專利名稱:用于控制位置調(diào)節(jié)器的電子氣動閥的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于控制用壓力介質(zhì)工作的位置調(diào)節(jié)器的電子氣動閥 的 一種方法及一種裝置,其中電子氣動閥通過作為在過程調(diào)節(jié)和控制 回路內(nèi)的調(diào)節(jié)參數(shù)的電信號進行控制,以便位置調(diào)節(jié)器的后置的升壓 級用操縱壓力加載。另外本發(fā)明也涉及一種用于工作設(shè)備的位置調(diào)節(jié) 器,包括上述裝置。
背景技術(shù):
本發(fā)明的使用領(lǐng)域涉及電子氣動閥的控制,所述閥作為操縱閥用
于調(diào)整驅(qū)動裝置或調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的控制或位置調(diào)整。這種閥構(gòu)成為3/3 閥(三位三通閥),以便為了按額定值的規(guī)定控制剛好為加載和卸載功 能也允許關(guān)閉的中間位置,以便尤其在緊急情況中可以恒定地保持當(dāng) 前的操縱壓力,從而連接的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置保持在當(dāng)前的位置中。為了 用壓力介質(zhì)加載調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置,大部分情況下設(shè)定一個設(shè)置在3/3閥 后面的升壓級,該升壓級由預(yù)控制壓力加載并且在放大功能的意義上 設(shè)計成產(chǎn)生用于相應(yīng)的較高的調(diào)節(jié)壓力的較高的調(diào)節(jié)力。在該使用領(lǐng) 域的范圍內(nèi)本發(fā)明在供給壓力的供給裝置失效的情況下致力于位置調(diào) 節(jié)器的特性,該供給壓力供給裝置優(yōu)選提供壓力空氣作為壓力介質(zhì)。
按現(xiàn)有技術(shù)已知的是,在供給壓力供給裝置失效的情況下閥機構(gòu) 進入到這樣的初始位置中,該初始位置保證連接的氣動的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝 置的卸載。卸載導(dǎo)致,連接的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置通過集成的彈簧運動到確 定的末端位置中,這又使得連接在其上的配件完全打開或關(guān)閉。這種 配件在此可以是一個安裝到工藝設(shè)備的管道內(nèi)的滑閥。
但是特別的應(yīng)用情況要求,連接在調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置上的配件在至位 置調(diào)節(jié)器的供壓輸送或電的調(diào)節(jié)信號失效時保持其當(dāng)前位置。至今這個要求是取代在此關(guān)注的用壓力介質(zhì)工作的位置調(diào)節(jié)器而采用電的位 置調(diào)節(jié)器的基本原因。
由US 2007/0045579 Al得知一種同類的用壓力介質(zhì)工作的位置調(diào) 節(jié)器。該位置調(diào)節(jié)器具有一個調(diào)節(jié)裝置,通過該調(diào)節(jié)裝置可以可變地 接通供壓接頭、卸載接頭和工作接頭用于產(chǎn)生調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的操縱壓 力。為了規(guī)定期望的控制位置,調(diào)節(jié)裝置具有兩個彼此相反定向的流 體施加面,它們分別限定一個控制腔。兩個控制腔在中間連接節(jié)流裝 置的情況下連接到一個共同的控制壓力接頭上。在兩個節(jié)流裝置的下 游,每個控制腔與卸載開口連接??刂崎y裝置可以控制并且尤其也可 以同時封閉兩個卸載開口 。
關(guān)于兩個流體加載面的對稱的結(jié)構(gòu)結(jié)合通過一個共同的配設(shè)的控 制壓力接頭的控制提供如下保證,即在同時封閉兩個卸載開口時作用 在控制裝置上的流體的調(diào)節(jié)力相互平衡并且存在調(diào)節(jié)裝置的明確定義 的位置。特別地可能性在于,在封閉卸載開口時規(guī)定調(diào)節(jié)裝置的基本 位置,其中工作接頭不僅與供給接頭而且與卸載接頭分開,即得到3/3 閥的中間的控制位置,使得保持恒定的預(yù)控制壓力,以便因此給位置 調(diào)節(jié)器提供閉鎖的失效特性。
位置調(diào)節(jié)器的電控制可以這樣靈活地實現(xiàn),即能夠這樣控制后置 的升壓級,使得壓力介質(zhì)有目的地可以由供壓接頭通過工作接頭引導(dǎo) 到氣動的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置,或者使得壓力介質(zhì)有目的地可以由氣動的調(diào) 節(jié)驅(qū)動裝置通過卸載接頭引導(dǎo)到大氣中,或者使得壓力介質(zhì)封閉在升 壓級內(nèi),以便保持調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的當(dāng)前位置。
但是在現(xiàn)有技術(shù)中由于例如通過氣動的供壓管與供壓接頭斷裂引 起的壓力介質(zhì)失效而引起的失效特性證實為不利的。因為根據(jù)在這個 時刻存在的電控制,構(gòu)成為預(yù)控制閥的電子氣動閥或者卸載地或者閉 鎖地失效。在此這種選擇基本上聽?wèi){偶然性。卸載失效意味著,壓力 介質(zhì)由調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置導(dǎo)出到環(huán)境中。閉鎖失效意味著,包含在升壓級 中即包含在調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置中的壓力介質(zhì)封閉。
系統(tǒng)弱點原因的事實是,添加給控制閥裝置的供壓介質(zhì)由位置調(diào)節(jié)器的供壓通道取出。如果位置調(diào)節(jié)器到達用于連接的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置 的加載位置,那么配設(shè)的閥腔打開并且從而使得供壓接頭與供壓腔連 接,用于加載調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置。
如果現(xiàn)在在未變化的電控制中供壓管分開,那么調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置通
過集成在其內(nèi)的彈簧復(fù)位裝置能夠使處于其內(nèi)的壓力空氣通過打開的 供壓接頭卸載。因為控制閥裝置借助于流出的壓力空氣繼續(xù)保持可調(diào) 性,所以繼續(xù)保持控制壓力,使得該控制壓力也繼續(xù)維持位置調(diào)節(jié)器 的打開的位置。從而調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置進行卸載,直到控制壓力調(diào)節(jié)器不 再提供合適的控制壓力并且從而位置調(diào)節(jié)器最終關(guān)閉。然后位置驅(qū)動 裝置完全卸載并且處于無壓的初始位置中。
如果相反控制閥裝置這樣控制,使得產(chǎn)生調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的卸載或 閉鎖,那么壓力介質(zhì)也在供壓接頭分開時封閉在調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置內(nèi),使 得該調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置閉鎖。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是,實現(xiàn)用于控制用壓力介質(zhì)工作的位置調(diào)節(jié)器的 一種方法以及一種裝置,該方法/該裝置借助于簡單的技術(shù)措施保證由 于壓力介質(zhì)失效而引起的確定的閉鎖的失效特性。
該目的在工藝上通過權(quán)利要求1解決。鑒于與此對應(yīng)的裝置該目
的通過權(quán)利要求7的特征解決。相應(yīng)的從屬權(quán)利要求描述本發(fā)明有利 的進一步方案。
本發(fā)明包括如下工藝經(jīng)驗,即為了得到由于壓力介質(zhì)失效而引起 的閉鎖的失效特性執(zhí)行如下控制技術(shù)步驟
在用預(yù)控制壓力加載之后確定升壓級的當(dāng)前位置并且配設(shè)相應(yīng)于 該位置的調(diào)節(jié)參數(shù)(y);
連續(xù)測量至少一個能通過位置調(diào)節(jié)器影響的調(diào)整參數(shù)或過程參
數(shù);
確定調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)對預(yù)定的調(diào)節(jié)參數(shù)(y )的期望的方向反 應(yīng)(x');將調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)的期望的方向反應(yīng)(X')與測量的實際的
方向反應(yīng)(X)相比較,以便在確定期望的方向反應(yīng)(x')與實際的方
向反應(yīng)(X)不一致時,推斷出壓力介質(zhì)失效,因此規(guī)定產(chǎn)生電子氣動
的3/3閥的閉鎖的失效特性的電的緊急信號作為新的調(diào)節(jié)參數(shù)(y')。
按本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點尤其在于,在此與用壓力介質(zhì)工作的 位置調(diào)節(jié)器的控制位置無關(guān)地在氣動的能量失效中通過氣動的預(yù)控制 裝置的主動的控制可以確保力求的閉鎖的失效特性。此外從而保證, 預(yù)控制裝置的電子氣動閥可以不再用由調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置流出的壓力介質(zhì) 供給。按本發(fā)明的解決方案在如下基礎(chǔ)上構(gòu)成,即相應(yīng)于故障情況的 診斷報告發(fā)送給中央的控制單元。在辨別潛在的氣動的能量失效時對 于期望的閉鎖所需的新的控制信號僅需短時間應(yīng)用。之后由過程調(diào)整 和控制回路預(yù)定的調(diào)整信號不改變地可以給到電子氣動閥上,其具有 這樣的效果,即在可能錯誤地探測氣動的能量失效的情況下調(diào)整裝置 可以不受影響地繼續(xù)工作。當(dāng)然也可考慮的是,在識別氣動的能量失 效時對于期望的閉鎖所需的控制信號持續(xù)應(yīng)用并且僅通過在上級的控 制裝置與操縱者之間的相互作用允許通常的繼續(xù)的運行。在事先相應(yīng) 的報告發(fā)送給上級的控制裝置的情況下,這是尤其有意義的,操縱者 為了消除干擾能對此做出反應(yīng)。
優(yōu)選地通過具有電的緊急信號的按本發(fā)明的解決方案,加載升壓 級的壓力介質(zhì)通過電子氣動閥的中性位置封閉,以便實現(xiàn)密封封閉。 此外電的控制信號可以給到電子氣動閥上,這導(dǎo)致,加載升壓級的壓 力介質(zhì)通過電子氣動閥的排氣通道導(dǎo)出到大氣中。因此實現(xiàn)控制裝置 相對于初始方向的轉(zhuǎn)向,使得位置調(diào)節(jié)器占據(jù)其初始位置。
按本發(fā)明設(shè)置一個評價單元用于比較調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)對預(yù)定 的調(diào)節(jié)參數(shù)的期望的方向反應(yīng)與其實際的方向反應(yīng),該評價單元通過 相應(yīng)的電子電路體現(xiàn)。按信號處理技術(shù),期望的方向反應(yīng)通過期望的 速度信號的一階導(dǎo)數(shù)dx'/dt的數(shù)學(xué)關(guān)系構(gòu)成并且被執(zhí)行與測量的速度 信號dx/dt的比較。如果測量的速度信號dx/dt以及期望的速度信號 dx'/dt通過相同的符號而具有相同的方向,在期望的方向與調(diào)節(jié)驅(qū)動
7裝置的測量方向不相同,即符號是不同的,那么壓力介質(zhì)失效可以確定為故障情況。
按鑒于在評價單元內(nèi)的信號處理的改進本發(fā)明的另 一措施建議,在測量的速度信號dx/dt中應(yīng)用相應(yīng)于由系統(tǒng)引起的量子化噪音的公差帶,以便防止無意識地識別壓力介質(zhì)失效。
鑒于與按本發(fā)明的方法對應(yīng)的裝置建議,非接觸式工作的位置傳感器用作為用于確定升壓級的當(dāng)前位置的機構(gòu),該位置傳感器設(shè)置在位置調(diào)節(jié)器的殼體側(cè)的適合的位置上。 一個適合的位置是位置傳感器能可靠地監(jiān)控在升壓級內(nèi)的可運動部件的往復(fù)行程所在的位置。在此一個電容的或感應(yīng)的位置傳感器考慮作為非接觸式的位置傳感器。在后一種情況下從可運動的閥部件方面可以集成一個永久磁鐵,以便在感應(yīng)的位置傳感器中產(chǎn)生感應(yīng)的測量效應(yīng)。
用于連續(xù)測量至少一個能通過位置調(diào)節(jié)器影響的調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)的傳感機構(gòu)同樣可以構(gòu)成為位置傳感器,該位置傳感器探測調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的位置。為此例如一個按滑線電阻的方式構(gòu)成的位移接收器是適合的。此外也可以采用感應(yīng)的或電容的位移傳感器或位置傳感器,其位置固定地集成在調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的區(qū)域內(nèi)。因此調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)(X)可以確定為調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的反饋參數(shù)。
下面與本發(fā)明優(yōu)選的實施例的說明一起借助于附圖詳細描述改進本發(fā)明的其他的措施。唯一的附圖顯示用于配件的用壓力介質(zhì)工作的位置調(diào)節(jié)器的示意圖。
具體實施例方式
按附圖,用壓力介質(zhì);作的位置調(diào)節(jié)器1用于操作后置的配件2,該配件在此是工藝設(shè)備的(未另外描述的)管道系統(tǒng)的滑閥。
位置調(diào)節(jié)器1基本上包括一個用作為預(yù)控制閥的電子氣動3/3閥3以及一個后置的升壓級4,該升壓級具有用于操作未另外描述的內(nèi)部的閥機構(gòu)的預(yù)控制壓力。該閥機構(gòu)提供工作壓力,用于操縱在此按活
塞-缸單元方式構(gòu)成的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置5,該調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置用于操作配件2。電信號作為在(未另外描述的)過程調(diào)整和控制回路內(nèi)的調(diào)節(jié)參數(shù)y用于控制用壓力介質(zhì)工作的流動調(diào)節(jié)器1的電子氣動3/3閥3。
如果在位置調(diào)節(jié)器1的供壓接頭P上供壓管斷開,那么位置調(diào)節(jié)器l顯示可靠閉鎖的失效特性,這如下實現(xiàn)。
測量值通過一個用于連續(xù)測量調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置5的位置的構(gòu)成為位移傳感器7的傳感機構(gòu)在輸入側(cè)輸送至電子評價單元6,該測量值表示要影響的調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)。另外在升壓級4中集成一個非接觸式工作的感應(yīng)的位置傳感器8,該位置傳感器探測在升壓級4內(nèi)的閥機構(gòu)的當(dāng)前位置并且將該位置同樣在輸入側(cè)輸送至電子評價單元6。另外調(diào)節(jié)參數(shù)y的電信號也在輸入側(cè)輸送至電子評價單元6。由此評價單元6確定調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置5對于當(dāng)前預(yù)定的調(diào)節(jié)參數(shù)y的期望的方向反應(yīng)x'。如果期望的方向反應(yīng)x'與實際的方向反應(yīng)x不一致,那么可以推斷出,存在壓力介質(zhì)失效,該壓力介質(zhì)失效例如可以由壓力介質(zhì)管從供壓接頭P斷裂造成并且形成故障情況。
由此電子評價單元產(chǎn)生一個電的緊急信號作為代用調(diào)節(jié)參數(shù)y'用于3/3閥,以便閉鎖該3/3閥,即在此轉(zhuǎn)換到中間的控制位置中,在該控制位置中關(guān)閉所有的接頭P、 R和A。由此在那兒閉鎖處于后置的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置5內(nèi)的壓力介質(zhì),使得最后配件2保持在其當(dāng)前的位置中。
本發(fā)明不受限于上述優(yōu)選的實施例,更確切地說也可以進行變換,所述變換包括在權(quán)利要求書的保護范圍內(nèi)。本發(fā)明的目標是,升壓級盡可能快地轉(zhuǎn)換到閉鎖的控制位置中,以致預(yù)控制壓力可以不再繼續(xù)由從調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置流出的壓力介質(zhì)供給。因此必需的是,規(guī)定一個電信號給預(yù)控制裝置的電子氣動3/3閥。除了通過升壓級4轉(zhuǎn)換到中間的關(guān)閉的控制位置中而得到密封封閉之外也可考慮的是,閥可以沿相反的方向移動。因此升壓級4的轉(zhuǎn)換機構(gòu)同樣經(jīng)過一個閉鎖點并且從而達到相同的效果。附圖標記列表
1 位置調(diào)節(jié)器
2 配件
3 3/3閥
4 升壓級
5 調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置
6 評價單元
7 位移傳感器
8 位置傳感器
x 實際的方向反應(yīng)
x' 期望的方向反應(yīng)
y 調(diào)節(jié)參數(shù)
y' 代用調(diào)節(jié)參數(shù)
權(quán)利要求
1.用于控制用壓力介質(zhì)工作的位置調(diào)節(jié)器(1)的電子氣動3/3閥(3)的方法,其中電子氣動3/3閥(3)由作為在過程調(diào)整和控制回路內(nèi)的調(diào)節(jié)參數(shù)(y)的電信號控制,以便用預(yù)控制壓力加載位置調(diào)節(jié)器(1)的后置的升壓級(4),其特征在于為了得到由于壓力介質(zhì)失效引起的閉鎖的失效特性,執(zhí)行下面的控制技術(shù)步驟在用預(yù)控制壓力加載之后確定升壓級(4)的當(dāng)前位置并且配設(shè)相應(yīng)于該位置的調(diào)節(jié)參數(shù)(y);連續(xù)測量至少一個能通過位置調(diào)節(jié)器(1)影響的調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù);確定調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)對于預(yù)定的調(diào)節(jié)參數(shù)(y)的期望的方向反應(yīng)(x′);將調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)的期望的方向反應(yīng)(x′)與測量的實際的方向反應(yīng)(x)相比較,以便在確定期望的方向反應(yīng)(x′)與實際的方向反應(yīng)(x)不一致的情況下,推斷出壓力介質(zhì)失效,因此規(guī)定產(chǎn)生電子氣動的3/3閥的閉鎖的失效特性的電的緊急信號作為新的調(diào)節(jié)參數(shù)(y′)。
2. 按權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于加載升壓級(4)的 壓力介質(zhì)通過電的控制信號經(jīng)由電子氣動的3/3閥(3)的排氣通道(R) 排出到大氣中,以便實現(xiàn)與原始方向相反的控制轉(zhuǎn)向。
3. 按權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于通過電的緊急信號, 加栽升壓級(4)的壓力介質(zhì)通過電子氣動的閥(3)的中間位置封閉, 以便實現(xiàn)密封封閉。
4. 按權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于期望的方向反應(yīng)(x') 通過期望的速度信號的一階導(dǎo)數(shù)dx'/dt的數(shù)學(xué)關(guān)系構(gòu)成,并且通過評 價單元(6)執(zhí)行與測量的求導(dǎo)的速度信號dx/dt比較。
5. 按權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于測量的速度信號dx/dt 以及期望的速度信號dx'/dt具有相同的方向,并且如果調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置期望的方向不相應(yīng)于測量的方向,壓力介質(zhì)失效確定為故障情況。
6. 按權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于在測量的速度信號 dx/dt中應(yīng)用相應(yīng)于系統(tǒng)引起的量子化噪音的公差帶,以便防止無意地 識別壓力介質(zhì)失效。
7. 用于控制用壓力介質(zhì)工作的位置調(diào)節(jié)器(1)的電子氣動的3/3 閥(3)的裝置,其中電信號作為在過程調(diào)整和控制回路內(nèi)的調(diào)節(jié)參數(shù)(y)控制電子氣動的3/3岡(3),以便用預(yù)控制壓力加載位置調(diào)節(jié)器 (1)的用作為調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的后置的升壓級(4),其特征在于為了 得到由于壓力介質(zhì)失效引起的閉鎖的失效特性,設(shè)置在用預(yù)控制壓力 加載之后用于確定升壓級(4 )的當(dāng)前位置并且配設(shè)相應(yīng)于該位置的調(diào) 節(jié)參數(shù)(y)的機構(gòu),并且設(shè)置用于連續(xù)測量至少一個能通過位置調(diào)節(jié) 器(1)影響的調(diào)整參數(shù)與過程參數(shù)的傳感機構(gòu),其中評價單元(6) 確定調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)對預(yù)定的調(diào)節(jié)參數(shù)(y)的期望的方向反應(yīng) (x')并且將調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)的期望的方向反應(yīng)(x')與測量的實 際的方向反應(yīng)(x)相比較,以便如果期望的方向反應(yīng)(x')與實際的 方向反應(yīng)(x)不一致時,壓力介質(zhì)失效作為故障情況變成信號并且規(guī) 定產(chǎn)生電子氣動的閥(3 )的閉鎖的失效特性的電的緊急信號作為用于 3/3閥(3 )的新的調(diào)節(jié)參數(shù)(y')。
8. 按權(quán)利要求7所述的裝置,其特征在于用于確定升壓級(4) 的當(dāng)前的位置的機構(gòu)構(gòu)成為非接觸式工作的感應(yīng)的或電容的位置傳感 器(8)。
9. 按權(quán)利要求7所述的裝置,其特征在于用于連續(xù)測量至少一 個能通過位置調(diào)節(jié)器(1)影響的調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)的傳感機構(gòu)構(gòu)成 為探測調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(5)的位置的位移傳感器(7)。
10. 用于配件(2)的用壓力介質(zhì)工作的位置調(diào)節(jié)器(1),該位置 調(diào)節(jié)器的電子氣動3/3閥(3)通過預(yù)控制壓力操縱后置的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝 置(5)的升壓級(4),并且該閥為了得到由于壓力介質(zhì)失效引起的閉 鎖的失效特性包括按上述權(quán)利要求7至9任一項所述的裝置。
全文摘要
一種用于控制電子氣動3/3閥的方法以及一種相應(yīng)的裝置,該閥由作為在過程調(diào)整和控制回路內(nèi)的調(diào)節(jié)參數(shù)的電信號控制,以便位置調(diào)節(jié)器的后置的升壓級(4)用預(yù)控制壓力加載。為了得到由于壓力介質(zhì)失效引起的閉鎖的失效特性,執(zhí)行如下步驟在用預(yù)控制壓力加載之后確定升壓級的當(dāng)前位置并且配設(shè)相應(yīng)于該位置的調(diào)節(jié)參數(shù);連續(xù)測量至少一個能通過位置調(diào)節(jié)器影響的調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù);確定調(diào)整參數(shù)或過程參數(shù)對于規(guī)定的調(diào)節(jié)參數(shù)的期望的方向反應(yīng);將期望的方向反應(yīng)與測量的實際的方向反應(yīng)相比較,以便在確定期望的方向反應(yīng)與實際的方向反應(yīng)不一致的情況下,推斷出壓力介質(zhì)失效,因此規(guī)定產(chǎn)生閥的閉鎖的失效特性的電的緊急信號作為新的調(diào)節(jié)參數(shù)。
文檔編號F15B9/09GK101649848SQ20091016574
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者A·瓦爾曼, S·泰布蘭德爾 申請人:Abb技術(shù)股份公司