JP6295219B2 - バルブシミュレータ - Google Patents

Description

この発明は、調節弁の開度を制御するポジショナに搭載される制御部からの制御出力を模擬入力とするバルブシミュレータに関するものである。

従来より、流体が流れる管路に設けられる調節弁に対してポジショナを取り付け、このポジショナによって調節弁の開度を制御するようにしている。

このポジショナは、上位装置から送られてくる弁開度設定値と調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差を求め、この偏差に所定の演算を施して得られる電気信号を制御出力として出力する制御部と、この制御部からの制御出力を空気圧信号に変換する電空変換器と、この電空変換器が変換した空気圧信号を増幅し調節弁の操作器へ出力するパイロットリレーとを備えている（例えば、特許文献１参照）。

図７に従来のポジショナの要部の構成を示す。同図において、１（１Ａ）はポジショナ、２は調節弁であり、調節弁２にはその弁開度（バルブの開度）を検出する開度センサ３が設けられている。ポジショナ１Ａは、制御部１１（１１Ａ）と、電空変換器（ＥＰＭ）１２と、パイロットリレー１３とを備えており、開度センサ３が検出する調節弁２の弁開度が実開度値θｐｖとして制御部１１Ａへフィードバックされるようになっている。

ポジショナ１Ａにおいて、制御部１１Ａは、上位装置（図示せず）からの弁開度設定値θｓｐと開度センサ３からの実開度値θｐｖとの偏差を求め、この偏差にＰＩＤ制御演算を施して得られる電気信号を制御出力ＭＶ（ＥＰＭ駆動信号）として出力する。

電空変換器１２は、制御部１１からの制御出力ＭＶを空気圧信号（ノズル背圧）Ｐｎに変換する。パイロットリレー１３は、電空変換器１２からの空気圧信号Ｐｎを増幅し、空気圧Ｐｏとして調節弁２の操作器２ａへ出力する。これにより、操作器２ａ内のダイアフラム室に空気圧Ｐｏの空気が流入し、調節弁２のバルブ２ｂの開度が調整される。

なお、このポジショナ１Ａにおいて、電空変換器１２とパイロットリレー１３とによって、制御部１１Ａからの制御出力ＭＶを調節弁２への空気圧（出力空気圧）Ｐｏに変換する電空変換部１４が構成されている。また、電空変換器１２およびパイロットリレー１３には、外部からの供給空気圧Ｐｓが供給される。

また、このポジショナ１Ａにおいて、パイロットリレー１３は空気圧の出力ポートを１つしか有しておらず、この１つの出力ポートから出力される空気圧Ｐｏによって調節弁２を正動作（制御出力ＭＶに対応した方向に駆動）あるいは逆動作（制御出力ＭＶに対して反対の方向に駆動）させる。このような動作形式のポジショナを単動型ポジショナと呼んでいる。

このポジショナ１Ａに採用された制御方式の場合、制御部１１Ａの制御対象には、調節弁２だけではなく、調節弁２に空気流量および空気圧力を加える電空変換部１４も含まれる。電空変換部１４の特性が線形であり、素直な特性であれば、このような制御方式でも充分である。しかし、実際は電空変換部１４はヒステリシスや不感帯等の非線形要素を持ち、制御を複雑にしている。そのため、この制御方式では、整定性（安定性）において限界がある。そこで、バルブ開度制御の整定性を改善した制御方式が特許文献２に示されている。

図８は特許文献２に示された制御方式の概略を示す図である。このポジショナ１（１Ｂ）では、制御対象である調節弁２からフィードバックされてくる実開度値θｐｖを制御部１１（１１Ｂ）への第１のフィードバック値とする一方、パイロットリレー１３からの調節弁２への出力空気圧Ｐｏを圧力センサ１５によって検出するようにし、この圧力センサ１５によって検出される出力空気圧Ｐｏを制御部１１Ｂへの第２のフィードバック値としている。

このポジショナ１Ｂにおいて、制御部１１Ｂは、圧力センサ１５によって検出される出力空気圧Ｐｏからマイナー制御ループのフィードバック値を求める。そして、第１のフィードバック値（実開度値θｐｖ）から得られる制御出力をメジャー制御ループの制御出力とし、このメジャー制御ループの制御出力からマイナー制御ループのフィードバック値を減算して補正制御出力を求め、この補正制御出力を制御出力ＭＶとして電空変換器１２へ出力する。

図９は、パイロットリレー１３が空気圧の出力ポートを２つ有している例を示す図である。このポジショナ１（１Ｃ）において、パイロットリレー１３は、第１のポートから空気圧Ｐｏ１を出力し、第２のポートから空気圧Ｐｏ２を出力する。

このポジショナ１Ｃにおいて、調節弁２を正動作（制御出力ＭＶに対応した方向に駆動）させる場合には第１のポートの空気圧Ｐｏ１を第２のポートの空気圧Ｐｏ２よりも高くし、調節弁２を逆動作（制御出力ＭＶに対して反対の方向に駆動）させる場合には第２のポートの空気圧Ｐｏ２を第１のポートの空気圧Ｐｏ１よりも高くする。このような動作形式のポジショナを複動型ポジショナと呼んでいる。

このポジショナ１Ｃでは、パイロットリレー１３からの調節弁２への第１のポートの空気圧（出力空気圧）Ｐｏ１を圧力センサ１５−１によって検出するようにし、パイロットリレー１３からの調節弁２への第２のポートの空気圧（出力空気圧）Ｐｏ２を圧力センサ１５−２によって検出するようにし、この圧力センサ１５−１および１５−２によって検出される出力空気圧Ｐｏ１およびＰｏ２を制御部１１（１１Ｃ）への第２のフィードバック値としている。

このポジショナ１Ｃにおいて、制御部１１Ｃは、圧力センサ１５−１および１５−２によって検出される出力空気圧Ｐｏ１およびＰｏ２から差圧ΔＰｏ（ΔＰｏ＝Ｐｏ１−Ｐｏ２）を求め、この求めた差圧ΔＰｏからマイナー制御ループのフィードバック値を求める。そして、第１のフィードバック値（実開度値θｐｖ）から得られる制御出力をメジャー制御ループの制御出力とし、このメジャー制御ループの制御出力からマイナー制御ループのフィードバック値を減算して補正制御出力を求め、この補正制御出力を制御出力ＭＶとして電空変換器１２へ出力する。

このように、ポジショナには各種の制御方式のものがあり、調節弁と組み合わせて用いられる。このポジショナの開発に際しては、調節弁と組み合わせて、各種の評価試験が行われる。

実開昭６２−２８１１８号公報 特開２００１−２２１２０１号公報 特許第２６８５６２９号公報

しかしながら、ポジショナと調節弁とを組み合わせて各種の評価試験を行う場合、入出力特性が異なる様々な評価用の調節弁を準備する必要がある。また、準備した評価用の調節弁をその都度、ポジショナへ取り付け、配線作業を行う必要がある。

このように、従来においては、評価用の調節弁を準備したり、準備した評価用の調節弁をポジショナへ取り付けたり、配線作業を行ったりしなければならず、ポジショナを開発する際の大きな負担となっていた。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、評価用の調節弁を用いることなく、所望の調節弁をポジショナと組み合わせた時の動作を再現させて、各種の評価試験を行うことが可能なバルブシミュレータを提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、上位装置から送られてくる弁開度設定値と調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差に応じた電気信号を制御出力として出力する制御部と、この制御部からの制御出力を空気圧に変換し調節弁の操作器へ出力する電空変換部とを備えるポジショナに搭載される制御部からの制御出力を入力とするバルブシミュレータであって、調節弁および電空変換部の特性を模して得られる模擬入力に応じた調節弁の実開度値を示す信号を第１の模擬信号として生成し、この生成した第１の模擬信号を制御部に返送する処理部を備えることを特徴とする。

この発明において、バルブシミュレータは、ポジショナに搭載される制御部からの制御出力を擬似入力とし、調節弁および電空変換部の特性を模して得られる擬似入力に応じた調節弁の実開度値を示す信号を第１の模擬信号として生成し、この生成した第１の模擬信号を制御部に返送する。

本発明において、電空変換部の特性としてポジショナに搭載されている電空変換部の特性を用い、調節弁の特性として所望の調節弁の特性を用いるものとすれば、評価用の調節弁を用いることなく、所望の調節弁をポジショナと組み合わせた時の動作を再現させて、各種の評価試験を行うことが可能となる。

例えば、本発明では、ポジショナに接続し得る複数の調節弁の特性を記憶する調節弁特性記憶部と、調節弁特性記憶部に記憶されている複数の調節弁の特性の中から所望の調節弁の特性の指定を可能とする調節弁特性指定部とを設け、調節弁特性指定部で指定された調節弁の特性および電空変換部の特性を模して得られる擬似入力に応じた調節弁の実開度値を示す信号を第１の模擬信号として生成し、この生成した第１の模擬信号を制御部に返送するようにする。このようにすると、複数の調節弁の特性の中から所望の調節弁の特性を指定し、その指定した調節弁をポジショナと組み合わせた時の動作を再現させて、各種の評価試験を行うことが可能となる。

また、本発明において、第１の模擬信号に加え、調節弁および電空変換部の特性を模して得られる擬似入力に応じた電空変換部からの調節弁への出力空気圧を示す信号を第２の模擬信号として生成し、この生成した第２の模擬信号を制御部に返送するようにしてもよい。

すなわち、ポジショナの制御方式として、電空変換部からの調節弁への出力空気圧を制御部にフィードバックする方式を採用するような場合には、調節弁および電空変換部の特性を模して得られる擬似入力に応じた調節弁の実開度値を示す信号（第１の模擬信号）だけではなく、調節弁および電空変換部の特性を模して得られる擬似入力に応じた出力空気圧を示す信号（第２の模擬信号）も制御部に返送するようにする。

なお、自動車の車体の運動特性の設計段階におけるパラメータや不具合箇所などの評価に用いられるシミュレータ装置の例が例えば特許文献３に示されている。この特許文献３に示されたシミュレータ装置では、車体運動に関連した疑似信号を発生させ、この疑似信号を自動変速機を含む駆動・伝達系に関連した演算結果に基づいて補正して、制御装置に出力する。しかし、このシミュレータ装置はあくまで自動車用のものであり、ポジショナと組み合わせた時のバルブの動作を再現させるバルブシミュレータに適用することは困難である。

本発明によれば、ポジショナに搭載される制御部からの制御出力を擬似入力とし、調節弁および電空変換部の特性を模して得られる擬似入力に応じた調節弁の実開度値を示す信号を第１の模擬信号として生成し、この生成した第１の模擬信号を制御部に返送するようにしたので、評価用の調節弁を用いることなく、所望の調節弁をポジショナと組み合わせた時の動作を再現させて、各種の評価試験を行うことが可能となる。

本発明に係るバルブシミュレータの一実施の形態（実施の形態１）の要部の構成を示す図である。 実施の形態１のバルブシミュレータにおける処理部の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明に係るバルブシミュレータの他の実施の形態（実施の形態２）の要部の構成を示す図である。 実施の形態２のバルブシミュレータにおける処理部の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明に係るバルブシミュレータの別の実施の形態（実施の形態３）の要部の構成を示す図である。 実施の形態３のバルブシミュレータにおける処理部の動作を説明するためのフローチャートである。 従来のポジショナの要部の構成を示す図である。 単動型ポジショナにおいて出力空気圧を制御部にフィードバックするようにした制御方式を示す図である。 複動型ポジショナにおいて出力空気圧を制御部にフィードバックするようにした制御方式を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〔実施の形態１〕
図１は本発明に係るバルブシミュレータの一実施の形態（実施の形態１）の要部の構成を示す図である。

この実施の形態１のバルブシミュレータ４（４Ａ）は、図７に示したポジショナ１（１Ａ）に搭載される制御部１１（１１Ａ）と接続され、この制御部１１（１１Ａ）からの制御出力ＭＶ（ＥＰＭ駆動信号）を疑似入力とする。

なお、バルブシミュレータ４を接続する制御部１１は、ポジショナ１に搭載する前の状態であってもよいし、ポジショナ１に搭載されている状態であってもよい。以下の説明において、制御部１１はポジショナ１に搭載する前の状態、すなわち制御部１１が１つのモジュールとして機能する状態であるものとする。以下、バルブシミュレータ４を接続する制御部１１をポジショナ本体モジュールと呼ぶ。

図１において、バルブシミュレータ４Ａは、処理部４１と、調節弁特性記憶部４２と、電空変換部特性記憶部４３と、調節弁特性指定部４４と、Ｉ／Ｖ変換回路（Ａ／Ｄ回路）４５と、Ｄ／Ａ回路４６とを備えている。

処理部４１は、プロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit））や記憶装置（ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）など）からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。

調節弁特性記憶部４２には、ポジショナ１Ａに調節弁２として接続し得る複数の調節弁の特性（入出力特性）が記憶されている。本実施の形態では、ポジショナ１Ａに接続し得る複数の調節弁の特性として、バルブＡ特性プログラムＰＧＡ、バルブＢ特性プログラムＰＧＢ、バルブＣ特性プログラムＰＧＣ・・・・が記憶されている。

また、電空変換部特性記憶部４３には、ポジショナ１Ａに搭載されている電空変換部１４の特性（入出力特性）が記憶されている。調節弁特性指定部４４は、オペレータとの間のマンマシンインタフェースとされ、調節弁特性記憶部４２に記憶されている複数の調節弁の特性の中から所望の調節弁の特性の指定を可能とする。本実施の形態において、調節弁特性指定部４４は、オペレータによって指定された調節弁の型番などを処理部４１へ伝える。

Ｉ／Ｖ変換回路４５は、ポジショナ本体モジュール１１Ａからの制御出力ＭＶ（アナログ値）を疑似入力とし、この疑似入力ＭＶをデジタル値に変換して処理部４１へ送る。Ｄ／Ａ回路４６は、処理部４１から第１の模擬信号Ｓ１として送られてくる後述する調節弁の実開度値θｐｖを示す信号（デジタル値）をデジタル値からアナログ値に変換し、ポジショナ本体モジュール１１Ａへ送る。

以下、このバルブシミュレータ４Ａの動作について、処理部４１が有する本実施の形態特有の機能を交えながら説明する。なお、このバルブシミュレータ４Ａは、ポジショナ本体モジュール１１Ａからの給電により駆動される。

オペレータは、ポジショナ１Ａ（図７）に所望の調節弁を組み合わせて各種の評価試験を行いたい場合、ポジショナ１Ａに搭載されるポジショナ本体モジュール１１Ａにバルブシミュレータ４Ａを接続する。そして、調節弁特性指定部４４より、ポジショナ１Ａと組み合わせる調節弁を指定する。この場合、調節弁の型番などを入力することにより、所望の調節弁を指定する。

すると、処理部４１は、調節弁特性指定部４４より入力された型番などの情報からオペレータが指定した調節弁を特定し、その特定した調節弁の特性を調節弁特性記憶部４２に記憶されている複数の調節弁の特性の中から取得する。例えば、オペレータが指定した調節弁がバルブＡであった場合、処理部４１は、調節弁特性記憶部４２に記憶されている複数の調節弁の特性の中からバルブＡ特性プログラムＰＧＡを取得する。

一方、処理部４１は、Ｉ／Ｖ変換回路４５を介して、周期的に、ポジショナ本体モジュール１１Ａからの制御出力ＭＶ（ＥＰＭ駆動信号）を疑似入力として取り込む。

そして、この取り込んだ疑似入力ＭＶより操作量としてＭＶ値を計算し（図２：ステップＳ１０１）、この計算したＭＶ値と供給空気圧Ｐｓとを元にしてノズル背圧Ｐｎを計算する（ステップＳ１０２）。なお、処理部４１において、供給空気圧Ｐｓは一定値を用いる。

次に、処理部４１は、ステップＳ１０２で計算したノズル背圧Ｐｎと供給空気圧Ｐｓとを元にして出力空気圧Ｐｏを計算し（ステップＳ１０３）、この計算した出力空気圧Ｐｏと供給空気圧Ｐｓとを元にして弁開度（実開度値）θｐｖを計算する（ステップＳ１０４）。

そして、処理部４１は、この計算した実開度値θｐｖを示す信号（弁開度信号）を第１の模擬信号Ｓ１とし、この第１の模擬信号Ｓ１（θｐｖ）をＤ／Ａ回路４６を介してポジショナ本体モジュール１１Ａに返送する。

処理部４１は、このステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理に際し、調節弁特性記憶部４２に記憶されている複数の調節弁の特性の中から取得した調節弁の特性（オペレータが指定した調節弁の特性）と、電空変換部特性記憶部４３に記憶されているポジショナ１Ａに搭載されている電空変換部１４の特性とを使用する。

これにより、オペレータが指定した調節弁およびポジショナ１Ａに搭載されている電空変換部１４の特性を模して得られる模擬入力ＭＶに応じた調節弁の実開度値θｐｖを示す信号（弁開度信号）が第１の模擬信号Ｓ１として生成され、この生成された第１の模擬信号Ｓ１がＤ／Ａ回路４６を介してポジショナ本体モジュール１１Ａに返送されるものとなる。

このようにして、本実施の形態によれば、バルブシミュレータ４Ａにおいて、評価用の調節弁を用いることなく、所望の調節弁をポジショナ１Ａと組み合わせた時の動作が再現されるものとなり、ポジショナ１Ａと所望の調節弁とを擬似的に組み合わせるようにして、各種の評価試験を行うことができるようになる。

〔実施の形態２〕
図３は本発明に係るバルブシミュレータの他の実施の形態（実施の形態２）の要部の構成を示す図である。

この実施の形態２のバルブシミュレータ４（４Ｂ）は、図８に示したポジショナ１（１Ｂ）に搭載される制御部１１（１１Ｂ）と接続され、この制御部１１（１１Ｂ）からの制御出力（ＥＰＭ駆動信号）ＭＶを疑似入力とする。

図３において、図１と同一符号は図１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態２のバルブシミュレータ４Ｂにおいて、処理部４１は、第１の模擬信号Ｓ１に加え、オペレータが指定した調節弁およびポジショナ１Ｂに搭載されている電空変換部１４の特性を模して得られる擬似入力ＭＶに応じた出力空気圧Ｐｏを含む圧力信号を第２の模擬信号Ｓ２として生成し、この生成した第２の模擬信号Ｓ２をポジショナ１Ｂに搭載される制御部（ポジショナ本体モジュール）１１Ｂに返送する。

図４に図２に対応するフローチャートを示す。この実施の形態２のバルブシミュレータ４Ｂにおいて、処理部４１は、Ｉ／Ｖ変換回路４５を介して、周期的に、ポジショナ本体モジュール１１Ｂからの制御出力（ＥＰＭ駆動信号）ＭＶを疑似入力として取り込む。

そして、この取り込んだ疑似入力ＭＶより操作量としてＭＶ値を計算し（ステップＳ２０１）、この計算したＭＶ値と供給空気圧Ｐｓとを元にしてノズル背圧Ｐｎを計算する（ステップＳ２０２）。

次に、処理部４１は、ステップＳ２０２で計算したノズル背圧Ｐｎと供給空気圧Ｐｓとを元にして出力空気圧Ｐｏを計算し（ステップＳ２０３）、この計算した出力空気圧Ｐｏと供給空気圧Ｐｓとを元にして調節弁の弁開度（実開度値）θｐｖを計算する（ステップＳ２０４）。

そして、処理部４１は、この計算した実開度値θｐｖを示す信号（弁開度信号）を第１の模擬信号Ｓ１とし、この第１の模擬信号Ｓ１（θｐｖ）をＤ／Ａ回路４６を介してポジショナ本体モジュール１１Ｂに返送する。

また、処理部４１は、ステップＳ２０３で計算した出力空気圧Ｐｏを示す信号（圧力信号）と合わせて、ステップＳ２０２で計算したノズル背圧Ｐｎを示す信号（圧力信号）および供給空気圧Ｐｓを示す信号（圧力信号）を第２の模擬信号Ｓ２とし、この第２の模擬信号Ｓ２をポジショナ本体モジュール１１Ｂに返送する。

なお、第２の模擬信号Ｓ２には、出力空気圧Ｐｏだけではなく、ノズル背圧Ｐｎや供給空気圧Ｐｓも含まれているが、この出力空気圧Ｐｏ，ノズル背圧Ｐｎ，供給空気圧ＰｓはＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）通信により、周期Ｔで１つずつポジショナ本体モジュール１１Ｂに送信する。

すなわち、第２の模擬信号Ｓ２には出力空気圧Ｐｏとノズル背圧Ｐｎと供給空気圧Ｐｓとが含まれるが、周期Ｔのタイミングで送信される圧力データは３種類のうちの１つだけで、送信される圧力データの種類はポジショナ本体モジュール１１Ｂから出力されるセレクト信号ＳＥＬによって決定される。

処理部４１は、このステップＳ２０１〜Ｓ２０４における処理において、調節弁特性記憶部４２に記憶されている複数の調節弁の特性の中から取得した調節弁の特性（オペレータが指定した調節弁の特性）と、電空変換部特性記憶部４３に記憶されているポジショナ１Ｂに搭載されている電空変換部１４の特性とを使用する。

これにより、オペレータが指定した調節弁およびポジショナ１Ｂに搭載されている電空変換部１４の特性を模して得られる模擬入力ＭＶに応じた調節弁の実開度値θｐｖを示す信号（弁開度信号）が第１の模擬信号Ｓ１として生成され、この生成された第１の模擬信号Ｓ１がＤ／Ａ回路４６を介してポジショナ本体モジュール１１Ｂに返送されるものとなる。

また、オペレータが指定した調節弁およびポジショナ１Ｂに搭載されている電空変換部１４の特性を模して得られる模擬入力ＭＶに応じた出力空気圧Ｐｏを含む信号（圧力信号）が第２の模擬信号Ｓ２として生成され、この生成された第２の模擬信号Ｓ２がポジショナ本体モジュール１１Ｂに返送されるものとなる。

このようにして、本実施の形態によれば、バルブシミュレータ４Ｂにおいて、評価用の調節弁を用いることなく、所望の調節弁をポジショナ１Ｂと組み合わせた時の動作が再現されるものとなり、ポジショナ１Ｂと所望の調節弁とを擬似的に組み合わせるようにして、各種の評価試験を行うことができるようになる。

〔実施の形態３〕
図５は本発明に係るバルブシミュレータの別の実施の形態（実施の形態３）の要部の構成を示す図である。

この実施の形態３のバルブシミュレータ４（４Ｃ）は、図９に示したポジショナ１（１Ｃ）に搭載される制御部１１（１１Ｃ）と接続され、この制御部１１（１１Ｃ）からの制御出力（ＥＰＭ駆動信号）ＭＶを疑似入力とする。

図５において、図１と同一符号は図１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態３のバルブシミュレータ４Ｃにおいて、処理部４１は、第１の模擬信号Ｓ１に加え、オペレータが指定した調節弁およびポジショナ１Ｃに搭載されている電空変換部１４の特性を模して得られる擬似入力ＭＶに応じた出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２を含む圧力信号を第２の模擬信号Ｓ２として生成し、この生成した第２の模擬信号Ｓ２をポジショナ１Ｃに搭載される制御部（ポジショナ本体モジュール）１１Ｃに返送する。

図６に図２に対応するフローチャートを示す。この実施の形態３のバルブシミュレータ４Ｃにおいて、処理部４１は、Ｉ／Ｖ変換回路４５を介して、周期的に、ポジショナ本体モジュール１１Ｃからの制御出力（ＥＰＭ駆動信号）ＭＶを疑似入力として取り込む。

そして、この取り込んだ疑似入力ＭＶより操作量としてＭＶ値を計算し（ステップＳ３０１）、この計算したＭＶ値と供給空気圧Ｐｓとを元にしてノズル背圧Ｐｎを計算する（ステップＳ３０２）。

次に、処理部４１は、ステップＳ３０２で計算したノズル背圧Ｐｎと供給空気圧Ｐｓとを元にして出力空気圧Ｐｏ１を計算し（ステップＳ３０３）、この計算した出力空気圧Ｐｏ１と供給空気圧Ｐｓとを元にして出力空気圧Ｐｏ２を計算する（ステップＳ３０４）。

そして、ステップＳ３０２で計算した出力空気圧Ｐｏ１とステップＳ３０４で計算した出力空気圧Ｐｏ２と供給空気圧Ｐｓとを元にして、調節弁の弁開度（実開度値）θｐｖを計算する（ステップＳ３０５）。

そして、処理部４１は、この計算した実開度値θｐｖを示す信号（弁開度信号）を第１の模擬信号Ｓ１とし、この第１の模擬信号Ｓ１をＤ／Ａ回路４６を介してポジショナ本体モジュール１１Ｃに返送する。

また、処理部４１は、ステップＳ３０３で計算した出力空気圧Ｐｏ１を示す信号（圧力信号）、ステップＳ３０４で計算した出力空気圧Ｐｏ２を示す信号（圧力信号）と合わせて、ステップＳ３０２で計算したノズル背圧Ｐｎを示す信号（圧力信号）および供給空気圧Ｐｓを示す信号（圧力信号）を第２の模擬信号Ｓ２とし、この第２の模擬信号Ｓ２をポジショナ本体モジュール１１Ｃに返送する。

なお、第２の模擬信号Ｓ２には、出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２だけではなく、ノズル背圧Ｐｎや供給空気圧Ｐｓも含まれているが、この出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２，ノズル背圧Ｐｎ，供給空気圧ＰｓはＳＰＩ通信により、周期Ｔで１つずつポジショナ本体モジュール１１Ｂに送信する。

すなわち、第２の模擬信号Ｓ２には出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２とノズル背圧Ｐｎと供給空気圧Ｐｓとが含まれるが、周期Ｔのタイミングで送信される圧力データは４種類のうちの１つだけで、送信される圧力データの種類はポジショナ本体モジュール１１Ｃから出力されるセレクト信号ＳＥＬによって決定される。

処理部４１は、このステップＳ３０１〜Ｓ３０５における処理において、調節弁特性記憶部４２に記憶されている複数の調節弁の特性の中から取得した調節弁の特性（オペレータが指定した調節弁の特性）と、電空変換部特性記憶部４３に記憶されているポジショナ１Ｃに搭載されている電空変換部１４の特性とを使用する。

これにより、オペレータが指定した調節弁およびポジショナ１Ｃに搭載されている電空変換部１４の特性を模して得られる模擬入力ＭＶに応じた調節弁の実開度値θｐｖを示す信号（弁開度信号）が第１の模擬信号Ｓ１として生成され、この生成された第１の模擬信号Ｓ１がＤ／Ａ回路４６を介してポジショナ本体モジュール１１Ｃに返送されるものとなる。

また、オペレータが指定した調節弁およびポジショナ１Ｃに搭載されている電空変換部１４の特性を模して得られる模擬入力ＭＶに応じた出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２を含む信号（圧力信号）が第２の模擬信号Ｓ２として生成され、この生成された第２の模擬信号Ｓ２がポジショナ本体モジュール１１Ｃに返送されるものとなる。

このようにして、本実施の形態によれば、バルブシミュレータ４Ｃにおいて、評価用の調節弁を用いることなく、所望の調節弁をポジショナ１Ｃと組み合わせた時の動作が再現されるものとなり、ポジショナ１Ｃと所望の調節弁とを擬似的に組み合わせるようにして、各種の評価試験を行うことができるようになる。

以上の説明から分かるように、本実施の形態のバルブシミュレータ４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を用いれば、評価用の調節弁を用いることなく、ポジショナ１と所望の調節弁とを擬似的に組み合わせるようにして、各種の評価試験を行うことができるようになり、ポジショナを開発する際の負担を大幅に軽減させることができるようになる。

また、本実施の形態のバルブシミュレータ４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）では、入出力の処理および演算処理をＣＰＵで行うため、回路変更をすることなく、様々な調節弁の入出力特性を切り替えることが容易となる。様々な調節弁を準備する必要がなく、ポジショナ本体モジュール１１への取り付け、配線が容易である。

また、本実施の形態のバルブシミュレータ４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）は、外部電源が不要であり、持ち運びが容易なことから、調節弁に取り付けることなく、ポジショナ本体モジュール１１を検査したり、故障診断したりすることができるツールとして利用することもできる。

なお、上述した実施の形態では、調節弁の型番などで調節弁の特性を指定するようにしたが、操作器とバルブとの組み合わせなどで指定するようにしてもよい。

また、電空変換部特性記憶部４３に記憶させる電空変換部の特性についても、調節弁特性記憶部４２に記憶させる調節弁の特性と同様、複数の電空変換部の特性を記憶させるようにし、所望の電空変換部の特性を指定できるようにしてもよい。

また、図９には、複動型ポジショナとして、圧力センサ１５−１，１５−２によって検出される出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２を制御部１１Ｃに送るタイプを示したが、差圧センサを設けて出力空気圧Ｐｏ１とＰｏ２との差圧ΔＰｏを検出し、この検出した差圧ΔＰｏを制御部１１Ｃに送るようなタイプであっても構わない。

この場合、図５に示したバルブシミュレータ４Ｃは、模擬信号Ｓ２として差圧ΔＰｏを含む圧力信号をポジショナ本体モジュール１１Ｃに送るようにする。本発明でいう電空変換部からの調節弁への出力空気圧を示す信号には、出力空気圧Ｐｏや出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２だけではなく、差圧ΔＰｏもその概念に含まれるものである。

また、上述した実施の形態では、バルブシミュレータ４に電空変換部特性記憶部４３を設けたが、処理部４１で実行されるプログラムにポジショナ１に搭載されている電空変換部１４の特性を含めるものとすれば、電空変換部特性記憶部４３は必ずしも設けなくてもよい。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１（１Ａ〜１Ｃ）…ポジショナ、２…調節弁、２ａ…操作器、２ｂ…バルブ、３…開度センサ、４（４Ａ〜４Ｃ）…バルブシミュレータ、１１（１１Ａ〜１１Ｃ）…制御部、１２…電空変換器、１３…パイロットリレー、１４…電空変換部、１５…圧力センサ、４１…処理部、４２…調節弁特性記憶部、４３…電空変換部特性記憶部、４４…調節弁特性指定部、４５…Ｉ／Ｖ変換回路（Ａ／Ｄ回路）、４６…Ｄ／Ａ回路。

Claims (4)

1. 上位装置から送られてくる弁開度設定値と調節弁からフィードバックされてくる実開度値との偏差に応じた電気信号を制御出力として出力する制御部と、この制御部からの制御出力を空気圧に変換し前記調節弁の操作器へ出力する電空変換部とを備えるポジショナに搭載される前記制御部からの制御出力を模擬入力とするバルブシミュレータであって、
   前記調節弁および前記電空変換部の特性を模して得られる前記模擬入力に応じた前記調節弁の実開度値を示す信号を第１の模擬信号として生成し、この生成した第１の模擬信号を前記制御部に返送する処理部
   を備えることを特徴とするバルブシミュレータ。
2. 請求項１に記載されたバルブシミュレータにおいて、
   前記ポジショナに接続し得る複数の調節弁の特性を記憶する調節弁特性記憶部と、
   前記調節弁特性記憶部に記憶されている複数の調節弁の特性の中から所望の調節弁の特性の指定を可能とする調節弁特性指定部とを備え、
   前記処理部は、
   前記調節弁特性指定部で指定された調節弁の特性および前記電空変換部の特性を模して得られる前記擬似入力に応じた前記調節弁の実開度値を示す信号を第１の模擬信号として生成し、この生成した第１の模擬信号を前記制御部に返送する
   ことを特徴とするバルブシミュレータ。
3. 請求項１に記載されたバルブシミュレータにおいて、
   前記処理部は、
   前記第１の模擬信号に加え、前記調節弁および前記電空変換部の特性を模して得られる前記擬似入力に応じた前記電空変換部からの前記調節弁への出力空気圧を示す信号を第２の模擬信号として生成し、この生成した第２の模擬信号を前記制御部に返送する
   ことを特徴とするバルブシミュレータ。
4. 請求項１に記載されたバルブシミュレータにおいて、
   前記処理部は、
   前記第１の模擬信号に加え、前記調節弁および前記電空変換部の特性を模して得られる前記擬似入力に応じた前記電空変換部からの前記調節弁への出力空気圧を示す信号および前記電空変換部におけるノズル背圧を示す信号および前記電空変換部で使用する供給空気圧を示す信号を第２の模擬信号として生成し、この生成した第２の模擬信号を前記制御部に返送する
   ことを特徴とするバルブシミュレータ。

Images