JPH08219305A - Valve positioner - Google Patents

Valve positioner

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JPH08219305A
JPH08219305A JP2161995A JP2161995A JPH08219305A JP H08219305 A JPH08219305 A JP H08219305A JP 2161995 A JP2161995 A JP 2161995A JP 2161995 A JP2161995 A JP 2161995A JP H08219305 A JPH08219305 A JP H08219305A
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signal
valve
circuit
gain
valve opening
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Tsuyoshi Nishijima
剛志 西島
Takeshi Iwamoto
雄 岩本
Akira Inoue
晃 井上
Koji Omura
耕治 大村
Masahito Tsuchiya
正仁 土屋
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

PURPOSE: To diagnose and forecast the abnormality of the operation part of an adjusting valve, by changing the gain of the oscillation limit of a control computing element, in a condition where an input signal is introduced, into upper and lower limit values to detect the existence of the oscillation limit of a system in these values. CONSTITUTION: In a gain change circuit 49, the gain of a control computing element 34 is changed into Gv (L), a lower limit indicating a normal oscillation limit, to set the Gv (L) to the element 34. In an abnormality detection circuit 45, an abnormality-diagnosed signal is outputted by detecting a judgment signal in a lower limit gain value Gs (L) in accordance with the oscillation lilmit. In the circuit 45, when the judgment signal is not detected in the lower limit gain value Gs (L) in accordance with the oscillation limit, the gain of the element 34 is changed into Gv (H), the upper limit of the normal oscillation limit; and an abnormality-diagonosed signal is outputted by detecting the judgment signal Js (H) in an upper limit gain value Gs (H) in accordance with the oscillation limit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラントなどに設けら
れ各種流体の流量制御を行う調節弁に用いられるバルブ
ボジショナに係り、特に調節弁の弁開度を入力信号に基
づいて制御する機能のほかに、調節弁の操作部の異常に
対する診断予知をする診断予知機能をも有するように改
良されたバルブボジショナに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve positioner used in a control valve provided in a plant or the like for controlling flow rates of various fluids, and more particularly to a function for controlling the valve opening of the control valve based on an input signal. In addition to the above, the present invention relates to a valve positioner improved so as to also have a diagnostic predictive function of performing diagnostic prediction for an abnormality in the operating portion of a control valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は実開昭63−173503号に開
示されている従来のバルブボジショナの構成を示す構成
図である。以下、これについて説明する。このトップガ
イド型単座調節弁は、プロセス流体(被制御流体)1の
流量を制御する本体部2と、本体部2に弁プラグ3をそ
の軸方向に往復移動させるダイヤフラム式の操作部4と
から構成されており、さらに入力信号Iに応じて弁開度
を調整するバルブボジショナ30が付加されている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a structural diagram showing the structure of a conventional valve positioner disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-173503. Hereinafter, this will be described. This top guide type single seat control valve includes a main body 2 that controls the flow rate of a process fluid (controlled fluid) 1 and a diaphragm type operation portion 4 that causes the main body 2 to reciprocate a valve plug 3 in its axial direction. In addition, a valve positioner 30 for adjusting the valve opening degree according to the input signal I is added.

【0003】本体部2は上流側通路10にあるプロセス
流体1が仕切り壁11の中央部においてシートリング1
2がはめ込まれた開口部を通って下流側通路13に抜け
るように構成されている。
In the main body portion 2, the process fluid 1 in the upstream passage 10 has the seat ring 1 at the center of the partition wall 11.
2 is configured so as to pass through the fitted opening to the downstream side passage 13.

【0004】そして、弁プラグ3がガイドリング14に
沿って上下動することにより、開口部の開度が変化して
プロセス流体1の流量が制御される。弁プラグ3の上部
ロッド3aは本体上蓋15のプラグ挿通孔16にグラン
ドパッキン17を介して摺動自在に挿通されており、ロ
ッド3aの上端は操作部4のステム18とステムコネク
タ19を介して連結されている。
As the valve plug 3 moves up and down along the guide ring 14, the opening degree of the opening changes and the flow rate of the process fluid 1 is controlled. The upper rod 3a of the valve plug 3 is slidably inserted into the plug insertion hole 16 of the upper lid 15 of the main body via the gland packing 17, and the upper end of the rod 3a is inserted via the stem 18 and the stem connector 19 of the operating portion 4. It is connected.

【0005】ステム18はスプリング20により下方に
付勢されると共にその上端がダイヤフラム21に固定さ
れており、ダイヤフラムケース22の圧力室23内の圧
力に応じて上下動する。
The stem 18 is urged downward by a spring 20 and its upper end is fixed to the diaphragm 21, and moves up and down according to the pressure in the pressure chamber 23 of the diaphragm case 22.

【0006】圧力室23の内部圧力が増大すればステム
18が上方に引き上げられ、ステムコネクタ19を介し
て連結される弁プラグ3も上方に移動して本体部2に設
けられた開口部の弁開度が大きくなる。逆に、圧力室2
3の内部圧力が減少すれば、弁開度プラグ3が下方に移
動して弁開度が小さくなる。
When the internal pressure of the pressure chamber 23 increases, the stem 18 is pulled upward, and the valve plug 3 connected through the stem connector 19 also moves upward and the valve at the opening provided in the main body 2 is moved. The opening becomes large. Conversely, pressure chamber 2
When the internal pressure of 3 decreases, the valve opening plug 3 moves downward and the valve opening decreases.

【0007】圧力室23の圧力調整はバルブポジショナ
30によって行われる。バルブポジショナ30は弁開度
を示す信号を入力端子7から入力し、ステム18の上下
動に伴って回動するレバー24により弁開度を検出し、
その値をフイードバックして実際の弁開度を入力信号の
指示する弁開度と一致させるべく操作部4の圧力室2
3、つまり空気室の圧力調整を行う。
The pressure of the pressure chamber 23 is adjusted by the valve positioner 30. The valve positioner 30 inputs a signal indicating the valve opening degree from the input terminal 7, detects the valve opening degree by the lever 24 that rotates with the vertical movement of the stem 18,
The value is fed back to make the actual valve opening equal to the valve opening indicated by the input signal.
3, that is, the pressure of the air chamber is adjusted.

【0008】このような調節弁において、操作部4はス
テム18と本体上蓋15に固定されたスプリングケース
25と、このスプリングケース25内に配設されステム
18を下方に付勢するスプリング20と、スプリングケ
ース25上に配設されたダイヤフラムケース22と、こ
のダイヤフラムケース22内にその周縁部を保持されて
配設されたダイヤフラム21などで構成され、このダイ
ヤフラム21にステム18の上端が連結されている。
In such a control valve, the operating portion 4 includes a spring case 25 fixed to the stem 18 and the upper lid 15 of the main body, a spring 20 arranged in the spring case 25 and biasing the stem 18 downward. The diaphragm case 22 is arranged on the spring case 25, and the diaphragm 21 is arranged with its peripheral portion held in the diaphragm case 22. The upper end of the stem 18 is connected to the diaphragm 21. There is.

【0009】そして、ダイヤフラムケース22とスプリ
ングケース25との連結部には、空気室23のシール性
を保ためにオーリング27を介在させてステム18を挿
通してなるガイドブッシュ26が配設され、その外周に
ガスケット28が装着されている。なお、29はバルブ
ポジショナ30から出力する空気圧を空気室23に供給
するための空気供給経路としての配管である。
At the connecting portion between the diaphragm case 22 and the spring case 25, a guide bush 26, which is inserted through the stem 18 with an O-ring 27 interposed, is arranged in order to maintain the sealing property of the air chamber 23. A gasket 28 is attached to the outer periphery of the gasket. Reference numeral 29 is a pipe as an air supply path for supplying the air pressure output from the valve positioner 30 to the air chamber 23.

【0010】このバルブポジショナ30は、入力回路、
制御演算器、空気圧発生器、および弁変位検出器などに
よって構成され、調節弁の弁開度は入力信号Iとして与
えられる目標値である目標弁開度に常に追従する。
The valve positioner 30 includes an input circuit,
It is composed of a control calculator, an air pressure generator, a valve displacement detector and the like, and the valve opening of the control valve always follows the target valve opening which is a target value given as the input signal I.

【0011】このうち、入力回路は、図示しないコント
ローラから2本の伝送線(図示せず)を介して入力端子
7から電流値の形として与えられる入力信号Iをバルブ
ポジショナ30に内蔵される制御演算器に入力可能なよ
うに電圧値に変換すると共にバルブポジショナ30の回
路電源をも作成する。
Of these, the input circuit controls the built-in input signal I in the form of a current value from the input terminal 7 from the controller (not shown) via two transmission lines (not shown) in the valve positioner 30. The voltage value is converted so that it can be input to the arithmetic unit, and the circuit power supply of the valve positioner 30 is also created.

【0012】一方、弁変位検出器は、ポテンショメータ
或いはロータリーエンコーダなどにより構成されるもの
であり、弁リフトに伴って変化するレバー24の回転角
度から弁開度を検出し、これを電気信号に変換して制御
演算器に測定弁開度として出力する。
On the other hand, the valve displacement detector is composed of a potentiometer, a rotary encoder or the like, detects the valve opening degree from the rotation angle of the lever 24 which changes with the valve lift, and converts it into an electric signal. Then, the measured valve opening is output to the control calculator.

【0013】そして、制御演算器は、この入力装置から
の目標弁開度とレバー24に連動する弁リフト検出器か
らの測定弁開度とを比較し、これ等の偏差が零に近づく
ように空気圧発生器に対して空気圧制御信号を出力す
る。
Then, the control calculator compares the target valve opening degree from this input device with the measured valve opening degree from the valve lift detector which is interlocked with the lever 24, so that these deviations approach zero. An air pressure control signal is output to the air pressure generator.

【0014】さらに、この空気圧発生器は、この制御演
算器からの空気圧制御信号に基づいて出力空気圧を増
加、減少或いは保持して配管29を介して空気室23の
中の圧力を制御する。
Further, the air pressure generator controls the pressure in the air chamber 23 via the pipe 29 by increasing, decreasing or holding the output air pressure based on the air pressure control signal from the control calculator.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようなバルブポジショナには、次に説明するような問題
点がある。
However, the valve positioner as described above has the following problems.

【0016】(A)プロセス流体1に含まれる不純物な
どが弁プラグ3とガイドリング14、或いはグランドパ
ッキン17とロッド3aとの間に入り込み、これにより
摩擦力が増して最終的には“かじり”を生じてステム1
8が完全に動かなくなってから、オペレータがこのこと
に気がつくことがある。
(A) Impurities and the like contained in the process fluid 1 enter between the valve plug 3 and the guide ring 14 or between the gland packing 17 and the rod 3a, thereby increasing the frictional force and finally "galling". Stem 1
This may be noticed by the operator after the 8 is completely immobile.

【0017】(B)グランドパッキン17が変質・硬化
を起こして弾性を失ったり、摩擦が増加するなどして次
第に緩みが生じるので、定期的に保守者がパッキンの状
況をチエックして液漏れがないか否かを目視により監視
するなど人手を要していた。
(B) Since the gland packing 17 is deteriorated and hardened to lose its elasticity and gradually loosens due to increased friction, a maintenance person regularly checks the packing condition to cause liquid leakage. Manpower was required to visually check whether there was any.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための構成として、弁変位検出器により検出さ
れた調節弁の弁開度信号と入力信号が示す目標弁開度と
を一致させるように制御演算器から先の調節弁の操作部
に空気圧を供給することにより先の空気圧に応じて先の
調節弁の弁開度制御を行うバルブポジショナにおいて、
一定時間のあいだ診断信号を出力する診断信号発生手段
と、この診断信号が入力されることによりゲイン変更信
号を出力して先の制御演算器のゲインを変更するゲイン
変更手段と、先の入力信号と先の弁開度信号とが入力さ
れこれ等の信号の変化の発生回数の差が所定時間中に所
定値以上になった変化回数を計数する変化回数演算手段
と、この変化回数が基準値以上になったことを判定する
判定信号を出力する判定信号出力手段と、この判定信号
が出力されたときの先のゲインが予め設定された基準範
囲を越えたときに異常診断信号を出力する異常検出手段
とを具備し、これにより発振限界を計測して先の調節弁
の異常に対する診断予知を行うようにしたものである。
As a structure for solving the above problems, the present invention provides a valve opening signal of a control valve detected by a valve displacement detector and a target valve opening indicated by an input signal. In the valve positioner that controls the valve opening of the previous control valve according to the previous air pressure by supplying the air pressure from the control calculator to the operation part of the previous control valve so that they match.
Diagnostic signal generating means for outputting a diagnostic signal for a fixed period of time, gain changing means for outputting a gain changing signal by inputting this diagnostic signal to change the gain of the previous control arithmetic unit, and the previous input signal And the preceding valve opening signal are input, the number of changes calculation means for counting the number of changes in which the difference in the number of occurrences of changes in these signals exceeds a predetermined value within a predetermined time, and the number of changes is a reference value. Judgment signal output means for outputting a judgment signal for judging that the above is reached, and an abnormality for outputting an abnormality diagnosis signal when the previous gain when this judgment signal is output exceeds a preset reference range A detection means is provided, and the oscillation limit is measured by this to perform diagnostic prediction for the previous abnormality of the control valve.

【0019】[0019]

【作 用】診断信号発生手段は診断を行う一定時間のあ
いだ診断信号を出力する。ゲイン変更手段はこの診断信
号が入力されることによりゲイン変更信号を出力して制
御演算器のゲインを増減して系に発振を起こさせる。
[Operation] The diagnostic signal generating means outputs a diagnostic signal for a fixed time during which the diagnostic is performed. The gain changing means outputs the gain changing signal by inputting this diagnostic signal to increase or decrease the gain of the control arithmetic unit to cause the system to oscillate.

【0020】変化回数演算手段は目標弁開度を示す入力
信号と弁変位検出器により検出された調節弁の弁開度信
号とが入力されこれ等の信号の変化の発生回数の差が所
定時間中に所定値以上になった変化回数を計数する。そ
して、判定信号出力手段はこの変化回数が基準値以上に
なったことを判定する判定信号を異常検出手段に出力す
る。
An input signal indicating the target valve opening and the valve opening signal of the control valve detected by the valve displacement detector are input to the change number calculating means, and the difference in the number of changes in these signals occurs for a predetermined time. The number of changes that exceeds a predetermined value is counted. Then, the determination signal output means outputs to the abnormality detection means a determination signal for determining that the number of changes has become equal to or greater than the reference value.

【0021】異常検出手段は、この判定信号が出力され
たときの先のゲインが予め設定された基準範囲を越えた
ときに異常診断信号を出力する。このようにして、発振
限界を計測することにより先の調節弁の異常に対する診
断予知を行う。
The abnormality detecting means outputs an abnormality diagnosing signal when the previous gain when this judgment signal is output exceeds a preset reference range. In this way, the prediction of the abnormality of the control valve is predicted by measuring the oscillation limit.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図1は本発明の1実施例の構成を示すプロック
図である。なお、図2に示す従来のバルブポジショナと
同一の機能を有する部分には同一の符号を付して適宜に
その説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention. The parts having the same functions as those of the conventional valve positioner shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be appropriately omitted.

【0023】31は、入力信号Iが図示しない調節計な
どから伝送され、この入力信号Iに対応して本体部2と
操作部4とからなる調節弁32の弁開度を制御するメイ
ン制御回路である。このメイン制御回路31は主として
入力回路33、制御演算器34、空気圧発生器35、弁
変位検出器36などから構成されている。
Reference numeral 31 denotes a main control circuit for transmitting an input signal I from a controller (not shown) or the like, and controlling the valve opening of a control valve 32 composed of a main body 2 and an operating portion 4 in response to the input signal I. Is. The main control circuit 31 is mainly composed of an input circuit 33, a control calculator 34, an air pressure generator 35, a valve displacement detector 36 and the like.

【0024】入力回路33は、2本の伝送線から例えば
4〜20mAの電流信号として入力信号Iが入力され、
この入力信号Iのベース部分である4mA以下で内部の
回路を動作させる回路電源Ebを作り、残りの0〜16
mAを弁開度の目標値を与える電圧信号Viに変換す
る。
The input circuit 33 receives an input signal I as a current signal of 4 to 20 mA from two transmission lines,
The circuit power supply E b for operating the internal circuit is made at 4 mA or less which is the base portion of the input signal I, and the remaining 0 to 16
The mA is converted into a voltage signal V i that gives the target value of the valve opening.

【0025】制御演算器34は、その一方の入力端にこ
の電圧信号Viが印加され、他方の入力端には調節弁3
2のストロークが弁変位検出器36で検出されこれが弁
開度信号Vfとして変換されて印加されている。
The voltage signal V i is applied to one input end of the control calculator 34, and the control valve 3 is applied to the other input end.
The stroke 2 is detected by the valve displacement detector 36, and this is converted and applied as the valve opening signal V f .

【0026】制御演算器34はこれらの電圧信号Vi
弁開度信号Vfとが一致するように空気圧発生器35を
介して得た操作信号P0により操作部4を制御する。こ
の操作信号P0は本体部2と操作部4を連結するステム
18を上下させて本体部2の弁開度を調節すると共にこ
の上下動は回動するレバー24を介して弁変位検出器3
6に出力される。
The control calculator 34 controls the operating portion 4 by the operation signal P 0 obtained via the air pressure generator 35 so that the voltage signal V i and the valve opening signal V f coincide with each other. The operation signal P 0 moves the stem 18 connecting the main body 2 and the operating part 4 up and down to adjust the valve opening of the main body 2, and the vertical movement of the stem 18 is controlled by the lever 24 that rotates.
6 is output.

【0027】37は変化回数演算回路であり、この変化
回数演算回路37は第1の微分演算回路38、第2の微
分演算回路39、比較回路40、計数回路41などから
構成されている。
Reference numeral 37 is a change count calculation circuit, and this change count calculation circuit 37 is composed of a first differential calculation circuit 38, a second differential calculation circuit 39, a comparison circuit 40, a counting circuit 41 and the like.

【0028】微分演算回路38には、入力回路33から
入力信号Iの弁開度を制御する部分に対応する電圧信号
iが入力され、この電圧信号Viの変化の程度を把握す
るためにこれに微分演算が施されて比較回路40の入力
の一端に出力される。
The voltage signal V i corresponding to the portion for controlling the valve opening of the input signal I is input from the input circuit 33 to the differential operation circuit 38, and in order to grasp the degree of change of this voltage signal V i. This is subjected to a differential operation and output to one end of the input of the comparison circuit 40.

【0029】また、微分演算回路39には、弁変位検出
器36を介してステム18が上下に移動する信号である
弁開度信号Vfが入力され、この弁開度信号Vfの変化の
程度を把握するためにこれに微分演算が施されて比較回
路40の入力の他端に出力される。
Further, the differential operation circuit 39, via a valve displacement detector 36 is a signal stem 18 moves up and down the valve opening signal V f satisfies inputted, the change of the valve opening signal V f In order to grasp the degree, this is subjected to a differential operation and output to the other end of the input of the comparison circuit 40.

【0030】比較回路40は、これらの電圧信号Vi
変化率と弁開度信号Vfの変化率との差を演算して、判
定回路41に差信号SDとして出力する。この差信号SD
は弁開度信号Vfの変化から入力された電圧信号Viの変
化が消去されているので、純粋に弁開度信号Vfの変化
が抽出されている。
The comparison circuit 40 calculates the difference between the rate of change of the voltage signal V i and the rate of change of the valve opening signal V f , and outputs it to the determination circuit 41 as a difference signal S D. This difference signal S D
Since the change of the voltage signal V i input from the change in the valve opening signal V f satisfies been erased, the change in purely valve opening signal V f satisfies been extracted.

【0031】計数回路41は、計数開始信号SCと差信
号SDとが入力され、計数開始信号S Cで計数が開始さ
れ、この差信号SDの変化が予め設定された所定数Nを
越えたか否かを計数しその計数結果NCを出力する。
The counting circuit 41 has a counting start signal S.CAnd the difference
No. SDAre input, and the counting start signal S CStarts counting with
This difference signal SDChange of the predetermined number N
Counting whether or not the count is exceeded and counting result NCIs output.

【0032】判定信号出力回路42は、基準値設定回路
43と判定回路44とから構成されており、基準値設定
回路43は計数結果NCの判定基準となる基準値NSを判
定回路44に出力し、判定回路44は計数結果NCと基
準値NSとを比較して、計数結果NCが基準値NSを越え
たか否かを判断して基準値NSを越えたときに判定信号
Sを出力する。
The determination signal output circuit 42 is composed of a reference value setting circuit 43 and a determination circuit 44, and the reference value setting circuit 43 sends to the determination circuit 44 a reference value N S which is the determination reference of the counting result N C. and it outputs the determination when it exceeds the decision circuit 44 compares the count result N C and the reference value N S, the count result N C is the reference value N to determine whether or not exceeds the S criterion N S The signal J S is output.

【0033】異常検出回路45には、判定信号JS、ゲ
インGSが入力されており、判定信号JSがこの判定信号
Sを得たときの後述するゲイン範囲(GS(H)〜GS(L)
を越えたときに異常診断信号SAを出力する。
[0033] The abnormality detection circuit 45, the determination signal J S, and the gain G S is inputted, will be described later gain range when the judgment signal J S to obtain the judgment signal J S (G S (H) ~ G S (L)
When it exceeds, the abnormality diagnosis signal S A is output.

【0034】診断回路46は、タイマ回路47と診断信
号発生器48とから構成されている。このうち、タイマ
回路47は診断開始の際に診断動作時間TCを診断信号
発生器48に設定すると共に計数回路41に計数開始信
号SCを出力する。
The diagnostic circuit 46 comprises a timer circuit 47 and a diagnostic signal generator 48. Of these, the timer circuit 47 sets the diagnostic operation time T C in the diagnostic signal generator 48 at the start of the diagnostic, and outputs the counting start signal S C to the counting circuit 41.

【0035】また、診断信号発生器48は、この診断動
作時間TCがタイマ回路47から入力されるとゲイン変
更回路49に一定時間のあいだ所定のレベル状態が続く
診断信号TSを出力する。
When the diagnostic operation time T C is input from the timer circuit 47, the diagnostic signal generator 48 outputs to the gain changing circuit 49 a diagnostic signal T S in which a predetermined level state continues for a certain time.

【0036】ゲイン変更回路49は診断信号TSが継続
するあいだ制御演算器34にゲインを所定の値に変更す
るゲイン変更信号GVを出力すると共に異常検出回路4
5にゲイン変更信号GVに対応するゲイン値GSを出力す
る。
The gain changing circuit 49 outputs a gain changing signal G V for changing the gain to a predetermined value to the control calculator 34 while the diagnostic signal T S continues, and the abnormality detecting circuit 4
The gain value G S corresponding to the gain change signal G V is output to 5.

【0037】次に、以上のように構成されたバルブポジ
ショナの動作について説明する。先ず、通常の動作につ
いて説明する。通常の動作においては、制御演算器34
は予め決められたゲインGS0に設定されており、また、
タイマ回路47からは診断動作時間TCも計数開始信号
Cも出力されず、変化回数演算回路37とゲイン変更
回路49は切り離された状態となっている。
Next, the operation of the valve positioner constructed as above will be described. First, the normal operation will be described. In normal operation, the control calculator 34
Is set to a predetermined gain G S0 , and
Neither the diagnostic operation time T C nor the count start signal S C is output from the timer circuit 47, and the change number calculation circuit 37 and the gain change circuit 49 are in a disconnected state.

【0038】この状態で、例えば調節器などから4〜2
0mAなどの電流信号として入力信号Iが入力回路33
に伝送されると、入力回路33はこの入力信号Iのベー
ス部分の電流である4mAを用いて回路動作に必要な回
路電源Ebを作り、残りの0〜16mAを弁開度の目標
値を与える電圧信号Viに変換する。
In this state, for example, from the adjuster or the like 4 to 2
The input signal I is input to the input circuit 33 as a current signal of 0 mA or the like.
Then, the input circuit 33 uses the current of the base portion of the input signal I, 4 mA, to make the circuit power supply E b necessary for the circuit operation, and the remaining 0 to 16 mA is used as the target value of the valve opening degree. It is converted into the applied voltage signal V i .

【0039】制御演算器34は、この電圧信号Viと弁
変位検出器36から出力される弁開度信号Vfとの偏差
を演算して対応する出力信号を空気圧発生器35を介し
て操作信号P0として操作部4のステム18の変位を制
御する。
The control calculator 34 calculates the deviation between the voltage signal V i and the valve opening signal V f output from the valve displacement detector 36, and operates the corresponding output signal via the air pressure generator 35. As the signal P 0 , the displacement of the stem 18 of the operation unit 4 is controlled.

【0040】この変位は、弁変位検出器36を介して弁
開度信号Vfとして制御演算器34に負帰還される。そ
して、制御演算器34は、電圧信号Viと弁開度信号Vf
との偏差がなくなるように演算するので、系が平衡した
状態では、弁開度信号Vfは制御目標値である電圧信号
iに一致することとなる。
This displacement is negatively fed back to the control calculator 34 as a valve opening signal V f via the valve displacement detector 36. The control calculator 34 then determines the voltage signal V i and the valve opening signal V f.
Since the calculation is performed so that there is no deviation from the above, the valve opening signal V f coincides with the voltage signal V i which is the control target value when the system is in equilibrium.

【0041】次に、調節弁の操作部の異常に対する診断
予知をする場合の動作について説明する。この場合に
は、タイマ回路47から診断動作時間TCと計数開始信
号SCとがそれぞれ信号診断発生器48と計数回路41
に出力される。信号診断発生器48は診断動作時間TC
が入力されることにより、ゲイン変更回路49に診断信
号TSを出力する。
Next, the operation in the case of making a diagnostic prediction for an abnormality in the operating portion of the control valve will be described. In this case, the diagnostic operation time T C and the counting start signal S C are supplied from the timer circuit 47 to the signal diagnostic generator 48 and the counting circuit 41, respectively.
Is output to The signal diagnostics generator 48 has a diagnostic operating time T C.
Is input, the diagnostic signal T S is output to the gain changing circuit 49.

【0042】ゲイン変更回路49は、先ず、制御演算器
34のゲインを正常な発振限界を示す下限であるGV(L)
にしてこれを制御演算器34に設定し、診断動作時間T
Cが出力されている間これを維持している。同時に異常
検出回路45にはこのゲインGV(L)に対応するゲイン値
S(L)を設定する。
The gain changing circuit 49 first sets the gain of the control calculator 34 to G V (L) which is the lower limit indicating the normal oscillation limit.
Then, this is set in the control calculator 34, and the diagnostic operation time T
This is maintained while C is output. At the same time, the gain value G S (L) corresponding to this gain G V (L) is set in the abnormality detection circuit 45.

【0043】この状態で、微分演算回路39は弁開度信
号Vfを微分することにより弁開度信号Vfの変動分を演
算により検出する。また、微分演算回路38は電圧信号
iを微分して電圧信号Viの変動分を演算して比較回路
40に出力する。
[0043] In this state, the differential operation circuit 39 is detected by calculating the variation of the valve opening signal V f by differentiating the valve opening signal V f. Furthermore, the differential operation circuit 38 outputs the comparison circuit 40 calculates the variation of the voltage signal V i by differentiating the voltage signal V i.

【0044】比較回路40は、これ等の微分演算回路3
8と微分演算回路39での演算結果を比較して、これら
の差である差信号SD(L)を出力する。この差信号SD
(L)は弁開度信号Vfの変動分から電圧信号Viの変動
分が除去された形となるので、純粋に弁開度信号Vf
変動分のみが出力されることとなる。
The comparison circuit 40 is the differential operation circuit 3 of these.
8 is compared with the calculation result in the differential calculation circuit 39, and the difference signal S D (L) which is the difference between them is output. This difference signal S D
(L) since the form of variation has been removed of the voltage signal V i from the variation of the valve opening signal V f, and only fluctuation in purely valve opening signal V f satisfies outputs.

【0045】計数回路41は、この差信号SD(L)の
変化が予め設定された所定数Nを越えたか否かを計数し
所定数Nを越えたときに、その計数結果NC(L)を判
定回路44に出力する。この計数回路41は判定に必要
な程度に計数結果NC(L)が達したかどうかを判断す
る。
The counting circuit 41 counts whether the change of the difference signal S D (L) exceeds a preset number N, and when it exceeds the preset number N, the counting result N C (L ) Is output to the determination circuit 44. The counting circuit 41 determines whether or not the counting result N C (L) has reached an amount necessary for the determination.

【0046】判定回路44は計数結果NC(L)と基準
値NSとを比較して、計数結果NC(L)が基準値NS
越えたときに判定信号JS(L)を異常検出回路45に
出力する。基準値NSを越えたことにより調節弁を含む
システムに発振が生じたことが判る。
The determination circuit 44 compares the count result N C (L) and the reference value N S, a determination signal J S (L) when the count result N C (L) exceeds the reference value N S Output to the abnormality detection circuit 45. It can be seen that the system including the control valve oscillates when the reference value N S is exceeded.

【0047】異常検出回路45は、発振限界に対応する
下限のゲイン値GS(L)において判定信号JS(L)が検
知されたことにより、異常診断信号SA(L)を出力す
る。このような下限のゲイン値GS(L)において発振が生
じるのは、例えば、次の、のような場合である。
The abnormality detection circuit 45 outputs the abnormality diagnosis signal S A (L) when the determination signal J S (L) is detected at the lower limit gain value G S (L) corresponding to the oscillation limit. Oscillation occurs at the lower limit gain value G S (L) in the following cases, for example.

【0048】弁プラグ3とガイドリング14との間、
グランドパッキン17とロッド3aとの間へ不純物が混
入した場合は、摩擦力が増大するので、発振限界の下限
のゲイン値GS(L)より低下する。また、 グランドパッキン17が変質して硬化した場合は、摩
擦力が増大するので、発振限界の下限のゲイン値GS(L)
より低下する。
Between the valve plug 3 and the guide ring 14,
When impurities are mixed between the gland packing 17 and the rod 3a, the frictional force increases, so that it becomes lower than the lower limit gain value G S (L) of the oscillation limit. Further, when the gland packing 17 is deteriorated and hardened, the frictional force increases, so that the gain value G S (L) at the lower limit of the oscillation limit is increased.
Lower.

【0049】異常検出回路45は、発振限界に対応する
下限のゲイン値GS(L)において判定信号JS(L)が検
知されなければ、一応、調節弁において通常の場合に対
して摩擦力は増大しておらず、正常なものとして異常診
断信号SA(L)を送出しないこととして処理をする。
If the determination signal J S (L) is not detected at the lower limit gain value G S (L) corresponding to the oscillation limit, the abnormality detection circuit 45 will temporarily determine the frictional force in the control valve as compared with the normal case. Has not increased, and the abnormality diagnosis signal S A (L) is not transmitted as normal, and processing is performed.

【0050】次に、発振限界に対応する下限のゲイン値
S(L)において判定信号JS(L)が検知されない場合
は、制御演算器34のゲインを正常な発振限界の上限で
あるGV(H)にゲイン変更回路49により変更し、これを
制御演算器34に設定して診断動作時間TCが出力され
ている間これを維持している。同時に異常検出回路45
にもこのゲインGV(H)に対応するゲイン値GS(H)を設定
する。
Next, if the determination signal J S (L) is not detected at the lower limit gain value G S (L) corresponding to the oscillation limit, the gain of the control calculator 34 is set to the upper limit of the normal oscillation limit G S (L). The gain is changed to V (H) by the gain changing circuit 49, which is set in the control calculator 34 and maintained during the output of the diagnostic operation time T C. At the same time, the abnormality detection circuit 45
Also, a gain value G S (H) corresponding to this gain G V (H) is set.

【0051】この状態で、微分演算回路39は弁開度信
号Vfを微分することにより弁開度信号Vfの変動分を演
算により検出する。この際、微分演算回路38は電圧信
号Viを微分して電圧信号Viの変動分を演算して比較回
路40に出力する。
In this state, the differential operation circuit 39 detects the variation of the valve opening signal Vf by differentiating the valve opening signal Vf . At this time, the differential operation circuit 38 outputs the comparison circuit 40 calculates the variation of the voltage signal V i by differentiating the voltage signal V i.

【0052】比較回路40は、これ等の微分演算回路3
8と微分演算回路39での演算結果を比較して、これら
の差である差信号SD(H)を出力する。この差信号SD
(HL)は弁開度信号Vfの変動分から電圧信号Viの変
動が除去された形となるので、純粋に弁開度信号Vf
変動分のみが出力されることとなる。
The comparison circuit 40 is the differential operation circuit 3 of these.
8 and the calculation result of the differential calculation circuit 39 are compared, and a difference signal S D (H) which is the difference between them is output. This difference signal S D
(HL) because a form change is the removal of the voltage signal V i from the variation of the valve opening signal V f, and only fluctuation in purely valve opening signal V f satisfies outputs.

【0053】計数回路41は、この差信号SD(H)の
変化が予め設定された所定数Nを越えたか否かを計数し
所定数Nを越えたときに、その計数結果NC(H)を判
定回路44に出力する。この計数回路41は判定に必要
な程度に計数結果NC(H)が達したかどうかを判断す
る。
The counting circuit 41 counts whether or not the change of the difference signal S D (H) exceeds a preset number N, and when it exceeds the preset number N, the counting result N C (H ) Is output to the determination circuit 44. The counting circuit 41 determines whether or not the counting result N C (H) has reached to the extent necessary for the determination.

【0054】判定回路44は計数結果NC(H)と基準
値NSとを比較して、計数結果NC(H)が基準値NS
越えたときに判定信号JS(H)を異常検出回路45に
出力する。基準値NSを越えたことにより調節弁を含む
システムに発振が生じたことが判る。
[0054] determination circuit 44 compares the count result N C (H) and the reference value N S, a determination signal J S (H) when the count result N C (H) exceeds the reference value N S Output to the abnormality detection circuit 45. It can be seen that the system including the control valve oscillates when the reference value N S is exceeded.

【0055】異常検出回路45は、発振限界に対応する
上限のゲイン値GS(H)において判定信号JS(H)が検
知されたことにより、異常診断信号SA(H)を出力す
る。このような上限のゲイン値GS(H)において発振が生
じるのは、例えば、グランドパッキン17が緩んだ場合
などに生じる。これは、摩擦力が低下することによるも
のである。
The abnormality detection circuit 45 outputs an abnormality diagnosis signal S A (H) when the determination signal J S (H) is detected at the upper limit gain value G S (H) corresponding to the oscillation limit. Oscillation occurs at the upper limit gain value G S (H), for example, when the gland packing 17 is loosened. This is because the frictional force is reduced.

【0056】したがって、異常検出回路45は、発振限
界に対応する上限のゲイン値GS(H)において判定信号J
S(H)が検知されなければ、調節弁において通常の場
合に対して摩擦力が低下しておらず、正常なものとして
異常診断信号SA(H)を送出しないものとして処理す
る。
Therefore, the abnormality detection circuit 45 determines whether the determination signal J is at the upper limit gain value G S (H) corresponding to the oscillation limit.
If S (H) is not detected, the frictional force in the control valve is not reduced as compared with the normal case, and the processing is performed assuming that the abnormality diagnosis signal S A (H) is not sent as normal.

【0057】以上の演算はハードウエアをベースとする
デスクリートな構成を用いて説明したが、これらの機能
はマイクロコンピュータを用いたソウトウエアによって
も実現することができる。
Although the above calculation has been described by using a hardware-based discrete configuration, these functions can also be realized by software using a microcomputer.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに本発明によれば、入力信号が導入された状態で、制
御演算器の発振限界のゲインを上限値と下限値に変更し
てこれらにおけるシステムの発振限界の有無を検知する
ことにより、調節弁のステムに加わる摩擦力の変化を知
ることができ、異常の予知又は診断ができる。
As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, the gain of the oscillation limit of the control calculator is changed to the upper limit value and the lower limit value in the state where the input signal is introduced. By detecting the presence or absence of the oscillation limit of the system in these, it is possible to know the change in the frictional force applied to the stem of the control valve, and to predict or diagnose the abnormality.

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

【図1】本発明の1実施例の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】従来のバルブボジショナの構成を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional valve positioner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 本体部 3 弁プラグ 3a ロッド 4 操作部 14 ガイドリング 17 グランドパッキン 18 ステム 30 バルブボジショナ 31 メイン制御回路 32 調節弁 33 入力回路 34 制御演算器 35 空気圧発生器 36 弁変位検出器 37 変化回数演算回路 38、39 微分演算回路 40 比較回路 41 判定回路 42 判定信号出力回路 43 基準値設定回路 44 判定回路 45 異常検出回路 46 診断回路 47 タイマ回路 48 診断信号発生器 49 ゲイン変更回路 2 body part 3 valve plug 3a rod 4 operation part 14 guide ring 17 gland packing 18 stem 30 valve positioner 31 main control circuit 32 control valve 33 input circuit 34 control calculator 35 air pressure generator 36 valve displacement detector 37 change count calculation Circuits 38, 39 Differential operation circuit 40 Comparison circuit 41 Judgment circuit 42 Judgment signal output circuit 43 Reference value setting circuit 44 Judgment circuit 45 Abnormality detection circuit 46 Diagnostic circuit 47 Timer circuit 48 Diagnostic signal generator 49 Gain changing circuit

フロントページの続き (72)発明者 大村 耕治 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 土屋 正仁 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Koji Omura 2-39 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. (72) Masahito Tsuchiya 2-3-9 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. In the company

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弁変位検出器により検出された調節弁の弁
開度信号と入力信号が示す目標弁開度とを一致させるよ
うに制御演算器から前記調節弁の操作部に空気圧を供給
することにより前記空気圧に応じて前記調節弁の弁開度
制御を行うバルブポジショナにおいて、 一定時間のあいだ診断信号を出力する診断信号発生手段
と、この診断信号が入力されることによりゲイン変更信
号を出力して前記制御演算器のゲインを変更するゲイン
変更手段と、前記入力信号と前記弁開度信号とが入力さ
れこれ等の信号の変化の発生回数の差が所定時間中に所
定値以上になった変化回数を計数する変化回数演算手段
と、この変化回数が基準値以上になったことを判定する
判定信号を出力する判定信号出力手段と、この判定信号
が出力されたときの前記ゲインが予め設定された基準範
囲を越えたときに異常診断信号を出力する異常検出手段
とを具備し、これにより発振限界を計測して前記調節弁
の異常に対する診断予知を行うことを特徴とするバルブ
ポジショナ。
1. An air pressure is supplied from a control calculator to an operating portion of the control valve so that a valve opening signal of the control valve detected by a valve displacement detector and a target valve opening indicated by an input signal are matched. As a result, in the valve positioner that controls the valve opening degree of the control valve according to the air pressure, a diagnostic signal generating means that outputs a diagnostic signal for a certain period of time, and a gain change signal is output when this diagnostic signal is input. The gain changing means for changing the gain of the control calculator and the input signal and the valve opening signal are input, and the difference in the number of occurrences of changes in these signals becomes a predetermined value or more within a predetermined time. Change number calculation means for counting the number of changes, a determination signal output means for outputting a determination signal for determining that the number of changes is equal to or greater than a reference value, and the gain when the determination signal is output. A valve positioner characterized by comprising an abnormality detection means for outputting an abnormality diagnosis signal when a preset reference range is exceeded, by which an oscillation limit is measured to make a diagnostic prediction for an abnormality of the control valve. .
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