplo, no caso em que o estágio secundário de potência pneumática 204 inclui um intensificador de volume, o sinal de realimentação 208 pode corresponder a uma posição medida de uma válvula de assento que controla a saída do intensificador de volume. Em uma configuração como essa, a posição da válvula de assento está relacionada à área de cortina da válvula de assento que, sob muitas condições, é proporcional ao fluxo de massa de ar na saída do intensificador de volume. Um sensor, tal como um sensor de efeito Hall, pode ser usado para medir a posição da válvula de assento, e pode ser externa ao estágio secundário de potência pneumática 204 ou interligado no estágio secundário de potência pneumática 204. Em um outro exemplo no qual o atuador 108 é um atuador de ação simples e o estágio secundário de potência pneumática 204 inclui uma válvula de exaustão rápida e/ou um ou mais intensificadores de volume, o sinal de realimentação 208 pode corresponder a uma derivada de uma pressão medida na saída do estágio secundário de potência pneumática 204. No caso em que o atuador 108 é um atuador de ação dupla, os sinais de realimentação 208 podem corresponder a uma derivada de uma pressão diferencial medida usando pelo menos duas saídas do estágio secundário de potência pneumática 204 correspondentes a pelo menos duas entradas do atuador de ação dupla 108. De qualquer maneira, as medições de pressão podem ser feitas, por exemplo, na(s) saída do estágio secundário de potência pneumática 204, à jusante do estágio secundário de potência pneumática 204, e/ou na(s) entrada(s) do atuador 108. Registros de pressão podem ser usados, por exemplo, para medir a pressão, e podem ser externos ao estágio secundário de potência pneumática 204 ou integrados no estágio secundário de potência pneumática 204. A derivada da pressão medida (ou pressão diferencial) pode ser determinada pelo controlador eletropneumático 212 com base no sinal ou sinais de realimentação 208.
[0028] O sinal de realimentação 208 é acoplado a um controlador eletropneumático devidamente modificado 212 por meio de conexões ou terminações 216. No sistema exemplar 200, o controlador eletropneumático 212 é configurado para receber múltiplos sinais de realimentação de várias fontes (por exemplo, do atuador pneumático 108 e do estágio secundário de potência pneumática 204). O controlador eletropneumático 212 pode também ser configurado para variar sua pressão de saída com base nesses múltiplos sinais de realimentação e sinais de controle ou referência adicionais para controlar com precisão a posição do operador ou dispositivo de controle de processo 106.
[0029] A figura 3 é um diagrama de blocos detalhada de um exemplo de um controlador eletropneumático 300 que pode ser usado com o sistema 200 da figura 2 (por exemplo, como o controlador eletropneumático 212). O controlador eletropneumático exemplar 300 inclui uma unidade de controle 302, um transdutor eletropneumático 304 e um relê pneumático 306.
[0030] A unidade de controle 302 recebe um ou mais sinais de controle 308 (por exemplo, um sinal de controle de 4-20 mA) do sistema de controle de processo geral no qual ele está acoplado de forma comunicativa e fornece um sinal de controle 310 ao transdutor eletropneumático 304 para atingir uma pressão de saída desejada e/ou uma posição de controle desejada do dispositivo de controle de processo (por exemplo, o dispositivo 106 da figura 2) no qual ele está operacionalmente acoplado. A unidade de controle 302 pode ser implementada usando um sistema a base de processador (por exemplo, o sistema 500 descrito as seguir com relação à figura 5), circuitos lógicos digitais discretos, circuitos integrados específicos da aplicação, conjunto de circuitos analógicos, ou qualquer combinação destes. Em um caso em que é usado um sistema baseado em processador para implementar a unidade de controle 302, a unidade de controle 302 pode executar instruções legíveis por máquina, suporte lógico inalterável, suporte lógico, etc., armazenados em uma memória (não mostrada) na unidade de controle 302 para desempenhar suas funções de controle.
[0031] A unidade de controle 302 é também configurada para receber sinais de realimentação de um ou mais dispositivos no sistema de controle de processo. A unidade de controle exemplar 302 é configurada para receber um sinal de realimentação 312 de um atuador (tal como o atuador 108 da figura 2) e um sinal ou sinais de realimentação 314 de um estágio secundário de potência pneumática (tal como o estágio secundário de potência pneumática 204 da figura 2). A unidade de controle 302 usa os sinais de controle 308 e os sinais de realimentação 312 e 314 (bem como o sinal de realimentação 318 discutido a seguir) para determinar um valor apropriado do sinal de controle 310, que é provido ao transdutor eletropneumático 304.
[0032] O transdutor eletropneumático 304 e o relê pneumático 306 são em geral estruturas bem conhecidas. O transdutor eletropneumático 304 pode ser um tipo de transdutor corrente em pressão, caso este em que o sinal de controle 310 é uma corrente que varia pela unidade de controle 302 para se atingir uma condição desejada (por exemplo, uma posição) no dispositivo de controle de processo 106. Alternativamente, o transdutor eletropneumático 304 pode ser um tipo de transdutor de tensão em pressão, caso este em que o sinal de controle 310 é uma tensão que varia para controlar o dispositivo de controle de processo 106. O relê pneumático 306 converte uma saída de pressão de capacidade relativamente baixa (isto é, baixa vazão) 316 em uma saída de capacidade relativamente alta para controlar um atuador. Conforme representado na figura 3, a unidade de controle 302 pode ser configurada para receber um sinal de realimentação de pressão de saída 318 de um relé pneumático 306. Entretanto, em algumas aplicações, pode ser difícil ou impraticável medir a pressão de saída (ou fluxo de massa de ar) do relé pneumático 306 diretamente e, assim, o sinal de realimentação 318 pode corresponder a uma medição de uma outra resposta operacional relacionada. Por exemplo, o sinal de realimentação 318 pode corresponder a uma posição do relé pneumático 306 medida por um sensor magneto-resistivo gigante (GMR) e processado por um conversor analógico-digital (A/D). O sinal de realimentação 318 pode ser usado como um sinal de diagnóstico e/ou convertido, por exemplo, a uma derivada de pressão (ou fluxo de massa de ar) para fornecer um controle de malha fechada mais preciso sobre a saída do controlador eletropneumático 300.
[0033] Para entender melhor a operação do controlador eletropneumático 300 da figura 3 no contexto do sistema de controle eletropneumático exemplar 200 da figura 2, está mostrado na figura 4 um diagrama de blocos funcional detalhado de um sistema de controle de realimentação exemplar 400 que pode ser implementado por um controlador eletropneumático 402. Similar ao sistema exemplar 200 da figura 2, o sistema de controle eletropneumático 400 inclui um dispositivo de controle de processo 404 (por exemplo, uma válvula) acoplado e um atuador pneumático 406. O controlador eletropneumático 402 é acoplado no atuador pneumático 406 por meio de um estágio secundário de potência pneumática 408. Similar ao estágio secundário de potência pneumática 204 da figura 2, o estágio secundário de potência pneumática 408 pode incluir um ou mais intensificadores de volume, válvulas de exaustão rápida e similares.
[0034] Um sinal de controle de referência 410 (tal como o(s) sinal(s) de controle 308 da figura 3) é aplicado na entrada do controlador eletropneumático 402 para indicar um ponto de ajuste desejado para o dispositivo de controle de processo 404. O controlador eletropneumático 402 é também configurado para receber sinal de realimentação 412 (tal como o sinal de realimentação 312) e o sinal de realimentação 414 (tal como o sinal de realimentação 314) do atuador pneumático 406 e do estágio secundário de potência pneumática 408, respectivamente. Similar ao controlador eletropneumático 300 exemplar da figura 3, o controlador eletropneumático 402 inclui um transdutor eletropneumático 416 (tal como o transdutor eletropneumático 304) para converter um sinal de controle elétrico de entrada em um sinal de pressão. O controlador 402 também inclui um relé 418 (tal como o relé pneumático 306) para converter a pressão de saída de capacidade relativamente baixa do transdutor 416 a uma pressão de saída de capacidade relativamente alta.
[0035] Uma unidade de controle (tal como a unidade de controle 302 da figura 3, mas não mostrada na figura 4) no controlador eletropneumático 402 é configurada para implementar o sistema de controle de realimentação exemplar da figura 4 descrito a seguir. A entrada de controle de referência 410 e o sinal de realimentação do atuador 412 são subtraídas para produzir um sinal de erro que é aplicado em um elemento de ganho proporcional de caminho direto 420 (K). O sinal de realimentação do atuador 412 é também aplicado a um elemento de ganho derivativo de realimentação 422 (Kxs). Assim, o controle de realimentação negativa proporcional-derivativo (PD) é derivado do sinal de realimentação do atuador 412.
[0036] Adicionalmente, um sinal de realimentação 424 (tal como o sinal de realimentação 318 da figura 3) do relé 418 é aplicado a um elemento de ganho proporcional de malha secundária 426 (Kmi). O sinal de realimentação do estágio secundário de potência pneumática 414 é aplicado a um outro elemento de ganho proporcional de malha fechada 428 (Kmi2). Finalmente, as saídas dos elementos de ganho 422, 426 e 428 são subtraídas do elemento da saída do elemento de ganho 420 para produzir um sinal de controle de entrada 430 (tal como o sinal de controle 310) que é aplicado ao transdutor eletropneumático 416. Versados na técnica percebem que qualquer ou todos os elementos de ganho de realimentação 420, 422, 424 e 426 podem converter seu sinal de entrada (por exemplo, um sinal de pressão) no tipo apropriado de sinal de saída (por exemplo, um sinal elétrico). Assim, as unidades matemáticas associadas com os elementos de ganho de realimentação 420, 422, 424 e 426 dependem das características dos dispositivos que fornecem as entradas aos elementos de ganho e que recebem as saídas dos elementos de ganho.
[0037] Conforme previamente mencionado, dispositivos de controle de processo (por exemplo, o dispositivo de controle de processo 404) e seus atuadores correspondentes (por exemplo, o atuador 406) podem ter um tempo de resposta relativamente baixo. Em decorrência disto, o controle de realimentação derivado do sinal de realimentação do atuador 412 através dos elementos de ganho proporcional e derivativo 420 e 422, respectivamente, podem não ser suficientes para contrabalançar ou compensar as variações transientes que podem ser introduzidas pelo estágio secundário de potência pneumática 408. Entretanto, o controlador eletropneumático exemplar 402 pode compensar esses transientes por meio do controle de realimentação negativa derivado do sinal de realimentação do estágio secundário de potência pneumática 414 por meio do elemento de ganho proporcional da malha secundária 428. Além disso, se o sinal de realimentação do estágio secundário de potência pneumática 414 representar, por exemplo, um fluxo de massa de ar associado com o estágio secundário de potência pneumática 408, então o controlador eletropneumático 402 pode usar esta informação para responder mais rapidamente a mudanças no estado do dispositivo de controle de processo 404 do que seria possível se um sinal representativo do estado do dispositivo 404 (ou atuador associado 406) fosse o único sinal de realimentação. Assim, o controlador eletropneumático 402 é capaz de atingir uma resposta do sistema geral com características desejáveis, tais como uma resposta que tem uma taxa desejada de convergência e dentro de uma faixa desejada de overshoot/undershoot.
[0038] Versados na técnica percebem que o exemplo da figura 4 é apenas um exemplo de um sistema de controle de realimentação que pode ser implementado por um controlador eletropneumático, tal como o controlador eletropneumático exemplar 402. Por exemplo, o controlador eletropneumático 402 podería ser configurado para aceitar realimentação apenas do estágio secundário de potência pneumática 408, mais de um sinal de realimentação do estágio secundário de potência pneumática 408 e/ou sinais de realimentação de mais de um estágio secundário de potência pneumática 408. Também, o controlador eletropneumático 402 pode ser configurado para implementar outros arranjos de controle de realimentação. Por exemplo, o controlador eletropneumático 402 pode ser configurado para implementar controle proporcional, controle derivativo, controle integral ou combinações destes com base em um ou mais sinais de controle e/ou realimentação. Certamente, a configuração preferida depende do processo controlado.
[0039] Em muitas aplicações de controle de processo, a resposta do sistema desejada é criticamente amortecida. Um sistema criticamente amortecido tem uma resposta de etapa que atinge um ponto de ajuste desejado dentro de uma taxa desejada de convergência e com uma quantidade mínima de overshoot/undershoot. No sistema exemplar 400 da figura 4, os elementos de ganho 420, 422, 426 e 428 podem ser ajustados para atingir uma resposta criticamente amortecida no atuador pneumático 406 e/ou no dispositivo de controle de processo 404.
[0040] Para se atingir uma resposta operacional desejada (por exemplo, criticamente amortecida), quaisquer ou todos os elementos de ganho 420, 422, 426 e 428 podem ser configurados, por exemplo, para ser ajustáveis durante uma calibração inicial do sistema de controle de realimentação 400. Versados na tecnologia percebem que as técnicas usadas para ajustar os valores dos elementos de ganho 420, 422, 426 e/ou 428 depende da configuração e/ou das características da aplicação de controle do processo particular no qual o sistema de controle de realimentação 400 é empregado.
[0041] De volta à figura 2, versados na técnica percebem que um ou mais sinais de realimentação 208 do estágio secundário de potência pneumática 204 e/ou componentes nele podem fornecer informação de diagnóstico úteis ao controlador eletropneumático 212. Por exemplo, no sistema de controle conhecido exemplar 100 da figura 1, o sinal de realimentação 112 pode também ser usado para avaliar a condição operacional do atuador pneumático 108. Entretanto, conforme mostrado no sistema de controle exemplar 100 da figura 1, um sinal que fornece informação de diagnóstico para o estágio secundário de potência pneumática 110 não é facilmente disponível. No caso do sistema de controle exemplar 200 da figura 2, o sinal ou sinais de realimentação 208 podem ser usados de uma maneira similar à do sinal de realimentação 112 para fornecer informação de diagnóstico associada com a condição operacional do estágio secundário de potência pneumática 204 e/ou informação de diagnóstico adicional correspondente ao atuador pneumático 108. Por exemplo, se um dos sinais de realimentação 208 corresponder a uma pressão medida na saída de um intensificador de volume, então o valor do sinal de realimentação 208 pode ser usado para determinar se o intensificador de volume está funcionando dentro das especificações operacionais normais. Informação deste tipo pode ser útil no diagnóstico de um problema existente com o sistema de controle 200 e/ou para remediar um problema potencial antes de ele ocorrer.
[0042] A figura 5 é um sistema processador exemplar 500 que pode ser usado para implementar a unidade de controle 302 da figura 3. Conforme mostrado na figura 5, o sistema processador 500 inclui um processador 512 que é acoplado a um barramento ou rede de interconexão 514. O processador 512 pode ser qualquer processador, unidade de processamento, microprocessador ou microcontrolador adequado, tais como, por exemplo, um microcontrolador da família Motorola® de microcontroladores (por exemplo, o HC05, o HC11 ou o HC12), um processador baseado em um núcleo do processador embutido ARM® (por exemplo, o ARM7 ou ARM9), etc., Embora não mostrado na figura 5, o sistema 500 pode ser um sistema multiprocessador e, assim, pode incluir um ou mais processadores adicionais que são idênticos ou similares ao processador 512 e que são acoplados no barramento ou rede de interconexão 514.
[0043] O processador 512 da figura 5 é acoplado em um conjunto de chips 518, que inclui um controlador de memória 520 e um controlador de entrada/saída (l/O) 522. Como é bem conhecido, um conjunto de chips tipicamente fornece funções de gerenciamento de l/O e memória, bem como uma pluralidade de registros, cronômetros, etc. de uso geral e/ou uso especial que são acessíveis ou usados por um ou mais processadores acoplados no conjunto de chips. O controlador de memória 520 desempenha funções que permitem que o processador 512 (ou processadores, se houver múltiplos processadores) acesse uma memória do sistema 524, que pode incluir qualquer tipo desejado de memória volátil, tais como, por exemplo, memória de acesso aleatório estática (SRAM), memória de acesso aleatório dinâmica (DRAM), etc. O controlador de I/O 522 desempenha funções que permitem que o processador 512 comunique com dispositivos de entrada/saída (I/O) periféricos 526 e 528 por meio de um barramento I/O 530. Os dispositivos I/O 526 e 528 podem ser qualquer tipo desejado de dispositivo I/O, tais como, por exemplo, uma tela de exibição de cristal líquido (LCD) e uma pluralidade de botões de pressão incluída em uma interface de usuário local (LUI), etc. Embora o controlador de memória 520 e o controlador de I/O 522 estejam representados na figura 5 como blocos funcionais separados dentro do conjunto de chips 518, as funções desempenhadas por esses blocos podem ser integradas em um único circuito semicondutor ou podem ser implementadas usando dois ou mais circuitos integrados separados.
[0044] Como uma alternativa à implementação dos métodos e/ou aparelhos aqui descritos em um sistema tal como o dispositivo da figura 5, os métodos e/ou aparelho aqui descritos podem alternativamente ser embutidos em uma estrutura tal como um processador e/ou um ASIC (circuito integrado específico da aplicação). Alternativamente, os métodos e/ou aparelho aqui descritos podem ser implementados usando elementos analógicos discretos e/ou lógicos digitais.
[0045] Embora certos métodos e aparelhos exemplares tenha sido aqui descritos, o escopo de cobertura desta patente não está limitado a isto. Pelo contrário, esta patente cobre todos os métodos e aparelhos que razoavelmente se enquadrem no escopo das reivindicações anexas, tanto literalmente como sob a doutrina de equivalentes.
REIVINDICAÇÕES

Claims (45)

1. Sistema de controle eletropneumático (200), caracterizado pelo fato de que compreende: um controlador eletropneumático (212) compreendendo uma unidade de controle (302), um transdutor eletropneumático (304) e um relé pneumático (306); e um estágio secundário de potência pneumática (204) acoplado no controlador eletropneumático (212) para fornecer um primeiro sinal de realimentação (208) do segundo estágio secundário de potência pneumática (204) para o controlador eletropneumático (212); em que cada um dentre o estágio secundário de potência pneumática (204) e o controlador eletropneumático (212) é configurado para ser acoplado a um atuador pneumático; em que o controlador eletropneumático (212) é configurado para receber um segundo sinal de realimentação do atuador pneumático; e em que o segundo sinal de realimentação é separado do primeiro sinal de realimentação.
2. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio secundário de potência pneumática (204) compreende um intensificador de volume.
3. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio secundário de potência pneumática (204) compreende uma válvula de exaustão rápida.
4. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de realimentação é baseado em uma medição de uma posição.
5. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a posição é baseada em uma posição da válvula de assento.
6. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de efeito Hall para medir a posição da válvula de assento.
7. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de realimentação é baseado em uma pressão associada com uma saída do estágio secundário de potência pneumática (204).
8. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de realimentação (208) é baseado em uma derivada da pressão.
9. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de realimentação (208) é baseado em uma primeira pressão associada com uma primeira saída do estágio secundário de potência pneumática (204) e uma segunda pressão associada com uma segunda saída do estágio secundário de potência pneumática (204).
10. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de realimentação (208) é baseado em uma diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão.
11. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de realimentação (208) é baseado em uma derivada da diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão.
12. Sistema de controle eletro pneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador eletropneumático (212) é configurado para converter o primeiro sinal de realimentação (208) de forma a corresponder a um fluxo de massa de ar associado com uma saída do estágio secundário de potência pneumática (204).
13. Sistema de controle eletro pneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador eletropneumático (212) é configurado para implementar uma malha de realimentação baseada no primeiro sinal de realimentação (208).
14. Sistema de controle eletro pneumático (200), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a malha de realimentação é uma malha de realimentação negativa.
15. Sistema de controle eletro pneumático (200), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o controlador eletropneumático (212) é configurado para determinar um terceiro sinal de realimentação baseado no primeiro sinal de realimentação, e em que a malha de realimentação é baseada no terceiro sinal de realimentação.
16. Sistema de controle eletro pneumático (200), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o terceiro sinal de realimentação é igual ao primeiro sinal de realimentação ajustado na escala por um fator de ganho (420, 422, 426, 428).
17. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o fator de ganho é baseado em uma característica de resposta de um dispositivo atuado pneumaticamente.
18. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o atuador pneumático acoplado ao controlador eletropneumático (212) para fornecer o segundo sinal de realimentação para o controlador eletropneumático.
19. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador eletropneumático (212) é configurado para implementar uma malha de realimentação baseada no primeiro e segundo sinais de realimentação.
20. Sistema de controle eletropneumático (200), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o controlador eletropneumático (212) é configurado para determinar um terceiro sinal de realimentação baseado no primeiro sinal de realimentação ou um quarto sinal de realimentação baseado no segundo sinal de realimentação, e em que a malha de realimentação é baseada no terceiro sinal de realimentação ou no quarto sinal de realimentação.
21. Sistema de controle eletro pneumático (200), de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o terceiro sinal de realimentação é igual ao primeiro sinal de realimentação ajustado na escala por um primeiro fator de ganho e o quarto sinal de realimentação é igual ao segundo sinal de realimentação ajustado na escala por um segundo fator de ganho.
22. Sistema de controle eletro pneumático (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador eletropneumático (212) é configurado para implementar um monitor de diagnóstico baseado no primeiro sinal de realimentação.
23. Sistema de controle eletro pneumático (200), de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o controlador eletropneumático é configurado para implementar um segundo monitor de diagnóstico baseado no segundo sinal de realimentação.
24. Controlador eletropneumático (300), caracterizado pelo fato de que compreende: um transdutor eletropneumático (304); uma unidade de controle (302) acoplada no transdutor eletropneumático; uma primeira entrada para a unidade de controle (302), em que a primeira entrada é configurada para ser diretamente acoplada a um estágio secundário de potência pneumática (408); uma segunda entrada para a unidade de controle (302), em que a segunda entrada é configurada para ser acoplada a um atuador pneumático; e em que o segundo sinal de realimentação é separado do primeiro sinal de realimentação.
25. Controlador eletropneumático, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle é configurada para implementar uma malha de realimentação baseada na primeira entrada.
26. Controlador eletropneumático, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a segunda entrada é indicativa de uma resposta operacional de um dispositivo atuado pneumaticamente acoplado ao atuador pneumático.
27. Controlador eletropneumático, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (302) é configurada para implementar uma malha de realimentação baseada na primeira e segunda entradas.
28. Controlador eletropneumático, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (302) é configurada para implementar um monitor de diagnóstico baseado na primeira entrada.
29. Método de controlar um dispositivo atuado pneumaticamente (406) em um sistema de controle eletropneumático (200), caracterizado pelo fato de que compreende: detectar via um controlador uma primeira resposta operacional associada com um estágio secundário de potência pneumática (408); detectar via o controlador uma segunda resposta operacional de um atuador pneumático; e controlar, usando um controlador eletropneumático, uma operação do dispositivo atuado pneumaticamente com base nas primeira e segunda respostas operacionais, em que o controlador eletropneumático compreende uma unidade de controle (302), um transdutor eletropneumático (304) e um relé pneumático (306); e em que o segundo sinal de realimentação é separado do primeiro sinal de realimentação.
30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a segunda resposta operacional é indicativa de uma operação do dispositivo atuado pneumaticamente (406).
31. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que o estágio secundário de potência pneumática (408) compreende um intensificador de volume ou uma válvula de exaustão rápida.
32. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que detectar a primeira resposta operacional compreende medir uma pressão associada com uma saída do estágio secundário de potência pneumática (408).
33. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que detectar a primeira resposta operacional compreende determinar uma derivada da pressão.
34. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que detectar a primeira resposta operacional compreende medir uma primeira pressão associada com uma primeira saída do estágio secundário de potência pneumática (408) e uma segunda pressão associada com uma segunda saída do estágio secundário de potência pneumática (408).
35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que detectar a primeira resposta operacional compreende determinar uma diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão.
36. Método, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que detectar a primeira resposta operacional compreende determinar uma derivada da diferença entre a primeira pressão e a segunda pressão.
37. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que detectar a primeira resposta operacional compreende medir uma posição.
38. Método, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que medir a posição compreende medir a posição de uma válvula de assento.
39. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que controlar a operação do dispositivo atuado pneumaticamente (406) compreende converter a primeira resposta operacional de forma a corresponder a um fluxo de massa de ar associado com uma saída do estágio secundário de potência pneumática (408).
40. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que controlar a operação do dispositivo atuado pneumaticamente (406) compreende implementar uma malha de realimentação baseada na primeira resposta operacional.
41. Método, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de que a malha de realimentação é uma malha de realimentação negativa.
42. Método, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de que controlar a operação do dispositivo atuado pneumaticamente (406) compreende determinar uma terceira resposta operacional com base na primeira resposta operacional, e em que a malha de realimentação é baseada na terceira resposta operacional.
43. Método, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que a terceira resposta operacional é igual à primeira resposta operacional ajustada na escala por um fator de ganho.
44. Método, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que o fator de ganho é baseado em uma resposta operacional associada com o dispositivo atuado pneumaticamente.
45. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar informação de diagnóstico para o estágio secundário de potência pneumática (408) e o dispositivo atuado pneumaticamente (406) com base na primeira resposta operacional.
BRPI0512027-6A 2004-06-14 2005-06-07 Sistema de controle eletropneumático, controlador eletropneumático, e, método de controlar um dispositivo atuado pneumaticamente em um sistema de controle eletropneumático BRPI0512027B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/867,189 US7337041B2 (en) 2004-06-14 2004-06-14 Feedback control methods and apparatus for electro-pneumatic control systems
US10/867,189 2004-06-14
PCT/US2005/020000 WO2005124160A1 (en) 2004-06-14 2005-06-07 Feedback control methods and apparatus for electro-pneumatic control systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BRPI0512027A BRPI0512027A (pt) 2008-02-06
BRPI0512027B1 true BRPI0512027B1 (pt) 2018-05-15

Family

ID=34972291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0512027-6A BRPI0512027B1 (pt) 2004-06-14 2005-06-07 Sistema de controle eletropneumático, controlador eletropneumático, e, método de controlar um dispositivo atuado pneumaticamente em um sistema de controle eletropneumático

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7337041B2 (pt)
EP (1) EP1769159B1 (pt)
JP (1) JP5183202B2 (pt)
CN (1) CN1969127B (pt)
AR (1) AR049644A1 (pt)
BR (1) BRPI0512027B1 (pt)
CA (1) CA2568912C (pt)
DE (1) DE602005020302D1 (pt)
MX (1) MXPA06014518A (pt)
RU (1) RU2393369C2 (pt)
WO (1) WO2005124160A1 (pt)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2617710T3 (es) * 2004-11-29 2017-06-19 Phoenix Firefighting Technologies Sa Sistema, en particular contra incendios, con válvulas
US7532115B2 (en) * 2005-12-29 2009-05-12 Honeywell Asca Inc. Wireless position feedback device and system
US8079383B2 (en) * 2006-12-07 2011-12-20 Mks Instruments, Inc. Controller gain scheduling for mass flow controllers
WO2009096938A1 (en) * 2008-01-29 2009-08-06 Cypress Systems Corporation, A Delaware Corporation Pneumatic-to-digital devices, systems and methods
US20100023152A1 (en) * 2008-07-23 2010-01-28 C.E. Electronics Wireless manufacturing line control
US20100023153A1 (en) * 2008-07-24 2010-01-28 C.E. Electronics Wireless qualifier for monitoring and controlling a tool
US8525361B1 (en) 2008-10-06 2013-09-03 Cypress Envirosystems, Inc. Pneumatic energy harvesting devices, methods and systems
US20100264868A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-21 Stephen George Seberger Methods and apparatus to couple an electro-pneumatic controller to a position transmitter in a process control system
CN101626072A (zh) * 2009-08-11 2010-01-13 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池正极片及其制备方法
CN102497841B (zh) 2009-08-31 2014-12-10 爱尔康研究有限公司 通过驱动阀占空比校准进行的气动压力输出控制
AU2010328590B2 (en) * 2009-12-10 2015-09-17 Alcon Inc. Systems and methods for dynamic pneumatic valve driver
US8821524B2 (en) * 2010-05-27 2014-09-02 Alcon Research, Ltd. Feedback control of on/off pneumatic actuators
US8808318B2 (en) 2011-02-28 2014-08-19 Alcon Research, Ltd. Surgical probe with increased fluid flow
US9060841B2 (en) 2011-08-31 2015-06-23 Alcon Research, Ltd. Enhanced flow vitrectomy probe
US9377035B2 (en) * 2011-09-01 2016-06-28 Fisher Controls International Llc Wireless pneumatic controller
US9411321B2 (en) * 2012-06-20 2016-08-09 Fisher Controls International Llc Methods and system for minor loop feedback fallback
CN203906949U (zh) * 2012-11-29 2014-10-29 费希尔控制国际公司 在过程控制系统中使用的位置变换器和阀控制器
DE102015004578A1 (de) * 2015-04-14 2016-10-20 Dräger Safety AG & Co. KGaA Verfahren zur Datenübertragung zwischen Messeinrichtungen und einer Datenverarbeitungseinrichtung in einem Messdatenerfassungssystem
JP6260634B2 (ja) * 2016-03-11 2018-01-17 横河電機株式会社 バルブ開閉システム、バルブ制御装置
JP2017194122A (ja) * 2016-04-21 2017-10-26 アズビル株式会社 ポジショナおよびバルブ制御システム
JP7073620B2 (ja) * 2016-10-31 2022-05-24 ヤマハ株式会社 アクチュエータの駆動制御装置
DE102016222153B4 (de) 2016-11-11 2020-10-29 Siemens Aktiengesellschaft Elektropneumatisches Steuerungssystem und Stellungsregler für ein derartiges System
US11124978B2 (en) * 2019-03-20 2021-09-21 Big Time Investment, Llc Strut for a multi-story building
DE102019210599A1 (de) * 2019-07-18 2021-01-21 Festo Se & Co. Kg Reglervorrichtung, fluidisches System und Verfahren zur Regelung eines fluidischen Aktors
DE102021115279B3 (de) 2021-06-14 2022-06-09 Samson Aktiengesellschaft Verfahren und System zur Diagnose von zuluftseitigen Druckschwankungen und/oder ausgangsseitigen Leckagen bei einem geregelten Doppelkegel-Luftleistungsverstärker
DE102021118552B3 (de) 2021-07-19 2022-07-14 Samson Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtungen zum Erkennen von ausgangsseitigen Leckagen bei einem Doppelkegel-Luftleistungsverstärker

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3747992A (en) * 1971-04-16 1973-07-24 Bendix Corp Relay valve for electro-pneumatic control system
US4436245A (en) * 1981-02-18 1984-03-13 Suddeutsche Kuhlerfabrik Julius Fr. Behr Gmbh & Co. Kg Pneumatic control system, especially for vehicle heating systems
DE3121403C2 (de) * 1981-05-29 1993-07-15 Mars Inc., 22102 McLean, Va. Tierstreu sowie Verfahren zur Herstellung desselben
DE3228900A1 (de) 1981-08-21 1983-03-31 Sperry Corp., 10019 New York, N.Y. Rueckkopplungsgesteuertes, hydraulisches ventilsystem
US4550953A (en) * 1983-12-16 1985-11-05 Allied Corporation Electro-pneumatic control for a vehicle fluid pressure braking system
EP0171998B1 (en) 1984-08-15 1989-02-01 AlliedSignal Inc. Servo apparatus
US4644848A (en) * 1985-05-03 1987-02-24 Mckendrick Lorne J Electro-pneumatic pressure regulator for tools
US5493488A (en) * 1994-12-05 1996-02-20 Moore Industries International, Inc. Electro-pneumatic control system and PID control circuit
DE19534017C2 (de) * 1995-09-14 1997-10-09 Samson Ag Elektrisch-pneumatisches System
JP3182713B2 (ja) * 1996-01-30 2001-07-03 株式会社山武 評価方法
JP3396375B2 (ja) * 1996-07-01 2003-04-14 株式会社山武 電空変換器の出力制御方法およびシステム
JPH1061815A (ja) * 1996-08-12 1998-03-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 二重化空気調節部の切換え方式、及び制御弁を駆動するための空気系を２重化した制御弁の制御方式
CH691003A5 (fr) 1996-08-13 2001-03-30 Parker Lucifer Sa Tête de commande électro-pneumatique pour actuateurs.
JPH10103308A (ja) * 1996-09-24 1998-04-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 空気作動弁の開度制御方法とそのシステム
DE19644801C1 (de) * 1996-10-28 1998-05-28 Samson Ag Vorrichtung zur Steuerung und Überwachung von Stellgeräten mit Auf/Zu-Charakteristik
US6067946A (en) * 1996-12-16 2000-05-30 Cummins Engine Company, Inc. Dual-pressure hydraulic valve-actuation system
US5752489A (en) * 1997-02-10 1998-05-19 Cummins Engine Company, Inc. Integrated fuel measurement and control system for gaseous fuels
US6128541A (en) * 1997-10-15 2000-10-03 Fisher Controls International, Inc. Optimal auto-tuner for use in a process control network
US6311487B1 (en) * 1999-07-15 2001-11-06 Paul C. Ferch Electromechanical hydraulic drive system for vehicle
JP2001075607A (ja) * 1999-09-06 2001-03-23 Yokogawa Electric Corp 電空ポジショナ
US6422532B1 (en) 2000-03-01 2002-07-23 Invensys Systems, Inc. Severe service valve positioner
US6349424B1 (en) * 2000-11-16 2002-02-26 Evac International Oy Rinse fluid valve for a vacuum toilet

Also Published As

Publication number Publication date
MXPA06014518A (es) 2007-03-12
CA2568912C (en) 2013-09-17
JP5183202B2 (ja) 2013-04-17
EP1769159B1 (en) 2010-03-31
BRPI0512027A (pt) 2008-02-06
US7337041B2 (en) 2008-02-26
AR049644A1 (es) 2006-08-23
DE602005020302D1 (de) 2010-05-12
EP1769159A1 (en) 2007-04-04
WO2005124160A1 (en) 2005-12-29
CA2568912A1 (en) 2005-12-29
JP2008503010A (ja) 2008-01-31
CN1969127A (zh) 2007-05-23
CN1969127B (zh) 2012-01-04
RU2393369C2 (ru) 2010-06-27
US20050278074A1 (en) 2005-12-15
RU2007100228A (ru) 2008-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0512027B1 (pt) Sistema de controle eletropneumático, controlador eletropneumático, e, método de controlar um dispositivo atuado pneumaticamente em um sistema de controle eletropneumático
US10007279B2 (en) Valve positioner with overpressure protection capabilities
US6382226B1 (en) Method for detecting broken valve stem
US9739396B2 (en) Apparatus for fluid control device leak detection
JP6144666B2 (ja) 電空コントローラにおいて駆動値の変更を制限する方法および装置
CA2543394C (en) Shut down apparatus and method for use with electro-pneumatic controllers
JP2008520919A (ja) 少なくとも１つの空気弁アクチュエータ装置のための診断装置
US11274685B2 (en) Actuator of a process device having a controller configured to operate in a measured position feedback mode and a simulated position feedback mode
US9063540B2 (en) Methods and apparatus to limit a change of a drive value in an electro-pneumatic controller
JP6925053B2 (ja) 弁制御装置、弁制御システム、弁制御係数算出方法及び弁制御方法
US11714020B2 (en) Diagnostic device, control device, fluid system and method for diagnosing leakage of pressurized fluid
US20200309161A1 (en) System and method including a fluidic actuator and a pressurized fluid provision device

Legal Events

Date Code Title Description
B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]
B21F Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time

Free format text: REFERENTE A 17A ANUIDADE.

B24J Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12)

Free format text: EM VIRTUDE DA EXTINCAO PUBLICADA NA RPI 2673 DE 29-03-2022 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDA A EXTINCAO DA PATENTE E SEUS CERTIFICADOS, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013.