CN102738788B - 定位器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种定位器，其将内部电路的阻抗抑制在较低，增加向电空变换部等的功能电路部的电流，不牺牲基本功能，且使调节阀的异常诊断、自身的异常诊断等的附加功能的功能电路部工作。电空变换部的线圈与恒电压电路并联连接。电流调整部设置于向线圈的电流Id的供给路径上。通过来自主体电路的CPU的指令控制在该电流调整部的电流的调整值。CPU检测来自上位侧系统的供给电流I的实际值作为当前的供给电流，判断在该当前的供给电流中是否有能够分配给电空变换部的剩余电流。这时，将超过4mA的供给电流作为剩余电流，在有剩余电流的情况下，向电流调整部分发送指令，以将该剩余电流分配给线圈。

Description

定位器
技术领域
本发明涉及一种通过一对电线从上位侧系统接受电流的供给，根据该供给电流的值控制调节阀的开度的定位器。
背景技术
以往，这种定位器设计成通过经一对电线从上位侧系统输送来的4～20mA的电流进行动作。例如，当从上位侧系统输送来4mA的电流时使调节阀的开度为0％，当输送来20mA的电流时使调节阀的开度为100％。
这种情况下，因为来自上位侧系统的供给电流在4mA(下限电流值)～20mA(上限电流值)的范围变化，所以，可以使得定位器的内部电路以作为由上位侧系统供给的电流值而始终确保的4mA以下(例如3.8mA)的电流工作(例如，参考专利文献1)。又，该电流称为最低工作电流，例如，3.8mA左右。
图7表示现有的定位器的主要部分的构成。该定位器100通过一对电线L1、L2从上位侧系统200接受电流I的供给，由该供给电流I产生自身的工作电源，另一方面根据该供给电流I的值控制未图示的调节阀的开度。
定位器100具有：包含CPU(中央运算处理器)1的主体电路2、包含齐纳二极管D1的恒电压电路3、将来自主体电路2的电信号变换为气压信号的电空变换部4、和电阻R1。
恒电压电路3和电阻R1串联连接在来自上位侧系统200的电流I所输入输出的端子T1、T2之间，恒电压电路3和电阻R1的连接点接地。又，电空变换部4具有驱动喷嘴·挡板机构(未图示)的线圈4-1，来自主体电路2的电信号供给至该线圈4-1。
关于该定位器100，恒电压电路3由来自上位侧系统200的供给电流I生成恒电压V1，将该生成的恒电压V1作为工作电源供给至主体电路2。主体电路2的CPU1将在电阻R1电流I的流出侧产生的电压Vs作为目标开度θsp输入，即将与来自上位侧系统200的供给电流I的值对应的电压Vs作为目标开度θsp输入，又将从调节阀反馈回来的电压Vr作为调节阀的实际开度θpv输入，将电信号供给至电空变换部4的线圈4-1以使得目标开度θsp与实际开度θpv一致。
关于该电路构成，来自上位侧系统200的在4～20mA间变化的电流I被供给，然而，在该供给电流I中，电路的消耗电流(工作电流)Ic在主体电路2侧的线LA上流动，超过该工作电流Ic的剩余的电流作为剩余电流Iv(Iv＝I-Ic)在恒电压电路3侧的线LB上流动。又，如图8所示，相对于供给电流I的4～20mA(θsp＝0～100％)的变化，在电空变换部4的线圈4-1上流动有0～0.7mA的电流Id。
另一方面，在专利文献2、3所示的定位器中，电空变换部的线圈及其它的电路串联连接，且将电空变换部的线圈设置于上游侧。由此，流动于电空变换部的线圈的电流增加，相对于温度等的外部扰动的稳定性的余地变大，从而调节阀的响应性变得更好。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-151941号公报
专利文献2：日本特开平11-304033号公报(专利第3596293号)
专利文献3：日本特开2000-304148号公报(专利第3635982号)
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献2、3中所记载的方式，虽然使流动于电空变换部中的电流增大，由于内部电路为串联(电空变换部的线圈及其它的电路为串联)，内部电路的阻抗增加，定位器的能够工作的端子间电压(最小工作端子间电压)变高。因此，难以实现将在两条线的传输路径(一对电线)间串联的两个定位器(连接两个)进行连接，或者和其它的负载进行连接这样的使用方法。
例如，在来自两线的传输路径的供给电压为15V的情况下，连接两个定位器的话，该定位器的端子间电压则为7.5V。这时，在专利文献2、3中所记载的方式中，由于内部电路为串联，定位器的最小工作端子间电压则为12V，所以无法将两个定位器连接在两线的传输路径间。这时，对于连接两个定位器，来自两线的传输路径的供给电压必须为24V。
又，近年，关于定位器，除了调节阀的阀开度控制这样的本来的功能(基本功能)之外，还要求增加调节阀的异常诊断、自身的异常诊断等功能作为附加功能。但是，应对这样的多功能化的要求的话，必须对用于使附加功能的功能电路部工作的电流进行分配，这些被分配给了附加功能的功能电路部的电流使得分配给基本功能的功能电路部的电流必然减少，从而导致基本功能的降低。
本发明是为了解决这样的课题而作出，其目的是提供一种能够将内部电路的阻抗抑制在较低，且增加向电空变换部等的功能电路部的电流，不牺牲基本功能，且能够使调节阀的异常诊断、自身的异常诊断等附加功能的功能电路部工作的定位器。
解决问题的手段
为了达到上述那样的目的，本发明的定位器通过一对电线从上位侧系统接受电流的供给，根据该供给电流的值控制调节阀的开度，所述定位器的特征在于，具有：恒电压电路，其由所述供给电流生成恒电压作为自身的工作电源；功能电路部，其与所述恒电压电路并联连接；供给电流检测单元，其检测所述供给电流的实际值作为当前的供给电流；和剩余电流分配单元，其判断在所述被检测出的当前的供给电流中是否有能够转用于所述功能电路部的剩余电流，在有剩余电流的情况下，将该剩余电流分配给所述功能电路部。
根据本发明，检测供给电流的实际值作为当前的供给电流，判断在该被检测的供给电流中是否有能够转用于功能电路部的剩余电流，在有剩余电流的情况下，该剩余电流被分配给功能电路部。又，由于功能电路部与恒电压电路并联连接，将内部电路的阻抗抑制在较低。由此，在使功能电路部为电空变换部的情况下，能够将内部电路的阻抗抑制在较低，且增加向电空变换部的电流。又，在使功能电路部为调节阀的异常诊断、自身的异常诊断等的附加功能的功能电路部的情况下，能够不牺牲基本功能，使这些附加功能的功能电路部工作。又。在使功能电路部为包含中央运算处理器的基本功能的功能电路部的情况下，能够提高中央运算处理器的工作速度，使控制性、响应性提高。
发明效果
根据本发明，将功能电路部与恒电压电路并联连接，且检测供给电流的实际值作为当前的供给电流，判断在该检验出的当前的供给电流中是否有能够转用于功能电路部的剩余电流，在有剩余电流的情况下，将该剩余电流分配给功能电路部，因此能够将内部电路的阻抗抑制在较低，且增加向电空变换部等的功能电路部的电流，不牺牲基本功能，且使调节阀的异常诊断、自身的异常诊断等的附加功能的功能电路部工作。
附图说明
图1是表示本发明涉及的定位器的一实施形态(实施形态1)的主要部分的构成的图。
图2是表示来自上位侧系统的被供给至该定位器的供给电流以及被供给至电空变换部的线圈的电流的关系的图。
图3是表示本发明涉及的定位器的另一实施形态(实施形态2)的主要部分的构成的图。
图4是表示该定位器所使用的表格的一个例子的图表。
图5是表示该定位器所使用的表格的另一个例子的图表。
图6是表示该定位器所使用的表格的又一个例子的图表。
图7是表示现有的定位器的主要部分的构成的图。
图8是表示来自上位侧系统的被供给至现有的定位器的供给电流以及被供给至电空变换部的线圈的电流的关系的图。
符号说明
1…CPU；2…主体电路；3…恒电压电路；4…电空变换部；4-1…线圈；5…电流调整部；6…阀诊断部；7…自身诊断部；D1…齐纳二极管；R1…电阻；T1、T2…端子；L1、L2…一对电线；M1…存储器；TB1…表格；LA、LB、LC…线；100A、100B…定位器；200…上位侧系统。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施形态进行详细的说明。
(实施形态1)
图1是表示本发明涉及的定位器的一实施形态(实施形态1)的主要部分的构成的图。在该图中，与图7相同的符号表示与参照图7所说明的构成要素相同或者等同的构成要素，其说明省略。
在该实施形态1中，电空变换部4与恒电压电路3并联连接。即，将电空变换部4的线圈4-1连接在来自恒电压电路3的恒电压V1的供给线LA和接地线LC之间，使得电流Id流至线圈4-1。又，将电流调整部5设置于向该线圈4-1的电流Id的供给路径上，通过来自主体电路2的CPU1的指令控制在该电流调整部5的电流的调整值。
CPU1根据储存于存储器M1中的程序而工作，检测在电阻R1的电流I的流出侧产生的电压Vs作为供给电流I的实际值(当前的供给电流)，判断在当前的供给电流中是否有能够转用于电空变换部4的剩余的电流。在该实例中，CPU1将超过4mA的供给电流作为剩余电流。而且，在有剩余电流的情况下，CPU1向电流调整部5发送指令，以将该剩余电流分配给电空变换部4的线圈4-1。
由此，如图2所示，在来自上位侧系统200的供给电流I为4mA的情况下，使向线圈4-1的电流Id为0mA，在来自上位侧系统200的供给电流为20mA的情况下，使向线圈4-1的电流Id为16mA。
即，在图7所示的定位器100中，剩余电流Iv仅流经恒电压电路3侧的线LB，就那样回流至上位侧系统200，但是在本实施形态的定位器100A中，将剩余电流Iv作为向线圈4-1的电流Id进行有效利用。
由此，流动于线圈4-1的电流增加，相对于温度等的外部扰动的稳定性的余地变大，从而调节阀的响应性变得更好。又，由于线圈4-1与恒电压电路3并联连接，内部电路的阻抗被抑制在较低。由此，端子间电压被抑制在较低，能够实现将两个定位器100A连接在两线的传输路径间，或者和其它的负载进行连接这样的使用方法。
(实施形态2)
在图3中表示对于图1中示出的定位器100A设置调节阀的异常诊断、自身的异常诊断等的附加功能的例子的实施形态2。
在该实施形态2的定位器100B中，设置有作为进行调节阀的异常诊断的功能电路部的阀诊断部6和作为进行自身的异常诊断的功能电路部的自身诊断部7。阀诊断部6以及自身诊断部7也和作为一个功能电路部而设置的电空变换部4同样地，与恒电压电路3并联连接。
以下。将在电空变换部4进行的电空变换的功能作为功能A，将在阀诊断部6进行的调节阀的异常诊断的功能作为功能B，将在自身诊断部7进行的自身的异常诊断的功能作为功能C。
主体电路2的CPU1按照被储存于存储器M1中的程序而工作，一方面控制向电空变换部4的线圈4-1的电流Id的值，另一方面控制阀诊断部6以及自身诊断部7的工作模式的“H”/“L”。
在存储器M1中，除了储存有上述程序以外，还存储有表格TB1，所述表格TB1将供给电流I能取得的电流的范围(0～20mA)划分为多个电流范围的分区，并对该被划分的电流范围的每一个分区规定分配剩余电流的功能电路部的组合。
在图4中示出表格TB1的一个例子。在该表格TB1中，将供给电流I能取得的电流的范围(0～20mA)划分为四个电流范围，将“A+B(L)+C(L)”规定为与分区1的电流范围(0～4mA)相对应的功能的组合，将“A(X)+B(L)+C(L)”规定为与分区2的电流范围(4～16mA)相对应的功能的组合，将“A(X)+B(H)+C(L)”规定为与分区3的电流范围(16～18mA)相对应的功能的组合，将“A(X)+B(H)+C(H)”规定为与分区4的电流范围(18～20mA)相对应的功能的组合。
又，B(L)、C(L)表示使功能B、C的工作模式为“L”(附带限制的工作)，B(H)、C(H)表示使功能B、C的工作模式为“H”(原工作)。这时，虽然在功能B的工作模式“H”中分配剩余电流，然而在功能B的工作模式“L”中则没有分配剩余电流。同样地，虽然在功能C的工作模式“H”中分配剩余电流，然而在功能C的工作模式“L”中没有分配剩余电流。又，“A”表示对于功能A没有分配剩余电流，“A(X)”表示对于功能A分配剩余电流。
因此，在图4所示的表格TB1中示出：对于分区1的电流范围被规定的“A+B(L)+C(L)”没有分配剩余电流的功能电路部；对于分区2的电流范围被规定的“A(X)+B(L)+C(L)”，分配剩余电流的功能电路部的组合仅为功能A的功能电路部；对于分区3的电流范围被规定的“A(X)+B(H)+C(L)”，分配剩余电流的功能电路部的组合为功能A和功能B的功能电路部；对于分区4的电流范围被规定的“A(X)+B(H)+C(H)”，分配剩余电流的功能电路部的组合为功能A、功能B和功能C的功能电路部。
〔分区1：电流范围为0～4mA的情况〕
此时，来自上位侧系统200的供给电流I在0～4mA的范围内。这时，CPU1确认供给电流I的实际值(当前的供给电流)属于分区1的电流范围，从表格TB1读出作为其所属的分区1的电流范围的功能的组合的“A+B(L)+C(L)”，按照该读出的功能的组合规定剩余电流的分配。
这时，由于“A+B(L)+C(L)”表示没有分配剩余电流的功能电路部，CPU1判断没有能够转用于功能A、B、C的功能电路的剩余电流，使向作为功能A的功能电路部的电空变换部4的线圈4-1的电流Id为0mA，使作为功能B的功能电路部的阀诊断部6的工作模式为“L”，使作为功能C的功能电路部的自身诊断部7的工作模式为“L”。
〔分区2：电流范围为4～16mA的情况〕
此时，来自上位侧系统200的供给电流I在4～16mA的范围内变化。这时，CPU1确认供给电流I的实际值(当前的供给电流)属于分区2的电流范围，从表格TB1读出作为其所属的分区2的电流范围的功能的组合的“A(X)+B(L)+C(L)”，按照该读出的功能的组合规定剩余电流的分配。
这时，由于“A(X)+B(L)+C(L)”表示分配剩余电流的功能电路部的组合仅为功能A的功能电路部，CPU1判断有能够转用于功能A的功能电路部的剩余电流，将供给电流I中超过4mA的部分作为剩余电流(第1剩余电流)，向电流调整部5发送指令，以将该剩余电流分配至作为功能A的功能电路部的电空变换部4的线圈4-1。
〔分区3：电流范围为16～18mA的情况〕
此时，来自上位侧系统200的供给电流I在16～18mA的范围内变化。这时，CPU1确认供给电流I的实际值(当前的供给电流)属于分区3的电流范围，从表格TB1读出作为其所属的分区3的电流范围的功能的组合的“A(X)+B(H)+C(L)”，按照该读出的功能的组合规定剩余电流的分配。
这时，由于“A(X)+B(H)+C(L)”表示分配剩余电流的功能电路部的组合为功能A和功能B的功能电路部，CPU1判断除功能A之外进一步有能够转用于功能B的功能电路部的剩余电流，将供给电流I中超过16mA的部分作为进一步的第2剩余电流，将作为功能B的功能电路部的阀诊断部6的工作模式切换为“H”。由此，一边持续向电空变换部4的线圈4-1的第1剩余电流的分配，一边向阀诊断部6分配第2剩余电流，阀诊断部6以原工作进行工作。在这样的情况下，由于向主体电路2的电流没有被削减，所以不会导致基本功能的降低。
〔分区4：电流范围为18～20mA的情况〕
此时，来自上位侧系统200的供给电流I在18～20mA的范围内变化。这时，CPU1确认供给电流I的实际值(当前的供给电流)属于分区4的电流范围，从表格TB1读出作为其所属的分区4的电流范围的功能的组合的“A(X)+B(H)+C(H)”，按照该读出的功能的组合规定剩余电流的分配。
这时，由于“A(X)+B(H)+C(H)”表示分配剩余电流的功能电路部的组合为功能A、功能B和功能C的功能电路部，CPU1判断除功能A、B之外进一步有能够转用于功能C的功能电路部的剩余电流，将供给电流I中超过18mA的部分作为进一步的第3剩余电流，将作为功能C的自身诊断部7的工作模式切换为“H”。由此，一边持续向电空变换部4的线圈4-1的第1剩余电流的分配，且一边接受第2剩余电流的分配持续阀诊断部6的原工作，还向自身诊断部7分配第3剩余电流，自身诊断部7以原工作进行工作。在这样的情况下，由于向主体电路2的电流没有被削减，所以不会导致基本功能的降低。
又，虽然在图4的表格TB1中规定了电流范围的每一个分区的分配剩余电流的功能回路部的组合，然而该功能的组合也可以通过来自上位侧系统200的指示来规定。例如，如图5所示，将“A(X)+B(Hable)+C(L)”规定为相对于分区3的电流范围的功能组合，将“A(X)+B(Hable)+C(Hable)”规定为相对于分区4的电流范围的功能组合，通过来自上位侧系统200的指示将B(Hable)、C(Hable)确定为“B(H)”、“C(H)”。
这时，B(Hable)表示通过来自上位侧系统200的指示能够从B(L)变化为B(H)，C(Hable)表示通过来自上位侧系统200的指示能够从C(L)变化为C(H)。因此，如图6所示，在分区3为“A(X)+B(Hable)+C(Hable)”，功能C能够从C(L)变化为C(H)，功能B不能从B(L)变化为B(H)。
又，虽然在图3所示的构成中，持续电空变换部4的线圈4-1的电流供给，将剩余电流分配于阀诊断部6、自身诊断部7，但也可以不向电空变换部4的线圈4-1分配剩余电流，仅将剩余电流分配给阀诊断部6、自身诊断部7。
又，附加功能的功能电路部不限于阀诊断部6、自身诊断部7，也可以将传感器类(压力、加速度、温度)等作为附加功能电路部，向待机模式、附带限制的工作、原工作进行切换。
又，也可以将包含CPU1的主体电路2作为功能电路部，在有剩余电流的情况下，将剩余电流分配给主体电路2自身，使得CPU1的工作速度提高。由此，能够使控制性、响应性提高。
又，在上述的实施形态中，虽然将超过4mA的供给电流作为剩余电流，但是也可以将超过作为内部电路的最低工作电流的3.8mA的电流作为剩余电流，当然也可以自由地规定电流范围的分区、功能的组合。
产业上的利用可能性
本发明的定位器作为控制调节阀的开度的设备，可以用于过程控制等各种领域。

Claims (4)

1.一种定位器，所述定位器通过一对电线从上位侧系统接受供给电流，根据所述供给电流的值控制调节阀的开度，所述定位器的特征在于，具有：
恒电压电路，其由所述供给电流生成恒电压作为自身的工作电源；
供给电流检测单元，其检测所述供给电流的实际值作为当前的供给电流；
剩余电流分配单元，其判断在被检测出的当前的供给电流中是否有能够转用于功能电路部的剩余电流，在有剩余电流的情况下，将该剩余电流分配给所述功能电路部；
多个功能电路部，其作为功能电路部与所述恒电压电路并联连接；和
存储表格的存储单元，所述表格将所述供给电流能取得的电流的范围划分为多个电流范围的分区，并对每一个所述电流范围的分区规定分配剩余电流的所述功能电路部的组合，
所述剩余电流分配单元确认被检测出的当前的供给电流属于哪个所述电流范围的分区，从所述表格读出对于其所属的电流范围的分区所规定的功能电路部的组合，将剩余电流分配给该读出的组合的功能电路部。
2.如权利要求1所述的定位器，其特征在于，在所述表格中的分配所述剩余电流的功能电路部的组合中指定了所述功能电路部的工作模式。
3.如权利要求1或2所述的定位器，其特征在于，所述表格中的分配所述剩余电流的功能电路部的组合通过来自所述上位侧系统的指示被规定。
4.如权利要求1所述的定位器，其特征在于，所述功能电路部包含中央运算处理器，所述剩余电流分配单元，在有所述剩余电流的情况下，将所述剩余电流分配给所述功能电路部，使所述功能电路部的中央运算处理器的工作速度上升。
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