JP2916847B2 - ポジショナ - Google Patents

ポジショナ

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JP2916847B2
JP2916847B2 JP6329893A JP6329893A JP2916847B2 JP 2916847 B2 JP2916847 B2 JP 2916847B2 JP 6329893 A JP6329893 A JP 6329893A JP 6329893 A JP6329893 A JP 6329893A JP 2916847 B2 JP2916847 B2 JP 2916847B2
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control
signal
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稔 福田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流体の流量などの制御
バルブの開度調整を行なうポジショナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の制御バルブの開度調整を
行なうポジショナとして、例えば図4に示されるような
ものがある。 このポジショナは、外部コントローラか
らのバルブの開度を設定するバルブ開度設定信号を受け
る制御部30と、制御部30からの制御信号に応じて外
部の圧力供給源からの空気圧を制御して出力する電空変
換部31と、この制御された空気圧によりバルブ8を駆
動する駆動部34と、ポジションセンサ35とを備え、
ポジションセンサ35の出力がA/Dコンバータ36を
介して制御部30へフィードバックされるようになって
いる。
【0003】図5は上記駆動部とポジションセンサのレ
イアウト例を示し、内部に図示しないダイアフラムなど
を備える駆動部34がバルブボデー40にフレーム37
を介して取り付けられ、上記ダイアフラムとバルブボデ
ー内の弁体とがステム38により連結されてダイアフラ
ムの変位が弁体に伝達されるようになっている。ポジシ
ョンセンサ35は、レバー39を備えた回転型のポテン
ショメータ41で構成され、フレーム37に支持され
て、そのレバー39をステム38に設けられたピン42
と連結させてある。これにより、同図の(b)に示すよ
うに、ポジションセンサは上記ピン位置yで代表される
ステム38の変位を角度位置θを表わす信号として出力
する。
【0004】このポジショナにおいては、バルブの開度
設定信号Rを受けて制御部30が電空変換部31へ制御
信号を出力する。電空変換部31では空圧源から供給さ
れる空気圧をこの制御信号に応じて調整して駆動部34
に送出する。駆動部34は空気圧を受けてステム38を
ストローク変位させてバルブの開度を変化させる。こう
してバルブの開度制御が行なわれると、ポジションセン
サ35は上記レバー角度を検出して、その検出値をA/
Dコンバータ36を介して制御部30へ送出する。制御
部30ではこの角度位置上での目標値と現在値との偏差
を求めて、Gap型PID制御を行なう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記PID制御の際、
目標を複数段階にセットしながら偏差を与えるようにし
ているが、上記従来のポジショナでは、最終目標値に対
する偏差が1%以内に入った後、0.1〜0.5%程度
のふらつきが発生してしまうのが実情であった。この現
象は、効率上の観点からGap内の積分ゲインが大きく
されているため、バルブあるいは駆動部におけるシール
パッキンの摩擦抵抗のためステムの作動が滑らかでない
ときなどにとくに生じやすい。したがって、本発明は、
上記従来の問題点に鑑み、バルブ開度目標値近傍におけ
るふらつきの発生がないようにしたポジショナを提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、図1
に示すように、バルブ開度設定信号が入力される制御手
段1と、制御手段1からの制御信号に応じて制御された
空気圧を出力する電空変換手段6と、この制御された空
気圧によりバルブ8を駆動する駆動手段7とを備えるポ
ジショナにおいて、バルブ8の開度に対応する位置信号
を出力する開度検出手段9と、駆動手段7への前記空気
圧を検出し、空気圧信号を出力する圧力検出手段10と
を備え、制御手段1は、バルブ開度設定信号と位置信号
を比較する比較手段4と、位置信号を用いたフィードバ
ック制御により制御値を演算する第1の制御演算手段2
と、空気圧信号を用いたフィードバック制御により制御
値を演算する第2の制御演算手段3と、前記第1および
第2の制御演算手段の出力を切り替える切り替え手段5
とからなり、バルブ開度設定信号と位置信号の偏差が所
定幅以上のとき第1の制御演算手段2の出力を前記制御
信号とし、前記偏差が所定幅内に入ると第2の制御演算
手段3の出力を前記制御信号とするように構成されたも
のとした。
【0007】
【作用】バルブ開度設定信号に基づく設定開度と開度検
出手段9で検出されるバルブの実開度との偏差が比較手
段4でチェックされる。この偏差が所定幅以上である間
は、第1の制御演算手段2により、開度検出手段9から
の開度位置信号のフィードバックによる制御演算が行な
われ、切り替え手段5を介してその制御信号が制御手段
1の出力として電空変換手段6へ送出される。偏差が所
定幅内に入ると、切り替え手段5が第2の制御演算手段
3の制御信号を制御手段1の出力とする。第2の制御演
算手段3では、圧力検出手段10からの空気圧信号を用
いたフィードバック制御により制御演算して制御信号を
出力する。ここでは、開度位置信号を用いないから、バ
ルブのシールパッキンの摩擦抵抗などの影響を受けない
制御が行なわれる。
【0008】
【実施例】図2は本発明の実施例を示す図である。制御
部20には外部コントローラからバルブの開度を設定す
るバルブ開度設定信号Rが入力される。制御部20から
の制御信号に応じて外部の圧力供給源からの空気圧を制
御して出力する電空変換部21が設けられ、電空変換部
21からの制御圧を受けるパイロット弁23の出力によ
り駆動部24がバルブ8を駆動する。
【0009】バルブ8には開度検出手段としてのポジシ
ョンセンサ25が組み付けられ、ポジションセンサ25
の出力がA/Dコンバータ26を介して制御部20へフ
ィードバックされるようになっている。さらにパイロッ
ト弁23の出力圧を検出する圧力センサ27が設けら
れ、圧力センサ27の検出出力がA/Dコンバータ28
を介して制御部20に入力されるようになっている。
【0010】図3には、制御部20における処理の流れ
が示される。まずステップ101において、外部コント
ローラからバルブの開度を設定するバルブ開度設定信号
Rが入力されるとともに、ステップ102でポジション
センサ25の出力がA/Dコンバータ26を介して入力
される。ステップ103では、バルブ開度設定信号Rに
基づく設定開度とポジションセンサ25からのフィード
バック信号である実開度との偏差eがチェックされる。
【0011】ここで、上記偏差eが所定幅Pe、例えば
1%以上である間は、ステップ104に進んで、その偏
差を変数に含んでPID制御が行なわれ、上記入力され
たバルブ開度設定信号に対応して偏差を縮める方向に制
御値が演算されて、電空変換部21への制御信号が出力
される。そして、ステップ103のチェックで偏差が所
定幅Peより小さくなると、ステップ105に進んで、
圧力センサ27からA/Dコンバータ28を介して入力
されるパイロット弁23のそのときの圧力値が記憶され
る。
【0012】このあと、ステップ106において、パイ
ロット弁27の出力圧がこの記憶された圧力値に保持さ
れるように、圧力センサ27の検出出力をフィードバッ
ク信号として制御値が演算され、制御信号として出力さ
れる。ステップ101〜102、104が発明の第1の
制御演算手段を構成し、ステップ105〜106が第2
の制御演算手段を構成している。またステップ103は
比較手段および切り替え手段を兼ねている。
【0013】この実施例は以上のように構成され、バル
ブ開度の制御において先ずはポジションセンサからの開
度位置信号によるフィードバックで制御し、バルブ開度
設定信号に基づく設定開度との偏差が所定範囲内に入っ
た後は圧力センサによりそのときのパイロット弁出力圧
を測定記憶して、その出力圧を維持するようにしたか
ら、バルブシールパッキンの摩擦抵抗などの影響を受け
ず、このため設定開度付近になってからのふらつきがな
くなり、またこれによってバルブ開度整定までの制御時
間が短縮される結果、応答性が向上するという効果があ
る。
【0014】なお、実施例では駆動手段への空気圧検出
をパイロット弁出力圧を検出する圧力センサにより行な
っているが、これに限らず、例えばパイロット弁を駆動
する電空変換部の出力圧を検出して、目標とする設定開
度付近における圧力フィードバックに用いることもでき
る。さらにまた、ポジションセンサの形式もとくに限定
されるものではない。
【0015】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、バルブの実開
度位置を検出する開度検出手段に加え、駆動手段への空
気圧を検出する圧力検出手段を備え、設定開度とバルブ
の実開度との偏差が所定幅に入るまでは実開度位置信号
を用いたフィードバック制御を行ない、偏差が所定幅に
入ったあとは空気圧信号を用いたフィードバック制御に
切り替えるものとしたから、バルブの開度が設定開度付
近になってからのふらつきがなくなるとともに、応答性
が向上するという効果がある
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図である。
【図2】発明の実施例を示す図である。
【図3】実施例における処理の流れを示すフローチャー
トである。
【図4】従来例を示す図である。
【図5】駆動部とポテンショメータのレイアウトを示す
図である。
【符号の説明】
1 制御手段 2 第1の制御演算手段 3 第2の制御演算手段 4 比較手段 5 切り替え手段 6 電空変換手段 7 駆動手段 8 バルブ 9 開度検出手段 10 圧力検出手段 20 制御部 21 電空変換部 23 パイロット弁 24 駆動部 25 ポジションセンサ 26、28 A/Dコンバータ 27 圧力センサ 30 制御部 31 電空変換部 34 駆動部 35 ポジションセンサ 36 A/Dコンバータ 37 フレーム 38 ステム 39 レバー 40 バルブボディ 41 ポテンショメータ 42 ピン R バルブ開度設定信号

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バルブ開度設定信号が入力される制御手
    段と、該制御手段からの制御信号に応じて制御された空
    気圧を出力する電空変換手段と、この制御された空気圧
    によりバルブを駆動する駆動手段とを備えるポジショナ
    において、前記バルブの開度に対応する位置信号を出力
    する開度検出手段と、駆動手段への前記空気圧を検出
    し、空気圧信号を出力する圧力検出手段とを備え、前記
    制御手段は、バルブ開度設定信号と位置信号を比較する
    比較手段と、位置信号を用いたフィードバック制御によ
    り制御値を演算する第1の制御演算手段と、空気圧信号
    を用いたフィードバック制御により制御値を演算する第
    2の制御演算手段と、前記第1および第2の制御演算手
    段の出力を切り替える切り替え手段とからなり、バルブ
    開度設定信号と位置信号の偏差が所定幅以上のとき第1
    の制御演算手段の出力を前記制御信号とし、前記偏差が
    所定幅内に入ると第2の制御演算手段の出力を前記制御
    信号とするように構成したことを特徴とするポジショ
    ナ。
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