CN104913100A

CN104913100A - 定位器

Info

Publication number: CN104913100A
Application number: CN201510104658.1A
Authority: CN
Inventors: 村田耕一郎; 稻垣洋辅; 名古屋博昭
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: JP2015169328A; EP2918883A1; US9476519B2; JP6088456B2; CN104913100B; EP2918883B1; US20150260304A1

Abstract

提供一种难以受到噪声影响的定位器。将控制运算部(1)和阀开度检测器(阀开度检测部)(4)收纳于第一壳体(10-1)，将电空转换部(2)和空气回路部(3)收纳于第二壳体(10-2)。将收纳有控制运算部(1)和阀开度检测器(4)的第一壳体(10-1)组装于阀(300)，将收纳有电空转换部(2)和空气回路部(3)的第二壳体(10-2)配置在与阀(300)分开的位置。通过电缆(6)将控制信号(MV)(PWM信号(数字信号))从控制运算部1发送给电空转换部(2)。控制信号(MV)可以是强度强的模拟信号等。又，可以通过无线来发送。

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10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等进行阀300的诊断，并将该诊断结果发送至上位装置100这样的功能。

在该一体型的定位器200A中，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4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，提出了如下这样的定位器200(200B)：如图11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200B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5，利用电缆6对该端子板5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。

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200B中，由于阀开度检测器4和控制运算部1之间通过电缆6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)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)阀开度检测器4与控制运算部1之间隔着端子板5由电缆6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。

(3)需要进行向传输微小变化的实际开度信号Xpv的信号线施加的噪声试验。

(4)由于阀开度检测器4与控制运算部1分离，所以阀开度检测器4的温度校正困难。

(5)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与端子板5之间的电缆6变长，所以对实际开度信号Xpv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，所述定位器具有：第一壳体，所述第一壳体收纳有控制运算部和阀开度检测部；以及第二壳体，所述第二壳体收纳有电空转换部和空气回路部，第一壳体被组装于阀，第二壳体被设置在与阀分开的位置。

在该发明中，控制运算部和阀开度检测部被收纳在第一壳体中，电空转换部和空气回路部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。在该情况下，只要从被收纳在第一壳体中的控制运算部向被收纳在第二壳体中的电空转换部发送控制信号即可，该控制信号通过控制运算部，由此能够将该控制信号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发送。

另外，在本发明中，可以在第一壳体中收纳振动传感器，将该振动传感器所检测的传递给第一壳体的振动作为检测振动信号发送给控制运算部，由控制运算部基于来自振动传感器的检测振动信号进行阀的诊断。又，可以在第一壳体收纳压力传感器，将该压力传感器所检测的阀中的来自空气回路部的输出气压作为检测气压信号发送给控制运算部，由控制运算部基于来自压力传感器的检测气压信号进行阀的诊断。

发明的效果

根据本发明，将控制运算部和阀开度检测部收纳在第一壳体中，将电空转换部和空气回路部收纳在第二壳体中，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控制信号从被收纳在第一壳体中的控制运算部发送给被收纳在第二壳体中的电空转换部，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第一实施形态(实施形态1)的主要部分的结构图。

图2是示出本发明所涉及的定位器的第二实施形态(实施形态2)的主要部分的结构图。

图3是示出搭载有振动传感器的现有的一体型的定位器的结构的图

图4是示出搭载有振动传感器的现有的分离型的定位器的结构的图

图5是示出搭载有振动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)与搭载有振动传感器的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6是示出本发明所涉及的定位器的第三实施形态(实施形态3)的主要部分的结构图。

图7是示出搭载有压力传感器的现有的一体型的定位器200的结构的图。

图8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的图。

图9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)与搭载有压力传感器的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10是示出现有的一体型的定位器200的结构的图。

图11是示出现有的分离型的定位器的结构的图。

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。

〔实施形态1〕

图1是示出本发明所涉及的定位器的第一实施形态(实施形态1)的主要部分的结构图。在该图中，与图11相同的符号表示与参照图11说明的结构要素相同或者同等的结构要素，其说明省略。

在该实施形态1的定位器200(200C)中，在第一壳体10-1中收纳有控制运算部1和阀开度检测器(阀开度检测部)5，在第二壳体10-2中收纳有电空转换部2和空气回路部3。

又，将收纳有控制运算部1和阀开度检测器4的第一壳体10-1组装于阀300，将收纳有电空转换部2和空气回路部3的第二壳体10-2设置在与阀300分开的位置。

该定位器200C也是与图11所示的定位器200B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控制运算部1和阀开度检测器4，在第二壳体10-2中收纳有作为空气系统的电空转换部2和空气回路部3，从而使运算系统与空气系统分离。

即，在该定位器200C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200C中，从第一壳体10-1侧向第二壳体10-2侧发送来自控制运算部1的控制信号MV，而不是发送来自阀开度检测器4的实际开度信号Xpv。即，通过电缆6将控制信号MV从收纳在第一壳体10-1中的控制运算部1向收纳在第二壳体10-2中的电空转换部2发送。

由于通过该电缆6而被发送的控制信号MV为PWM信号(脉冲宽度调制信号)，即控制信号MV是数字信号，所以难以受到噪声的影响。

另外，在该例子中，是通过电缆6将控制信号MV发送给电空转换部2，即通过有线将控制信号MV发送给电空转换部2，但也可以通过无线来发送。又，来自控制运算部1的控制信号MV可以未必是数字信号，也可以是强度强的模拟信号。

采用该分离型(运算·空气系统分离型)的定位器200C，还可以得到以下这样的效果。

(1)由于将阀开度检测器4和控制运算部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)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。

(3)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。

(4)仅要阀开度检测器4和控制运算部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。

(5)由于阀开度检测器4和控制运算部1位于相同的部位，所以能够正确地进行阀开度检测器4的温度校正。

(6)通过仅对阀开度检测器4和控制运算部1进行树脂铸型，可以做成防爆结构。

(7)通过将电空转换部2和空气回路部3设置在安全区域，该部分的防爆结构不再需要，可以消减成本。

〔实施形态2〕

图2是示出本发明所涉及的定位器的第二实施形态(实施形态2)的主要部分的结构图。在该图中，与图1相同的符号表示与参照图1说明的结构要素相同或者同等的结构要素，其说明省略。

在该实施形态2的定位器200(200D)中，除了实施形态1的结构之外，还将振动传感器7收纳在第一壳体10-1中，对传递给壳体10-1的来自阀300的振动进行检测，将该检测到的振动作为检测振动信号发送给控制运算部1。

而且，在控制运算部1，基于来自振动传感器7的检测振动信号，对阀300是否发生异常的振动进行诊断，将该诊断结果发送给上位装置100。通过采用了该振动传感器7的阀300的诊断，使实现工厂设备的稳定作业、维护成本的消减成为可能。另外，可以在定位器200D显示控制运算部1的诊断结果等。

在图3中示出搭载有振动传感器7的现有的一体型的定位器200A的结构。如果在一体型的定位器200A上搭载振动传感器7，则壳体10变大。又，在一体型的定位器200A中，由于振动传感器7的安装位置远离阀300，所以无法正确地观测阀300的振动。又，由于一体型的定位器200A大型且重量也大，所以定位器自身会对振动造成影响。又，在振动的大环境下，一体型的定位器200A难以正常的动作。

在图4中示出搭载有振动传感器7的现有的分离型的定位器200B的结构。通过将阀开度检测器4和振动传感器7收纳在壳体10-1中，可以谋求壳体10-1、10-2的小型轻量化。又，通过在壳体10-1中安装振动传感器7，与阀300的距离变近，从而能够正确地观测阀300的振动。又，由于组装于阀300的壳体10-1小型且重量也轻，所以对振动的影响也能够变小。但是，除了将来自阀开度检测器4的实际开度信号Xpv传送给控制运算部1的电缆6-1之外，还需要将来自振动传感器7的检测振动信号传送给控制运算部1的电缆6-2，电缆成本增加，不仅来自阀开度检测器4的实际开度信号Xpv易受噪声的影响，而且来自振动传感器7的检测振动信号也易受噪声的影响。

相对于此，在实施形态2的定位器200D中，将控制运算部1、阀开度检测器4和振动传感器7作为运算系统收纳在第一壳体10-1中，所以没有阀开度检测器4以及振动传感器7与控制运算部1之间的电缆，能够将从控制运算部1到电空转换部2的控制信号MV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，得到与一体型定位器200A同样的耐噪声性能。

在图5中示出了将搭载有振动传感器7的现有的一体型的定位器200A(图3)称为“一体型”、将搭载有振动传感器7的现有的分离型的定位器200B(图4)称为“现有的分离型”、将搭载有振动传感器7的实施形态2的定位器200D(图2)称为“运算·空气分离型”的情况下的对各种项目的比较。

〔实施形态3〕

图6是示出本发明所涉及的定位器的第三实施形态(实施形态3)的主要部分的结构图。在该图中，与图1相同的符号表示与参照图1说明的结构要素相同或者同等的结构要素，其说明省略。

在该实施形态3的定位器200(200E)中，除了实施形态1的结构之外，还将压力传感器8收纳在第一壳体10-1中，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Po)进行检测，将该检测到气压作为检测气压信号发送给控制运算部1。

而且，在控制运算部1中，基于来自压力传感器8的检测气压信号对阀300是否被输入异常的值的气压进行诊断，将该诊断结果发送给上位装置100。通过采用了压力传感器8的阀300的诊断，使实现工厂设备的稳定作业、维护成本的消减成为可能。另外，可以在定位器200E显示控制运算部1的诊断结果等。

图7中示出搭载有压力传感器8的现有的一体型的定位器200A的结构。如果在一体型的定位器200A上搭载压力传感器8，则壳体10变大。又，在一体型的定位器200A中搭载了压力传感器8的情况下，空气回路部3的空气回路复杂化，流阻变大，处理流量变小。又，空气回路部3中的空气回路复杂化，压力的观测精度恶化。

在图8中示出搭载有压力传感器8的现有的分离型的定位器200B的结构。在该例子中，将压力传感器8收纳在壳体10-2侧，仅将阀开度检测器4收纳于壳体10-1，由此可以谋求壳体10-1、10-2的小型轻量化。但是，空气回路部3中的空气回路仍然复杂化，也还残存有来自阀开度检测器4的实际开度信号Xpv易受噪声的影响这样的问题。

相对于此，在实施形态3的定位器200E中，将控制运算部1、阀开度检测器4和压力传感器8作为运算系统收纳在第一壳体10-1中，所以没有阀开度检测器4和控制运算部1之间的电缆，能够将从控制运算部1到电空转换部2的控制信号MV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，得到与一体型定位器200A同样的耐噪声性能。又，能够使空气回路部3中的空气回路简单化，能够避免对处理流量造成影响。

在图9中示出将搭载有压力传感器8的现有的一体型的定位器200A(图7)称为“一体型”、将搭载有压力传感器8的现有的分离型的定位器200B(图8)称为“现有的分离型”、将搭载有压力传感器8的实施形态3的定位器200E(图6)称为“运算·空气分离型”的情况下的对各种项目的比较。

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、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)、6…电缆、7…振动传感器、8…压力传感器、10-1…第一壳体、10-2…第二壳体、100…上位装置、200(200C～200E)…定位器、300…阀。

Claims

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了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：

收纳有所述控制运算部和所述阀开度检测部的第一壳体；

收纳有所述电空转换部和所述空气回路部的第二壳体，

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。

2.如权利要求1所述的定位器，其特征在于，

具有振动传感器，所述振动传感器被收纳在所述第一壳体中，对传递到该壳体的振动进行检测，并做成检测振动信号发送给所述控制运算部，

所述控制运算部基于来自所述振动传感器的检测振动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，

具有压力传感器，所述压力传感器被收纳在所述第一壳体中，对所述阀中的来自所述空气回路部的输出气压进行检测，并做成检测气压信号发送给所述控制运算部，

所述控制运算部基于来自所述压力传感器的检测气压信号进行所述阀的诊断。