NO842080L

NO842080L - VALVE CONVERTER / SETUP WITH REMOTE BACKUP AND MEMORY

Info

Publication number: NO842080L
Application number: NO842080A
Authority: NO
Inventors: Calr W Bolz; Everett O Olsen; Neal D Peterson; Norman S Graves
Original assignee: Foxboro Co
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1984-05-24
Also published as: EP0120035A1; AU1945883A; WO1984001445A1; IT1197718B; IT8349032A0; KR840006261A; CA1200590A; JPS59501805A

Description

Oppfinnelsen angår generelt en innretning for iverksettelseThe invention generally relates to a device for implementation

av nøyaktig innstilling av ventiler, og særlig en sådan innretning som tilveiebringer på avstand tilgjengelig indikasjon på sann ventilstilling. of accurate setting of valves, and in particular such a device which provides a remotely accessible indication of the true valve position.

I praktisk talt alle prosess-styresystemer benyttes visse typer av ventiler til å regulere strømmen av prosess-fluida. Riktig operasjon av disse ventiler er en viktig faktor for å oppnå utforming av et produkt innenfor spesifi-kasjonene, såvel som på en effektiv måte. I potensielt eksplosive prosesser kunne det muligens også bety forskjellen mellom en sikker og en usikker driftstilstand. In practically all process control systems, certain types of valves are used to regulate the flow of process fluids. Correct operation of these valves is an important factor in achieving the design of a product within the specifications, as well as in an efficient manner. In potentially explosive processes, it could possibly also mean the difference between a safe and an unsafe operating condition.

For å lette nøyaktig operasjon er forskjellige typer av ventilinnstillingsmekanismer blitt benyttet i utstrakt grad tidligere. Disses grunnleggende driftsprinsipp er å opprettholde et energiseringssignal inn i et ventil-manøverorgan inntil tilbakekopling som tilveiebringes fra selve ventilen og som indikerer at den har oppnådd den ønskede stilling, avslutter energiseringssignalet. Ventil-innstillingsmekanismene er av to grunnleggende typer, nemlig innstilleren i hvilken tilbakekoplingen tilveiebringes ved hjelp av en mekanisk leddkopling til ventilstammen, og omformeren i hvilken tilbakekoplingsinformasjonen ledes eller befordres ved hjelp av enten det pneumatiske trykk eller den elektriske strøm som er til stede ved ventilmanøverorganet, avhengig av den type manøverorgan som benyttes. Begge disse mekanismer er ment å sikre at ventilen oppnår den riktige innstilling, på tross av friksjon i manøverorganet eller i ventilstammepakningen. To facilitate accurate operation, various types of valve setting mechanisms have been used extensively in the past. Their basic operating principle is to maintain an energizing signal into a valve actuator until feedback provided from the valve itself indicating that it has reached the desired position terminates the energizing signal. The valve setting mechanisms are of two basic types, namely the adjuster in which the feedback is provided by means of a mechanical linkage to the valve stem, and the transducer in which the feedback information is directed or conveyed by means of either the pneumatic pressure or the electric current present at the valve actuating member, depending on the type of maneuvering device used. Both of these mechanisms are intended to ensure that the valve achieves the correct setting, despite friction in the actuating member or in the valve stem packing.

Ikke desto mindre finnes det visse mangler ved de tidligere kjente typer av innstillere og omformere. Spesielt er kommunikasjonen mellom en fjernt beliggende styreanord-ning eller kontroller og ventilinnstillingsmekanismen typisk enveis. Dette betyr at selv om kontrolleren utsender et ordresignal til innstillingsmekanismen, finnes det ikke noen bekreftelse i kontrolleren på at ventilen har inntatt den ønskede innstilling. Selv om lokal tilbakekopling eksisterer mellom ventilen og dens manøverorgan, slik som beskrevet foran, har det ikke vært tilgjengelig noen effektiv anordning for tilveiebringelse av tilbakekopling til den fjernt belig gende kontroller. I visse prosesser kan imidlertid den men-neskelige operatør trenge en positiv indikasjon på virkelig ventilstilling for på pålitelig og sikker måte å regulere prosessen. Den eneste måte som operatøren gjøres oppmerksom på en uriktig innstilt ventil, er ofte ved hjelp av responsen av selve prosessen. Dersom for eksempel en kjølevannsventil må åpnes mer fullstendig for å redusere temperaturen på en spesiell reaksjon, kan den eneste bekreftelse på at ventilen har åpnet seg tilstrekkelig, muligens være den endelige reduk-sjon i temperaturen. På grunn av den typisk lange etterslep-ningstid i en temperatursløyfe, kan imidlertid en indikasjon på feil muligens ikke bli åpenbar før etter en uakseptabelt lang tidsperiode. Nevertheless, there are certain shortcomings in the previously known types of tuners and converters. In particular, the communication between a remotely located control device or controller and the valve setting mechanism is typically one-way. This means that even if the controller sends an order signal to the setting mechanism, there is no confirmation in the controller that the valve has taken the desired setting. Although local feedback exists between the valve and its actuator, as described above, no effective means of providing feedback to the remote controller has been available. In certain processes, however, the human operator may need a positive indication of actual valve position in order to reliably and safely regulate the process. The only way the operator is alerted to an improperly adjusted valve is often by the response of the process itself. If, for example, a cooling water valve must be opened more fully to reduce the temperature of a particular reaction, the only confirmation that the valve has opened sufficiently may possibly be the final reduction in temperature. However, due to the typically long lag time in a temperature loop, an indication of failure may not become apparent until after an unacceptably long period of time.

Det er kjent å benytte visse hjelpeanordninger forIt is known to use certain auxiliary devices for

å indikere ventilstilling. En sådan anordning er et potensio-meter i hvilket slepekontaktarmen er festet til ventilstammen. Et konstant spenningsinngangssignal opprettholdes over poten-siometerets totale motstand, mens slepekontaktarmens bevegel-ser endrer utgangssignalet i forhold til ventilstillingen. to indicate valve position. One such device is a potentiometer in which the trailing contact arm is attached to the valve stem. A constant voltage input signal is maintained across the potentiometer's total resistance, while the movements of the drag contact arm change the output signal in relation to the valve position.

Et sådant arrangement innebærer imidlertid tre ekstra signal-ledninger og ekstra kretser. However, such an arrangement involves three extra signal lines and extra circuits.

Ved spesielt kritiske anvendelser kjenner man tilFor particularly critical applications, it is known

at operatører har installert direkte observasjonssystemer, såsom fjernsynmonitorer, for betraktning av stillingen av ventilen. that operators have installed direct observation systems, such as television monitors, for viewing the position of the valve.

Det eksisterer også et behov for at ventilinnstillingsmekanismen skal ha en hukommelse, dvs. at den skal være i stand til å holde en ventil i en forinnstilt stilling i tilfelle av tap av effekt til innstillingsmekanismen, og likevel gjøre dette på tilstrekkelig lave energinivåer til å unngå antennelse av potensielle eksplosive atmosfærer. Hukom-melsessystemer som arbeider innenfor rammen av en konvensjonell, elektrisk basert innstillingsmekanisme, overskrider typisk egentlig sikre driftsgrenser og er derfor ubrukelige i farlige miljøer eller omgivelser. There also exists a need for the valve setting mechanism to have a memory, i.e. to be able to hold a valve in a preset position in the event of loss of power to the setting mechanism, and yet do so at sufficiently low energy levels to avoid ignition of potentially explosive atmospheres. Memory systems that operate within the framework of a conventional, electrically based setting mechanism typically exceed truly safe operating limits and are therefore unusable in hazardous environments or environments.

På bakgrunn av ovenstående er det derfor et formål med oppfinnelsen å oppnå en ventilinnstillingsmekanisme som har et integrert fjerntilbakekoplingssystem for å tilveie-bringe en bekreftende indikasjon, i et fjernt beliggende kontrollrom, på den virkelige respons av ventilen på et styresignal som utgår fra dette kontrollrom. On the basis of the above, it is therefore an object of the invention to achieve a valve setting mechanism which has an integrated remote feedback system to provide a confirmatory indication, in a remote control room, of the actual response of the valve to a control signal emanating from this control room.

Det er et annet formål med oppfinnelsen å tilveie-bringe fjerntilbakekoplingen langs de samme overføringslinjer som de linjer på hvilke styresignalet overføres fra kontroll-rommet til ventilinnstillingsmekanismen. It is another object of the invention to provide the remote feedback along the same transmission lines as the lines on which the control signal is transmitted from the control room to the valve setting mechanism.

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å oppnå ovennevnte resultat med et system som er nærmest idiot-sikkert for bruk i eksplosive atmosfærer. It is a further object of the invention to achieve the above result with a system which is almost fool-proof for use in explosive atmospheres.

Den foreliggende oppfinnelse opererer i sammenheng med en ventilinnstillingsmekanisme av den type i hvilken et ventilmanøverorgan som er beliggende i et prosessmiljø, beveger ventilstammen i overensstemmelse med et ordresignal som frembringes av en prosesskontroller i en fjernt beliggende styrestasjon. En sådan mekanisme har vanligvis et lokalt tilbakekoplingssystem for avslutning av manøverorganets operasjon når ventilen oppnår en sluttstilling slik den er diktert av ordresignalet. I overensstemmelse med en spesiell utførelse av oppfinnelsen frembringer fjerntilbakekoplings-systemet et utgangssignal for overføring til den fjernt beliggende styrestasjon, idet utgangssignalets frekvens indikerer ventilens status. Utgangssignalet overføres til styre-stasjonen via en to-tråds overføringslinje som er vanlig benyttet for prosesskontroll-instrumenteringskommunikasjon, og som også tjener til å overføre ordresignalet fra styre-stas jonen til ventilmanøverorganet. The present invention operates in conjunction with a valve setting mechanism of the type in which a valve maneuvering device located in a process environment moves the valve stem in accordance with an order signal generated by a process controller in a remote control station. Such a mechanism usually has a local feedback system for terminating the operation of the actuator when the valve reaches a final position as dictated by the command signal. In accordance with a particular embodiment of the invention, the remote feedback system produces an output signal for transmission to the remote control station, the frequency of the output signal indicating the status of the valve. The output signal is transmitted to the control station via a two-wire transmission line which is commonly used for process control instrumentation communication, and which also serves to transmit the command signal from the control station to the valve actuating device.

Tilbakekoplingssystemet omfatter en oscillator hvis utgangsfrekvens endrer seg i overensstemmelse med induktansverdien av en variabel induksjons- eller kvelespole som reagerer på endringer i ventilens status eller tilstand. The feedback system comprises an oscillator whose output frequency changes in accordance with the inductance value of a variable induction or choke coil which responds to changes in the status or condition of the valve.

I denne utførelse innleder ordresignalet også et pneumatisk styresignal til manøverorganet ved hjelp av en elektropneumatisk laveffekt-bryter som virker på spennings-og effektnivåer som ligger godt innenfor de i sitt vesen sikre grenser som er fastsatt for farlige omgivelser. In this embodiment, the command signal also initiates a pneumatic control signal to the maneuvering device by means of an electropneumatic low-power switch which operates at voltage and power levels that are well within the inherently safe limits set for hazardous environments.

Utformingen av de elektropneumatiske brytere oppnår en minnefunksjon ved at en på forhånd eksisterende ventil-posisjon vil bli opprettholdt selv i tilfelle av en avbrytelse av for eksempel ordresignalet fra kontrolleren, slik The design of the electropneumatic switches achieves a memory function in that a previously existing valve position will be maintained even in the event of an interruption of, for example, the command signal from the controller, such

som i tilfelle av en effektsvikt.as in the case of a power failure.

I en alternativ utførelse virker oppfinnelsen i en feilsikker modus i tilfelle av effektsvikt. Ved signaltap utkoples hukommelsen og ventilen innstilles automatisk i en feilsikker eller annen forutbestemt tilstand. Tilbakeføringen til en feilsikker innstilling kan valgfritt forsinkes i en forinnstilt tidsperiode etter signalavbrytelsen. In an alternative embodiment, the invention operates in a fail-safe mode in the event of a power failure. In case of signal loss, the memory is switched off and the valve is automatically set in a fail-safe or other predetermined state. The return to a fail-safe setting can optionally be delayed for a preset time period after the signal interruption.

De nye aspekter og spesielle fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende nærmere beskrivelse i forbindelse med tegningene, der fig. 1 viser et koplings-skjema av en første utførelse av en ventilomformermekanisme ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et delkoplingsskjerna av en utførelse av en ventilinnstillermekanisme ifølge oppfinnelsen, fig. 3A-3E viser detaljerte koplingsskjemaer av kretsanordningen i GRENSESjIKTKORT-delen på fig. 1, fig. 4 viser et detaljert koplingsskjerna av kretsanordningen i FELTELEKTRONIKK-delen på fig. 1, fig. 5A og 5B viser detaljriss av den variable induksjonsspole i den pneumatiske omvandler på fig. 1, fig. 6 er en kurve som viser sammenhengen mellom oscillatorfrekvens og stilling av den variable induksjonsspoles anker, og fig. 7 viser et koplingsskjerna av en andre utfø-relse av en ventilomformermekanisme ifølge oppfinnelsen. The new aspects and special advantages of the invention will be apparent from the subsequent detailed description in connection with the drawings, where fig. 1 shows a connection diagram of a first embodiment of a valve converter mechanism according to the invention, fig. 2 shows a partial connection core of an embodiment of a valve setting mechanism according to the invention, fig. 3A-3E show detailed wiring diagrams of the circuitry in the INTERFACE BOARD section of FIG. 1, fig. 4 shows a detailed connection core of the circuit arrangement in the FIELD ELECTRONICS section of fig. 1, fig. 5A and 5B show detailed views of the variable induction coil in the pneumatic converter of fig. 1, fig. 6 is a curve showing the relationship between oscillator frequency and position of the variable induction coil's armature, and fig. 7 shows a connection core of a second embodiment of a valve converter mechanism according to the invention.

I hele den etterfølgende beskrivelse og på tegningene er de samme henvisningstall benyttet til å angi like komponenter. Throughout the following description and in the drawings, the same reference numbers are used to indicate similar components.

På fig. 1 er vist et prosess-styresystem 10 som benytter et nytt system for justering av innstillingen av en ventil 11, for å variere passeringshastigheten av prosess-fluida gjennom denne. En konvensjonell kontrollermekanisme 13, en anordning hvis konstruksjon og virkemåte er velkjent for fagfolk på området prosess-styring, er kilden til ordresignaler som innleder ventiloperasjon. På kjent måte sammen-likner kontrolleren et innkommende målesignal som angir verdien av den spesielle prosessvariable som styres, med et forutbestemt innstillingspunktsignal som representerer den ønskede verdi av denne variable, og frembringer et passende ordresignal over en ledning 15. Dette ordresignal er ment å forårsake en endring av ventilens innstilling, slik at den ønskede verdi av prosessen drives i retning mot det ønskede nivå. In fig. 1 shows a process control system 10 which uses a new system for adjusting the setting of a valve 11, in order to vary the passage rate of process fluid through it. A conventional controller mechanism 13, a device whose construction and operation are well known to those skilled in the art of process control, is the source of command signals that initiate valve operation. In a known manner, the controller compares an incoming measurement signal indicating the value of the particular process variable being controlled, with a predetermined setpoint signal representing the desired value of that variable, and produces an appropriate command signal over a wire 15. This command signal is intended to cause a changing the valve's setting, so that the desired value of the process is driven in the direction of the desired level.

Den ventil som er vist på fig. 1, er pneumatisk drevet, selv om teknikken ifølge oppfinnelsen er like anven-delig på en ventil som manøvreres av en elektrisk eller en annen konvensjonell mekanisme. Et pneumatisk signal som til-føres via en luftledning eller luftlinje 17, tilføres til hvilken som helst av en rekke forskjellige, pneumatisk drevne drivmekanismer, generelt representert ved henvisningstallet 19, som er koplet til en stamme eller spindel 21 av ventilen. I den viste utførelse åpner hevning av ventilstammen ventilen ytterligere, mens senkning av stammen lukker ventilen, selv om motsatt virkende utforminger er mulige. The valve shown in fig. 1, is pneumatically driven, although the technique according to the invention is equally applicable to a valve which is operated by an electrical or other conventional mechanism. A pneumatic signal supplied via an air line 17 is supplied to any of a number of different pneumatically operated drive mechanisms, generally represented by reference numeral 19, which is coupled to a stem or spindle 21 of the valve. In the embodiment shown, raising the valve stem opens the valve further, while lowering the stem closes the valve, although designs with the opposite effect are possible.

Styresignalet fra kontrolleren 13, i dette tilfelle i form av et likespenningssignal i området fra 0 til 10 volt, tilføres til et elektronisk mellomkoplings- eller grense-s.jiktkort 22 hvis konstruksjon og funksjon skal beskrives nærmere i det følgende. Grensesjiktkortet og kontrolleren er beliggende på en styrestasjon fjernt fra den styrte prosess, og kommuniserer via en totråds overføringslinje 23 til en feltelektronikk-montasje 24 som er beliggende i nærheten av ventilen. En sådan typisk totråds overføringslinje, som er ment å føre toveis overføring av effekt og informasjons-signaler, har funnet utstrakt anvendelse for fjernkommunika-sjon innen prosesstyringsindustrien. En typisk anvendelse av en sådan overføringslinje er beskrevet i US patentskrift nr. 4 118 977. Dette patent tilhører den foreliggende søker, og dets innhold innlemmes herved som referanse. The control signal from the controller 13, in this case in the form of a direct voltage signal in the range from 0 to 10 volts, is supplied to an electronic intermediate connection or limit control board 22, the construction and function of which will be described in more detail below. The boundary layer card and the controller are located at a control station remote from the controlled process, and communicate via a two-wire transmission line 23 to a field electronics assembly 24 located near the valve. Such a typical two-wire transmission line, which is intended to carry two-way transmission of power and information signals, has found extensive use for remote communication within the process control industry. A typical application of such a transmission line is described in US Patent No. 4,118,977. This patent belongs to the present applicant, and its contents are hereby incorporated by reference.

Kretsanordningen i feltelektronikkmontasjen 24, som også skal beskrives i det følgende, tar imot det elektriske signal, vanligvis i form av en strøm, fra totråds-overførings-linjen 23 og tilfører signalet til den ene eller den andre av to elektropneumatiske brytere 25, 26. Disse brytere innleder strømmen av pneumatiske signaler for styringsformål. The circuitry in the field electronics assembly 24, which will also be described below, receives the electrical signal, usually in the form of a current, from the two-wire transmission line 23 and supplies the signal to one or the other of two electropneumatic switches 25, 26. These switches initiate the flow of pneumatic signals for control purposes.

I denne utførelse bevirker den øvre bryter 25 en senkning av det pneumatiske trykk som i siste instans tilføres til ventil-manøverorganet 19, mens den nedre bryter 26 øker trykket. In this embodiment, the upper switch 25 causes a lowering of the pneumatic pressure which is ultimately supplied to the valve operating member 19, while the lower switch 26 increases the pressure.

Hver av bryterne 25, 26 omfatter et ytre hus 27 i hvilket det finnes et øvre luftkammer 29 og et nedre luft kammer 33. Bunnen av det øvre kammer er avgrenset av en fleksibel membran 35. En dyse 36 tillater kommunikasjon av luft mellom det øvre kammer og husets ytre via en ledning 37. En klaff 38 hviler normalt mot dyseåpningen, idet den avtetter dysen mot passasje av luft og tillater trykksetting av det øvre kammer. En utløpsport 39 står i fluidumforbindelse med det nedre kammer 33. Each of the switches 25, 26 comprises an outer housing 27 in which there is an upper air chamber 29 and a lower air chamber 33. The bottom of the upper chamber is delimited by a flexible membrane 35. A nozzle 36 allows communication of air between the upper chamber and the exterior of the housing via a line 37. A flap 38 normally rests against the nozzle opening, as it seals the nozzle against the passage of air and allows pressurization of the upper chamber. An outlet port 39 is in fluid communication with the lower chamber 33.

Under membranen 35 er det anbrakt en plate 4 2 som understøttes på og er svingbar om en andre fleksibel membran 43. En sokkel 44, som er festet til undersiden av denne plate, mottar en oppadrettet forspenning fra en skruefjær 45 som er anbrakt i det nedre luftkammer 33, slik at platen 42 holdes i intim kontakt med membranen 35. Under the membrane 35, a plate 4 2 is placed which is supported on and can be pivoted about a second flexible membrane 43. A base 44, which is attached to the underside of this plate, receives an upward bias from a coil spring 45 which is placed in the lower air chamber 33, so that the plate 42 is kept in intimate contact with the membrane 35.

Instrumentluft fra et forråd 46, typisk på 1,4 kg/ cm 2, innføres i det øvre kammer 29 via en kanal 4 7 og en beg-renser 48. Så lenge klaffen 38 er tettet mot dysen 36, presser det trykk som utvikles i det øvre kammer, membranen 35 nedover og forårsaker at en pakning 49 som er beliggende i sokkelens 44 underside, plasseres fast mot en andre dyse 50 på tross av den oppadrettede forspenning som tilveiebringes av fjæren 45. Denne tilstand inntreffer når den elektropneumatiske bryter er i "av"-stillingen. Instrument air from a supply 46, typically of 1.4 kg/cm 2 , is introduced into the upper chamber 29 via a channel 4 7 and a boundary cleaner 48. As long as the flap 38 is sealed against the nozzle 36, the pressure developed in the upper chamber, the diaphragm 35 downwards and causes a gasket 49 located in the underside of the base 44 to be firmly placed against a second nozzle 50 despite the upward bias provided by the spring 45. This condition occurs when the electropneumatic switch is in " off" position.

En solenoidmontasje eller solenoidsammenstilling 51 er beliggende på toppen av hver elektropneumatisk bryter nær klaffen 38. Ved fravær av et driv- eller påvirkningssignal til solenoiden holder klaffens fjærkraft klaffen tett pres-set mot dysen 36. Når imidlertid et strømsignal tilføres til solenoiden, trekker en elektromagnet 53 klaffen bort fra kontakt med dysen. Trykket i det øvre kammer 29 avtar slik at membranen 35 tillates å stige og den kraft som utøves mot platen 42, i sin tur nedsettes. Fjæren 45 løfter sokkelen og pakningen 49 bort fra den andre dyse 50, slik at luft-strømmen slippes frem mellom utløpsporten 39 og en innløps-ledning 55 via det nedre kammer 33 og dysen 50. Dette representerer "på"-tilstanden. A solenoid assembly or solenoid assembly 51 is located on top of each electropneumatic switch near the flap 38. In the absence of a drive or actuation signal to the solenoid, the spring force of the flap keeps the flap tightly pressed against the nozzle 36. However, when a current signal is applied to the solenoid, an electromagnet pulls 53 the flap away from contact with the nozzle. The pressure in the upper chamber 29 decreases so that the membrane 35 is allowed to rise and the force exerted against the plate 42 is in turn reduced. The spring 45 lifts the base and gasket 49 away from the second nozzle 50, so that the air stream is released between the outlet port 39 and an inlet line 55 via the lower chamber 33 and the nozzle 50. This represents the "on" state.

Når det gjelder den øvre bryter 25, er utløpsporten 39 ventilert mot atmosfæren, slik at overskuddstrykk som koples til innløpsledningen 55 fra et annet sted i det pneumatiske nettverk, kan utløses. Denne bryter virker således til å redusere trykket i de pneumatiske ledninger som til slutt fører til ventilmanøverorganet. I den nedre bryter 26 er utløpsporten forbundet med lufttilførselen 46 på 1,4 kg/cm 2. Når denne bryter skrues på, tilføres luft med et trykk på 1,4 kg/cm 2 til de pneumatiske styreledninger, slik at trykket i virkeligheten øker. Slik det skal beskrives senere, påvirker grensesjiktkortet 2 2 og feltelektronikkmontasjen 24, som virker i fellesskap, selektivt enten bryteren 25 eller bryteren 26, avhengig av om prosesstilstandene krever at lednings-trykket til ventilen skal reduseres eller økes. In the case of the upper switch 25, the outlet port 39 is vented to the atmosphere, so that excess pressure which is connected to the inlet line 55 from another place in the pneumatic network can be released. This switch thus acts to reduce the pressure in the pneumatic lines which ultimately lead to the valve actuating device. In the lower switch 26, the outlet port is connected to the 1.4 kg/cm 2 air supply 46. When this switch is turned on, air with a pressure of 1.4 kg/cm 2 is supplied to the pneumatic control lines, so that the pressure actually increases . As will be described later, the boundary layer board 22 and the field electronics assembly 24, acting together, selectively affect either the switch 25 or the switch 26, depending on whether the process conditions require the line pressure to the valve to be reduced or increased.

Det skal påpekes at selv om de elektropneumatiske brytere, som vanligvis er beliggende i prosessmiljøet eller prosessomgivelsene, kan utløses elektrisk, har de et meget lavt effektforbruk. Da den vesentlige drivkraft som bevirker bevegelse av ventilen, tilføres ved hjelp av det pneumatiske trykk, kreves i virkeligheten bare minimal elektrisk energi for å aktivere bryterne for å dirigere luftstrømmen på riktig måte. Ventilstyresystemet ifølge oppfinnelsen kan således arbeide effektivt på strøm- og spenningsnivåer som ligger innenfor de i sitt vesen sikre grenser som typisk kreves for sikker drift i farlige eller eksplosive atmosfærer. Sådanne nivåer er definert i publikasjonen "Intrinsically Safe Appa-ratus for Use in Division 1 Hazardous Locations" som er pub-lisert av The National Fire Protection Association og hvis innhold herved innlemmes som referanse. SPEC 200-familien av elektroniske kontrollere som fremstilles av The Foxboro Com-pany, Foxboro, Massachusetts, genererer elektriske styresig-naler som ligger innenfor disse i sitt vesen sikre driftsgrenser, og er forenlige med driftsbetingelsene ved den foreliggende oppfinnelse. Da de elektropneumatiske brytere utnytter en solenoid, som er en induktiv, energilagrende anordning, It should be pointed out that although the electropneumatic switches, which are usually located in the process environment or the process surroundings, can be triggered electrically, they have a very low power consumption. Since the essential driving force which causes movement of the valve is supplied by means of the pneumatic pressure, in reality only minimal electrical energy is required to actuate the switches to properly direct the air flow. The valve control system according to the invention can thus work efficiently at current and voltage levels that lie within the inherently safe limits that are typically required for safe operation in dangerous or explosive atmospheres. Such levels are defined in the publication "Intrinsically Safe Apparatus for Use in Division 1 Hazardous Locations" published by The National Fire Protection Association and the contents of which are hereby incorporated by reference. The SPEC 200 family of electronic controllers manufactured by The Foxboro Company, Foxboro, Massachusetts, generate electrical control signals that are within these inherently safe operating limits, and are compatible with the operating conditions of the present invention. As the electropneumatic switches utilize a solenoid, which is an inductive, energy-storing device,

må en beskyttende parallellkomponent av en eller annen type koples til solenoiden for å undertrykke transiente spenninger eller strømmer som ligger over de sikre grenser. Sådanne komponenter, som også er omtalt i ovennevnte publikasjon, er imidlertid velkjente for fagfolk på området "intrinsikk sikkerhet" og vil ikke bli ytterligere beskrevet her. a protective parallel component of some type must be connected to the solenoid to suppress transient voltages or currents that are above the safe limits. However, such components, which are also discussed in the above-mentioned publication, are well known to those skilled in the art of "intrinsic safety" and will not be further described here.

Det pneumatiske signal, enten det kommer fra bryteren 25 eller bryteren 26, tilføres via en ledning 56 til en pneumatisk sender 57. Senderen, sammen med et standard, pneumatisk rele 59 (f.eks. det såkalte Model 40 Relay som også fremstilles av The Foxboro Combany) utgjør en pneumatisk omvandlermontasje eller omvandlersammenstilling 61. The pneumatic signal, whether it comes from the switch 25 or the switch 26, is supplied via a line 56 to a pneumatic transmitter 57. The transmitter, together with a standard pneumatic relay 59 (e.g. the so-called Model 40 Relay also manufactured by The Foxboro Combany) constitutes a pneumatic converter assembly or converter assembly 61.

I den pneumatiske sender 57 er en ekspanderbar mottakerbelg 63 ved sin nedre ende festet til et monteringsunder-lag 65, og ved sin øvre ende festet til den ene ende av en moment- eller hevarm 67. Hevarmen er i stand til å svinge om et opplagrings- eller dreiepunkt 69 på en balansestang 71, for å bevirke omstilling av en klaff 73 i forhold til en dyse 75. Dysen er via en pneumatisk ledning 77 koplet til stan-dardreleet 59 og til luftforrådet 46. På en måte som er velkjent for fagfolk på pneumatikkområdet, bestemmer klaffens avstand i forhold til dysen størrelsen av et forsterket utgangssignal som frembringes av releet på utgangsledningen 17, og som i sin tur tilføres til ventilmanøverorganet 19. Når luft som strømmer inn fra ledningen 56, bringer belgen til å ekspandere, svinges klaffen nærmere dysen, hvilket resulterer i en økning i releets utgangstrykk. Når belgen trekker seg sammen, fjernes klaffen fra dysen, slik at releets utgangssignal avtar. In the pneumatic transmitter 57, an expandable receiver bellows 63 is attached at its lower end to a mounting base 65, and at its upper end attached to one end of a torque or lever arm 67. The lever arm is capable of pivoting about a bearing - or pivot point 69 on a balance rod 71, to effect adjustment of a flap 73 in relation to a nozzle 75. The nozzle is via a pneumatic line 77 connected to the standard relay 59 and to the air supply 46. In a manner well known to those skilled in the art in the pneumatic area, the distance of the flap in relation to the nozzle determines the magnitude of an amplified output signal which is produced by the relay on the output line 17, and which in turn is supplied to the valve actuating member 19. When air flowing in from the line 56 causes the bellows to expand, the flap is swung closer to the nozzle, resulting in an increase in the relay output pressure. When the bellows contracts, the flap is removed from the nozzle, so that the relay's output signal decreases.

Hvorvidt belgen 63 utvider seg eller trekker seg sammen, avhenger av hvilken av de elektropneumatiske brytere 25, 26 som aktiveres ved hvilket som helst gitt tidspunkt. Dersom "reduksjons"-bryteren 25 aktiveres, dannes en strøm-ningsbane fra belgens indre til den ytre atmosfære, slik at overskuddstrykk i belgen tillateså unnslippe, og belgen å trekke seg sammen. Dersom på den annen side "øknings"-bryteren 26 aktiveres, utøves tilførselstrykk på belgen, slik at denne bringes til å ekspandere. Whether the bellows 63 expands or contracts depends on which of the electropneumatic switches 25, 26 is activated at any given time. If the "reduction" switch 25 is activated, a flow path is formed from the inside of the bellows to the outer atmosphere, so that excess pressure in the bellows is allowed to escape, and the bellows to contract. If, on the other hand, the "increase" switch 26 is activated, supply pressure is exerted on the bellows, so that it is caused to expand.

Mens stillingen av klaffen 73 endres ved funksjon av mottakerbelgen 63, kan også stillingen av selve dysen 75 innstilles. I utførelsen på fig. 1 er en tilbakekoplingsbelg 81 innskutt mellom underlaget 65 og balansestangen 71. En fjær 83 tilveiebringer en nedadrettet forspenning på stangens venstre ende. Således kan denne balansestang likeledes svinges om et bøyested 84 for å omplassere dysen i forhold til klaffen. While the position of the flap 73 is changed by the function of the receiver bellows 63, the position of the nozzle 75 itself can also be adjusted. In the embodiment in fig. 1, a feedback bellows 81 is inserted between the base 65 and the balance rod 71. A spring 83 provides a downward bias on the left end of the rod. Thus, this balance rod can likewise be swung about a bending point 84 to reposition the nozzle in relation to the flap.

Det pneumatiske signal til tilbakekoplingsbelgenThe pneumatic signal to the feedback bellows

81 kommer fra det samme utgangssignal fra releet 59 som det som tilføres til ventilmanøverorganet 19. Endringer i driv-eller påvirkningstrykket til ventilen gjenspeiles således av en økning eller minskning i det indre trykk i tilbakekoplingsbelgen 81, hvilket bringer belgen til å utvide seg eller trekke seg sammen tilsvarende. Belgens bevegelse omstiller dysen 75 i forhold til klaffen 73 inntil en ny likevektsstil-ling er etablert på nytt, ved hvilket tidspunkt ingen ytterligere endringer i releets utgangssignal inntreffer. Kort sagt forårsaker således mottakerbelgens virkning et pneumatisk drivsignal til ventilens påvirkningsorgan inntil den utbalanseres av den tilsvarende virkning av tilbakekoplingsbelgen. 81 comes from the same output signal from the relay 59 as that supplied to the valve actuating member 19. Changes in the driving or acting pressure of the valve are thus reflected by an increase or decrease in the internal pressure in the feedback bellows 81, causing the bellows to expand or contract together accordingly. The movement of the bellows repositions the nozzle 75 in relation to the flap 73 until a new equilibrium position is re-established, at which point no further changes in the relay's output signal occur. In short, the action of the receiver bellows thus causes a pneumatic drive signal to the valve's actuator until it is balanced by the corresponding action of the feedback bellows.

Som følge av at tilbakekoplingen mellom ventilpåvirkningsorganet 19 og den pneumatiske sender 57 oppnås ved hjelp av et trykksignal til tilbakekoplingsbelgen 81, er den type ventilinnstillingsmekanisme som er vist på fig. 1, kjent som ventilomformer (engelsk: valve converter). Som vist på fig. 2, kan imidlertid tilbakekoplingen også tilveiebringes ved hjelp av en direkte mekanisk leddkopling 85 mellom ventilstammen 21 og balansestangen 71. I dette arrangement er ventilinnstillingsmekanismen mer presist kjent som ventilinnstiller (engelsk: valve positioner). As a result of the feedback between the valve actuating member 19 and the pneumatic transmitter 57 being achieved by means of a pressure signal to the feedback bellows 81, the type of valve setting mechanism shown in fig. 1, known as valve converter (English: valve converter). As shown in fig. 2, however, the feedback can also be provided by means of a direct mechanical linkage 85 between the valve stem 21 and the balance rod 71. In this arrangement, the valve setting mechanism is more precisely known as a valve positioner.

Idet det igjen henvises til fig. 1, er det til den øvre overflate av balansestangen 71 festet et anker 87 i form av en avkortet, trekantet kile som utgjør en del av en variabel induksjonsspolemontasje 89. Induksjons- eller induktans-spolen er en komponent i en oscillatorkrets som inngår i kretsanordningen i feltelektronikkmontasjen 24 (se fig. 4). Oscillatoren kan være hvilken som helst konvensjonell krets hvis utgangsfrekvens er avhengig av verdien av den variable induksjonsspole, og som sådan vil ikke detaljene ved denne bli beskrevet ytterligere her. Den oppadgående og nedad-gående bevegelse av balansestangen, som reaksjon på tilbake-koplingssignaler som tilføres til den pneumatiske sender, omstiller ankeret i luftgapet 91 til en magnetisk montasje 93 som inngår i den variable induksjonsspole, slik som klarere vist på fig. 5A og 5B. Den spesielle, avsmalnende geometri av ankeret 87 og dettes bevegelsesmåte i luftgapet forårsaker at induktansen endres på en slik måte at oscillatorens utgangsfrekvens varierer på lineær måte med hensyn til ankerstilling. Fig. 6 viser den lineære sammenheng mellom oscillatorfrekvens og ankerstilling over oscillatorens normale driftsområde. Referring again to fig. 1, an armature 87 is attached to the upper surface of the balance rod 71 in the form of a truncated, triangular wedge which forms part of a variable induction coil assembly 89. The induction or inductance coil is a component of an oscillator circuit which forms part of the circuit arrangement in the field electronics assembly 24 (see fig. 4). The oscillator may be any conventional circuit whose output frequency depends on the value of the variable inductor, and as such the details thereof will not be further described here. The upward and downward movement of the balance rod, in response to feedback signals supplied to the pneumatic transmitter, repositions the armature in the air gap 91 to a magnetic assembly 93 which forms part of the variable induction coil, as more clearly shown in fig. 5A and 5B. The particular tapered geometry of the armature 87 and its mode of movement in the air gap causes the inductance to change in such a way that the output frequency of the oscillator varies linearly with respect to armature position. Fig. 6 shows the linear relationship between oscillator frequency and armature position over the oscillator's normal operating range.

Da hver stilling av ankeret 8 7 kan settes lik en tilsvarende, entydig stilling av ventilen 11, er selve oscil-latorutgangsfrekvensen entydig relatert til den sanne ventilstilling når det dreier seg om en ventilinnstiller, eller til ventilstillings-manøverorgantrykket når det dreier seg om en ventilomformer. Dette frekvenssignal mates tilbake langs den samme toveis overføringslinje 23 til grensesjiktkortet 22, for å behandles på en måte som skal beskrives nedenfor. As each position of the armature 8 7 can be set equal to a corresponding, unambiguous position of the valve 11, the oscillator output frequency itself is unambiguously related to the true valve position in the case of a valve adjuster, or to the valve position maneuvering device pressure in the case of a valve converter . This frequency signal is fed back along the same two-way transmission line 23 to the boundary layer card 22, to be processed in a manner to be described below.

Idet det nå henvises til fig. 3A-3E, kan det gis en mer detaljert beskrivelse av kretsanordningen i grensesjiktkortet 22 og dennes virkemåte. Tilbakekoplingssignalet fra oscillatoren i feltelektronikkmontasjen 24, som kommer inn via totråds-overføringslinjen 23, bearbeides via en båndpass-forsterker 97 og en opto-isolatorkrets 99 inn i en konvensjonell frekvens-til-spenning-omformer 101. Omformeren avføler frekvensen av det oscillerende tilbakekoplingssignal og omformer dette til et tilsvarende spenningssignal hvis størrelse er proporsjonal med frekvensen. Denne tilbakekoplingsspenning indikerer derfor nå ventilstillingen. Sådanne frekvens-til-spenning-omf ormerkretser er velkjente for fagfolk på elektro-nikkområdet. Etter passering gjennom et topolet filtertrinn 103 behandles tilbakekoplingsspenningssignalet av en sample-, spore- og holdekrets 105. Denne krets motvirker virkningene av alvorlige ledningstransienter som frembringes hver gang de elektropneumatiske brytere 25, 26 aktiveres. Til slutt tilføres tilbakekoplingsspenningssignalet til en avviksfor-sterker 106. Referring now to fig. 3A-3E, a more detailed description of the circuitry in the boundary layer card 22 and its operation can be given. The feedback signal from the oscillator in the field electronics assembly 24, which enters via the two-wire transmission line 23, is processed via a bandpass amplifier 97 and an opto-isolator circuit 99 into a conventional frequency-to-voltage converter 101. The converter senses the frequency of the oscillating feedback signal and transforms this into a corresponding voltage signal whose magnitude is proportional to the frequency. This feedback voltage therefore now indicates the valve position. Such frequency-to-voltage converter circuits are well known to those skilled in the electronics field. After passing through a bipolar filter stage 103, the feedback voltage signal is processed by a sample, track and hold circuit 105. This circuit counteracts the effects of severe conduction transients produced each time the electropneumatic switches 25, 26 are actuated. Finally, the feedback voltage signal is applied to a deviation amplifier 106.

Ordresignalet fra prosesskontrolleren 13, i form av et elektrisk likespenningssignal fra 0 til 10 volt, tilveiebringes også til avviksforsterkeren 106. Avviksforsterkeren forsterker differansen mellom kontrollerens ordresignal og tilbakekoplingsspenningssignalet, og innmater den resulte-rende feilspenning både i et dødbånd-sammenliknertrinn 107 The command signal from the process controller 13, in the form of an electrical direct voltage signal from 0 to 10 volts, is also provided to the deviation amplifier 106. The deviation amplifier amplifies the difference between the controller's command signal and the feedback voltage signal, and feeds the resulting error voltage both into a deadband comparator stage 107

og et avviksbånd-sammenliknertrinn 109. Avhengig av størrel-sen av differansen mellom kontrollersignalet og tilbake- and a deviation band comparator stage 109. Depending on the magnitude of the difference between the controller signal and the feedback

koplingssignalet tilveiebringer det ene eller det andre av disse trinn et strømtriggesignal til den riktige elektropneumatiske bryter 25, 26, slik at ventilen 11 innstilles på nytt på riktig måte. Dersom feilspenningen er mindre enn en på the switching signal provides one or the other of these stages with a current trigger signal to the appropriate electro-pneumatic switch 25, 26, so that the valve 11 is properly reset. If the fault voltage is less than one on

forhånd valgt dødbånd-terskelspenning VR1 som tilføres fra en innstillbar, ytre spenningskilde (ikke vist), aktiveres ingen av trinnene og ikke noe strømsignal vil bli tilveiebrakt til noen av de elektropneumatiske strømbrytere. Ved fravær av et aktivert sammenliknertrinn genererer en strømkilde 111 bare et hvilestrømnivå for å drive den variable frekvensoscillator i feltelektronikkmontasjen 24. Dersom det forsterkede feil-spenningssignal er større enn dødbånd-terskelspenningen VR1, men mindre enn en avviksbånd-terskelspenning VR2 (som også tilføres fra en ytre kilde), aktiveres dødbåndsammenlikneren 107. Dette forårsaker på sin side at den omkoplede strøm-kilde 111 arbeider i en pulset modus, idet pulstogets puls-bredde og pulsforhold er blitt bestemt på forhånd for å gi effektiv gjentatt innstilling av ventilen. Den pulsede modus tilbyr i virkeligheten en innstilling av finavstemningstype. Feilspenningens polaritet bestemmer retningen av den utgangs-strøm som avgis til feltelektronikkmontasjen 24. preselected deadband threshold voltage VR1 supplied from an adjustable external voltage source (not shown), none of the stages are activated and no current signal will be provided to any of the electropneumatic circuit breakers. In the absence of an activated comparator stage, a current source 111 generates only a quiescent current level to drive the variable frequency oscillator in the field electronics assembly 24. If the amplified error voltage signal is greater than the deadband threshold voltage VR1, but less than a deviation band threshold voltage VR2 (which is also supplied from an external source), the dead band comparator 107 is activated. This in turn causes the switched current source 111 to work in a pulsed mode, the pulse width and pulse ratio of the pulse train having been determined in advance to provide efficient repeated setting of the valve. The pulsed mode actually offers a fine tuning type setting. The polarity of the error voltage determines the direction of the output current which is delivered to the field electronics assembly 24.

Idet det nå henvises til fig. 4, mottar feltelektro-nikkmontas jen 24 enten +1- eller -I-strømsignalet fra grenes-sjiktkortet 22 og påvirker enten "øknings"-bryteren 26 eller "reduksjons"-bryteren 25. Referring now to fig. 4, the field electronics assembly 24 receives either the +1 or -I current signal from the branch layer board 22 and affects either the "increase" switch 26 or the "decrease" switch 25.

Dersom størrelsen av feilspenningen er vesentlig større og i virkeligheten overskrider avviksbåndterskelen, overtar avviksbånd-sammenliknertrinnet 109. Denne sammenlik-ner driver den omkoplede strømkilde 111 i en "helt-på"-modus. Igjen bestemmer feilspenningens polaritet strømretningen og dermed hvilken elektropneumatisk bryter som påvirkes. If the magnitude of the error voltage is significantly larger and actually exceeds the deviation band threshold, the deviation band comparator step 109 takes over. This comparator drives the switched current source 111 in an "all-on" mode. Again, the polarity of the fault voltage determines the current direction and thus which electropneumatic switch is affected.

Sammenfatningsvis fortsetter den omkoplede strøm-kilde 111, som virker under styring av enten dødbåndsammen-liknertrinnet 107 eller avvikssammenliknertrinnet 109 (avhengig av størrelsen av feilspenningen), å tilføre, strømsig-naler til den ene eller den andre av de to elektropneumatiske brytere 25, 26 inntil feilspenningen er redusert under død-båndterskelspenningen. Ved dette tidspunkt vil strømkilden tilføre bare et hvilestrømnivå til oscillatoren, og begge de In summary, the switched current source 111, operating under the control of either the deadband comparator stage 107 or the deviation comparator stage 109 (depending on the magnitude of the error voltage), continues to supply current signals to one or the other of the two electropneumatic switches 25, 26 until the fault voltage is reduced below the dead-band threshold voltage. At this point, the current source will supply only a quiescent current level to the oscillator, and both

elektropneumatiske brytere vil være i "av"-stillingen.electropneumatic switches will be in the "off" position.

Det skal bemerkes at det er et innebygget hukommel-sestrekk i den spesielle utførelse som er beskrevet foran. Ved fravær av ordresignaler for å påvirke de elektropneumatiske brytere 25, 26 forblir hver av bryterne i "av"-tilstanden. Således opprettholdes status quo med hensyn til stillingen av ventilen. I tilfelle av en elektrisk effektsvikt, eller en annen avbrytelse av strømsignalene fra grensesjiktkortet 22, forblir de elektropneumatiske brytere ganske enkelt funksjonsudyktige, og ventilen forblir i sin tidligere stilling. Så snart den elektriske effekttilførsel gjenopptas, avføler en initialiseringskrets (ikke vist) tilbakekoplings-spenningen fra frekvens-til-spenning-omformeren 101 (se fig. 3B) som indikerer ventilstilling, og innstiller kontrolleren på nytt slik at det oppnås en "støtfri" overgang. It should be noted that there is a built-in memory feature in the special design described above. In the absence of command signals to actuate the electropneumatic switches 25, 26, each of the switches remains in the "off" state. Thus, the status quo is maintained with regard to the position of the valve. In the event of an electrical power failure, or other interruption of the current signals from the boundary layer board 22, the electropneumatic switches simply remain inoperative and the valve remains in its previous position. As soon as the electrical power supply resumes, an initialization circuit (not shown) senses the feedback voltage from the frequency-to-voltage converter 101 (see Fig. 3B) indicating valve position, and resets the controller so that a "bump-free" transition is achieved .

Idet det nå henvises til fig. 7, oppnås en alternativ utførelse av ventilomformeren ifølge oppfinnelsen ved å innsette en svakt modifisert, elektropneumatisk bryter 113 i stedet for den øvre bryter 25 (se fig. 1). Denne modifiserte bryter fungerer i prinsipp på samme måte som de elektropneumatiske brytere 25 og 26 som er beskrevet i detalj foran. Referring now to fig. 7, an alternative embodiment of the valve converter according to the invention is achieved by inserting a slightly modified, electropneumatic switch 113 instead of the upper switch 25 (see fig. 1). This modified switch works in principle in the same way as the electropneumatic switches 25 and 26 described in detail above.

Den eneste forskjell er at dysen 36' er beliggende på den motsatte side av klaffen 38, slik at klaffen i "av"-tilstanden, dvs. med solenoiden 51 deaktivert, ikke er i kontakt med dysen. Mens således bryterne 25, 26 er "normalt lukket" ved fravær av et styresignal til solenoiden, er bryteren 113 "normalt åpen", for å oppnå den minnefunksjon som er beskrevet foran under henvisning til utførelsen på fig. 1. Det er åpen-bart at passende modifikasjoner må utføres på den elektriske kretsanordning i feltelektronikkmontasjen 24 og/eller i grensesjiktkortet 22. Mens fravær av elektrisk effekt til begge brytere 25, 26 i den tidligere utførelse ville opprettholde tilstanden status quo, må ingen effekt opprettholdes til den modifiserte bryter 113 for å oppnå det samme resultat. The only difference is that the nozzle 36' is located on the opposite side of the flap 38, so that the flap in the "off" state, ie with the solenoid 51 deactivated, is not in contact with the nozzle. Thus, while the switches 25, 26 are "normally closed" in the absence of a control signal to the solenoid, the switch 113 is "normally open", in order to achieve the memory function described above with reference to the embodiment in fig. 1. It is obvious that suitable modifications must be made to the electrical circuitry in the field electronics assembly 24 and/or in the boundary layer board 22. While the absence of electrical power to both switches 25, 26 in the previous embodiment would maintain the status quo, no effect must is maintained until the modified switch 113 to achieve the same result.

Så lenge elektrisk effekt over en forutbestemt terskelverdi opprettholdes til den elektropneumatiske bryter 113 langs en ledning 125 fra feltelektronikkmontasjen 24, forblir bryteren av. Så snart den elektriske effekt faller under det forutbestemte nivå, koples imidlertid bryteren 113 på og tillater ventilering av eventuelt overskuddstrykk i den pneumatiske omvandlers 61 mottakerbelg 63. Dette forårsaker på sin side at ventilen går til en feilsikker stilling, slik som bestemt av egenskapene til den prosess som styres. Det er også mulig å innlemme en konvensjonelt kjent, pneumatisk forsinkelsesanordning i det pneumatiske system, for å foregripe ventilens bevegelse til den feilsikre stilling inntil etter forløpet av en forutbestemt tid. Dersom effekt gjenopprettes til bryteren 113 før utløpet av forsinkelses-perioden, kan en støtfri gjenopptakelse av styringen igjen etableres på nytt. As long as electrical power above a predetermined threshold value is maintained to the electropneumatic switch 113 along a wire 125 from the field electronics assembly 24, the switch remains off. However, as soon as the electrical power falls below the predetermined level, the switch 113 is switched on and allows the venting of any excess pressure in the receiver bellows 63 of the pneumatic transducer 61. This in turn causes the valve to go to a fail-safe position, as determined by the characteristics of the process that is controlled. It is also possible to incorporate a conventionally known, pneumatic delay device in the pneumatic system, to anticipate the movement of the valve to the fail-safe position until after the passage of a predetermined time. If power is restored to switch 113 before the end of the delay period, a shock-free resumption of control can be re-established.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med de viste utførelser, kan visse modifikasjoner bli åpenbare for fagfolk på området. Man kan for eksempel fore-stille seg alternative konstruksjoner av en elektrisk trigg-bar, men likevel pneumatisk drevet bryter som i sammenheng med den foreliggende oppfinnelse vil arbeide på en i sitt vesen sikker måte. Although the invention has been described in connection with the embodiments shown, certain modifications may become apparent to those skilled in the art. One can, for example, imagine alternative constructions of an electrically triggered but still pneumatically operated switch which, in the context of the present invention, will work in an inherently safe manner.

Claims

1. Device for a valve setting mechanism of the type in which a valve maneuvering device located in a process environment moves the valve stem in accordance with an order signal generated by a process controller at a remotely located control station, characterized in that it comprises a remote feedback device for generating an output signal for transmission to the remote control station, the frequency of the output signal indicating the state of the valve, and a two-wire transmission line connecting the remote control station and the process environment, for transmission of both the command signal to the valve maneuvering body and the output signal to the remote control station.

2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a boundary layer device which is located between the process controller and the valve maneuvering device, and which comprises a device for generating a control signal that corresponds to the order signal and for transmitting the control signal along the aforementioned two-wire transmission line to initiate operation of the actuating means, and a means responsive to the remote feedback means for interrupting said control signal when the state of the valve is as dictated by the command signal.

3. Device according to claim 2, characterized in that it comprises a memory device for maintaining the valve in a pre-existing position upon said interruption of the input control signal.

4. Device according to claim 3, characterized in that the memory device comprises a number of switches that can be selectively triggered in response to the control signal from an OFF state to an ON state, the valve maneuvering device being affected only when at least one of the switches is in the aforementioned ON state state, so that the valve, upon the aforementioned interruption of the control signal, remains in the state dictated by the order signal until a later order signal is generated.

5. Device according to claim 4, where the control signal is an electrical signal and the valve operating device works by means of pneumatic pressure, characterized in that each of the switches comprises a device for switching from the OFF state to the ON state in response to the said electrical signal, and a device for varying the pneumatic pressure to the valve actuating member when in the ON condition.

6. Device according to claim 5, characterized in that the switching device reacts to an electrical signal with current and voltage levels that lie within essentially safe limits.

7. Device according to claim 1, characterized in that the remote feedback device comprises an oscillating device containing a variable induction coil device whose inductance value varies in accordance with the state of the valve, the output signal from the oscillating device having a frequency that is dependent on the said inductance value.

8. Device according to claim 2, characterized in that the remote feedback device comprises an oscillating device containing a variable induction coil device whose inductance value varies in accordance with the state of the valve, the output signal from the oscillating device having a frequency that is dependent on the inductance value.

9. Device according to claim 8, characterized in that the remote feedback device further comprises a frequency-to-voltage converter device for converting the oscillating device's output signal into a voltage signal with a magnitude corresponding to the mentioned frequency, and that the device for interrupting the control signal further comprises means for generating an error signal corresponding to the difference in magnitude between the voltage signal and the command signal, and means for responding to the error signal to trigger the control signal generating means only when the error signal exceeds a predetermined threshold.

10. Device according to claim 9, characterized in that the control signal generating device is arranged to assume a pulsed operating mode and a continuous operating mode, and that the triggering device further comprises a first comparator circuit to bring the control signal generating device to work in the pulsed mode when the error signal exceeds the threshold by less than a specified amount, and a second comparator circuit to cause the control signal generating device to operate in the continuous mode when the error signal exceeds the threshold by more than the specified amount.

11. Device for a valve setting mechanism of the type in which a pneumatically driven valve maneuvering member located in a process environment moves the valve stem in accordance with an order signal generated by a process controller in a remotely located control station, characterized in that it comprises a two-wire transmission line connecting the remote control station and the process environment, an oscillating device containing a variable induction coil device whose inductance value varies in accordance with the state of the valve, the output signal of the oscillating device having a frequency dependent on said inductance value and transmitted along the two-wire transmission line to the remote control station, a frequency-to-voltage converter device for converting the output signal of the oscillating device into a voltage signal whose magnitude corresponds to the frequency, and a boundary layer device which is located between the process controller and the valve actuator and which contains a device for generating an electrical control signal corresponding to said command signal and for transmitting the electrical control signal along the two-wire transmission line to initiate operation of the actuator, and a device that responds to the voltage signal to interrupt the electrical control signal when the state of the valve is as dictated by the command signal.

12. Device according to claim 11, characterized in that it comprises a number of switches which can be triggered selectively in response to the electrical control signal from an OFF state to an ON state, each of the switches comprising a device for varying the pneumatic pressure to the valve actuating member only when the aforementioned switch is in the ON state, so that the valve, upon interruption of the electrical control signal, remains in the state dictated by the order signal until a later order signal is produced.

13. Device according to claim 11, characterized in that it comprises a number of electropneumatic switches which can be selectively triggered in response to the electrical control signal from an OFF state to an ON state, each of the switches comprising a solenoid device that responds to the electrical control signal, a pressure inlet device in fluid communication with a source of pneumatic pressure, a pressure outlet device which is in fluid communication with the valve actuating member, and a flap-nozzle combination located between the pressure inlet device and the pressure outlet device and which can be switched between a first and a second operating state by means of the solenoid device, the first operating state allowing fluid communication between the pressure inlet device and the pressure outlet device, the second operating state terminating fluid communication between the pressure inlet device and the pressure outlet device , the valve actuating member being affected only when the flap-nozzle combination in at least one of the aforementioned switches is in the first operating state.

14. Device according to claim 13, characterized in that the solenoid device responds to an electrical control signal with current and voltage levels that lie within essentially safe limits.

15. Device for a valve setting mechanism for use in an explosive process environment, and which is of the type in which a pneumatically operated valve actuating member located in the process environment moves the valve stem in accordance with an electrical command signal from a remotely located control station, characterized in that it comprises a memory device for maintaining the valve in a pre-existing state upon interruption of the command signal, the memory device being arranged to be influenced by an electrical control signal with current and voltage levels that lie within inherently safe limits for the explosive process environment.

16. Device according to claim 15, characterized in that the memory device comprises a number of switches which can be selectively triggered by means of the electrical control signal from an OFF state to an ON state, each of the switches comprising a device for varying the pneumatic pressure to the valve actuating member only when said switch is in the ON state.

17. Device according to claim 15, characterized in that the memory device comprises a number of electropneumatic switches which can be selectively triggered by means of the electrical control signal from an OFF state to an ON state, each of the switches comprising a solenoid device that responds to the electrical control signal, a pressure inlet device in fluid communication with a source of pneumatic pressure, a pressure outlet device which is in fluid connection with the valve operating device, and a flap-nozzle combination located between the pressure inlet device and the pressure outlet device and which can be switched between a first and a second operating state by means of the solenoid device, the first operating state allowing fluid communication between the pressure inlet device and the pressure outlet device, the second operating state terminating fluid communication between the pressure inlet device and the pressure outlet device , the valve actuating member being affected only when the flap-nozzle combination in at least one of the aforementioned switches is in the first operating state.