DE102021206492B4

DE102021206492B4 - Prozessventilvorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102021206492B4
Application number: DE102021206492.2A
Authority: DE
Inventors: Holger Steltner; Matthias Joachimsthaler; Jürgen Ruoff
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2041-06-24
Also published as: FI20225553A1; DE102021206492A1; US20220412482A1

Abstract

Prozessventilvorrichtung (10), umfassend:- eine Prozessarmatur (1) mit einem Ventilglied (2),- einen pneumatischen Ventilantrieb (3) zur Betätigung des Ventilglieds (2) und- eine Steuereinrichtung (4) mit einer pneumatischen Ventileinrichtung (5) zur pneumatischen Ansteuerung des Ventilantriebs (3), wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, einen Teilhubtest durchzuführen und im Rahmen des Teilhubtests:- mittels der Ventileinrichtung (5) den Ventilantrieb (3) pneumatisch zu betätigen, so dass der Ventilantrieb (3) das Ventilglied (2) in eine Test-Bewegungsabfolge versetzt, bei der das Ventilglied (2) eine erste Test-Bewegung von einer ersten Stellung (x1) in eine zweite Stellung (x2) und eine zweite Test-Bewegung von der zweiten Stellung (x2) zurück in die erste Stellung (x1) durchführt,- eine mit der pneumatischen Betätigung des Ventilantriebs (3) im Zusammenhang stehende Druckinformation zu erfassen und unter Berücksichtigung der Druckinformation eine Zustandsinformation zu ermitteln, die die Funktion und/oder den Verschleiß der Prozessventilvorrichtung (10) anzeigt, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Ventileinrichtung (5) mit einem elektrischen Steuersignal (25) anzusteuern, um die pneumatische Ansteuerung des Ventilantriebs (3) zu bewirken, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Teilhubtests durchzuführen und bei jedem Teilhubtest das elektrische Steuersignal mit den gleichen Steuersignalwerten bereitzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prozessventilvorrichtung, umfassend: eine Prozessarmatur mit einem Ventilglied, einen pneumatischen Ventilantrieb zur Betätigung des Ventilglieds und eine Steuereinrichtung mit einer pneumatischen Ventileinrichtung zur pneumatischen Ansteuerung des Ventilantriebs, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, einen Teilhubtest durchzuführen und im Rahmen des Teilhubtests: mittels der Ventileinrichtung den Ventilantrieb pneumatisch zu betätigen, so dass der Ventilantrieb das Ventilglied in eine Test-Bewegungsabfolge versetzt, bei der das Ventilglied eine erste Test-Bewegung von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung und eine zweite Test-Bewegung von der zweiten Stellung in die erste Stellung durchführt.
Die DE 199 46 871 C1 betrifft einen pneumatischen Antrieb, insbesondere pneumatischen Stellantrieb, welcher in seinem grundsätzlichen Aufbau einen Stellmotor, eine hiervon beaufschlagbare Stelleinrichtung und eine an den Stellmotor angeschlossene Druckversorgungseinrichtung mit wenigstens einem Steuerventil aufweist. Zwischen dem Steuerventil und dem Stellmotor ist ein Testventil zur Funktionsüberprüfung des Steuerventils und/oder des pneumatischen Antriebes zwischengeschaltet, so dass ein Test ohne Störung des Anlagenzustandes durchgeführt werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Sicherheit der Prozessventilvorrichtung zu erhöhen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Prozessventilvorrichtung gemäß Anspruch 1. Die Steuereinrichtung der Prozessventilvorrichtung ist ausgebildet, bei dem Teilhubtest eine mit der pneumatischen Betätigung des Ventilantriebs im Zusammenhang stehende Druckinformation zu erfassen und unter Berücksichtigung der Druckinformation eine Zustandsinformation zu ermitteln, die die Funktion und/oder den Verschleiß der Prozessventilvorrichtung anzeigt. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, die Ventileinrichtung mit einem elektrischen Steuersignal anzusteuern, um die pneumatische Ansteuerung des Ventilantriebs zu bewirken, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Teilhubtests durchzuführen und bei jedem Teilhubtest das elektrische Steuersignal mit den gleichen Steuersignalwerten bereitzustellen.
Durch die Berücksichtigung der Druckinformation kann die Zustandsinformation zuverlässiger ermittelt werden. Dadurch kann eine höhere Sicherheit erzielt werden.
Die Druckinformation umfasst beispielsweise einen Antriebsdruck des Ventilantriebs und/oder eine insbesondere aus dem Antriebsdruck ermittelte Druckgröße, die zweckmäßigerweise für den Start oder den Verlauf der ersten Test-Bewegung und/oder der zweiten Test-Bewegung charakteristisch ist.
Beispielsweise umfasst die Druckinformation als Druckgröße einen ersten Losbrechdruckwert, bei dem die erste Test-Bewegung beginnt, einen zweiten Losbrechdruckwert, bei dem die zweite Test-Bewegung beginnt, einen maximalen Antriebsdruckwert in der Zeit von einer Initiierung der ersten Test-Bewegung bis zum Ende der ersten Test-Bewegung, einen minimalen Antriebsdruckwert in der Zeit von einer Initiierung der ersten Test-Bewegung bis zum Ende der ersten Test-Bewegung, einen maximalen Antriebsdruckwert in der Zeit von einer Initiierung der zweiten Test-Bewegung bis zum Ende der zweiten Test-Bewegung und/oder einen minimalen Antriebsdruckwert in der Zeit von einer Initiierung der zweiten Test-Bewegung bis zum Ende der zweiten Test-Bewegung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Prozessventilvorrichtung gemäß Anspruch 9.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 17.
Eine beispielhafte Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Prozessventilvorrichtung;
2 Diagramme zu einem zeitlichen Ablauf eines Teilhubtests;
3 ein Flussdiagramm des Teilhubtests mit Wartezeiten;
4 ein Flussdiagramm einer Sicherheitsprozedur;
5 Diagramme zu einem zeitlichen Ablauf eines Teilhubtests.

Die 1 zeigt eine Prozessventilvorrichtung 10, die exemplarisch eine Prozessventilbaueinheit 20, eine übergeordnete Steuerung 30 und/oder einen Cloud-Server 40 umfasst. Die Prozessventilbaueinheit 20 ist exemplarisch über eine Kommunikationsleitung 6, insbesondere einen Feldbus, mit der übergeordneten Steuerung 30 verbunden. Die übergeordnete Steuerung 30 ist exemplarisch über ein Weitverkehrsnetz 7, beispielsweise das Internet, mit dem Cloud-Server 40 verbunden.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung kann die Prozessventilbaueinheit 20 über ein Gateway, insbesondere ein IOT-Gateway, und/oder direkt mit dem Cloud-Server verbunden sein.
Die Prozessventilvorrichtung 10 dient für den Einsatz in der Prozessautomatisierung. Vorzugsweise dient die Prozessventilvorrichtung 10 dazu, einen Fluss eines Prozessfluids zu beeinflussen.
Die Prozessventilvorrichtung 10 umfasst eine Prozessarmatur 1 mit einem Ventilglied 2, einen pneumatischen Ventilantrieb 3 zur Betätigung des Ventilglieds 2 und eine Steuereinrichtung 4 mit einer pneumatischen Ventileinrichtung 5 zur pneumatischen Ansteuerung des Ventilantriebs 3.
Exemplarisch wird die Prozessventilbaueinheit 20 durch die Prozessarmatur 1, den Ventilantrieb 3 und die Steuereinrichtung 4 gebildet. Beispielsweise verfügt die Prozessarmatur 1 über ein Prozessarmatur-Gehäuse 8, der Ventilantrieb 3 über ein Ventilantrieb-Gehäuse 9 und die Steuereinrichtung 4 über ein Steuereinrichtung-Gehäuse 11. Das Ventilantrieb-Gehäuse 9 ist an dem Prozessarmatur-Gehäuse 8 befestigt und das Steuereinrichtung-Gehäuse 11 ist an dem Ventilantrieb-Gehäuse 9 befestigt. Exemplarisch ist das Ventilantrieb-Gehäuse 9 mit seiner Unterseite an der Oberseite des Prozessarmatur-Gehäuses 8 befestigt und das Steuereinrichtung-Gehäuse 11 ist mit seiner Unterseite an der Oberseite des Ventilantrieb-Gehäuses 9 befestigt.
Das Prozessarmatur-Gehäuse 8 ist exemplarisch rohrförmig ausgeführt und definiert einen Prozessfluidkanal 12, der das Prozessfluid führt. Im Prozessfluidkanal 12 ist das Ventilglied 2 angeordnet, um den Fluss des Prozessfluids zu steuern, insbesondere wahlweise zu sperren oder freizugeben.
Der Ventilantrieb 3 verfügt über ein Antriebselement 13, das mit dem Ventilglied 2 gekoppelt ist, so dass über eine Antriebsbewegung, insbesondere eine Antriebs-Drehbewegung, des Antriebselements 13 die Stellung des Ventilglieds 2 veränderbar ist. Der Ventilantrieb 3 verfügt ferner über eine Kolbenanordnung 15, über die das Antriebselement 13 in die Antriebs-Bewegung versetzt werden kann.
Der Ventilantrieb 3 verfügt über wenigstens eine Druckkammeranordnung 14, die von der Ventileinrichtung 5 pneumatisch ansteuerbar ist, um das Antriebselement 13 in die Antriebs-Bewegung zu versetzen. Die pneumatische Ansteuerung erfolgt durch Zuführen und/oder Ablassen von Druckluft in/aus der Druckkammeranordnung 14. Durch die pneumatische Ansteuerung wird in der Druckkammeranordnung 14 ein Antriebsdruck eingestellt. Bevorzugt umfasst die Ventileinrichtung 5 ein oder mehrere Pneumatikventile, mittels denen die Ansteuerung des Ventilantriebs 3 erfolgt. Exemplarisch umfasst die Druckkammeranordnung 14 eine erste Druckkammer 16, der über die Ventileinrichtung 5 Druckluft zugeführt und abgeführt werden kann.
Der Ventilantrieb 3 ist bevorzugt einfachwirkend ausgeführt, so dass die Druckkammeranordnung 14 zweckmäßigerweise nur eine Druckkammer - die erste Druckkammer 16 - aufweist. Durch den in der ersten Druckkammer 16 herrschenden ersten Kammerdruck wird eine Antriebskraft bereitgestellt, die (über die Kolbenanordnung 15 und das Antriebselement 13) das Ventilglied 2 in Richtung hin zu einer ersten Stellung x1 drängt. Der vorstehend erwähnte Antriebsdruck ist exemplarisch der erste Kammerdruck. Die erste Stellung x1 ist exemplarisch eine erste Endlage des Ventilglieds 2, insbesondere eine Endlage, in der das Ventilglied 2 den Prozessfluidkanal 12 freigibt. Der Ventilantrieb 3 verfügt zweckmäßigerweise über ein Federelement 17, das eine Rückstellkraft bereitstellt, die (über die Kolbenanordnung 15 und das Antriebselement 13) das Ventilglied 2 in Richtung weg von der ersten Stellung x1 drängt. Zweckmäßigerweise drängt die Rückstellkraft das Antriebselement 13 in eine zweite Endlage, in der das Ventilglied 2 den Prozessfluidkanal 12 sperrt.
Gemäß einer nicht gezeigten alternativen Ausgestaltung verfügt der Ventilantrieb ferner über eine zweite Druckkammer und zweckmäßigerweise nicht über das Federelement 17. Der Ventilantrieb ist exemplarisch doppeltwirkend ausgeführt. Bei dieser alternativen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Antriebsdruck exemplarisch um den Differenzdruck - also um die Druckdifferenz - zwischen der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer.
Die Steuereinrichtung 4 ist vorzugsweise als Stellungsregler oder als Positioner ausgeführt. Die Steuereinrichtung 4 umfasst exemplarisch eine Steuereinheit 18, die insbesondere als Mikrocontroller ausgeführt ist, und/oder eine Kommunikationseinheit 19, die insbesondere zur Kommunikation mit der übergeordneten Steuerung 30 und/oder mit dem Cloud-Server 40 dient.
Die Steuereinrichtung 4 umfasst die Ventileinrichtung 5 und ist ausgebildet, mittels der Ventileinrichtung 5 Druckluft in die Druckkammeranordnung 14 einzulassen und/oder mittels der Ventileinrichtung 5 Druckluft aus der Druckkammeranordnung 14 abzulassen, um den Antriebsdruck einzustellen.
Die Steuereinrichtung 4 umfasst zweckmäßigerweise ferner eine Drucksensoreinrichtung 21 und ist ausgebildet, mittels der Drucksensoreinrichtung 21 den Antriebsdruck zu erfassen. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, mittels der Drucksensoreinrichtung 21 den in der ersten Druckkammer 16 herrschenden ersten Kammerdruck zu erfassen. Bei einer doppeltwirkenden Ausführung des Ventilantriebs ist die Drucksensoreinrichtung 21 zweckmäßigerweise ferner ausgebildet, einen in der zweiten Druckkammer des Ventilantriebs herrschenden zweiten Kammerdruck zu erfassen.
Die Steuereinrichtung 4 umfasst zweckmäßigerweise ferner eine Stellungssensoreinrichtung 22 und ist ausgebildet, mittels der Stellungssensoreinrichtung 22 eine Ist-Stellung des Ventilglieds 2 zu erfassen, beispielsweise durch eine Erfassung der Stellung des Antriebselements 13, aus der auf die Stellung des Ventilglieds 2 geschlossen werden kann.
Zweckmäßigerweise gibt die übergeordnete Steuerung 30 einen Steuerbefehl an die Steuereinrichtung 4 aus, insbesondere über die Kommunikationsleitung 6. Der Steuerbefehl gibt beispielsweise eine Soll-Stellung für das Ventilglied 2 vor. Die Steuereinrichtung 4 ist vorzugsweise ausgebildet, auf Basis des Steuerbefehls eine Stellungsregelung des Ventilglieds 2 durchzuführen. Hierzu vergleicht die Steuereinrichtung 4 die über die Stellungssensoreinrichtung 22 erfasste Ist-Stellung mit der durch den Steuerbefehl vorgegebenen Soll-Stellung und stellt auf Basis des Vergleichs den Antriebsdruck mittels der Ventileinrichtung 5 so ein, dass sich die Ist-Stellung hin zur Soll-Stellung verändert.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, in einem Normalbetrieb die Stellungsregelung des Ventilglieds 2 auf Basis der von der (externen) übergeordneten Steuerung 30 vorgegebenen Soll-Stellung durchzuführen. Ferner ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, aus dem Normalbetrieb in einen (nachstehend näher erläuterten) Teilhubtest-Betrieb zu wechseln und im Teilhubtest-Betrieb die Stellungsregelung des Ventilglieds 2 auf Basis eines insbesondere intern von der Steuereinrichtung 4 erzeugten Soll-Stellungssignals durchzuführen (und nicht auf Basis der von der übergeordneten Steuerung 30 vorgegebenen Soll-Stellung). Insbesondere ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, im Teilhubtest-Betrieb - also während der Durchführung des Teilhubtests - die von der übergeordneten Steuerung 30 vorgegebene Soll-Stellung zu ignorieren.
Exemplarisch umfasst die Prozessventilvorrichtung 10 ferner eine Bedieneinrichtung 27. Die Bedieneinrichtung 27 umfasst insbesondere ein Bedienelement, beispielsweise eine oder mehrere Tasten, und optional eine Anzeige. Die Bedieneinrichtung 27 ist exemplarisch Teil der Prozessventilbaueinheit 20, insbesondere der Steuereinrichtung 4. Ferner kann die Bedieneinrichtung 27 auch als von der Prozessventilbaueinheit 20 separates Gerät bereitgestellt werden, insbesondere als Mobilgerät, beispielsweise als Smartphone oder Tablet, oder als Computer.
Die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, den Teilhubtest durchzuführen. Der Teilhubtest kann auch als Partial-Stroke-Test bezeichnet werden. Die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, im Rahmen des Teilhubtests mittels der Ventileinrichtung 5 den Ventilantrieb 3 pneumatisch zu betätigen, so dass der Ventilantrieb 3 das Ventilglied 2 in eine Test-Bewegungsabfolge versetzt, in der das Ventilglied 2 eine erste Test-Bewegung von einer ersten Stellung x1 in eine zweite Stellung x2 durchführt und eine zweite Test-Bewegung von der zweiten Stellung x2 zurück in die erste Stellung x1 durchführt. Die Steuereinrichtung 4 ist ferner ausgebildet, im Rahmen des Teilhubtests eine mit der pneumatischen Betätigung des Ventilantriebs 3 im Zusammenhang stehende Druckinformation zu erfassen und unter Berücksichtigung der Druckinformation eine Zustandsinformation zu ermitteln, die die Funktion und/oder den Verschleiß der Prozessventilvorrichtung 10 anzeigt.
Bevorzugt führt die Steuereinrichtung 4 bei dem Teilhubtest eine Stellungsregelung des Ventilglieds 2 durch.
Die Steuereinrichtung 4 ist ausgebildet, die Ventileinrichtung 5 mit einem elektrischen Steuersignal 25 anzusteuern, um die pneumatische Ansteuerung des Ventilantriebs 3 zu bewirken. Das elektrische Steuersignal 25 wird insbesondere von der Steuereinheit 18 erzeugt. Die Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 durch die Steuereinrichtung 4 erfolgt insbesondere dadurch, dass die Steuereinheit 18 die Ventileinrichtung 5 mit dem elektrischen Steuersignal 25 ansteuert.
Die Ventileinrichtung 5 führt der Druckkammeranordnung 14, insbesondere der ersten Druckkammer 16, gemäß dem elektrischen Steuersignal 25 Druckluft zu oder ab. Die Ventileinrichtung 5 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, die Druckkammeranordnung 14, insbesondere die erste Druckkammer 16, auf Basis des elektrischen Steuersignals 25 wahlweise über eine erste Ventileinrichtungs-Öffnung mit einer Druckluftquelle zu verbinden, um der Druckkammeranordnung 14, insbesondere der ersten Druckkammer 16 Druckluft zuzuführen, oder über eine zweite Ventileinrichtungs-Öffnung mit einer Druckluftsenke zu verbinden, um Druckluft aus der Druckkammeranordnung 14, insbesondere aus der ersten Druckkammer 16, abzulassen. Das elektrische Steuersignal 25 gibt den Öffnungsgrad der ersten Ventileinrichtungs-Öffnung und den Öffnungsgrad der zweiten Ventileinrichtungs-Öffnung vor. In Ansprechen auf einen positiven Steuersignalwert des elektrischen Steuersignals 25 sperrt die Ventileinrichtung 5 die zweite Ventileinrichtungs-Öffnung und stellt den Öffnungsgrad der ersten Ventileinrichtungs-Öffnung gemäß dem Betrag des Steuersignalwerts ein. In Ansprechen auf einen negativen Steuersignalwert sperrt die Ventileinrichtung 5 die erste Ventileinrichtungs-Öffnung und stellt den Öffnungsgrad der zweiten Ventileinrichtungs-Öffnung gemäß dem Betrag des Steuersignalwerts ein.
Die erste Stellung x1 ist, wie vorstehend bereits erwähnt, zweckmäßigerweise eine Endlage des Ventilglieds 2, in der das Ventilglied den Prozessfluidkanal 12 freigibt. Die zweite Stellung x2 ist zweckmäßigerweise eine Stellung, in der der Prozessfluidkanal 12 weiter geschlossen ist als in der ersten Stellung x1, aber in der der Prozessfluidkanal 12 noch nicht gesperrt ist - also in der das Prozessfluid weiterhin durch den Prozessfluidkanal 12 fließen kann.
In der 2 sind drei Diagramme abgebildet, die den zeitlichen Ablauf eines exemplarischen Teilhubtests zeigen.
Das obere Diagramm zeigt die zeitlichen Verläufe eines Soll-Stellungssignals 23 (als gestrichelte Linie) und der erfassten Ist-Stellung 24 des Ventilglieds 2 während des Teilhubtests. Der maximale Wert des Soll-Stellungssignals 23 zeigt die erste Stellung x1 an. Das mittlere Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf des Antriebsdrucks 26 während des Teilhubtests. Das untere Diagramm zeigt den zeitlichen Verlauf des Steuersignals 25 während des Teilhubtests.
Das Ventilglied 2 befindet sich zunächst in der ersten Stellung x1. Zum Zeitpunkt t1 verändert die Prozessventilvorrichtung 10 das Soll-Stellungssignal 23 von einem ersten Soll-Stellungssignalwert, der die erste Stellung x1 anzeigt, zu einem zweiten Soll-Stellungssignalwert, der die zweite Stellung x2 anzeigt. Das Soll-Stellungssignal 23 wird beispielsweise von der Steuereinheit 18 bereitgestellt. Auf Basis des Soll-Stellungssignals 23 und insbesondere ferner auf Basis der erfassten Ist-Stellung 24 erzeugt die Prozessventilvorrichtung 10 das elektrische Steuersignal 25. Exemplarisch erzeugt die Prozessventilvorrichtung 10 in Ansprechen darauf, dass das Soll-Stellungssignal 23 kleiner als die Ist-Stellung 24 ist, das Steuersignal 25 mit einem ersten Steuersignalwert c1, der negativ ist. Der erste Steuersignalwert c1 bewirkt, dass die Ventileinrichtung 5 Luft aus der Druckkammeranordnung 14, insbesondere der ersten Druckkammer 16, ablässt, so dass sich der Antriebsdruck 26 reduziert. Exemplarisch reduziert sich der Antriebsdruck 26 kontinuierlich von dem ersten Zeitpunkt t1 bis zu dem dritten Zeitpunkt t3.
Die Ansteuerung mit dem Steuersignal 25, durch die die erste Test-Bewegung bewirkt werden soll, soll auch als erste Ansteuerung bezeichnet werden. Die erste Ansteuerung beginnt exemplarisch zum ersten Zeitpunkt t1, insbesondere dadurch, dass das Steuersignal 25 von null zu dem ersten Steuersignalwert c1 verändert wird.
Zum zweiten Zeitpunkt t2 ist der Antriebsdruck 26 niedrig genug, so dass das Ventilglied 2 beginnt, sich aus der ersten Stellung x1 heraus hin zu der zweiten Stellung x2 zu bewegen. Der Wert des Antriebsdrucks 26, bei dem das Ventilglied 2 beginnt sich zu bewegen - also bei dem die erste Test-Bewegung beginnt - soll auch als erster Losbrechdruckwert lbp1 bezeichnet werden.
Vom zweiten Zeitpunkt t2 bis zum dritten Zeitpunkt t3 führt das Ventilglied die erste Test-Bewegung von der ersten Stellung x1 zu der zweiten Stellung x2 durch.
Zum dritten Zeitpunkt t3 erreicht die Ist-Stellung 24 die durch das Soll-Stellungssignal 23 vorgegebene zweite Stellung x2. In Ansprechen darauf, dass die Ist-Stellung 24 gleich der durch das Soll-Stellungssignal 23 vorgegebenen zweiten Stellung ist, setzt die Prozessventilvorrichtung 10 das Steuersignal 25 auf null, so dass die in der Druckkammeranordnung 14, insbesondere in der ersten Druckkammer 16, vorhandene Druckluft dort eingesperrt wird.
Zum Zeitpunkt t4 verändert die Prozessventilvorrichtung 10 das Soll-Stellungssignal 23 von dem zweiten Soll-Stellungssignalwert, der die zweite Stellung x2 anzeigt, zu dem ersten Soll-Stellungssignalwert, der die erste Stellung x1 anzeigt. Exemplarisch erzeugt die Prozessventilvorrichtung 10 in Ansprechen darauf, dass das Soll-Stellungssignal 23 größer als die Ist-Stellung 24 ist, das Steuersignal 25 mit einem zweiten Steuersignalwert c2, der positiv ist. Der zweite Steuersignalwert c2 bewirkt, dass die Ventileinrichtung 5 Luft in die Druckkammeranordnung 14, insbesondere die erste Druckkammer 16, einlässt, so dass sich der Antriebsdruck erhöht. Exemplarisch erhöht sich der Antriebsdruck kontinuierlich von dem vierten Zeitpunkt t4 bis zu dem sechsten Zeitpunkt t6.
Die Ansteuerung mit dem Steuersignal 25, durch die die zweite Test-Bewegung bewirkt werden soll, soll auch als zweite Ansteuerung bezeichnet werden. Die zweite Ansteuerung beginnt exemplarisch zum ersten Zeitpunkt t4, insbesondere dadurch, dass das Steuersignal 25 von null zu dem zweiten Steuersignalwert c2 verändert wird.
Zum fünften Zeitpunkt t5 ist der Antriebsdruck hoch genug, so dass das Ventilglied 2 beginnt, sich aus der zweiten Stellung x2 heraus hin zu der ersten Stellung x1 zu bewegen. Der Wert des Antriebsdruck, bei dem das Ventilglied 2 beginnt sich zu bewegen - also bei dem die zweite Test-Bewegung beginnt - soll auch als zweiter Losbrechdruckwert lbp2 bezeichnet werden.
Vom fünften Zeitpunkt t5 bis zum sechsten Zeitpunkt t6 führt das Ventilglied 2 die zweite Test-Bewegung von der zweiten Stellung x2 zu der ersten Stellung x1 durch.
Zum sechsten Zeitpunkt t6 erreicht die Ist-Stellung 24 die durch das Soll-Stellungssignal 23 vorgegebene erste Stellung x1. In Ansprechen darauf, dass die Ist-Stellung 24 gleich der durch das Soll-Stellungssignal 23 vorgegebenen ersten Stellung x1 ist, setzt die Steuereinheit 18 das Steuersignal 25 auf null, so dass die in der Druckkammeranordnung 14, insbesondere in der ersten Druckkammer 16, vorhandene Druckluft dort eingesperrt wird.
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, bei dem Teilhubtest eine mit der pneumatischen Betätigung des Ventilantriebs 3 im Zusammenhang stehende Druckinformation zu erfassen und unter Berücksichtigung der Druckinformation eine Zustandsinformation zu ermitteln, die die Funktion und/oder den Verschleiß der Prozessventilvorrichtung 10 angezeigt.
Bevorzugt zeigt die Zustandsinformation an, ob eine Einschränkung der Beweglichkeit des Ventilglieds 2 vorliegt.
Die Druckinformation umfasst beispielsweise einen insbesondere mit der Drucksensoreinrichtung 21 während des Teilhubtests (also insbesondere zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t7) erfassten Wert des Antriebsdrucks, beispielsweise einen minimalen Antriebsdruckwert, einen maximalen Antriebsdruckwert, den ersten Losbrechdruckwert lbp1, den zweiten Losbrechdruckwert lbp2 und/oder eine Änderungsrate des Antriebsdrucks, insbesondere in einem Zeitbereich zwischen einer ersten Änderung des Antriebsdrucks bis zum Beginn der jeweiligen Test-Bewegung - also exemplarisch in dem Zeitbereich von dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 und/oder in dem Zeitbereich von dem Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ferner ausgebildet, bei der Ermittlung der Zustandsinformation eine Zeitinformation zu berücksichtigen. Die Zeitinformation umfasst beispielsweise ein Zeitintervall von einem Start einer Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 bis zu dem Erreichen der Stellung des Ventilglieds 2, die durch die Ansteuerung bewirkt werden soll. Beispielsweise umfasst die Zeitinformation ein erstes Zeitintervall von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t3 und/oder ein zweites Zeitintervall von dem Zeitpunkt t4 zu dem Zeitpunkt t6.
Optional umfasst die Zeitinformation ferner eine erste Änderungs-Zeitspanne von dem Start einer Ansteuerung der Ventileinrichtung 5, um die erste Test-Bewegung zu bewirken, bis zu einer durch diese Ansteuerung bewirkte, insbesondere durch die Drucksensoreinrichtung 21 erfassbare, Änderung des Antriebsdrucks und/oder eine zweite Änderungs-Zeitspanne von dem Start einer Ansteuerung der Ventileinrichtung 5, um die zweite Test-Bewegung zu bewirken, bis zu einer durch diese Ansteuerung bewirkte, insbesondere durch die Drucksensoreinrichtung 21 erfassbare, Änderung des Antriebsdrucks.
Zweckmäßigerweise verfügt die Steuereinrichtung 4 über einen oder mehrere Referenzwerte der Druckinformation, insbesondere eines oder mehrerer der vorgenannten Werte der Druckinformation, und/oder der Zeitinformation, insbesondere eines oder mehrerer der vorgenannten Werte der Zeitinformation, und ist ausgebildet, die Zustandsinformation auf Basis eines Vergleichs der einen oder mehreren Referenzwerte mit der Druckinformation und/oder der Zeitinformation zu ermitteln.
Bevorzugt verfügt die Prozessventilvorrichtung 10 über einen Wartezeitparameter, der eine Wartezeit definiert und ist ausgebildet, jeweils bei Erreichen der ersten Stellung x1 und/oder der zweiten Stellung x2 die von dem Wartezeitparameter definierte Wartezeit zu warten, bevor die Prozessventilvorrichtung 10 das Soll-Stellungssignal 23 und/oder das Steuersignal 25 ändert, um das Ventilglied 2 in die jeweils andere Stellung x1, x2 zu versetzen. Hierdurch wird erzielt, dass das Ventilglied 2 wenigstens die durch den Wartezeitparameter definierte Wartezeit lang in jeder der im Teilhubtest angefahrenen Stellungen verbleibt. Bevorzugt ist die durch den Wartezeitparameter definierte Wartezeit größer als null. Alternativ dazu kann die durch den Wartezeitparameter definierte Wartezeit auch gleich null sein, so dass die Prozessventilvorrichtung 10 nach Erreichen der jeweils angefahrenen Stellung sofort damit beginnt, ein Anfahren der nächsten Stellung zu bewirken.
Die 3 zeigt ein Flussdiagram eines exemplarischen Ablaufs des Teilhubtests unter Berücksichtigung des Wartezeitparameters.
Beim Schritt S1 beginnt die Prozessventilvorrichtung 10 mit dem Teilhubtest. Beispielsweise erzeugt die Prozessventilvorrichtung 10 ein Teilhubtest-Startsignal, durch das der Beginn des Teilhubtests angezeigt wird. Exemplarisch erfolgt der Beginn des Teilhubtests zu dem in der 2 eingezeichneten Zeitpunkt t0.
Beim Schritt S2 fährt die Prozessventilvorrichtung 10 mit dem Ventilglied 2 die erste Stellung x1 an. Sofern sich das Ventilglied 2 bereits in der ersten Stellung x1 befindet, behält die Prozessventilvorrichtung 10 beim Schritt S2 die erste Stellung x1 bei.
In Ansprechen darauf, dass sich das Ventilglied 2 in der ersten Stellung x1 befindet, führt die Prozessventilvorrichtung den Schritt S3 durch, bei dem die Prozessventilvorrichtung 10 eine durch den Wartezeitparameter definierte erste Wartezeit abwartet. In der 2 beginnt die erste Wartezeit zum Zeitpunkt t0 und endet zum ersten Zeitpunkt t1.
In Ansprechen auf den Ablauf der ersten Wartezeit im Schritt S3 beginnt die Prozessventilvorrichtung im Schritt S4 das Anfahren der zweiten Stellung x2 zu bewirken. Dies erfolgt durch das vorstehend bereits erläuterte Verändern des Soll-Stellungssignals 23 und des Steuersignals 25 zum Zeitpunkt t1.
In Ansprechen darauf, dass das Ventilglied 2 die zweite Stellung x2 erreicht, führt die Prozessventilvorrichtung den Schritt S5 durch, bei dem die Prozessventilvorrichtung 10 eine durch den Wartezeitparameter definierte zweite Wartezeit abwartet. In der 2 beginnt die zweite Wartezeit zum dritten Zeitpunkt t3 und endet zum vierten Zeitpunkt t4.
In Ansprechen auf den Ablauf der zweiten Wartezeit im Schritt S5 beginnt die Prozessventilvorrichtung im Schritt S6 das Anfahren der ersten Stellung x1 zu bewirken. Dies erfolgt durch das vorstehend bereits erläuterte Verändern des Soll-Stellungssignals 23 und des Steuersignals 25 zum Zeitpunkt t4.
In Ansprechen darauf, dass das Ventilglied 2 die erste Stellung x1 erreicht, führt die Prozessventilvorrichtung 10 den Schritt S7 durch, bei dem die Prozessventilvorrichtung 10 eine durch den Wartezeitparameter definierte dritte Wartezeit abwartet. In der 2 beginnt die dritte Wartezeit zum sechsten Zeitpunkt t6 und endet zum siebten Zeitpunkt t7.
In Ansprechen auf den Ablauf der dritten Wartezeit im Schritt S7 beendet die Prozessventilvorrichtung 10 den Teilhubtest beim Schritt S8.
Bevorzugt ist die erste Wartezeit, die zweite Wartezeit und/oder die dritte Wartezeit jeweils größer gleich 1 s, 5 s, oder 10 s.
Bevorzugt sind die erste Stellung x1, die zweite Stellung x2 und/oder der Wartezeitparameter durch einen Anwender in die Prozessventilvorrichtung 10 eingebbar, insbesondere mittels der Bedieneinrichtung 27.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, eine Mehrzahl von Teilhubtests durchzuführen und bei jedem Teilhubtest das elektrische Steuersignal mit den gleichen Steuersignalwerten bereitzustellen. Insbesondere stellt die Steuereinrichtung 4 bei jedem Teilhubtest das elektrische Steuersignal mit dem gleichen ersten Steuersignalwert c1 und dem gleichen zweiten Steuersignalwert c2 bereit.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, während der gesamten ersten Test-Bewegung des Ventilglieds 2 das elektrische Steuersignal auf den konstanten ersten Steuersignalwert c1 einzustellen und/oder während der gesamten zweiten Test-Bewegung des Ventilglieds 2 das elektrische Steuersignal auf den konstanten zweiten Steuersignalwert c2 einzustellen. Das Steuersignal bleibt also zweckmäßigerweise während der gesamten ersten Test-Bewegung konstant auf dem ersten Steuersignalwert c1 und/oder während der gesamten zweiten Test-Bewegung konstant auf dem zweiten Steuersignalwert c2. Exemplarisch umfasst das elektrische Steuersignal ausschließlich Rechteckimpulse, die als Signalwert jeweils den ersten Steuersignalwert c1 oder den zweiten Steuersignalwert c2 aufweisen. Bevorzugt legt die Steuereinrichtung 4 den Steuersignalwert nur auf Basis der angestrebten Bewegungsrichtung des Ventilglieds 2 fest und hält den Steuersignalwert während der Bewegung des Ventilglieds 2 konstant.
Der Betrag des ersten Steuersignalwerts c1 ist zweckmäßigerweise von dem Betrag des zweiten Steuersignalwerts c2 verschieden. Insbesondere ist der Betrag des ersten Steuersignalwerts c1 kleiner als der Betrag des zweiten Steuersignalwerts c2.
Die Steuereinrichtung 4 ist vorzugsweise ausgebildet, für die Stellungsregelung des Ventilglieds 2 während des Teilhubtests eine Zweipunktregelung oder eine Dreipunktregelung, insbesondere eine asymmetrische Zweipunktregelung oder eine asymmetrische Dreipunktregelung durchzuführen. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, ab dem Zeitpunkt t1, ab dem sich das Ventilglied 2 bei dem Teilhubtest aus der ersten Stellung x1 herausbewegt, bis zum Ende des Teilhubtests nur drei (oder vier) verschiedene Steuersignalwerte - exemplarisch den ersten Steuersignalwert c1, den zweiten Steuersignalwert c2 und den Steuersignalwert null (und optional den nachstehend erläuterten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1) - einzustellen.
Bevorzugt ist der erste Steuersignalwert und/oder der zweite Steuersignalwert durch einen Anwender in die Prozessventilvorrichtung 10 eingebbar, insbesondere mittels der Bedieneinrichtung 27.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, eine Steuersignalwert-Ermittlungsprozedur durchzuführen und im Rahmen der Steuersignalwert-Ermittlungsprozedur eine Bewegungs-Kenngröße des Ventilglieds 2 zu erfassen und für den Teilhubtest zu verwendende Steuersignalwerte des Steuersignals auf Basis der Bewegungs-Kenngröße zu ermitteln.
Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, die Steuersignalwert-Ermittlungsprozedur im Rahmen einer Systeminitialisierung durchzuführen. Beispielsweise erfasst die Steuereinrichtung 4 in der Steuersignalwert-Ermittlungsprozedur als Bewegungs-Kenngröße eine maximale Geschwindigkeit des Ventilglieds 2 für eine jeweilige Bewegungsrichtung, insbesondere zusammen mit einem hierfür verwendeten Steuersignalwert. Ferner erfasst die Steuereinrichtung 4 in der Steuersignalwert-Ermittlungsprozedur als Bewegungs-Kenngröße beispielsweise eine bei einem Steuersignalwert gemessene Änderungs-Zeitspanne zwischen einem Beginn einer Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 und einer (insbesondere dadurch bewirkten) Änderung des Antriebsdrucks. Ferner erfasst die Steuereinrichtung 4 in der Steuersignalwert-Ermittlungsprozedur als Bewegungs-Kenngröße einen oder mehrere Systemparameter, der im Rahmen einer Modellidentifizierung ermittelt wurden.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, die Steuersignalwerte auf Basis der Bewegungs-Kenngröße unter Berücksichtigung einer Vorgabe einer Bewegungsdauer für das Ventilglied 2 zu ermitteln, insbesondere zu berechnen. Die Vorgabe der Bewegungsdauer erfolgt beispielsweise durch einen Anwender, insbesondere mittels der Bedieneinrichtung 27. Die ermittelten Steuersignalwerte werden insbesondere als Vorschlagwerte bereitgestellt. Beispielsweise werden die ermittelten Steuersignalwerte nach der Systeminitialisierung als Defaultwerte für den Teilhubtest übernommen.
Optional verfügt die Steuereinrichtung 4 über eine Verknüpfung zwischen den Steuersignalwerten und Bewegungszeiten des Ventilglieds 2. Die Verknüpfung basiert insbesondere auf einem vorab identifizierten Systemmodell. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, dem Anwender bei einer (insbesondere durch den Anwender eingegebenen) Änderung eines Steuersignalwerts eine Auswirkung dieser Änderung auf eine Bewegungszeit des Ventilglieds 2 anzuzeigen und/oder bei einer (insbesondere durch den Anwender) eingegebenen Änderung einer Bewegungszeit eine Auswirkung dieser Änderung auf einen (für diese Bewegungszeit) erforderlichen Steuersignalwert anzuzeigen.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, auf Basis einer vorherigen Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 einen Steuersignalwert zu ermitteln, der zu Beginn des Teilhubtests dazu führt, dass das Ventilglied 2 erst nach einer vorbestimmten Anzahl an Erfassungszyklen, in denen die Druckinformation erfasst wird, sich aus der ersten Stellung x1 heraus bewegt. Insbesondere ermittelt die Steuereinrichtung 4 den Steuersignalwert so, dass der Steuersignalwert eine hinreichend schnelle Änderung des Antriebsdrucks bewirkt, ohne dass innerhalb zu weniger Erfassungszyklen der Losbrechdruck erreicht wird. Ein Erfassungszyklus ist ein Zyklus, in dem die Druckinformation, die Zustandsinformation und/oder die Sicherheitsinformation erfasst wird.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, zusätzlich zur Zustandsinformation eine Sicherheitsinformation zu ermitteln. Die Sicherheitsinformation zeigt an, ob die Durchführung des Teilhubtests sicher ist. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, in Ansprechen darauf, dass die Sicherheitsinformation anzeigt, dass die Durchführung des Teilhubtests nicht sicher ist, den Teilhubtests abzubrechen. Die Sicherheitsinformation, die anzeigt, dass die Durchführung des Teilhubtests nicht sicher ist, soll auch als erste Sicherheitsinformation bezeichnet werden. Die Sicherheitsinformation, die anzeigt, dass die Durchführung des Teilhubtests sicher ist, soll auch als zweite Sicherheitsinformation bezeichnet werden.
Wie nachstehend unter Bezugnahme auf die 4 näher erläutert, ist die Steuereinrichtung 4 bevorzugt ausgebildet, die Sicherheitsinformation auf Basis der Druckinformation und/oder auf Basis einer mit der Test-Bewegungsabfolge des Ventilglieds 2 im Zusammenhang stehenden zeitlichen Größe zu ermitteln.
Die 4 zeigt ein Flussdiagram einer exemplarischen Sicherheitsprozedur, die zweckmäßigerweise von der Steuereinrichtung 4 ausgeführt wird, um die Sicherheitsinformation zu ermitteln.
Die Sicherheitsprozedur dient insbesondere dazu, zu verhindern, dass sich das Ventilglied 2 während des Teilhubtests zu stark bewegt, also insbesondere um zu verhindern, dass sich das Ventilglied 2 über die zweite Stellung x2 hinausbewegt.
Die Sicherheitsprozedur ist zweckmäßigerweise Teil des Teilhubtests. Die Steuereinrichtung 4 ist insbesondere ausgebildet, bei der Durchführung des Teilhubtests die Sicherheitsprozedur automatisch zu starten. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, die Sicherheitsprozedur in Ansprechen auf das Teilhubtest-Startsignal zu starten. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, die Sicherheitsprozedur bei jedem Teilhubtest durchzuführen. Bevorzugt führt die Steuereinrichtung 4 die Sicherheitsprozedur in jedem der Schritte des in der 3 gezeigten Ablaufs des Teilhubtests durch.
Wie nachstehend erläutert, umfasst die Sicherheitsprozedur zweckmäßigerweise eine Antriebsdruck-Prüfung, eine Stellungs-Prüfung und/oder eine Zeitdauer-Prüfung. Bevorzugt führt die Steuereinrichtung 4 die Antriebsdruck-Prüfung, die Stellungs-Prüfung und/oder die Zeitdauer-Prüfung während des Teilhubtests kontinuierlich durch.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, in Ansprechen darauf, dass die Antriebsdruck-Prüfung, die Stellungs-Prüfung und/oder die Zeitdauer-Prüfung nicht bestanden wird, die erste Sicherheitsinformation bereitzustellen und den Teilhubtest abzubrechen und insbesondere in den Normalbetrieb zu wechseln, in dem die Steuereinrichtung 4 die Stellungsregelung des Ventilglieds 2 auf Basis der extern vorgegebenen Soll-Stellung durchführt. Ferner ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, die zweite Sicherheitsinformation bereitzustellen und den Teilhubtest fortzuführen, solange die Antriebsdruck-Prüfung, die Stellungs-Prüfung und die Zeitdauer-Prüfung kumulativ erfüllt sind (und der Teilhubtest noch nicht abgeschlossen ist), beispielsweise im fünften Sicherheitsprozedur-Schritt SP5.
Nachstehend soll auf den in der 4 gezeigten, rein exemplarischen Ablauf der Sicherheitsprozedur eingegangen werden.
Die Sicherheitsprozedur umfasst einen ersten Sicherheitsprozedur-Schritt SP1, bei dem die Sicherheitsprozedur von der Steuereinrichtung 4 gestartet wird.
Die Sicherheitsprozedur umfasst ferner einen zweiten Sicherheitsprozedur-Schritt SP2, bei dem die Steuereinrichtung 4 die Antriebsdruck-Prüfung durchführt. Der Antriebsdruck stellt hier exemplarisch die Druckinformation dar, auf deren Basis die Steuereinrichtung 4 die Sicherheitsinformation ermittelt. Exemplarisch prüft die Steuereinrichtung 4 in der Antriebsdruck-Prüfung, ob der Antriebsdruck einer Antriebsdruck-Vorgabe entspricht. Insbesondere prüft die Steuereinrichtung bei der Antriebsdruck-Prüfung, ob sich der Antriebsdruck innerhalb eines vorbestimmten Antriebsdruck-Sicherheitsbereich befindet. Der Antriebsdruck-Sicherheitsbereich wird beispielsweise durch eine obere Antriebsdruck-Schwelle und/oder durch eine untere Antriebsdruck-Schwelle definiert. Die obere Antriebsdruck-Schwelle und/oder die untere Antriebsdruck-Schwelle ist zweckmäßigerweise beabstandet von einem Antriebsdruck, der benötigt wird, um das Ventilglied 2 in die (ausgehend von der ersten Stellung x1) in Richtung der zweiten Stellung x2 liegende Endlage - insbesondere die zweite Endlage - zu versetzen. Sofern der Antriebsdruck außerhalb des Antriebsdruck-Sicherheitsbereich liegt, stellt die Steuereinrichtung 4 die erste Sicherheitsinformation bereit. Dies erfolgt exemplarisch in dem sechsten Sicherheitsprozedur-Schritt SP6.
Die Sicherheitsprozedur umfasst ferner den dritten Sicherheitsprozedur-Schritt SP3, bei dem die Steuereinrichtung 4 die Stellungs-Prüfung durchführt. Exemplarisch prüft die Steuereinrichtung 4 in der Stellungs-Prüfung, ob die Stellung des Ventilglieds 2 einer Stellungs-Vorgabe entspricht. Insbesondere prüft die Steuereinrichtung 4 bei der Stellungs-Prüfung, ob sich die Stellung des Ventilglieds 2 innerhalb eines vorbestimmten Stellungs-Sicherheitsbereich befindet. Insbesondere prüft die Steuereinrichtung 4, ob sich das Ventilglied 2 während einer Wartezeit - also während eines der vorstehend erläuterten Schritte S3, S5, S7 - innerhalb eines Warte-Sicherheitsbereichs befindet, der um die zu der jeweiligen Wartezeit geltende Soll-Stellung des Ventilglieds 2 definiert ist. Insbesondere stellt der Warte-Stellungs-Sicherheitsbereich einen Toleranzbereich für die geltende Soll-Stellung des Ventilglieds 2 dar. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, zu prüfen, ob sich das Ventilglied 2 während der ersten Test-Bewegung und/oder während der zweiten Test-Bewegung in einem vorbestimmten Bewegungs-Sicherheitsbereich befindet. Der Bewegungs-Sicherheitsbereich schließt zweckmäßigerweise die erste Stellung x1 und die zweite Stellung x2 ein. Der Bewegungs-Sicherheitsbereich unterscheidet sich zweckmäßigerweise von dem Warte-Sicherheitsbereich. Insbesondere ist der Warte-Sicherheitsbereich kleiner als der Bewegungs-Sicherheitsbereich. In Ansprechen darauf, dass sich die Stellung des Ventilglieds 2 außerhalb des Stellungs-Sicherheitsbereichs, insbesondere außerhalb des Warte-Sicherheitsbereichs und/oder außerhalb des Bewegungs-Sicherheitsbereich befindet, stellt die Steuereinrichtung 4 die erste Sicherheitsinformation bereit. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Steuereinrichtung 4 mit dem sechsten Sicherheitsprozedur-Schritt SP6 fortfährt.
Die Sicherheitsprozedur umfasst ferner den vierten Sicherheitsprozedur-Schritt SP4, bei dem die Steuereinrichtung 4 die Zeitdauer-Prüfung durchführt. Exemplarisch prüft die Steuereinrichtung 4 in der Zeitdauer-Prüfung, ob eine Zeitdauer, die in Ansprechen auf eine Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 beginnt, einer Zeitdauer-Vorgabe entspricht. Die Zeitdauer beginnt beispielsweise zum Zeitpunkt t1 und/oder zum Zeitpunkt t4 und endet zum Zeitpunkt t3 und/oder zum Zeitpunkt t7. Zweckmäßigerweise endet die Zeitdauer in Ansprechen darauf, dass die durch die Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 beabsichtigte Stellung des Ventilglieds 2 erreicht wird. Die Zeitdauer stellt hier exemplarisch die zeitliche Größe dar, auf deren Basis die Steuereinrichtung 4 die Sicherheitsinformation ermittelt.
Insbesondere prüft die Steuereinrichtung 4 bei der Zeitdauer-Prüfung, ob die Zeitdauer eine vorbestimmte Zeitdauer-Schwelle überschreitet. Die Zeitdauer-Schwelle kann beispielsweise von der Steuereinrichtung 4 aus einer bei einem zuvor durchgeführten Referenz-Teilhubtest gemessenen Zeitdauer berechnet werden. Exemplarisch wird eine erste Zeitdauer-Schwelle für die erste Ansteuerung - insbesondere für die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 zu dem Zeitpunkt t3 - und/oder eine zweite Zeitdauer-Schwelle für die zweite Ansteuerung - insbesondere für die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t4 zu dem Zeitpunkt t6 - definiert. Bei der Zeitdauer-Prüfung prüft die Steuereinrichtung insbesondere, ob (bei der ersten Ansteuerung) die erste Zeitdauer-Schwelle und/oder (bei der zweiten Ansteuerung) die zweite Zeitdauer-Schwelle überschritten wird.
In Ansprechen darauf, dass die Zeit die Zeitdauer-Schwelle, insbesondere die erste Zeitdauer-Schwelle und/oder die zweite Zeitdauer-Schwelle, überschreitet, stellt die Steuereinrichtung 4 die erste Sicherheitsinformation bereit. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Steuereinrichtung 4 mit dem sechsten Sicherheitsprozedur-Schritt fortfährt.
Rein exemplarisch führt die Steuereinrichtung 4 den dritten Sicherheitsprozedur-Schritt SP3 nach dem zweiten Sicherheitsprozedur-Schritt SP2 durch, insbesondere in Ansprechen darauf, dass die Antriebsdruck-Prüfung bestanden wird. Ferner führt die Steuereinrichtung 4 exemplarisch den vierten Sicherheitsprozedur-Schritt SP4 nach dem dritten Sicherheitsprozedur-Schritt SP3 durch, insbesondere in Ansprechen darauf, dass die Stellungs-Prüfung bestanden wird. Alternativ kann die Steuereinrichtung 4 aber auch ausgebildet sein, die Sicherheitsprozedur-Schritte SP2, SP3 und SP4 in einer anderen Reihenfolge oder gleichzeitig durchzuführen.
Unter Bezugnahme auf die 5 soll nachstehend auf eine Ausgestaltung eingegangen werden, bei der die Steuereinrichtung 4 vor der jeweiligen Test-Bewegung den Antriebsdruck zu einem Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv1 ändert, und zwar mit einer erhöhten Änderungsrate, um dadurch die benötigte Zeit bis zum Beginn der Bewegung zu verkürzen.
Die Änderung des Antriebsdrucks auf den Vorbereitungs-Antriebsdruckwert erfolgt zwischen dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2, zwischen denen (gegenüber der 2) ein weiterer Zeitpunkt t15 eingefügt wurde. Ansonsten entspricht der in der 5 gezeigte Teilhubtest dem in der 2 gezeigten Teilhubtest, so dass die auf den Teilhubtest der 2 bezogenen Erläuterungen insoweit auch für den Teilhubtest der 5 gelten.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, bei dem Teilhubtest vor der ersten Test-Bewegung die Ventileinrichtung 5 mit einem ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1 anzusteuern, um zu bewirken, dass sich der Antriebsdruck mit einer ersten Vorbereitungs-Änderungsrate hin zu einem ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv1 verändert. Ferner ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, bei Erreichen des ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwerts pv1 die Ventileinrichtung 5 mit einem ersten Steuersignalwert c1 anzusteuern, um zu bewirken, dass sich der Antriebsdruck mit einer ersten Sicherheits-Änderungsrate hin zu einem ersten Losbrechdruckwert lbp1 verändert, bei dem die erste Test-Bewegung beginnt. Der Betrag des ersten Vorbereitungs-Steuersignalwerts cv1 ist größer als der Betrag des ersten Steuersignalwerts c1, so dass der Betrag der ersten Vorbereitungs-Änderungsrate größer ist als der Betrag der ersten Sicherheits-Änderungsrate.
Wie in der 5 gezeigt, hat der Antriebsdruck zu Beginn des Teilhubtests, also bei dem Zeitpunkt t0, den ersten Antriebsdruckwert p1. Der erste Antriebsdruckwert p1 ist zweckmäßigerweise größer als erforderlich, um das Ventilglied 2 in der ersten Stellung x1 zu halten. Bei Zeitpunkt t1 ändert die Steuereinrichtung 4 das Steuersignal von dem Steuersignalwert null auf den ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1 und hält das Steuersignal konstant auf dem ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1 bis zum Zeitpunkt t2, bei dem der Antriebsdruck den Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv1 erreicht. Der Antriebsdruck ändert sich von dem ersten Zeitpunkt t1 zu dem zweiten Zeitpunkt t2 mit der ersten Vorbereitungs-Änderungsrate. Die erste Vorbereitungs-Änderungsrate ist zweckmäßigerweise die maximale oder die durchschnittliche Änderungsrate des Antriebsdrucks von dem ersten Zeitpunkt t1 bis zum zweiten Zeitpunkt t2. Bei dem Zeitpunkt t2 ändert die Steuereinrichtung 4 das Steuersignal von dem ersten Vorbereitungs-Stellungssignalwert cv1 zu dem ersten Stellungssignalwert c1 und hält das Steuersignal konstant auf dem ersten Steuersignalwert c1 bis zum Zeitpunkt t3. Der Antriebsdruck ändert sich von dem zweiten Zeitpunkt t2 zu dem dritten Zeitpunkt t3 mit der ersten Sicherheits-Änderungsrate. Die erste Sicherheits-Änderungsrate ist zweckmäßigerweise die maximale oder die durchschnittliche Änderungsrate des Antriebsdrucks von dem zweiten Zeitpunkt t2 bis zum dritten Zeitpunkt t3. Der Betrag der ersten Sicherheits-Änderungsrate ist kleiner als der Betrag der ersten Vorbereitungs-Änderungsrate. Von dem ersten Zeitpunkt t1 bis zum dritten Zeitpunkt t3 sinkt der Antriebsdruck exemplarisch monoton, und zwar vor dem zweiten Zeitpunkt t2 schneller als nach dem zweiten Zeitpunkt t2. Der erste Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv1 ist so gewählt, dass das Ventilglied 2 beim ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv1 noch in der ersten Stellung x1 verbleibt. Exemplarisch ist der erste Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv1 größer als der erste Losbrechdruckwert lbp1.
Die erste Ansteuerung beginnt exemplarisch zum ersten Zeitpunkt t1, insbesondere dadurch, dass das Steuersignal 25 von null zu dem ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1 verändert wird.
Gemäß einer optionalen (in den Figuren nicht gezeigten) Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung 4 ferner ausgebildet, bei dem Teilhubtest nach der ersten Test-Bewegung und vor der zweiten Test-Bewegung die Ventileinrichtung 5 mit einem zweiten Vorbereitungs-Steuersignalwert anzusteuern, um zu bewirken, dass sich der Antriebsdruck mit einer zweiten Vorbereitungs-Änderungsrate hin zu einem zweiten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert verändert, und bei Erreichen des zweiten Vorbereitungs-Antriebsdruckwerts die Ventileinrichtung 5 mit einem zweiten Steuersignalwert anzusteuern, um zu bewirken, dass sich der Antriebsdruck mit einer zweiten Sicherheits-Änderungsrate hin zu einem zweiten Losbrechdruckwert lbp2 verändert, bei dem die zweite Test-Bewegung beginnt, wobei der Betrag des zweiten Vorbereitungs-Steuersignalwerts größer ist als der Betrag des zweiten Steuersignalwerts, so dass der Betrag der zweiten Vorbereitungs-Änderungsrate größer ist als der Betrag der zweiten Sicherheits-Änderungsrate.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgebildet, den ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1 und/oder den ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv1 und/oder den zweiten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv2 und/oder den zweiten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv2 auf Basis einer vorherigen Ansteuerung der Ventileinrichtung 5, insbesondere auf Basis eines vorherigen Teilhubtests, zu ermitteln. Bei der vorherigen Ansteuerung handelt es sich insbesondere um einen Referenz-Teilhubtest.
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung ausgebildet, bei einer vorherigen Ansteuerung einen oder mehrere der nachstehend aufgezählten Teilhubtest-Erfassungswerte zu ermitteln und den ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1 und/oder den ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv1 und/oder den zweiten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv2 und/oder den zweiten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert pv2 auf Basis eines oder mehrerer dieser Teilhubtest-Erfassungswerte zu ermitteln: den beim Start der ersten Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 - exemplarisch beim ersten Zeitpunkt t1 - vorliegenden ersten Antriebsdruck p1; die Änderungs-Zeitspanne von dem Start der ersten Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 für die Einleitung der ersten Test-Bewegung bis zu einer durch die erste Ansteuerung bewirkten ersten Änderung des Antriebsdrucks; die Antriebsdruck-Änderungsrate von der ersten Änderung des Antriebsdrucks (ab der ersten Ansteuerung der Ventileinrichtung 5) bis zum Beginn der ersten Test-Bewegung; den ersten Losbrechdruckwert; die Zeitspanne von einem Stoppen der ersten Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 bis zu einem Ende der ersten Test-Bewegung; den beim Start der zweiten Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 - exemplarisch beim vierten Zeitpunkt t4 - vorliegenden zweiten Antriebsdruck p2; die Änderungs-Zeitspanne von dem Start der zweiten Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 für die Einleitung der zweiten Test-Bewegung bis zu einer durch die zweiten Ansteuerung bewirkten zweiten Änderung des Antriebsdrucks; die Antriebsdruck-Änderungsrate von der zweiten Änderung des Antriebsdrucks (ab der zweiten Ansteuerung der Ventileinrichtung 5) bis zum Beginn der zweiten Test-Bewegung; den zweiten Losbrechdruckwert; die Zeitspanne von einem Stoppen der zweiten Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 bis zu einem Ende der zweiten Test-Bewegung.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, einen, mehrere oder sämtliche der aufgezählten Teilhubtest-Erfassungswerte während dem Teilhubtest, insbesondere während jedem Teilhubtest, zu erfassen und zweckmäßigerweise für eine Parametrisierung des jeweils nächsten Teilhubtests zu verwenden.
Exemplarisch ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, aus einem, mehreren oder sämtlichen der aufgezählten Teilhubtest-Erfassungswerte den ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1 und/oder den zweiten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv2 zu berechnen, insbesondere unter Berücksichtigung einer Zykluszeit einer Mess- und/oder Regelschleife der Steuereinrichtung und/oder unter Verwendung weiterer Kenndaten. Die weiteren Kenndaten sind beispielsweise Parameter, die im Rahmen einer im Vorfeld erfolgten Modellidentifizierung ermittelt wurden; dazu zählen z.B. die Totvolumina der einen oder mehreren Druckkammern.
Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, zu prüfen, ob nach der Ansteuerung der Ventileinrichtung 5 mit dem ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1 und insbesondere vor Erreichen des Vorbereitungs-Druckwerts pv1 und/oder vor Erreichen eines (gespeicherten) ersten Losbrechdruckwerts lbp1 ein Abflachen der Änderung des Antriebsdrucks und/oder eine Änderung der Stellung des Ventilglieds 2, insbesondere in Richtung hin zu der zweiten Stellung x2, erfolgt, und, falls das der Fall ist, die Ansteuerung mit dem ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert cv1, insbesondere den Teilhubtest, abzubrechen.
Optional ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, ein Spiel zwischen dem Ventilantrieb 3 und der Prozessarmatur 1 zu erfassen und das erfasste Spiel bei der Bereitstellung der Druckinformation und/oder der Zustandsinformation zu berücksichtigen. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, das Spiel auf Basis eines zeitlichen Verlaufs der Stellung und/oder Geschwindigkeit des Antriebselement 13 und/oder auf Basis eines zeitlichen Verlaufs des Antriebsdrucks zu erfassen. Spiel bedeutet, dass das Ventilglied 2 relativ zum Antriebselement 13 bewegbar ist, und zwar in Richtung der von dem Antriebselement 13 bereitgestellten Antriebsbewegung. Es ergibt sich ein Bereich - nachstehend auch als Spiel-Bereich bezeichnet - in dem das Antriebselement 13 seine Antriebsbewegung durchführt, das Ventilglied 2 aufgrund des Spiels jedoch noch nicht mitgeführt wird, sondern in seiner aktuellen Stellung verbleibt. Der Spiel-Bereich ist insbesondere ein linearer und/oder rotativer Auslenkungsbereich, in dem das Antriebselement 13 und das Ventilglied 2 unabhängig voneinander in Antriebsrichtung bewegt werden können. Erst nachdem die relative Auslenkung des Antriebselements 13 zum Ventilglied 2 den Spiel-Bereich verlässt, wird das Ventilglied 2 vom Antriebselement 13 mitgeführt, also von diesem angetrieben.
Insbesondere ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, bei der Erfassung des ersten Losbrechdruckwerts lbp1 und/oder des zweiten Losbrechdruckwerts lbp2 das erfasste Spiel zu berücksichtigen. Ferner ist die Steuereinrichtung 4 zweckmäßigerweise ausgebildet, bei der Berechnung des ersten Vorbereitungs-Steuersignalwerts cv1 und/oder des ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwerts pv1 und/oder des zweiten Vorbereitungs-Steuersignalwerts cv2 und/oder des zweiten Vorbereitungs-Antriebsdruckwerts pv2 das erfasste Spiel zu berücksichtigen. Durch eine Berücksichtigung des erfassten Spiels kann verhindert werden, dass die erfassten Losbrechdruckwerte unterschätzt werden. Bei der Berechnung des Vorbereitungs-Steuersignalwerts und/oder des Vorbereitungs-Antriebsdruckwerts kann zweckmäßigerweise der Losbrechdruck des Antriebselements 13 verwendet werden, um sicherzustellen, dass durch den Vorbereitungs-Steuersignalwert ein Losbrechen des Ventilglieds 2 bewirkt wird.
Bevorzugt ist die Prozessventilvorrichtung 10 ausgebildet, auf Basis der Druckinformation ein Warnsignal bereitzustellen.
Zweckmäßigerweise umfasst die Zustandsinformation einen Zustandswert und die Steuereinrichtung ist ausgebildet, auf Basis von wenigstens zwei Teilhubtests einen Zeitpunkt zu schätzen, an dem der Zustandswert einen Schwellenwert erreicht. Der Zustandswert ist insbesondere eine Größe, von der auf einen funktionalen Zustand der Prozessventilvorrichtung 10 geschlossen werden kann. Beispielsweise ist der Zustandswert einer der Teilhubtest-Erfassungswerte.
Insbesondere ist die Prozessventilvorrichtung 10 ausgebildet, in Ansprechen darauf, dass die Zeitdauer einen Zeitdauer-Schwellenwert erreicht, eine Meldung auszugeben. Die Meldung kann insbesondere auf Aktivitäten zur Wartung der Prozessventilbaueinheit 20, insbesondere der Prozessarmatur 1, des Ventilantriebs 3 und/oder der Steuereinrichtung 4, hinweisen. Bevorzugt ist die Prozessventilvorrichtung 10 ausgebildet, die Meldung unter der Voraussetzung auszugeben, dass eine oder mehrere Rahmenbedingungen erfüllt sind, beispielsweise, dass eine hinreichend geringe Unsicherheit einer Schätzung gegeben ist.
Beispielsweise ist die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, bei mehreren, insbesondere aufeinanderfolgenden Teilhubtests jeweils einen oder mehrere Teilhubtest-Erfassungswerte, beispielsweise den minimalen Antriebsdruck, maximalen Antriebsdruck, ersten Losbrechdruckwert lbp1 und/oder zweiten Losbrechdruckwert, und/oder optional die erste Änderungs-Zeitspanne, die zweite Änderungs-Zeitspanne, die erste Antriebsdruck-Änderungsrate und/oder die zweite Antriebsdruck-Änderungsrate zu erfassen. Die Steuereinrichtung 4 ist insbesondere ausgebildet, die Teilhubtests regelmäßig durchzuführen. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilhubtests liegen zweckmäßigerweise wenigstens mehrere Tage oder wenigstens eine Woche.
Zweckmäßigerweise ist die Prozessventilvorrichtung 10, insbesondere der Cloud-Server 40, die übergeordnete Steuerung 30 und/oder die Steuereinrichtung 4 ausgebildet, einen, mehrere, oder sämtliche bei den Teilhubtests jeweils erfassten Teilhubtest-Erfassungswerte zu speichern.
Beispielsweise ist die Prozessventilvorrichtung 10 ausgebildet, auf Basis von Teilhubtest-Erfassungswerten von mehreren Teilhubtests Schätzwerte für zukünftige Teilhubtest-Erfassungswerte zu berechnen, insbesondere auf Basis eines oder mehrere Modelle und/oder einschließlich der Berechnung zugehöriger Schätzunsicherheiten. Vorzugsweise berechnet die Prozessventilvorrichtung 10 die Schätzwerte durch Extrapolation.
Insbesondere ist die Prozessventilvorrichtung 10 ausgebildet, auf Basis der Teilhubtest-Erfassungswerte und/oder der Schätzwerte einen zukünftigen Zeitpunkt zu schätzen, bei dem wenigstens einer der Teilhubtest-Erfassungswerte in einem Bereich liegt, bei dem keine ausreichende Beweglichkeit des Antriebselements 13 und/oder des Ventilglieds 2 mehr gegeben ist.
Beispielsweise ist die Prozessventilvorrichtung 10 ausgebildet, einen zukünftigen Zeitpunkt zu berechnen, bei dem eine mit der pneumatischen Ansteuerung des Ventilantriebs 3 im Zusammenhang stehende Druckdifferenz - beispielsweise der Antriebsdruck - größer ist als eine Differenz zwischen einem Umgebungsdruck und einem Versorgungsdruck der Prozessventilbaueinheit 20. Die Prozessventilvorrichtung 10 ist optional ausgebildet, eine Warnung anzuzeigen, dass zu diesem Zeitpunkt damit gerechnet werden muss, dass das Ventilglied 2 nicht mehr aus der ersten Stellung x1 herausbewegt werden kann.
Ferner ist die Prozessventilvorrichtung 10 beispielsweise ausgebildet, einen zukünftigen Zeitpunkt zu berechnen, bei dem die Änderungs-Zeitspanne einen Schwellenwert übersteigt. Die Prozessventilvorrichtung 10 ist optional ausgebildet, eine Warnung anzuzeigen, dass zu diesem Zeitpunkt damit gerechnet werden muss, dass die Ventileinrichtung, insbesondere ein Pneumatikventil der Ventileinrichtung, nicht mehr ausreichend auf eine Ansteuerung reagieren wird.
Ferner ist die Prozessventilvorrichtung 10 beispielsweise ausgebildet, einen zukünftigen Zeitpunkt zu berechnen, bei dem die erste Antriebsdruck-Änderungsrate und/oder die zweite Antriebsdruck-Änderungsrate kleiner als ein Schwellenwert ist und beispielsweise nahe bei Null liegt. Die Prozessventilvorrichtung 10 ist optional ausgebildet, eine Warnung anzuzeigen, dass die Ventileinrichtung, insbesondere ein Pneumatikventil der Ventileinrichtung, zu diesem Zeitpunkt bei einer Ansteuerung nicht mehr einen erforderlichen Öffnungsgrad erreichen wird.
Die Prozessventilvorrichtung 10 ist insbesondere ausgebildet, den berechneten Zeitpunkt als einen Ausfallzeitpunkt, insbesondere einschließlich eines berechneten Unsicherheitswerts, anzugeben.

Claims

Prozessventilvorrichtung (10), umfassend: - eine Prozessarmatur (1) mit einem Ventilglied (2), - einen pneumatischen Ventilantrieb (3) zur Betätigung des Ventilglieds (2) und - eine Steuereinrichtung (4) mit einer pneumatischen Ventileinrichtung (5) zur pneumatischen Ansteuerung des Ventilantriebs (3), wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, einen Teilhubtest durchzuführen und im Rahmen des Teilhubtests: - mittels der Ventileinrichtung (5) den Ventilantrieb (3) pneumatisch zu betätigen, so dass der Ventilantrieb (3) das Ventilglied (2) in eine Test-Bewegungsabfolge versetzt, bei der das Ventilglied (2) eine erste Test-Bewegung von einer ersten Stellung (x1) in eine zweite Stellung (x2) und eine zweite Test-Bewegung von der zweiten Stellung (x2) zurück in die erste Stellung (x1) durchführt, - eine mit der pneumatischen Betätigung des Ventilantriebs (3) im Zusammenhang stehende Druckinformation zu erfassen und unter Berücksichtigung der Druckinformation eine Zustandsinformation zu ermitteln, die die Funktion und/oder den Verschleiß der Prozessventilvorrichtung (10) anzeigt, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Ventileinrichtung (5) mit einem elektrischen Steuersignal (25) anzusteuern, um die pneumatische Ansteuerung des Ventilantriebs (3) zu bewirken, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Teilhubtests durchzuführen und bei jedem Teilhubtest das elektrische Steuersignal mit den gleichen Steuersignalwerten bereitzustellen.
Prozessventilvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (4) ferner ausgebildet ist, zusätzlich zur Zustandsinformation eine Sicherheitsinformation zu ermitteln, die anzeigt, ob die Durchführung des Teilhubtests sicher ist.
Prozessventilvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, in Ansprechen darauf, dass die Sicherheitsinformation anzeigt, dass die Durchführung des Teilhubtests nicht sicher ist, den Teilhubtest abzubrechen.
Prozessventilvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, die Sicherheitsinformation auf Basis der Druckinformation und/oder auf Basis einer mit der Test-Bewegungsabfolge des Ventilglieds (2) im Zusammenhang stehenden zeitlichen Größe zu ermitteln.
Prozessventilvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Druckinformation einen Losbrechdruckwert, einen maximalen Antriebsdruckwert und/oder einen minimalen Antriebsdruckwert des Ventilantriebs (3) umfasst.
Prozessventilvorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, während der gesamten ersten Test-Bewegung des Ventilglieds (2) das elektrische Steuersignal auf einen konstanten ersten Steuersignalwert einzustellen und/oder während der gesamten zweiten Test-Bewegung des Ventilglieds (2) das elektrische Steuersignal auf einen konstanten zweiten Steuersignalwert einzustellen.
Prozessventilvorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, eine Steuersignalwert-Ermittlungsprozedur durchzuführen und im Rahmen der Steuersignalwert-Ermittlungsprozedur eine Bewegungs-Kenngröße des Ventilglieds (2) zu erfassen und für den Teilhubtest zu verwendende Steuersignalwerte des Steuersignals auf Basis der Bewegungs-Kenngröße zu ermitteln.
Prozessventilvorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, bei dem Teilhubtest vor der ersten Test-Bewegung die Ventileinrichtung (5) mit einem ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert (cv1) anzusteuern, um zu bewirken, dass sich der Antriebsdruck mit einer ersten Vorbereitungs-Änderungsrate hin zu einem ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert (pv1) verändert, und bei Erreichen des ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwerts (pv1) die Ventileinrichtung (5) mit einem ersten Steuersignalwert (c1) anzusteuern, um zu bewirken, dass sich der Antriebsdruck mit einer ersten Sicherheits-Änderungsrate hin zu einem ersten Losbrechdruckwert (lbp1) verändert, bei dem die erste Test-Bewegung beginnt, wobei der Betrag des ersten Vorbereitungs-Steuersignalwerts (cv1) größer ist als der Betrag des ersten Steuersignalwerts (c1), so dass der Betrag der Vorbereitungs-Änderungsrate größer ist als der Betrag der Sicherheits-Änderungsrate.
Prozessventilvorrichtung (10), umfassend: - eine Prozessarmatur (1) mit einem Ventilglied (2), - einen pneumatischen Ventilantrieb (3) zur Betätigung des Ventilglieds (2) und - eine Steuereinrichtung (4) mit einer pneumatischen Ventileinrichtung (5) zur pneumatischen Ansteuerung des Ventilantriebs (3), wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, einen Teilhubtest durchzuführen und im Rahmen des Teilhubtests: - mittels der Ventileinrichtung (5) den Ventilantrieb (3) pneumatisch zu betätigen, so dass der Ventilantrieb (3) das Ventilglied (2) in eine Test-Bewegungsabfolge versetzt, bei der das Ventilglied (2) eine erste Test-Bewegung von einer ersten Stellung (x1) in eine zweite Stellung (x2) und eine zweite Test-Bewegung von der zweiten Stellung (x2) zurück in die erste Stellung (x1) durchführt, - eine mit der pneumatischen Betätigung des Ventilantriebs (3) im Zusammenhang stehende Druckinformation zu erfassen und unter Berücksichtigung der Druckinformation eine Zustandsinformation zu ermitteln, die die Funktion und/oder den Verschleiß der Prozessventilvorrichtung (10) anzeigt, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, bei dem Teilhubtest vor der ersten Test-Bewegung die Ventileinrichtung (5) mit einem ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert (cv1) anzusteuern, um zu bewirken, dass sich der Antriebsdruck mit einer ersten Vorbereitungs-Änderungsrate hin zu einem ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert (pv1) verändert, und bei Erreichen des ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwerts (pv1) die Ventileinrichtung (5) mit einem ersten Steuersignalwert (c1) anzusteuern, um zu bewirken, dass sich der Antriebsdruck mit einer ersten Sicherheits-Änderungsrate hin zu einem ersten Losbrechdruckwert (lbp1) verändert, bei dem die erste Test-Bewegung beginnt, wobei der Betrag des ersten Vorbereitungs-Steuersignalwerts (cv1) größer ist als der Betrag des ersten Steuersignalwerts (c1), so dass der Betrag der Vorbereitungs-Änderungsrate größer ist als der Betrag der Sicherheits-Änderungsrate.
Prozessventilvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, den ersten Vorbereitungs-Steuersignalwert (cv1) und/oder den ersten Vorbereitungs-Antriebsdruckwert (pv1) auf Basis einer vorherigen Ansteuerung der Ventileinrichtung (5), insbesondere auf Basis eines vorherigen Teilhubtests, zu ermitteln.
Prozessventilvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, ein Spiel zwischen dem Ventilantrieb (3) und der Prozessarmatur (1) zu erfassen und das erfasste Spiel bei der Bereitstellung der Druckinformation und/oder der Zustandsinformation zu berücksichtigen.
Prozessventilvorrichtung (10) nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung (4) ausgebildet ist, auf Basis einer vorherigen Ansteuerung einen Steuersignalwert zu ermitteln, der zu Beginn des Teilhubtests dazu führt, dass das Ventilglied erst nach einer vorbestimmten Anzahl an Erfassungszyklen, in denen die Druckinformation erfasst wird, sich aus der ersten Stellung heraus bewegt.
Prozessventilvorrichtung nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, auf Basis der Druckinformation ein Warnsignal bereitzustellen.
Prozessventilvorrichtung nach einem voranstehenden Anspruch, wobei die Zustandsinformation einen Zustandswert umfasst und die Prozessventilvorrichtung ausgebildet ist, auf Basis von wenigstens zwei Teilhubtests einen Zeitpunkt zu schätzen, an dem der Zustandswert einen Schwellenwert erreicht.
Prozessventilvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Prozessventilvorrichtung ausgebildet ist, in Ansprechen darauf, dass eine Zeitdauer bis zu dem Zeitpunkt einen Zeitdauer-Schwellenwert erreicht, eine Meldung auszugeben.
Verfahren zum Betreiben einer Prozessventilvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Durchführen des Teilhubtests, und, im Rahmen des Teilhubtests: - pneumatisches Betätigen des Ventilantriebs (3), so dass der Ventilantrieb (3) das Ventilglied (2) in die Test-Bewegungsabfolge versetzt, - Erfassen der Druckinformation und unter Berücksichtigung der Druckinformation Ermitteln der Zustandsinformation.