CN104329509B - 智能阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种智能阀，包含：一阀件连接一管路；该阀件内包含一阀片，该阀片连接一阀门开关，该阀门开关连接一阀门驱动器；该阀件上设有一位置传感器；一现场控制器，与该阀门驱动器及位置传感器连接，且具有一逻辑处理单元及一信号比对单元；该逻辑处理单元内建有逻辑判断库；该信号比对单元具有一位置信号资料库；该位置信号资料库依照该阀门驱动器的启动次别，依次记录位置信号及信号时间，并将其储存成一位置时间轨迹；该信号比对单元尚内建有一标准轨迹；一远控制端；以及一故障排除单元，能针对事故指挥该现场控制器来操作该阀件排除故障，或通过该远控制端向远场人员回报，以人为判断、处理。本发明能自动检测、修复阀故障。

Description

智能阀及其控制方法

技术领域

本发明是有关于阀体控制及监控系统，尤其是一种具自动检测修复功能的智能阀。

背景技术

在现今社会中，在许多有使用到流体管路的地方，大多在其特定位置处设置有一个阀件，用以控制其管内流体的流动状况。

尤其是对于在工业上的使用，对于流量的控制大多都是在管路内的特定位置处设置流量计，并且以电控的方式控制阀体内的开关大小，以控制管体内的流量。只是此种方式，大多都是将所有资讯传送至控制室内由专人监控后，监控人再把所需要的流量以控制信号方式传送至阀体控制器以控制管体内流量。但上述的监控方式，大多需要仰赖监控人本身对于资讯的判断而发出相关控制信号，而无法由系统自动判定，此种方式常常会因为人为的失误而造成安全事故。

如能有一种阀体的控制系统，能够自动判断阀体的相关状态，并且能自动排除一些简单的阀体障碍事故，相信能使阀体的监控及使用更为安全及便利。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

发明内容

所以本发明的目的是为解决上述现有技术上的问题，本发明中提出一种具自动检测修复功能的智能阀，能够监视阀体的相关信息，并能达到对阀体状态和即时及近端的自动控制，可以节省人力及成本。

可以在阀体近端建立一个现场控制器，以监视阀体开关程度与时间的关系，并由此所建立的位置时间轨迹与系统的标准轨迹或内建的判断逻辑进行比对以了解阀体的状态，并由一个故障排除单元在现场排除故障，不需经由人员的远端控制，可达到对阀体状态的即时及近端的自动控制，且可节省人力及成本。

为达到上述的目的，本发明提出一种具自动检测修复功能的智能阀，包含:一个阀件，连接一个管路；该阀件内包含一个阀片，该阀片用以控制流经该阀件流体的流量，该阀片连接该阀件上的一个阀门开关，该阀门开关连接一个阀门驱动器；该阀件上设置有一个位置传感器；一个现场控制器，与该阀门驱动器及该位置传感器连接，具有一个逻辑处理单元及一个信号比对单元；该逻辑处理单元内具有内建对应所接收的信号的逻辑判断库；该信号比对单元内具有一个位置信号资料库；该位置信号资料库依照该阀门驱动器的启动次另IJ，依次记录由该位置传感器接收的位置信号及信号时间，并将所接收的资料储存成一个位置时间轨迹；该信号比对单元内建有一个标准轨迹；一个远控制端，与该现场控制器连接，用以接收该现场控制器所接收的阀件相关资讯(阀件相关资讯可以是该现场控制器接收自位置传感器、逻辑处理单元和/或信号比对单元的信号，表示阀件的各种信息)以及下指令至该现场控制器的逻辑处理单元驱动该阀门驱动器，达到控制阀件的目的；以及一个故障排除单元，其内包含各种排除逻辑，能够对所有可能的事故，指挥该现场控制器以操作该阀件排除故障，或者通过该远控制端向远场人员回报，以人为判断阀件的状况以进行必需要的处理。

本发明的有益效果是:

通过在阀体近端建立一个现场控制器，以监视阀体开关程度与时间的关系，并由此所建立的位置时间轨迹与系统的标准轨迹或内建的判断逻辑进行比对以了解阀体的状态，并由一个故障排除单元在现场排除故障，不需经由人员的远端控制，可达到对阀体状态的即时及近端的自动控制，且可节省人力及成本。

由下文的说明可更进一步了解本发明的特征及其优点，阅读时并请参考附图。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的结构方块示意图。

图3为本发明的另一种结构方块示意图。

图4A至图4E为本发明的各种故障型态的轨迹状态。

【主要元件符号说明】

10 阀件

12 阀片

14 阀门开关

16 阀门驱动器

20 位置传感器

40 现场控制器

42 逻辑处理单元

44 信号比对单元

50 远控制端

60 故障排除单元

65 阀定位器

441 位置信号资料库。

具体实施方式

兹谨就本发明的结构组成，及所能产生的功效与优点，配合附图，举本发明的较佳实施例详细说明如下。

请参考图1，本发明的智能阀，包含:

一个阀件10，连接一个管路60，并可对于该管路60内的流体进行流量控管；该阀件10内包含一个阀片12，该阀片12用以控制流经该阀件10流体的流量，该阀片12连接该阀件10上的一个阀门开关14，该阀门开关14连接一个阀门驱动器16，该阀门驱动器16为电动或气动装置等动力输出装置。其中电动的阀门驱动器16可采用电磁阀或马达驱动。因此该阀门开关14可以运用近端全自动或远端半自动的方式控制阀片12的开合状态，使得流经该阀件10的流体流量受到控制。

该阀门开关14在特定位置处设置有一个位置传感器20，用以记录各时间内阀门开关14相对于特定位置的位置资讯，并将传感结果传送至特定装置，使得阀件10内的阀片12开合的程度得到传感及控制，间接控制流经该阀件10的流体流量；一般阀体设计中，该阀门开关14有一个电阻(图中没有显示)，可经由量测该电阻值而得知阀片12的开度。

请参考图1和图2，本发明尚包含:

一个现场控制器40，与该阀门驱动器16及该位置传感器20连接，具有一个逻辑处理单元42及一个信号比对单元44；

该逻辑处理单元42内具有内建对应所接收的信号的逻辑判断库，且对该阀门驱动器16具有控制功能，因此除了能判断该阀体的使用状况外，也可以根据所侦测的数据直接进行该阀门驱动器16的控制，间接控制该阀门开关14所连接的阀片12的开合程度。

该信号比对单元44与该逻辑处理单元42连接，该信号比对单元44内具有一个位置信号资料库441，该位置信号资料库441依照该阀门驱动器16的启动次别，依次记录由该位置传感器20接收的位置信号及信号时间，并将所接收的资料储存成位置时间轨迹(如图4所示)；该信号比对单元44根据内建的一个标准轨迹比对每次该阀门驱动器16启动时所产生的位置时间轨迹，并将每次比对过后的结果依据内建的条件规则发出信号至所连接的装置(如下述的故障排除单元60)。

一个远控制端50位于远离阀件的位置，与该现场控制器40连接，用以接收该现场控制器40所接收的阀件10相关资讯，且远控制端50可以为人员所监控，并由监控人员下指令至该现场控制器40的逻辑处理单元42驱动该阀门驱动器16，达到控制阀件10的目的。

该现场控制器40尚包含一个故障排除单元60，其内包含各种故障排除逻辑，可以对所有可能的事故，指挥该现场控制器40以操作该阀件排除故障，或者通过该远控制端50向远场人员回报，以人为判断阀件的状况以进行必要的处理。

本发明除适用于图2所示没有定位器的系统，也适用于图3所示有定位器的系统。其中该阀门驱动器16可以另外附加一个阀定位器65，以辅助阀门驱动器16使得阀的开度可以被更精确的定位。

本发明的操作包含三种控制模式。第一控制模式中，利用上述的位置时间轨迹对该阀件10进行必要的控制。其说明如下:

该现场控制器40在该阀门驱动器16启动后，该信号比对单元44便会将该阀门开关14上的位置传感器20传回的信号所形成的位置时间轨迹与该信号比对单元44内的该标准轨迹进行比对，将两个轨迹以特定规则进行阀件10状况的判定。并且以两个曲线之间的差异做为老化或故障程度的预估。如该信号比对单元44判定该位置时间轨迹与该标准轨迹相同或极近似，如图4A所示，意指该阀件10状况良好。如果该位置时间轨迹与该标准轨迹有偏差，开启至定位的时间轴比内建的标准轨迹开启至定位的时间较长，如图4B所示，则该信号比对单元44判定该阀件10的特定部件产生老化或有些微尼阻物件的现象，可将阀件10老化的相关讯息传送至该远控制端50，让使用者了解阀件10状况。其中两条线之间的差异可作为事故严重性的评估。

本发明的第二控制模式中，该逻辑处理单元以内建的独立逻辑对该阀件的状况监测并通过该故障排除单元排除故障。如该位置传感器20传回的信号所形成的位置时间轨迹显示该轨迹产生抖动(扭力不稳，有细小的异物)，停滞(卡死，可能有较大的异物)，停滞后再启动(阀座损坏)的状况，如图4C，图4D及图4E所示，意指在阀片12开启时产生特定程度的阻碍，该信号比对单元44判定该阀件10的阀片12周围具有异物造成卡住、堵塞的情形，并将阀件10堵塞的相关讯息传送至该远控制端50，让使用者了解阀件10状况。

本发明的第三操作模式，是结合该第一操作模式及该第二操作模式，即该信号比对单元44将该阀门开关14上的位置传感器20传回的信号所形成的位置时间轨迹与该信号比对单元44内的该标准轨迹进行比对，将两个轨迹以特定规则进行阀件10状况的判定；另外经该信号比对单元44判定该阀件10的阀片12周围具有异物造成卡住、堵塞的情形发生时，此时故障排除单元60会驱动该阀门驱动器16，使得该阀门开关14产生反复开关的动作，借此排除阀片12被异物堵塞或生锈的状况，若持续无法改善，则传送特定讯息至该远控制端50，使使用者了解该阀件10情况。阀门开关14产生反复开关的振幅可视实际情况改变。如需要且实际情况许可，可再作一次阀件开启的动作，以得到阀件开启时的时间位移曲线，并与标准曲线作比对。

本发明使用时在阀体近端建立一个现场控制器，以监视阀体开关程度与时间的关系，并由此所建立的位置时间轨迹与系统的标准轨迹或内建的判断逻辑进行比对以了解阀体的状态，并由一个故障排除单元在现场排除故障，不需经由人员的远端控制，可达到对阀体状态的即时及近端的自动控制，且可节省人力及成本。

综上所述，本发明人性化的体贴设计，相当符合实际需求。其具体改进现有缺失，相较于现有技术明显具有突破性的进步优点，确实具有功效的增进，且非易于达成。本发明未曾公开或揭露于国内与国外的文献与市场上，已符合专利法规定。

上列详细说明是针对本发明的一种可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

Claims (8)

1.一种智能阀，其特征在于，包含:

一个阀件，连接一个管路；该阀件内包含一个阀片，该阀片用以控制流经该阀件流体的流量，该阀片连接该阀件上的一个阀门开关，该阀门开关连接一个阀门驱动器；该阀件上设置有一个位置传感器；以及

一信号比对单元，该信号比对单元内具有一个位置信号资料库；该位置信号资料库依照该阀门驱动器的启动次别，依次记录由该位置传感器接收的位置信号及信号时间，并将所接收的资料储存成一个位置时间轨迹；该信号比对单元内建有一个标准轨迹；

当比对该标准轨迹与该位置传感器传回的信号所形成的该位置时间轨迹，由该标准轨迹与该位置时间轨迹之间的差异预估该阀件的老化或故障程度，且当该位置时间轨迹显示抖动或停滞的状况时，判定该阀片发生被异物卡堵或阀片生锈的阻碍状况，当判定该阀片发生被异物卡堵或阀片生锈的阻碍状况时，该阀门驱动器驱动该阀门开关，使该阀门开关产生反复开关的动作以排除该阻碍状况。

2.如权利要求1所述的智能阀，更包含一逻辑处理单元，该逻辑处理单元内具有内建对应所接收的信号的逻辑判断库，该逻辑处理单元将该位置时间轨迹与该标准轨迹进行比对，将两个轨迹以特定规则进行阀件状况的判定，或者以内建的逻辑判断库中的独立逻辑监测该阀件的状况。

3.如权利要求1所述的智能阀，更包含一个远控制端，用以接收一现场控制器所接收的阀件相关资讯并下指令至该现场控制器以驱动该阀门驱动器。

4.如权利要求1所述的智能阀，更包含一个故障排除单元，当该阀件的阀片发生被异物卡堵或阀片生锈的阻碍状况时，该故障排除单元驱动该阀门驱动器，使得该阀门开关产生反复开关的动作。

5.如权利要求1所述的智能阀，其特征在于:该阀门驱动器为电动或气动装置。

6.如权利要求1所述的智能阀，其特征在于:该阀门驱动器附加有一个阀定位器。

7.一种智能阀的控制方法，该智能阀包含一阀件及一阀门驱动器，该阀件连接一管路且具有一阀片，该阀片连接该阀件上的一个阀门开关，该阀门开关连接该阀门驱动器，该阀门驱动器驱动该阀片以变化该阀片的位置以控制该阀件的开度，借以控制流经该阀件的流体的流量，该方法包含如下步骤：

由内建的判断逻辑监测阀件的状况，当该阀门驱动器启动时所产生的位置时间轨迹显示抖动或停滞的状况时，判定该阀片发生被异物卡堵或阀片生锈的阻碍状况；以及

当该位置时间轨迹显示出该阻碍状况时，驱动该阀门驱动器使得该阀门开关产生反复开关的动作以排除该阻碍状况。

8.如权利要求7所述的智能阀的控制方法，更包含：

将该阻碍状况通知一远控制端。