JP2007528076A - 独立型インテリジェントリミットスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 デジタル式の弁位置決めシステムを提供する。
【解決手段】 このシステムは、弁と、コントローラマイクロプロセッサおよびコントローラメモリを有する弁コントローラと、この弁コントローラからの出力に応じて弁の位置をある移動範囲内で制御するために弁に接続されている出力部を有する弁アクチュエータとを備えており、弁アクチュエータの位置を検出するための第一の位置センサと、しきい値設定ポイントを上回っているまたは下回っている弁の状態を示すリミットスイッチ状態信号を生成するためのインテリジェントリミットスイッチとをさらに備え、このリミットスイッチは、弁の位置を示す出力信号を生成する第二の位置センサと、リミットスイッチメモリと、このリミットスイッチメモリに通信可能に接続されているリミットスイッチマイクロプロセッサと、コントローラマイクロプロセッサとリミットスイッチマイクロプロセッサとの間に設けられた、設定ポイントデータをコントローラからリミットスイッチへ転送するための隔離通信リンクとを備えており、リミットスイッチマイクロプロセッサは、第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部を備え、第二の位置センサ出力信号とリミットスイッチメモリに格納されている設定値とに応答して、第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部において状態信号を生成する。
【選択図】 図２

Description

一般的に、従来のリミットスイッチは、（１）従属型の埋め込み式システムまたは（２）独立型の物理的システムに分類される。従属型の埋め込み式設計の場合には、仮想リミットスイッチを実現するために、装置内のフィードバック部品からの位置フィードバックデータが用いられている。この埋め込み式の主要な欠点は、「スイッチ」が装置の動作から隔離または独立しておらず、装置の動作に全面的に従属しているということにある。このタイプのリミットスイッチを、インターロック用途に用いることはできない。

独立型の物理的リミットスイッチの場合には、埋め込み式設計に付随する隔離問題を解決するものの、マイクロプロセッサをベースにした装置内に一体化されていないため、装置の校正とリミットスイッチのトリップポイント設定とが連結されていない。独立型の物理的スイッチの単独的かつ非インテリジェントな態様では、装置を再校正する毎にトリップポイントを再設定することが必要となる。これに加えて、典型的には、リミットスイッチの設定は、予備知識に基づくものではなく、弁をストローク運動させてトリップポイントを具体的に設定するため、弁の動作を停止することを必要とする。製造業者によっては、両方のタイプを用いている場合もあるが、上記の欠点が解決されたわけではない。

本発明は、複数の異なる形態で実施可能であるが、そのうちの好ましい実施形態が、図面および本明細書において詳細に記載されている。ただし、本明細書における開示は、本発明の原理を例示することを意図したものであって、本発明の幅広い態様を、例示される実施形態に限定することを意図したものではない。

本発明では、独立型のリミットスイッチ組立体を実現するために、安価な専用のマイクロプロセッサが物理的リミットスイッチに組み込まれている。リミットスイッチに組み込まれているコントローラは、装置のマイクロプロセッサと通信してトリップポイントを設定するようになっているものの、インターロック動作に適切な隔離動作を実現するようになしてある。

図１および図２には、デジタル式の弁位置決定システムが参照番号１０により示されている。このシステム１０は、弁１２と、弁コントローラ１４とを備えている。弁コントローラ１４は、コントローラマイクロプロセッサ１６と、コントローラメモリ１８とを備えている。公知のように、コントローラマイクロプロセッサ１６は、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ１９ａを用いて電流／圧力（Ｉ／Ｐ）コンバータ１９に対してコマンドを発行することにより弁１２の位置を制御するようになっている。

また、システム１０は、弁アクチュエータ２０をさらに備えている。この弁アクチュエータ２０は、弁コントローラ１４からの出力に応じて弁１２の位置をある移動範囲内で制御するために弁に接続されている出力部２０ａを備えている。従来のホール効果センサの如き第一の位置センサ２４は弁１２の位置を検出する。

公知のように、コントローラメモリは、弁１２の移動範囲を規定する校正データを格納している。

本発明によれば、システム１０は、しきい値設定ポイントを上回っているまたは下回っている弁１２の状態を示すリミットスイッチ状態信号を生成するためのインテリジェントリミットスイッチ３０をさらに備えている。

リミットスイッチ３０は、しきい値設定ポイントの位置を規定するリミットスイッチ設定ポイントデータをコントローラメモリ１８へ入力するために、コントローラマイクロプロセッサ１６に通信可能に接続されているオペレータインターフェイス３２を用いる。このオペレータインターフェイス３２は、リミットスイッチ３０の状態を表示すために用いられうるＬＣＤ表示装置３４およびＬＣＤコントロール／ドライバ３４の如き表示装置３３を備えている。また、オペレータインターフェイス３２は、プッシュボタンインターフェイス３５をさらに備えている。本実施形態では、リミットスイッチ３０は、校正データの入力の如きコントローラマイクロプロセッサ１６との従来型の通信を実行するために用いられているのと同一のオペレータインターフェイス３０を用いている。

また、リミットスイッチ３０は、先の場合と同様にホール効果センサの如き第二の位置センサ３６と、リミットスイッチメモリ３８とをさらに備えている。この第二の位置センサ３６は、弁１２の位置を示す出力信号を生成する。リミットスイッチメモリ３８は、リミットスイッチマイクロプロセッサ４０に通信可能に接続されている。

第一の光学隔離ユニット４５を有している通信リンク４４は、コントローラマイクロプロセッサ１６とリミットスイッチマイクロプロセッサ４０との間における、リミットスイッチ設定ポイントデータをコントローラメモリ１８からリミットスイッチメモリ３８へ転送するための通信を隔離している。

リミットスイッチマイクロプロセッサ４０は、第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部４０ａを備えている。このリミットスイッチマイクロプロセッサ４０は、第二の位置センサ出力信号とリミットスイッチメモリ３８に格納されているリミットスイッチ設定値とに応答し、第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部４０ａにおいて状態信号を生成するようになっている。

リミットスイッチの状態を示す第一のリミットスイッチ出力信号を生成するために、第一のリミットスイッチ出力部４６が、第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部４０ａに接続されている。この第一の出力信号は、１−４ｍＡ信号の如き電流制御信号であることが好ましい。

また、リミットスイッチ３０は、当該リミットスイッチ３０が二つのリミットスイッチとして機能できるように、第二の出力部をさらに提供するようになしてある。詳細にいえば、オペレータインターフェイス３２が、第二のしきい値設定ポイントの位置を規定する第二のリミットスイッチデータをコントローラメモリ１８に入力するために、コントローラマイクロプロセッサ１６へ通信可能に接続されている。

上記の隔離された通信リンク４４は、第二のリミットスイッチ設定ポイントデータを、コントローラメモリ１８からリミットスイッチメモリ３８へ転送するようになっている。リミットスイッチマイクロプロセッサ４０は、第二のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部４０ｂを備えている。リミットスイッチマイクロプロセッサ４０は、第二の位置センサ出力信号とリミットスイッチメモリ３８に格納されている第二のリミットスイッチ設定値とに応答し、第二のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部において、第二のしきい値設定ポイントを上回っているまたは下回っている第二の状態を表す第二の状態信号を生成するようになっている。

リミットスイッチ３０は、第二の出力部４９を備えている。この第二の出力部４９は、第二のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部に接続され、リミットスイッチの第二の状態を示す第二の出力信号を生成するようになっている。この第二の出力信号は、１−４ｍＡ信号の如き電流制御信号であることが好ましい。

第二の光学隔離ユニット５０は、第二のリミットスイッチ出力部を第一のリミットスイッチ出力部から光学的に隔離するようになっている。

リミットスイッチデータは、しきい値設定ポイントの位置を、移動範囲のパーセンテージとして規定する。したがって、弁が故障した場合または他の理由で交換しなければならない場合には、弁を再校正することのみが必要となる。リミットスイッチ設定ポイントデータの変更は必要とはならない。リミットスイッチ校正データは、弁の校正プロセスの一部として通信リンク４４を通じて自動的に調整される。

リミットスイッチ３０は、電流制御信号により電力が供給されており、弁制御のコントローラ電力から独立している。したがって、コントローラ電力が切断されても、リミットスイッチ３０の動作に影響が与えられることはない。

リミットスイッチ３０は、弁コントローラ１４から独立して動作するようになっている。したがって、弁コントローラ１４が故障しても、その影響がリミットスイッチ３０の動作に及ぶことはない。

システム１０は、従来の通信インターフェイス５６を通じてコントローラマイクロプロセッサ１６をネットワーク５５へ通信可能に接続するためのコネクタ５４を備えている。これにより、ネットワーク５５上の他のデバイス、たとえばプロセスコントローラ６０とのアナログ通信および／またはデジタル通信が可能となる。

本発明は、ある具体的な実施形態に関して記載されているが、それによって本発明を限定することを意図したものではない。当業者にとって明らかなように、添付のクレームに記載の発明から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に対してさまざまな変形を加えることが可能である。

本発明にかかるデジタル式弁位置決定システムを示すブロック図である。 図１の位置決定システムに用いられる独立型のインテリジェントリミットスイッチを示すブロック図である。

Claims (30)

1. 弁と、コントローラマイクロプロセッサおよびコントローラメモリを有している弁コントローラと、該弁コントローラからの出力に応じて前記弁の位置を移動範囲内で制御するために前記弁に接続されている出力部を有する弁アクチュエータと、該弁アクチュエータの位置を検出するための第一の位置センサと、しきい値設定ポイントを上回っているまたは下回っている前記弁の状態を示すリミットスイッチ状態信号を生成するためのインテリジェントリミットスイッチとを備えているデジタル式弁位置決定システムであって、前記リミットスイッチが、
   前記弁の位置を示す出力信号を生成する第二の位置センサと、
   リミットスイッチメモリと、
   前記リミットスイッチメモリに通信可能に接続されているリミットスイッチマイクロプロセッサと、
   前記コントローラから前記リミットスイッチまで前記設定ポイントデータを転送するための、前記コントローラマイクロプロセッサと前記リミットスイッチマイクロプロセッサとの間に存在する通信リンクとを備えており、
   前記リミットスイッチマイクロプロセッサが、第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部を備え、前記リミットスイッチマイクロプロセッサが、前記第二の位置センサの出力信号と前記リミットスイッチメモリに格納されている前記設定値とに応答して、前記状態信号を、前記第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部において生成するように構成されてなる、リミットスイッチ。
2. 前記しきい値設定ポイントの位置が、しきい値設定ポイントスイッチデータにより規定されてなる、請求項１記載のリミットスイッチ。
3. 前記しきい値設定ポイントスイッチデータを操作するために、前記コントローラマイクロプロセッサに通信可能に接続されているオペレータインターフェイスを備えてなる、請求項１記載のリミットスイッチ。
4. 前記しきい値設定ポイントスイッチデータが、前記弁の前記移動範囲のパーセンテージとして表現されてなる、請求項２記載のリミットスイッチ。
5. 前記通信リンクが光学的に隔離されるように構成されてなる、請求項１記載のリミットスイッチ。
6. 前記リミットスイッチが、前記コントローラから独立して動作するように構成されてなる、請求項１記載のリミットスイッチ。
7. 前記しきい値設定ポイントが、前記リミットスイッチマイクロプロセッサ出力部の前記状態信号により前記弁が完全に開いていることが示される設定ポイントである、請求項１記載のリミットスイッチ。
8. 前記しきい値設定ポイントが、前記リミットスイッチマイクロプロセッサ出力部の前記状態信号により前記弁が完全に閉まっていることが示される設定ポイントである、請求項１記載のリミットスイッチ。
9. 前記リミットスイッチマイクロプロセッサ出力部の前記状態信号は、前記弁の位置が、完全に開弁した位置と完全に閉弁した位置との間にある前もって決められた位置を上回っているかまたは下回っているかを示してなる、請求項１記載のリミットスイッチ。
10. 前記オペレータインターフェイスが、前記リミットスイッチの状態を示す表示装置を備えてなる、請求項１記載のリミットスイッチ。
11. 前記表示装置がＬＣＤ表示装置である、請求項１０記載のリミットスイッチ。
12. 前記第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部に接続され、前記リミットスイッチの状態を示す第一のリミットスイッチ出力信号を生成する第一のリミットスイッチ出力部を備えてなる、請求項１記載のリミットスイッチ。
13. 前記第一の出力信号が電流制御信号である、請求項１２記載のリミットスイッチ。
14. 前記電流制御信号が１−４ｍＡ電流制御信号である、請求項１３記載のリミットスイッチ。
15. 前記リミットスイッチのための電力が前記電流制御信号から導出されてなる、請求項１３記載のリミットスイッチ。
16. 前記オペレータインターフェイスが、第二のしきい値設定ポイントを規定する第二のリミットスイッチ設定ポイントデータを入力するために前記コントローラメモリへ通信可能に接続され、
    前記隔離されている通信リンクが、前記第二のリミットスイッチ設定ポイントデータを、前記コントローラメモリから前記リミットスイッチメモリへ転送し、
    前記リミットスイッチマイクロプロセッサが、第二のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部を備え、該第二のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部が、前記第二の位置センサの出力信号と前記リミットスイッチメモリに格納されている前記リミットスイッチ設定ポイントデータとに応答して、前記第二のしきい値設定ポイントを上回っているまたは下回っている前記弁の第二の状態を示す第二の状態信号を、前記第二のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部において生成するように構成されてなる、請求項１２記載のリミットスイッチ。
17. 前記リミットスイッチマイクロプロセッサの前記第二の出力部に接続され、前記第二のリミットスイッチの状態を示す第二の出力信号を生成する第二の出力部を備えてなる、請求項１６記載のリミットスイッチ。
18. 前記第二の出力信号が電流制御信号である、請求項１７記載のリミットスイッチ。
19. 前記リミットスイッチの前記第二の出力部が、前記第一のリミットスイッチ出力部から隔離されるように構成されてなる、請求項１１記載のリミットスイッチ。
20. 前記第二の出力信号が、前記リミットスイッチマイクロプロセッサから光学的に隔離されてなる、請求項１９記載のリミットスイッチ。
21. 前記コントローラメモリが前記弁の前記移動範囲を規定する校正データを有し、前記リミットスイッチデータが、前記しきい値設定ポイントの位置を、前記移動範囲のパーセンテージとして規定してなる、請求項１記載のリミットスイッチ。
22. 弁と、コントローラマイクロプロセッサおよびコントローラメモリを有している弁コントローラと、該弁コントローラからの出力に応じて前記弁の位置を移動範囲内で制御するために前記弁に接続されている出力部を有する弁アクチュエータと、前記弁の位置を検出するための第一の位置センサと、しきい値設定ポイントを上回っているまたは下回っている前記弁の状態を示すリミットスイッチ状態信号を生成するためのインテリジェントリミットスイッチとを備えているデジタル式弁位置決定システムであって、前記リミットスイッチが、
    前記コントローラマイクロプロセッサに通信可能に接続され、前記しきい値設定ポイントを規定するリミットスイッチ設定ポイントデータを前記コントローラメモリに入力するオペレータインターフェイスと、
    前記弁の位置を示す出力信号を生成する第二の位置センサと、
    リミットスイッチメモリと、
    前記リミットスイッチメモリに通信可能に接続されているリミットスイッチマイクロプロセッサと、
    前記コントローラマイクロプロセッサと前記リミットスイッチマイクロプロセッサとの間に設けられ、前記コントローラから前記リミットスイッチへ前記リミットスイッチ設定ポイントデータを転送する光学的に隔離された通信リンクであって、前記リミットスイッチマイクロプロセッサが、第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部を備え、該リミットスイッチマイクロプロセッサが、前記第二の位置センサの出力信号と前記リミットスイッチメモリに格納されている前記リミットスイッチ設定ポイントデータとに応答して、前記状態信号を、前記第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部において生成するように構成されている、通信リンクと、
    前記第一のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部に接続され、前記リミットスイッチの状態を示す第一のリミットスイッチ出力信号を生成する第一のリミットスイッチとを備えてなる、リミットスイッチ。
23. 前記第一の出力信号が電流制御信号である、請求項２２記載のリミットスイッチ。
24. 前記オペレータインターフェイスが、前記リミットスイッチの状態を示す表示装置を備えてなる、請求項２２記載のリミットスイッチ。
25. 前記表示装置がＬＣＤ表示装置である、請求項２４記載のリミットスイッチ。
26. 前記オペレータインターフェイスが、第二のしきい値設定ポイントを規定する第二のしきい値設定ポイントの場所を規定する第二のリミットスイッチデータを、前記コントローラメモリに入力するために前記コントローラマイクロプロセッサへ通信可能に接続され、
    前記隔離されている通信リンクが、前記第二のリミットスイッチ設定値を、前記コントローラメモリから前記リミットスイッチメモリまで転送するように構成され、
    前記リミットスイッチマイクロプロセッサが、第二のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部を備え、該第二のリミットスイッチマイクロプロセッサが、前記第二の位置センサの出力信号と前記リミットスイッチメモリに格納されている前記第二のリミットスイッチ設定ポイントデータとに応答して、前記第二のしきい値設定ポイントを上回っているまたは下回っている前記弁の第二の状態を示す第二の状態信号を、前記第二のリミットスイッチマイクロプロセッサ出力部に生成するように構成され、
    前記リミットスイッチが、前記リミットスイッチマイクロプロセッサの前記第二出力部に接続され前記リミットスイッチの前記第二の状態を示す第二の出力信号を生成する第二の出力部を備えてなる、請求項２２記載のリミットスイッチ。
27. 前記第二の出力信号が電流制御信号である、請求項２６記載のリミットスイッチ。
28. 前記リミットスイッチの前記第二の出力部が、前記第一のリミットスイッチ出力部から隔離されてなる、請求項２６記載のリミットスイッチ。
29. 前記第二の出力信号が、前記リミットスイッチマイクロプロセッサから光学的に隔離されてなる、請求項２６記載のリミットスイッチ。
30. 前記コントローラメモリが前記弁の前記移動範囲を規定する校正データを有し、前記リミットスイッチデータが、前記しきい値設定ポイントの位置を、前記移動範囲のパーセンテージとして規定してなる、請求項２２記載のリミットスイッチ。

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