CN101689055A - 控制流体调节 - Google Patents

Abstract

流体调节控制可通过多种系统、装置和技术来实现。在一种应用中，流体调节控制装置(200)可包括处理器(211)、流体控制组合件(220)和电源(215)。处理器(211)可适配成产生控制流体调节器的命令(270)并调整装置的功率状态，该功率状态可包括低功率模式和高功率模式。装置(200)在低功率模式比高功率模式消耗明显更少的功率。流体控制组合件(220)可包括换能器(225)，该换能器(225)可在高功率模式期间接收控制流体(135)并响应命令(270)调整控制流体。流体控制组合件(220)可在低功率模式下使经调整的控制流体(145)保持在基本恒定的值。

Description

控制流体调节

相关申请的引用

本申请要求提交于2007年4月27日的No.11/741,681美国专利申请的权益。

技术领域

本说明书涉及流体调节，更具体地涉及控制流体调节的系统和技术。

背景

流体调节发生在许多行业中并为了实现多种目的。通常，行业或商业过程利用流体调节以例如加热、冷却、混合或以其它方式对工艺流体或工作流体产生作用。在这些过程中用于调节流体的一种装置可以是阀，例如工艺阀。工艺阀可以多种形式出现，例如球心阀、蝶形阀或球阀，只是列举出其中一些。在许多情形下，工艺阀可通过致动器定位，致动器可以手动、电动或气动方式操作。利用气压致动器的工艺阀可利用例如气体(比如空气)的流体来控制致动器。

控制器经常用来发送和接收信号以控制致动器并因此控制工艺阀的位置。信号可送至控制器，信号指令控制器根据需要打开或关闭工艺阀。通常，该信号通过物理连接于控制器的一组线路或导管送出。此外，控制器可从一组线路取得功率。然而，工艺阀的位置经常不便于将线路安装于控制器，或更糟地在物理上行不通。例如，位于户外或危险工作区的工艺阀可能不允许线路实际安装于控制器，或将线路或导管安装于工艺阀的致动器。此外，成本因素也会使线路连接的控制器无法投入实践。因此，一些工艺阀控制器可以无线方式接收信号。不管工艺阀控制器用以接收信号的方法如何，均应控制工艺阀致动器以针对特定工艺调节流过工艺阀的流体。

概述

本说明书涉及流体调节，更具体地涉及控制流体调节的系统、装置和技术。

在一个总的方面，用于流体调节控制的装置可包括处理器、流体控制组合件和电源。处理器可适配成产生控制流体调节器的命令并调整装置的功率状态。功率状态可包括低功率模式和高功率模式，且该装置在低功率模式比高功率模式消耗明显更少的功率。流体控制组合件可包括电-压力换能器。该换能器可在高功率模式期间接收控制流体并响应来自处理器的命令而调整控制流体。控制流体例如为空气。流体控制组合件可在低功率模式下工作以将经调整的控制流体保持在基本恒定值。电源可向处理器和流体控制组合件供电。电源例如可以是电池。

在尤为特殊的方面，流体控制组合件在低功率模式下可使调整后的控制流体保持在基本定值且在低功率模式下不从处理器接收命令。在一些方面，流体控制组合件可包括阀。阀在高功率模式下可使经调整的控制流体通过并在低功率模式下保持经调整的控制流体的值。流体控制组合件还可包括中继器。中继器可耦合在换能器和阀之间并适配成接收经调整的控制流体并在其传至阀之前进一步调整控制流体。中继器也可耦合于阀并适配成从阀接收经调整的控制流体并进一步调整控制流体。阀例如为压电阀。

处理器可适配成在低功率模式下消耗明显较少的功率。在某些方面，处理器在低功率模式下几乎不消耗功率。

在一些方面，装置也可包括收发器。收发器可耦合于处理器和电源并以无线方式在网络、中央控制设施或处理发射器的至少一个之间交换流体调节控制信息。收发器也可在低功率模式下消耗比高功率模式明显更低的功率。流体调节控制信息可包括处理发射器测量值，该测量值可包括压力值、温度值或流量值。

在某些特定方面，处理器一旦接收到流体调节控制信息即可使装置从低功率模式过渡至高功率模式并将与流体调节控制信息关联的命令发送至流体控制组合件。处理器也可在特定时间间隔后使装置从低功率模式过渡至高功率模式。另外，处理器可适配成判定电源的工作寿命并产生指示电源工作寿命的信号。信号可以无线方式发送给网络、中央控制设施或处理发射器中的至少一个。

在另一个一般方面，用于流体调节的系统可包括中央控制设施、流体调节器以及流体调节控制装置。中央控制设施可适配成以无线方式传达流体调节控制信息。控制装置可通信地耦合于流体调节器并包括处理器、流体控制组合件、电源和收发器。处理器可适配成产生控制流体调节器并调整控制装置功率状态的命令。功率状态可包括低功率模式和高功率模式，并且控制装置在低功率模式下消耗比高功率模式明显更少的功率。流体控制组合件可包括电-压力换能器，该换能器可在高功率模式接收控制流体并响应来自处理器的命令调整控制流体。流体控制组合件可适配成在低功率模式下使经调整的控制流体保持在基本恒定的值。电源可适配成向处理器和流体控制组合件供电。收发器可耦合于处理器和电源并适配成以无线方式传达流体调节控制信息。

在更多特殊方面，流体控制组合件在低功率模式下可使经调整的控制流体保持在基本恒定的值且在低功率模式下不从处理器接收命令。处理器可适配成一旦接收到流体调节控制信息则使装置从低功率模式过渡至高功率模式并将与流体调节控制信息关联的命令发送至流体控制组合件。流体控制组合件也可包括阀，该阀适配成在高功率模式下使经调整的控制流体经过并在低功率模式下保持经调整的控制流体的值。

在某些方面，处理器可适配成在低功率模式下消耗明显较少的功率。收发器也可适配成在较低功率模式下消耗明显更少的功率。

在另一个一般方面，流体调节控制装置的处理可包括：在控制装置中产生功率；调整控制装置的功率状态，所述功率状态具有低功率模式和高功率模式，所述控制装置在低功率模式下比高功率模式消耗明显更少的功率；以及产生控制装置的流体控制组合件的命令信号。该处理还可包括：接收控制流体；在高功率模式下响应命令用流体控制组合件调整控制流体以产生流体调节器的控制信号；并在低功率模式下用流体控制组合件使流体调节器控制信号保持在基本恒定的值。

在更特殊方面，在低功率模式下用流体控制组合件使流体调节器控制信号保持在基本恒定值包括：使流体调节器控制信号保持在基本恒定值而不使流体控制组合件接收命令信号。

在某些方面，处理可包括在控制装置和网络、中央控制设施或处理发射器中的至少一个之间以无线方式传达流体调节控制信息。使控制装置的功率状态从低功率模式过渡至高功率模式例如在由控制装置接收到流体调节控制信息时发生。

在一些方面，处理可包括在低功率模式下使收发器过渡到较低的功率状态。该处理也可包括在低功率模式下使控制装置的处理器过渡到较低的功率状态。

在一些特殊方面，在高功率模式下响应命令用流体控制组合件调整控制流体可包括在高功率模式下使经调整的控制流体通过控制装置的阀，而在低功率模式下用流体控制组合件使流体调节器控制信号保持在基本恒定的值而不使流体控制组合件接收命令信号可包括在低功率模式下用阀保持经调整的控制流体的值。

处理的一些方面可包括：将经调整的控制流体从换能器传至控制装置的中继器；通过中继器进一步调整控制流体；并将进一步调整的控制流体从中继器传至阀。其它方面可包括将调整的控制流体从阀传至控制装置的中继器并通过中继器进一步调整控制流体。

各种实现可包括一个或多个特征。例如，流体调节器控制器能工作在多种功率模式以节能。又如，流体调节器控制器能在低功率模式下保持至流体调节器的控制信号值。再如，流体调节器控制器能以无线方式发送和接收流体调节控制数据。再如，流体调节器控制器可将电池作为其电源。

这些一般和特殊的方面可使用装置、系统或方法或装置、系统、方法的任意组合来实现。一种或多种实现的细节在下面的附图和说明书中给出。其它特征可从说明书和附图以及权利要求书中清楚地得出。

附图简述

图1是示出用于控制流体调节的系统的一个例子的方框图；

图2是示出用于控制流体调节系统中的流体调节器控制器的一种实现的方框图；

图3是示出用于控制流体调节系统的流体调节器控制器的第二种实现的方框图；

图4是示出用于控制流体调节系统的流体调节器控制器的第三种实现的方框图；

图5是示出使用控制流体调节系统控制流体调节的过程的一个例子的流程图；以及

图6是示出使用控制流体调节系统控制流体调节的过程的另一个例子的流程图。

各附图中的相同附图标记表示相同部件。

详细说明

流体调节可用于许多不同场合并通过控制例如气动阀的流体调节器的流体调节器控制器来实现。流体调节器控制器可部分地基于与流体调节器控制器或其它合适装置或系统的指令和数据的无线通信而控制流体调节器。流体调节器控制器可基于经调节流体的压力、温度或流量以及任何其它合适的流体特性控制流体调节器。流体调节器控制器也可使用储能技术来减少其功耗。例如，流体调节器控制器可工作在降低的功率状态，同时保持对流体调节器的控制。流体调节也可通过多种其它系统和技术来实现。

图1示出用于控制流体调剂的系统100。系统100包括流体调节器控制器105、中央控制设施110、处理发射器120和流体调节器125。一般来说，流体调节器125接收输入工艺流体140并根据需要调整输入工艺流体140的流量或其它适当特性以获得输出工艺流体160。流体调节器125从流体调节器控制器105接收控制信号145，流体调节器控制器105通过流体调节器125控制输入工艺流体140的调节。作为回应，流体调节器125将反馈信号150提供给流体调节器控制器105。此外，流体调节器控制器105从远端源接受供给流体135。处理发射器120测量输出的工艺流体160的多种特性中的一种或多种，将其发送至中央控制设施110、流体调节器控制器105和/或其它合适地点。流体调节器控制器105可通过无线信号130和155各自与中央控制设施110和处理发射器120通信。另外，处理发射器120可通过无线信号165与中央控制设施110通信。

继续参照图1，流体调节器125可以是用以调节流体特性的任何装置。例如，在一些情形下，流体调节器125是工艺阀，其用以调节流体的流量。在所示实现中，例如流体调节器125可接收特定流量下的输入工艺流体140。根据需要，流体调节器125可调节输入工艺流体140的流量以获得输出的工艺流体160。因此，输入的工艺流体140和输出的工艺流体160可以是同一股流体但处于可能不同的压力下。此外，输入的工艺流体140和输出的工艺流体160的其它特性可以是不同的。输入的工艺流体140和输出的工艺流体160可以是任何合适的液态或气态物质，例如水、烃、二氧化碳或蒸气，这仅列举出其中的一些。在一些方面，输入的工艺流体140和输出的工艺流体160包含在例如管道的导管中。管道可由钢、铜、聚氯乙烯(PVC)或任何其它合适的材料构成。在这些实现中，流体调节器125可以是根据系统100需要的任何类型工艺阀，例如球阀、球心阀、蝶形阀或其它合适的阀。

流体调节器125从流体调节器控制器105接收控制信号145并相应地调整流体调节器125的位置。在一些实现中，流体调节器125气动地工作，例如控制信号145是气压信号。流体调节器125也向流体调节器控制器105提供反馈信号150，该反馈信号150例如提供流体调节器125的位置。在一些实现中，反馈信号150是电子信号。然而，反馈信号150可采用允许将数据从流体调节器125传至流体调节器控制器105的任何形式，例如流体调节器125的定位。例如，反馈信号150可指示流体调节器125全开，以使输入的工艺流体140和输出的工艺流体160之间的流量几乎不发生变化，或指示全闭，以使输出的工艺流体160没有或几乎没有流量。作为选择，反馈信号150可指示流体调节器125开启至全开的特定百分比。反馈信号150可以是例如机械联系(例如旋转或线性)或电线(例如RS-232总线)。如果反馈信号150是机械联系，流体调节器控制器105可使用传感器(例如霍尔效应传感器)来将机械移动转换成电子信号，例如电压信号。

尽管系统100示出流体调节器控制器105和流体调节器125是物理分离的，然而在一些实现中，流体调节器控制器105可安装或附连于流体调节器125上。例如，流体调节器控制器105可安装或附连于流体调节器125的致动器。流体调节器控制器105和流体调节器125可以多种其它方式耦合在一起。

继续参见图1，流体调节器控制器105通过控制信号145和反馈信号150与流体调节器125通信。流体调节器控制器105还接受供给流体135。在一些实现中，供给流体135可以是空气、天然气或可调整气动流体调节器的任何其它合适的气态物质。在其它实现中，供给流体135可例如为液态、水或油。如下文中更详细说明的那样，流体调节器控制器105还包含内部电源并在管理从内部电源抽取的功率量的同时控制流体调节器125的操作。流体调节器控制器105可例如通过以两种或更多种功率模式操作而实现此目的。在较低功率模式下，流体调节器控制器105可维持至流体调节器125的控制信号145，同时抽取少量电源。通过在较低功率模式下维持至流体调节器125的控制信号145，输出的工艺流体160的特性可通过流体调节器控制器105以相对较少的功耗保持恒定或基本恒定。

此外，流体调节器控制器105可与中央控制设施110以无线方式通信。流体调节器控制器105也可与处理发射器120无线通信。无线信号130和155可向流体调节器控制器105、中央控制设施110和处理发射器120传达信息(例如其间的指令和/或数据)。无线信号130、155以及165可以是任何无线信号格式，例如IEEE 802.11、蓝牙、WiMax或其它射频(RF)或红外(IR)格式。例如，信号130、155和/或165可采用数字协议RF，该数字协议RF使用跳频扩频谱技术。

继续参照图1，处理发射器120可以是任何装置，用来测量输出的工艺流体160的特性，例如温度、压力或流量。尽管示出一个处理发射器120，然而在一些实现中，系统100可采用多个处理发射器120。此外，可设置一个或多个处理发射器120以测量输入的工艺流体140的特性。例如，处理发射器120可测量输入的工艺流体140和输出的工艺流体160的压力并以无线方式将表征这些压力的数据发送给中央控制设施110，由此允许中央控制设施110确定流体调节器125两边的压差。处理发射器120可利用集成的无线收发器通过无线信号165、155各自与中央控制设施110和流体调节器控制器105无线通信。尽管图1示出例如流体调节器控制器105、中央控制设施110和处理发射器120的诸个组件之间的无线双向通信，然而通信也可通过硬线连接来实现，如适合系统100具体应用的那样。此外，在一些实现中，例如处理发射器120的某些组件可能仅适合单向无线通信。

如图1进一步示出的那样，中央控制设施110分别通过无线信号130、165与流体调节器控制器105和处理发射器120无线通信。无线信号130可包括例如向流体调节器控制器105发出、用于调整流体调节器125位置的指令或来自流体调节器控制器105的数据，包括流体调节器125的状态(例如位置)。中央控制设施110可以是任何合适的控制室、操作中心或允许控制和监视流体调节器控制器105、流体调节器125和/或处理发射器120的网络。例如，中央控制设施110可以是独立的计算机或服务器，甚至是能够与系统100的组件通信的便携式膝上计算机。

在一些实现中，中央控制设施110包括工艺控制功能115。工艺控制功能115可控制流体调节器控制器105的操作并可以是任何合适的软件或硬件。另外，工艺控制功能115可以是自动化功能，由此不需要或只需少量来自用户或操作者的输入以控制流体调节器控制器105的操作。然而，在其它实现中，工艺控制功能115可能需要来自用户或操作者的常规输入以保持对流体调节器控制器105操作的控制。尽管工艺控制功能115图示为位于中央控制设施110内部，然而工艺控制功能115也可与中央控制设施110分离，例如作为中央控制设施110外部的网络、计算机或服务器的一部分。

尽管中央控制设施110图示为系统100的一个组件，然而在一些实施例中，系统100不包括中央控制设施110。在某些实现中，工艺控制功能115可位于流体调节器控制器105内部或与之集成，以使流体调节器控制器105作为独立控制器工作。在这些实现中，工艺控制功能115可在远端预编程或在流体调节器控制器105处编程。

图2示出流体调节器控制器200的一个例子，该例子可应用于系统100的一些实现中。流体调节器控制器200包括收发器205、内部控制器210、功率发生器215和流体控制组合件220。如上所述，流体调节器控制器200接收来自流体调节器125和供给流体135的反馈信号150并将控制信号145提供给流体调节器125。另外，流体调节器控制器200可分别向中央控制设施110和/或处理发射器120传达无线信号130和155。图2示出流体调节器控制器200的组件包含在一个外壳或机壳内。然而在一些实现中，一个或多个组件可位于流体调节器控制器200的机壳外并例如可拆卸地安装于流体调节器控制器200的机壳。

收发器205通过电源线250从功率发生器215接收电功率并通过通信线245耦合于内部控制器210。当供电时，收发器205可根据需要接收和发送与中央控制设施110和/或处理发射器120以及其它网络、计算机、服务器、手持通信设备和其它设备的无线通信。在一些实现中，收发器205可通过网状网络传达无线信号130、155，所述网状网络包括多个节点以将无线信号路由至其最终目的地。例如，流体调节器控制器200可在采用多个流体调节器125的大型发热工厂中耦合于流体调节器125。该工厂可涵盖中央控制设施110以及具有战略地分布在工厂周围的多个节点的网状网络。当收发器205以无线信号130形式对中央控制设施110产生无线通信时，信号130可从一个节点路由至下一个，逐级向中央控制设施110行进直到到达设施110为止。因此，不要求产生从流体调节器控制器105至中央控制设施110的无线信号，而是收发器205要求较少的功率来产生节点至节点距离的无线信号130。

信号130、155可包括例如关于流体调节器125的状态、流体调节器控制器200的功率模式、由处理发射器120测得的输出工艺流体160的特性和/或功率发生器215的剩余工作寿命的信息。由收发器205借助无线信号130、155发送的全部信息或其一部分可由内部控制器210产生或存储于内部控制器210中。通过通信线245，收发器205接收来自内部控制器210的信息并向内部控制器210提供来自例如中央控制设施110和处理发射器120的信息，所述信息分别以无线信号130、155的形式到达。

继续参见图2，内部控制器210包括处理器211、信号变换器212和阀发信装置213。此外，内部控制器210通过电源线255从功率发生器215接收电功率；从流体调节器125接收反馈信号150；通过通信线245与收发器205通信；并向流体控制组合件220提供阀控制信号260和换能器控制信号270。在一些实现中，内部控制器210可以是印刷电路板(PCB)，其包括处理器211、信号电路212、阀发信装置213以及其它组件，例如RAM、ROM、闪存或其它合适类型的信息存储器件的存储器。此外，内部控制器210可如图2所示地位于流体调节器控制器200内部，或位于流体调节器控制器200外部，例如可拆卸地安装于流体调节器控制器200。

在一些应用中，处理器211是可通信地耦合于内部控制器210上的多个组件的微处理器。然而处理器211通常可以是以逻辑方式操控信息的任何装置，一般来说，处理器211可根据存储于存储器的指令控制流体调节器控制器200的操作。在某些实现中，这些指令可包括工艺控制功能115的一部分或其全部。在一些实现中，处理器211可通过无线信号155从处理发射器120接收数据，例如温度、压力或流量信息。一旦接收到该数据，工艺控制功能115分析数据以确定流体调节器125所需的状态(例如位置)。处理器211随后将处理器信号258、268分别提供给阀发信装置213和信号电路212。处理器信号258可以是至阀发信装置213的电信号，例如电流或电压信号。处理器信号268可以是至信号电路212的电信号，例如数字信号。

信号电路212接收处理器信号268并向流体控制组合件220提供换能器控制信号270。在一些实现中，信号电路212可包括数模转换器，例如接收数字处理器信号268并将模拟换能器控制信号270发送至流体控制组合件220的电路212。

阀发信装置213从处理器211接收处理器信号258并将阀控制信号260传给内阀230。在某些实现中，阀发信装置213可以是晶体管。然而，阀发信装置213一般可以是用以将电信号传至流体控制组合件220的任何固态器件。

继续参见图2，功率发生器215提供例如电功率的动力至收发器205和内部控制器210。功率发生器215可以是例如独立的电源，例如电池。在一些实现中，功率发生器215是锂电池。例如碱性电池、原电池、燃料电池或流体电池的其它类型电化学装置可用于其它实现中。

在一些实现中，内部控制器210用以控制流体控制调节器200的功率状态。该功率状态可包括两种或更多种功率模式。例如，在高功率模式下，内部控制器210可发送通信至或接收通信自收发器205并将阀控制信号260和换能器控制信号270送至流体控制组合件220，而在低功率模式下，内部控制器210可能需要更少或明显更少(例如少10倍或100倍)来自功率发生器215的功率。例如在某些应用中，当内部控制器210处于低功率模式时，它可通过无线信号130、155以及反馈信号150接收信息，但不将信息发送至收发器205或分别将阀和换能器控制信号260、270发送给流体控制组合件220。在其它实现中，内部控制器210可工作在超低功率模式下，以使控制器210不通过通信线245发送或接收任何信息，例如包含在无线信号130、155中的信息，或通过反馈信号150来自流体调节器125的信息。在这些实现中，内部控制器210例如仅需要维持时钟运转的功率。

在高功率模式下，收发器205可在中央控制设施110和处理发射器120之间分别发送和接收无线信号130、155。然而，在一些实现中，收发器205在高功率模式下在流体调节器控制器200工作期间可从功率发生器215抽取零功率或几乎零的功率，由此减小在高功率模式下从功率发生器215抽取的总功率。在低功率模式下，收发器205仅接收无线信号130和155，由此需要较少来自功率发生器215的功率。在一些实现中，收发器205在低功率模式下基本不接收无线信号130和155。

流体控制组合件220包括电-压力换能器(或变换器)225、内阀230和气动中继器235。一般来说，流体控制组合件220在高功率模式下可分别响应阀和换能器控制信号260、270来调整控制信号145，并进一步在低功率模式下维持恒定或基本恒定的控制信号145而不接收换能器控制信号270。在某些实现中，流体控制组合件220可不包括气动中继器235。

换能器225接收供给流体135和换能器控制信号270并将换能器输出285提供给内阀230。在一些实现中，供给流体135可以是气态物质，例如空气。在这些实现中，换能器输出285是气动输出。换能器控制信号270可以是电信号，例如电流信号。在一些实现中，换能器225可以是电流-压力换能器，由此换能器225接收电流信号(例如1-2mA)并输出与该电流信号相对的气压信号。在其它实现中，换能器225可以是电压-压力换能器，由此换能器225接收电压信号(例如1-2伏)并输出与该电压信号相对的压力信号。

在某些实现中，换能器225可包括喷嘴，供给流体135通过小孔流入该喷嘴。换能器225的输出可以是喷嘴背压。该换能器还可包括其中引入换能器控制信号270的线圈。随着线圈中的能量增加，磁通也增大，舌形磁阀瓣移向喷嘴，增加喷嘴背压。随着线圈中的能量减少，磁通也减小，舌形阀瓣背离喷嘴移动，减小喷嘴背压。因此，换能器225可结合换能器控制信号270增加和减小换能器输出285的压力。

继续参见图2，内阀230通过阀发信装置213从处理器211接收功率。另外，内阀230接收换能器输出285并向气动中继器235提供内阀输出280。内阀输出280可提供给气动中继器235的信号腔室。一般来说，通过阀发信装置213由处理器211向内阀230供电，内阀230在高功率模式下开启，这使阀230充当贯通装置，因此换能器输出285可作为内阀输出280传至气动中继器235。然而在低功率模式下，阀发信装置213可能表现为开路，这有效地防止功率从处理器211传至内阀230，从而使内阀230关闭并使至气动中继器235的内阀输出280保持恒定值。在一些实现中，内阀230是断电时关闭的压电阀。在这些实现中，内阀230可利用压电弯折机构通过非常低的功耗(例如百分之几毫瓦)使内阀230保持在开启位置。此外，在某些应用中，内阀230接收换能器输出285作为气压信号和向气动中继器235提供内阀输出280作为气压信号。

在其它实现中，内阀230可以是电磁阀，该电磁阀在断电时关闭并基本以与上述压电阀相同的方式工作，尽管具有某些不同。作为一种电磁阀，内阀230可在高功率模式下保持在开启位置，由此允许换能器输出285经过内阀230。然而，这种功率抽取可大于将作为压电阀的内阀230保持在开启位置所需的功率。但如同对内阀230采用压电阀的实现那样，电磁阀也能在低功率模式下通过关闭并因此保持气动中继器235的恒压信号而保持至气动中继器235的信号腔室的恒定气压信号。内阀230一般为用以维持作为内阀输出280的恒定气压信号同时从处理器211接收零功率或几乎为零的功率的任何合适装置。

继续参见图2，气动中继器235用以接收内阀输出280和供给流体135，并进一步将控制信号145提供给流体调节器125。气动中继器235的操作在高和低功率模式下基本相同。供给流体135、内阀输出280和控制信号145可以是任何合适的气态物质，例如空气、天然气或氮气。因此，气动中继器235在高功率模式下可将气压信号传至流体调节器125以调整流体调节器125并在低功率模式下使提供给流体调节器125的气压信号保持在恒定或基本恒定的压力下。气动中继器235一般可以是基于内阀输出280调整供给流体135的任何装置。

系统100中的流体调节器控制器200的操作可如下。例如，处理发射器120可以是测量输出工艺流体160的流量的流量计。在其它实现中，处理发射器120可测量输出工艺流体160的温度或压力，甚至流体160的固有特性，例如输出工艺流体160中的具体物质或成分的浓度。继续本例的讨论，处理发射器120通过无线信号155将该流量发送至流体调节器控制器200。内部控制器210通过通信线路245从收发器205接收流量，而处理器210执行工艺控制功能115以将该流量与预编程的设定点比较。如果流量从预编程的设定点偏移以致需要改变流体调节器125的状态(例如位置)，处理器211可将通过工艺控制功能115确定的数字信号268提供给信号电路212。处理器211也将处理器信号258提供给阀发信装置213以通过阀控制信号260向内阀230供电，由此使内阀230开启。信号电路212接收数字处理器信号268并将其转换成模拟的换能器控制信号270以控制换能器225。一旦接收到换能器控制信号270，换能器225可基于信号270调整供给流体135。经调整的供给流体作为换能器输出285被传给内阀230，之后它经过开启的内阀230并作为内阀输出280进入气动中继器235的信号腔室。气动中继器235接收内阀输出280并基于阀输出280调整供给流体135。经调整的供给流体135可作为控制信号145传至流体调节器125，由此调整流体调节器125的状态(例如位置)。

在流体调节器125的状态(例如位置)已作出调节后，流体调节器控制器200也可过渡至低功率模式。例如，内部控制器210从流体调节器125接收反馈信号150，该反馈信号150确认调节器125调整后的状态。处理器211不提供或几乎不提供处理器信号258至阀发信装置213。从阀发信装置213至内阀230的阀控制信号260此时可以为零或几乎为零，由此关闭阀230并维持至气动中继器235信号腔室的恒定或基本恒定的阀输出280，例如压力。处理器211同样不提供或几乎不提供处理器信号268至信号电路212。而至换能器225的内部控制器输出270可为零或几乎为零，以使换能器输出285为零或几乎为零。随着内阀230关闭，它对换能器输出285来说不再是贯通的。气动中继器235在低功率模式下与高功率模式的工作方式基本类似，接收供给流体135和内阀输出280并将经调整的供给流体135作为控制信号145传至流体调节器125。因此，由于内阀输出280可以是恒定或基本恒定的，控制信号145保持恒定或基本恒定。

在中央控制设施110中包含工艺控制功能115的实现中，内部控制器210可通过收发器205从中央控制设施110接收指令以将流体调节器125调整至规定状态。内部控制器210随后确定流体调节器125的调整量并向流体控制组合件220分别提供阀和换能器控制信号260、270，由此流体控制组合件220可将控制信号145提供给流体调节器125以获得如上所述要求的状态(例如位置)。

流体调节器控制器200可因多种原因从低功率模式过渡至高功率模式。例如，流体调节器控制器200在可调、预编程的时间间隔(例如每一秒、每五秒或每十秒)从低功率模式切换至高功率模式。又如，流体调节器控制器200一旦从中央控制设施110接收到适当的信号即从低功率模式切换至高功率模式。所述适当的信号可以是例如指令流体调节器控制器200切换至高功率模式的信号。此外，该信号可以是指令控制器200将流体调节器125调整至新的状态(例如位置)的信号。又如，流体调节器控制器200可从处理发射器120接收一测量值，例如压力、温度或流量值，该测量值的大小需要通过流体调节器控制器200由流体调节器125调整。再如，流体调节器控制器200可接收流体调节器125的当前状态的指示，例如其当前位置，这需要通过流体调节器控制器200由流体调节器125调整，因为流体调节器125的当前状态例如与流体调节器125的要求状态相差超过阈值量。

流体调节器控制器200也可因多种原因从高功率模式过渡至低功率模式。例如，流体调节器控制器200可从中央控制设施110接收信号以从高功率模式切换至低功率模式。又如，流体调节器控制器200可在将流体调节器125调整至新状态(例如位置)并从流体调节器125接收到新状态确认后从高功率模式切换至低功率模式。再如，流体调节器控制器200在可调、预编程的时间间隔(例如一秒、五秒或十秒)后从高功率模式切换至低功率模式。

流体调节器控制器200具有许多特征。例如，流体调节器控制器200在低功率模式下保持至流体调节器125的控制信号145的值恒定或基本恒定，由此节省流体调节器控制器200的电能。另外，流体调节器控制器200可通过在相对短的时间间隔内(例如一秒、五秒或十秒)工作在高功率模式而节电。这允许流体调节器控制器200将电池作为功率发生器215持续更长的时间段，例如六个月、一年或两年。例如，功率发生器215可以是锂电池。具有3.6伏公称电池电压的典型锂电池可具有8.5安培-小时的额定值(容量)。如果流体调节器控制器200将例如这种锂电池用作功率发生器215，则锂电池的寿命取决于内部控制器210的操作。例如，如果内部控制器210使流体调节器控制器200持续保持在高功率模式，则功率发生器215的寿命215将近为4个月。然而，如果内部控制器210使流体调节器控制器200的90％操作保持在低功率模式，则功率发生器215的工作寿命可增加至将近38个月。或者，如果内部控制器210使流体调节器控制器200大约93.5％的操作保持在低功率模式，则功率发生器215的寿命可增加至将近60个月。此外，流体调节器控制器200可通过中央控制设施或其它合适的地点以无线方式发送和接收关于流体调节的数据和/或指令。

图3示出流体调节器控制器300的另一个例子，该例子可用于系统100的某些实现中。流体调节器控制器300包括收发器305、内部控制器310、功率发生器315以及流体控制组合件320。收发器305、内部控制器310、功率发生器315的一般操作和结构基本类似于图2所示流体调节器控制器200中的相应组件。然而，流体控制组合件320的操作和结构与流体控制组合件220不同。

流体控制组合件320包括电-压力换能器(变换器)325、内阀330和气动中继器335。在某些实现中，流体控制组合件320可不包括气动中继器335。如图3所示，流体控制组合件320从内部控制器310接收阀控制信号360和换能器控制信号370并同时从位于流体调节器控制器300外部的源接收供给流体135。此外，流体控制组合件320将控制信号145提供给流体调节器125以根据需要调整流体调节器125的状态(例如位置)。尽管流体控制组合件320的结构和操作与流体控制组合件220不同，然而总体功能基本相似。流体控制组合件320在高功率模式期间可受内部控制器310控制以将控制信号145提供给流体调节器125。另外，流体控制组合件320在低功率模式下使提供给流体调节器125的控制信号145保持恒定值或基本恒定值而没有来自内部控制器310的信号、指令或控制。

继续参见图3，换能器325从内部控制器310接收换能器控制信号370并从位于流体调节器控制器300外部的源接收供给流体135。在一些实现中，换能器控制信号370是电信号，例如模拟电流信号。在这些实现中，换能器325是电流-压力换能器。在其它实现中，换能器325可以是电压-压力换能器并接收电压信号作为换能器控制信号370。

气动中继器335接收供给流体135和换能器输出380并将中继器输出385提供给内阀330。在高功率模式下，气动中继器335可相对换能器输出380调节供给流体135，供给流体135被提供给气动中继器335的信号腔室。经调整的供给流体135作为中继器输出385被提供给内阀330。气动中继器335接收供给流体135和换能器输出380，所述换能器输出380是在已调压力下的供给流体135。如上所述，供给流体135相对换能器控制信号370由换能器325接收和调节以产生换能器输出380。因此，不管是换能器325还是气动中继器335在高功率模式下接收供给流体135并随着它经过每个组件而调整供给流体135的压力。

内阀330通过阀发信装置313从处理器311接收功率。在高功率模式下，内阀330通过阀控制信号360接收功率并保持全开或大部分开启。另外，内阀330接收中继器输出385，在高功率模式下，中继器输出385通过开启的内阀330流至流体调节器125作为控制信号145。在低功率模式下，内阀330关闭，因为没有或几乎没有功率通过阀发信装置313提供给内阀330。当关闭时，内阀330使至流体调节器125的控制信号145保持恒定值或基本恒定值。在一些实现中，内阀330是压电阀，当没有或基本没有来自处理器311的功率提供时，内阀330关闭。在其它实现中，内阀330是在断电时关闭的电磁阀。尽管内阀330可类似于内阀230，然而内阀330可更大以适应控制信号145调整流体调节器125所需的更大压力和流量。内阀330的功耗可随其尺寸增加而增加。

流体调节器控制器300的操作可类似于流体调节器控制器200。在高功率模式下，处理器311将例如由工艺控制功能115确定的数字处理器信号368提供给信号电路312。处理器311还将处理器信号358提供给阀发信装置313以使功率通过阀控制信号360传至内阀330，从而使内阀330开启。信号电路312接收数字处理器信号368并将其转换成模拟换能器控制信号370以提供给换能器325。一旦接收到换能器控制信号370，换能器325基于信号370调整供给流体135。经调整的供给流体随后作为换能器输出380传至气动中继器335。气动中继器335接收换能器输出380并基于该输出380调整供给流体135。经调整的供给流体135作为气动中继器输出385传至内阀330。当在高功率模式下加电时，内阀330可全开或充分开启，从而使气动中继器输出385作为控制信号145经过流体调节器125，由此调整流体调节器125的状态(例如位置)。

流体调节器控制器300也可例如在流体调节器125的状态(例如位置)已调整后过渡到低功率模式。例如，内部控制器310可从流体调节器125接收确认调节器125的调整状态的反馈信号150。处理器311则不提供或几乎不提供处理器信号358至阀发信装置313。从阀发信装置313至内阀330的阀控制信号360则为零或基本为零，由此关闭内阀330并使提供至流体调节器125的控制信号145恒定或基本恒定。处理器311也不提供或几乎不提供处理器信号368至信号电路312。而至换能器325的换能器控制信号370可为零或几乎为零，以使换能器输出380的压力为零或几乎为零。此外，由于内阀330在低功率模式下关闭，因此动力中继器输出385不经过内阀330。

流体调节器控制器300具有多个特征。例如，流体调节器控制器可在低功率模式下保持流体调节器125的控制信号145的值。另外，流体调节器控制器300可使用例如锂电池的电池作为功率发生器315。此外，流体调节器控制器300可通过中央控制设施或其它合适地点以无线方式发送和接收有关流体调节的数据和/或指令。

图4示出流体调节器控制器400的另一例子，该例可利用于系统100的某些实现中。流体调节器控制器400包括收发器405、内部控制器410、功率发生器415以及流体控制组合件420。收发器405和功率发生器415的一般操作和结构基本类似于图2和图3所示流体调节器控制器200和流体调节器控制器300中的相应组成。另外，流体控制组合件420的一般操作类似于流体控制组合件220和流体控制组合件320。然而，内部控制器410和流体控制组合件420的详细操作、组成和结构不同于流体调节器控制器200和300中的相应组成。

内部控制器410包括处理器411和信号电路412。此外，内部控制器410通过电源线450从功率发生器415接收功率，例如电功率；从流体调节器125接收反馈信号150；通过通信线440与收发器405通信；并向流体控制组合件420提供换能器控制信号455。在一些实现中，内部控制器410可以是处理器电路板，该电路板包括处理器411和信号电路412以及其它组件，例如包括RAM、ROM、闪存的存储器或其它适当形式的信息存储器件。

在一些实现中，处理器411可以是通信耦合于内部控制器410上的各器件的微处理器。然而，处理器411一般可以是以逻辑方式操控信息的任何装置。一般来说，处理器411可根据存储在存储器中的指令控制流体调节器控制器400的操作。在一些实现中，这些指令可包括一部分或所有的工艺控制功能115。在一些实现中，处理器411可通过无线信号155从处理发射器120接收数据，例如温度、压力或流量信息。一旦接收到这些数据，工艺控制功能115分析数据以确定流体调节器125的要求状态(例如位置)。处理器411则将处理器信号453提供给信号电路212。处理器信号453可以是至信号电路412的数字信号。

信号电路412接收处理器信号453并向流体控制组合件420提供换能器控制信号455。在一些实现中，信号电路412可以是数-模(DA)转换器，以使信号电路212接收数字处理器信号453并将模拟换能器控制信号455发送至流体控制组合件420。

流体控制组合件420包括电-压力换能器(或变换器)425和气动中继器435。一般来说，流体控制组合件420从内部控制器410接收换能器控制信号455并从处于流体调节器控制器400外部的源接收供给流体135。此外，流体控制组合件420将控制信号145提供给流体调节器125。流体控制组合件420可受内部控制器410的控制以在高功率模式下将控制信号145提供给流体调节器125。另外，流体控制组合件420在低功率模式下可使提供至流体调节器125的控制信号145保持恒定值或基本恒定的值。

继续参见图4，换能器425从信号电路412接收换能器控制信号455并从处于流体调节器控制器400外部的源接收供给流体135。换能器控制信号455在一些实现中为电流信号。在这些实现中，换能器425可以是电流-压力换能器。在其它实现中，换能器425可以是电压-压力换能器并用以接收作为换能器控制信号455的电压信号。在高功率模式下，换能器425基于换能器控制信号455调整供给流体135。经调整的供给流体作为换能器输出470从换能器425传至气动中继器435。换能器输出470被提供给气动中继器435的信号腔室。

气动中继器435接收供给流体135和换能器输出470并将控制信号145提供给流体调节器125。在高功率模式下，气动中继器435相对换能器输出470调整供给流体135，所述换能器输出470被提供给气动中继器435的信号腔室。经调整的供给流体135作为控制信号145提供给流体调节器125。在低功率模式下，由于至换能器425的换能器控制信号455是恒定或基本恒定的，可保持至气动中继器435的换能器输出470恒定或基本恒定。因此，气动中继器435在低功率模式下使至流体调节器125的控制信号145保持恒定值或基本恒定的值。在某些应用中，控制器400不包括中继器435。

流体调节控制器400的操作如下。在高功率模式下，处理器411将例如由工艺控制功能115确定的数字处理器信号453提供给信号电路412。信号电路412将处理器信号453转换成模拟换能器控制信号455。换能器425基于换能器控制信号455调整供给流体135，并将调整后的供给流体135作为换能器输出470送至气动中继器435。气动中继器435接收供给流体135并基于换能器输出470对其进行调整。经调整的供给流体则作为控制信号145被送至流体调节器125。

流体调节器控制器400也可在例如流体调节器125的状态(例如位置)已调整后过渡至低功率模式。在低功率模式下，处理器411保持提供至信号电路412的恒定或基本恒定的处理器信号453，导致恒定或基本恒定的换能器控制信号455。结果，换能器输出470且因此控制信号145可以是恒定的或基本恒定的。但流体调节器控制器400可能需要较少的功率以在低功率模式下工作。处理器411在低功率模式下可通过在该模式期间例如不执行某些例程(例如诊断)或不与收发器405通信而从功率发生器415抽取少量功率。另外，处理器211在低功率模式下相比高功率模式工作在较慢的时钟速度下。此外，收发器405在低功率模式下通过例如不发送和/或接收无线信号130、155而从功率发生器415抽取较少的功率。

流体调节器控制器400具有多种特征。例如，流体调节器控制器400的制造和操作可比流体调节器控制器200和300更为简单。另外，流体调节器控制器400可包含比流体调节器控制器200、300更少的机械组件。流体控制器400在低功率模式下也可使送至流体调节器125的控制信号145保持恒定或基本恒定的值。此外，流体调节器控制器400可利用例如锂电池的内部电源来向控制器400的组件供电。流体调节器控制器400还可与中央控制设施110、处理发射器120或其它合适的系统或装置无线地互通数据和/或调节控制指令。

图5示出用于控制流体调节的过程500。过程500例如示出流体调节器控制器200的一种工作模式。过程500可通过流体调节器控制器实现，该流体调节器控制器包括内置于流体调节器控制器的处理器或与之集成的工艺控制功能。此外，过程500也可通过包含与结合系统100描述的相应组件类似的中央控制设施、流体调节器控制器、流体调节器和处理发射器的系统来实现。

过程500以“睡眠”模式开始于流体调节器控制器，例如低功率模式[502]。流体调节器控制器可被编程以在规定的时间间隔从“睡眠”模式切换至“苏醒”模式，例如高功率模式。如果流体调节器控制器处于编程的“苏醒”时间[504]，流体调节器控制器自动切换至“苏醒”模式[514]。如果不是，流体调节器控制器保持在“睡眠”模式，但仍然运作以从处理发射器接收测量信号[506]。如果流体调节器控制器在“睡眠模式”未从处理发射器接收测量信号，流体调节器控制器保持在“睡眠”模式[502]。如上所述，流体调节器控制器的收发器可保持运作以在“睡眠”模式期间从处理发射器接收无线信号。然而，收发器在该模式下可能无法传送任何数据。

如果流体调节器控制器从处理发射器接收测量信号，处理器分析接收的测量信号[508]。处理器则确定测量信号是否需要响应[510]。例如，可对处理器中的工艺控制功能编程，以使仅大于规定百分比的处理值的变化才要求流体调节器控制器基于接收的测量值切换至“苏醒”模式。例如，可对该工艺控制功能编程，只有例如来自处理发射器的压力值的测量值要求大于当前流体调节器位置的0.5％的流体调节器调整量，才使流体调节器控制器切换至“苏醒”模式。因此，如果处理器确定流体调节器相比存储在处理器存储器中的现有流体调节器位置要求0.2％的调整量，则流体调节器控制器保持在“睡眠”模式[502]。然而，如果流体调节器要求例如1.0％的现有流体调节器位置的调整量，则流体调节器控制器切换至“苏醒”模式[512]。

继续过程500，流体调节器控制器要么通过已编程的“苏醒”[514]要么通过接收要求流体调节器调整的测量值[512]进入“苏醒”模式。在“苏醒”模式下，流体调节器控制器可执行例如已编程采样和传输速率。采样速率是流体调节器控制器确定流体调节器当前位置的时间间隔。这可例如通过从流体调节器接收反馈信号并确定当前流体调节器相对反馈信号的位置来实现。该数据连同其它数据被存储在流体调节器控制器的处理器存储器中。传输速率是流体调节器控制器发送例如当前流体调节器位置的信息至中央控制设施或其它合适地点的时间间隔。

流体调节器控制器可编程以保持在“睡眠”模式一秒、五秒、十秒或任何其它合适的时间段。因此，流体调节器控制器可在规定时间间隔结束后进入“睡眠”模式。流体调节器控制器的“睡眠”模式的时间间隔可预编程至工艺控制功能，或在流体调节器控制器侧手动调整或由中央控制设施调整并以无线方式发送至流体调节器控制器。流体调节器控制器处于“苏醒”模式相比“睡眠”模式的时间百分比可影响例如流体调节器控制器中的功率发生器的寿命和流体调节器控制器对流体调节器所要求的调整作出反应的能力。

一旦流体调节器控制器已进入编程的“苏醒”模式，则它等待来自处理发射器的测量值[516]。如果在预编程的可调时间间隔内没有接收到测量值，则流体调节器控制器开始流体调节器的调整循环[520]。这允许流体调节器控制器确保流体调节器位置与最后规定的位置相匹配。例如，流体调节器可能通过其正常操作经历从校正位置的“漂移”。因此，流体调节器控制器可通过调整流体调节器而校正这种“漂移”，即使没有从处理发射器接收到测量值。

如果流体调节器控制器由于出现需要控制器响应的测量值而进入“苏醒”模式[512]，或如果控制器在编程的“苏醒”循环的同时已从处理发射器接收到测量结果，则控制器执行第一控制环以确定流体调节器相对于已接收测量值的校正位置[518]。第一控制环可以是例如比例积分微分(PID)环。流体调节器控制器可预编程以使接收的测量值引起流体调节器的调整而不管所要求的调整程度为何，即，当处于编程的“苏醒”循环时，处理器可不分析所接收的测量值以确定它是否需要大于所编程阈值量的流体调节器位置变化。

一旦流体调节器控制器已确定流体调节器的要求位置，控制器进入调整循环[520]。流体调节器控制器的处理器执行第二控制环以得到流体调节器的校正位置[520]。在一些实现中，第二控制环是PID控制环。

在某些实现中，在流体调节器控制器和流体调节器被安装在用于流体调节的系统(例如系统100)前，流体调节器控制器和流体调节器经历自调谐过程以建立对动态响应优化的PID设定。该自调谐可允许流体调节器控制器快速调整流体调节器而不会超过所要求的位置。通过自调谐过程，可保存流体调节器的“签名(signature)”。例如，流体调节器的控制信号和流体调节器的位置变化之间的关系可以表格或图形方式保存。在某些实现中，中央控制设施可以软件或其它合适形式保存该数据以及其它数据并在流体调节器控制器和流体调节器的工作寿命期间回过头来参照它，这允许当前流体调节器操作与其最初操作的比较。

处理器例如向电流-压力换能器的换能器提供电信号，以根据第二控制环所确定的那样调整流体调节器[522]。接着，处理器向内阀发信号以使其开启[524]。换能器接着向气动中继器提供信号，该信号经过开启的内阀[526]。在一些实现中，内阀可以是常闭的压电阀。在其它实现中，内阀可以是常闭的电磁阀。气动中继器，在收到通过内阀从换能器进入中继器的信号腔室内的气压信号后，向流体调节器提供例如气压控制信号的控制信号，该控制信号调整流体调节器[528]。

继续过程500，流体调节器控制器接着通过来自流体调节器的反馈信号接收流体调节器的新位置[530]。如果处理器确定流体调节器处于校正位置[532]，则控制器可通过流体调节器控制器的收发器将流体调节器的新位置以无线方式发送给中央控制设施[534]。然而，如果流体调节器的新位置是不正确的[532]，即不匹配或基本不匹配由第一控制环确定的位置，则流体调节器控制器返回以再次执行调整循环[520]。

一旦流体调节器控制器已将流体调节器调整至其校正位置，流体调节器控制器确定“苏醒”循环是否结束[536]。如果“苏醒”循环没有结束，则流体调节器控制器保持在“苏醒”模式[514]。例如，在一些实现中，流体调节器控制器可具有预编程时间的“苏醒”模式。“苏醒”模式时间间隔例如取决于最近对流体调节器作出的调整量。然而，如果“苏醒”循环结束，则流体调节器控制器准备进入“睡眠”模式。流体调节器控制器的处理器首先确定是否需要更换功率发生器[538]。如果需要更换功率发生器，例如功率发生器接近其使用寿命的终点，则流体调节器控制器将指示功率发生器需要更换的无线信号通过收发器发送给中央控制设施[540]。流体调节器控制器可编程以指示当功率发生器已到达全容量的规定百分比(例如全容量的10％)时需要更换功率发生器。如此，负责更换功率发生器的操作者有时间更换功率发生器，同时流体调节器控制器仍然发挥其全部功能。在一些实现中，流体调节器控制器也可包括备用功率发生器，以便当正在更换功率发生器或功率发生器已耗尽其电力时向流体调节器控制器供电。

在告知中央控制设施功率发生器需要更换后，或如果确定功率发生器不需要更换，则流体调节器控制器准备进入“睡眠”模式[542]。流体调节器控制器的诸个组件，例如处理器和收发器，可从功率发生器抽取少量功率[544]。在“睡眠”模式下，收发器可工作以仅接收无线通信。当处理器进入“睡眠”模式时，它不向内阀供电或基本不供电。没有电力，内阀关闭，由此保持至气动中继器的恒定气压信号[546]。接着，流体调谐器控制器处于“睡眠”模式[502]。

尽管图5示出了流体调节的一个过程，然而其它流体调节过程可包括更少和/或不同的操作布置。另外，过程500中的一些步骤可与其它步骤并行地完成。例如，流体调节器控制器在预编程的“苏醒”循环中可仅调整流体调节器，而不基于接收的测量信号进入“苏醒”模式。又如，如果流体调节器控制器作为独立、预编程器件工作，则流体调节器控制器可将新流体调节器位置发送给中央控制设施。此外，不利用流体调节器控制器200中的换能器、内阀和气动中继器的配置，过程500利用以流体调节器控制器300为例的流体控制组合件的这些组件的配置和操作。另外，不利用换能器、内阀和气动中继器的组件和配置，过程500利用流体调节器控制器400的配置来控制流体调节。例如，如果过程500利用流体调节器控制器400来控制流体调节，则过程500的某些步骤可以变化和/或省去。例如，当流体调节器控制器400不包括内阀时，流体调节器控制器的处理器不需要向内阀发信号以使其开启[524]。此外，换能器可直接向气动中继器提供气压信号[526]。

过程500还可包括附加步骤。例如在执行调整循环，即获得校正流体调节器位置的第二控制环[520]前，流体调节器控制器可确定是否需要该调整循环。例如，如果流体调节器控制器不从处理发射器接收测量结果[516]，它可从流体调节器接收当前位置并将该当前位置与流体调节器的校正位置(例如从中央控制设施接收的最近流体调节器位置)进行比较。如果两位置之间的差异不超过可调的预编程阈值，则流体调节器控制器可确定“苏醒”循环是否结束[536]。如果差异超过该阈值，则流体调节器控制器可开始调整循环[520]。

如果流体调节器控制器已从处理发射器接收到测量结果[516]并执行第一控制环以确定校正的流体调节器位置[518]，则它接收流体调节器的当前位置并将该当前位置与流体调节器的校正位置进行比较。如果这两个位置之间的差异不超过可调的预编程阈值，则流体调节器控制器可确定“苏醒”循环是否结束[536]。否则它开始调整循环[520]。一旦“苏醒”循环结束，但在进入“睡眠”循环前，流体调节器控制器可运行一诊断例程以检查流体调节器状态(例如低供给压力)。在诊断例程结束后，流体调节器控制器可根据需要将警告发送至中央控制设施。

图6示出用于控制流体调节的过程600。过程600例如示出流体调节器控制器200的一种工作模式。过程600可通过包含与流体调节系统100相同的中央控制设施、流体调节器控制器、流体调节器和处理发射器的系统来实现。此外，过程600可通过包含在中央控制设施内或与之集成的工艺控制功能的流体调节系统来实现。

流体调节器控制器开始于“睡眠”模式，例如低功率模式[602]。在“睡眠”模式中，流体调节器控制器可在预编程的时间切换至“苏醒”模式，例如高功率模式[604]。例如，可编程流体调节器控制器以使其停留在“睡眠”模式长达一秒、五秒、十秒或任何适合的时间段。流体调节器控制器处于“苏醒”模式相比“睡眠”模式的时间百分比可影响例如流体调节器控制器中的功率发生器的寿命以及流体调节器控制器对流体调节器所要求的调整作出反应的能力。流体调节器控制器在规定时间间隔结束后切换至“苏醒”模式。

如果流体调节器控制器在预编程的时间间隔不进入“苏醒”模式，则控制器等待来自中央控制设施的“苏醒”信号[606]。流体调节器控制器的收发器在低功率模式下保持运作以从例如中央控制设施接收无线信号。如果流体调节器控制器未从中央控制设施接收“苏醒”信号，它保持在“睡眠”模式[602]。然而，一旦从中央控制设施接收到“苏醒”信号，则流体调节器控制器切换至“苏醒”模式[608]。流体调节器控制器的处理器从流体调节器接收反馈信号，该反馈信号向流体调节器控制器传达流体调节器的当前位置[610]。接着，流体调节器控制器的处理器可通过收发器将流体调节器的当前位置发送给中央控制设施[612]。

继续过程600，流体调节器控制器等待来自中央控制设施的调整信号[614]，例如新的流体调节器位置信号。在“苏醒”模式中，流体调节器控制器可执行例如编程的采样和传输速率。采样速率是流体调节器控制器确定流体调节器当前位置的时间间隔。这可例如通过从流体调节器接收反馈信号并相对反馈信号确定当前流体调节器位置来实现。该当前流体调节器位置以及其它数据可存储在流体调节器控制器的处理器存储器中。传输速率是流体调节器控制器发送例如当前流体调节器位置的信息至中央控制设施或其它合适地点的时间间隔。

如果流体调节器控制器未从中央控制设施接收调整信号，则控制器进入调节循环[618]。这允许流体调节器控制器将流体调节器调整至其由中央控制设施规定的最末位置，该位置存储在处理器存储器中。流体调节器可能在其正常操作中经历与校正位置的“漂移”。因此，流体调节器控制器可通过调整流体调节器而校正这种“漂移”，即使没有从中央控制设施接收到新的调节器位置。

如果流体调节器控制器从中央控制设施接收到调整信号，则处理器用新的流体调节器位置更新存储在处理器存储器中的校正的流体调节器位置[616]。例如，存储在处理器存储器中的校正流体调节器位置可以是最后从中央控制设施接收的流体调节器位置。

继续过程600，流体调节器控制器执行一控制环以获得流体调节器的校正位置[618]。该控制环可以是例如比例积分微分(PID)环。处理器提供例如电流-压力换能器的换能器，提供电信号以将流体调节器调整至由控制环确定的其要求位置[620]。接着，处理器随后向内阀供电，从而使内阀开启[622]。换能器随后向气动中继器提供气压信号以将流体调节器调整至要求的位置；该气压信号流过开启的内阀[624]。在一些实现中，内阀可以是常闭的压电阀。在其它实现中，内阀可以是常闭的电磁阀。气动中继器然后向流体调节器提供例如气压控制信号的控制信号以将流体调节器调整至校正位置[626]。

流体调节器控制器接下来通过来自流体调节器的反馈信号接收流体调节器的新位置[628]。如果处理器确定流体调节器处于校正位置[630]，则控制器可以无线方式将流体调节器的新位置通过流体调节器控制器的收发器发送给中央控制设施[632]。然而，如果流体调节器的新位置是不正确的[630]，即处在与存储在处理器存储器中的校正流体调节器位置不匹配或基本不匹配的位置，则处理器再次开始调整循环[618]。

一旦流体调节器控制器已正确地调整流体调节器，流体调节器控制器确定“苏醒”周期是否已结束[634]。例如，在一些实现中，流体调节器控制器可具有预编程时间的“苏醒”模式。该“苏醒”模式时间间隔可例如取决于最近对流体调节器作出的调整量。例如，可对流体调节器控制器预编程以使“苏醒”模式时间间隔随着流体调节器的最近调整次数的增加而变得更长。

如果“苏醒”循环未结束，流体调节器控制器保持在“苏醒”模式，并等待来自中央控制设施的新流体调节位置[614]。然而，如果“苏醒”循环结束，则流体调节器控制器确定是否需要更换功率发生器[636]。如果功率发生器需要更换，例如功率发生器接近其使用寿命的终点，则流体调节器控制器通过收发器将无线信号传至中央控制设施，该中央控制设施指示功率发生器需要更换[638]。流体调节器控制器可编程以指示当功率发生器已到达全容量的规定百分比(例如全容量的10％)时需要更换功率发生器。如此，负责更换功率发生器的操作人员有时间更换功率发生器并使流体调节器控制器仍然发挥其全部功能。在一些实现中，流体调节器控制器还可包括备用功率发生器，当该功率发生器被更换或已耗尽电力时，它向流体调节器控制器供电。

在向中央控制设施传达功率发生器要求更换后，或如果确定功率发生器不需要更换，则流体调节器控制器准备进入“睡眠”模式[640]。例如处理器和收发器的流体调节器控制器组件可从功率发生器抽取较少的功率[642]。在“睡眠”模式下，收发器可工作以仅接收无线通信。随着处理器进入“睡眠”模式，它不向内阀供电或基本不供电。由于没有功率或基本没有功率，内阀关闭，由此使送至气动中继器的气压信号保持恒定[644]。接着，流体调节器控制器处于“睡眠”模式[602]。

尽管图6示出流体调节的一种过程，然而其它流体调节过程可包括较少和/或不同的操作安排。另外，过程600中的一些步骤可与其它步骤并行地完成。例如，如果流体调节器控制器作为独立、预编程的装置工作，则流体调节器控制器可不将新的流体调节器位置发送至中央处理设施。此外，不是在流体调节器控制器200中利用换能器、内阀、气动中继器的配置，而是步骤600可利用以流体调节器控制器300为例的流体控制组合件的这些组件的配置和操作。

在一些实现中，过程600还可包括将流体调节器控制器从“睡眠”模式切换至“苏醒”模式的其它方法。例如，一旦从中央控制设施接收到新的调节器位置信号，不是立刻切换至“苏醒”模式，而是流体调节器控制器将接收的新位置信号与当前流体调节器位置进行比较，该当前流体调节器位置通过反馈线更新。如果新的位置信号需要流体调节器从其当前位置调节大于预编程的、可调的阈值的调整量，则流体调节器控制器可从“睡眠”模式切换至“苏醒”模式，否则，控制器可保持在“睡眠”模式。

又如，流体调节器控制器可从“睡眠”模式切换至“苏醒”模式而不必从中央控制设或在预编程的“苏醒”循环处接收新的位置信号。例如，流体调节器控制器可执行采样率，即在处于“睡眠”模式时以预定时间间隔从流体调节器接收反馈信号。如果反馈信号指示的当前流体调节器位置与从中央控制设施接收的之前位置信号相差超过预编程的、可调的阈值(例如由于“漂移”)，则流体调节器控制器可切换至“苏醒”模式以校正该差异。

另外，不利用换能器、内阀和气动中继器的组件和配置，过程600可利用流体调节器控制器400的配置来控制流体调节。例如，如果过程600利用流体调节器控制器400以控制流体调节，则可改变和/或省去过程600的某些步骤。例如，由于流体调节器控制器400可不包括内阀，因此流体调节器控制器的处理器不需要向内阀供电以使其开启[622]。另外，换能器可直接向气动中继器提供气压信号[624]。

过程600还可包括额外的步骤。例如，在执行调节循环(即第二控制环)以获得校正流体调节器位置[618]前，在流体调节器控制器未从中央控制设施接收新的流体调节器位置[614]后，它可从流体调节器接收流体调节器的当前位置并将当前位置与流体调节器的校正位置进行比较。如果这两个位置之间的差异不超过一可调、预编程的阈值，则流体调节器控制器可确定“苏醒”循环是否结束[634]。如果该差异超过该阈值，则流体调节器控制器可开始调整循环[618]。

如果流体调节器控制器从中央控制设施接收到新的流体调节器位置[614]并用新的流体调节器位置更新校正流体调节器位置[616]，则它可接收流体调节器的当前位置并将该当前位置与流体调节器的校正位置进行比较。如果两位置之间的差不超过可调、可编程的阈值，则流体调节器控制器可确定“苏醒”循环是否结束[634]，否则就开始可调整循环[618]。

已描述了一些实现，并提到或提出了若干其它实现。然而，本领域内技术人员清楚地知道，可对这些实现作出多种添加、删除、更替和替换同时仍然获得流体调节控制。因此，所保护的主题事项的范围应当基于下面的权利要求书判定，权利要求书涵盖了一种或多种实现的一个或多个方面。

Claims (31)

1.一种用于流体调节控制的装置，所述装置包括：

处理器，所述处理器适配成产生用于控制流体调节器的命令并调整所述装置的功率状态，所述功率状态包括低功率模式和高功率模式，所述装置在低功率模式期间比在高功率模式期间消耗显著较少的功率；

流体控制组合件，所述流体控制组合件包括电-压力换能器，所述换能器适配成在高功率模式期间响应来自处理器的命令而接收控制流体并调整所述控制流体，所述流体控制组合件可作用于在低功率模式期间将经调整的控制流体保持在基本恒定值；以及

电源，所述电源可作用于向所述处理器和所述流体控制组合件供电。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述流体控制组合件适配成在低功率模式期间无需接收来自所述处理器的命令便使经调整的控制流体在低功率模式期间保持在基本恒定值。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述流体控制组合件还包括阀，所述阀适配成在高功率模式期间使经调整的控制流体通过并在低功率模式期间保持经调整的控制流体的值。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述流体控制组合件还包括中继器，所述中继器耦合在换能器和阀之间并适配成接收经调整的控制流体并在其传至阀之前进一步调整所述控制流体。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述流体控制组合件还包括中继器，所述中继器耦合于阀并适配成从阀接收经调整的控制流体并进一步调整控制流体。

6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述阀包括压电阀。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器适配成在低功率模式期间消耗显著较少的功率。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理器适配成在低功率模式期间几乎不消耗功率。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：收发器，所述收发器耦合于处理器和电源并适配成以无线方式在网络、中央控制设施或处理发射器的至少一个之间传送流体调节控制信息。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述收发器适配成在低功率模式期间比在高功率模式期间消耗显著较少的功率。

11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述流体调节控制信息包括处理发射器测量值，该测量值包括压力值、温度值或流量值。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理器适配成一旦接收到流体调节控制信息就使装置从低功率模式过渡至高功率模式，所述处理器适配成将与流体调节控制信息关联的命令发送至流体控制组合件。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制流体包括空气。

14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源是电池。

15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述电池是锂电池。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器适配成在规定时间间隔后使装置从低功率模式过渡至高功率模式。

17.一种用于流体调节的系统，所述系统包括：

中央控制设施，所述中央控制设施适配成以无线方式传达流体调节控制信息；

流体调节器；以及

流体调节控制装置，所述控制装置可通信地耦合于所述流体调节器并包括：

处理器，所述处理器适配成产生控制所述流体调节器的命令并调整所述控制装置的功率状态，所述功率状态具有低功率模式和高功率模式，所述控制装置在低功率模式期间比在高功率模式期间消耗显著较少的功率；

流体控制组合件，所述流体控制组合件包括电-压力换能器，所述换能器适配成在高功率模式期间响应来自处理器的命令接收控制流体并调整控制流体，所述流体控制组合件适配成在低功率模式期间使经调整的控制流体保持在基本恒定值；

电源，所述电源适配成向所述处理器和所述流体控制组合件供电；

收发器，所述收发器耦合于处理器和电源并适配成以无线方式传达流体调节控制信息。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述流体控制组合件适配成在低功率模式期间无需接收来自所述处理器的命令便使经调整的控制流体在低功率模式期间保持在基本恒定值。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述流体控制组合件还包括阀，所述阀适配成在高功率模式期间使经调整的控制流体通过并在低功率模式期间保持经调整的控制流体的值。

20.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述处理器适配成在低功率模式期间消耗显著较少的功率。

21.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述收发器适配成在更低功率模式期间消耗显著较少的功率。

22.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述处理器适配成一旦接收到流体调节控制信息则使所述装置从低功率模式过渡至高功率模式，所述处理器适配成将与所述流体调节控制信息关联的命令发送给所述流体控制组合件。

23.一种用于流体调节控制装置的方法，所述方法包括：

在控制装置中产生功率；

调整所述控制装置的功率状态，所述功率状态包括低功率模式和高功率模式，所述控制装置在低功率模式期间比在高功率模式期间消耗显著较少的功率；

产生用于所述控制装置的流体控制组合件的命令信号；

接收控制流体；

在高功率模式期间响应所述命令用所述流体控制组合件调整控制流体以产生用于流体调节器的控制信号；以及

在低功率模式期间用所述流体控制组合件使流体调节器控制信号保持在基本恒定值。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，在低功率模式期间用所述流体控制组合件使所述流体调节器控制信号保持在基本恒定值包括：无需所述流体控制组合件接收命令信号就使所述流体调节器控制信号保持在基本恒定值。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于：

在高功率模式期间响应命令用所述流体控制组合件调整控制流体包括在高功率模式期间使经调整的控制流体通过所述控制装置的阀；以及

在低功率模式期间无需所述流体控制组合件接收命令信号就用所述流体控制组合件使所述流体调节器控制信号保持在基本恒定值包括在低功率模式期间用阀保持经调整的控制流体的值。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括：

将经调整的控制流体从所述换能器传至所述控制装置的中继器；以及

通过所述中继器进一步调整控制流体；以及

将进一步调整的控制流体从中继器传至阀。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括：

将经调整的控制流体从所述阀传至所述控制装置的中继器；以及

通过所述中继器进一步调整控制流体。

28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括：使用收发器在所述控制装置与网络、中央控制设施和处理发射器中的至少一个之间以无线方式传达流体调节控制信息。

29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括在低功率模式期间使所述收发器过渡至更低的功率状态。

30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括一旦由所述控制装置接收到流体调节控制信息就使所述控制装置从低功率模式过渡到高功率模式。

31.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括在低功率模式期间使所述控制装置的处理器过渡至更低功率状态。

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