CN104913096B - 定位器 - Google Patents

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Abstract

提供一种难以受到噪声影响的定位器。由第一运算部(1‑1)和第二运算部(1‑2)构成控制运算部(1)。将第一运算部(1‑1)、阀开度检测器(阀开度检测部)(4)和第一压力传感器(5)收纳于第一壳体(10‑1)，将第二运算部(1‑2)、电空转换部(2)、空气回路部(3)和第二压力传感器(6)收纳于第二壳体。将第一壳体(10‑1)组装于阀(300)，将第二壳体(10‑2)配置在与阀(300)分开的位置。通过电缆(16)将来自第一运算部(1‑1)的输出信号〔控制信号(MV)(PWM信号)+检测压力信号(S1’)(被转换为数字信号的检测压力信号(S1))〕发送给第二运算部(1‑2)。来自第一运算部(1‑1)的输出信号可以是强度强的模拟信号等。又，可以通过无限来发送。

Description

定位器
技术领域
该发明涉及一种对阀的开度进行控制的定位器。
背景技术
以往，作为对阀的开度进行控制的定位器，例如有在图4中示出其主要部分的结构的定位器(例如，参照专利文献1)。在该图中，100是上位装置，200(200A)是定位器，300是阀。
定位器200A具有控制运算部1、电空转换部2、空气回路部3和阀开度检测器(阀开度检测部)4，并被组装于阀300。以下，将该定位器200A称为一体型的定位器。
在该一体型的定位器200A中，阀开度检测器4对阀300的当前的开度进行检测，并将其作为实际开度信号Xpv发送给控制运算部1。控制运算部1将从上位装置发送来的相对于阀300的开度设定信号Xsp和来自阀开度检测器4的实际开度信号Xpv作为输入，求出开度设定信号Xsp与实际开度信号Xpv的偏差，将对该偏差实施PID控制运算而得到的PWM信号(脉冲宽度调制信号)生成为控制信号MV，并将其发送给电空转换部2。
电空转换部2将来自控制运算部1的控制信号MV转换为气压(喷嘴背压)Pn。空气回路部3将来自电空转换部2的气压Pn作为输入气压，将该输入气压Pn放大而生成输出气压Po，并输出给阀300的操作器(未图示)。由此，气压Po的空气流入操作器内的膜室，阀300的开度被调整。
另外，控制运算部1还具有根据控制状态的变化进行阀300的诊断，并将该诊断结果发送至上位装置100这样的功能。通过该阀诊断功能，使实现工厂设备的稳定作业、维护成本的消减成为可能。图5示出根据气压的变化进行阀300的诊断的定位器200的一例。
在该定位器200(200B)中，设置有第一压力传感器5和第二压力传感器6，通过第一压力传感器5对阀300中的来自空气回路部3的输出气压Po(流入操作器的膜室的输出气压)进行检测，通过第二压力传感器6对从空气回路部3到阀300的输出气压Po进行检测，将通过该第一压力传感器5以及第二压力传感器6检测到气压作为检测气压信号S1以及S2发送给控制运算部1。控制运算部1基于从第一压力传感器5发送来的检测气压信号S1和从第二压力传感器6发送来的检测气压信号S2进行阀300的诊断。例如，根据第一压力传感器5所检测气压与第二压力传感器6所检测的气压之差来进行空气泄漏的检测。
在该具有基于气压的诊断功能的一体型的定位器200B中，控制运算部1、电空转换部2、空气回路部3、阀开度检测器4、第一压力传感器5和第二压力传感器6被收纳在一个壳体10中，该壳体10被组装于阀300。因此，具有容易受阀300的振动、在阀300中流动的流体的温度的影响这样的缺点。
因此，为了能不易受到振动、温度的影响，可以想到做成如下这样的定位器200(200C)：如图6所示，将壳体10分为第一壳体10-1和第二壳体10-2，在第一壳体10-1中收纳有阀开度检测器4和第一压力传感器5并将第一壳体10-1组装于阀300，且将控制运算部1、电空转换部2、空气回路部3和第二压力传感器6收纳在第二壳体10-2中，并将第二壳体10-2配置在与阀300分开的位置(例如，参照专利文献2)。以下，将该定位器200C称为分离型的定位器。
另外，通过在第二壳体10-2设置端子板7，利用电缆16-1以及16-2对该端子板7和阀开度检测器4之间进行连接，向控制运算部1发送来自收纳于第一壳体10-1中的阀开度检测器4的实际开度信号Xpv以及来自第一压力传感器5的检测压力信号S1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-207756号公报
专利文献2：日本外观设计登记第1128492号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在该分离型的定位器200C中，由于阀开度检测器4和控制运算部1之间通过电缆16-1而被延长，而且压力传感器5和控制运算部1之间通过电缆16-2而被延长，所以来自阀开度检测器4的实际开度信号Xpv(强度弱的模拟电流信号)以及来自压力传感器5的检测压力信号S1(强度弱的模拟电流信号)容易受到噪声的影响。因此，产生了如下这样的问题。
(1)由于根据受到了噪声的影响的实际开度信号Xpv来进行控制运算，所以对于控制的影响大。
(2)由于根据受到了噪声的影响的检测压力信号S1来进行阀300的诊断。所以对于诊断结果的影响大。
(3)阀开度检测器4以及压力传感器5与控制运算部1之间隔着端子板7由电缆16-1以及16-2连接，所以对端子的噪声试验变得必要。又，如果对端子进行防雷(雷対策)等，则定位器变得大型。又，存在信号自身由于防雷后的追加部件而发生变化的可能性。
(4)需要进行向传输微小变化的实际开度信号Xpv以及检测压力信号S1的信号线施加的噪声试验。
(5)由于阀开度检测器4以及压力传感器5与控制运算部1分离，所以阀开度检测器4以及压力传感器5的温度校正困难。
(6)若将第二壳体10-2设置在安全区域，则该部分的防爆结构不再需要，但由于阀开度检测器4以及压力传感器5与端子板7之间的电缆16-1以及16-2变长，所以对实际开度信号Xpv以及检测压力信号S1的噪声的影响变大。
本发明正是为了解决这样的课题而作出的，其目的在于提供一种难以受到噪声的影响的定位器。
用于解决课题的手段
为了达到这样的目的，本发明的定位器具有：控制运算部，所述控制运算部将从上位装置发送来的相对于阀的开度设定信号和表示阀的当前的开度的实际开度信号作为输入，根据该开度设定信号和实际开度信号生成控制信号；电空转换部，所述电空转换部将来自控制运算部的控制信号转换为气压；空气回路部，所述空气回路部将电空转换部所转换的气压作为输入气压，将该输入气压放大而作为输出气压，并将该输出气压输出给阀；以及阀开度检测部，所述阀开度检测部对阀的当前的开度进行检测并将阀的当前的开度作为至控制运算部的实际开度信号，所述定位器的特征在于，具有：构成控制运算部的第一运算部以及第二运算部；第一压力传感器，所述第一压力传感器对阀中的来自空气回路部的输出气压进行检测；第二压力传感器，所述第二压力传感器对从空气回路部至阀的输出气压或者从电空转换部至空气回路部的输入气压进行检测；第一壳体，所述第一壳体收纳有第一运算部、阀开度检测部和第一压力传感器；以及第二壳体，所述第二壳体收纳有第二运算部、电空转换部、空气回路部和第二压力传感器，第一壳体被组装于阀，第二壳体被设置在与阀分开的位置，第一运算部将从上位装置发送来的开度设定信号、从阀开度检测部发送来的实际开度信号和来自第一压力传感器的检测压力信号作为输入，第二运算部将来自第一运算部的输出信号和来自第二压力传感器的检测压力信号作为输入。
在该发明中，控制运算部由第一运算部和第二运算部构成，第一运算部、阀开度检测部和第一压力传感器被收纳在第一壳体中，第二运算部、电空转换部、空气回路部和第二压力传感器被收纳在第二壳体中，第一壳体被组装于阀，第二壳体被设置在与阀分开的位置。又，第一运算部将从上位装置发送来的开度设定信号、从阀开度检测部发送来的实际开度信号和来自第一压力传感器的检测压力信号作为输入，第二运算部将来自第一运算部的输出信号和来自第二压力传感器的检测压力信号作为输入。在该结构中，从被收纳在第一壳体中的第一运算部向被收纳在第二壳体中的第二运算部发送输出信号，但该输出信号通过第一运算部，由此能够做成数字信号或强度强的模拟信号等难以受到噪声的影响的信号。
另外，作为本发明的一构成例，想到有第一运算部根据从上位装置发送来的开度设定信号和从阀开度检测部发送来的实际开度信号生成控制信号并将控制信号发送给第二运算部，第二运算部基于通过第一运算部发送来的来自第一压力传感器的检测压力信号和来自第二压力传感器的检测压力信号进行阀的诊断
又，作为本发明的一构成例，想到有第一运算部根据从上位装置发送来的开度设定信号和从阀开度检测部发送来的实际开度信号生成控制信号并将该控制信号发送给第二运算部，另一方面，基于通过第二运算部发送来的来自第二压力传感器的检测压力信号和来自第一压力传感器的检测压力信号进行阀的诊断。
又，作为本发明的一构成例，想到有第一运算部根据从上位装置发送来的开度设定信号和从阀开度检测部发送来的实际开度信号、以及来自第一压力传感器的检测压力信号和来自第二压力传感器的检测压力信号生成控制信号并将该控制信号发送给第二运算部。
在本发明中，第一运算部和第二运算部是构成控制运算部的运算部，如何将控制运算部的功能分摊至第一运算部和第二运算部是自由的。
发明的效果
根据本发明，由第一运算部和第二运算部来构成控制运算部，将第一运算部、阀开度检测部以及第一压力传感器收纳在第一壳体中，将第二运算部、电空转换部、空气回路部和第二压力传感器收纳在第二壳体中，将第一壳体组装于阀，将第二壳体设置在与阀分开的位置，所以能够将数字信号或强度强的模拟信号等作为输出信号从被收纳在第一壳体中的第一运算部发送给被收纳在第二壳体中的第二运算部，由此难以受到噪声的影响。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的定位器的一实施形态的主要部分的结构图。
图2是示出搭载有压力传感器的现有的定位器(“一体型”的定位器、“现有的分离型”的定位器)与本发明所涉及的定位器(“运算·空气分离型”的定位器)的各种项目的比较的图。
图3是示出将从电空转换部至空气回路部的输入气压Pn作为第二压力传感器所检测的气压的例子的图。
图4是示出现有的一体型的定位器的结构的图。
图5是示出搭载有压力传感器的现有的一体型的定位器的结构例的图。
图6是示出搭载有压力传感器的现有的分离型的定位器的结构例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对于本发明的实施形态进行详细说明。图1是示出本发明所涉及的定位器的一实施形态的主要部分的结构图。在该图中，与图6相同的符号表示与参照图6说明的结构要素相同或者同等的结构要素，其说明省略。
在本实施形态的定位器200(200D)中，通过第一运算部1-1和第二运算部1-2来构成控制运算部1，在第一壳体10-1中收纳有第一运算部1-1、阀开度检测器(阀开度检测部)4和第一压力传感器5，在第二壳体10-2中收纳有第二运算部1-2、电空转换部2、空气回路部3和第二压力传感器6。
又，将收纳有第一运算部1-1、阀开度检测器4和第一压力传感器5的第一壳体10-1组装于阀300，将收纳有第二运算部1-2、电空转换部2、空气回路部3和第二压力传感器6的第二壳体10-2设置在与阀300分开的位置。
该定位器200D也是与图6所示的定位器200C相同的分离型的定位器，但在第一壳体10-1中收纳有作为运算系统的第一运算部1-1、阀开度检测器4和第一压力传感器5，在第二壳体10-2中收纳有作为空气系统的第二运算部1-2、电空转换部2、空气回路部3和第二压力传感器6，从而使运算系统与空气系统分离。
即，在定位器200D中，将运算系统和空气系统分开，将运算系统组装于阀300，将空气系统设置在与阀300分开的位置。另外，在第一壳体10-1和第二壳体10-2中，分别将另外的电源供给至各部。
又，在该定位器200D中，将从上位装置100发送来的开度设定信号Xsp、从阀开度检测器4发送来的实际开度信号Xpv和来自第一压力传感器5的检测压力信号S1作为至第一运算部1-1的输入，将来自第一运算部1-1的输出信号〔控制信号MV+检测压力信号S1’(被转换为数字信号的检测压力信号S1)〕和来自第二压力传感器6的检测压力信号S2作为至第二运算部1-2的输入。
在该情况下，从第一壳体10-1侧向第二壳体10-2侧发送来自第一运算部1-1的输出信号(控制信号MV+检测压力信号S1’)，而不是发送来自阀开度检测器4的实际开度信号Xpv或来自第一压力传感器5的检测压力信号S1。即，来自第一运算部1-1的输出信号(控制信号MV+检测压力信号S1’)通过电缆16从第一运算部1-1被发送到第二运算部1-2。
由于通过该电缆16而被发送的输出信号(控制信号MV+检测压力信号S1’)是数字信号，即控制信号MV为PWM信号(脉冲宽度调制信号)，检测压力信号S1’为被转换为数字信号的检测压力信号S1，所以难以受到噪声的影响。
另外，在该例子中，是通过电缆16将来自第一运算部1-1的输出信号(控制信号MV+检测压力信号S1’)发送给第二运算部1-2，即通过有线将来自第一运算部1-1的输出信号(控制信号MV+检测压力信号S1’)发送给第二运算部1-2，但也可以通过无线来发送。又，来自第一运算部1-1的输出信号(控制信号MV+检测压力信号S1’)可以未必是数字信号，也可以是强度强的模拟信号。
一旦从第一运算部1-1发送出输出信号(控制信号MV+检测压力信号S1’)，则第二运算部1-2将控制信号MV发送给电空转换部2，另一方面，基于检测压力信号S1’即被转换为数字信号的来自第一压力传感器5的检测压力信号S1和来自第二压力传感器6的检测压力信号S2进行阀300的诊断。在该例子中，根据第一压力传感器5所检测的气压与第二压力传感器6所检测的气压之差来进行空气泄漏的检测。该第二运算部1-2的诊断结果通过电缆16被发送给第一运算部1-1，从第1运算部1-1被发送给上位装置100。另外，也可以在定位器200D显示第二运算部1-2的诊断结果等。
采用该定位器200D，还可以得到以下这样的效果。以下，将该定位器200D称为运算·空气系统分离型的定位器。
(1)由于将阀开度检测器4和运算部1-1做成为一体，所以不需要延长容易受噪声的影响的实际开度信号Xpv的信号线。
(2)由于将压力传感器5和运算部1-1做成一体，所以不需要延长容易受噪声的影响的检测气压信号S1的信号线。
(3)不需要对传输微小变化的线进行噪声试验，能够以与以往相同的对策得到抗噪声性能。
(4)由于噪声试验项目削减而能够缩短开发期间、以及消减开发成本。
(5)仅要阀开度检测器4、压力传感器5和运算部1-1即可，小型化容易，能够得到与现有的分离型同样的耐振动性。
(6)由于阀开度检测器4、压力传感器5和运算部1-1位于相同的部位，所以能够正确地进行阀开度检测器4以及压力传感器5的温度校正。
(7)通过仅对阀开度检测器4、压力传感器5和运算部1-1进行树脂铸型，可以做成防爆结构。
(8)通过将运算部1-2、电空转换部2、空气回路部3和压力传感器6设置在安全区域，不再需要该部分的防爆结构，可以消减成本。
在图2中示出了将现有的一体型的定位器200B(图5)称为“一体型”、将现有的分离型的定位器200C(图5)称为“现有的分离型”、将本实施形态的定位器200D(图1)称为“运算·空气分离型”的情况下的对各种项目的比较。
另外，在上述的实施形态中，通过第二压力传感器6对从空气回路部3至阀300的输出气压Po进行检测，但也可以如图3所示，对从电空转换部2至空气回路部3的输入气压Pn进行检测，将该检测到的气压作为检测气压信号S2发送给第二运算部1-2。
又，在上述的实施形态中，在第二运算部1-2，基于来自第一运算部1-1的检测压力信号S1’(被转换为数字信号的检测压力信号S1)和来自第二压力传感器6的检测压力信号S2进行阀300的诊断，但也可以在第一运算部1-1中，基于来自第二运算部1-2的检测压力信号S2’(被转换为数字信号的检测压力信号S2)和来自第一压力传感器5的检测压力信号S1进行阀300的诊断。
又，在第一运算部1-1中，可以使来自第一压力传感器5的检测压力信号S1和来自第二运算部1-2的检测压力信号S2’反映于求出控制信号MV时的PID控制运算，从而进行高速控制。又，在第二运算部1-2中，可以对开度设定信号Xsp与实际开度信号Xpv的偏差实施PID控制运算以求出控制信号MV，如何将控制运算部1的功能分摊至第一运算部1-1和第二运算部1-2是自由的。
实施形态的扩展
以上，参照实施形态对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施形态。关于本发明的结构或细节，可以在本发明的技术思想的范围内进行本领域技术人员能够理解的各种变更。
符号说明
1…控制运算部、1-1…第一运算部、1-2…第二运算部、2…电空转换部、3…空气回路部、4…阀开度检测器(阀开度检测部)、5…第一压力传感器、6…第二压力传感器、10-1…第一壳体、10-2…第二壳体、100…上位装置、200(200D)…定位器、300…阀。

Claims (4)

1.一种定位器，其具有：
控制运算部，所述控制运算部将从上位装置发送来的相对于阀的开度设定信号和表示所述阀的当前的开度的实际开度信号作为输入，根据该开度设定信号和实际开度信号生成控制信号；
电空转换部，所述电空转换部将来自所述控制运算部的控制信号转换为气压；
空气回路部，所述空气回路部将所述电空转换部所转换的气压作为输入气压，将该输入气压放大而作为输出气压，并将该输出气压输出给所述阀；以及
阀开度检测部，所述阀开度检测部对所述阀的当前的开度进行检测并将所述阀的当前的开度作为至所述控制运算部的实际开度信号，
所述定位器的特征在于，具有：
构成所述控制运算部的第一运算部以及第二运算部；
第一压力传感器，所述第一压力传感器对所述阀中的来自所述空气回路部的输出气压进行检测；
第二压力传感器，所述第二压力传感器对从所述空气回路部至所述阀的输出气压或者从所述电空转换部至所述空气回路部的输入气压进行检测；
第一壳体，所述第一壳体收纳有所述第一运算部、所述阀开度检测部和所述第一压力传感器；以及
第二壳体，所述第二壳体收纳有所述第二运算部、所述电空转换部、所述空气回路部和所述第二压力传感器，
所述第一壳体被组装于所述阀，
所述第二壳体被设置在与所述阀分开的位置，
所述第一运算部将从所述上位装置发送来的开度设定信号、从所述阀开度检测部发送来的实际开度信号和来自所述第一压力传感器的检测压力信号作为输入，
所述第二运算部将来自所述第一运算部的输出信号和来自所述第二压力传感器的检测压力信号作为输入。
2.如权利要求1所述的定位器，其特征在于，
所述第一运算部根据从所述上位装置发送来的开度设定信号和从所述阀开度检测部发送来的实际开度信号生成所述控制信号并将所述控制信号发送给所述第二运算部，
所述第二运算部基于通过所述第一运算部发送来的来自所述第一压力传感器的检测压力信号和来自所述第二压力传感器的检测压力信号进行所述阀的诊断。
3.如权利要求1所述的定位器，其特征在于，
所述第一运算部根据从所述上位装置发送来的开度设定信号和从所述阀开度检测部发送来的实际开度信号生成所述控制信号并将该控制信号发送给所述第二运算部，另一方面，基于通过所述第二运算部发送来的来自所述第二压力传感器的检测压力信号和来自所述第一压力传感器的检测压力信号进行所述阀的诊断。
4.如权利要求1所述的定位器，其特征在于，
所述第一运算部根据从所述上位装置发送来的开度设定信号和从所述阀开度检测部发送来的实际开度信号、以及来自所述第一压力传感器的检测压力信号和来自所述第二压力传感器的检测压力信号生成所述控制信号并将该控制信号发送给所述第二运算部。
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