CN107228100A - 定位器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及定位器，提供一种能够安全并且高效地进行调节阀的PST的定位器。本发明的定位器(100)的特征在于，具有：电空变换部(11)，其将所输入的电信号(MV)变换成空气信号(Po)，根据该空气信号驱动操作器(2)，从而控制调节阀(3)的阀开度；动作点探索部(20)，其通过开环控制使电信号变化，从而探索表示空气信号的输出空气压开始变化时的调节阀的阀开度的目标值的动作点；以及PST处理部(30)，其利用通过动作点探索部探索到的动作点来执行调节阀的PST，动作点探索部根据输出空气压与第1基准值一致时的电信号的值来确定动作点。

Description

定位器
技术领域
本发明涉及一种控制调节阀的阀开度的定位器，例如涉及一种在发生异常时在安全方面紧急地进行全开或者全闭的紧急阀用的定位器。
背景技术
作为在成套设备等中用于流量的过程控制的调节阀，除了通过PID控制来控制阀开度以使作为控制对象的流体的压力达到所指示的目标值的调节阀(所谓控制阀)之外，还已知在发生异常时在安全方面紧急地进行全开或者全闭的紧急阀(参照JIS B 0100：2013)。
一般来说，紧急阀在通常的流量控制时固定为全开或者全闭的状态，在发生异常的情况下，急速地进行全闭或者全开。即，在紧急时以外的时候不工作。因此，需要定期地实施用于确认紧急阀在紧急时是否正常地工作的测试。
作为紧急阀的测试，已知PST(Partial Stroke Test，部分行程测试)(参照专利文献1)。PST是不使紧急阀完全工作(全闭或者全开)而是通过使阀稍微打开或者关闭这样的部分动作来诊断有没有由于紧急阀的粘着引起的故障等的方法。据此，无需使成套设备等停产而能够进行紧急阀的诊断。
但是，控制阀、紧急阀等调节阀一般通过定位器控制阀开度。定位器是这样的设备：通过计算从上级装置指示的阀开度的目标值与该调节阀的阀开度的实测值(实际开度)的偏差，将根据该偏差生成的控制信号供给到用于操作控制阀的开闭的操作器，从而控制调节阀的阀开度。
控制阀用的定位器通过反馈控制(PID控制)将控制阀的阀开度控制为恒定。与此相对地，紧急阀用的定位器通过开环控制进行紧急时的阀的开闭。例如，在紧急切断阀用的定位器的情况下，通过开环控制，在通常时将阀开度的目标值设定为100％而设为全开，在紧急时将阀开度的目标值从100％设定变更为0％而使其急速地全闭。此外，在进行PST的情况下，即使是紧急切断阀用的定位器，也通过反馈控制(PID控制)来控制阀开度。
定位器具备电空变换部(I/P变换部)，该电空变换部(I/P变换部)包括将基于从上级装置指示的阀开度的设定值的电信号MV变换成空气信号(压力Pn)的喷嘴挡板以及生成使从喷嘴挡板输出的空气信号的压力放大而得到的输出空气信号(输出空气压Po)的控制继电器。该电空变换部中，虽然控制继电器由于老化、温度变化引起的输入输出特性(Pn－Po特性)相对于设计值的偏移较小，但喷嘴挡板由于老化、周边温度、喷嘴的排气口等的废弃物堵塞等引起的输入输出特性(MV－Pn特性)相对于设计值的偏移较大。因此，由于老化等，电空变换部整体上的输入输出特性(MV－Po特性)大幅变化，从电空变换部输出的空气信号的压力(输出空气压Po)从最大值(或者最小值)开始变化时的向电空变换部的输入值(电信号MV)大幅变化。
以下，将电空变换部的输出空气压Po从最大或者最小的状态开始变化时的电空变换部的输入值(电信号MV)称为“动作点”。
在控制阀的情况下，如上所述，定位器通过PID控制来控制成阀开度的实测值与目标值一致，所以上述动作点的变动不造成问题。
另一方面，在紧急阀的情况下，定位器通过开环控制来控制阀开度，所以当动作点变动时，在通常时紧急阀有可能进行误工作。因此，为了即使在动作点变动的情况下也避免进行误工作，考虑足够的余量来设计紧急阀。例如，在紧急切断阀的情况下，如图13所示设计成：即使向电空变换部的输入(电信号MV)不是100％，只要向电空变换部的输入为60％以上，则输出空气压也达到最大(实际开度100％)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/171843A2号
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，即使在进行了上述那样的考虑了余量的设计的情况下，紧急阀中的动作点的变动在进行PST时也会造成问题，这一点通过本申请发明者的研究而变得明确。以下，进行详细说明。
例如，考虑使用具有图13所示的输入输出特性的定位器来进行紧急切断阀的PST，使其下降至紧急切断阀的实际开度90％的情况。
例如，在将执行PST时的向电空变换部的输入(电信号MV)的初始值设定为动作点的设计值(向电空变换部的输入为60％)的情况下，如果动作点未相对于设计值变化，则如图13所示，紧急切断阀的输出空气压Po从最大值少许下降，紧急切断阀的实际开度从100％少许下降。与此相对地，如果将执行PST时的动作点设为比设计值高，则如图14所示，紧急切断阀的输出空气压Po从最大值(实际开度100％)急剧变化至最低值(实际开度0％)，所以非常危险。
另一方面，如果考虑动作点的变化，将向电空变换部的输入(电信号MV)的初始值设为100％、也就是使输出空气压Po可靠地从最大值(或者最小值)开始来开始PST，则直至反馈控制(PID控制)的积分值到达动作点为止有可能非常耗时，不实用。这是由于，对于PST的斜坡(ramp)动作最佳的PID控制参数是以积分值始终为动作点附近的值的状态作为前提的参数，不适合于从开环控制到达未知的动作点。另外，同时满足这两者的PID调整一般来说极其困难。
如上所述，本申请发明者发现，在紧急阀的情况下，动作点相对于设计值的偏移量不明确，所以存在无法安全并且高效地进行PST这样的课题。
本发明是鉴于上述课题而完成的，本发明的目的在于提供一种能够安全并且高效地进行调节阀的PST的定位器。
解决技术问题的技术手段
本发明的定位器(100、100A、100B)的特征在于，具有：电空变换部(11)，其将所输入的电信号(MV)变换成空气信号(Po、Po1、Po2)，根据该空气信号驱动操作器(2、2B)，从而控制调节阀(3)的阀开度；动作点探索部(20)，其通过开环控制使电信号变化，从而探索表示空气信号的输出空气压开始变化时的电空变换部的输入值(电信号MV)的动作点；以及PST处理部(30)，其利用通过动作点探索部探索到的动作点来执行调节阀的PST，动作点探索部根据输出空气压与第1基准值(Po＿th、d＿th)一致时的电信号的值来确定动作点。
在上述定位器中，动作点探索部也可以使电信号以恒定的变化率变化。
在上述定位器中，动作点探索部也可以使电信号的变化率缓缓减小。
在上述定位器中，也可以是电空变换部包括喷嘴挡板(12)，动作点探索部以第1变化率使电信号变化，当喷嘴挡板的喷嘴背压(Pn)与第2基准值一致时，以比第1变化率小的第2变化率使电信号变化。
在上述定位器中，也可以还具有探测输出空气压的第1压力传感器(15、15＿1、15＿2)，动作点探索部包括：电信号生成部(21)，生成电信号；第1判定部(23)，判定输出空气压是否与第1基准值(Po＿th、d＿th)一致；以及动作点确定部(22)，在通过第1判定部判定为输出空气压与第1基准值一致时，根据此时的电信号的值来确定动作点。
在上述定位器中，也可以还具有探测输出空气压的第1压力传感器(15、15＿1、15＿2)以及探测喷嘴背压的第2压力传感器(14)，动作点探索部包括：电信号生成部(21)，生成电信号；第1判定部(23)，判定通过第1压力传感器探测出的输出空气压是否与第1基准值(Po＿th、d＿th)一致；第2判定部(24)，判定通过第2压力传感器探测出的喷嘴背压是否与第2基准值(Pn＿th、r＿th)一致；以及动作点确定部(22)，在通过第1判定部判定为输出空气压与第1基准值一致时，根据此时的电信号的值来确定动作点。电信号生成部在以第1变化率使电信号变化时，当通过第2判定部判定为喷嘴背压与第2基准值一致时，以第2变化率使电信号变化。
在上述定位器中，也可以是电空变换部生成用于驱动双动用的操作器(2B)的一对空气信号(So1、So2)，第1压力传感器分别探测一对空气信号的空气压(Po1、Po2)，动作点探索部还包括计算通过第1压力传感器探测出的一对空气压的差压的差压计算部(25)，第1判定部将通过差压计算部计算出的差压作为输出空气压(Po)而输入。
此外，在上述说明中，作为一个例子，对与发明的构成要素对应的附图上的附图标记附加括弧而记载。
发明效果
通过以上说明，根据本发明，能够提供一种能够安全并且高效地进行调节阀的PST的定位器。
附图说明
图1是示出包括实施方式1的定位器的阀门控制系统的构成的图。
图2是示出实施方式1的定位器的数据处理控制部的构成的图。
图3是示出由实施方式1的定位器实施的动作点探索处理的一个例子的图。
图4是示出由实施方式1的定位器实施的PST处理的流程的流程图。
图5是示出由实施方式1的定位器实施的动作点探索处理(步骤S1)的流程的流程图。
图6是示出由实施方式1的定位器实施的动作点探索处理的另一个例子的图。
图7是示出由实施方式1的定位器实施的动作点探索处理(步骤S1)的另一个例子的流程的流程图。
图8是示出实施方式2的定位器的数据处理控制部的构成的图。
图9是示出由实施方式2的定位器实施的动作点探索处理的一个例子的图。
图10是示出由实施方式2的定位器实施的动作点探索处理(步骤S1)的流程的流程图。
图11是示出包括实施方式3的定位器的阀门控制系统的构成的图。
图12是示出实施方式3的定位器的数据处理控制部的构成的图。
图13是示出以往的定位器中的电空变换部的输入输出特性(MV－Po特性)的一个例子的图。
图14是示出以往的定位器中的电空变换部的输入输出特性(MV－Po特性)相对于设计值偏移的情况下的一个例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。
《实施方式1》
图1是示出包括本发明的一个实施方式的定位器的阀门控制系统的构成的图。
图1所示的阀门控制系统100具备调节阀3、操作器2、上级系统4以及定位器1，例如在成套设备等的流量控制过程中使用。
调节阀(阀门)3是控制从一方的流路向另一方的流路的流体的流动的装置，例如是空气压式调节阀。在本实施方式中，以调节阀3是紧急切断阀的情况作为一个例子来进行说明。
操作器2是例如气动式的阀门致动器，根据从后述的定位器1供给的输出空气信号So来操作调节阀3的阀轴，从而控制调节阀3的开闭动作。在本实施方式中，设为操作器2是具备根据所输入的输出空气信号So的压力来确定调节阀3的阀轴的操作量的构造的单动式的操作器来进行说明。
上级系统4是进行包括定位器1的阀门控制系统的集中管理的上级侧的系统，例如是分散控制系统(distributed control system：DCS)。例如，上级系统4根据定期的操作或者用户的操作，指示定位器1执行包括PST的各种测试。
控制器6是根据来自上级系统4的指示等来指示定位器1进行调节阀3的开闭的设备。具体来说，控制器6在例如阀门控制系统的通常动作时，对定位器1提供调节阀3的阀开度的设定值SP(例如SP＝100％)，以使调节阀3达到全开，在发生某种异常的情况下，对定位器1提供调节阀3的阀开度的设定值SP(例如SP＝0％)，以使调节阀3达到全闭。
定位器1根据从控制器6提供的调节阀3的阀开度的设定值SP以及来自上级系统4的执行测试(PST)的指示，控制调节阀3的开闭。
以下，说明定位器1的具体构成。此外，在本实施方式中，说明用于实现定位器1中的PST的执行的功能部，关于用于实现这以外的功能的功能部，省略说明。
如图1所示，定位器1具备阀开度检测部17、数据处理控制部10、电空变换部11、多个压力传感器14～16以及显示部18等功能部。这些功能部收容在例如由针对作为调节阀3的控制对象的流体具有耐腐蚀性的金属材料构成的框体内部。
阀开度检测部17是将调节阀3的阀开度作为阀轴的位移量来检测、并生成与该位移量相应的检测信号SEN的位移量检测器。作为阀开度检测部17，能够例示出角度传感器、磁传感器等。
数据处理控制部10是进行定位器1的集中控制、并且生成指示调节阀3的操作量的电信号MV的电子电路。具体来说，数据处理控制部10在阀门流量控制系统的通常动作时以及紧急切断时，根据从控制器6提供的阀开度的目标值SP，生成用于操作调节阀3的电信号MV，并且根据来自上级系统4的执行PST的指示，进行与PST相关的各种数据处理，根据该数据处理的结果而生成电信号MV。关于数据处理控制部10的具体构成，在后面叙述。
电空变换部11是将通过数据处理控制部10生成的电信号MV变换成空气信号的空气电路。例如，电空变换部11由喷嘴挡板12和空气压放大部13构成。
喷嘴挡板12根据电信号MV而使从设置于定位器1的外部的减压阀等空气压供给源(未图示)供给到定位器1的空气(air)5的压力(以下，称为“供给空气压”)Ps变化，从而生成与电信号MV相应的压力的空气信号Sc。
例如，喷嘴挡板12包括：喷嘴，经由固定节流阀将供给空气压Ps的空气5供给到一端，并从另一端输出空气压力信号Sc；线圈，根据电信号MV而使磁场变化；以及挡板(铁片)，与基于该线圈的磁场的变化相应地进行揺动，从而使从上述喷嘴输出的空气信号Sc的压力变化。以下，将空气信号Sc的压力Pn称为“喷嘴背压Pn”。
空气压放大部13是通过将通过电空变换部12生成的空气信号Sc放大而生成用于驱动操作器2的输出空气信号So的功能部。例如，空气压放大部13是公知的单动型的控制继电器，或者是具有单动和双动的切换功能的控制继电器，通过根据从喷嘴挡板12输出的空气信号Sc的压力Pn来对供给空气压Ps的空气5进行调压，分别生成输出空气信号So。
压力传感器14～16是用于计测定位器1中的各种空气压力的部件。具体来说，压力传感器14检测空气信号Sc的喷嘴背压Pn，压力传感器15检测输出空气信号So的输出空气压Po，压力传感器16检测空气5的供给空气压Ps。
显示部18是通过例如数据处理控制部10来控制并且用于显示各种信息的功能部。作为显示部18，例如能够例示液晶显示器等。显示部18通过显示例如PST的执行结果等，能够对用户提示所需的信息。
接下来，说明数据处理控制部10的具体构成。
图2是示出实施方式1的定位器的数据处理控制部10的构成的图。
数据处理控制部10通过电子电路(硬件资源)来实现，该电子电路包括以下等部件：微控制器(MCU)等程序处理装置，搭载有CPU以及RAM和ROM等各种存储器；各种接口电路，用于实现相对于外部的信号的输入以及输出；A/D变换电路，用于将从外部输入的各种模拟信号变换成数字信号并输入到上述程序处理装置；以及D/A变换电路，用于将基于上述程序处理装置的数据处理结果的数字信号变换成4～20mA的模拟信号。
具体来说，如图2所示，数据处理控制部10具备PST执行部30、动作点探索部20以及存储部40。在这里，上述PST执行部30、动作点探索部20以及存储部40通过上述硬件资源以及与该硬件资源协作而实现各种功能的程序(软件)来实现。
此外，在图2中，仅图示出构成数据处理控制部10的各种功能部中的、用于实现上述PST的功能部，关于用于实现其他功能的功能部，省略图示。另外，在图2中，作为从数据处理控制部10输出的电信号MV，将从PST处理部30输出的电信号记为“MV＿PST”，将从动作点探索部20输出的电信号记为“MV＿OP”。
PST处理部30是用于执行PST的功能部。PST处理部30利用通过后述的动作点探索部20探索到的动作点，依照后述的存储于存储部40的PST条件400来操作调节阀3，从而执行PST。此外，在以下的说明中，设为PST处理部30不根据从控制器6提供的阀开度的目标值SP，而是根据存储于存储部40的PST条件400，自己使阀开度的目标值SP变化而执行PST来进行说明。
PST例如以如下方式进行：通过从调节阀3全开的状态、即调节阀3的实际开度为100％的状态起缓缓将阀关闭至调节阀3的实际开度为90％为止，其后将阀缓缓打开，从而使实际开度再次转变至100％的状态。此时，PST处理部30通过PID控制(反馈控制)来操作调节阀3。具体来说，PST处理部30在通过后述的动作点探索部20确定动作点之后，将该动作点作为初始值而使阀开度的目标值SP变化，并且根据阀开度检测部17的检测结果SEN来计算调节阀3的阀开度的实测值PV，以使该实测值PV与阀开度的目标值SP一致的方式生成电信号MV，执行PST。
存储部40是用于存储用于执行PST的程序、各种参数等的功能部。例如，在存储部40中，除了包括上述PST处理部30执行PST时利用的PST的处理步骤、执行PST时的阀开度的变化率等信息的PST条件数据400之外，还存储由后述的动作点探索部20实施的动作点探索处理中利用的MV变化率数据401以及Po基准值数据402、包括通过动作点探索部20确定了的动作点的信息的动作点数据403等。
在这里，MV变化率数据401包括后述的动作点探索部20为了探索动作点而使电信号MV变化时的电信号MV的变化率的信息(例如，后述的单位步阶ρ1、函数ρ(t)等)。另外，Po基准值数据402包括在动作点探索部20确定动作点时作为基准的输出空气压Po的值(后述的基准值Po＿th、阈值d＿th等)的信息。
动作点探索部20是根据来自上级系统4的执行PST的指示而进行用于确定调节阀3的动作点的动作点探索处理的功能部。当从上级系统4接受了执行PST的指示时，动作点探索部20生成电信号MV＿OP，并输入到电空变换部11，从而探索动作点。具体来说，动作点探索部20通过开环控制使电信号MV变化，从而使从电空变换部11输出的空气压信号So的输出空气压Po变化，将输出空气压Po与规定的基准值一致时的电信号MV的值设为动作点。即，动作点探索部20不进行如PST处理部30那样以使根据阀开度检测部17的检测结果SEN计算出的调节阀3的阀开度的实测值(实际开度)PV与从控制器6提供的阀开度的目标值SP一致的方式生成电信号MV的反馈控制。
图3是示出由实施方式1的定位器实施的动作点探索处理的一个例子的图。
例如，如图3所示，当从上级系统4接受了执行PST的指示时，动作点探索处理部20使输入到电空变换部11的电信号MV＿OP以恒定的变化率(斜率)下降，直至输出空气信号So的输出空气压Po与规定的基准值一致为止。然后，将输出空气信号So的输出空气压Po与规定的基准值一致时的电信号MV＿OP设为动作点，将动作点数据403存储于存储部40。
如图2所示，在动作点探索部20中，作为用于实现上述动作点探索处理的功能部，包括电信号生成部21、动作点确定部22以及输出空气压判定部23。
在例如从上级系统4输入了PST的执行指示的情况下，电信号生成部21生成电信号MV＿OP。具体来说，当被输入了PST的执行指示时，电信号生成部21生成电信号MV，并且依照存储于存储部40的MV变化率数据401，以规定的变化率使电信号MV的大小变化。
输出空气压判定部23是判定通过压力传感器15探测出的输出空气压Po是否与规定的基准值一致的功能部。对输出空气压判定部23的判定方法没有特别限定，能够例示以下所示的方法。
例如，可以是当从上级系统4输入了PST的执行指示时，输出空气压判定部23监视通过压力传感器15探测出的输出空气压Po，在输出空气压Po与基于Po基准值数据402的基准值Po＿th一致的情况下，输出表示一致的信号。或者，也可以是当从上级系统4输入了PST的执行指示时，输出空气压判定部23将此时的输出空气压Po存储为初始值Po(0)，并且当检测到输出空气压Po相对于初始值Po(0)的变化量d超过基于Po基准值数据402的阈值d＿th时，输出表示该意思的信号。
此外，在本实施方式中，作为一个例子，设为输出空气压判定部23通过后一判定方法判定输出空气压Po是否与规定的基准值一致来进行说明。
在通过输出空气压判定部23判定为输出空气压Po与规定的基准值一致时，动作点确定部22将此时的电信号MV＿OP的值设为动作点，将该动作点的信息作为动作点数据403存储于存储部40。此外，作为动作点数据403存储于存储部40的信息既可以是电信号MV＿OP的值，也可以是与该电信号MV＿OP对应的阀开度的目标值SP。
接下来，说明由实施方式1的定位器1实施的PST处理的流程。
图4是示出由实施方式1的定位器1实施的PST处理的流程的流程图。
首先，当从例如上级系统4输入了PST的执行指示时，定位器1执行动作点探索处理，确定动作点(S1)。
接下来，当在步骤S1中确定了动作点时，定位器1利用该动作点来执行PST(S2)。具体来说，如上所述，定位器1的PST处理部30将在步骤S1中所确定的动作点作为初始值而使阀开度的目标值SP变化，并且根据阀开度检测部17的检测结果SEN计算调节阀3的阀开度的实测值PV，以使该实测值PV与阀开度的目标值SP一致的方式生成电信号MV，执行PST。
通过以上的处理步骤，执行作为调节阀3的测试的PST。
接下来，说明动作点探索处理(步骤S1)的流程。在这里，如图3所示以使电信号MV＿OP以恒定的变化率下降地探索动作点的情况为例进行说明。
图5是示出由实施方式1的定位器实施的动作点探索处理(步骤S1)的流程的流程图。
当定位器1从上级系统4接受了PST的执行指示时，首先，定位器1中的输出空气压判定部23将此时的输出空气压Po的值作为输出空气压的初始值Po(0)存储于存储部40(S11)。
接下来，电信号生成部21生成电信号MV＿OP(S12)。具体来说，电信号生成部21将从紧接在前的电信号MV＿OP的值(MV＿OP(t－1))减去单位步阶ρ而得到的值作为电信号MV＿OP(t)提供给电空变换部11。
接下来，输出空气压判定部23计算输出空气压Po的变化量d(t)(S13)。具体来说，通过从在步骤S11中存储于存储部40的初始值Po(0)的值减去此时的输出空气压Po的值Po(t)，计算输出空气压Po的变化量d(t)。
接下来，输出空气压判定部23判定在步骤S13中计算出的输出空气压Po的变化量d(t)是否超过阈值d＿th(S14)。在步骤S14中，在输出空气压Po的变化量d(t)未超过阈值d＿th的情况下，返回到步骤S12，重复执行步骤S12～S14的处理，直至输出空气压Po的变化量d(t)超过阈值d＿th为止。
在步骤S14中，在输出空气压Po的变化量d(t)超过阈值d＿th的情况下，输出空气压判定部23输出表示该意思的信号，接受了该信号的动作点确定部22将此时的电信号MV＿OP(t)确定为动作点(S15)。此时，如上所述，动作点确定部22将所确定的动作点的信息作为动作点数据403存储于存储部40。通过以上的处理，能够探索定位器1的动作点。
如上所述，根据实施方式1的定位器1，能够在执行紧急阀等调节阀的PST之前，获知定位器1的动作点，所以在执行PST时，如果将探索到的动作点设定为阀开度的初始值，则即使在由于老化等而动作点相对于设计值偏移的情况下，也能够通过设定初始值来防止紧急切断阀的输出空气压Po从最大值(实际开度100％)急剧变化至最低值(实际开度0％)。
另外，根据定位器1，通过开环控制使电信号MV(阀开度的目标值)以规定的变化率变化，根据输出空气压Po达到规定的基准值时的电信号MV的值来确定动作点，所以与如以往那样通过反馈控制使阀开度的目标值从100％缓缓下降而执行PST的情况相比，能够进一步缩短PST所需的时间。
因此，根据实施方式1的定位器1，能够安全并且高效地进行PST。
此外，在实施方式1中，例示了使电气信号MV＿OP以恒定的变化率(斜率)变化而探索动作点的情况(参照图3)，但不限于此，也可以如图6所示，以使电信号MV＿OP的变化率缓缓减小的方式，使电信号MV＿OP变化来探索动作点。该情况下的处理流程如图7所示，与上述的使电信号MV＿OP以恒定的变化率变化的情况下的处理流程(图5)相比，整体的流程相同，仅电信号MV＿OP的生成步骤(S12)不同。具体来说，如图7的步骤S12a所示，电信号生成部21将从紧接在前的电信号MV＿OP的值(MV＿OP(t－1))减去函数ρ(t)而得到的值作为电信号MV＿OP(t)提供给电空变换部11。在这里，函数ρ(t)的参数是作为MV变化率数据401存储于存储部40的信息，针对电信号MV＿OP，以能够得到期望的变化率的方式任意设定即可。
《实施方式2》
图8是示出实施方式2的定位器的数据处理控制部的构成的图。
实施方式2的定位器的数据处理控制部10A在探索动作点时，将输入到电空变换部11的电信号MV＿OP的变化率分成多个阶段，在这点上与实施方式1的定位器的数据处理控制部10不同，其他方面与实施方式1的定位器相同。
此外，在图8中,仅图示出实施方式2的定位器1A中的与实施方式1的定位器1不同的数据处理控制部10A的构成，关于其他与实施方式1的定位器1共同的功能部，省略图示。
图9是示出由实施方式2的定位器实施的动作点探索处理的一个例子的图。
例如，如图9所示，实施方式2的定位器的数据处理控制部10A首先使输入到电空变换部11的电信号MV＿OP以第1变化率A1变化，当喷嘴背压Pn与规定的基准值一致时，使电信号MV＿OP以比第1变化率A1小的第2变化率A2变化，直至输出空气压Po与规定的基准值一致为止。然后，将输出空气压Po与规定的基准值一致时的电信号MV＿OP确定为动作点，作为动作点数据403存储于存储部40。
具体来说，在数据处理控制部10A中，如图8所示，作为动作点探索部20A，具备电信号生成部21A、动作点确定部22、输出空气压判定部23以及喷嘴背压判定部24。此外，在数据处理控制部10A中，对与实施方式1的定位器的数据处理控制部10相同的构成要素附加相同符号，省略其详细说明。
喷嘴背压判定部24是判定通过压力传感器14探测出的喷嘴背压Pn是否与规定的基准值一致的功能部。对喷嘴背压判定部24的判定方法没有特别限定，能够例示以下所示的方法。
例如，可以当从上级系统4输入了PST的执行指示时，喷嘴背压判定部24监视通过压力传感器14探测出的喷嘴背压Pn，在喷嘴背压Pn与基于Pn基准值数据404的基准值Pn＿th一致的情况下，输出表示一致的信号。
或者也可以例如当从上级系统4输入了PST的执行指示时，喷嘴背压判定部24监视通过压力传感器14探测出的喷嘴背压Pn以及通过压力传感器16探测出的供给空气压Ps，计算喷嘴背压Pn相对于供给空气压Ps的变化量r(＝Pn/Ps)。然后，当检测到喷嘴背压Pn的变化量r超过基于存储于存储部40的Pn基准值数据404的阈值r＿th时，输出表示该意思的信号。
在这里，Pn基准值数据404包括动作点探索部20A确定动作点时作为基准的喷嘴背压Pn的值(后述的基准值Pn＿th、阈值r＿th等)的信息，与Po基准值数据402同样地，存储于存储部40。
此外，在本实施方式中，作为一个例子，设为喷嘴背压判定部24通过上述后一判定方法判定喷嘴背压Pn是否与规定的基准值一致来进行说明。
在例如从上级系统4输入了PST的执行指示的情况下，电信号生成部21A生成电信号MV＿OP。具体来说，当被输入了PST的执行指示时，电信号生成部21A生成电信号MV，并且依照存储于存储部40的第1MV变化率数据401＿1，以第1变化率使电信号MV的大小变化。其后，当通过喷嘴背压判定部24检测到喷嘴背压Pn与规定的基准值一致时，依照存储于存储部40的第2MV变化率数据401＿2，以第2变化率使电信号MV的大小变化。
在这里，第1MV变化率数据401＿1以及第2MV变化率数据401＿2与上述MV变化率数据401同样地，分别包括在动作点探索处理中使电信号MV＿OP变化时的表示电信号MV＿OP的变化率的信息(例如，后述的单位步阶ρ1、ρ2)。在这里，基于第2MV变化率数据401＿2的电信号MV＿OP的第2变化率A2小于基于第1MV变化率数据401＿1的电信号MV＿OP的第1变化率A1(A2＜A1)。
接下来，说明步骤S1的动作点探索处理的流程。在这里，如图9所示以使电信号MV＿OP分2阶段地变化来探索动作点的情况为例进行说明。
图10是示出由实施方式2的定位器实施的动作点探索处理的流程的流程图。
当定位器接受了PST的执行指示时，首先，输出空气压判定部23将此时的输出空气压Po的值作为输出空气压的初始值Po(0)，存储于存储部40(S21)。
接下来，电信号生成部21A生成电信号MV＿OP(S22)。此时，电信号生成部21A通过开环控制生成电信号MV＿OP。具体来说，如图9所示，电信号生成部21A从存储部40读出第1MV变化率数据401＿1，依照第1MV变化率数据401＿1，通过开环控制生成电信号MV＿OP。例如，电信号生成部21A将从紧接在前的电信号MV＿OP的值(MV＿OP(t－1))减去基于第1MV变化率数据401＿1的单位步阶ρ1而得到的值作为电信号MV＿OP(t)提供给电空变换部11。
接下来，输出空气压判定部23计算输出空气压Po的变化量d(t)(S23)。具体来说，通过从在步骤S21中存储于存储部40的初始值Po(0)的值减去此时的输出空气压Po的值Po(t)，计算输出空气压Po的变化量d(t)。
接下来，输出空气压判定部23判定在步骤S23中计算出的输出空气压Po的变化量d(t)是否超过基于存储于存储部40的Po基准值数据402的阈值d＿th(S24)。在步骤S24中，在输出空气压Po的变化量d(t)超过阈值d＿th的情况下，输出空气压判定部23输出表示该意思的信号，接受了该信号的动作点确定部22将此时的电信号MV＿OP(t)确定为动作点(S30)。此时，如上所述，动作点确定部22将所确定的动作点的信息作为动作点数据403存储于存储部40。
另一方面，在步骤S24中，在输出空气压Po的变化量d(t)未超过阈值d＿th的情况下，喷嘴背压判定部24计算喷嘴背压Pn相对于供给空气压Ps的变化量r(t)＝Pn(t)/Ps(t)(S25)。
接下来，喷嘴背压判定部24判定在步骤S25中计算出的喷嘴背压Pn的变化量r(t)是否超过基于存储于存储部40的Pn基准值数据404的阈值r＿th(S26)。在步骤S26中，在喷嘴背压Pn的变化量r(t)未超过阈值r＿th的情况下，返回到步骤S22，重复执行S22～S26的处理，直至喷嘴背压Pn的变化量r(t)超过阈值r＿th为止。
在步骤S26中，在喷嘴背压Pn的变化量r(t)超过阈值r＿th的情况下，喷嘴背压判定部24输出表示该意思的信号，接受了该信号的电信号生成部21变更电信号MV＿OP的变化率(S27)。例如，电信号生成部21A将从紧接在前的电信号MV＿OP的值(MV＿OP(t－1))减去基于第2MV变化率数据401＿2的单位步阶ρ2(＜ρ1)而得到的值作为电信号MV＿OP(t)提供给电空变换部11。
接下来，输出空气压判定部23计算输出空气压Po的变化量d(t)(S28)。计算方法与步骤S23相同。
接下来，输出空气压判定部23判定在步骤S28中计算出的输出空气压Po的变化量d(t)是否超过基于存储于存储部40的Po基准值数据402的阈值d＿th(S29)。在步骤S29中，在输出空气压Po的变化量d(t)未超过阈值d＿th的情况下，返回到步骤S27，重复执行步骤S27～S29的处理，直至输出空气压Po的变化量d(t)超过阈值d＿th为止。
在步骤S29中，在输出空气压Po的变化量d(t)超过阈值d＿th的情况下，输出空气压判定部23输出表示该意思的信号，接受了该信号的动作点确定部22将此时的电信号MV＿OP(t)确定为动作点(S30)。此时，如上所述，动作点确定部22将所确定的动作点的信息作为动作点数据403存储于存储部40。
通过以上的处理，能够探索定位器的动作点。
如上所述，根据实施方式2的定位器，与实施方式1的定位器同样地，能够在执行紧急阀等调节阀的PST之前获知定位器1A的动作点，所以能够安全并且高效地进行PST。
另外，根据实施方式2的定位器，在探索动作点时，以第1变化率A1使电信号MV＿OP变化直至喷嘴背压Pn超过规定的基准值为止，当喷嘴背压Pn超过规定的基准值之后，以比第1变化率A1小的第2变化率A2使电信号MV＿OP变化，所以能够缩短到发现动作点为止的时间。例如，通过将喷嘴背压Pn的基准值(Pn＿th、r＿th)设定为输出空气压Po即将开始变化前的喷嘴背压Pn的值，能够使电信号MV高速地变化，直至输出空气压Po即将开始变化之前为止。
另外，如上所述，电空变换部11的空气压放大部13(控制继电器)的输入输出特性(Pn－Po特性)与喷嘴挡板12的输入输出特性(MV－Pn特性)相比，由于老化等引起的相对于设计值的偏移小，所以即使根据Pn－Po特性的设计值来确定喷嘴背压Pn的基准值(Pn＿th、r＿th)，在使电信号MV高速变化时输出空气压Po急剧变化的可能性也低。
因此，根据实施方式2的定位器，能够以更短的时间并且安全地探索动作点。
《实施方式3》
图11是示出包括实施方式3的定位器的阀门控制系统的构成的图。
实施方式3的定位器1B是驱动具有根据所输入的2个空气信号的压力差来确定调节阀3的阀轴的操作量的构造的双动式的操作器2B的双动用的定位器，在这点上与实施方式2的定位器1A不同。此外，在实施方式3的定位器1B中，对与实施方式2的定位器1A相同的构成要素附加相同符号，省略其详细说明。
具体来说，实施方式3的定位器1B还具备探测从空气压放大部13B输出的用于驱动操作器2B的一对输出空气信号So1、So2各自的输出空气压Po1、Po2的压力传感器15_1、15_2。
图12是示出实施方式3的定位器的数据处理控制部的内部构成的图。
在实施方式3的定位器1B的数据处理控制部10B中，动作点探索部20B还具有差压计算部25。差压计算部25计算输出空气压Po1与输出空气压Po2的差压。将通过差压计算部25计算出的差压作为输出空气压Po输入到输出空气压判定部23，与实施方式2的定位器1A同样地，在动作点探索处理中使用。
如上所述，根据实施方式3的双动型的定位器，与实施方式1、2的单动型的定位器同样地，能够安全并且高效地进行PST。
如上所述，根据实施方式来具体说明了通过本发明者们完成的发明，但本发明不限定于此，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更，这自不待言。
例如，在上述实施方式中，电空变换部11只要是能够生成空气信号Sc以及输出空气信号So的构成即可，不限定于上述构成(参照图1)。
另外，在实施方式2中，例示了使电信号MV的直线(线性)变化率按2阶段地变化的情况，但不限于此。例如，也可以在探索动作点时，如图6所示以使变化率缓缓减小的方式按二次函数使电信号MV＿OP变化，直至喷嘴背压Pn(t)与基准值Pn＿th(r＿th)一致为止，当喷嘴背压Pn(t)与基准值Pn＿th(r＿th)一致时，使电信号MV＿OP直线地变化。
另外，在实施方式3中，例示出在实施方式2的定位器1A中加入用于驱动双动式的操作器的功能部(空气压放大部13B、压力传感器15＿1、15＿2、差压计算部25)的情况，但也可以在实施方式1的定位器1中加入用于驱动双动式的操作器的功能部。
符号说明
100、100B…阀门控制系统；1、1A、1B…定位器；2、2B…操作器；3…调节阀；4…上级系统；5…空气(air)；6…控制器；10、10A、10B…数据处理控制部；11…电空变换部；12…喷嘴挡板；13、13B…空气压放大部(控制继电器)；14、15、16、15＿1、15＿2…压力传感器；17…阀开度检测部；18…显示部；SP…阀开度的目标值；MV、MV＿PST、MV＿OP…电信号；Pn…喷嘴背压；Ps…供给空气压；Po、Po1、Po2…输出空气压；So、So1、So2…输出空气信号；Sc…空气信号；SEN…检测信号；20、20A、20B…动作点探索部；21、21A…电信号生成部；22…动作点确定部；23…输出空气压判定部；24…喷嘴背压判定部；25…差压计算部；30…PST处理部；40…存储部；400…PST条件数据；401…MV变化率数据；401＿1…第1MV变化率数据；401＿2…第2MV变化率数据；402…Po基准值数据；403…动作点数据；404…Pn基准值数据。

Claims (8)

1.一种定位器，其特征在于，具有：
电空变换部，其将所输入的电信号变换成空气信号，根据该空气信号驱动操作器，从而控制调节阀的阀开度；
动作点探索部，其通过开环控制使所述电信号变化，从而探索表示所述空气信号的输出空气压从最大或者最小的状态开始变化时的所述电空变换部的输入值的动作点；以及
PST处理部，其利用通过所述动作点探索部探索到的所述动作点来执行所述调节阀的PST，
所述动作点探索部根据所述输出空气压与第1基准值一致时的所述电信号的值来确定所述动作点。
2.根据权利要求1所述的定位器，其特征在于，
所述动作点探索部使所述电信号以恒定的变化率变化。
3.根据权利要求1所述的定位器，其特征在于，
所述动作点探索部使所述电信号的变化率缓缓减小。
4.根据权利要求1所述的定位器，其特征在于，
所述电空变换部包括喷嘴挡板，
所述动作点探索部以第1变化率使所述电信号变化，当所述喷嘴挡板的喷嘴背压与第2基准值一致时，以比所述第1变化率小的第2变化率使所述电信号变化。
5.根据权利要求2或者3所述的定位器，其特征在于，
还具有探测所述输出空气压的第1压力传感器，
所述动作点探索部包括：
电信号生成部，其生成所述电信号；
第1判定部，其判定所述输出空气压是否与所述第1基准值一致；以及
动作点确定部，其在通过所述第1判定部判定为所述输出空气压与所述第1基准值一致时，根据此时的所述电信号的值来确定所述动作点。
6.根据权利要求4所述的定位器，其特征在于，还具有：
第1压力传感器，其探测所述输出空气压；以及
第2压力传感器，其探测所述喷嘴背压，
所述动作点探索部包括：
电信号生成部，其生成所述电信号；
第1判定部，其判定通过所述第1压力传感器探测出的所述输出空气压是否与所述第1基准值一致；
第2判定部，其判定通过所述第2压力传感器探测出的所述喷嘴背压是否与所述第2基准值一致；以及
动作点确定部，其在通过所述第1判定部判定为所述输出空气压与所述第1基准值一致时，根据此时的所述电信号的值来确定所述动作点，
所述电信号生成部在以所述第1变化率使所述电信号变化时，当通过所述第2判定部判定为所述喷嘴背压与所述第2基准值一致时，以所述第2变化率使所述电信号变化。
7.根据权利要求5所述的定位器，其特征在于，
所述电空变换部生成用于驱动双动用的所述操作器的一对空气信号，
所述第1压力传感器分别探测所述一对空气信号的空气压，
所述动作点探索部还包括计算通过所述第1压力传感器探测出的一对所述空气压的差压的差压计算部，
所述第1判定部将通过所述差压计算部计算出的所述差压作为所述输出空气压而输入。
8.根据权利要求6所述的定位器，其特征在于，
所述电空变换部生成用于驱动双动用的所述操作器的一对空气信号，
所述第1压力传感器分别探测所述一对空气信号的空气压，
所述动作点探索部还包括计算通过所述第1压力传感器探测出的一对所述空气压的差压的差压计算部，
所述第1判定部将通过所述差压计算部计算出的所述差压作为所述输出空气压而输入。
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