CN101452295A - 用于运行位置调节器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行位置调节器的方法,该位置调节器用于操纵调节机构的气动的调节驱动装置,该位置调节器包括一个气动的系统,该系统具有至少一个喷嘴-挡板系统,其中挡板构成为压电弯曲梁。按本发明,监控供电装置的电平并且在低于可预定的临界值的情况中气动系统的压电弯曲梁(12)通过气动系统的输入信号这样进行调节,使得增强器的具有特征曲线的气动控制的阀(14、15)正好在这个程度上打开,使得调节出气动的调节驱动装置(6)以期望的运行速度到可预定的最终位置的被缓冲的运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行位置调节器的方法,该位置调节器用于操纵在工艺设备中的调节机构的气动的驱动装置。本发明尤其涉及在电能突然失灵的情况中数字的气动的位置调节器的特性。
背景技术
在本文中采用的术语“数字的气动的位置调节器”代表一种机电一体化的系统,该系统根据一个或多个输入信号将气动的驱动装置调节到确定的位置中。在此不是不然地采用一个调节器。为了运行,数字的气动的位置调节器需要处于压力下的气体作为辅助能量和电能。
同类的数字的气动的位置调节器至少具有下面详细描述的核心部件。用气动的系统根据一个或多个输入信号有目的地对单作用或双作用的气动的驱动装置的腔进行充气或排气。借助于位置应答传感机构,调节机构的运动和位置表示为一个或多个信号。另外有一个控制电子装置,它具有一个微控制器并且接收一个或多个输入信号。在控制电子装置内的硬件将输入信号和位置应答传感机构的信号加工成用作为气动系统的输入信号的输出信号。
数字的位置调节器的气动系统基本上由一个控制级和一个增强级构成。控制级由一个或者多个喷嘴挡板系统构成。每个喷嘴挡板系统将电的(数字的、离散的或模拟的)输入信号转换成挡板朝喷嘴的位置并且从而产生与位置成比例的输出压力。增强级将喷嘴-挡板系统的输出压力用作为控制压力,以便一个或多个具有特征曲线的气动控制的阀按其阀特征曲线运动和定位。与控制压力有关地关闭具有特征曲线的气动控制的阀或者以一个与控制压力成比例的尺度打开。具有特征曲线的气动控制的阀使得气动的驱动装置的腔充气或排气。
对于单作用或双作用的气动的驱动装置,增强级具有许多不同的具有特征曲线的气动控制的阀,借助于它们,位置调节器有目的地对连接的气动的驱动装置进行充气和排气。在图1中显示对于现有技术的双作用的气动系统的原理图。
如果喷嘴-挡板系统没有得到或者得到不利的输入信号,那么气动系统调节到确定的特性。在此区分闭锁特性与排气特性。在闭锁特性中既不充气也不排气。在排气特性中区分单作用的与双作用的气动的驱动装置。在单作用的气动的驱动装置中具有特征曲线的气动控制的阀这样控制,使得气动的驱动装置的腔进行排气。相对于此地在双作用的气动的驱动装置中具有特征曲线的气动控制的阀这样控制,使得气动驱动装置的一个腔进行排气并且气动驱动装置的第二个腔进行充气。
数字的气动的位置调节器的硬件执行一种功能,该功能分析连接的附件的特性并且在此“学习”气动系统的不同输入信号对附件的动态性例如快速或缓慢的运动有哪些影响。另外硬件功能连续或者周期地分析,连接的附件的特性改变多少并且在此适配在气动系统的输入信号与导致的动态性之间的关系。
已知一些喷嘴-挡板系统,其中挡板构成为压电弯曲梁(Piezo-Biegebalken)。压电固有的特性是,在能量供给失灵的情况下保持加载。这对于压电弯曲梁意味着,保持导致弯曲力的加载并且从而压电弯曲梁保持在一个确定的即相应于最后施加的能量的形状中。
另外数字的气动的位置调节器执行在其软件/硬件中的若干特殊功能。一种所述的特殊功能是所谓的额定值斜坡。在这种功能中输入信号的改变在位置调节器软件中在内部转换成斜坡,该输入信号导致气动的驱动装置的调节的位置的跳跃式的改变。如果由位置调节器调节的调节机构的过快的关闭或打开负面影响工艺或者设备,那么总是采用这个功能。对于负面的影响的例子是水冲击,其作用会直至到达机械失误。
已知的数字的气动的位置调节器的问题是,只要位置调节器的供电装置并且从而其微控制器和用于气动系统的输入信号失灵,那么在软件中实施的特性丢失。在电能失灵的情况中排气的位置调节器中导致,气动的驱动装置不受调节地移动并且从而由上述的额定值斜坡避免的负面影响不能应用。
发明内容
因此本发明的目的在于,进一步发展已知的数字的气动的位置调节器,使得尽管在电能失灵的情况下也产生气动的驱动装置的被缓冲的充气和排气。
按本发明该目的用权利要求1的措施解决。
由已知的数字的气动的位置调节器出发,首先监控供电装置的电平。在低于可预定的临界值的情况中气动系统的压电弯曲梁通过气动系统的输入信号这样进行调节,使得增强器的具有特征曲线的气动控制的阀正好在这个程度上打开,使得调节出气动的调节驱动装置以期望的运行速度的被缓冲的运动。另外得到对于调节机构的路径-时间特性,以便接近斜坡函数。
气动系统的为此必要的输入信号事先在硬件功能的范围内确定,该硬件功能分析连接的附件的特性。
在此本发明利用压电弯曲梁的电容特性,也在没有能量输入的情况下保持其形状,只要不是有目的地导走产生该形状的能量。
附图说明
下面借助于实施例详细解释本发明。为此必要的附图如下:
图1显示位置调节器的气动的系统的原理图,
图2显示特征曲线图,
图3显示具有数字的位置调节器的由压力介质运行的调节驱动装置的原理图。
具体实施方式
在图1中原理地描述用于单作用的调节驱动装置6的位置调节器的气动系统。在这种单作用的调节驱动装置6中唯一的压力腔通过弹性加载的膜片限定。在压力腔中压力升高时膜片朝压力弹簧的方向偏移;在压力腔中压力降低时膜片通过压力弹簧的力朝压力腔的方向偏移。在膜片上固定一个用于操纵过程阀2的升降杆7,该升降杆跟随膜片运动。
由压力介质馈入件13出发,设置一个第一气动的增强器14用于通过压力介质输入件19充气并且设置一个第二气动的增强器15用于使调节驱动装置6通过压力介质输出件20排气。气动的增强器14和15通过一个控制压力ps用压力操作。这意味着,通过气动的增强器14和15的流量F取决于控制压力ps。
为了提供控制压力ps,设置一个喷嘴挡板系统,其通过一个减压器18由压力介质存储器13供给并且其挡板构成为压电弯曲梁12。压电弯曲梁12与控制电子装置18连接。控制压力ps取决于压电弯曲梁12的位置。根据过程阀2的期望的位置,通过控制电子装置18的电的控制信号调节压电弯曲梁12的位置。
气动的增强器14和15具有一个结构,因此通过气动的增强器14和15的流量F取决于控制压力ps。在此气动的增强器14和15具有彼此相反的或者错开的特征曲线。为此在图2中流量F关于控制压力ps的曲线对于第一气动的增强器14用点划线描绘并且对于第二气动的增强器15用实线描绘。
在低的控制压力ps的情况中接通第一气动的增强器14并且关闭第二气动的增强器。调节驱动装置6被充气。随着控制压力ps的增大通过第一气动的增强器14的流量F减小到零,直到两个气动的增强器14和15关闭。无干扰的调节驱动装置6保持在占据的位置中。
随着控制压力ps的继续增大,第二气动的增强器15打开,随着流量F的增长直到其完全打开。调节驱动装置6被排气。
升降杆7的速度相应与第一或第二气动的增强器14或15的流量F成比例。
在图3中显示按本发明的位置调节器结合到实际应用中。在未进一步描述的工艺设备的一个局部表示的管道1中安装作为调节机构的过程阀2。过程阀2在其内部具有一个与阀座3共同作用的关闭体4,用于控制流过的过程介质5的量。关闭体4由一个气动的调节驱动装置6通过一个升降杆7直线地操纵。调节驱动装置6通过一个轭架8与过程阀2连接。一个数字的位置发送器9设置在轭架8上。升降杆7的升降通过一个位置接收器10报告给位置发送器9。探测的升降与在控制电子装置18中的通过通信接口11输送的额定值比较并且调节驱动装置6根据确定的调节偏差进行控制。位置发送器9的控制电子装置18具有一个I/P转换器,用于将电的调节偏差转换成相当的控制压力。调节发送器9的I/P转换器通过一个压力介质输送装置19与调节驱动装置6连接。
在运行时确定连接的过程阀2的特性。在这种关系中确定和记录第一和第二气动的增强器14和15的在图2中显示的与用于压电弯曲梁12的调节信号相关的特征曲线。
按本发明的措施监控位置调节器的供电装置的电平。在低于可预定的临界值的情况下,通过控制电子装置18将调节信号输出给用于调节控制压力p0的压电弯曲梁12,第二气动的增强器15的流量F0相应于该控制压力。因此调节驱动装置6通过初始恒定的排流而排气。结果连接的过程阀2以受控制的速度移动到在干扰情况中无危险的静止位置中。
在本发明的其他的实施形式中可以设定,调节控制压力ps,该控制压力相应于第一气动的增强器14的流量F。因此调节驱动装置6通过初始恒定的排流而充气。结果连接的过程阀2以受控制的速度移动到在干扰的情况中无危险的相反的静止位置中。
在本发明的另一实施形式中,位置调节器连接到双作用的调节驱动装置6上。在这种双作用的调节驱动装置6中,在两个压力腔之间设置膜片,所述压力腔交替地进行充气和排气。膜片的位置在于压力腔中的压力与来自被驱动的附件的反作用力之间的力平衡。因此位置调节器具有一个由四个气动的增强器构成的桥,其中相应两个充气地作用并且另外两个排气地作用,在它们的桥对角线上设置调节驱动装置6,其中每个压力腔连接到一个充气的和一个排气的气动的增强器上。
在通过位置调节器的受监控的供电装置识别低于可预定的临界值的情况中,通过调节相应于相应气动的增强器的流量F0的控制压力p0对于一个压力腔打开充气的气动的增强器并且对于对置的压力腔打开排气的气动的增强器。因此在两个压力腔中的压力与来自被驱动的附件的反作用力之间的力平衡发生偏移并且从而膜片沿着排气的压力腔的方向移动。与此对应地过程阀2通过升降杆7以受控制的速度移动到可预定的最终位置中。
根据具体应用的需求的不同情况,预定的最终位置可以处于过程阀2的完全打开的或完全封闭的状态。
附图标记列表
1 管道
2 过程阀
3 阀座
4 关闭体
5 过程介质
6 调节驱动装置
7 升降杆
8 轭架
9 位置发送器
10 位置接收器
11 通信接口
12 压电弯曲梁
13 压力介质馈入件
14 气动的增强器
15 气动的增强器
16 减压器
18 控制电子装置
19 压力介质输入件
20 压力介质输出件
Claims (1)
1.用于运行位置调节器的方法,该位置调节器用于操纵调节机构的气动的调节驱动装置,该位置调节器包括一个气动的系统,该系统具有至少一个喷嘴-挡板系统,其中挡板构成为压电弯曲梁,其特征在于:监控供电装置的电平并且在低于可预定的临界值的情况中气动系统的压电弯曲梁(12)通过气动系统的输入信号这样进行调节,使得增强器的具有特征曲线的气动控制的阀(14、15)正好在这个程度上打开,使得调节出气动的调节驱动装置(6)以期望的运行速度到可预定的最终位置的被缓冲的运动。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20090610 |