CN100442177C - 独立的智能限位开关 - Google Patents

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Abstract

公开了一种数字阀定位系统。该系统包括阀、具有控制器微处理器和控制器存储器的阀控制器，以及具有连接到该阀的输出端以便响应于来自该阀控制器的输出控制该阀在运动范围上的位置的阀执行器。该系统进一步包括用于确定该阀执行器的位置的第一位置传感器和用于产生表示该阀的状态在一个阈值定点之上还是之下的限位开关状态信号的智能限位开关。该限位开关包括：第二位置传感器，其产生表示该阀的位置的输出信号；限位开关存储器；以可通信方式连接到该限位开关存储器的限位开关微处理器；隔离的通信链路，其位于该控制器微处理器和该限位开关微处理器之间、用于将该定点数据从该控制器传送到该限位开关。该限位开关微处理器包括第一限位开关微处理器输出端，该限位开关微处理器响应于该第二位置传感器输出信号和存储在该限位开关存储器中的定点数据在该第一限位开关微处理器输出端处产生该状态信号。

Description

独立的智能限位开关
背景技术
传统限位开关的实现方案总体上分为两类：1)受控的嵌入式系统或2)独立的实体(physical)系统。受控的嵌入式设计利用来自仪器内的反馈元件的位置反馈数据，提供一个虚拟(virtual)的限位开关。这种嵌入式实现方案的主要缺点在于“开关”未隔离或独立于仪器的操作，而是完全受控于仪器的操作。这种类型的限位开关无法用在联锁应用中。
独立的实体限位开关解决了与受控式设计相关的隔离问题，但是，由于其并未集成到以微处理器为基础的仪器中，所以仪器的刻度和限位开关的极限跳变点(trip point)设置并不匹配。独立的实体开关的完整和“非智能”状况，要求在每次重校准仪器之后都要重设置极限跳变点。另外，由于对限位开关的调整通常是盲目的，所以需要使阀退出操作以便具体地使阀往复运动从而建立极限跳变点。尽管某些制造商采用了这两种实现方案，但仍未解决上述问题。
附图说明
图1是根据本发明的数字阀定位系统的框图；和
图2是用在图1的定位系统中的独立智能限位开关的框图。
具体实施方式
本发明可以有多种不同的形式，图中示出并详细说明了本发明的一个优选实施例，并应理解，所公开的内容应被认为是本发明原理的一个范例，而并非用以将本发明的广义特性限定到所示出的实施例中。
本发明将一个低成本的专用微处理器合并到实体限位开关中，以提供独立的智能限位开关组件。该限位开关的嵌入式控制器可与仪器的微处理器通信以建立极限跳变点，同时仍提供适于联锁操作的隔离操作。
图1和图2中示出了总体上标识为10的数字阀定位系统。该系统10包括阀12和阀控制器14。阀控制器14具有控制器微处理器16和控制器存储器18。众所周知，控制器微处理器16通过经由数字到模拟(D/A)转换器19a向电流到压力(I/P)转换器19发命令来控制阀12的位置。
系统10进一步包括阀执行器20，阀执行器20具有连接至阀12的输出端20a，以便响应于来自阀控制器14的输出，控制阀12在运动范围上的位置。诸如传统霍尔效应传感器之类的第一位置传感器24，测定阀12的位置。
众所周知，控制器存储器存储限定阀12的运动范围的刻度数据。
根据本发明，系统10进一步包括智能限位开关30，智能限位开关30用以产生指示阀12的状态是在阈值定点之上还是之下的限位开关状态信号。
智能限位开关30使用以可通信方式连接到控制器微处理器16的操作员界面32，以便将限定阈值定点的位置的限位开关定点数据输入到控制器存储器18。操作员界面32包括显示器33，例如液晶(LCD)显示器，以及LCD控制/驱动器34，其用来显示智能限位开关30的状态。操作员界面32还包括按纽界面35。在本实施例中，智能限位开关30使用在与控制器微处理器16进行常规通信所使用相同的操作员界面30，例如输入刻度数据。
智能限位开关30进一步包括限位开关存储器38和诸如霍尔效应传感器之类的第二位置传感器36。该第二位置传感器36产生表示阀12的位置的输出信号。限位开关存储器38以可通信方式连接到限位开关微处理器40。
通信链路44包括第一光隔离单元45，其提供在控制器微处理器16与限位开关微处理器40之间的隔离通信，用以将限位开关定点数据从控制器存储器18传输到限位开关存储器38。
限位开关微处理器40包括第一限位开关微处理器输出端40a。限位开关微处理器40响应于第二位置传感器输出信号和存储在限位开关存储器38中的限位开关定点数据，在第一限位开关微处理器输出端40a处产生状态信号，其中该第一限位开关微处理器输出端40a的状态可表示以下之一：阀12完全打开、阀12完全关闭以及阀12的位置在介于全开和全闭状态之间的预定位置之上还是之下。
第一限位开关输出端46以可通信方式连接到第一限位开关微处理器输出端40a以产生表示限位开关的状态的第一限位开关输出信号。该第一输出信号优选为电流控制信号，例如1～4毫安(mA)的信号。
智能限位开关30还提供第二输出，使智能限位开关30起到两个限位开关的作用。具体来说，操作员界面32以可通信方式连接到控制器微处理器16，以便向控制器存储器18中输入限定第二个阈值定点的位置的第二限位开关数据。
隔离的通信链路44将第二限位开关定点数据从控制器存储器18传输到限位开关存储器38。限位开关微处理器40包括第二限位开关微处理器输出端40b。限位开关微处理器40响应于第二位置传感器输出信号和存储在限位开关存储器38中的第二限位开关定点数据，在第二限位开关微处理器输出端处产生表示阀12的第二状态在第二阈值定点之上还是之下的第二状态信号。
智能限位开关30包括第二输出端49，第二输出端49连接到限位开关微处理器第二输出端以产生表示限位开关的第二状态的第二输出信号。第二输出信号为电流控制信号，例如1～4毫安的信号。
第二光隔离单元50，将第二限位开关与第一限位开关光隔离。
限位开关数据将阈值定点的位置限定为运动范围的百分比。这样，如果阀失效或必须被更换，则只需重校准即可。限位开关定点数据无需改变，通过通信链路44自动调整限位开关刻度数据是阀校准过程的一部分。
智能限位开关30由电流控制信号来供电，这与用于控制阀的控制器供电相独立。这样，控制器供电故障不会影响智能限位开关30的操作。
智能限位开关30与阀控制器14相独立地操作，这样，阀控制器故障不会影响到智能限位开关30的操作。
系统10包括连接器54以便通过常规通信界面56将控制器微处理器16以可通信方式连接到网络55。这样，可与网络55上的其它设备，例如过程控制器60进行模拟和/或数字通信。
已利用特定实施例来说明本发明，该特定实施例并非用以限定本发明。本领域技术人员应理解，在不背离所附权利要求中阐述的本发明的前提下，可对所述实施例进行各种修改。

Claims (30)

1、一种智能限位开关，其用于数字阀定位系统，该数字阀定位系统包括阀、具有控制器微处理器和控制器存储器的阀控制器、具有连接到该阀上的输出端以便响应于来自该阀控制器的输出控制该阀在运动范围上的位置的阀执行器，以及用于确定该阀执行器的位置的第一位置传感器，该智能限位开关用于产生表示该阀的状态是在阈值定点之上还是之下的限位开关状态信号，该智能限位开关包括：
第二位置传感器，其产生表示该阀的位置的输出信号；
限位开关存储器；
以可通信方式连接到该限位开关存储器的限位开关微处理器；
通信链路，其位于该控制器微处理器和该限位开关微处理器之间、用于将该定点数据从该控制器传送到该智能限位开关，其中该限位开关微处理器包括第一限位开关微处理器输出端，该限位开关微处理器响应于该第二位置传感器输出信号和存储在该限位开关存储器中的定点数据，以在该第一限位开关微处理器输出端处产生该状态信号。
2、如权利要求1所述的智能限位开关，其中所述阈值定点的位置由阈值定点开关数据来限定。
3、如权利要求1所述的智能限位开关，包括以可通信方式连接到所述控制器微处理器、用以操控所述阈值定点开关数据的操作员界面。
4、如权利要求2所述的智能限位开关，其中所述阈值定点数据被表示为该阀的运动范围的百分比。
5、如权利要求1所述的智能限位开关，其中所述通信链路被光隔离。
6、如权利要求1所述的智能限位开关，其中所述智能限位开关与所述控制器相独立地操作。
7、如权利要求1所述的智能限位开关，其中所述阈值定点是如此设置，使得所述限位开关微处理器输出端的状态表示该阀完全打开。
8、如权利要求1所述的智能限位开关，其中所述阈值定点是如此设置，使得所述限位开关微处理器输出端的状态表示该阀完全关闭。
9、如权利要求1所述的智能限位开关，其中所述限位开关微处理器输出端的状态表示该阀的位置是在介于全开和全闭状态之间的预定位置之上还是之下。
10、如权利要求1所述的智能限位开关，其中所述操作员界面包括显示所述智能限位开关的状态的显示器。
11、如权利要求10所述的智能限位开关，其中所述显示器为LCD显示器。
12、如权利要求1所述的智能限位开关，包括第一限位开关输出端，其连接到所述第一限位开关微处理器输出端、用以产生表示所述智能限位开关的状态的第一限位开关输出信号。
13、如权利要求12所述的智能限位开关，其中所述第一输出信号是电流控制信号。
14、如权利要求13所述的智能限位开关，其中所述电流控制信号是1～4mA电流控制信号。
15、如权利要求13所述的智能限位开关，其中所述智能限位开关由所述电流控制信号来供电。
16、如权利要求12所述的智能限位开关，其中：
所述操作员界面以可通信方式连接到所述控制器存储器、用以输入限定一第二阈值定点的第二限位开关定点数据；
所述被隔离的通信链路将所述第二限位开关定点数据从所述控制器存储器传输到所述限位开关存储器；并且
所述限位开关微处理器包括第二限位开关微处理器输出端，该第二限位开关微处理器输出端响应于所述第二位置传感器输出信号和存储在所述限位开关存储器中的所述第二限位开关定点数据，在该第二限位开关微处理器输出端处产生表示该阀的第二状态是在所述第二阈值定点之上还是之下的第二状态信号。
17、如权利要求16所述的智能限位开关，包括第二输出端，其连接到所述限位开关微处理器第二输出端、用以产生表示所述第二限位开关的状态的第二输出信号。
18、如权利要求17所述的智能限位开关，其中所述第二输出信号为电流控制信号。
19、如权利要求11所述的智能限位开关，其中所述第二限位开关输出端与所述第一限位开关输出端隔离。
20、如权利要求19所述的智能限位开关，其中所述第二输出信号与所述限位开关微处理器光隔离。
21、如权利要求1所述的智能限位开关，其中所述控制器存储器包括限定该阀的运动范围的刻度数据，并且该限位开关数据将所述阈值定点的位置限定为该运动范围的百分比。
22、一种智能限位开关，其用于数字阀定位系统，该数字阀定位系统包括阀、具有控制器微处理器和控制器存储器的阀控制器，具有连接到该阀上的输出端以便响应于来自该阀控制器的输出控制该阀在运动范围上的位置的阀执行器，以及用于确定该阀的位置的第一位置传感器，该智能限位开关用于产生表示该阀的状态是在阈值定点之上还是之下的限位开关状态信号，该智能限位开关包括：
操作员界面，其以可通信方式连接到该控制器微处理器、用以将限定该阈值定点的位置的限位开关定点数据输入到该控制器存储器中；
第二位置传感器，其产生表示该阀的位置的输出信号；
限位开关存储器，
以可通信方式连接到该限位开关存储器的限位开关微处理器，
光隔离的通信链路，其位于该控制器微处理器和该限位开关微处理器之间用以将该限位开关定点数据从该控制器存储器传送到该限位开关存储器，其中该限位开关微处理器包括第一限位开关微处理器输出端，该限位开关微处理器响应于该第二位置传感器输出信号和存储在该限位开关存储器中的限位开关定点数据，在该第一限位开关微处理器输出端处产生该状态信号；和
第一限位开关输出端，其连接到所述第一限位开关微处理器输出端、用以产生表示该智能限位开关的状态的第一限位开关输出信号。
23、如权利要求22所述的智能限位开关，其中所述第一输出信号是电流控制信号。
24、如权利要求22所述的智能限位开关，其中所述的操作员界面包括显示所述智能限位开关的状态的显示器。
25、如权利要求24所述的智能限位开关，其中所述显示器是LCD显示器。
26、如权利要求22所述的智能限位开关，其中：
所述操作员界面以可通信方式连接到所述控制器微处理器、用以向所述控制器存储器输入限定一第二阈值定点的位置的第二限位开关数据；
所述隔离的通信链路将所述第二限位开关定点从所述控制器存储器传输到所述限位开关存储器；
所述限位开关微处理器包括第二限位开关微处理器输出端，该第二限位开关微处理器响应于该第二位置传感器输出信号和存储在该限位开关存储器中的第二限位开关定点数据，在该第二限位开关微处理器输出端处产生表示该阀的第二状态是在所述第二阈值定点之上还是之下的第二状态信号；并且
该智能限位开关包括第二输出端，该第二输出端连接到所述限位开关微处理器第二输出端、用以产生表示所述智能限位开关的第二状态的第二输出信号。
27、如权利要求26所述的智能限位开关，其中所述第二输出信号是电流控制信号。
28、如权利要求26所述的智能限位开关，其中所述第二限位开关输出端与所述第一限位开关输出端隔离。
29、如权利要求26所述的智能限位开关，其中所述第二输出信号与所述限位开关微处理器光隔离。
30、如权利要求22所述的智能限位开关，其中所述控制器存储器包括限定该阀的运动范围的刻度数据，并且该限位开关数据将所述阈值定点的位置限定为该运动范围的百分比。
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