JP2001280301A - Valve positioner - Google Patents

Valve positioner

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JP2001280301A
JP2001280301A JP2000094658A JP2000094658A JP2001280301A JP 2001280301 A JP2001280301 A JP 2001280301A JP 2000094658 A JP2000094658 A JP 2000094658A JP 2000094658 A JP2000094658 A JP 2000094658A JP 2001280301 A JP2001280301 A JP 2001280301A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve positioner for controlling a valve by automatically measuring the characteristics of portions to be controlled for automatic tuning. SOLUTION: The valve positioner comprises an input signal for setting the opening of a valve, a position sensor for detecting the opening of the valve, a control arithmetic part for performing control arithmetic operation corresponding to the input signal from a deviation between a valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal to generate a control signal, an electropneumatic change mechanism part for generating an air flow rate in accordance with the control signal, and a pressure amplifier for supplying to the valve an air pressure based on the air flow rate generated by the electropneumatic change mechanism part. When portions to be controlled consisting of the electropneumatic change mechanism part, the pressure amplifier, the position sensor and the valve receive automatically setting signal, the characteristics of the portions to be controlled are automatically measured and tuning parameters for generating the control signal for the control arithmetic part are found with arithmetic operation from the characteristics of the portions to be controlled so as to be replaced with present tuning parameters.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バルブポジショナ
に関するものであり、詳しくは入力信号を受信すると共
に、バルブの弁開度を受信した入力信号に一致させるよ
うに制御するバルブポジショナにおいて、弁開度位置を
検出して電気信号に変換する位置センサーと、この位置
センサーからの信号を入力信号に一致させるように制御
演算を行う制御演算部と、この制御演算部で演算した制
御信号をバルブの駆動信号に変換する電空変換機構部と
を具備し、これらから構成されている制御対象部位の特
性を自動測定し、制御演算部のチューニングパラメータ
を制御対象部位の特性から演算により求めて、自動チュ
ーニングする機能を持つようにしたバルブポジショナに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve positioner, and more particularly, to a valve positioner that receives an input signal and controls the valve opening of the valve to match the received input signal. A position sensor that detects the degree position and converts it to an electric signal, a control operation unit that performs control operation so that a signal from the position sensor matches an input signal, and a control signal calculated by the control operation unit for a valve. An electro-pneumatic conversion mechanism for converting into a drive signal, automatically measuring the characteristics of the control target portion composed of these components, automatically calculating the tuning parameters of the control calculation portion from the characteristics of the control target portion, and automatically The present invention relates to a valve positioner having a tuning function.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術におけるバルブポジショナは、
内部に演算機能(CPU等)を搭載しているので、バル
ブの弁開度を制御する制御アルゴリズムがソフトウェア
で実現できるようになっている。この技術により、複雑
な制御演算を行えるようになった為、バルブの制御性は
前世代のメカニカル方式のバルブポジショナに比べると
格段に制御性が向上している。その反面、制御アルゴリ
ズムについては、その使用する制御パラメータが増えた
ことにより、そのチューニングも複雑になり、インスタ
レーションに工数がかかるようになった。この問題を解
決するために、自動チューニング機能などを搭載する機
種も出てきた。又、演算機能の利用は、制御演算の他に
も、自己診断や、調節弁の診断等にも及ぶようになって
きている。
2. Description of the Related Art A conventional valve positioner is
Since an arithmetic function (CPU or the like) is mounted inside, a control algorithm for controlling the valve opening degree of the valve can be realized by software. With this technology, complicated control calculations can be performed, so that the controllability of the valve is much improved compared to the mechanical valve positioner of the previous generation. On the other hand, with respect to the control algorithm, the use of an increased number of control parameters has made tuning more complicated, and the installation has required more man-hours. In order to solve this problem, some models have an automatic tuning function. In addition, the use of the calculation function has been extended to self-diagnosis, control valve diagnosis, and the like, in addition to control calculation.

【0003】しかし、バルブポジショナのチューニング
が難しくしている原因の一つは、バルブポジショナが制
御しなくてはならないバルブの種類が多機種に及ぶた
め、特定できないことにある。即ち、どのような特性を
有するバルブがバルブポジショナに組み合わされるかが
特定できないので、チューニングはどうしてもカットア
ンドトライの作業を繰り返すしかなかった。従って、チ
ューニング作業を補助する機能を持ったバルブポジショ
ナ、或いは自動チューニング機能を持つバルブポジショ
ナが開発されるようになってきている。
However, one of the causes of difficulty in tuning the valve positioner is that the valve positioner cannot be specified because there are many types of valves that must be controlled. That is, since it is not possible to specify the characteristics of the valve to be combined with the valve positioner, the tuning has to be performed by repeating the cut-and-try operation. Accordingly, a valve positioner having a function of assisting a tuning operation or a valve positioner having an automatic tuning function has been developed.

【0004】この自動チューニング機能を具現化する自
動チューニング方法として、チューニング補助型のバ
ルブポジショナと自動チューニング型のバルブポジシ
ョナがある。
As an automatic tuning method for realizing the automatic tuning function, there are a tuning assist type valve positioner and an automatic tuning type valve positioner.

【0005】チューニング補助型のバルブポジショナ
は、バルブポジショナに組み合わされるためのバルブの
型名及びその種類や特性を作業者がバルブポジショナに
入力することにより、バルブポジショナがそれらのデー
タをもとに適切なチューニングパラメータを選び出すと
いう、所謂、セミオートチューニング方法のことであ
る。
[0005] A tuning assist type valve positioner is designed so that an operator inputs a model name, type and characteristics of a valve to be combined with the valve positioner to the valve positioner, and the valve positioner appropriately determines the type based on the data. This is a so-called semi-auto tuning method of selecting a proper tuning parameter.

【0006】自動チューニング型のバルブポジショナ
は、バルブポジショナにある自動設定信号を与えると、
バルブのサイズやヒステリシスなどの特性を測定し、所
定のパラメータテーブルから、制御パラメータのチュー
ニングセットを選び出す方法である。
An automatic tuning type valve positioner provides an automatic setting signal to a valve positioner.
This is a method in which characteristics such as valve size and hysteresis are measured, and a tuning set of control parameters is selected from a predetermined parameter table.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術で説明したように、バルブポジショナにはバルブ
を制御するためのチューニングが困難であるため、上述
のバルブの制御チューニング支援を行う機能であるチ
ューニング補助型のバルブポジショナ、自動チューニ
ング型のバルブポジショナがあるが、それぞれは次に示
すような問題点がある。
However, as described in the above-mentioned prior art, it is difficult for the valve positioner to perform tuning for controlling the valve. There are an auxiliary valve positioner and an automatic tuning type valve positioner, but each has the following problems.

【0008】の自動チューニング方法の問題点は、作
業者がバルブの情報と知識が必要であるために、ある程
度の専門能力を要求されることである。従って、バルブ
ポジショナにバルブの情報や特性を入力しなければなら
ないので、入力の工数がかかることになり、入力ミスな
どの人的なミスを引き起こす危険性があるという問題が
ある。
[0008] The problem with the automatic tuning method is that the operator requires some information and knowledge of the valve, and thus requires a certain degree of specialty. Therefore, since the information and characteristics of the valve must be input to the valve positioner, the input man-hour is increased and there is a risk that a human error such as an input error may occur.

【0009】の自動チューニング方法の問題点は、無
数の組み合わせが考えられるバルブの特性において、正
確なチューニングを行おうとすると、バルブポジショナ
が持たなければならないパラメーターテーブルのデータ
量が膨大になり、メモリなどのハードウェアが必要にな
りコストがかかることになる。この問題を解消するため
に、少ないパラメーターテーブルで済まそうとするなら
ば、チューニングが粗くなり、正確性を欠いたチューニ
ングとなるという問題がある。
The problem with the automatic tuning method is that, in order to perform accurate tuning with respect to valve characteristics in which countless combinations are conceivable, the amount of data in the parameter table that the valve positioner must have becomes enormous, and memory and the like become large. Hardware is required and costs increase. If an attempt is made to solve this problem by using a small number of parameter tables, there is a problem that tuning is coarse and tuning is inaccurate.

【0010】このように、バルブポジショナ自体の要素
において独特な特性からなる非線形性特性を持つものも
あり、これらの影響を反映した実際的なチューニングが
できないという問題がある。これは、バルブポジショナ
の制御装置によっては制御対象はバルブだけではないか
らであり、具体的には、バルブの特性の測定方法によっ
ては、正確な測定ができなかったり、測定に時間を要す
ることにより、チューニングに係る時間が長くなるとい
う問題がある。
As described above, some of the elements of the valve positioner itself have non-linear characteristics having unique characteristics, and there is a problem that it is impossible to perform actual tuning reflecting these effects. This is because the control target of the valve positioner is not limited to the valve depending on the control device.Specifically, depending on the method of measuring the characteristics of the valve, accurate measurement cannot be performed or measurement takes time. However, there is a problem that the time required for tuning becomes longer.

【0011】従って、このような問題を解決し、より簡
単に、より正確に、より早くバルブに対する自動チュー
ニングを行う手法に解決しなければならない課題を有す
る。
Therefore, there is a problem that such a problem has to be solved and a method of performing simpler, more accurate, and faster automatic tuning of the valve has to be solved.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るバルブポジショナは、次に示す構成に
することである。
In order to solve the above problems, a valve positioner according to the present invention has the following configuration.

【0013】(1)バルブの弁開度を設定する入力信号
と、該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位
置センサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号と
の偏差から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致させ
るように制御演算して制御信号を生成する制御演算部
と、該制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換
機構部と、該電空変換機構部において生成された空気流
量に基づく空気圧を前記バルブに供給する圧力増幅器と
からなるバルブポジショナであって、前記電空変換機構
部と圧力増幅器と位置センサーとバルブとで構成されて
いる制御対象部位は、自動設定信号を受けた時に、前記
制御演算部の制御信号を生成するためのチューニングパ
ラメータを前記制御対象部位のそれぞれの特性を自動測
定して演算により求めると共に、現在のチューニングパ
ラメータと置き換えるようにしたことを特徴とするバル
ブポジショナ。
(1) An input signal for setting the valve opening of a valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal by performing a control operation so that the valve opening of the valve matches the input signal; an electro-pneumatic conversion mechanism unit that generates an air flow rate based on the control signal; A valve positioner comprising: a pressure amplifier that supplies air pressure based on an air flow rate generated in a conversion mechanism to the valve, wherein the control is configured by the electropneumatic conversion mechanism, a pressure amplifier, a position sensor, and a valve. When the target portion receives the automatic setting signal, a tuning parameter for generating a control signal of the control calculation portion is obtained by calculation by automatically measuring each characteristic of the control target portion. Rutotomoni, valve positioner, characterized in that it has to replace the current tuning parameters.

【0014】(2)バルブの弁開度を設定する入力信号
と、該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位
置センサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号と
の偏差から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致させ
るように制御演算して制御信号を生成する制御演算部
と、該制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換
機構部と、該電空変換機構部において生成された空気流
量に基づく空気圧を前記バルブに供給する圧力増幅器と
からなるバルブポジショナであって、前記電空変換機構
部と圧力増幅器と位置センサーとバルブとで構成されて
いる制御対象部位は、自動設定信号を受けた時に、該制
御対象部位の応答速度を自動測定し、該自動測定した応
答速度のパラメータにより前記制御演算部の制御信号を
生成するためのチューニングパラメータを演算すること
を特徴とするバルブポジショナ。 (3)上記(2)のバルブポジショナにおいて、前記制
御対象部位の応答速度の自動測定は、前記電空変換機構
部の出力を飽和させ、その時のバルブの応答速度を測定
することであることを特徴とするバルブポジショナ。 (4)上記(2)のバルブポジショナにおいて、前記制
御対象部位の応答速度の自動測定は、前記電空変換機構
部の出力の変化速度を一定に維持した状態にしておき、
その時のバルブの応答速度を測定することであることを
特徴とするバルブポジショナ。 (5)上記(3)又は(4)のバルブポジショナにおい
て、前記バルブの応答速度の測定は、前記バルブが第1
の弁開度から第2の弁開度に変化する際の時間を測定す
ることであることを特徴とするバルブポジショナ。 (6)上記(3)又は(4)のバルブポジショナにおい
て、前記バルブの応答速度の測定は、前記バルブの第1
の弁開度を前記位置センサーにおいて検出して得られた
弁開度信号を通過した後に、ある単位時間後の弁開度信
号を測定することであることを特徴とするバルブポジシ
ョナ。 (7)上記(4)のバルブポジショナにおいて、前記電
空変換機構部の出力の変化速度を一定に維持した状態に
するのは、該電空変換機構部の構造上生じる不感帯を利
用することであることを特徴とするバルブポジショナ。
(2) An input signal for setting the valve opening of the valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal by performing a control operation so that the valve opening of the valve matches the input signal; an electro-pneumatic conversion mechanism unit that generates an air flow rate based on the control signal; A valve positioner comprising: a pressure amplifier that supplies air pressure based on an air flow rate generated in a conversion mechanism to the valve, wherein the control is configured by the electropneumatic conversion mechanism, a pressure amplifier, a position sensor, and a valve. The target part, when receiving the automatic setting signal, automatically measures the response speed of the control target part, and generates a control signal of the control operation unit based on the parameter of the automatically measured response speed. Valve positioner, characterized in that for calculating the training parameters. (3) In the valve positioner of the above (2), the automatic measurement of the response speed of the controlled object part is to saturate the output of the electro-pneumatic conversion mechanism and measure the response speed of the valve at that time. Characterized valve positioner. (4) In the valve positioner according to the above (2), the automatic measurement of the response speed of the control target portion is performed by keeping a constant change speed of the output of the electropneumatic conversion mechanism,
A valve positioner characterized by measuring a response speed of a valve at that time. (5) In the valve positioner according to the above (3) or (4), the response speed of the valve is measured by the first position.
A valve positioner characterized by measuring a time when the valve opening changes from a second valve opening to a second valve opening. (6) In the valve positioner according to the above (3) or (4), the response speed of the valve is measured by the first position of the valve.
A valve positioner characterized by measuring a valve opening signal after a certain unit time after passing a valve opening signal obtained by detecting the valve opening in the position sensor by the position sensor. (7) In the valve positioner of the above (4), the rate of change of the output of the electro-pneumatic conversion mechanism is kept constant by utilizing a dead zone caused by the structure of the electro-pneumatic conversion mechanism. A valve positioner characterized in that:

【0015】(8)バルブの弁開度を設定する入力信号
と、該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位
置センサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号と
の偏差から前記バルブの弁開度信号を該入力信号に一致
させるように制御演算して制御信号を生成する制御演算
部と、該制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変
換機構部と、該電空変換機構部において生成された空気
流量に基づく空気圧をバルブに供給する圧力増幅器とか
らなるバルブポジショナであって、前記制御演算部は、
その制御演算において少なくとも一つの積分器を用い
て、前記弁開度信号と前記入力信号の偏差が予め設定さ
れている範囲内に入ったことを検出し、その時の前記制
御演算部から出力される制御信号を動作開始基準信号と
すると共に所定の記憶部に記憶するようにしたことを特
徴とするバルブポジショナ。 (9)上記(8)のバルブポジショナにおいて、前記記
憶部に記憶してある動作開始基準信号は前記制御演算部
から出力する制御信号の基準点として使用することを特
徴とするバルブポジショナ。
(8) An input signal for setting the valve opening of the valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal by performing a control operation so that a valve opening signal of the valve matches the input signal; an electro-pneumatic conversion mechanism unit that generates an air flow rate based on the control signal; A pressure amplifier that supplies air pressure to the valve based on the air flow rate generated in the air conversion mechanism unit, wherein the control operation unit is
In the control calculation, at least one integrator is used to detect that the deviation between the valve opening signal and the input signal falls within a preset range, and output from the control calculation unit at that time. A valve positioner, wherein a control signal is used as an operation start reference signal and stored in a predetermined storage unit. (9) In the valve positioner according to (8), the operation start reference signal stored in the storage unit is used as a reference point of a control signal output from the control operation unit.

【0016】(10)バルブの弁開度を設定する入力信
号と、該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該
位置センサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号
との偏差から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致さ
せるように制御演算して制御信号を生成する制御演算部
と、該制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換
機構部と、該電空変換機構部において生成された空気流
量に基づく空気圧をバルブに供給する圧力増幅器とから
なるバルブポジショナであって、前記電空変換機構部と
圧力増幅器と位置センサーとバルブとで構成されている
制御対象部位は、自動設定信号を受けた時に、該制御対
象部位のヒステリシスを自動測定し、該自動測定したヒ
ステリシスのパラメータにより前記制御演算部で生成す
る制御信号のチューニングパラメータを演算することを
特徴とするバルブポジショナ。 (11)上記(10)のバルブポジショナにおいて、前
記制御対象部位のヒステリシスの自動測定は、前記バル
ブに供給する駆動信号を検出するセンサーを具備し、該
センサーの検出に基づいてバルブの入出力特性を測定す
ることにより、バルブのヒステリシスを演算により求め
て測定することを特徴とするバルブポジショナ。 (12)上記(10)バルブポジショナにおいて、前記
制御対象部位のヒステリシスの自動測定は、前記制御演
算部の制御演算においては少なくとも比較器を用いた制
御アルゴリズムにより行い、前記入力信号を変化させて
前記バルブの弁開度信号を監視し、該弁開度信号が反応
した時の入力信号SP1を記憶し、次に前記入力信号の
変化方向を反転させ、前記バルブの弁開度信号が逆向き
に反応した時の入力信号SP2を記憶し、次に記憶して
ある入力信号SP1、SP2の差分から前記制御対象部
位のヒステリシスを演算により求めて測定することを特
徴とするバルブポジショナ。 (13)上記(12)のバルブポジショナにおいて、前
記制御対象部位のヒステリシスの演算は、前記入力信号
SP1、SP2の差に、前記バルブのステムのループゲ
インを掛け算した値を使用することを特徴とするバルブ
ポジショナ。
(10) An input signal for setting the valve opening of the valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal by performing a control operation so that the valve opening of the valve matches the input signal; an electro-pneumatic conversion mechanism unit that generates an air flow rate based on the control signal; A valve positioner including a pressure amplifier that supplies air pressure based on an air flow rate generated in a conversion mechanism to a valve, and a control target including the electropneumatic conversion mechanism, a pressure amplifier, a position sensor, and a valve. Upon receiving the automatic setting signal, the part automatically measures the hysteresis of the control target part, and controls the control signal generated by the control calculation unit based on the automatically measured hysteresis parameters. Valve positioner, characterized in that for calculating the training parameters. (11) In the valve positioner according to the above (10), the automatic measurement of the hysteresis of the control target part includes a sensor for detecting a drive signal supplied to the valve, and the input / output characteristic of the valve is determined based on the detection of the sensor. The valve positioner is characterized in that the valve hysteresis is obtained by calculation by measuring the hysteresis. (12) In the valve positioner (10), the automatic measurement of the hysteresis of the control target part is performed by a control algorithm using at least a comparator in the control calculation of the control calculation unit, and the input signal is changed by changing the input signal. The valve opening signal of the valve is monitored, the input signal SP1 when the valve opening signal reacts is stored, and then the direction of change of the input signal is reversed, and the valve opening signal of the valve is reversed. A valve positioner storing an input signal SP2 at the time of a reaction, and calculating and measuring a hysteresis of the control target portion from a difference between the stored input signals SP1 and SP2. (13) In the valve positioner according to the above (12), the calculation of the hysteresis of the control target portion uses a value obtained by multiplying a difference between the input signals SP1 and SP2 by a loop gain of a stem of the valve. Valve positioner.

【0017】(14)バルブの弁開度を設定する入力信
号と、該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該
位置センサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号
との偏差から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致さ
せるように制御演算して制御信号を生成する制御演算部
と、該制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換
機構部と、該電空変換機構部において生成された空気流
量に基づく空気圧をバルブに供給する圧力増幅器とから
なるバルブポジショナであって、前記電空変換機構部と
圧力増幅器と位置センサーとバルブとで構成されている
制御対象部位は、自動設定信号を受けた時に、前記バル
ブの弁開度が静止した状態から動き出す時に生じるスリ
ップ現象のスリップ幅を測定し、該測定したスリップ幅
からなるパラメータによって前記制御演算部で生成する
制御信号のチューニングパラメータを演算することを特
徴とするバルブポジショナ。 (15)上記(14)のバルブポジショナにおいて、前
記スリップ幅を測定する際に、前記バルブの弁開度信号
が静止していることを確認し、その時の弁開度PV1を
記憶し、前記制御信号を変化させた時に前記弁開度信号
が反応する際の弁開度信号の変化速度を測定し、弁開度
信号の変化速度の変極点の時の弁開度信号PV2を記憶
し、前記弁開度信号PV1とPV2の差を、前記バルブ
のスリップ幅とすると共に該スリップ幅の値を記憶する
ことを特徴とするバルブポジショナ。 (16)上記(14)のバルブポジショナにおいて、前
記スリップ幅を測定する際に、前記弁開度信号が静止し
ているのを確認し、その時の弁開度PV1を記憶し、次
に前記制御信号を変化させた時に前記バルブの弁開度信
号が反応した後に、予め設定した短い時間後の弁開度信
号PV2を記憶し、前記弁開度信号PV1とPV2の差
を、前記バルブのスリップ幅とすると共に該スリップ幅
の値を記憶することを特徴とするバルブポジショナ。
(14) An input signal for setting the valve opening of the valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal by performing a control operation so that the valve opening of the valve matches the input signal; an electro-pneumatic conversion mechanism unit that generates an air flow rate based on the control signal; A valve positioner including a pressure amplifier that supplies air pressure based on an air flow rate generated in a conversion mechanism to a valve, and a control target including the electropneumatic conversion mechanism, a pressure amplifier, a position sensor, and a valve. The part measures a slip width of a slip phenomenon that occurs when the valve opening starts moving from a stationary state when the automatic setting signal is received, and a parameter including the measured slip width is measured. Valve positioner, characterized by calculating tuning parameters of the control signal generated by the control arithmetic unit by. (15) In the valve positioner of (14), when measuring the slip width, it is confirmed that the valve opening signal of the valve is stationary, the valve opening PV1 at that time is stored, and the control is performed. The change rate of the valve opening signal when the signal is changed when the signal is changed is measured, and the valve opening signal PV2 at the inflection point of the change speed of the valve opening signal is stored. A valve positioner characterized in that a difference between the valve opening signals PV1 and PV2 is used as a slip width of the valve and the value of the slip width is stored. (16) In the valve positioner of (14), when measuring the slip width, it is confirmed that the valve opening signal is stationary, the valve opening PV1 at that time is stored, and then the control is performed. After the valve opening signal of the valve reacts when the signal is changed, the valve opening signal PV2 after a preset short time is stored, and the difference between the valve opening signals PV1 and PV2 is determined by the slip of the valve. A valve positioner which stores a value of the slip width as a width.

【0018】(17)バルブの弁開度を設定する入力信
号と、該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該
位置センサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号
との偏差から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致さ
せるように制御演算して制御信号を生成する制御演算部
と、該制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換
機構部と、該電空変換機構部において生成された空気流
量に基づく空気圧をバルブに供給する圧力増幅器とから
なるバルブポジショナであって、前記電空変換機構部と
圧力増幅器と位置センサーとバルブとから構成されてい
る制御対象部位は、自動設定信号を受けた時に、前記制
御対象部位の特性を測定し、該測定した制御対象部位の
特性の値が制御対象部位の特性からなる許容範囲情報の
値を逸脱した場合には、外部に通信手段を通じて異常信
号を出力することを特徴とするバルブポジショナ。
(17) An input signal for setting the valve opening of the valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal by performing a control operation so that the valve opening of the valve matches the input signal; an electro-pneumatic conversion mechanism unit that generates an air flow rate based on the control signal; A valve positioner comprising: a pressure amplifier that supplies air pressure based on an air flow rate generated in a conversion mechanism to a valve, wherein the control target includes the electropneumatic conversion mechanism, a pressure amplifier, a position sensor, and a valve. The part, when receiving the automatic setting signal, measures the characteristic of the control target part, and when the measured value of the characteristic of the control target part deviates from the value of the allowable range information including the characteristic of the control target part. A valve positioner and outputs an abnormality signal via the external to the communication means.

【0019】このように、バルブのチューニングを自動
的に行い且つ調節弁等の特性を測定したパラメータをチ
ューニングパラメータにすることによって、チューニン
グの工数等を減らす事が可能であると共に正確なチュー
ニングパラメータを設定することができるようになる。
As described above, the tuning of the valve is automatically performed, and the parameter obtained by measuring the characteristics of the control valve and the like is used as the tuning parameter. Therefore, the number of tuning steps can be reduced, and the accurate tuning parameter can be reduced. It can be set.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るバルブポジシ
ョナの実施の形態について図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a valve positioner according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】先ず、バルブポジショナは、制御するバル
ブを選べないのが宿命であり、どのような特性のあるバ
ルブが取り付けられるかの特定ができない。即ち、バル
ブの空気アクチュエータの容量や、空気アクチュエータ
の入出力関係を決めるスプリングレンジ等の組み合わせ
は無数にあり、その組み合わせにより、応答特性がそれ
ぞれ異なってくるからである。
First, a valve positioner is destined to be unable to select a valve to be controlled, and it is not possible to specify what characteristic valve is to be attached. That is, there are countless combinations of the capacity of the pneumatic actuator of the valve and the spring range that determines the input / output relationship of the pneumatic actuator, and the response characteristics differ depending on the combination.

【0022】又、バルブの持つ機械的摩擦力は、応答特
性の無駄時間を助長し、応答特性を振動的にする作用が
ある。又、制御対象のもつ機械的摩擦力やガタから抜け
出す時に、バルブが動き出す瞬間は、バルブの弁開度が
ある幅、素早く動き、滑るような動きをする、所謂、ス
リップ現象を引き起こす。このスリップ現象は、リミッ
トサイクルのような振動現象を引き起こす。従って、バ
ルブポジショナは、このようなバルブの持つ非線形性を
吸収して入力信号に対し線形且つ安定して、制御しやす
い特性にすることが求められている。
The mechanical frictional force of the valve has the effect of promoting the dead time of the response characteristic and making the response characteristic oscillatory. Also, when the valve starts to move out of the mechanical frictional force or backlash of the controlled object, a so-called slip phenomenon occurs, in which the valve opens a certain width, moves quickly and slides. This slip phenomenon causes a vibration phenomenon such as a limit cycle. Therefore, the valve positioner is required to absorb such non-linearity of the valve and make the characteristic linear, stable, and easy to control with respect to the input signal.

【0023】このように、バルブの持つ非線形性を吸収
して入力信号に対し線形且つ安定し、制御し易い特性に
するバルブポジショナが求められているが、この機能が
要求されているバルブポジショナの開発にあたって、問
題が二つある。
As described above, there is a need for a valve positioner that absorbs the non-linearity of a valve and has a characteristic that is linear, stable, and easy to control with respect to an input signal. There are two problems in development.

【0024】第一の問題は、バルブの非線形性を吸収す
るための制御アルゴリズムの設計である。制御アルゴリ
ズムの設計により、バルブポジショナの制御性がほぼ決
まると考えられるので、設計には細心の注意が払われる
が、制御対象の非線形性を吸収するためには、制御アル
ゴリズムが複雑にならざるを得ない。その結果、制御ア
ルゴリズムのチューニングパラメータも増えてきてい
る。
The first problem is the design of a control algorithm for absorbing the nonlinearity of the valve. The design of the control algorithm is considered to determine the controllability of the valve positioner.Therefore, great care must be taken in the design.However, in order to absorb the nonlinearity of the control target, the control algorithm must be complicated. I can't get it. As a result, the tuning parameters of the control algorithm have been increasing.

【0025】第二の問題は、設計した制御アルゴリズム
を制御対象に適用させるためのチューニングの方法であ
る。例えば、PID制御アルゴリズムを例にとっても、
チューニングパラメータは、比例ゲイン、積分時間、微
分時間の三種類のチューニングパラメータが存在し、制
御アルゴリズムを複雑にするにつれて制御パラメータは
増えるため、チューニングを更に複雑化する傾向にあ
る。チューニングが複雑化すると、チューニングに多大
な工数が要求され、使い勝手が悪くなる。
The second problem is a tuning method for applying the designed control algorithm to a control target. For example, taking the PID control algorithm as an example,
There are three kinds of tuning parameters, namely, a proportional gain, an integration time, and a differentiation time, and the control parameters increase as the control algorithm becomes more complicated, so that the tuning tends to be further complicated. When tuning is complicated, a great number of man-hours are required for tuning, and the usability is deteriorated.

【0026】従って、バルブポジショナの機能として
は、自動的にチューニングパラメータを決定する機能が
要求されるようになってきた。そして、自動的にチュー
ニングパラメータを決める為には、制御対象の代表的な
特性を把握する必要がある。制御対象の特性を把握する
としても、その中には、制御に大きな影響を与えるパラ
メータが存在し、それは、制御対象の応答速度、制
御対象のヒステリシス、制御対象のヒステリシスから
生じるスリップ現象である。
Therefore, as a function of the valve positioner, a function of automatically determining a tuning parameter has been required. Then, in order to automatically determine the tuning parameters, it is necessary to grasp typical characteristics of the control target. Even if the characteristics of the controlled object are grasped, there are parameters that have a great influence on the control, among them, the response speed of the controlled object, the hysteresis of the controlled object, and the slip phenomenon caused by the hysteresis of the controlled object.

【0027】このようなことを前提として、本願発明に
係るバルブポジショナは、図1に示すように、最も一般
的なものである空気圧で駆動するバルブを有する空気式
バルブポジショナ10である。この空気式バルブポジシ
ョナの構成は、入力信号を受信する信号受信装置11
と、バルブの弁開度を電気的な信号に変換した弁開度信
号PVと入力信号SPとの偏差に基づいて入力信号SP
に一致させるように制御演算して制御信号MVを出力す
る制御演算部である制御演算装置12と、この制御信号
MVに基づいて空気流量を生成する電空変換機構部13
と、この空気流量に基づく空気圧をバルブ部15に供給
する圧力増幅器14と、この空気圧に基づいてステムを
変化させて弁体を調節するバルブ、即ち、バルブ部15
と、バルブ部15のステム変位を検出して弁開度信号P
Vを生成する位置センサー16とから構成されている。
この中で、電空変換機構部13と圧力増幅器14と位置
センサー16とバルブ部15とで制御対象部位17を構
成する。
Assuming this, the valve positioner according to the present invention is a pneumatic valve positioner 10 having a pneumatically driven valve, which is the most common, as shown in FIG. The configuration of the pneumatic valve positioner includes a signal receiving device 11 for receiving an input signal.
And the input signal SP based on the deviation between the input signal SP and the valve opening signal PV obtained by converting the valve opening of the valve into an electrical signal.
And a control operation unit 12 that is a control operation unit that outputs a control signal MV by performing a control operation so as to match the control signal MV, and an electropneumatic conversion mechanism unit 13 that generates an air flow rate based on the control signal MV.
A pressure amplifier 14 for supplying air pressure based on the air flow rate to a valve section 15; and a valve for adjusting a valve body by changing a stem based on the air pressure, ie, a valve section 15
And the valve displacement signal P by detecting the stem displacement of the valve section 15.
And a position sensor 16 for generating V.
Among them, the electro-pneumatic conversion mechanism 13, the pressure amplifier 14, the position sensor 16, and the valve 15 constitute a control target portion 17.

【0028】バルブ部15は、図2に示すように、圧力
増幅器14からの空気圧信号Poを受け入れる空気アク
チュエータ部20と、この空気アクチュエータ部20に
連設されているステム23と、ステム23の動きに連動
して弁の開閉をする弁体24とから構成されている。ア
クチュエータ部20は、内部に空気室を設け、この空気
室を二分割するようにして配置したダイアフラム21
と、ダイヤフラム21を所定位置に弾性維持するスプリ
ング22とからなり、このダイアフラム21の動きがス
テム23に連動する構造となっている。
As shown in FIG. 2, the valve section 15 includes an air actuator section 20 for receiving an air pressure signal Po from the pressure amplifier 14, a stem 23 connected to the air actuator section 20, and a movement of the stem 23. And a valve element 24 that opens and closes the valve in conjunction with. The actuator section 20 includes an air chamber provided therein, and a diaphragm 21 disposed so as to divide the air chamber into two.
And a spring 22 for elastically maintaining the diaphragm 21 at a predetermined position. The movement of the diaphragm 21 is linked to the stem 23.

【0029】このような構成からなるバルブポジショナ
10において、先ず、信号受信装置11がバルブ部15
の弁開度を設定する入力信号SPを受信すると、制御演
算装置12において、この受信した入力信号SPとバル
ブ部15からのフィードバックされた弁開度信号PVと
の偏差により、入力した入力信号SPにより弁開するバ
ルブ部15の実際の弁開と一致するように制御演算して
制御信号MVを生成する。この制御信号MVは電空変換
機構部13に供給され、制御信号MVに応じた空気流量
を出力し圧力増幅器14へ信号を与える。圧力増幅器1
4は電空変換機構部14により得られた信号に応じた空
気流量と、空気圧信号Poを出力しバルブ部15に供給
する。バルブ部15は、圧力増幅器14から出力された
空気圧信号Poを受け、空気アクチュエータ部20内の
ダイヤフラム21で圧力を受け、物理的な力に変換しス
テム23にその変換した力を伝えステム23を上下動さ
せる。ステム23は、プロセスの流体が流れる配管内の
弁体24に連結しており、ステム23の動きに応じて、
弁を開閉することによりプロセスの流体の流量を調節す
る。ここで、バルブポジショナ10に内蔵されている位
置センサー16はリンク機構を通じてステム23に連結
されており、ステム23の上下動する位置に応じた電気
信号からなる弁開度信号PVを制御演算装置12にフィ
ードバックして与える。これにより、バルブポジショナ
10とバルブ部15は閉ループを構成し、バルブポジシ
ョナ10は弁開度を制御する仕組みになっている。
In the valve positioner 10 having such a configuration, first, the signal receiving device 11 is connected to the valve portion 15.
When the input signal SP for setting the valve opening is received, the control arithmetic unit 12 calculates the input signal SP based on the difference between the received input signal SP and the valve opening signal PV fed back from the valve unit 15. The control signal MV is generated by performing control calculation so as to coincide with the actual valve opening of the valve section 15 that opens. This control signal MV is supplied to the electro-pneumatic conversion mechanism 13, outputs an air flow rate according to the control signal MV, and gives a signal to the pressure amplifier 14. Pressure amplifier 1
4 outputs an air flow rate corresponding to the signal obtained by the electro-pneumatic conversion mechanism section 14 and an air pressure signal Po and supplies them to the valve section 15. The valve unit 15 receives the air pressure signal Po output from the pressure amplifier 14, receives the pressure by the diaphragm 21 in the air actuator unit 20, converts the pressure into a physical force, transmits the converted force to the stem 23, and transmits the stem 23 to the stem 23. Move up and down. The stem 23 is connected to a valve element 24 in a pipe through which a process fluid flows.
Opening and closing the valve regulates the flow rate of the process fluid. Here, the position sensor 16 built in the valve positioner 10 is connected to the stem 23 through a link mechanism, and outputs a valve opening signal PV composed of an electric signal corresponding to the position where the stem 23 moves up and down. Give feedback and give. Thus, the valve positioner 10 and the valve section 15 form a closed loop, and the valve positioner 10 has a mechanism for controlling the valve opening.

【0030】このような、バルブポジショナ10とバル
ブ部15のシステムにおいて、制御演算装置12の制御
対象となる制御対象部位17は、制御演算装置が出力す
る制御信号MV値から、位置センサー16がセンシング
する弁開度信号PV値までの信号変換要素の全てを指
す。即ち、制御対象部位17は、電空変換機構部13と
圧力増幅器14とバルブ部15と位置センサー16とか
ら構成されることになる。
In such a system of the valve positioner 10 and the valve section 15, the control target portion 17 to be controlled by the control operation device 12 is controlled by the position sensor 16 based on the control signal MV output from the control operation device. All the signal conversion elements up to the valve opening signal PV value. That is, the control target portion 17 includes the electropneumatic conversion mechanism 13, the pressure amplifier 14, the valve 15, and the position sensor 16.

【0031】制御演算装置12では、制御対象部位17
の持つ飽和性や、非線形特性などが効率良く吸収するた
めに、チューニングを行うにあたって、制御対象部位1
7の特性を測定することにより、正確なチューニングが
できる。本発明においては、このような制御対象部位1
7の特性を、自動的に測定し制御演算装置12のチュー
ニングパラメータを自動チューニングする。
In the control arithmetic unit 12, the control target part 17
In order to efficiently absorb the saturation and non-linear characteristics, etc. of the
By measuring the characteristics of No. 7, accurate tuning can be performed. In the present invention, such a control target site 1
7 is automatically measured and the tuning parameters of the control arithmetic unit 12 are automatically tuned.

【0032】以下、自動チューニングするために必要な
[1]制御対象部位17の応答速度、[2]制御対象部
位17のヒステリシス測定、[3]スリップ現象の測
定、[4]電空変換機構部13の動作点測定、[5]診
断機能の順に説明する。
Hereinafter, [1] the response speed of the control target portion 17 necessary for automatic tuning, [2] hysteresis measurement of the control target portion 17, [3] measurement of slip phenomenon, and [4] electropneumatic conversion mechanism section The operation point measurement of No. 13 and the diagnosis function [5] will be described in this order.

【0033】[1]制御対象部位17の応答速度 制御対象部位17の応答速度とは、制御演算装置12が
制御演算して生成する制御信号MVの速度を示してい
る。制御対象部位17の応答速度がわかることにより、
入力信号SPと弁開度信号PVの偏差をどれくらいの割
合で増幅し、制御信号MVとして出力すればよいかが計
算できる。従って、バルブポジショナ10とバルブ部1
5のシステムのループゲインが決定できる。
[1] Response Speed of Controlled Part 17 The response speed of the controlled part 17 indicates the speed of the control signal MV generated by the control calculation device 12 performing control calculations. By knowing the response speed of the control target portion 17,
It is possible to calculate how much the deviation between the input signal SP and the valve opening signal PV should be amplified and output as the control signal MV. Therefore, the valve positioner 10 and the valve unit 1
5, the loop gain of the system can be determined.

【0034】空気アクチュエーター部20で駆動してバ
ルブ制御するバルブポジショナ10の場合、応答速度の
殆どは、圧力増幅器14が処理できる空気処理能力と、
バルブ部15の空気アクチュエーター部20のサイズ
や、スプリング22のレンジで決まってくる。空気アク
チュエーター部20には、図2で示したようなダイヤフ
ラム式のものや、図示しないシリンダー内にピストンを
持つ方式のものがある。
In the case of the valve positioner 10 which is driven by the air actuator section 20 to control the valve, most of the response speed depends on the air processing capacity that can be processed by the pressure amplifier 14 and
It depends on the size of the air actuator section 20 of the valve section 15 and the range of the spring 22. The air actuator section 20 includes a diaphragm type as shown in FIG. 2 and a type having a piston in a cylinder (not shown).

【0035】工場内で作られる空気圧は、安全性の面と
コスト面から通常10kgf/cm 2より少ない圧力で
ある。又、10kgf/cm2がそのままバルブポジシ
ョナ10に供給されるのではなく、減圧弁で絞った1.
4kgf/cm2から4kgf/cm2の圧力がバルブポ
ジショナ10に供給される。一方、バルブ部15の空気
アクチュエータ部20は、弁体24を流れる流体圧に打
ち勝つだけの力を発生しなければならないので、そのダ
イヤフラム21の面積又はシリンダーの断面積は大きく
設計されている。従って、空気アクチュエータ部20を
駆動するためには、大容量の空気量が必要になる。
The air pressure produced in the factory is
Normally 10kgf / cm in terms of cost TwoWith less pressure
is there. Also, 10kgf / cmTwoIs the valve position
Squeezed by a pressure reducing valve instead of being supplied to
4kgf / cmTwoFrom 4kgf / cmTwoPressure is valve position
It is supplied to the conditioner 10. On the other hand, the air in the valve section 15
The actuator section 20 is driven by the fluid pressure flowing through the valve body 24.
Must generate enough power to win.
The area of the diaphragm 21 or the cross-sectional area of the cylinder is large.
Designed. Therefore, the air actuator unit 20 is
For driving, a large amount of air is required.

【0036】ここで、バルブポジショナ10の圧力増幅
器14の処理できる空気量には限りがあるので、その応
答速度は圧力増幅器14が処理できる流量に依存する。
つまり、バルブポジショナ10の制御対象の応答速度
は、殆どこの空気アクチュエータ部20が必要とする空
気量と圧力増幅器14が処理できる空気処理量に支配さ
れている。このようにして、バルブポジショナ10の応
答速度は、バルブ部15の空気アクチュエータ部20の
サイズにより決まると思われがちだが、空気アクチュエ
ータ部20に空気流量を与え、駆動する圧力増幅器14
の空気処理流量により決まる。何故ならば、同じ空気ア
クチュエータ部20のサイズを採用したバルブ部15で
も、圧力増幅器14の空気処理能力が多ければ、応答速
度は早くなるが、空気処理能力が少なければ、その応答
速度は遅くなるからである。そして、圧力増幅器14の
空気処理能力は、バルブポジショナ10に供給される供
給圧や、バルブ部15への空気配管の径や長さにより異
なり、バルブポジショナ10は、どのような条件でバル
ブ部15に取り付けられるかが選べないのである。
Since the amount of air that can be processed by the pressure amplifier 14 of the valve positioner 10 is limited, the response speed depends on the flow rate that can be processed by the pressure amplifier 14.
That is, the response speed of the control target of the valve positioner 10 is almost governed by the amount of air required by the air actuator unit 20 and the amount of air processed by the pressure amplifier 14. In this manner, the response speed of the valve positioner 10 tends to be determined by the size of the air actuator section 20 of the valve section 15.
Determined by the air treatment flow rate. This is because, even in the valve section 15 adopting the same size of the air actuator section 20, the response speed increases if the pressure processing capacity of the pressure amplifier 14 is high, but the response speed decreases if the air processing capacity is low. Because. The air processing capacity of the pressure amplifier 14 varies depending on the supply pressure supplied to the valve positioner 10 and the diameter and length of the air pipe to the valve section 15, and the valve positioner 10 operates under any conditions. It is not possible to choose whether it can be attached to.

【0037】このようにして、制御対象部位17の応答
速度を測定するにあたっては、圧力増幅器14の処理す
る空気処理量に対しての、バルブ弁開度の応答速度を測
定することによって得られる。具体的には、圧力増幅器
14が処理できる空気流量の範囲内で一定の空気流量を
バルブ部15の空気アクチュエータ部20に与え、弁開
度信号PVの変化速度を測定することにより、応答速度
が測定できる。
In this way, the response speed of the control target portion 17 is obtained by measuring the response speed of the valve opening degree with respect to the air throughput to be processed by the pressure amplifier 14. More specifically, by providing a constant air flow rate within the range of the air flow rate that can be processed by the pressure amplifier 14 to the air actuator section 20 of the valve section 15 and measuring the rate of change of the valve opening signal PV, the response speed is reduced. Can be measured.

【0038】次に、制御対象部位17の応答速度の測定
方法について具体的に以下説明する。
Next, a method for measuring the response speed of the control target portion 17 will be specifically described below.

【0039】制御対象部位17の応答速度を測定する第
1の測定方法は、最も簡単な手法であり、圧力増幅器1
4の入力を最大にして、圧力増幅器14の吸気空気処理
量を飽和させる。或いは逆に、圧力増幅器14の入力を
最小にして、圧力増幅器14の排気空気処理量を飽和さ
せることにより、バルブ部15の空気アクチュエーター
部20に供給する空気流量を決定する方法である。その
状態で、位置センサー16の出力である弁開度信号PV
の変化速度を測定すればよい。しかしながら、この方法
では以下に示す理由から測定値の誤差が大きく、うまく
測定できない。
The first measurement method for measuring the response speed of the control target portion 17 is the simplest method, and the pressure amplifier 1
4 is maximized to saturate the intake air throughput of the pressure amplifier 14. Or, conversely, the input of the pressure amplifier 14 is minimized to saturate the exhaust air throughput of the pressure amplifier 14 to determine the flow rate of air supplied to the air actuator unit 20 of the valve unit 15. In this state, the valve opening signal PV output from the position sensor 16 is output.
What is necessary is just to measure the rate of change of. However, this method has a large error in the measured value for the following reason, and cannot measure well.

【0040】圧力増幅器14の最大処理流量をバルブ
部15に供給することになるので、バルブポジショナ1
0内部の空気回路を流れる場合の圧損の影響が大きくな
る。又、同様にバルブポジショナ10とバルブ部15を
連結している空気配管径の圧損が大きくなるためであ
る。比較的小さな空気アクチュエーター部20を持つ
バルブ部15の場合、弁開度の変化速度が速すぎて、測
定のばらつきが大きくなる。圧力の変化が大きいの
で、空気流量が一定に保てず、測定誤差が大きくなる。
実際バルブ部15を制御する時の空気流量の変化量
は、圧力増幅器14の処理流量の限界値ではないので、
限界値で測定したデータと、実際制御する際の特性に差
があるためである。
Since the maximum processing flow rate of the pressure amplifier 14 is supplied to the valve section 15, the valve positioner 1
The effect of pressure loss when flowing through the air circuit inside 0 becomes large. Similarly, the pressure loss of the diameter of the air pipe connecting the valve positioner 10 and the valve portion 15 increases. In the case of the valve section 15 having the relatively small air actuator section 20, the rate of change of the valve opening is too fast, and the measurement dispersion increases. Since the pressure change is large, the air flow rate cannot be kept constant, and the measurement error increases.
Since the amount of change in the air flow rate when actually controlling the valve section 15 is not the limit value of the processing flow rate of the pressure amplifier 14,
This is because there is a difference between data measured at the limit value and characteristics at the time of actual control.

【0041】このような問題点を解決したのが本願発明
に係る圧力増幅器14における測定手法である。以下、
制御対象部位17の応答速度を測定する第2の測定方法
について説明する。
The above-mentioned problem has been solved by the measuring method in the pressure amplifier 14 according to the present invention. Less than,
A second measurement method for measuring the response speed of the control target portion 17 will be described.

【0042】制御対象部位17の応答速度を測定する第
2の測定方法は、図3に示した圧力増幅器14における
測定手法に関するものであり、この圧力増幅器14は、
供給圧室30と出力圧室31を給気弁座32で連通し、
出力圧室31と大気圧室33を排気弁座34で連通し、
給気弁座32の開口面積を調節する弁体と排気弁座34
の開口面積を調節する弁体が一体になったポペット弁3
5が装備されている。排気弁座34には、出力圧ダイヤ
フラム36と入力圧ダイヤフラム37が取り付けられお
り、出力圧ダイヤフラム36と入力圧ダイヤフラム37
の中間には、大気圧室33が設けられ、それぞれ、出力
圧室31と大気圧室33、大気圧室33と入力圧室38
の空気の流れを遮断している。排気弁座34は、入力圧
により入力圧ダイヤフラム37が受ける力と、出力圧に
より出力圧ダイヤフラム36が受ける力の差の力を受
け、図3に対して、左右方向に移動する構造となってい
る。排気弁座34が移動することにより、ポペット弁3
5と排気弁座34の開口面積を変化させることができ、
出力圧室31の空気量の排気流量を調節することができ
る。又、排気弁座34がポペット弁35と接触し、図3
に対して更に左側に動くことにより、排気弁座34はポ
ペット弁35を左側に押すことにより、給気弁座32と
ポペット弁35の開口面積を変化させることができ、出
力圧室31に供給圧室30から空気流量の供給を調節す
ることができる。このようにして、出力圧室31の空気
量の給排気調節を行い、排気弁座34はある状態でバラ
ンスし、出力圧を入力圧に応じて変化することができ
る。又、図3の場合は、供給圧室30と出力圧室31の
間にブリード孔39が設けられ、供給圧室30と出力圧
室31を一定の面積で連通している。尚、ブリード孔3
9が出力圧室31と大気圧室33に設けられている構造
の圧力増幅器も存在する。
The second measuring method for measuring the response speed of the control target portion 17 relates to the measuring method in the pressure amplifier 14 shown in FIG.
The supply pressure chamber 30 and the output pressure chamber 31 communicate with each other through an air supply valve seat 32,
The output pressure chamber 31 communicates with the atmospheric pressure chamber 33 through an exhaust valve seat 34,
A valve element for adjusting the opening area of the air supply valve seat 32 and an exhaust valve seat 34
Poppet valve 3 with integrated valve body for adjusting the opening area
5 is equipped. An output pressure diaphragm 36 and an input pressure diaphragm 37 are attached to the exhaust valve seat 34, and the output pressure diaphragm 36 and the input pressure diaphragm 37 are attached.
, An atmospheric pressure chamber 33 is provided, and the output pressure chamber 31 and the atmospheric pressure chamber 33, and the atmospheric pressure chamber 33 and the input pressure chamber 38, respectively.
The air flow is blocked. The exhaust valve seat 34 receives the difference between the force received by the input pressure diaphragm 37 by the input pressure and the force received by the output pressure diaphragm 36 by the output pressure, and is configured to move in the left-right direction with respect to FIG. I have. The movement of the exhaust valve seat 34 causes the poppet valve 3 to move.
5 and the opening area of the exhaust valve seat 34 can be changed,
The exhaust flow rate of the amount of air in the output pressure chamber 31 can be adjusted. Further, the exhaust valve seat 34 comes into contact with the poppet valve 35, and FIG.
The exhaust valve seat 34 can push the poppet valve 35 to the left to change the opening area of the air supply valve seat 32 and the poppet valve 35 by moving the poppet valve 35 to the left. The supply of the air flow rate from the pressure chamber 30 can be adjusted. In this way, the air supply and exhaust of the output pressure chamber 31 is adjusted, the exhaust valve seat 34 is balanced in a certain state, and the output pressure can be changed according to the input pressure. In the case of FIG. 3, a bleed hole 39 is provided between the supply pressure chamber 30 and the output pressure chamber 31, and the supply pressure chamber 30 and the output pressure chamber 31 communicate with a certain area. In addition, bleed hole 3
There is also a pressure amplifier having a structure in which 9 is provided in an output pressure chamber 31 and an atmospheric pressure chamber 33.

【0043】次に、このような構造からなる圧力増幅器
14における動作について説明する。
Next, the operation of the pressure amplifier 14 having such a structure will be described.

【0044】先ず、定常状態の場合、入力圧が一定で
あり、排気弁座34がバランスしている場合に、ポペッ
ト弁35は供給圧により力を受け、給気弁座32に押し
つけられている。従って、給気弁座32は遮断されてい
るが、ブリード孔39から供給圧室30の空気が出力圧
室31へ流れ込む。定常状態では、出力圧と入力圧の関
係は崩れないので、出力圧室31にブリード孔39を通
じて流れ込んだ流量は、排気弁座34とポペット弁35
が作る隙間から排気されることになる。言い換えれば、
ブリード孔39から流れ込んだ流量を排気するための開
口面積を保つように、排気弁座34の位置が力のバラン
スにより決まる。従って、定常状態では、排気弁座34
とポペット弁35は接触していない。
First, in the steady state, when the input pressure is constant and the exhaust valve seat 34 is balanced, the poppet valve 35 receives a force from the supply pressure and is pressed against the air supply valve seat 32. . Therefore, the air in the supply pressure chamber 30 flows into the output pressure chamber 31 from the bleed hole 39 although the air supply valve seat 32 is shut off. In the steady state, the relationship between the output pressure and the input pressure does not collapse, so the flow rate flowing into the output pressure chamber 31 through the bleed hole 39 is reduced by the exhaust valve seat 34 and the poppet valve 35.
Will be exhausted through the gap created by In other words,
The position of the exhaust valve seat 34 is determined by the balance of the forces so that the opening area for exhausting the flow rate flowing from the bleed hole 39 is maintained. Therefore, in the steady state, the exhaust valve seat 34
And the poppet valve 35 are not in contact.

【0045】排気動作をする場合、入力圧が減るか若
しくは何らかの外乱で出力圧が増えた場合、排気弁座3
4は図3に対して、左側に動き、ポペット弁35との開
口面積が減る。この時、ブリード孔39から出力圧室3
1に流れ込む流量に対して、出力圧室31の空気が大気
圧に排気される流量が減るので、出力圧室31の圧力が
上がる。更に、入力圧を増やした場合、排気弁座34は
ポペット弁35に接触し、出力圧室31と大気圧室33
の流路を遮断する。この時、すぐに給気弁座32とポペ
ット弁35は開かない。何故ならば、ポペット弁35
は、供給圧からその面積に応じた力を受け、その力は給
気弁座32で支えられているからである。更に、入力圧
を増やした場合又は何らかの外乱で出力圧が増えた場
合、ポペット弁35が供給圧室30から受けている力が
全て、排気弁座34に移った後に初めて排気弁座34は
ポペット弁35を、図3に対して左側に押し開けられ、
給気弁座32に対して開口面積を調節することができ、
供給圧室30から出力圧室31に流れ込む流量を調節す
ることができる。従って、排気弁座34がポペット弁3
5に接触し、給気弁座32から押し開けるまでは、ポペ
ット弁35と給気弁座32は閉まったままなので、供給
圧室30から出力圧室31に流れ込む流量は、ブリード
孔39の面積により決まるので、その間の入力圧の変化
量、或いは外乱により出力圧の増加量に対して流量の変
化はないので不感帯となる。図4は、入力空気圧と出力
空気流量の特性を示したもので、ブリード孔39が出力
圧室31と大気圧室33の間にある場合は、反対に排気
方向に対して、不感帯が生じる。
When performing the exhaust operation, if the input pressure decreases or the output pressure increases due to some disturbance, the exhaust valve seat 3
4 moves to the left side with respect to FIG. 3, and the opening area with the poppet valve 35 decreases. At this time, the output pressure chamber 3
Since the flow rate of the air in the output pressure chamber 31 exhausted to the atmospheric pressure is reduced with respect to the flow rate flowing into 1, the pressure in the output pressure chamber 31 increases. Further, when the input pressure is increased, the exhaust valve seat 34 comes into contact with the poppet valve 35, and the output pressure chamber 31 and the atmospheric pressure chamber 33
Block the flow path. At this time, the air supply valve seat 32 and the poppet valve 35 are not immediately opened. Because poppet valve 35
Is received from the supply pressure in accordance with the area thereof, and the force is supported by the air supply valve seat 32. Further, when the input pressure is increased or the output pressure is increased due to some disturbance, the exhaust valve seat 34 is not connected to the poppet valve 34 until all the forces received by the poppet valve 35 from the supply pressure chamber 30 are transferred to the exhaust valve seat 34. The valve 35 is pushed open to the left with respect to FIG.
The opening area can be adjusted with respect to the air supply valve seat 32,
The flow rate flowing from the supply pressure chamber 30 to the output pressure chamber 31 can be adjusted. Therefore, the exhaust valve seat 34 is
5, the poppet valve 35 and the air supply valve seat 32 remain closed until they are pushed open from the air supply valve seat 32, so that the flow rate flowing from the supply pressure chamber 30 into the output pressure chamber 31 depends on the area of the bleed hole 39. Therefore, there is no change in the flow rate with respect to the amount of change in the input pressure during that time or the amount of increase in the output pressure due to disturbance. FIG. 4 shows the characteristics of the input air pressure and the output air flow rate. When the bleed hole 39 is located between the output pressure chamber 31 and the atmospheric pressure chamber 33, a dead zone is generated in the exhaust direction.

【0046】このように、圧力増幅器14の動作原理に
より、ポペット弁35と給気弁座32、或いは、ポペッ
ト弁35と排気弁座34の開口面積を一定に保てれば、
バルブ部15の空気アクチュエーター部20(図2参
照)に送り込む空気流量は一定にできる。この方法は、
電空変換機構部13にある一定の制御信号MV値の変化
を加えればよいが、排気弁座34の変位は、出力圧や、
入力圧のちょっとした変化により変化してしまうので、
ポペット弁35と給気弁座32、或いはポペット弁35
と排気弁座34の開口面積を一定に保つことは困難であ
る。そこで、圧力増幅器14の構造と特性に注目し、図
3に示す方式の圧力増幅器14特有の不感帯を利用し
て、一定の開口面積で供給圧室30と出力圧室31、或
いは出力圧室31と大気圧室33を保つ方法が考えられ
る。
As described above, if the opening area of the poppet valve 35 and the air supply valve seat 32 or the opening area of the poppet valve 35 and the exhaust valve seat 34 can be kept constant by the operation principle of the pressure amplifier 14,
The flow rate of air sent to the air actuator section 20 (see FIG. 2) of the valve section 15 can be constant. This method
It is sufficient to add a certain change in the control signal MV value to the electro-pneumatic conversion mechanism section 13. However, the displacement of the exhaust valve seat 34 depends on the output pressure,
Since it changes with a slight change in input pressure,
Poppet valve 35 and air supply valve seat 32 or poppet valve 35
It is difficult to keep the opening area of the exhaust valve seat 34 constant. Therefore, paying attention to the structure and characteristics of the pressure amplifier 14, the supply pressure chamber 30 and the output pressure chamber 31, or the output pressure chamber 31 with a fixed opening area are utilized by using a dead zone peculiar to the pressure amplifier 14 of the type shown in FIG. And a method of maintaining the atmospheric pressure chamber 33.

【0047】圧力増幅器14の動作原理で説明したよう
に、この方式の圧力増幅器14には、入力圧と出力空気
流量の関係に不感帯が存在する。その不感帯を利用する
ことにより、ポペット弁35と給気弁座32及び排気弁
座34の両方が閉まった状態を作り出すのは、比較的容
易である。何故ならば、圧力増幅器14の不感帯幅は比
較的広いからである。つまり、制御信号MV値をある範
囲の中に収めることにより、電空変換機構部13の出力
がある範囲に収まり、圧力増幅器14の入力圧を圧力増
幅器14の不感帯内に収めることができる。その状態で
は空気の流れはブリード孔39を通じてのみとなる。ブ
リード孔39の面積は固定で決まっており、ブリード孔
39が供給圧室30と出力圧室31の間にある場合は、
バルブ部15の空気アクチュエーター部20に流れ込む
空気流量は一定となる。又、ブリード孔39が出力圧室
31と大気圧室33の間にある場合は、バルブ部15の
空気アクチュエーター部20から流れる空気流量は一定
となる。
As described in the principle of operation of the pressure amplifier 14, the pressure amplifier 14 of this type has a dead zone in the relationship between the input pressure and the output air flow rate. It is relatively easy to create a state in which both the poppet valve 35 and the air supply valve seat 32 and the exhaust valve seat 34 are closed by utilizing the dead zone. This is because the dead band width of the pressure amplifier 14 is relatively wide. That is, by setting the control signal MV value within a certain range, the output of the electropneumatic conversion mechanism 13 can be set within a certain range, and the input pressure of the pressure amplifier 14 can be set within the dead zone of the pressure amplifier 14. In that state, the flow of air is only through the bleed hole 39. The area of the bleed hole 39 is fixed, and when the bleed hole 39 is located between the supply pressure chamber 30 and the output pressure chamber 31,
The flow rate of air flowing into the air actuator section 20 of the valve section 15 is constant. When the bleed hole 39 is located between the output pressure chamber 31 and the atmospheric pressure chamber 33, the flow rate of the air flowing from the air actuator section 20 of the valve section 15 is constant.

【0048】このような状態での、バルブ部15の弁開
度信号PVの変化速度を測定する。ブリード孔39の面
積は既知であり一定なので、ブリード孔39の面積に対
するポペット弁35と給気弁座32の関係、或いはポペ
ット弁35と排気弁座34の関係に置き換えれば、圧力
増幅器14が駆動できるバルブ部15の応答速度が計算
により求めることができる。このような工夫をしても厳
密にいうと、空気アクチュエーター部20に供給する空
気流量は一定ではない。
The change rate of the valve opening signal PV of the valve section 15 in such a state is measured. Since the area of the bleed hole 39 is known and constant, the pressure amplifier 14 is driven by replacing the area of the bleed hole 39 with the relation between the poppet valve 35 and the supply valve seat 32 or the relation between the poppet valve 35 and the exhaust valve seat 34. The possible response speed of the valve section 15 can be obtained by calculation. Strictly speaking, even with such a contrivance, the flow rate of air supplied to the air actuator unit 20 is not constant.

【0049】ところで、圧力増幅器14が不感帯に入っ
た場合のモデルは、図5のように表わすことができる。
このような場合、ブリード孔39を流れる空気流量Q
は、絞りの流量の式から次の式1で表すことができる。
Incidentally, a model when the pressure amplifier 14 enters the dead zone can be represented as shown in FIG.
In such a case, the air flow rate Q flowing through the bleed hole 39
Can be expressed by the following expression 1 from the expression of the flow rate of the throttle.

【0050】 Q=Cr*A*Ps*Ψ(Po/Ps)・・・・・式1 ここで、Cr:流量係数、A:ブリード孔面積、Ps:
供給圧、Po:出力圧、Ψ():特性関数である。
Q = Cr * A * Ps * Ψ (Po / Ps) Equation 1 where Cr: flow coefficient, A: bleed hole area, Ps:
Supply pressure, Po: output pressure, Ψ (): characteristic function.

【0051】上記式1におけるΨ(Po/Ps)がP1
/Ps<0.528の時のΨ(Po/Ps)は次の式2で
表すことができる。
Ψ (Po / Ps) in the above equation 1 is P1
Ψ (Po / Ps) when /Ps<0.528 can be expressed by the following equation 2.

【0052】 Ψ(Po/Ps)={2gK/(RT(K+1)) ・(2/(K+1)2/(K-1)1/2・・・・・式2Ψ (Po / Ps) = {2 gK / (RT (K + 1)) · (2 / (K + 1) 2 / (K−1)1/2 ...

【0053】上記式1におけるΨ(Po/Ps)が0.
528≦Po/Ps≦0.9の時のΨ(Po/Ps)は次の
式3で表すことができる。
When Ψ (Po / Ps) in the above equation (1) is 0.
Ψ (Po / Ps) when 528 ≦ Po / Ps ≦ 0.9 can be expressed by the following equation 3.

【0054】 Ψ(Po/Ps)={2gK/(RT(K−1)}1/2 ・{(Po/Ps)2/K−(Po/Ps)(K+1)/K1/2・・・・・式3Ψ (Po / Ps) = {2gK / (RT (K−1)} 1/2 · {(Po / Ps) 2 / K − (Po / Ps) (K + 1) / K1 / 2 ... Equation 3

【0055】上記式1におけるΨ(Po/Ps)が0.
9<Po<Psの時のΨ(Po/Ps)は次の式4で表すこ
とができる。
When Ψ (Po / Ps) in the above equation (1) is equal to 0.
Ψ (Po / Ps) when 9 <Po <Ps can be expressed by the following equation 4.

【0056】 Ψ(Po/Ps)={2g/RT}1/2 ・{(Po/Ps)−(Po/Ps)21/2・・・・・式4Ψ (Po / Ps) = {2 g / RT} 1/2 {(Po / Ps) − (Po / Ps) 21/2

【0057】但し、g=980cm/s2、k=比熱比
(空気=1.4)、R=気体定数2927cm/°k、
T=絶対温度°k、Cr=流量係数、A=面積(c
2)、P1、P2=絶対圧力kgf/cm2である。
Where g = 980 cm / s 2, k = specific heat ratio (air = 1.4), R = gas constant 2927 cm / ° k,
T = absolute temperature ° k, Cr = flow coefficient, A = area (c
m 2 ), P1, P2 = absolute pressure kgf / cm 2 .

【0058】従って、Ψ(Po/Ps)がPo/Ps/0.
528の状態で測定すれば、流量Qは一定となるが、Ψ
(Po/Ps)がPo/Ps≦0.528の状態で測定した
場合、出力圧Poの変化により、流量Qが変化してしま
う。しかし、これも、供給圧Psに対し、出力圧Poが
小さく、圧力変化の少ない区間で測定することにより、
誤差を小さくすることができる。
Therefore, Ψ (Po / Ps) is Po / Ps / 0.
When measured in the state of 528, the flow rate Q is constant,
When (Po / Ps) is measured in a state where Po / Ps ≦ 0.528, the flow rate Q changes due to a change in the output pressure Po. However, also in this case, the output pressure Po is smaller than the supply pressure Ps, and the measurement is performed in a section where the pressure change is small.
The error can be reduced.

【0059】又、この方法の場合、電空変換機構部13
の応答速度が考慮されていないが、電空変換機構部13
の応答速度は、圧力増幅器14とバルブ部15の空気ア
クチュエーター部15の応答速度に対して十分早いの
で、考慮しなくとも測定誤差の中に埋もれてしまう。
又、電空変換機構部13の応答速度をある一定値で考慮
することにより、制御対象部位17の応答速度が求めら
れる。
In the case of this method, the electropneumatic conversion mechanism 13
Is not considered, but the electro-pneumatic conversion mechanism 13
Is sufficiently faster than the response speed of the pressure actuator 14 and the pneumatic actuator unit 15 of the valve unit 15, and is buried in the measurement error without consideration.
In addition, the response speed of the control target portion 17 is obtained by considering the response speed of the electro-pneumatic conversion mechanism 13 with a certain constant value.

【0060】次に、具体的な応答速度を測定するための
手順をフローチャートを参照して説明する。
Next, a specific procedure for measuring the response speed will be described with reference to a flowchart.

【0061】第1の測定方法の手順について、図6に示
すフローチャートを参照して説明する。
The procedure of the first measuring method will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0062】先ず、設定信号を受けて測定が開始する
と、制御信号MV値の初期化が行われるステップST1
0)。弁開度信号PV値が予め設定されている値Y1よ
り低くなることを確認し、低くなると、次に、制御信号
MV=初期値+ΔMVとして、圧力増幅器14の不感帯
の不感帯に排気弁座34を入れる(ステップST11、
ST12)。この状態で、ポペット弁35と給気弁座3
2と排気弁座34は閉まった状態となり、ブリード孔3
9だけは、バルブ部15の空気アクチュエーター部20
に空気の流量を与える。
First, when the measurement is started in response to the setting signal, the control signal MV value is initialized (step ST1).
0). It is confirmed that the valve opening signal PV value is lower than a preset value Y1, and when the value becomes lower, the control signal MV is then set to the initial value + ΔMV, and the exhaust valve seat 34 is set in the dead zone of the dead zone of the pressure amplifier 14. (Step ST11,
ST12). In this state, the poppet valve 35 and the air supply valve seat 3
2 and the exhaust valve seat 34 are closed, and the bleed hole 3
9 is the air actuator section 20 of the valve section 15
To the air flow.

【0063】次に、弁開度信号PV値が予め設定されて
いる値Y1を超えるのを確認する(ステップST1
3)。Y1を超えるのを確認した後に、タイマーをスタ
ートさせ、弁開度信号PV値がY1の値よりも大きな予
め設定されている値Y2を超えるのを確認する。Y2を
超えるのを確認した後にタイマーをストップさせる(ス
テップST14、ST15、ST16)。
Next, it is confirmed that the valve opening signal PV value exceeds a preset value Y1 (step ST1).
3). After confirming that the value exceeds Y1, the timer is started, and it is confirmed that the valve opening signal PV value exceeds a preset value Y2 which is larger than the value of Y1. After confirming that Y2 is exceeded, the timer is stopped (steps ST14, ST15, ST16).

【0064】そして、応答速度を移動したY2−Y1の
値とそれに要した時間で割ることにより求める。そし
て、チューニングパラメータであるループゲインを応答
速度から求めて測定は終了する(ステップST17、S
T18)。
Then, the response speed is obtained by dividing the value of the moved Y2-Y1 by the time required therefor. Then, the loop gain, which is a tuning parameter, is obtained from the response speed, and the measurement ends (steps ST17 and S17).
T18).

【0065】次に、第2の測定方法の手順について、図
7に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, the procedure of the second measuring method will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0066】先ず、設定信号を受け測定が開始される
と、制御信号MV値を初期化する(ステップST2
0)。そして、弁開度信号PV値が予め設定されている
値Y1より低くなることを確認する。Y1より低くなる
ことを確認した後に、制御信号MV=初期値+ΔMVと
して、圧力増幅器14の不感帯に排気弁座34を入れる
(ステップST21、ST22)。この状態でポペット
弁35と給気弁座32と排気弁座34は閉まった状態と
なり、ブリード孔39だけで、バルブ部15の空気アク
チュエーター部20に空気の流量を与える。そして、弁
開度信号PV値がY1を超えるのを確認する(ステップ
ST23)。Y1を超えたことを確認した後にタイマー
をスタートさせる。そして、タイマーをスタートさせた
後に単位時間待つ(ステップST24、ST25)。
First, when the measurement is started upon receiving the setting signal, the control signal MV value is initialized (step ST2).
0). Then, it is confirmed that the valve opening signal PV value is lower than the preset value Y1. After confirming that it becomes lower than Y1, the exhaust valve seat 34 is inserted into the dead zone of the pressure amplifier 14 as the control signal MV = initial value + ΔMV (steps ST21 and ST22). In this state, the poppet valve 35, the air supply valve seat 32, and the exhaust valve seat 34 are closed, and only the bleed hole 39 supplies the air flow rate to the air actuator section 20 of the valve section 15. Then, it is confirmed that the valve opening signal PV value exceeds Y1 (step ST23). After confirming that Y1 has been exceeded, the timer is started. After the timer is started, the unit waits for a unit time (steps ST24 and ST25).

【0067】単位時間経った時の弁開度信号PV値をY
2とする(ステップST26)。応答速度を移動したY
2−Y1の値とそれに要した単位時間で割ることにより
求める。そして、チューニングパラメータであるループ
ゲインを応答速度から求めて測定は終了する(ステップ
ST27)。
The valve opening signal PV value after the unit time has elapsed is represented by Y
2 (step ST26). Y that moved the response speed
It is determined by dividing the value of 2-Y1 by the unit time required for the value. Then, the loop gain, which is a tuning parameter, is obtained from the response speed, and the measurement ends (step ST27).

【0068】[2]制御対象部位17のヒステリシス測
定 制御対象部位17のヒステリシスとは、制御演算装置1
2が出力する制御信号MVから、位置センサー16が出
力する弁開度信号PVまでの入出力関係に存在するヒス
テリシスのことである。このヒステリシスは、制御対象
部位17の特性の非線形性の代表格であり、その特性が
制御に与える影響は大きい。制御対象部位17がヒステ
リシスを抜けるまで、弁開度信号PVは変化しないの
で、制御信号MVを与えた時から、弁開度信号PVが変
化するまで遅れ時間が生じる。この遅れ時間は無駄時間
となり、大きな位相遅れ要因となる。従って、制御演算
装置12が例えばPID制御アルゴリズムを持っている
とすると、位相補償を行っている微分時間や、積分時間
のチューニングパラメータに影響する。
[2] Measurement of Hysteresis of Controlled Part 17 The hysteresis of the controlled part 17 is the control arithmetic unit 1
This is a hysteresis that exists in an input / output relationship from the control signal MV output by the control signal 2 to the valve opening signal PV output by the position sensor 16. This hysteresis is a representative example of the non-linearity of the characteristic of the control target portion 17, and the characteristic has a large influence on the control. Since the valve opening signal PV does not change until the control target portion 17 passes through the hysteresis, a delay time occurs from when the control signal MV is applied to when the valve opening signal PV changes. This delay time becomes a dead time, and causes a large phase delay. Therefore, if the control arithmetic unit 12 has, for example, a PID control algorithm, it affects the differential time for performing the phase compensation and the tuning parameter for the integration time.

【0069】このヒステリシスの測定手法は、図1に示
す電空変換機構部13、圧力増幅器14のヒステリシス
を予めわかっているとすると、バルブ部15のヒステリ
シスを直接測定する手法である。
This hysteresis measuring method is a method of directly measuring the hysteresis of the valve section 15 if the hysteresis of the electropneumatic conversion mechanism 13 and the pressure amplifier 14 shown in FIG. 1 is known in advance.

【0070】このバルブ部15のヒステリシスの測定
は、図8に示すように、制御信号MVをバルブ部15か
ら得られる弁開度信号PVが変化するまで増加させ、弁
開度信号PVが変化した後に、制御信号MVをバルブ部
15から得られた弁開度信号PVが逆方向に変化するま
で減少させる。この一連の動作のバルブ部15の駆動信
号である圧力信号と弁開度信号PVを記憶することによ
り、バルブ部15のヒステリシスは計算できる。このよ
うにして、一連の圧力信号と弁開度信号PVのデータを
測定することにより、ヒステリシスを測定できるが、デ
ータ量が多くなるため、メモリなどのハードウエアのリ
ソースが大量に必要になる。従って、ステムの動きを監
視し、図8のとの圧力のデータのみを記憶すること
により、ヒステリシスを計算することもできる。
In the measurement of the hysteresis of the valve section 15, as shown in FIG. 8, the control signal MV is increased until the valve opening signal PV obtained from the valve section 15 changes, and the valve opening signal PV changes. Later, the control signal MV is reduced until the valve opening signal PV obtained from the valve section 15 changes in the opposite direction. The hysteresis of the valve section 15 can be calculated by storing the pressure signal and the valve opening signal PV which are the drive signals of the valve section 15 in the series of operations. In this way, the hysteresis can be measured by measuring a series of data of the pressure signal and the valve opening signal PV. However, since the amount of data increases, a large amount of hardware resources such as a memory is required. Therefore, by monitoring the movement of the stem and storing only the pressure data shown in FIG. 8, the hysteresis can be calculated.

【0071】しかしながら、この方法では、バルブ部1
5の駆動信号である圧力を測定するセンサーが必要にな
るので、コスト、消費電力の点から不利になる。又、こ
の方法の場合、バルブ部15のヒステリシスしか測定で
きないというデメリットもある。
However, in this method, the valve 1
Since a sensor for measuring the pressure, which is the drive signal of No. 5, is required, it is disadvantageous in terms of cost and power consumption. In addition, this method has a disadvantage that only the hysteresis of the valve section 15 can be measured.

【0072】バルブ部15の駆動信号を検出するセンサ
ーがなくとも、ヒステリシスを測定する方法もある。そ
の方法とは、制御信号MVと弁開度信号PVの入出力関
係を測定することによりヒステリシスを測定する方法で
ある。
There is also a method of measuring hysteresis without a sensor for detecting the drive signal of the valve section 15. The method is a method of measuring the hysteresis by measuring the input / output relationship between the control signal MV and the valve opening signal PV.

【0073】即ち、制御信号MVをゆっくり変化させ、
弁開度信号PVの変化を検出し、弁開度信号PVに変化
が現れたときの制御信号MV値であるMV1を記録し、
制御信号MVを今まで変化した方向と逆方向に変化さ
せ、弁開度信号PV値が変化した時の制御信号MV値で
あるMV2を記録し、MV1−MV2によりヒステリシ
スは求められる。
That is, the control signal MV is slowly changed,
Detects a change in the valve opening signal PV and records MV1, which is a control signal MV value when a change appears in the valve opening signal PV,
The control signal MV is changed in the direction opposite to the direction in which the control signal MV has been changed so far, and the control signal MV value MV2 when the valve opening signal PV value changes is recorded, and the hysteresis is obtained by MV1-MV2.

【0074】しかし、この方法は、バルブポジショナ1
0とバルブ部15をオープンループにして測定するた
め、制御信号MV値の変化に対して、電空変換機構部1
3+圧力増幅器14のゲインが高く設定されている場合
は測定が困難である。従って、本発明では、バルブポジ
ショナ10とバルブ部15をクローズトループにして、
測定する方法を提案するものである。
However, this method uses the valve positioner 1
0 and the valve unit 15 are set in an open loop, and the measurement is performed.
When the gain of the 3 + pressure amplifier 14 is set to be high, it is difficult to measure. Therefore, in the present invention, the valve positioner 10 and the valve unit 15 are closed loop,
It proposes a measuring method.

【0075】制御演算装置12の制御アルゴリズムを、
少なくとも比例制御を持つ制御アルゴリズムとする。例
えば、比例制御、或いは比例、微分制御とする。この制
御アルゴリズムに、ある入力値を与え、弁開度信号PV
の値を整定したことを確認して入力信号SPをゆっくり
と変化させていく。弁開度信号PVの値が入力の変化に
反応した時点の入力信号SPのSP1を記録する。次
に、入力信号SPをそれまで変化してきた方向と逆方向
にゆっくりと変化させる。弁開度信号PVの値が入力の
変化に対応した時点の入力信号SP2を記録する。
The control algorithm of the control arithmetic unit 12 is as follows:
It is assumed that the control algorithm has at least proportional control. For example, proportional control or proportional or differential control is used. A certain input value is given to this control algorithm, and the valve opening signal PV
After confirming that the value has been settled, the input signal SP is slowly changed. The SP1 of the input signal SP at the time when the value of the valve opening signal PV reacts to the change of the input is recorded. Next, the input signal SP is slowly changed in a direction opposite to the direction in which the input signal SP has been changed. The input signal SP2 at the time when the value of the valve opening signal PV corresponds to the change of the input is recorded.

【0076】このアルゴリズムは比例制御である場合、
制御ループの外乱(この場合ヒステリシス)は、制御ル
ープのループゲイン分の1となり、定常偏差が残る。
When this algorithm is proportional control,
The disturbance (hysteresis in this case) of the control loop becomes 1 / loop gain of the control loop, and a steady-state error remains.

【0077】ここで、図9に示すように、ユニティフィ
ードバックのシステムを考えた場合、下記の式5で表す
ことができる。
Here, as shown in FIG. 9, when a unity feedback system is considered, it can be expressed by the following equation (5).

【0078】 Y(S)=SP(S) *G(S)/(1+G(S))+D(S)/(1+G(S))・・・・・式 5 ここで、G(S):システムの伝達関数、SP(S):
入力信号、D(S):システム全体の流れ、Y(S):
ステム変位である。
Y (S) = SP (S) * G (S) / (1 + G (S)) + D (S) / (1 + G (S)) Equation 5 where G (S): System transfer function, SP (S):
Input signal, D (S): overall system flow, Y (S):
Stem displacement.

【0079】今、SP1(S)からSP2(S)までY
(S)に変化がなかったとすると、次の式6、式7を得
ることができる。
Now, from SP1 (S) to SP2 (S), Y
If there is no change in (S), the following equations 6 and 7 can be obtained.

【0080】 Y1(S)=SP1(S)* G(S)/(1+G(S))+D1(S)/(1+G(S))・・・・・式 6Y1 (S) = SP1 (S) * G (S) / (1 + G (S)) + D1 (S) / (1 + G (S)) Equation 6

【0081】 Y2(S)=SP2(S)* G(S)/(1+G(S))+D2(S)/(1+G(S))・・・・・式 7Y2 (S) = SP2 (S) * G (S) / (1 + G (S)) + D2 (S) / (1 + G (S)) Equation 7

【0082】D(S)の変化量がヒステリシスに当た
る。ここで、Y1(S)=Y2(S)なので上式をまと
め、D(S)の変化量の式に直すと次の式8になる。
The amount of change in D (S) corresponds to the hysteresis. Here, since Y1 (S) = Y2 (S), the above equation is put together and converted into an equation for the amount of change of D (S), and the following equation 8 is obtained.

【0083】 D2(S)−D1(S)=(SP1(S)−SP2(S))*G(S)・・・ 式8 このように、ヒステリシスは入力の変化にループゲイン
を掛けた式になる。
D2 (S) −D1 (S) = (SP1 (S) −SP2 (S)) * G (S) Equation 8 As described above, the hysteresis is obtained by multiplying the input change by the loop gain. become.

【0084】ヒステリシスには符号がないので、 Hys=|SP1−SP2|*ループゲイン で求めることができる。Since there is no sign in the hysteresis, it can be obtained by Hys = | SP1-SP2 | * loop gain.

【0085】具体的なヒステリシスの測定方法につい
て、図10に示すフローチャートを参照して説明する。
A specific method of measuring the hysteresis will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0086】先ず、測定信号を受け測定が開始される
と、制御演算装置12の制御アルゴリズムを比較制御す
る(ステップST30)。ループゲインをヒステリシス
測定用設定パラメータに置き換えると共に、入力信号S
Pを初期値に設定する(ステップST31)。弁開度信
号PVの値が静止するのを待つ(ステップST32)。
弁開度信号PVが静止している場合は、入力信号SP=
SP+ΔSPとし、入力信号SPを少しずつ増加させる
方向に変化させる(ステップST33、ST34)。弁
開度信号PVが動き出したら、その時の入力信号SPの
値をSP1として記憶する(ステップST33、ST3
5)。弁開度信号PVが静止するのを待つ(ステップS
T36)。弁開度信号PVが静止している場合は、入力
信号SP=SP−ΔSPとし、入力信号SPを少しずつ
減少させる方向に変化させる(ステップST37、ST
38)。弁開度信号PVが動き出したら、その時の入力
信号SPの値をSP2として記憶する(ステップST3
9)。Hys=|SP1−SP2|*ループゲインの式
でヒステリシスを求める(ステップST40)。Hys
の値をもとに、制御パラメータの計算を行う。微分時間
=f(Hys)、積分時間=f(HyS)である。
First, when a measurement signal is received and measurement is started, the control algorithm of the control arithmetic unit 12 is compared and controlled (step ST30). The loop gain is replaced with the hysteresis measurement setting parameter, and the input signal S
P is set to an initial value (step ST31). It waits for the value of the valve opening signal PV to stand still (step ST32).
When the valve opening signal PV is stationary, the input signal SP =
SP + ΔSP, and the input signal SP is changed in a direction to be gradually increased (steps ST33 and ST34). When the valve opening signal PV starts to move, the value of the input signal SP at that time is stored as SP1 (steps ST33 and ST3).
5). Wait for the valve opening signal PV to stand still (step S
T36). If the valve opening signal PV is stationary, the input signal SP is set to SP-ΔSP, and the input signal SP is changed in a direction of gradually decreasing (steps ST37 and ST37).
38). When the valve opening signal PV starts to move, the value of the input signal SP at that time is stored as SP2 (step ST3).
9). Hys = | SP1−SP2 | * Hysteresis is obtained by the equation of loop gain (step ST40). Hys
Is calculated based on the value of. The derivative time = f (Hys) and the integration time = f (Hys).

【0087】[3]スリップ現象の測定 スリップ現象を起こした場合のステムの動きは、図11
に示すように、バルブの駆動信号である圧力信号を増加
させていき、バルブ部15がヒステリシスを抜けた瞬
間、バルブの弁開度信号は素早く動き、その後、圧力の
変化に応じた変化速度に落ち着く。このように、ヒステ
リシスを抜けた瞬間、弁開度信号が滑るような動きをす
る現象をスリップ現象と呼び、この現象が大きく制御性
に影響する。
[3] Measurement of slip phenomenon The movement of the stem when the slip phenomenon occurs is shown in FIG.
As shown in the figure, the pressure signal, which is the drive signal of the valve, is increased, and at the moment when the valve section 15 goes out of the hysteresis, the valve opening signal of the valve moves quickly, and thereafter, the change speed according to the pressure change is obtained. Calm down. The phenomenon in which the valve opening signal slips at the moment when the hysteresis has passed is called a slip phenomenon, and this phenomenon greatly affects controllability.

【0088】具体的には、スリップ現象を起こしている
区間は、制御不能状態である。従って、例えば、0.1
パーセントなどの微少な弁開度を制御しようとした場
合、スリップ現象を起こすと、0.1パーセントの位置
で弁開度が静止できないため、行き過ぎが生じてしま
う。行き過ぎが生じた時、行き過ぎを戻そうとして、制
御演算装置12が逆側に制御する。この時、又、行き過
ぎが生じ、この繰り返しでリミットサイクルが起こる。
リミットサイクルを止めるためには、スリップ現象が起
こる区間では、積極的に制御を行わないようにすればよ
い。従って、スリップ現象を起こす区間は制御アルゴリ
ズムを変更するなどの処理が必要になってくる。スリッ
プ現象を、バルブのヒステリシスで説明したが、この現
象は、位置センサーとステムとのリンク機構のガタが原
因で起こる。従って、制御対象全体の特性で測定する必
要がある。
Specifically, the section in which the slip phenomenon is occurring is in an uncontrollable state. Thus, for example, 0.1
When trying to control a minute valve opening such as a percentage, if a slip phenomenon occurs, the valve opening cannot be stopped at a position of 0.1%, so that the valve goes too far. When an overshoot occurs, the control operation device 12 controls to the opposite side in an attempt to return the overshoot. At this time, overshoot occurs again, and a limit cycle occurs by this repetition.
In order to stop the limit cycle, the control should not be actively performed in the section where the slip phenomenon occurs. Therefore, in the section where the slip phenomenon occurs, processing such as changing the control algorithm is required. Although the slip phenomenon has been described by the hysteresis of the valve, this phenomenon is caused by the play of the link mechanism between the position sensor and the stem. Therefore, it is necessary to measure the characteristics of the entire control target.

【0089】測定方法としては、制御演算装置12が出
力する制御信号MVをゆっくり変化させ、弁開度信号P
Vの変化のようすを測定する。現象としては、制御対象
がヒステリシスや不感帯などを抜けた瞬間、弁開度信号
がある幅だけ素早く動き、その後は正常な変化をするの
で、弁開度信号の変化速度を測定すればよい。弁開度信
号PVが静止している状態から、弁開度信号PVが動き
出す時の変化速度のようすを示したのが図12である。
図12において、弁開度信号PVの変化速度の変極点を
検出すれば、スリップ現象の幅が測定できる。
As a measuring method, the control signal MV output from the control arithmetic unit 12 is slowly changed, and the valve opening signal P
The change in V is measured. As a phenomenon, at the moment when the control object passes through the hysteresis or the dead zone, the valve opening signal moves quickly by a certain width and then changes normally, so that the change speed of the valve opening signal may be measured. FIG. 12 shows a change speed when the valve opening signal PV starts to move from a state where the valve opening signal PV is stationary.
In FIG. 12, if the inflection point of the change speed of the valve opening signal PV is detected, the width of the slip phenomenon can be measured.

【0090】つまり、図11において、弁開度信号PV
が静止している時の弁開度信号PV信号の値であるPV
3を記憶し、弁開度信号PVの変化速度の変極点の時の
弁開度信号PVをPV4とすることにより、スリップ幅
は、スリップ幅=|PV4−PV3|で求める。
That is, in FIG. 11, the valve opening signal PV
Is the value of the valve opening signal PV signal when the valve is stationary.
3 is stored, and the valve opening signal PV at the inflection point of the changing speed of the valve opening signal PV is set to PV4, so that the slip width is obtained by the following equation: slip width = | PV4-PV3 |.

【0091】又、単に、弁開度信号PVが静止している
初期値をPV3とし、制御信号MVの値を変化させてや
り、弁開度信号PVが動き出した後、短いある一定時間
後の弁開度信号PVをPV4とすることにより、スリッ
プ現象のデータとしてもよい。但し、この場合、測定誤
差が大きくなる可能性はある。
Further, the initial value at which the valve opening signal PV is stationary is simply referred to as PV3, and the value of the control signal MV is changed. By setting the valve opening signal PV to PV4, the data of the slip phenomenon may be used. However, in this case, the measurement error may increase.

【0092】具体的なスリップ現象の測定方法につい
て、図13のフローチャートを参照して説明する。
A specific method of measuring the slip phenomenon will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0093】先ず、測定信号を受け測定がスタートす
る。制御信号MV=初期値に設定する(ステップST5
0)。弁開度信号PVが静止するまで待つ(ステップS
T51)。制御信号MV=MV+ΔMVとし、ゆっくり
と制御信号を、弁開度信号PV値が動くまで変化させる
(ステップST52、ST53)。この作業により、い
ったん制御対象のヒステリシスをリセットさせる。次
に、弁開度信号PVが静止するまで待つ。弁開度信号P
Vが静止した時のPV値をPV3として記憶する。即
ち、PV3=PVとする(ステップST54、ST5
5)。
First, the measurement is started upon receiving the measurement signal. Control signal MV is set to an initial value (step ST5)
0). Wait until the valve opening signal PV stops (step S
T51). The control signal is set to MV = MV + ΔMV, and the control signal is slowly changed until the valve opening signal PV value moves (steps ST52 and ST53). With this operation, the hysteresis of the control target is reset once. Next, it waits until the valve opening signal PV stops. Valve opening signal P
The PV value when V is stopped is stored as PV3. That is, PV3 = PV (steps ST54 and ST5).
5).

【0094】次に、制御信号MV=MV−ΔMVとし、
ゆっくりと制御信号を今までとは逆方向に変化させる。
今回の弁開度信号PVの変化速度を測定する。弁開度信
号PVの変化速度の変極点を検出するまで繰り返す(ス
テップST56、ST57、ST58、ST59)。
Next, assuming that the control signal MV = MV−ΔMV,
Slowly change the control signal in the opposite direction.
The change speed of the current valve opening signal PV is measured. It repeats until the inflection point of the change speed of the valve opening signal PV is detected (steps ST56, ST57, ST58, ST59).

【0095】そして、弁開度信号PVの変化速度の変極
点を検出した時の弁開度信号をPV4として記憶する。
即ち、PV4=PV、スリップ幅=|PV4−PV3
|、制御アルゴリズムの切り替え条件=f(スリップ
幅)で決定する(ステップST60、ST61)。
Then, the valve opening signal at the time when the inflection point of the changing speed of the valve opening signal PV is detected is stored as PV4.
That is, PV4 = PV, slip width = | PV4-PV3
|, Control algorithm switching condition = f (slip width) (steps ST60 and ST61).

【0096】[4]電空変換機構部13の動作点測定 電空変換機構部13は、ノズルフラッパー機構を電磁ア
クチュエータで駆動し、ノズル背圧を変化させることに
より、電空変換を行っている。この電空変換機構部13
はバルブポジショナ10の場合、外部から供給される電
気的エネルギーが制限されているため、ローパワーで働
くことが求められ、電磁アクチュエータに供給できるエ
ネルギーが限られている。従って、電空変換機構部13
に求められる変換ゲインを稼ぐために、ノズルフラッパ
機構の前段の空気流量を絞り、ノズルフラッパー機構の
ゲインを上げている。その結果、ノズルとフラッパーの
僅かな間隙で、電空変換を行うことになり、外乱に対し
て敏感になっていることと、バルブポジショナ10に供
給される供給圧の範囲は広いため、実際の動作点に対
し、電空変換機構部13の駆動信号は大幅に広く設計
し、外乱や供給圧変動による動作点ズレを吸収できるよ
うな設計になっている。
[4] Measurement of Operating Point of Electro-Pneumatic Conversion Mechanism 13 The electro-pneumatic conversion mechanism 13 performs electro-pneumatic conversion by driving the nozzle flapper mechanism with an electromagnetic actuator and changing the nozzle back pressure. . This electropneumatic conversion mechanism 13
In the case of the valve positioner 10, since electric energy supplied from the outside is limited, it is required to work with low power, and the energy that can be supplied to the electromagnetic actuator is limited. Therefore, the electropneumatic conversion mechanism 13
In order to obtain the required conversion gain, the air flow at the stage preceding the nozzle flapper mechanism is reduced, and the gain of the nozzle flapper mechanism is increased. As a result, electro-pneumatic conversion is performed with a small gap between the nozzle and the flapper, and the sensitivity to external disturbance and the range of the supply pressure supplied to the valve positioner 10 are wide. The drive signal of the electro-pneumatic conversion mechanism 13 is designed to be much wider than the operating point, so that the operating point deviation due to disturbance or supply pressure fluctuation can be absorbed.

【0097】制御演算装置12は、内部に積分器を積ん
でおり、外乱に応じて制御信号MVを変化させ、外乱を
吸収している。従って、電源立ち上げ時などのリセット
後、積分器の値がリセットされた場合、電空変換機構部
13の動作点がずれてしまい、積分器がワインドアップ
した状態のように、バルブ部15からの弁開度信号PV
が定常値に戻るまでには長い時間を要し、素早く立ち上
がれない。
The control arithmetic unit 12 has an integrator built therein, and changes the control signal MV in accordance with a disturbance to absorb the disturbance. Therefore, if the value of the integrator is reset after a reset such as when the power is turned on, the operating point of the electro-pneumatic conversion mechanism unit 13 is shifted, and the valve unit 15 is moved from the valve unit 15 as if the integrator was winded up. Valve opening signal PV
It takes a long time to return to the steady state value, and it cannot start up quickly.

【0098】この問題を解決するために、積分器の出力
を不揮発性メモリ等に記憶させておけば、電源立ち上げ
時などのリセット時でも電空変換機構部13の動作点ズ
レは少なくてすむが、積分器の出力を不揮発性メモリな
どに記憶することは実質的にできない。何故ならば、不
揮発性メモリには更新回数の限界値があるため、データ
を定期更新した場合、いずれ劣化して故障してしまうた
めである。
If the output of the integrator is stored in a non-volatile memory or the like in order to solve this problem, the operating point shift of the electropneumatic conversion mechanism 13 can be reduced even at the time of reset such as when the power is turned on. However, it is substantially impossible to store the output of the integrator in a nonvolatile memory or the like. This is because the nonvolatile memory has a limit value of the number of updates, and if data is periodically updated, it will eventually deteriorate and break down.

【0099】この問題の解決方法としては、電空変換機
構部13の動作点を測定し、動作点をオフセット(Of
fset)として、不揮発性メモリに記憶しておくこと
により、電源立ち上げ時等のリセット時にデータをロー
ドすることにより、動作点が補正できる。
As a solution to this problem, the operating point of the electro-pneumatic conversion mechanism 13 is measured, and the operating point is offset (Off).
By storing the data in the nonvolatile memory as fset), the operating point can be corrected by loading the data at the time of reset such as when the power is turned on.

【0100】PID制御アルゴリズムを例にすると、例
えば、電空変換機構部13の動作点が制御信号MV=5
0である場合、積分器のリセット時の初期値がゼロであ
る場合、入力信号SPと弁開度信号PVの偏差をEとす
ると、積分器出力=1/Ti∫Edt=50になるま
で、定常偏差が残る(Ti;積分時間)。特に、積分時
間が長い場合は、定常偏差がなくなるまで時間がかか
る。従って、予め電空変換機構部13の動作点を測定し
てOffset値として記憶しておき、PID演算部に
たし込んでやれば、動作点補正ができ、たとえ積分器が
リセットされても、立ち上がり時間は大幅に改善でき
る。即ち、制御信号MV=Kp*(P+I+D)+Of
fset とすればよい。
Taking the PID control algorithm as an example, for example, if the operating point of the electropneumatic conversion mechanism 13 is the control signal MV = 5
If the initial value at the time of reset of the integrator is zero, the integrator output = 1 / Ti 弁 Edt = 50, assuming that the difference between the input signal SP and the valve opening signal PV is E, A steady deviation remains (Ti; integration time). In particular, when the integration time is long, it takes time until the steady state error disappears. Therefore, if the operating point of the electropneumatic conversion mechanism unit 13 is measured in advance and stored as an Offset value and inserted into the PID calculation unit, the operating point can be corrected, and even if the integrator is reset, Rise time can be significantly improved. That is, the control signal MV = Kp * (P + I + D) + Of
fset may be used.

【0101】測定方法は、制御演算装置12の制御アル
ゴリズムを少なくとも積分器がある制御アルゴリズムに
設定し、入力信号SPを50パーセントに設定し、偏差
が設定値、例えば±1パーセントに入るまで待つ。この
時の制御信号MVの値をOffset値として記憶す
る。このようにすることによって、次からのリセット時
からの立ち上がり時間を短縮できる。
In the measurement method, at least the control algorithm of the control arithmetic unit 12 is set to a control algorithm having an integrator, the input signal SP is set to 50%, and the process waits until the deviation falls within a set value, for example, ± 1%. The value of the control signal MV at this time is stored as an Offset value. By doing so, the rise time from the next reset can be shortened.

【0102】具体的な電空変換機構部13の動作点の測
定方法について、図14に示すフローチャートを参照し
て説明する。
A specific method for measuring the operating point of the electro-pneumatic conversion mechanism 13 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0103】先ず、設定信号を受け測定が開始される。
制御演算装置の制御アルゴリズムを比例積分(PI)制
御にする(ステップST70)。入力信号SPに初期値
を与える制御が始まり、弁開度信号PVが入力信号SP
に近づく(ステップST71)。入力信号SPと弁開度
信号PVの偏差がある設定値以下になるまで制御を続け
る。偏差がある設定値以下になった時点での制御信号M
V値をOffsetとして記憶する。そして測定は終了
する(ステップST72、ST73)。
First, the measurement is started upon receiving the setting signal.
The control algorithm of the control arithmetic unit is set to proportional integral (PI) control (step ST70). Control for giving an initial value to the input signal SP starts, and the valve opening signal PV is changed to the input signal SP.
(Step ST71). The control is continued until the deviation between the input signal SP and the valve opening signal PV falls below a certain set value. The control signal M when the deviation falls below a certain set value
The V value is stored as Offset. Then, the measurement ends (steps ST72 and ST73).

【0104】[5]診断機能について 制御対象部位17の特性を、測定し、自動チューニング
をする際、測定した制御対象部位17の特性が一般的な
制御対象部位と比べて、大きく逸脱した特性が得られた
場合、それは、バルブポジショナ10のインスタレーシ
ョンエラーとも考えられるので、エラーメッセージ又は
ワーニングメッセージを出すことができるようにする。
例えば、制御対象部位17の応答速度測定結果が通常の
値より、桁違いに遅い結果が出た場合は、バルブ部15
の空気アクチュエーター部20(図2参照)の漏れや、
供給空気圧の設定ミスなどが考えられる。又、制御対象
部位17のヒステリシスの測定結果が、通常の値より大
きい場合は、バルブ部15のカジリや、変位センサーの
ステムへのリンクの異常等が考えられる。また、制御対
象部位17のスリップ幅の測定結果が、通常の値より大
きい場合は、位置センサー16の故障やバルブ部15の
故障が考えられる。更に、電空変換機構部13の動作点
の測定結果が、通常の値より大きくずれている場合は、
供給空気圧の設定ミスや、電空変換機構部13の故障な
どが考えられる。このような場合、自動チューニングが
終わった後、作業者に知らせるようなメッセージを出力
するようにする。
[5] Diagnosis Function When the characteristics of the control target portion 17 are measured and the automatic tuning is performed, the characteristics of the measured control target portion 17 greatly deviate from those of a general control target portion. If so, it can be considered an installation error of the valve positioner 10, so that an error message or a warning message can be issued.
For example, if the response speed measurement result of the control target portion 17 is orders of magnitude slower than a normal value, the valve unit 15
Leakage of the air actuator section 20 (see FIG. 2)
The setting of the supply air pressure may be wrong. Further, when the measurement result of the hysteresis of the control target portion 17 is larger than a normal value, it is considered that galling of the valve portion 15 or an abnormality of a link of the displacement sensor to the stem is caused. Further, when the measurement result of the slip width of the control target portion 17 is larger than a normal value, a failure of the position sensor 16 or a failure of the valve portion 15 is considered. Further, when the measurement result of the operating point of the electropneumatic conversion mechanism unit 13 is greatly deviated from a normal value,
A mistake in setting the supply air pressure, a failure in the electropneumatic conversion mechanism 13, and the like are considered. In such a case, after the automatic tuning is completed, a message for notifying the operator is output.

【0105】[0105]

【発明の効果】上記説明したように、本発明に係るバル
ブポジショナは次に示すような効果を有する。
As described above, the valve positioner according to the present invention has the following effects.

【0106】(1)バルブポジショナに自動チューニン
グ機能を備えたことにより、作業者を選ばず、誰でも容
易にバルブポジショナのチューニングができるようにな
るという効果がある。
(1) Since the valve positioner is provided with the automatic tuning function, there is an effect that anyone can easily tune the valve positioner regardless of the operator.

【0107】(2)又、バルブポジショナに自動チュー
ニング機能を備えることにより、バルブポジショナの立
ち上がり工数を減らすことができるという効果がある。
(2) Further, by providing the valve positioner with an automatic tuning function, there is an effect that the number of steps for starting the valve positioner can be reduced.

【0108】(3)更に、制御対象部位の特性から演算
によりチューニングパラメータを求めることにより、正
確なチューニングができるという効果がある。
(3) Further, by obtaining a tuning parameter by calculation from the characteristics of the control target part, there is an effect that accurate tuning can be performed.

【0109】(4)制御対象部位の応答速度を測定する
ことにより、バルブの特性のみならず、より正確なチュ
ーニング情報が得られるという効果がある。
(4) By measuring the response speed of the control target portion, there is an effect that not only the characteristics of the valve but also more accurate tuning information can be obtained.

【0110】(5)制御対象部位のヒステリシスを測定
することにより、より正確なチューニング情報が得られ
るという効果がある。
(5) More accurate tuning information can be obtained by measuring the hysteresis of the control target portion.

【0111】(6)制御対象部位のスリップ幅を測定す
ることにより、より正確なチューニング情報が得られる
という効果がある。
(6) By measuring the slip width of the control target portion, more accurate tuning information can be obtained.

【0112】(7)電空変換機構部の動作点を測定する
ことにより、バルブポジショナのリセット時からの立ち
上がり時間を短くできるという効果がある。
(7) By measuring the operating point of the electro-pneumatic conversion mechanism, there is an effect that the rise time from the reset of the valve positioner can be shortened.

【0113】(8)制御対象部位を測定し、測定結果に
よってはエラーメッセージ又はワーニングメッセージを
出すことにより、ポジショナのインスタレーションエラ
ーを未然に妨げることができるという効果がある。
(8) There is an effect that the installation error of the positioner can be prevented beforehand by measuring the control target part and issuing an error message or a warning message depending on the measurement result.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るバルブポジショナの全体構成を略
示的に示したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a valve positioner according to the present invention.

【図2】同図1におけるバルブ部を略示的に示した説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a valve section in FIG. 1;

【図3】同図1における圧力増幅器の構造を示した平面
図である。
FIG. 3 is a plan view showing the structure of the pressure amplifier in FIG.

【図4】同図3における圧力増幅器におけるノズル背圧
と空気流量特性による不感帯を示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a dead zone based on nozzle back pressure and air flow characteristics in the pressure amplifier in FIG. 3;

【図5】同図3における圧力増幅器のブリード孔の構成
を示した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a bleed hole of the pressure amplifier in FIG.

【図6】同制御対象部位における応答速度を測定する手
法を示したフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a method of measuring a response speed at the control target part.

【図7】同制御対象部位における応答速度を測定する手
法を示したフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a method of measuring a response speed at the control target part.

【図8】同バルブ部のヒステリシスを計算するための手
法を示した説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method for calculating hysteresis of the valve section.

【図9】同ユニティフィードバックのシステムを示した
概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a unity feedback system.

【図10】同ヒステリシスを求めるためのフローチャー
トである。
FIG. 10 is a flowchart for obtaining the hysteresis.

【図11】同スリップ現象を起こした場合のステムの動
きを示した説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a movement of a stem when the slip phenomenon occurs.

【図12】同ステム速度の変極点を示したグラフであ
る。
FIG. 12 is a graph showing an inflection point of the stem speed.

【図13】同スリップ幅を測定するための具体的な測定
方法を示したフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart showing a specific measurement method for measuring the slip width.

【図14】同積分器を搭載した制御演算装置における制
御信号を測定する手法を示したフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing a method of measuring a control signal in a control operation device equipped with the integrator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10;バルブポジショナ、11;信号受信装置、12;
制御演算装置、13;電空変換機構部、14;圧力増幅
器、15;バルブ部、16;位置センサー、17;制御
対象部位、20;空気アクチュエーター部、21;ダイ
ヤフラム、22;スプリング、23;ステム、24;弁
体、30;供給圧室、31;出力圧室、32;給気弁
座、33;大気圧室、34;排気弁座、35;ポペット
弁、36;出力圧ダイアフラム、37;入力圧ダイアフ
ラム、38;入力圧室、39;ブリード孔
10; valve positioner, 11; signal receiving device, 12;
Control arithmetic unit, 13; electro-pneumatic conversion mechanism, 14; pressure amplifier, 15; valve, 16; position sensor, 17; controlled object, 20; pneumatic actuator, 21; diaphragm, 22; spring, 23; , 24; valve body, 30; supply pressure chamber, 31; output pressure chamber, 32; air supply valve seat, 33; atmospheric pressure chamber, 34; exhaust valve seat, 35; poppet valve, 36; output pressure diaphragm, 37; Input pressure diaphragm, 38; Input pressure chamber, 39; Bleed hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // F16K 17/32 F16K 17/32 9A001 31/126 31/126 Z Fターム(参考) 3H001 AA01 AB10 AC03 AD04 AE12 3H056 AA01 BB24 CA07 CB01 CC02 CC05 CC20 CD04 DD10 EE01 EE06 GG12 3H060 AA03 BB03 CC32 DC05 DC14 DD04 EE08 HH06 3H065 AA01 BA01 BA07 BB12 BB26 BC13 5H004 GA11 GA28 GA30 HA07 HB07 KA62 KB02 KB04 KB06 KB39 KC32 KC45 KC48 KD70 LA05 LA06 LA07 LA17 MA05 MA41 9A001 KK32 LL05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) // F16K 17/32 F16K 17/32 9A001 31/126 31/126 Z F-term (Reference) 3H001 AA01 AB10 AC03 AD04 AE12 3H056 AA01 BB24 CA07 CB01 CC02 CC05 CC20 CD04 DD10 EE01 EE06 GG12 3H060 AA03 BB03 CC32 DC05 DC14 DD04 EE08 HH06 3H065 AA01 BA01 BA07 BB12 BB26 BC13 5H004 GA11 GA28 GA30 HA07 HB07KB07 KB07 KB07 KB07 KB MA05 MA41 9A001 KK32 LL05

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】バルブの弁開度を設定する入力信号と、該
バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位置セン
サーにより得られた弁開度信号と前記入力信号との偏差
から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致させるよう
に制御演算して制御信号を生成する制御演算部と、該制
御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換機構部
と、該電空変換機構部において生成された空気流量に基
づく空気圧を前記バルブに供給する圧力増幅器とからな
るバルブポジショナであって、 前記電空変換機構部と圧力増幅器と位置センサーとバル
ブとで構成されている制御対象部位は、自動設定信号を
受けた時に、前記制御演算部の制御信号を生成するため
のチューニングパラメータを前記制御対象部位のそれぞ
れの特性を自動測定して演算により求めると共に、現在
のチューニングパラメータと置き換えるようにしたこと
を特徴とするバルブポジショナ。
An input signal for setting a valve opening of a valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a difference between the input signal and the valve opening signal obtained by the position sensor. A control operation unit that generates a control signal by performing a control operation so that a valve opening degree of the valve matches the input signal; an electro-pneumatic conversion mechanism unit that generates an air flow rate based on the control signal; A valve positioner including a pressure amplifier that supplies air pressure based on an air flow rate generated in a mechanism unit to the valve, and a control target including the electropneumatic conversion mechanism unit, a pressure amplifier, a position sensor, and a valve. When the part receives the automatic setting signal, the tuning parameter for generating the control signal of the control calculation part is obtained by calculation by automatically measuring each characteristic of the control target part. A valve positioner characterized by replacing both with the current tuning parameters.
【請求項2】バルブの弁開度を設定する入力信号と、該
バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位置セン
サーにより得られた弁開度信号と前記入力信号との偏差
から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致させるよう
に制御演算して制御信号を生成する制御演算部と、該制
御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換機構部
と、該電空変換機構部において生成された空気流量に基
づく空気圧を前記バルブに供給する圧力増幅器とからな
るバルブポジショナであって、 前記電空変換機構部と圧力増幅器と位置センサーとバル
ブとで構成されている制御対象部位は、自動設定信号を
受けた時に、該制御対象部位の応答速度を自動測定し、
該自動測定した応答速度のパラメータにより前記制御演
算部の制御信号を生成するためのチューニングパラメー
タを演算することを特徴とするバルブポジショナ。
2. An input signal for setting a valve opening of a valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a difference between the input signal and the valve opening signal obtained by the position sensor. A control operation unit that generates a control signal by performing a control operation so that a valve opening degree of the valve matches the input signal; an electro-pneumatic conversion mechanism unit that generates an air flow rate based on the control signal; A valve positioner including a pressure amplifier that supplies air pressure based on an air flow rate generated in a mechanism unit to the valve, and a control target including the electropneumatic conversion mechanism unit, a pressure amplifier, a position sensor, and a valve. The part, when receiving the automatic setting signal, automatically measures the response speed of the control target part,
A valve positioner that calculates a tuning parameter for generating a control signal of the control calculation unit based on the automatically measured response speed parameter.
【請求項3】上記請求項2のバルブポジショナにおい
て、前記制御対象部位の応答速度の自動測定は、前記電
空変換機構部の出力を飽和させ、その時のバルブの応答
速度を測定することであることを特徴とするバルブポジ
ショナ。
3. The valve positioner according to claim 2, wherein the automatic measurement of the response speed of the control target portion is to saturate the output of the electropneumatic conversion mechanism and measure the response speed of the valve at that time. A valve positioner characterized in that:
【請求項4】上記請求項2のバルブポジショナにおい
て、前記制御対象部位の応答速度の自動測定は、前記電
空変換機構部の出力の変化速度を一定に維持した状態に
しておき、その時のバルブの応答速度を測定することで
あることを特徴とするバルブポジショナ。
4. The valve positioner according to claim 2, wherein the automatic measurement of the response speed of the control target portion is performed by keeping a change speed of an output of the electro-pneumatic conversion mechanism unit constant. Measuring the response speed of a valve.
【請求項5】上記請求項3又は4のバルブポジショナに
おいて、前記バルブの応答速度の測定は、前記バルブが
第1の弁開度から第2の弁開度に変化する際の時間を測
定することであることを特徴とするバルブポジショナ。
5. The valve positioner according to claim 3, wherein the response speed of the valve is measured by measuring a time when the valve changes from a first valve opening to a second valve opening. A valve positioner characterized in that:
【請求項6】上記請求項3又は4のバルブポジショナに
おいて、前記バルブの応答速度の測定は、前記バルブの
第1の弁開度を前記位置センサーにおいて検出して得ら
れた弁開度信号を通過した後に、ある単位時間後の弁開
度信号を測定することであることを特徴とするバルブポ
ジショナ。
6. The valve positioner according to claim 3 or 4, wherein the response speed of the valve is measured by detecting a first valve opening of the valve by the position sensor. A valve positioner characterized by measuring a valve opening signal after a certain unit time after passing.
【請求項7】上記請求項4のバルブポジショナにおい
て、前記電空変換機構部の出力の変化速度を一定に維持
した状態にするのは、該電空変換機構部の構造上生じる
不感帯を利用することであることを特徴とするバルブポ
ジショナ。
7. The valve positioner according to claim 4, wherein the changing speed of the output of the electro-pneumatic conversion mechanism is kept constant by utilizing a dead zone caused by the structure of the electro-pneumatic conversion mechanism. A valve positioner characterized in that:
【請求項8】バルブの弁開度を設定する入力信号と、該
バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位置セン
サーにより得られた弁開度信号と前記入力信号との偏差
から前記バルブの弁開度信号を該入力信号に一致させる
ように制御演算して制御信号を生成する制御演算部と、
該制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換機構
部と、該電空変換機構部において生成された空気流量に
基づく空気圧をバルブに供給する圧力増幅器とからなる
バルブポジショナであって、 前記制御演算部は、その制御演算において少なくとも一
つの積分器を用いて、前記弁開度信号と前記入力信号の
偏差が予め設定されている範囲内に入ったことを検出
し、その時の前記制御演算部から出力される制御信号を
動作開始基準信号とすると共に所定の記憶部に記憶する
ようにしたことを特徴とするバルブポジショナ。
8. An input signal for setting a valve opening of a valve, a position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a difference between the input signal and the valve opening signal obtained by the position sensor. A control operation unit that generates a control signal by performing control operation so that the valve opening signal of the valve matches the input signal;
An electro-pneumatic conversion mechanism that generates an air flow rate based on the control signal, and a valve positioner that includes a pressure amplifier that supplies an air pressure based on the air flow rate generated in the electro-pneumatic conversion mechanism to a valve, The control calculation unit uses at least one integrator in the control calculation to detect that the deviation between the valve opening signal and the input signal falls within a preset range, and performs the control calculation at that time. A valve positioner, wherein a control signal output from the unit is used as an operation start reference signal and stored in a predetermined storage unit.
【請求項9】上記請求項8のバルブポジショナにおい
て、前記記憶部に記憶してある動作開始基準信号は前記
制御演算部から出力する制御信号の基準点として使用す
ることを特徴とするバルブポジショナ。
9. The valve positioner according to claim 8, wherein the operation start reference signal stored in said storage section is used as a reference point of a control signal output from said control operation section.
【請求項10】バルブの弁開度を設定する入力信号と、
該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位置セ
ンサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号との偏
差から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致させるよ
うに制御演算して制御信号を生成する制御演算部と、該
制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換機構部
と、該電空変換機構部において生成された空気流量に基
づく空気圧をバルブに供給する圧力増幅器とからなるバ
ルブポジショナであって、 前記電空変換機構部と圧力増幅器と位置センサーとバル
ブとで構成されている制御対象部位は、自動設定信号を
受けた時に、該制御対象部位のヒステリシスを自動測定
し、該自動測定したヒステリシスのパラメータにより前
記制御演算部で生成する制御信号のチューニングパラメ
ータを演算することを特徴とするバルブポジショナ。
10. An input signal for setting a valve opening of a valve,
A position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a control operation is performed so that the valve opening of the valve matches the input signal based on a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal, an electro-pneumatic conversion mechanism that generates an air flow rate based on the control signal, and a pressure that supplies air pressure based on the air flow rate generated in the electro-pneumatic conversion mechanism to a valve. A valve positioner comprising an amplifier, the control target portion configured by the electro-pneumatic conversion mechanism, the pressure amplifier, the position sensor and the valve, when receiving the automatic setting signal, the hysteresis of the control target portion. A valve position calculating means for automatically measuring and calculating a tuning parameter of a control signal generated by the control calculating unit based on the automatically measured hysteresis parameter. Yona.
【請求項11】上記請求項10のバルブポジショナにお
いて、前記制御対象部位のヒステリシスの自動測定は、
前記バルブに供給する駆動信号を検出するセンサーを具
備し、該センサーの検出に基づいてバルブの入出力特性
を測定することにより、バルブのヒステリシスを演算に
より求めて測定することを特徴とするバルブポジショ
ナ。
11. The valve positioner according to claim 10, wherein the automatic measurement of the hysteresis of the controlled part is performed by:
A valve positioner comprising: a sensor for detecting a drive signal supplied to the valve; and measuring input / output characteristics of the valve based on the detection of the sensor to calculate and measure hysteresis of the valve by calculation. .
【請求項12】上記請求項10のバルブポジショナにお
いて、前記制御対象部位のヒステリシスの自動測定は、
前記制御演算部の制御演算においては少なくとも比較器
を用いた制御アルゴリズムにより行い、前記入力信号を
変化させて前記バルブの弁開度信号を監視し、該弁開度
信号が反応した時の入力信号SP1を記憶し、次に前記
入力信号の変化方向を反転させ、前記バルブの弁開度信
号が逆向きに反応した時の入力信号SP2を記憶し、次
に記憶してある入力信号SP1、SP2の差分から前記
制御対象部位のヒステリシスを演算により求めて測定す
ることを特徴とするバルブポジショナ。
12. The valve positioner according to claim 10, wherein the automatic measurement of the hysteresis of the control target portion is performed by:
In the control operation of the control operation unit, at least a control algorithm using a comparator is performed, the input signal is changed to monitor the valve opening signal of the valve, and the input signal when the valve opening signal reacts SP1 is stored, and then the direction of change of the input signal is reversed, the input signal SP2 when the valve opening degree signal of the valve responds in the opposite direction is stored, and the stored input signals SP1, SP2 are then stored. A valve positioner for calculating and measuring the hysteresis of the control target part from the difference between the two.
【請求項13】上記請求項12のバルブポジショナにお
いて、前記制御対象部位のヒステリシスの演算は、前記
入力信号SP1、SP2の差に、前記バルブのステムの
ループゲインを掛け算した値を使用することを特徴とす
るバルブポジショナ。
13. The valve positioner according to claim 12, wherein the calculation of the hysteresis of the controlled part uses a value obtained by multiplying a difference between the input signals SP1 and SP2 by a loop gain of a stem of the valve. Characterized valve positioner.
【請求項14】バルブの弁開度を設定する入力信号と、
該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位置セ
ンサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号との偏
差から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致させるよ
うに制御演算して制御信号を生成する制御演算部と、該
制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換機構部
と、該電空変換機構部において生成された空気流量に基
づく空気圧をバルブに供給する圧力増幅器とからなるバ
ルブポジショナであって、 前記電空変換機構部と圧力増幅器と位置センサーとバル
ブとで構成されている制御対象部位は、自動設定信号を
受けた時に、前記バルブの弁開度が静止した状態から動
き出す時に生じるスリップ現象のスリップ幅を測定し、
該測定したスリップ幅からなるパラメータによって前記
制御演算部で生成する制御信号のチューニングパラメー
タを演算することを特徴とするバルブポジショナ。
14. An input signal for setting a valve opening of a valve,
A position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a control operation is performed so that the valve opening of the valve matches the input signal based on a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal, an electro-pneumatic conversion mechanism that generates an air flow rate based on the control signal, and a pressure that supplies air pressure based on the air flow rate generated in the electro-pneumatic conversion mechanism to a valve. A valve positioner comprising an amplifier, the control target portion configured by the electro-pneumatic conversion mechanism, the pressure amplifier, the position sensor and the valve, when receiving the automatic setting signal, the valve opening degree of the valve Measure the slip width of the slip phenomenon that occurs when starting to move from a stationary state,
A valve positioner, wherein a tuning parameter of a control signal generated by the control calculation unit is calculated based on a parameter including the measured slip width.
【請求項15】上記請求項14のバルブポジショナにお
いて、前記スリップ幅を測定する際に、前記バルブの弁
開度信号が静止していることを確認し、その時の弁開度
PV1を記憶し、前記制御信号を変化させた時に前記弁
開度信号が反応する際の弁開度信号の変化速度を測定
し、弁開度信号の変化速度の変極点の時の弁開度信号P
V2を記憶し、前記弁開度信号PV1とPV2の差を、
前記バルブのスリップ幅とすると共に該スリップ幅の値
を記憶することを特徴とするバルブポジショナ。
15. The valve positioner according to claim 14, wherein when measuring the slip width, it is confirmed that the valve opening signal of the valve is stationary, and the valve opening PV1 at that time is stored. The change rate of the valve opening signal when the valve opening signal reacts when the control signal is changed is measured, and the valve opening signal P at the inflection point of the change rate of the valve opening signal is measured.
V2, and stores the difference between the valve opening signals PV1 and PV2,
A valve positioner, wherein the value is set as a slip width of the valve.
【請求項16】上記請求項14のバルブポジショナにお
いて、前記スリップ幅を測定する際に、前記弁開度信号
が静止しているのを確認し、その時の弁開度PV1を記
憶し、次に前記制御信号を変化させた時に前記バルブの
弁開度信号が反応した後に、予め設定した短い時間後の
弁開度信号PV2を記憶し、前記弁開度信号PV1とP
V2の差を、前記バルブのスリップ幅とすると共に該ス
リップ幅の値を記憶することを特徴とするバルブポジシ
ョナ。
16. The valve positioner according to claim 14, wherein when measuring the slip width, it is confirmed that the valve opening signal is stationary, and the valve opening PV1 at that time is stored. After the valve opening signal of the valve reacts when the control signal is changed, a valve opening signal PV2 after a preset short time is stored, and the valve opening signals PV1 and PV2 are stored.
A valve positioner, wherein a difference between V2 and the slip width of the valve is stored as a value of the slip width of the valve.
【請求項17】バルブの弁開度を設定する入力信号と、
該バルブの弁開度を検出する位置センサーと、該位置セ
ンサーにより得られた弁開度信号と前記入力信号との偏
差から前記バルブの弁開度を該入力信号に一致させるよ
うに制御演算して制御信号を生成する制御演算部と、該
制御信号に基づいた空気流量を生成する電空変換機構部
と、該電空変換機構部において生成された空気流量に基
づく空気圧をバルブに供給する圧力増幅器とからなるバ
ルブポジショナであって、 前記電空変換機構部と圧力増幅器と位置センサーとバル
ブとから構成されている制御対象部位は、自動設定信号
を受けた時に、前記制御対象部位の特性を測定し、該測
定した制御対象部位の特性の値が制御対象部位の特性か
らなる許容範囲情報の値を逸脱した場合には、外部に通
信手段を通じて異常信号を出力することを特徴とするバ
ルブポジショナ。
17. An input signal for setting a valve opening of a valve,
A position sensor for detecting the valve opening of the valve, and a control operation is performed so that the valve opening of the valve matches the input signal based on a deviation between the valve opening signal obtained by the position sensor and the input signal. A control operation unit that generates a control signal, an electro-pneumatic conversion mechanism that generates an air flow rate based on the control signal, and a pressure that supplies air pressure based on the air flow rate generated in the electro-pneumatic conversion mechanism to a valve. A valve positioner comprising an amplifier, the control target portion comprising the electro-pneumatic conversion mechanism, the pressure amplifier, the position sensor and the valve, when receiving the automatic setting signal, the characteristics of the control target portion, Measuring, and when the measured value of the characteristic of the control target portion deviates from the value of the allowable range information composed of the characteristic of the control target portion, outputting an abnormal signal through an external communication means. And a valve positioner.
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