CN104913105B

CN104913105B - 定位器

Info

Publication number: CN104913105B
Application number: CN201510104789.XA
Authority: CN
Inventors: 野见山隆; 鸣海启介
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2017-09-08
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: JP2015172802A; US9971360B2; EP2918851B1; EP2918851A1; CN104913105A; US20150261226A1; JP6088457B2

Abstract

本发明的定位器进一步缩短了自动设置所需要的时间。其将驱动信号IM设定为IMMIN(最小)，然后存储阀稳定时的阀开度位置A，将驱动信号IM设定为IMMAX(最大)，然后存储阀稳定时的阀开度位置B，且将阀的阀开度从阀开度位置A到达阀开度位置B为止的阀开度位置与经过时间一起作为时序位置信息J1进行存储，基于该存储的时序位置信息J1求出阀的阀开度通过两点规定阀开度位置(例如、10％位置和90％位置)间的时间作为第一响应时间Tup，所述两点规定阀开度位置是在阀开度位置A至阀开度位置B之间规定的两点阀开度位置。由此。能够通过两次的全行程操作求出平均响应时间TRES。

Description

定位器

技术领域

该发明涉及一种定位器，其具有将输入电信号转换为气压的电空转换部，将该转换后的气压赋予调节阀的操作器，通过该操作器对调节阀的阀开度进行控制。

背景技术

以往，关于这种定位器，在将其设置(新装或者更换)在现场以实际对调节阀(阀)的阀开度进行控制之前，作为自动设置，使其自动地进行各种的设定、零点/量程

(ZERO/SPAN)调整、控制参数的调谐。另外，零点/量程调整、控制参数的调谐也可以在定期的维护时进行。

在该自动设置中，为了进行控制参数的调谐而具有进行阀全开闭行程的过程，求出在该阀全开闭行程中通过阀的10％位置～90％位置间的平均响应时间TRES，根据该平均响应时间TRES决定操作器尺寸，根据该决定的操作器尺寸和操作器的滞后程度(ヒステリシスレベル)来决定控制参数(例如、参照专利文献1)。

采用图9所示的流程图对现有的求出平均响应时间TRES的步骤进行说明。

(1)设将输入电信号转换为气压时的驱动信号(控制输出)IM为IMMIN(最小)(步骤S101)。由此，如图10所示那样，阀向着全闭位置(0％位置)移动。另外，也存在在将驱动信号IM设为IMMIN的情况下，阀向着全开位置(100％位置)移动的类型的定位器，但在此，对朝着全闭位置移动的类型的定位器进行说明。

(2)然后，一检测到阀的移动已停止且稳定(步骤S102的是)，就存储那时的阀开度位置A(步骤S103)。

(3)接下来，将驱动信号IM设为IMMAX(最大)(步骤S104)。由此，阀朝着全开位置移动(全开动作)。

(4)然后，一检测到阀的移动已停止且稳定(步骤S105的是)，就存储那时的阀开度位置B(步骤S106)。

(5)接下来，将驱动信号IM设为IMMIN(步骤S107)。由此，阀从阀开度位置B向阀开度位置A移动(全闭动作)。

(6)在此期间，进行阀开度位置的监视和时间计测，将阀的阀开度从阀开度位置A和B之间的90％位置到达10％位置为止的时间设为第一响应时间Tdown并进行计测、存储(步骤S108)。

(7)在到达了阀开度位置A之后，将驱动信号IM设为IMMAX(步骤S109)。由此，阀从阀开度位置A向阀开度位置B移动(全开动作)。

(8)在此期间，进行阀开度位置的监视和时间计测，将阀的阀开度从阀开度位置A与B之间的10％位置到90％位置为止的时间设为第二响应时间Tup并进行计测、存储(步骤S110)。

(9)然后，作为在步骤S108计测到的第一响应时间Tdown与在步骤S110计测到的第二响应时间Tup的平均，求出阀的10％位置～90％位置间的平均响应时间TRES(TRES＝(Tdown+Tup)/2)(步骤S111)。

在该情况下，将Tdown和Tup平均是由于也存在Tdown≠Tup的情形的缘故。即，操作器中也存在在阀开度变大的方向和变小的方向上具有速度差的操作器，通过取得两者的平均可以使得操作更正确。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3511458号公报(特开平11-166655号公报)

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述的现有的求出平均响应时间TRES的步骤中，从一端到另一端移动阀的操作(全行程操作)有3次(步骤(3)、(5)、(7))，存在求得平均响应時间TRES非常花时间这样的问题。

定位器的自动设置整体所花的时间的大半被阀的全行程操作时间所占据，因此全行程操作次数多就意味着自动设置所需要的时间变长。

另外，在步骤(1)将驱动信号IM设为IMMAX的情况下，示出图10所示的阀的阀开度位置的变化的动作图被置换为图11所示那样的动作图。专利文献1中所示的图7只不过是在该图11所示的动作图中示出步骤(5)以后的内容。即，专利文献1所示的图7的动作以在进入该动作之前求出阀的阀开度位置A、B为前提。

本发明正是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于提供一种能够进一步缩短自动设置所需要的时间的定位器。

用于解决课题的手段

为了达到这样的目的，本发明是具有将输入电信号转换为气压的电空转换部，将该转换了的气压赋予调节阀的操作器，通过该操作器对调节阀的阀开度进行控制的定位器，所述定位器具有：第一阀开度位置存储单元，其将输入电信号转换为气压时的驱动信号设定为最小信号以及最大信号中的某一方，然后将调节阀稳定时的阀开度位置作为第一阀开度位置进行存储；第一时序位置信息存储单元，在第一阀开度位置被存储之后，第一时序位置信息存储单元将驱动信号设定为最小信号以及最大信号中的另一方，然后将调节阀稳定时的阀开度位置作为第二阀开度位置进行存储，且将调节阀的阀开度从第一阀开度位置达到第二阀开度位置为止的阀开度位置与经过时间一起作为时序位置信息进行存储；以及第1响应时间算出单元，其基于由第一时序位置信息存储单元所存储的时序位置信息，求出调节阀的阀开度通过两点规定阀开度位置间的时间作为第一响应时间，所述两点规定阀开度位置是在第一阀开度位置到第二阀开度位置之间规定的两点阀开度位置。

在本发明中，例如，将输入电信号转换为气压时的驱动信号设定为最小信号，然后将调节阀稳定时的阀开度位置作为第一阀开度位置进行存储；在存储了第一阀开度位置之后，将驱动信号设定为最大信号，然后将调节阀稳定时的阀开度位置作为第二阀开度位置进行存储，且将调节阀的阀开度从第一阀开度位置达到第二阀开度位置为止的阀开度位置与经过时间一起作为时序位置信息进行存储，基于所存储的时序位置信息，求出调节阀的阀开度通过两点规定阀开度位置间的时间作为第一响应时间，所述两点规定阀开度位置是在第一阀开度位置到第二阀开度位置之间规定的两点阀开度位置。由此，在本发明中，能够有效地利用最初的全行程操作，通过该最初的全行程操作求得第一响应时间，从能够缩短求出平均响应时间TRES为止的时间。

例如，作为第一方式，在存储了第二阀开度位置之后，将驱动信号设定为最小信号，然后将调节阀的阀开度通过两点规定阀开度位置间的时间作为第二响应时间进行计测，所述两点规定阀开度位置是在第一阀开度位置到第二阀开度位置之间规定的两点阀开度位置，计算出通过最初的全行程操作求得的第一响应时间和通过此次全行程操作计测到的第二响应时间的平均作为平均响应时间TRES。由此，能够通过两次的全行程操作求出平均响应时间TRES。

例如，作为第二方式，在存储了第二阀开度位置之后，将驱动信号设定为最小信号，将调节阀的阀开度从所述第二阀开度位置到达所述第一阀开度位置为止的阀开度位置与经过时间一起作为时序位置信息进行存储，基于所存储的时序位置信息，求出调节阀的阀开度通过两点规定阀开度位置间的时间作为第二响应时间，所述两点规定阀开度位置是在所述第一阀开度位置到所述第二阀开度位置之间规定的两点阀开度位置，计算出通过最初的全行程操作求得的第一响应时间和通过此次全行程操作计测到的第二响应时间的平均作为平均响应时间TRES。由此，能够通过两次的全行程操作求出平均响应时间TRES。

发明的效果

根据本发明，将输入电信号转换为气压时的驱动信号设定为最小信号以及最大信号中的某一方，然后将调节阀稳定时的阀开度位置作为第一阀开度位置进行存储，在第一阀开度位置被存储之后，将驱动信号设定为最小信号以及最大信号中的另一方，然后将调节阀稳定时的阀开度位置作为第二阀开度位置进行存储，且将调节阀的阀开度从第一阀开度位置达到第二阀开度位置为止的阀开度位置与经过时间一起作为时序位置信息进行存储，基于所存储的时序位置信息，求出调节阀的阀开度通过两点规定阀开度位置间的时间作为第一响应时间，所述两点规定阀开度位置是在第一阀开度位置到第二阀开度位置之间规定的两点阀开度位置，因此能够有效地利用最初的全行程操作来求出第一响应时间，能够缩短求出平均响应时间TRES为止的时间，进一步缩短自动设置所需要的时间。

附图说明

图1是示出采用本发明所涉及的定位器的调节阀控制系统的系统构成图。

图2是示出该调节阀控制系统中的定位器的角度传感器与调节阀(阀)的配置关系的图。

图3是用于对该调节阀控制系统中的定位器的数据处理控制部中设置的特有的功能的第1例(实施形态1)进行说明的流程图。

图4是示出按照图3所示的流程图的阀的阀开度位置的变化的动作图。

图5是用于对该调节阀控制系统中的定位器的数据处理控制部中设置的特有的功能的第二例(实施形态1)进行说明的流程图。

图6是示出按照图5所示的流程图的阀的阀开度位置的变化的动作图。

图7是示出在实施形态1的步骤(1)将驱动信号IM设为IMMAX的情况下的与图4相对应的图。

图8是示出在实施形态2的步骤(1)将驱动信号IM设为IMMAX的情况下的与图6相对应的图。

图9是示出现有的求出平均响应时间TRES的步骤的流程图。

图10是示出按照图9所示的流程图的阀的阀开度位置的变化的动作图。

图11是示出在以往的步骤(1)将驱动信号IM设为IMMAX的情况下的与图10相对应的图。

具体实施方式

以下，基于附图对于本发明的实施形态进行详细说明。图1是示出采用本发明所涉及的定位器的调节阀控制系统的系统构成图。

在图1中，1是控制器，2是调节阀(阀)，3是对阀2的阀开度进行控制的本发明所涉及的定位器，L1、L2是将控制器1和定位器3之间进行连接的通信线。4～20mA的输入电流I作为设定值数据通过该通信线L1、L2从控制器1被赋予给定位器3。

定位器3具有通信线驱动部3A、数据处理控制部3B、电空转换部3C和角度传感器(VTD)3D。通信线驱动部3A具有与控制器1之间进行数据的通信的接口3A1。

数据处理控制部3B具有CPU3B1和存储器3B2，其通过通信线驱动部3A接收来自控制器1的设定值数据并对该设定值数据进行处理，对于来自控制器1的输入电流I＝4mA，将至电空转换部3C的驱动信号(控制输出)IM设为IMMIN(最小)，对于输入电流I＝20mA，将至电空转换部3C的驱动信号IM设为IMMAX(最大)，通过电空转换部3C将电空转换信号(气压)供给至阀2。阀2具有接收来自定位器3的电空转换信号的操作器2A，通过该操作器2A来控制阀门2C的开度。

角度传感器3D是将阀门2C的开度作为反馈杆4(参照图2)的旋转角度位置(反馈杆角位置)进行检测的传感器，将其检测到的反馈杆角位置发送给数据处理控制部3B。数据处理控制部3B基于来自角度传感器3D的反馈杆角位置，对阀门2C的开度进行反馈控制。又，数据处理控制部3B也可以基于该反馈杆角位置，通过通信线L1、L2将与阀门2C的开度相应的电信号输出从通信线驱动部3A发送给控制器1。

图2是示出定位器3的角度传感器3D和阀2的配置关系的图。阀2具有操作器2A、阀轴2B和阀门2C。操作器2A具有隔膜，根据来自电空转换部3C的导入气压使阀轴2B上下活动，以对阀门2C的开度进行调整。

为了对该阀轴2B的提升位置、即阀门2C的开度进行检测，在角度传感器3D和阀轴2B之间连接有反馈杆4。反馈杆4根据阀轴2B的提升位置以角度传感器3D的中心O为轴心进行转动。可以根据该反馈杆4的旋转角度位置(反馈杆角度位置)得知阀门2C的开度。

〔实施形态1〕

接下来，采用图3所示的流程图对数据处理控制部3B中设置的本实施形态特有的功能的第1例(实施形态1)进行说明。

数据处理控制部3B的CPU3B1在自动设置中进行控制参数的调谐。在该控制参数的调谐时，CPU3B1如下文那样求出阀2的10％位置～90％位置间的平均响应时间TRES。

(1)CPU3B1将驱动信号IM设为IMMIN(最小)(步骤S201)。由此，如图4所示那样，阀2朝着全闭位置(0％位置)移动。另外，也存在在将驱动信号IM设为IMMIN的情况下，阀2朝着全开位置(100％位置)移动的类型的，在此对朝着全闭位置(0％位置)移动的类型进行说明。

(2)之后，CPU3B1一检测到阀2的移动停止并稳定(步骤S202的是)，就将此时的阀开度位置A存储于存储器3B2(步骤S203)。

(3)接下来，CPU3B1将驱动信号IM设为IMMAX(最大)(步骤S204)。由此，阀2朝着全开位置移动(全开动作)。

(4)又，CPU3B1将驱动信号IM设为IMMAX之后，马上使阀2的阀开度位置P和经过时间t一起作为时序位置信息J1存储于存储器3B2(步骤S205)。

(5)之后，CPU3B1一检测到阀2的移动停止并稳定(步骤S206的是)，就将此时的阀开度位置B存储于存储器3B2(步骤S207)。

(6)又，CPU3B1基于被存储于存储器3B2中的时序位置信息J1、即基于与阀2的阀开度从阀开度位置A到达阀开度位置B为止的经过时间成对存储的阀开度位置，求出阀2的阀开度从阀开度位置A和B之间的10％位置到达90％位置为止的时间作为第一响应时间Tup，并将其存储于存储器3B2(步骤S208)。

(7)接下来，CPU3B1将驱动信号IM设为IMMIN(步骤S209)。由此，阀从阀开度位置B移动到阀开度位置A(全闭动作)。

(8)在此期间，CPU3B1进行阀开度位置的监视和时间计测，计测阀2的阀开度从阀开度位置A和B之间的90％位置到10％位置为止的时间作为第二响应时间Tdown，并将其存储于存储器3B2(步骤S210)。

(9)之后，作为在步骤S208求出的第一响应时间Tup和在步骤S210计测的第二响应时间Tdown的平均，CPU3B1求出阀2的10％位置～90％位置间的平均响应时间TRES(TRES＝(Tdown+Tup)/2)(步骤S211)。

〔实施形态2〕

接下来，采用图5所示的流程图对数据处理控制部3B中设置的本实施形态特有的功能的第二例(实施形态2)进行说明。

数据处理控制部3B的CPU3B1在自动设置中的控制参数的调谐时，如下文那样求出阀2的10％位置～90％位置间的平均响应时间TRES。

(1)CPU3B1将驱动信号IM设为IMMIN(最小)(步骤S301)。由此，如图6所示那样，阀2朝着全闭位置(0％位置)移动。另外，也存在在将驱动信号IM设为IMMIN的情况下，阀2朝着全开位置(100％位置)移动的类型，但在此对朝着全闭位置(0％位置)移动的类型进行说明。

(2)之后，CPU3B1一检测到阀2的移动停止并稳定(步骤S302的是)，就将此时的阀开度位置A存储于存储器3B2(步骤S303)。

(3)接下来，CPU3B1将驱动信号IM设为IMMAX(最大)(步骤S304)。由此，阀2朝着全开位置移动(全开动作)。

(4)又，CPU3B1将驱动信号IM设为IMMAX之后，马上使阀2的阀开度位置P和经过时间t一起作为时序位置信息J1存储于存储器3B2(步骤S305)。

(5)之后，CPU3B1一检测到阀2的移动停止并稳定(步骤S306的是)，就将此时的阀开度位置B存储于存储器3B2(步骤S307)。

(6)又，CPU3B1基于被存储于存储器3B2中的时序位置信息J1、即基于与阀2的阀开度从阀开度位置A到达阀开度位置B为止的经过时间成对存储的阀开度位置，求出阀2的阀开度从阀开度位置A和B之间的10％位置到达90％位置为止的时间作为第一响应时间Tup，并将其存储于存储器3B2(步骤S308)。

(7)接下来，CPU3B1将驱动信号IM设为IMMIN(步骤S309)。由此，阀从阀开度位置B向阀开度位置A移动(全闭动作)。

(8)又，CPU3B1将驱动信号IM设为IMMIN之后，马上使阀2的阀开度位置P和经过时间t一起作为时序位置信息J2存储于存储器3B2(步骤S310)。

(9)之后，CPU3B1一检测到阀2的移动停止并稳定(步骤S311的是)，就基于被存储于存储器3B2中的时序位置信息J2、即基于与阀2的阀开度从阀开度位置B到达阀开度位置A为止的经过时间成对存储的阀开度位置，求出阀2的阀开度从阀开度位置A和B之间的90％位置到达10％位置为止的时间作为第二响应时间Tdown，并将其存储于存储器3B2(步骤S312)。

(10)然后，作为在步骤S308求出的第一响应时间Tup和在步骤S312求出的第二响应时间Tdown的平均，CPU3B1求出阀2的10％位置～90％位置间的平均响应时间TRES(TRES＝(Tup+Tdown)/2)(步骤S313)。

CPU3B1如上述那样求得平均响应时间TRES，根据该求得平均响应时间TRES决定操作器2A的尺寸，根据该决定的操作器2A的尺寸和操作器2A的滞后程度(ヒステリシスレベル)来决定控制参数。

根据以上的说明可知，上述的实施形态1、2都是有效地利用最初的全行程操作来求出第一响应时间Tup，因此能够通过两次全行程操作求出平均响应时间TRES。由此，能够缩短求出平均响应时间TRES为止的时间，进一步缩短自动设置所需要的时间。

另外，在实施形态1中，为了求出第一响应时间Tup，在实施形态2中，为了求出第一响应时间Tup以及第二响应时间Tdown，需要对大量的数据进行比较的处理，但与全行程操作所花的时间相比，则小到能够无视的程度。

又，上述的实施形态1、2都对在步骤(1)将驱动信号IM设为IMMIN的情况进行了说明，但也可以在步骤(1)将驱动信号IM设为IMMAX。在实施形态1的步骤(1)将驱动信号IM设为IMMAX的情况下的与图4对应的图在图7示出，在实施形态2的步骤(1)将驱动信号IM设为IMMAX的情况下的与图6对应的图在图8示出。

又，在上述的实施形态1、2中，求出第一响应时间Tup作为阀2的阀开度从阀开度位置A和B之间的10％位置达到90％位置为止的时间，求出第二响应时间Tdown作为阀2的阀开度从阀开度位置A和B之间的90％位置达到10％位置为止的时间，但未必限定于10％位置和90％位置之间。

例如，可以求出第一响应时间Tup作为阀2的阀开度从阀开度位置A和B之间的0％位置达到90％位置为止的时间，求出第二响应时间Tdown作为阀2的阀开度从阀开度位置A和B之间的100％位置达到10％位置为止的时间，求出两者的平均作为平均响应时间TRES等。

又，在上述的实施形态1、2中，对在将驱动信号IM设为IMMIN的情况下，阀2朝着全闭位置(0％位置)移动的情形进行了说明，但不用说也能够同样适用于朝着全开位置(100％位置)移动的情况。

又，在上述的实施形态1、2中，求得第一响应时间Tup和第二响应时间Tdown的平均响应时间TRES，但在采用在阀开度变大的方向和变小的方向上没有速度差的操作器作为操作器2A的情况下，也可以仅求出第一响应时间Tup，将该第一响应时间Tup设为平均响应时间TRES。在该情况下，能够通过一次的全行程操作求出平均响应时间TRES，能够进一步缩短自动设置所需要的时间。

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…控制器、2…调节阀(阀)、2A…操作器、2B…阀轴、2C…阀、3…定位器、3A…通信线驱动部、3B…数据处理控制部、3B1…CPU、3B2…存储器、3C…电空转换部、3D…角度传感器、L1、L2…通信线、4…反馈杆。

Claims

1.一种定位器，其具有将输入电信号转换为气压的电空转换部，将该转换了的气压赋予调节阀的操作器，通过该操作器对所述调节阀的阀开度进行控制，

所述定位器的特征在于，具有：

第一阀开度位置存储单元，其将输入电信号转换为气压时的驱动信号设定为最小信号以及最大信号中的某一方，然后将所述调节阀稳定时的阀开度位置作为第一阀开度位置进行存储；

第一时序位置信息存储单元，在所述第一阀开度位置被存储之后，所述第一时序位置信息存储单元将所述驱动信号设定为最小信号以及最大信号中的另一方，然后将所述调节阀稳定时的阀开度位置作为第二阀开度位置进行存储，且将所述调节阀的阀开度从所述第一阀开度位置达到所述第二阀开度位置为止的阀开度位置与经过时间一起作为时序位置信息进行存储；以及

第1响应时间算出单元，其基于由所述第一时序位置信息存储单元所存储的时序位置信息，求出所述调节阀的阀开度通过两点规定阀开度位置间的时间作为第一响应时间，所述两点规定阀开度位置是在所述第一阀开度位置到所述第二阀开度位置之间规定的两点阀开度位置。

2.如权利要求1所述的定位器，其特征在于，具有：

第二响应时间计测单元，在所述第二阀开度位置被存储之后，所述第二响应时间计测单元将所述驱动信号设定为最小信号以及最大信号中的某一方，然后将所述调节阀的阀开度到达规定阀开度位置为止的时间作为第二响应时间进行计测，所述规定阀开度位置是在所述第一阀开度位置到所述第二阀开度位置之间的所述第一阀开度位置侧规定的阀开度位置；以及

平均响应时间算出单元，其计算出通过所述第1响应时间算出单元求出的第一响应时间和通过所述第二响应时间计测单元计测到第二响应时间的平均作为平均响应时间。

3.如权利要求1所述的定位器，其特征在于，具有：

第二时序位置信息存储单元，在所述第二阀开度位置被存储之后，所述第二时序位置信息存储单元将所述驱动信号设定为最小信号以及最大信号中的某一方，将所述调节阀的阀开度从所述第二阀开度位置到达所述第一阀开度位置为止的阀开度位置与经过时间一起作为时序位置信息进行存储；

第二响应时间算出单元，其基于由所述第二时序位置信息存储单元存储的时序位置信息，求出所述调节阀的阀开度通过两点规定阀开度位置间的时间作为第二响应时间，所述两点规定阀开度位置是在所述第一阀开度位置到所述第二阀开度位置之间规定的两点阀开度位置；以及

平均响应时间算出单元，其计算通过所述第1响应时间算出单元求出的第一响应时间和通过所述第二响应时间算出单元求出的第二响应时间的平均作为平均响应时间。