CN101379301A - 用于气动定位器的安全超控电路及其使用方法 - Google Patents

用于气动定位器的安全超控电路及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101379301A
CN101379301A CNA2007800045316A CN200780004531A CN101379301A CN 101379301 A CN101379301 A CN 101379301A CN A2007800045316 A CNA2007800045316 A CN A2007800045316A CN 200780004531 A CN200780004531 A CN 200780004531A CN 101379301 A CN101379301 A CN 101379301A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control signal
signal
input
circuit
transducer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
CNA2007800045316A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101379301B (zh
Inventor
M·V·切斯特
P·S·莱弗斯克
A·J·莱格力
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dresser LLC
Original Assignee
Dresser 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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=38131787&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN101379301(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Dresser LLC filed Critical Dresser LLC
Publication of CN101379301A publication Critical patent/CN101379301A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101379301B publication Critical patent/CN101379301B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B19/00Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/005Fault detection or monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B5/00Transducers 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
    • F15B5/006Transducers 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/875Control measures for coping with failures
    • F15B2211/8755Emergency shut-down
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/0318Processes
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/2278Pressure modulating relays or followers
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761Electrically actuated valve
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7762Fluid pressure type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)
  • Servomotors (AREA)

Abstract

在安全超控期间,系统和过程可以提供改进的气动定位器性能。在某些实现方式中,系统和过程可以包括如下能力:接收输入控制信号;用输入控制信号对气动定位器的控制电路供电;以及至少部分地基于输入控制信号来产生用于具有控制电路的信号-压力转换器的控制信号。系统和过程也可以包括如下能力:基于输入信号来检测气动定位器的不安全工作条件;以及根据检测不安全工作条件来修改控制信号以使转换器转变到安全状态。系统和过程可以另外包括如下能力:在转换器处于安全状态的同时,允许控制电路继续由输入控制信号来供电。

Description

用于气动定位器的安全超控电路及其使用方法
技术领域
本文一般涉及气动设备,尤其涉及气动定位器。
背景技术
气动设备广泛用于各种商业和工业设置中。因为其应用不断变化,所以气动设备常常工作于各种情形中,出于安全和/或系统操作原因,它们的工作情况至关重要。通常的气动设备包括扳手、升降机和定位器。
气动定位器可以被用于各种设备中,其中包括气动阀、气流设备等。在工作期间,不安全的工作条件可能会出现,比如温度或压力超过安全工作极限。在这种情况下,可能期望关闭定位器,这通常包括使气动定位器转变到安全状态并且除去电子组件的电能。使气动定位器转变到安全状态可以是这样实现的:当检测到不安全的工作条件时,使其通风到大气。
发明内容
本文揭示了用于气动定位器的关闭超控电路及其使用方法。在一个一般的方面中,用于在气动定位器处实现安全超控的过程可以包括:接收输入控制信号;利用输入控制信号对气动定位器的控制电路供能;以及至少部分地基于输入控制信号来产生用于具有控制电路的信号-压力转换器的控制信号。该过程也可以包括:基于输入信号来检测用于气动定位器的不安全工作条件;根据检测到不安全工作条件来修改控制信号以使该转换器转变到安全状态;以及在该转换器处于安全状态中的同时允许控制电路继续由输入控制信号来供电。该过程可以由模拟电路、数字电路、或其组合来实现。在某些实现方式中,该过程可以另外包括:根据修改的控制信号,使该转换器的输出端口通风至大气压。
检测不安全工作条件可以包括:检测到输入解扣信号已启动。在特定实现方式中,检测不安全工作条件可以包括:检测到输入控制信号的电流电平处于阈值电平之外。检测到输入控制信号的电流电平处于阈值电平之外可以包括:基于输入控制信号产生特征电压;将参考电压和特征电压进行比较;以及基于该比较,确定输入控制信号的电流电平已下降到阈值电平以下。
该过程也可以包括:检测用于气动定位器的不安全工作条件;以及基于该检测来修改控制信号以使该转换器转变到安全状态。
在另一个一般的方面中,气动定位器可以包括转换器、控制电路和安全超控电路。该转换器可以根据控制信号在输出端口处产生一压力。控制电路可以是用输入控制信号供电的,并且可至少部分地基于输入控制信号来产生用于该转换器的控制信号。该安全超控电路可以根据输入信号来修改用于该转换器的控制信号,修改后的控制信号使该转换器转变到安全状态,并且在该转换器处于安全状态中的同时安全超控电路允许该控制电路继续由该输入控制信号来供电。例如,该转换器可以通过使输出端口通风到大气压而转变到安全状态。控制电路可以传递和接收来自至少一个外部设备的数字信号。
某些实现方式可以包括由该转换器所产生的压力来控制的阀。该安全超控电路可以由外部产生的解扣信号和/或输入控制信号来控制。该安全超控电路可以包括比较器,该比较器可将代表输入控制信号的特征电压与参考电压进行比较。
特定实现方式可以包括至少一个传感器,该传感器可检测用于气动定位器的不安全工作条件,其中控制电路可以基于该检测来修改控制信号以使该转换器转变到安全状态。
在另一个方面中,用于气动定位器的安全超控电路可以包括第一输入、第二输入和晶体管。第一输入可以接收输入信号,第二输入可以接收用于信号-压力转换器的控制信号。晶体管(可以是MOSFET)可以包括第一端子、第二端子和第三端子,第一端子具有基于输入信号而确定的电压,第二端子耦合到第二输入,第三端子可传递输出信号-压力转换器信号,其中晶体管由第一端子处的电压来控制,以防止控制信号流过晶体管到达第三端子。
在某些实现方式中,该电路也可以包括至少一个电阻器,它使第一电阻器端子耦合到晶体管的第一端子并且使第二电阻器端子耦合到第二输入。安全超控电路可以另外包括完全相同的超控电路,每一个完全相同的超控电路具有各自的第一输入、各自的第二输入以及各自的晶体管。
例如,输入信号可以是外部产生的解扣信号和/或外部产生的控制信号。例如,控制信号可以是从外部控制信号中产生的电流。该电路可以包括比较器,该比较器耦合到晶体管并且可将代表输入信号电流的特征电压与参考电压进行比较。
安全超控设备和技术可以减小或消除与先前的系统相关联的一个或多个缺陷。例如,安全超控设备和技术可以提供有效的操作,从而根据不合适的输入信号使控制信号停止,同时仍然维持定位器的电能。由此,气动设备可以转变到安全状态而不牵涉到程序和控制电子设备,它们可能会经历因不合适的输入信号导致的问题。然而,程序和电子设备也可以仍然运行。因此,定位器可以在关闭模式中提供诊断和/或状态更新。作为另一个示例,安全超控设备和技术可以提供额外的安全性冗余。
在附图和下面的描述中,阐明了一个或多个实现方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求书,本文的特定特点将是明显的。
附图说明
图1是示出了具有安全超控电路的气动定位器的示例实现方式的框图;
图2是安全超控电路的特定实现方式的电路图;
图3是安全超控电路的另一个实现方式的电路图;以及
图4是示出了在气动定位器中实现安全超控的示例过程的流程图。
具体实施方式
图1示出了包括安全超控(override)电路200的气动定位器100的示例实现方式。在该实现方式中,安全超控电路200根据启动条件将电-压力(E/P)转换器102的输出压力恢复到大气压。气动定位器100受输入信号106控制,输入信号106转而被用于向E/P转换器102的控制电路108供电。在特定的实现方式中,输入信号106可以被用于将其它信息传递给气动定位器100。通常,控制电路108使E/P转换器102在其输出端口110处产生一压力,该压力被用于操纵受控装备(EUC)112。如果在工作期间检测到不安全条件,则安全超控电路200就中断用于E/P转换器102的控制信号115,同时仍然允许输入信号106继续向用于E/P转换器102的控制电路108供电。下文更详细地描述了所描绘的实现方式的特定特点。
E/P转换器102可以是用于调节E/P转换器102的输出端口110处的压力的任何电控设备。在这种实现方式中,E/P转换器102利用加压气源116来产生压力输出。典型的气源116可以被加压到150psi。通常,模拟电流信号(比如0.1mA-1.6mA)被用于控制气动定位器102,以便使控制信号可与其它电控装备中所常用的电平兼容。然而,从原理上讲,任何电流范围都是可以使用的,或者,E/P转换器102可以被电压控制设备或用于产生输出压力的其它电控装备来替代。由此,尽管下文的描述可以讨论电流-压力转换器的情况,但是应该理解,所描述的实现方式可以适合于修改成与其它电-压力转换器或其它信号-压力转换器一起起作用。E/P转换器102的输出压力可以被加到气动中继器118上,它被用于产生输出压力的增益。E/P转换器102或气动中继器118可以具有排气装置120,它允许输出端口110通风到大气以使输出端口110处的压力恢复到大气压。
EUC 112可以是任何能被E/P转换器102的输出压力机械地操纵的设备。例如,EUC 112可以是移动到各种位置的气动受控阀。气动定位器100和EUC112之间任何合适形式的气动或其它机械连接都是可以使用的。在特定的实现方式中,EUC 112具有“默认状态”或“安全状态”,当输入压力恢复到大气压时EUC 112返回到该状态。例如,如果EUC 112是个阀,则该阀将根据返回到大气压水平的输入压力而进入打开位置或关闭位置。
控制电路108可以包括用于控制或操作E/P转换器102的任何硬件和/或软件,在所描绘的实现方式中,控制电路108包括:处理模块122,它耦合到模数转换器124;压力控制器126;HART调制解调器128;以及电能转换器132,它从输入信号106中提取电能以便对气动定位器100的各个组件供电。通常,处理模块122基于输入信号106和从各种传感器130(统称为130A,130B,130C,...,130K)处收集到的信息,来控制用于E/P转换器102的压力控制器126。当检测到不安全条件时(比如超范围信号、位置、温度、基准电压和/或压力值、存储器默认值、和/或E/P转换器和/或中继器响应在一个或多个校验期间变差),处理模块122可以中断由压力控制器126输出的控制信号114。处理模块122也可以产生差错通知信号131。其它错误识别和分析可以通过其它通信设备(比如HART调制解调器128)进行。
处理模块122可以是用于根据任何合适的算法或其它指令组来操纵信息的硬件和/或软件的任何集合。处理模块122可以包括任何数量或类别的处理器、存储器模块、接口等,以允许处理模块122接收来自任何其它电子设备的信息,利用该信息执行多种操作,并且产生传输给其它电子设备的信号。特别是,处理模块122可以包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)以及专用集成电路(ASIC)。处理模块122可以包括易失性或非易失性信息存储装置,其示例包括磁存储器、闪存、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。处理模块122也可以使用HART调制解调器128来接收输入信号106中所传递的消息,比如命令。在特定的实现方式中,处理模块112可以包括电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM),可基于从HART调制解调器128中接收到的命令来对其编程。尽管处理模块122被显示成数字处理模块122,但是其它实现方式也可以在其恰当位置处替换用于执行一个或多个相似功能的模拟电路。
模数转换器124按需要将模拟信号转换成数字信号,以允许处理模块122处理这些信号。也可以使用各种其它A/D或D/A转换器,将处理模块122和其它组件之间的信号转换成这些组件可用的形式。例如,如果处理模块122向其它HART设备发送消息,则可以使用D/A转换器将处理模块122的数字输出转换成4-20mA模拟信号。相似的是,也可以使用其它接口(比如调制解调器)、网络接口卡、和/或无线收发器,以便处理模块122将数字信息发送给气动定位器100外部的设备并且接收来自这些设备的信息。
压力控制器126可以是任何能根据从处理模块122处接收到的命令来产生用于E/P转换器102的控制信号114的硬件和/或软件。压力控制器126可以接收来自压力传感器130A(它耦合到E/P转换器102的输出端口110)的反馈,并且相应地调节控制信号114。控制信号114被从压力控制器126传送到安全超控电路200,从而允许安全超控电路200产生用于电-压力转换器102的控制信号115。
在特定的操作模式中,如果没有检测到不安全条件,则控制信号115可能基本上与控制信号114相同。然而,如果检测到不安全条件,则安全超控电路200就可以产生控制信号115从而将E/P转换器102置于安全状态中。在某些实现方式中,这后一种操作可以包括修改控制信号114。在本文中,“修改”可以包括对控制信号114进行提升、衰减、转变、中断、转换、或以其它方式进行操纵,以产生来自E/P转换器102的特定响应。
传感器130监控与气动定位器100和/或EUC 112相关联的条件。这种传感器130的示例包括压力传感器、温度传感器、电压传感器和湿度传感器。可以使用传感器130的阵列,从各种位置收集各类信息,就像图1所描绘的气动定位器100的实现方式那样。在所描绘的实现方式中,压力传感器130B监控到E/P转换器102的气源116的压力。一对压力传感器130C和130D监控用于EUC 112的高压和低压。另一个压力传感器130E监控气动定位器100周围环境的大气压。电压传感器130F监控用于输入信号106的基准电压电平。温度传感器130G监控用于气动定位器100的内部温度。温度传感器130G可以是热电偶、电阻式温度-敏感设备、温度计、或任何其它合适的温度检测设备。位置传感器130H监控EUC 112的物理位置,例如,可以使用该物理位置来校准气动控制器100或检测EUC 112中的故障。位置传感器130H可以是霍耳效应(Hall-effect)传感器,它磁耦合到EUC 112或其它合适类型的传感器。电位器134通过与之物理地也可以耦合监控EUC 112的物理位置。位置传感器130I监控电位器134的电阻。在特定的实现方式中,可以使用位置传感器130H和电位器134来监控EUC在不同应用中的位置。例如,当气动控制器100直接安装到阀上时,可以使用位置传感器130H;当气动控制器100远离阀安装时,可以使用电位器134。电压传感器130J和130K根据气动控制器100所使用的特定电压信号(比如来自处理模块122的外部调控信号136或复位信号138),来产生特征电压。由传感器130所收集的信息可以用于这样一些任务:提供反馈以便恰当控制E/P转换器102;或检测不安全工作条件。
这些传感器可以被用于验证电位器100对阀位置有控制权。关闭阀(比如在紧急关闭情况下启动的阀)的常见问题是该阀可能长期不启动并且有可能冻结在正常(即不关闭)条件下。该验证可以在正常安全操作期间进行,以便确信该阀在需要时将会启动(比如当解扣信号被启动时,或当输入控制信号处于边界之外时)。因为该验证是在没有危险时执行的,所以可以在不关闭系统的情况下修理该问题。该验证可以包括:轻微地移动该阀;或者将致动器压力与阀位置或其它诊断手段进行比较,以验证该阀将会按要求启动。
安全超控电路200可以是这样一些电子组件的任何集合:它们能中断或修改控制信号114到E/P转换器102的传输,同时又不打扰输入信号106对气动定位器100的其它组件供电的能力。安全超控电路200可以定位成与控制电路108分开,比如定位于单独的印刷电路板上,或者它可以与控制电路108的一个或多个组件集成到一起。安全超控电路200也可以用数字组件、模拟组件、或其组合来实现。在所描绘的实现方式中,解扣信号104控制安全超控电路200的操作。可以用外部控制机制来调节解扣信号104,该外部控制机制基于从调节过程和/或设施的各种部分(包括电位器100)处接收到的数据来做出决定。根据接收解扣信号104、检测解扣信号104的状态变化(比如从高到低)、检测解扣信号104中的中断、或大量其它的基于解扣信号104的触发方法中的任一种,可以触发安全超控电路200。对控制信号114执行的修改可以是任何合适的修改以使E/P转换器102执行与“安全状态”相关的动作(其示例包括转变到默认状态或者冻结E/P转换器的当前状态),这将取决于什么类型的控制信号115产生合适的动作。例如,当控制信号被中断时,一些E/P转换器将通风到大气,在这种情况下,中断控制信号将产生安全状态(假定通风到大气是期望的安全状态)。
在一种操作模式中,安全超控电路200接收输入信号106并且将其提供给控制电路108。控制电路108(利用电能转换器132由输入信号106对其供电)至少部分地基于输入信号106来产生合适的控制信号114。控制信号114被提供给安全超控电路200,它向E/P转换器102提供控制信号115。处理模块122在工作期间监控来自传感器130的信息。如果检测到不安全条件,比如传感器130所测得的任何值超过安全范围,则处理模块122产生差错通知信号131。该差错通知信号可以设置数字输出的状态。此外,处理模块还可以设置压力控制器126的控制信号114以产生用于E/P转换器102的安全状态。
安全超控电路200也可以产生用于E/P转换器102的安全状态。为了实现这一点,安全超控电路200可以监控解扣信号104、输入信号106、或任何其它合适的条件-指示信号。如果这些信号之一指示不安全条件,则安全超控电路可以通过超控来自控制电路108的控制信号114而将E/P转换器102驱动到安全状态。然而,安全超控电路200仍然可以允许将输入信号106提供给控制电路108。由此,控制电路108可以继续被供电。由此,可以继续提供定位器的电子功能,比如系统诊断和状态报告。
图2示出了安全超控电路200的示例实现方式。安全超控电路200包括两个完全相同的超控电路202以便增大可靠性。由此,如果超控电路202之一发生故障,则另一个仍然可以提供安全功能。
每一个超控电路202都具有用于接收解扣信号104的第一输入204以及用于接收输入E/P控制信号114的第二输入206,输入E/P控制信号114是控制电路108根据输入信号106而产生的。每一个超控电路202将晶体管208置于控制信号114的路径中。晶体管208可以是任何合适的电流或电压控制电子组件,它根据控制端子210(此处显示成电压调节器)处的控制信号来限制或允许电流流过。例如,晶体管208可以是p型或n型场效应晶体管(FET),比如金属氧化物半导体FET(MOSFET),由加到MOSFET的栅极端的电压对其进行控制。用于控制晶体管208的电压信号是解扣信号104,电压调节器210使其向下步进到适合晶体管208的电压电平。由此,例如,如果晶体管208是5-VMOSFET,则24-V解扣信号104可以向下步进到5V。电阻器212和214被用在超控电路202中以防止向下步进的解扣信号104中的电流显著改变控制信号114,输出E/P控制信号115是从控制信号114中产生的。例如,可以选择电阻器212以具有相对较高的电阻值,比如1MΩ,以使电流流动达到最小。
在操作中,只要来自解扣信号104的向下步进的电压得以维持,则晶体管208就允许电流流动。当解扣信号104被中断时,流过晶体管208的电流被中断,由此中断了到E/P转换器102的控制信号115。根据控制信号115的中断,E/P转换器102转变到安全状态,比如通风到大气。由此,超控电路202根据解扣信号104提供了用于使控制信号114停止的有效操作。
图3示出了安全超控电路200的另一个示例实现方式。在该示例实现方式中,两个晶体管220分别被各个比较器222或224控制。比较器222和224可以是用于将基准输入信号与阈值输入信号进行比较并且根据该比较产生一输出以控制各个晶体管220的任何电路,比如图3所示的运算放大器比较器。在所描绘的实现方式中,安全超控电路200接收从到气动定位器100的输入信号106中产生的输入电流226。电阻器228被安排成产生一个用于表示输入电流226的特征电压降。二极管230和电阻器232形成一个正比于输入电流226的电压。电压调节器238与电阻器228相结合形成恒定基准电压,对照该恒定基准电压来比较电阻器232两端的电压。电阻器234和电压236定义了用于比较器222和224的输出的高值和低值。
在操作中,比较器222和224将表示输入电流226的特征电压与各个基准电压进行比较。如果特征电压落在基准电压以下,则要么是因为输入电流226太低,要么是因为一个或多个电压调节器238已将输入电流226分流到地面(这是因为它太高了),比较器222或224使其各自的晶体管220截止,由此中断流向E/P转换器102的电流。因为比较器222或224可以中断流向E/P转换器102的电流,所以图3所描绘的安全超控电路200的示例实现方式提供了额外的安全冗余。因为用于触发安全超控电路200的输入电流226是从到气动定位器100的输入信号106中产生的,所以在不使用单独的解扣信号104的情况下,可以触发安全超控电路200。
在特定的实现方式中,图2-3所示的安全特征可以被设置在一个安全超控电路中(比如在同一个电路板上)。然而,在应用中,有可能是,仅使用安全特征中的一个。此外,尽管安全超控电路被显示成通过具有完全一样的电路而具有冗余,但是通过非完全一样的电路提供冗余可能是有利的,这可以减小两个电路受同一条件影响的几率。然而,在某些实现方式中,不需要冗余。
如4示出了用于在气动定位器中实现安全超控的示例过程300。过程300始于接收用于气动定位器的输入信号(操作302)。在一个示例中,输入信号可以是4-20mA模拟控制信号。过程300继续下去,从输入信号中提取电能以便对控制电路供电(操作304)并且检查不安全条件(操作306)。不安全条件可以是超范围的传感器值。如果检测到不安全,则过程300需要产生安全E/P控制信号(操作308)。然而,如果没有检测到不安全条件,则过程300需要将输入信号转换成E/P控制信号(操作310)。
过程300继续下去,通过安全超控电路将E/P控制信号传递给E/P转换器(操作312)。过程300也需要监控用于气动定位器的输入信号(操作314)。输入信号可以包括控制信号、解扣信号、或提供给定位器的任何其它信号。如果没有检测到不安全条件(操作316),则重复操作302-314,直到检测到不安全条件或除去输入信号(操作318)。不安全条件可以是输入信号(比如24V解扣信号)的丢失和/或超范围的控制信号(比如当正使用4-20mA信号时小于4mA的信号)。
根据不安全条件的检测,过程300需要触发安全超控电路(操作320)。安全超控电路的触发使E/P转换器转变到安全状态(操作322),比如使电-压力转换器通风到大气,同时继续从输入信号中提取电能(操作324)。如果确定已校正了不安全条件(操作326),如用户干预、解扣信号104的恢复、或大量其它可能的指示符所指出的那样,则气动定位器可能返回到操作302-314。否则,安全状态可以维持一定的时间量(操作328),直到施加外部干预以恢复气动定位器的操作。
在气动定位器中实现安全超控的前述过程是大量可能的过程之一。在实现这些过程时,所述方法的特定操作可以被重新安排或省略,和/或可以添加额外的步骤。例如,根据处理器确定的默认条件,可能不会产生安全控制信号。作为另一个示例,当检测到不安全条件时,可以向用户提供通知。在气动定位器中实现安全超控的可能的方法之内,也包括与上述气动定位器100的各种实现方式相一致的其它操作模式。结果,上述过程仅是作为一个说明性示例而呈现的,而非穷尽地描述了所有可能的方法。
尽管本文揭示了某些实现方式和相关的方法,但是对于本领域的技术人员而言,这些实现方式和方法的变更和置换都是明显的。例如,不同的电路可被用于执行所述的功能,不同形式的控制信号都是可以使用的,并且控制信号可以按不同的方式转换、处理或以其它方式操纵。相应地,上文关于示例实现方式的描述并不排他性地限定本发明的范围。因此,除了所描述的实现方式以外,其它变化、替代都可以被包括在所附权利要求书的范围中,权利要求书被用于度量本发明的范围。

Claims (22)

1.一种气动定位器,包括:
转换器,它可根据控制信号在输出端口处产生压力;
控制电路,它是用输入控制信号来供电的并且可至少部分地基于输入控制信号来产生用于转换器的控制信号;以及
安全超控电路,它可根据输入信号来修改用于转换器的控制信号,修改后的控制信号使转换器转变到安全状态,并且在转换器处于安全状态的同时安全超控电路允许控制电路继续由输入控制信号来供电。
2.如权利要求1所述的定位器,还包括:受转换器所产生的压力控制的阀。
3.如权利要求1所述的定位器,其特征在于,安全超控电路受外部产生的解扣信号控制。
4.如权利要求1所述的定位器,其特征在于,安全超控电路受输入控制信号控制。
5.如权利要求4所述的定位器,其特征在于,安全超控电路包括比较器,该比较器可将用于表示输入控制信号的特征电压与基准电压进行比较。
6.如权利要求1所述的定位器,其特征在于,控制电路可传递并接收来自至少一个外部设备的数字信号。
7.如权利要求1所述的定位器,其特征在于,转换器通过使输出端口通风到大气压而转变到安全状态。
8.如权利要求1所述的定位器,还包括:至少一个可检测气动定位器的不安全工作条件的传感器,其中控制电路可以基于该检测来修改控制信号以使转换器转变到安全状态。
9.一种在气动定位器处执行的方法,包括:
接收输入控制信号;
用输入控制信号向气动定位器的控制电路供电;
至少部分地基于输入控制信号,产生用于具有控制电路的信号-压力转换器的控制信号;
基于输入信号,检测气动定位器的不安全工作条件;
根据检测不安全工作条件来修改控制信号以使转换器转变到安全状态;以及在转换器处于安全状态的同时,允许控制电路继续由输入控制信号来供电。
10.如权利要求9所述的方法,还包括:根据修改后的控制信号,使转换器的输出端口通风到大气压。
11.如权利要求9所述的方法,其特征在于,检测不安全工作条件包括检测输入解扣信号已启动。
12.如权利要求9所述的方法,其特征在于,检测不安全工作条件包括检测输入控制信号的电流电平处于阈值电平以外。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,检测输入控制信号的电流电平处于阈值电平以外包括:
基于输入控制信号,产生特征电压;
将基准电压与特征电压进行比较;以及
基于上述比较,确定输入控制信号的电流电平已下降到阈值电平以下。
14.如权利要求9所述的方法,还包括:
检测气动定位器的不安全工作条件;以及
基于上述检测,修改控制信号以使转换器转变到安全状态。
15.一种用于气动定位器的安全超控电路,包括:
第一输入,它可接收输入信号;
第二输入,它可接收用于信号-压力转换器的控制信号;以及
包括第一端子、第二端子和第三端子的晶体管,第一端子具有基于输入信号而确定的电压,第二端子耦合到第二输入,第三端子可传递输出信号-压力转换器信号,其中晶体管可受第一端子处的电压控制以防止控制信号流过晶体管达到第三端子。
16.如权利要求15所述的电路,还包括至少一个电阻器,它具有耦合到晶体管的第一端子的第一电阻器端子以及耦合到第二输入的第二电阻器端子。
17.如权利要求15所述的电路,其特征在于,晶体管是MOSFET。
18.如权利要求15所述的电路,其特征在于,安全超控电路包括完全一样的超控电路,每一个完全一样的超控电路都具有各自的第一输入、各自的第二输入以及各自的晶体管。
19.如权利要求15所述的电路,其特征在于,输入信号包括外部产生的解扣信号。
20.如权利要求15所述的电路,其特征在于,输入信号包括外部产生的控制信号。
21.如权利要求20所述的电路,其特征在于,控制信号包括从输入信号中产生的电流。
22.如权利要求20所述的电路,还包括耦合到晶体管的比较器,该比较器可将用于表示输入信号电流的特征电压与基准电压进行比较。
CN2007800045316A 2006-02-07 2007-02-05 用于气动定位器的安全超控电路及其使用方法 Active CN101379301B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/348,572 2006-02-07
US11/348,572 US7661439B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Safety override circuit for pneumatic positioner and method of use thereof
PCT/US2007/003218 WO2007092476A2 (en) 2006-02-07 2007-02-05 Safety override circuit for pneumatic positioner and method of use thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101379301A true CN101379301A (zh) 2009-03-04
CN101379301B CN101379301B (zh) 2012-06-20

Family

ID=38131787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800045316A Active CN101379301B (zh) 2006-02-07 2007-02-05 用于气动定位器的安全超控电路及其使用方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US7661439B2 (zh)
EP (1) EP1984630B1 (zh)
JP (1) JP5320072B2 (zh)
CN (1) CN101379301B (zh)
CA (1) CA2640812C (zh)
WO (1) WO2007092476A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106886176A (zh) * 2015-10-09 2017-06-23 费希尔控制产品国际有限公司 位置发射器的自动校准

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7661439B2 (en) * 2006-02-07 2010-02-16 Dresser, Inc. Safety override circuit for pneumatic positioner and method of use thereof
US7539560B2 (en) * 2007-01-05 2009-05-26 Dresser, Inc. Control valve and positioner diagnostics
US20080163937A1 (en) * 2007-01-09 2008-07-10 Dresser, Inc. Fluid regulatory systems and processes
DE102008037302A1 (de) * 2008-08-11 2010-02-25 Samson Aktiengesellschaft Verfahren zum Überprüfen der Funktionsweise eines prozesstechnischen Feldgeräts und prozesstechnisches Feldgerät
US9236802B2 (en) * 2010-04-09 2016-01-12 Infineon Technologies Americas Corp. Turbo circuit for providing voltage regulation and related method
JP5577286B2 (ja) * 2011-03-30 2014-08-20 アズビル株式会社 ポジショナ
JP5843558B2 (ja) * 2011-10-14 2016-01-13 アズビル株式会社 ポジショナ
WO2013183059A1 (en) * 2012-06-07 2013-12-12 Eltav Wireless Monitoring Ltd. Device and system for predicting failures of actuated valves
US9989394B2 (en) * 2013-02-15 2018-06-05 Metropolitan Industries, Inc. Automatic shut off valve
WO2017045701A1 (de) * 2015-09-15 2017-03-23 Festo Ag & Co. Kg Ventilsteuerung und verfahren zum betreiben einer ventilsteuerung
US10234058B2 (en) * 2016-10-20 2019-03-19 Fisher Controls International Llc Methods and apparatus of assessing a test of a solenoid valve via a positioner
US10240687B2 (en) 2016-10-20 2019-03-26 Fisher Controls International Llc Methods and apparatus of testing a solenoid valve of an emergency valve via a positioner

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2766731A (en) 1953-05-11 1956-10-16 Gen Motors Corp Electrically controlled, fluid pressure operated remote positioner
DE2240607C3 (de) 1972-08-18 1979-04-12 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Elektrohydraulisch« Steuereinrichtung
JPH04205202A (ja) 1990-11-30 1992-07-27 Yamatake Honeywell Co Ltd フィールド装置
US5329956A (en) 1993-05-28 1994-07-19 Combustion Engineering, Inc. Pneumatic operated valve stroke timing
US5431182A (en) 1994-04-20 1995-07-11 Rosemount, Inc. Smart valve positioner
DE4429401C2 (de) 1994-08-09 1999-01-07 Hartmann & Braun Gmbh & Co Kg Druckmittelbetriebener Stellantrieb
US5966679A (en) * 1995-10-30 1999-10-12 Fisher Controls International, Inc. Method of and apparatus for nonobtrusively obtaining on-line measurements of a process control device parameter
US6272401B1 (en) * 1997-07-23 2001-08-07 Dresser Industries, Inc. Valve positioner system
US6804618B2 (en) * 1997-09-29 2004-10-12 Fisher Controls International, Llc Detection and discrimination of instabilities in process control loops
US6192321B1 (en) * 1997-09-29 2001-02-20 Fisher Controls International, Inc. Method of and apparatus for deterministically obtaining measurements
US6186167B1 (en) 1999-03-04 2001-02-13 Fisher Controls International Inc. Emergency shutdown test system
US6112638A (en) 1999-04-30 2000-09-05 The Foxboro Company Electropneumatic positioner having binary input arrangement providing access to electrical output functions thereof
US20010035512A1 (en) 2000-04-07 2001-11-01 Messer Jeffrey M. Environmentally friendly electro-pneumatic positioner
US6696882B1 (en) 2000-06-22 2004-02-24 Artesyn Technologies, Inc. Transient override circuit for a voltage regulator circuit
US6354327B1 (en) 2000-07-31 2002-03-12 Virginia Valve Company Automatic position-control valve assembly
US6814096B2 (en) * 2000-12-15 2004-11-09 Nor-Cal Products, Inc. Pressure controller and method
US6862547B2 (en) 2001-04-05 2005-03-01 Saudi Arabian Oil Company Control device test system with a remote switch activation
US20030098069A1 (en) * 2001-11-26 2003-05-29 Sund Wesley E. High purity fluid delivery system
US20050109395A1 (en) 2003-11-25 2005-05-26 Seberger Steven G. Shut down apparatus and method for use with electro-pneumatic controllers
US7493195B2 (en) * 2005-05-20 2009-02-17 Dresser, Inc. Fluid regulation control
US7480487B2 (en) * 2005-05-20 2009-01-20 Dresser, Inc. Power regulation for field instruments
US7661439B2 (en) * 2006-02-07 2010-02-16 Dresser, Inc. Safety override circuit for pneumatic positioner and method of use thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106886176A (zh) * 2015-10-09 2017-06-23 费希尔控制产品国际有限公司 位置发射器的自动校准

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007092476A2 (en) 2007-08-16
CA2640812A1 (en) 2007-08-16
JP2009526289A (ja) 2009-07-16
EP1984630A2 (en) 2008-10-29
US20100116347A1 (en) 2010-05-13
US7661439B2 (en) 2010-02-16
JP5320072B2 (ja) 2013-10-23
CN101379301B (zh) 2012-06-20
US8196595B2 (en) 2012-06-12
EP1984630B1 (en) 2015-10-07
US20070183901A1 (en) 2007-08-09
WO2007092476A3 (en) 2007-12-21
CA2640812C (en) 2014-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101379301B (zh) 用于气动定位器的安全超控电路及其使用方法
JP4851339B2 (ja) 流体排出システム
RU2395830C2 (ru) Технологическое устройство с супервизорной надстройкой
EP3092538B1 (en) Valve positioner with overpressure protection capabilities
CN101755243B (zh) 用于开/关阀门的调节装置
US20100037960A1 (en) Versatile Emergency Shutdown Device Controller Implementing a Pneumatic Test for a System Instrument Device
EP3014364B1 (en) System and method for shutting down a field device
CN101583818B (zh) 流体调节系统和过程
JP2010238223A (ja) I/oユニット並びに産業用コントローラ
CN105843268B (zh) 具有过压保护能力的阀定位器
WO2010045254A1 (en) Control system with physical switches for preventing unsafe sequences from occuring

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant