DE202007011719U1

DE202007011719U1 - Stellantrieb mit einem Stellungsregler

Info

Publication number: DE202007011719U1
Application number: DE200720011719
Authority: DE
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2017-08-23

Abstract

Stellantrieb mit einem Stellungsregler zur Bedienung eines Stellorgans, wobei der Stellantrieb mittels eines Anbausatzes mit dem Stellungsregler verbunden ist, wobei der Stellungsregler eine Steuerelektronik aufweist, die mit Hilfe eines Microcontrollers ein oder mehrere Eingangsignale empfängt und Stellsignale zur Be- oder Entlüftung der Kammern eines einfach- oder doppeltwirkenden pneumatischen Antriebes ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbausatz (30) eine den Antriebstyp kennzeichnende Markierung (31, 32) aufweist und dass der Stellungsregler (9) einen Sensor (13) zur Erkennung der Markierung (31, 32) aufweist, der mit der Steuerelektronik (18) in Wirkverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb, insbesondere einen pneumatischen Stellantrieb, mit einem Stellungsregler zur Bedienung eines Stellorgans in einer verfahrenstechnischen Anlage.
Der in dieser Offenbarung verwendete Begriff „digitaler Stellungsregler" steht für ein mechatronisches System, das entsprechend einem oder mehreren Eingangssignalen die Hilfsenergie eines pneumatischen Stellantriebs steuert, um das Stellorgan in eine bestimmte Position zu bringen. Zur Funktion benötigt der digitale pneumatische Stellungsregler unter Druck stehendes Gas als Hilfsenergie und elektrische Energie.
Der gattungsbildende digitale pneumatische Stellungsregler weist mindestens die im Folgenden näher bezeichneten Kernkomponenten auf. Mit einem pneumatischen System werden in Abhängigkeit von ein oder mehreren Eingangssignalen die Kammern eines einfach- oder doppeltwirkenden pneumatischen Antriebes gezielt be- oder entlüftet. Mit Hilfe einer Stellungsrückmeldungssensorik werden die Bewegungen und Positionen des Stellorgans als ein oder mehrere Signale darstellt. Darüber hinaus ist eine Steuerelektronik vorhanden, die einen Microcontroller aufweist und ein oder mehrere Eingangsignale empfängt. Die Firmware in der Steuerelektronik verarbeitet die Eingangssignale und die Signale der Stellungsrückmeldungssensorik zu Ausgangssignalen welche als Eingangssignale des pneumatischen Systems dienen.
Die Firmware des digitalen Stellungsreglers implementiert eine Funktion, welche die dynamischen Eigenschaften des angeschlossenen Stellantriebes analysiert. Bei der Inbetriebnahme wird während eines Initialisierungsprozesses einmalig der Stellbereich des Stellorgans durchfahren und der Anfangs- und Endwert des Stellbereichs aufgenommen.
Stellantriebe werden in Schwenk- und Hubantriebe unterschieden. Beim Hubantrieb wird die lineare Bewegung des Abtriebs des Stellantriebs unmittelbar auf ein linear betätigtes Stellorgan übertragen. Demgegenüber wird beim Schwenkantrieb die lineare Bewegung des Abtriebs des Stellantriebs mit geeigneten Mitteln in eine Drehbewegung umgesetzt.
Der Stellantrieb und der digitale Stellungsregler werden mittels eines Anbausatzes verbunden. Der Anbausatz umfasst Komponenten, welche die Bewegung und Position des Stellantriebes zur Stellungsrückmeldungssensorik des Stellungsreglers überträgt.
Die bekannten Messsysteme der Stellungsrückmeldungssensorik messen entweder linear oder rotierend, wie aus der DE 42 39 635 A1 bekannt ist. Unterscheidet sich die Wirkrichtung des Stellantriebes von der Wirkrichtung des Messsystems, muss die Messung linerarisiert werden um ein ausreichend genaues Positionierverhalten zu gewährleisten. Dies setzt jedoch die Kenntnis des vorliegenden Antriebstyps, Schwenk- oder Hubantrieb, zwingend voraus. Für den bekannten Stellungsregler ist hierzu bei der Inbetriebnahme durch die Bedienperson eine manuelle Einstellung vorzunehmen, die fehlerträchtig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, an einem gegebenen Stellantrieb denselben digitalen Stellungsregler ohne manuellen Eingriff sowohl für Schwenk- als auch für Hubantriebe zu verwenden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung geht aus von dem bekannten Stellantrieb, der mittels eines Anbausatzes mit dem Stellungsregler verbunden ist, wobei der Stellungsregler eine Steuerelektronik aufweist, die mit Hilfe eines Microcontrollers ein oder mehrere Eingangsignale empfängt und Stellsignale zur Be- oder Entlüftung der Kammern eines einfach- oder doppeltwirkenden pneumatischen Antriebes ausgibt.
Erfindungsgemäß weist der Anbausatz eine den Antriebstyp kennzeichnende Markierung auf. Der Stellungsregler weist einen Sensor zur Erkennung der Markierung auf, der mit der Steuerelektronik in Wirkverbindung stehen.
Bei der Inbetriebnahme des Stellantriebs wird der Stellungsregler mit dem Anbausatz an den Stellantrieb montiert. Der Anbausatz ist antriebsindividuell ausgestaltet, das heißt, zu jedem Stellantriebstyp/-fabrikat gehört ein eigener Anbausatz. Dadurch ist sichergestellt, dass die den Antriebstyp kennzeichnende Markierung tatsächlich den vorliegenden Antriebstyp kennzeichnet. Durch die fügende Mechanik zwischen dem Anbausatz und dem Stellungsregler ist sichergestellt, dass der Sensor auf die Markierung trifft. Dabei wird die den Antriebstyp kennzeichnende Markierung erkannt und im Weiteren als Kennzeichen an die Steuerelektronik übermittelt. Die Steuerelektronik stellt ihr Verhalten antriebsindividuell in Abhängigkeit von dem empfangenen Kennzeichen ein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung eines druckmittelbetriebenen Stellantriebs mit einem digitalen Stellungsregler
2 eine Prinzipdarstellung einer Typerkennung des Stellantriebs
In der 1 ist eine fragmentarisch angedeutete Rohrleitung 1 einer nicht weiter dargestellten verfahrenstechnischen Anlage ein Prozessventil 2 als Stellorgan eingebaut. Das Prozessventil 2 weist in seinem Inneren einen mit einem Ventilsitz 3 zusammenwirkenden Schließkörper 4 zur Steuerung der Menge durchtretenden Prozessmediums 5 auf. Der Schließkörper 4 wird von einem pneumatischen Stellantrieb 6 über eine Hubstange 7 linear betätigt. Der Stellantrieb 6 ist über ein Joch 8 mit dem Prozessventil 2 verbunden. An dem Joch 8 ist ein digitaler Stellungsregler 9 angebracht. Über einen Positionsaufnehmer 10 wird der Hub der Hubstange 7 in den Stellungsregler 9 gemeldet. Der erfasste Hub wird mit dem über eine Kommunikationsschnittstelle 11 zugeführten Sollwert in einer Steuerelektronik 18 verglichen und der Stellantrieb 6 in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung angesteuert. Die Steuerelektronik 18 des Stellungsreglers 9 bedient einen I/P-Umsetzer zur Umsetzung einer elektrischen Regelabweichung in einen adäquaten Steuerdruck auf. Der I/P-Umsetzer des Stellungsreglers 9 ist über eine Druckmittelzuführung 19 mit dem Stellantrieb 6 verbunden.
Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in 2 beispielhaft eine mechanisch orientierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. An den Stellantrieb, repräsentiert durch das Joch 8 ist ein schematisch dargestellter Anbausatz 30 zur Aufnahme des Stellungsreglers 9 befestigt. Der Anbausatz 30 weist eine eine den Antriebstyp kennzeichnende Markierung in einer dem Stellungsregler 9 benachbarten Oberfläche auf, die in einfachster Form als – punktiert dargestellte – Ausnehmung 31 oder Aufwertung 32 ausgeführt sein kann. Dabei qualifiziert das Fehlen oder Vorhandensein der Markierung vereinbarungsgemäß den Antriebstyp des Stellantriebs. So kann vorgesehen sein, dass eine fehlende Markierung einen Schwenkantrieb und eine vorhandene Markierung einen Hubantrieb kennzeichnet.
Der Stellungsregler 9 weist einen Sensor 13 zur Erkennung der Markierung 31 oder 32 auf, der mit der Steuerelektronik 18 in Wirkverbindung steht. Der Sensor 13 umfasst eine Schaltvorrichtung 132, die durch einen tiefenselektiven Fühler 131 betätigt ist. Beim Zusammenfügen des Stellungsreglers 9 mit dem Anbausatz 30 in Pfeilrichtung wird die Schaltvorrichtung 132 durch den Fühler 131 in Abhängigkeit vom Fehlen oder Vorhandensein der Markierung 31 oder 32 betätigt. Die Steuerelektronik 18 stellt ihr Verhalten antriebsindividuell in Abhängigkeit von dem empfangenen Kennzeichen ein.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist beispielsweise jede Art von abtastbarer Markierung geeignet, eine Unterscheidung zwischen den verschiedenen Antriebstypen zu bewirken.
Darüber hinaus ist jedes geeignete Abtastverfahren, dass die jeweilige Art der Markierung sicher erkennt, im Rahmen der vorliegenden Erfindung anwendbar. Hierzu zählen insbesondere – aber nicht abschließend – optische Verfahren. Auch die körperlichen Markierungen nach dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind vorteilhaft optisch abtastbar.

1: Rohrleitung
2: Prozessventil
3: Ventilsitz
4: Schließkörper
5: Prozessmedium
6: Stellantrieb
7: Ventilstange
8: Joch
9: Stellungsregler
10: Positionsaufnehmer
11: Kommunikationsschnittstelle
13: Sensor
131: Fühler
132: Schaltvorrichtung
18: Steuerelektronik
19: Druckmittelzuführung
30: Anbausatz
31: Ausnehmung
32: Aufwertung

Claims

Stellantrieb mit einem Stellungsregler zur Bedienung eines Stellorgans, wobei der Stellantrieb mittels eines Anbausatzes mit dem Stellungsregler verbunden ist, wobei der Stellungsregler eine Steuerelektronik aufweist, die mit Hilfe eines Microcontrollers ein oder mehrere Eingangsignale empfängt und Stellsignale zur Be- oder Entlüftung der Kammern eines einfach- oder doppeltwirkenden pneumatischen Antriebes ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbausatz (30) eine den Antriebstyp kennzeichnende Markierung (31, 32) aufweist und dass der Stellungsregler (9) einen Sensor (13) zur Erkennung der Markierung (31, 32) aufweist, der mit der Steuerelektronik (18) in Wirkverbindung steht.
Stellantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die kennzeichnende Markierung (31, 32) durch eine Ausnehmung (31) in einer dem Stellungsregler (9) benachbarten Oberfläche gebildet ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die kennzeichnende Markierung (31, 32) durch eine Aufwertung (32) in einer dem Stellungsregler (9) benachbarten Oberfläche gebildet ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13) zur Erkennung der Markierung (31, 32) eine Schaltvorrichtung (132) umfasst, die durch einen tiefenselektiven Fühler (131) betätigt ist.