專利名稱：在控制裝置的操作期間獲取它的特征數(shù)據(jù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從控制材料過程(process)的裝置中獲得數(shù)據(jù)，尤其涉及在這些裝置控制這些過程時(shí)的正常操作期間從這些裝置中獲得數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
許多工業(yè)上的過程涉及在各種管道中傳送材料，在這些管道中使用各種控制裝置來控制此材料的通過。一般，在這些控制裝置中有控制元件，它們可以是閥塞、擋板(damper)或某些其他的開口可變的裝置。這些裝置位于管道中，以通過它們控制材料的通過，它們具有可由附加的致動(dòng)器和定位器來改變的控制元件。對控制元件的調(diào)節(jié)用于調(diào)節(jié)諸如液體材料流等某些過程條件，以保持選中的流速、壓力、液面、溫度等。由適當(dāng)種類的定位器來操作典型的致動(dòng)器，以控制加到該致動(dòng)器的能量，從而致動(dòng)器能對致動(dòng)器輸出機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇性地定位，例如這些輸出機(jī)構(gòu)可以是a)閥桿，它能線性地平移連接到閥門元件，一般可通過i)改變與之相連的隔板和彈簧上的液壓，或通過ii)改變與之相連的活塞兩側(cè)的液壓來驅(qū)動(dòng)該閥桿，或者也可以是b)轉(zhuǎn)子軸，它能旋轉(zhuǎn)性地平移連接到閥門元件，一般可通過i)只同與之相連的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器同時(shí)開始的任一個(gè)驅(qū)動(dòng)元件，或者可通過ii)與之相連的可旋轉(zhuǎn)葉片兩側(cè)上的液壓來驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)子軸，或者還可以是c)電致動(dòng)布局。
控制元件、致動(dòng)器和定位器的組合形成了控制閥門，在此情況下控制元件是一閥門元件，且通常由氣動(dòng)液壓的穩(wěn)壓源對該控制閥門的操作供電。在定位器或儀器的控制下，把此液壓引入被隔板局部包圍的壓力室，該定位器或儀器響應(yīng)于通過附加到其上的一對導(dǎo)體而提供給它的控制信號來設(shè)定任意時(shí)刻壓力室中的液壓量繼而隔板的撓度。這兩個(gè)導(dǎo)體上來自遠(yuǎn)程控制源的信息一般以此形式給儀器或定位器提供信息，即通過改變在一電流回路中形成并通過這兩個(gè)導(dǎo)體所提供的直流的幅值(其幅值在4到20ma的范圍內(nèi)變化)的形式，此控制電流也可帶有眾所周知方式的數(shù)字信號。此外，在許多情況下，定位器或儀器可使用這些信號把信息傳遞到遠(yuǎn)程源。當(dāng)然，可提供這些控制和信息信號，而不是以全數(shù)字信號的形式。
壓力室中液壓的幅值確定了隔板的撓度，從而控制耦合到該隔板和閥門元件以及進(jìn)一步耦合到偏置彈簧的致動(dòng)器閥桿的位置。隔板必須頂靠在此彈簧上進(jìn)行工作，以設(shè)定控制閥門入口和出口之間的閥門元件開口，在該處控制閥門耦合到在把控制閥門連接到過程廠內(nèi)中所使用的入口和出口管道?？扇绱嗽O(shè)計(jì)致動(dòng)器，從而壓力室中液壓的增加可增大或減小閥門元件開口的程度，以下將假設(shè)前一種情況。此外，一般，對定位器或儀器擬定一反饋信號，該信號基于a)閥門元件的位置以及用于材料流動(dòng)的閥門開口的程度等，通常通過致動(dòng)器桿位置或閥桿位置來測量此位置，或是基于b)以使隔板撓曲的致動(dòng)器壓力室中所產(chǎn)生的壓力為基礎(chǔ)的信號。
控制閥門眾所周知的方面在于，其中的閥門元件經(jīng)受摩擦，即在閥門能從最后沿襲的行進(jìn)方向開始改變其行進(jìn)方向(從把其開口增大到某種程度，然后關(guān)閉到某種程度，或相反)前必須把一微分力加到閥門元件上。此特性一般對閥門元件的某些部分及其外殼與致動(dòng)器(它們將相對移動(dòng))之間的某種摩擦情況有貢獻(xiàn)。如果繪制取作輸出變量的閥門元件位置(確定其所控制的閥門元件開口的程度)對諸如形成閥門定位器的輸入信號命令的設(shè)定點(diǎn)信號等某些輸入變量或諸如閥門定位器輸出信號或作用于隔板的壓力室壓力等其他輸入的圖表，則可從所發(fā)現(xiàn)的特性曲線來揭示出這個(gè)方面。閥門與閥門致動(dòng)器以及定位器、閥門和閥門致動(dòng)器的組合導(dǎo)致了因摩擦效應(yīng)、遲滯現(xiàn)象、死區(qū)(dead band)等而引起的特性曲線?？衫L制碰到的許多變量相互之間的圖表而形成諸如輸入命令信號對各種定位器內(nèi)部信號或引入致動(dòng)器壓力室的壓力等特性曲線。
通常由制造商通過測試來建立特定控制閥門輸入-輸出特性中特性曲線的性質(zhì)。然而，一旦用戶在過程廠中安裝了控制閥門，則獲得此控制閥門的完整特性曲線通常需要至少關(guān)閉控制閥門所在的那部分過程廠，或使用其他合適的閥門給此控制閥門提供一支路，以能夠進(jìn)行這些測試。只關(guān)閉一部分過程廠的結(jié)果通常是這樣的，獲取的控制閥門的特性曲線數(shù)據(jù)是預(yù)先規(guī)定的。
這是不幸的，因?yàn)榫涂刂崎y門條件的性質(zhì)而言，有時(shí)也就待控制的過程條件而言，控制閥門(以及表現(xiàn)出此特性曲線的其他其他控制裝置)的特性曲線的性質(zhì)一般非常有用。即，從此控制閥門的輸入-輸出特性曲線(它表示該閥門所表現(xiàn)出的摩擦力、偏置彈簧中的彈性比率、閥門的位置、致動(dòng)器的性能等)可獲得信息。此外，如果規(guī)則地測量控制閥門的特性曲線，則也可獲得這些參數(shù)中某些參數(shù)對時(shí)間的趨勢，這些參數(shù)在諸如通過記錄在時(shí)間上閥門所表現(xiàn)出的摩擦力對閥門的位置、閥門表現(xiàn)出的摩擦力對測得的過程控制變量以及類似操作來分析過程在時(shí)間上的性能中非常有用，它們在預(yù)測控制閥本身的未來性能方面也非常有用。于是，想要獲得與控制閥或其他控制裝置(表現(xiàn)出在用于控制使用該裝置的材料過程期間的特性曲線)的輸入和輸出參數(shù)之間關(guān)系的運(yùn)行中的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了在控制期間獲得表示控制材料過程中所使用的控制裝置的特性的數(shù)據(jù)，這是通過獲得與裝置和過程有關(guān)的各種輸入和輸出信號的樣本來減小的。存儲這些數(shù)據(jù)樣本中選中的樣本，它們表示控制裝置在其控制操作期間其特性曲線的各個(gè)部分上的操作經(jīng)歷，把表示此特性曲線各個(gè)部分的這些數(shù)據(jù)樣本選擇性地組合起來，以提供完整的裝置特性曲線指示。此外，這些選中的數(shù)據(jù)樣本用于提供與根據(jù)裝置特性曲線選中的控制裝置參數(shù)有關(guān)的信息。
附圖概述

圖1以方框圖的形式示出實(shí)施本發(fā)明的控制系統(tǒng)；圖2示出圖1的系統(tǒng)中所使用的控制裝置的代表性特性曲線；圖3示出圖1的系統(tǒng)中所使用的控制裝置其他代表性特性曲線；圖4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G和4H示出表示圖1的系統(tǒng)中所使用的控制裝置的特性曲線；圖5A和5B示出結(jié)合圖1的系統(tǒng)所使用的流程圖；以及圖6A和6B示出結(jié)合圖1的系統(tǒng)所使用的進(jìn)一步的流程圖。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式轉(zhuǎn)到圖1的方框圖，在閥門10中有可移動(dòng)元件(這里的閥門元件10)，它位于其所控制的程度可變的流量開口附近，由閥門致動(dòng)器11對可移動(dòng)元件進(jìn)行選擇性定位，通過位置探測器12提供閥門元件所實(shí)現(xiàn)的位置指示。閥門元件10用于控制任意性質(zhì)的材料過程13中材料的通過。在材料變量傳送器14中探測表示此過程的某個(gè)變量，把其值傳輸回指揮過程廠操作的過程控制器15，以控制過程。
把位置探測器12的輸出提供給閥門定位器，該定位器是由設(shè)在其中的微型計(jì)算機(jī)的指揮下進(jìn)行操作的閥門位置控制器16以及接收來自控制器16的輸出信號作為其輸入的致動(dòng)器控制信號發(fā)生器17來形成。致動(dòng)器控制信號發(fā)生器17表示來自閥門位置控制器16的輸出信號轉(zhuǎn)換成將在閥門致動(dòng)器11的壓力室中建立相應(yīng)的壓力值作為對該致動(dòng)器的輸入，由用于操作閥門致動(dòng)器11的致動(dòng)器閥桿的隔板來部分地形成此壓力室。注意位置探測器12具有來自閥門致動(dòng)器11的圖1所示的實(shí)線輸入，它表示從閥門致動(dòng)器桿的位置取得的位置輸入信息。此外，還以局部虛線和局部實(shí)線示出來自閥門10的對位置探測器12的輸入，它表示從閥桿位置(它也可用作測得的輸出變量)檢測到的閥門元件10的位置。
在操作中，用戶在其所使用的用戶過程控制接口18處與控制閥門和過程13交互動(dòng)作，以給負(fù)責(zé)控制整個(gè)過程13的過程控制器15提供命令，以支持該過程控制器15與過程13的工廠(但在圖1中未示出)中所使用的其他控制裝置進(jìn)行通信。過程控制器15轉(zhuǎn)換用戶在接口18處所提供的輸入命令并把它們作為“設(shè)定點(diǎn)”信號命令傳送到(一般通過一4到20ma的電流回路)閥門位置控制器16。在閥門位置控制器16中有上述已編程的微型計(jì)算機(jī)，它通過適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生提供給致動(dòng)器控制信號傳送器17的信號而遵照用于控制響應(yīng)于設(shè)定點(diǎn)信號命令的閥門致動(dòng)器11的算法，以在致動(dòng)器壓力室中產(chǎn)生用于使閥桿定位的相應(yīng)氣壓。
在圖1的系統(tǒng)中，把設(shè)定點(diǎn)命令的幅值的增加(隨著假定把過程控制器15與閥門位置控制器16相連的4到20ma電流回路中電流幅值的增加)取作引起致動(dòng)器壓力室中致動(dòng)器控制信號發(fā)生器17所提供的氣壓的相應(yīng)增加，從而引起閥門元件10所控制的開口的相應(yīng)增加。閥門元件10的最終定位對過程13的作用是，影響被過程變量傳送器14所傳送的選中變量，以在過程控制器15的控制下，提供傳輸回給過程控制器15的攜帶測得的該過程變量狀態(tài)的信息的電信號繼而作為過程13狀態(tài)的指示。
如上所述，圖1系統(tǒng)的控制閥(包括閥門元件10)在相應(yīng)幅值范圍內(nèi)表現(xiàn)出涉及其整個(gè)幅值范圍內(nèi)輸出變量(閥門位置)與過程控制器15提供給閥門位置控制器16的其相應(yīng)范圍上諸如設(shè)定點(diǎn)命令信號等任一個(gè)輸入變量之間特性曲線的關(guān)系。此關(guān)系的一個(gè)例子如圖2所示，其中可看到設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值對閥門位置的全幅值范圍輸入-輸出特性曲線在閥門位置的末端處飽和并在其他位置和命令信號幅值處遵循一閉合特性曲線回路。此外，如圖3中的另一個(gè)例子所示，可繪制在相應(yīng)的幅值范圍上作為輸入變量的致動(dòng)器控制信號發(fā)生器17的輸出即致動(dòng)器壓力室(其中有操作閥桿的隔板)中的液壓對在其整個(gè)范圍上作為輸出變量的閥門元件10的位置的曲線。(在圖3中，沿與圖2中繪制閥門位置的軸相反的軸來繪制閥門位置)還可看到，此全幅值范圍輸入-輸出特性曲線表現(xiàn)出特性曲線回路的關(guān)系。
所示輸出變量(閥門位置)與任一輸入變量之間關(guān)系的圖1控制閥的這些輸入-輸出特性回路曲線，即如圖2所繪制的設(shè)定點(diǎn)命令信號或在圖3中所繪制的最大值控制信號發(fā)生器輸出(壓力)在閥門位置的位置幅值范圍以及任一輸入變量的相應(yīng)整個(gè)范圍上示出這些控制閥門輸入和示出變量之間所涉及的關(guān)系。然而，實(shí)際上，來自指揮閥門元件10定位的過程控制器15的命令一般不規(guī)則或非周期性地迫使閥門元件通過圖2和3特性曲線上示出的每個(gè)位置，它們甚至在結(jié)合至少一部分過程13的控制在控制閥的正常聯(lián)機(jī)操作期間不會(huì)沿著整個(gè)特性曲線強(qiáng)制形成完整的一整個(gè)循環(huán)。在許多過程中，控制閥輸入-輸出特性曲線上經(jīng)過此全幅值范圍的穿越(traversal)行為只象是在使用指定測試命令的控制閥的特定測試期間測試的，從而導(dǎo)致閥門元件10的這種行為，這通常與過程13的連續(xù)操作不兼容。
由于通過來自用戶過程控制接口18和來自過程變量傳送器14的輸入以及其中擬定的控制算法來指定過程控制器15在聯(lián)機(jī)操作中所提供的命令，關(guān)于由輸入和輸出變量實(shí)際所遵循的輸入-輸出特性曲線的路徑趨向于穿越與圖2和3所示全范圍關(guān)系特性曲線回路有部分重疊的一系列特性曲線的次回路。即，在許多情況下，在全范圍輸入-輸出特性曲線(該片段不一定表示時(shí)間上的連續(xù)移動(dòng))一側(cè)的某個(gè)部分上，在控制閥的此聯(lián)機(jī)操作路徑中將有單調(diào)的片段，然后該路徑通過垂直于全范圍特性曲線回路兩側(cè)之間的閥門位置軸的死區(qū)，在該處，由于顛倒閥門元件行進(jìn)方向的命令而無閥門元件的移動(dòng)，然后開始沿相反方向單調(diào)移動(dòng)(該移動(dòng)也可以是在時(shí)間上不連續(xù)的)。
這個(gè)情況在圖4部分4A到4H中示出，其中對閥門元件10位置的相應(yīng)的一系列設(shè)定點(diǎn)信號命令所作出的一系列閥門元件行進(jìn)的響應(yīng)示于與圖2中全幅值范圍輸入-輸出特性曲線回路重迭的虛線表示部分。省略了圖4中的軸標(biāo)記，但這些軸標(biāo)記與圖2中對相應(yīng)軸所示的軸標(biāo)記相同。此外，在圖4的每部分中列出的時(shí)間值表示，在該時(shí)間處，響應(yīng)于相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)信號命令，在該部分中所示的閥門元件10所作的位置響應(yīng)已完成。此外，給相應(yīng)于施加下一個(gè)設(shè)定點(diǎn)命令前閥門元件10位置的起點(diǎn)和終點(diǎn)以及在元件完成其響應(yīng)于該設(shè)定點(diǎn)命令時(shí)所到達(dá)的位置提供了使用圖4各部分中大寫字母的字母指示。此外，已在閥門元件從特性曲線的死區(qū)行進(jìn)到有效移動(dòng)部分中所經(jīng)過的轉(zhuǎn)換點(diǎn)位置處加上這些字母。
在圖4A中，過程控制器15已指揮閥門元件10從輸入-輸出特性曲線上標(biāo)有A的點(diǎn)開始進(jìn)一步增大其控制的開口，控制器增加了設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值，以使閥門元件10在增大的開口中單調(diào)移動(dòng)，直到該圖中時(shí)間t1處的點(diǎn)B。來自過程控制器15的進(jìn)一步增大開口的命令已導(dǎo)致圖4B中閥門元件10的進(jìn)一步響應(yīng)，以從該圖中重現(xiàn)的點(diǎn)B處開始增大開口，并在增加開口時(shí)繼續(xù)單調(diào)向上行進(jìn)到特性曲線上時(shí)間t2處的點(diǎn)C。
在圖4C中，過程控制器15已命令閥門元件10現(xiàn)在從圖4B中點(diǎn)C處的位置開始稍稍關(guān)閉其所控制的開口，即在實(shí)現(xiàn)最大可能開口所需的極短行進(jìn)點(diǎn)處終止它沿增大其開口的方向移動(dòng)，而是開始沿相反方向移動(dòng)。然而，由于摩擦，設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值必須從圖4B中點(diǎn)C處(在圖4C中再次示出該點(diǎn))所具有的值開始明顯地減小，于是通過閥門元件不行進(jìn)的死區(qū)并在閥門元件10開始沿相反方向移動(dòng)前達(dá)到點(diǎn)D處所示的值，從而開始關(guān)閉其所控制的開口。接著，設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的進(jìn)一步減小使閥門元件10沿此相反方向單調(diào)移動(dòng)，以把此開口減小到時(shí)間t3處的點(diǎn)E。其后，過程控制器15已通過在閥門元件10從點(diǎn)E向下單調(diào)經(jīng)過t4處所到達(dá)的點(diǎn)F時(shí)減小其設(shè)定點(diǎn)命令幅值(如圖4D所示)，來命令進(jìn)一步關(guān)閉閥門元件10。
在圖4D中點(diǎn)F(該點(diǎn)在圖4E中重現(xiàn))所表示的閥門元件10的位置處，過程控制器15已再次命令閥門元件10顛倒其行進(jìn)方向，以使它增大其開口，即在完全關(guān)閉其開口所需的極短行進(jìn)點(diǎn)處終止它沿減小其控制的開口的方向單調(diào)移動(dòng)，而是開始沿相反方向移動(dòng)。然而，再者，由于摩擦，需要使設(shè)定點(diǎn)命令信號的幅值實(shí)質(zhì)性地增加而通過沒有閥門元件移動(dòng)的死區(qū)，以使閥門元件10移動(dòng)，必須在閥門元件10開始增大其控制的開口前到達(dá)點(diǎn)G處示出的值的幅值。設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的進(jìn)一步增加已導(dǎo)致閥門元件10單調(diào)移動(dòng)，從而到達(dá)時(shí)間t5處點(diǎn)H示出的值。結(jié)果，圖4A到4E中的閥門元件10已基本上穿越圖2的輸入-輸出特性中完整特性曲線回路內(nèi)部并與其部分重疊的特性曲線次回路。當(dāng)然，在操作中通常將不會(huì)產(chǎn)生完整的特性曲線次回路，這是因?yàn)殚y門元件行進(jìn)命令使該元件在完全穿越次回路曲線前改變其行進(jìn)方向。
在點(diǎn)H(它也在圖4F中示出)，過程控制器15再次指揮閥門元件10顛倒其行進(jìn)方向。再者，由于摩擦，需要使設(shè)定點(diǎn)命令信號的幅值實(shí)質(zhì)性地增加到點(diǎn)I，以使閥門元件10沿相反方向移動(dòng)。很明顯，與圖4A、4B、4C、4D和4E中所穿越的特性曲線相比，閥門元件10正在穿越圖4E和4F所示穿越路徑中小得多的次回路曲線。一旦設(shè)定點(diǎn)命令信號已下降到圖4F中點(diǎn)I處所示的值，則該信號的進(jìn)一步減小使得閥門元件10把它所控制的開口單調(diào)減小而到達(dá)時(shí)間t6處的點(diǎn)J。
圖4G和4H示出，過程控制器15命令再顛倒兩次閥門行進(jìn)方向，從而使閥門元件10穿越或局部穿越大得多的特性曲線次回路。從點(diǎn)J穿過死區(qū)增加到點(diǎn)K的設(shè)定點(diǎn)命令信號的幅值開始使閥門元件10移動(dòng)，以增大受控開口，從而由于開口的進(jìn)一步增大，使閥門元件10單調(diào)移動(dòng)而到達(dá)時(shí)間t7處的點(diǎn)L?；旧显趫D4H中完成穿越此較大的次回路曲線，且設(shè)定點(diǎn)命令信號的幅值從點(diǎn)L穿過死區(qū)減小到點(diǎn)M，然后其幅值進(jìn)一步減小以強(qiáng)制閥門元件10單調(diào)移動(dòng)而減小它所控制的開口并到達(dá)時(shí)間t8處的點(diǎn)N。
可以看出，在穿越或局部穿越圖4A到4E中首先所述的次回路曲線中碰到的該特性回路部分上，在穿越或局部穿越此最后一個(gè)次回路曲線上碰到圖2中輸入-輸出特性中全范圍特性曲線回路的更多部分。在過程13的控制期間，圖1系統(tǒng)中控制閥的輸入-輸出特性曲線回路上的操作路徑繼續(xù)以此方式按時(shí)間進(jìn)展，它可能具有根據(jù)所使用的過程和控制算法的性質(zhì)而定的較大或較小的單調(diào)路徑片段，它們是也會(huì)影響此閥門元件路徑顛倒的時(shí)間頻率的因素。
即，按照用戶通過用戶過程控制接口18的指令以及由傳送器14發(fā)現(xiàn)的過程變量條件的指令的指向，過程控制器15將繼續(xù)發(fā)出命令以進(jìn)一步打開和關(guān)閉閥門元件10。在某些過程中，無論在進(jìn)行大的閥門位置變化或小的位置變化時(shí)，改變位置的這些命令都將來得相對頻繁。在其他過程中，無論是大的閥門位置變化或小的位置變化，改變是不頻繁的。某些過程將導(dǎo)致閥門位置在時(shí)間上有相對小的偏移，而在其他過程中，偏移將變大。然而，在大多數(shù)過程中，在相對短的時(shí)間內(nèi)，整個(gè)輸入-輸出特性曲線回路上操作路徑的偏移將相對較少。此外，如上所述，用戶目前合理地認(rèn)識控制過程13的裝置(這里，是圖1中的控制閥)的輸入-輸出特性曲線回路有實(shí)際價(jià)值。
在聯(lián)機(jī)控制操作期間可在所允許的操作控制聯(lián)機(jī)的同時(shí)獲得此認(rèn)識，這是通過在過程控制器15在時(shí)間上的命令下，累積閥門元件10在它隨時(shí)間所穿越的一系列次回路曲線各部分上沿行其操作路徑時(shí)的經(jīng)歷而進(jìn)行的。然后，從足夠覆蓋全范圍主曲線回路的次曲線回路片段的穿越中，把在不同時(shí)間產(chǎn)生的穿越這一系列次曲線回路時(shí)在不同點(diǎn)處采集到的數(shù)據(jù)組合起來，從而可對控制閥提供輸入-輸出特性曲線回路的表示，但它具有在相對于其他部分不同的收集處測得的不同部分。
足夠長的時(shí)間內(nèi)，用戶可按時(shí)間帶對各種測量數(shù)據(jù)分組，以給用戶提供一系列時(shí)間累積的輸入-輸出特性曲線表示，從而用戶可看出該輸入-輸出特性對時(shí)間的進(jìn)展趨勢。同樣，用戶可只在某幅值范圍內(nèi)的輸入和輸出變量中選擇數(shù)據(jù)，從而可研究全范圍輸入-輸出特性曲線的特定部分，即可有效地“移”向感興趣的那部分特性，還可示出該部分在時(shí)間上的進(jìn)展。于是，尤其是，如果由過程變量傳送器14給用戶提供對測得過程變量而獲得的同期數(shù)據(jù)，則用戶將能對過程13(具有用于控制該過程的裝置的輸入-輸出特性中的事件和趨勢，)中的事件和趨勢進(jìn)行時(shí)間相關(guān)。此外，當(dāng)然，可根據(jù)這些數(shù)據(jù)來明顯監(jiān)測與全范圍輸入-輸出特性曲線有關(guān)的控制裝置的參數(shù)，以確定該裝置的參數(shù)值及其行為。此外，可以諸如以閥門元件10位置的函數(shù)對控制閥門所確定的摩擦力等某些其他裝置參數(shù)使裝置參數(shù)值或行為的變化相關(guān)。
利用數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19來給圖1所示的系統(tǒng)提供這些能力，該數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19在微型計(jì)算機(jī)的控制下進(jìn)行操作，它耦合到圖1系統(tǒng)中的各種信號以及由用于探測圖1系統(tǒng)中物理變量的探測器所提供的信號(除非為了這些識別目的，否則不會(huì)測量這些信號)。于是，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19接收來自測量控制器15的設(shè)定點(diǎn)命令信號，該信號也被提供給閥門位置控制器16。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19也獲得提供給致動(dòng)器控制信號發(fā)生器17的閥門位置控制器16的輸出信號，即由致動(dòng)器控制信號發(fā)生器17產(chǎn)生的用于操作閥門致動(dòng)器11的壓力。于是，圖1所示的數(shù)據(jù)獲取裝置19獲取圖中所示用于控制閥門控制系統(tǒng)的三個(gè)輸入變量，但它也可從圖1的系統(tǒng)或控制另一種過程控制裝置的系統(tǒng)中的更多或更少信號或參數(shù)中采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19也采集輸出變量數(shù)據(jù)，在圖1中示出，這些數(shù)據(jù)是位置探測器12提供給閥門位置控制器16的閥門位置信號以及表示由過程器變量傳送器14提供給過程控制器15的過程變量的信號。這里，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19也能從更多或更少的輸出變量中采集數(shù)據(jù)，它也可結(jié)合用于另一種過程控制裝置的控制系統(tǒng)來進(jìn)行此采集。
數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19包括轉(zhuǎn)換物理變量所需的那些探測器，這些變量諸如由發(fā)生器17以電信號的形式產(chǎn)生的操作閥門致動(dòng)器11的壓力。此外，數(shù)據(jù)獲取裝置19包括所需的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以通過在足以用足夠的準(zhǔn)確率表示采集到的模擬信號的速率對這些信號進(jìn)行周期性地采樣，從而把這些信號轉(zhuǎn)換成相等的數(shù)字信號表示，以提供用戶可使用的數(shù)據(jù)。
然后，使數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19所獲取的數(shù)據(jù)成為診斷(diagnostic)監(jiān)測器20(一般是一計(jì)算機(jī))可采用的數(shù)據(jù)。用戶可使用診斷監(jiān)測器20來過程由數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19所獲取的數(shù)據(jù)或可能以數(shù)據(jù)或幅值所分割的數(shù)據(jù)部分。診斷監(jiān)測器20可使用該數(shù)據(jù)，通過利用圖表、列表或類似方式，根據(jù)該數(shù)據(jù)來顯示控制系統(tǒng)變量之間關(guān)系的指示，并顯示用戶感興趣的有關(guān)信號和參數(shù)值、趨勢、相互關(guān)系等。診斷監(jiān)測器20也可在此顯示前對此數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如統(tǒng)計(jì)過程、濾波等初步過程。
圖5的部分5A和5B示出一流程圖，表示在控制閥和系統(tǒng)控制過程13的相應(yīng)部分期間，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19在獲得來自圖1所示控制狀態(tài)中的控制閥以及來自該系統(tǒng)的選中數(shù)據(jù)時(shí)所實(shí)行的主要步驟。通過使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，重復(fù)地獲取向系統(tǒng)19提供的模擬信號幅值的樣本來操作處于數(shù)字系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)19，于是獲得一系列在時(shí)間上同期獲取的數(shù)據(jù)點(diǎn)組，一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)于提供給該系統(tǒng)的每個(gè)模擬信號。響應(yīng)于這些模擬信號中每個(gè)信號的這些組中值的序列提供了這些信號對時(shí)間的數(shù)字表示，把它們用作與該系統(tǒng)中的這些信號相結(jié)合而進(jìn)行的操作的基礎(chǔ)。
圖5的流程圖開始由系統(tǒng)19對這一系列的樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)組進(jìn)行主要操作，以從控制閥和控制系統(tǒng)中獲得此選中的數(shù)據(jù)。由系統(tǒng)19來進(jìn)行這些操作，以確定從設(shè)定點(diǎn)命令信號和表示閥門元件10位置(它們來自于其一系列同期數(shù)據(jù)點(diǎn)組)中同期獲得的幅值是否是適用于表示圖2所示用于圖1系統(tǒng)(將只從表示摩擦效應(yīng)所支配的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)來構(gòu)成其特性)中控制閥的當(dāng)前輸入-輸出特性曲線上的點(diǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。從圖5A中的“START”圓圈開始，系統(tǒng)19首先對系統(tǒng)參數(shù)和結(jié)合圖5的操作(如方框30所示)所使用的操作變量設(shè)置其中所使用的初始值。其后，系統(tǒng)19在判斷菱形框31中確定是否已完成從通過給它的模擬信號中取出當(dāng)前數(shù)據(jù)樣本組，當(dāng)此采樣還未完成時(shí)，系統(tǒng)將等待著，直到如返回此判斷菱形框起始處的反饋曲線示出已進(jìn)行此采樣。在相關(guān)信號的當(dāng)前采樣結(jié)束后，如進(jìn)一步的方框32所示，系統(tǒng)19從用于設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值和表示閥門元件10位置的信號幅值的與當(dāng)前模擬信號幅值樣本值有關(guān)的當(dāng)前數(shù)據(jù)組中獲得當(dāng)前值。
在另一個(gè)判斷菱形框33中，系統(tǒng)19首先測試當(dāng)前閥門位置信號幅值的值是否表示閥門元件10已如此行進(jìn)，從而使其所控制的開口增大到超出前一個(gè)采樣中所發(fā)現(xiàn)的開口的程度。如果是這樣，檢測到閥門元件10沿增大其所控制的開口的方向移動(dòng)。在已檢測到閥門元件10沿增大其所控制的開口的方向移動(dòng)的情況下，在另一個(gè)判斷菱形框34中測試當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的值，以確定該值是否表示幅值(大于最后一個(gè)采樣中所發(fā)現(xiàn)的設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的值)的增加比一個(gè)設(shè)定點(diǎn)變化極限因子還要多，該因子具有用戶可選擇的值。
進(jìn)行該測試，以從用于確定控制閥當(dāng)前輸入-輸出特性曲線的數(shù)據(jù)中除去那些同期取得的設(shè)定點(diǎn)命令信號和閥門位置數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中設(shè)定點(diǎn)命令增量非常大，從而引起操作隔板而移動(dòng)閥門元件10的致動(dòng)器壓力室中相對大的壓力增加。在這些情況下，除了在閥門元件10上不存在沖力時(shí)在閥門元件10的正常移動(dòng)中所產(chǎn)生的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)摩擦力以外，在閥門元件10上還存在相對強(qiáng)的慣性力，但只設(shè)法在圖2的輸入-輸出特性曲線中表示摩擦力。于是，如果在這些情況下使用當(dāng)前獲得的用于設(shè)定點(diǎn)命令信號和閥門位置的數(shù)據(jù)，則將使用表示條件的數(shù)據(jù)，而不是識別在這種特性曲線中表示出來的數(shù)據(jù)，因而丟棄而不使用這種數(shù)據(jù)。在判斷菱形框34中，通過把來自它的操作指向下面的方框35以及判斷菱形框34的右側(cè)(其中的結(jié)果是把數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志設(shè)定為等于“BAD”)來表示此判斷。
另一方面，如果當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的增加不太大，則在另一個(gè)判斷菱形框36中進(jìn)一步測試當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的值，以查看該幅值是否小于所存儲的先前采樣中所發(fā)現(xiàn)的設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的幅值。設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的值出現(xiàn)這樣的情況表示已給出為即將顛倒閥門元件10的行進(jìn)方向作準(zhǔn)備的命令，從而指示當(dāng)前獲得的數(shù)據(jù)代表或可能不代表該閥門元件的穩(wěn)定單調(diào)運(yùn)動(dòng)行進(jìn)。如果發(fā)現(xiàn)這樣的情況，則如判斷菱形框36所示再次不使用該數(shù)據(jù)，而把操作指向下面的方框35以及菱形框36的右側(cè)，其結(jié)果是把數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志設(shè)定為“BAD”。
如果設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值不表示即將顛倒閥門元件10行進(jìn)的方向，則在進(jìn)一步的判斷菱形框37中檢查所存儲的在最后一個(gè)采樣中發(fā)現(xiàn)的閥門元件10的行進(jìn)方向，以確定閥門元件10是否沿與當(dāng)前采樣中所發(fā)現(xiàn)的相同方向(增大閥門開口)行進(jìn)或停止。如果不是這樣，則當(dāng)前數(shù)據(jù)樣本不表示閥門元件10一個(gè)單調(diào)行進(jìn)事件中的一部分，因而如判斷菱形框37所示不保存這些數(shù)據(jù)樣本，而是把操作指向下面的方框35以及菱形框37的右側(cè)，其結(jié)果是把數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志設(shè)定為“BAD”。
如果當(dāng)前數(shù)據(jù)是閥門元件10的一個(gè)單調(diào)行進(jìn)事件的一部分，則在作為布局一部分的進(jìn)一步的判斷菱形框38中檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志，以判斷是否在獲得足夠數(shù)目的令人滿意的數(shù)據(jù)組后獲得當(dāng)前數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志等于“GOOD”，則如方框39所示，接受當(dāng)前數(shù)據(jù)組并把當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值和閥門元件位置信號幅值存入存儲在系統(tǒng)19中的診斷監(jiān)測器中，以及在進(jìn)一步的方框40中給診斷監(jiān)測器20指示存在適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。由此通知，診斷監(jiān)測器20可以有機(jī)會(huì)在其方便時(shí)檢索與圖1系統(tǒng)的控制閥有關(guān)的數(shù)據(jù)。
如上所述，通過在方框35中設(shè)定數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志等于“BAD”來記錄獲得不可接受數(shù)據(jù)的發(fā)生。這繼而導(dǎo)致進(jìn)一步的方框41所示的，以計(jì)數(shù)值“N”來設(shè)定數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器。此計(jì)數(shù)值確定了令人滿意的數(shù)據(jù)組的數(shù)目，一旦已發(fā)現(xiàn)無適合的數(shù)據(jù)組，必須在把當(dāng)前數(shù)據(jù)組存儲為診斷監(jiān)測器20可檢索的可接受數(shù)據(jù)前預(yù)先獲得這些數(shù)據(jù)組。于是在判斷菱形框38中，如果數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志不等于“GOOD”，當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)組是令人滿意的，則在另一個(gè)方框42中把數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)減一，其后在判斷菱形框43中檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器中獲得的計(jì)數(shù)，以確定該計(jì)數(shù)是否已達(dá)到零。如果已達(dá)到零，則在另一個(gè)方框44中把數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志設(shè)定為等于“GOOD”，接受當(dāng)前數(shù)據(jù)組，并且如方框39所示存儲當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值和閥門元件位置信號幅值。
然而，如果數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)還未達(dá)到零，則不保存當(dāng)前數(shù)據(jù)組，但把表示閥門元件10正沿增大其開口的方向移動(dòng)的當(dāng)前數(shù)據(jù)組信息存入系統(tǒng)19的方向存儲器，這是通過進(jìn)一步方框45所示把其內(nèi)容設(shè)定為等于“INCREASE”來進(jìn)行的。從方框40出來到方框45時(shí)通知診斷監(jiān)測器20此數(shù)據(jù)有用后，以及從方框35出來到方框41然后到方框45時(shí)丟棄不可接受的丟棄數(shù)據(jù)組后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前數(shù)據(jù)組可接受時(shí)也進(jìn)行設(shè)定檢測到的方向“INCREASE”。
一旦在方框45中把方向存儲器設(shè)定為等于“INCREASE”，則如另一個(gè)方框46所示把來自當(dāng)前數(shù)據(jù)組的當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)信號命令幅值的值存入系統(tǒng)19的設(shè)定點(diǎn)存儲器。其后，如下一個(gè)方框47所示把當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的當(dāng)前閥門位置信號幅值的值存入系統(tǒng)19的位置存儲器。一旦結(jié)束當(dāng)前檢測到的閥門運(yùn)動(dòng)方向和當(dāng)前獲得的的設(shè)定點(diǎn)命令信號以及閥門位置信號幅值的值的存儲，則如方框47的輸出所示，系統(tǒng)19返回等待提供給它的模擬信號下一次采樣的結(jié)束，從而把操作指向返回判斷菱形框31以上的點(diǎn)。
然而，如果在判斷菱形框33中沒有發(fā)現(xiàn)閥門元件10的位置比前一個(gè)采樣中的位置更大，則判斷菱形框33把操作指向圖5B中的下一個(gè)判斷菱形框48，在其中由系統(tǒng)19來檢查當(dāng)前數(shù)據(jù)組，以確定閥門元件10是否已行進(jìn)到把其所控制的開口減小到前一個(gè)采樣中所發(fā)現(xiàn)的開口的程度。如果是這樣，即已檢測到閥門元件10沿關(guān)閉其所控制的開口的方向行進(jìn)，則在檢測到閥門位置沿增大其所控制的開口的方向行進(jìn)的情況下，對此當(dāng)前數(shù)據(jù)組進(jìn)行上述對當(dāng)前數(shù)據(jù)組所進(jìn)行的相同一系列測試。
于是，在判斷菱形框49中，系統(tǒng)19確定設(shè)定點(diǎn)命令信號的幅值是否已從最后一個(gè)采樣的幅值降低了比可由用戶預(yù)先選擇的設(shè)定點(diǎn)變化限制更大的量。如果不是這樣，則在另一個(gè)判斷菱形框50中，系統(tǒng)19確定是否因當(dāng)前的設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值大于最后一個(gè)采樣中所發(fā)現(xiàn)的幅值而即將顛倒閥門元件10的行進(jìn)方向，如果不是這樣，則在另一個(gè)判斷菱形框51中，系統(tǒng)19確定閥門元件10所顯示的運(yùn)動(dòng)是否是單調(diào)行進(jìn)事件的一部分。在當(dāng)前數(shù)據(jù)組不能再次傳送這最后三個(gè)判斷菱形框(把操作指向以下的方框52以及在其中把數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志設(shè)定為等于“BAD”的每個(gè)菱形框右側(cè))中的這些測試結(jié)果后，如進(jìn)一步的方框53所示，把數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)設(shè)定為可由用戶再次選擇的值“N”。
然而，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)組滿足判斷菱形框49、50、51的測試，則在判斷菱形框54中檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志。如方框55所示，把與設(shè)定為等于“GOOD”的數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志相結(jié)合的可接受數(shù)據(jù)導(dǎo)向被接受的當(dāng)前數(shù)據(jù)組，并把當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值和閥門元件位置信號幅值存入診斷監(jiān)測器，接著如進(jìn)一步的方框56所示通知診斷監(jiān)測器20該數(shù)據(jù)有用。在方框57中，與等于“BAD”的數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志相結(jié)合的可接受當(dāng)前數(shù)據(jù)組導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器減小一，然后在判斷菱形框58中確定數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器的的計(jì)數(shù)是否已達(dá)到零。如果該計(jì)數(shù)器已達(dá)到零的計(jì)數(shù)值，則在方框59中把數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)志再次設(shè)定為等于“GOOD”，這導(dǎo)致在方框55中，再次把當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值和閥門元件位置信號幅值存入診斷監(jiān)測器的存儲器中。如果數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器未達(dá)到零的計(jì)數(shù)值，則不對診斷監(jiān)測器20保存當(dāng)前數(shù)據(jù)組，但如方框60所示，把判斷菱形框48中所發(fā)現(xiàn)的檢測到的閥門元件10的行進(jìn)方向作為“DECREASE”存入方向存儲器。
再者，在發(fā)現(xiàn)可接受的數(shù)據(jù)并把它存入診斷監(jiān)測器的存儲器后，在方框56中把有用的好數(shù)據(jù)通知診斷監(jiān)測器20后，在方框60中把檢測到的方向作為“DECREASE”存入方向存儲器中。再者，如果出現(xiàn)不可接受的數(shù)據(jù)，也同樣導(dǎo)致在方框53中已把數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)設(shè)定為等于“N”后，如方框60所示，把檢測到的方向“DECREASE”存入方向存儲器。如上所述，一旦在方框60中把檢測到的方向“DECREASE”存入方向存儲器，則在方框46中把當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值存入設(shè)定點(diǎn)存儲器，在方框47中把當(dāng)前閥門元件10的位置信號幅值存入位置存儲器，然后系統(tǒng)19返回，以等待以上判斷菱形框31下一個(gè)采樣的結(jié)束。
最后，如果當(dāng)前數(shù)據(jù)組不表示閥門元件10正在向判斷菱形框33中增大其開口的方向移動(dòng)或向判斷菱形框48中減小該開口的方向移動(dòng)，則閥門元件10一定不在移動(dòng)。于是，判斷菱形框48把操作指向以下進(jìn)一步和最后的方框61及該菱形框的右側(cè)，在該右側(cè)通過在其中所存儲的方向設(shè)定為等于“STOPPED”來把與閥門元件10不移動(dòng)有關(guān)的信息存入方向存儲器。一旦在方框61中把閥門元件10不在移動(dòng)的信息存入方向存儲器，則在系統(tǒng)19返回而等待以上判斷菱形框31的點(diǎn)處下一個(gè)采樣的結(jié)束前，在方框46中把當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值存入設(shè)定點(diǎn)存儲器，在方框47中把當(dāng)前閥門位置信號幅值存入位置存儲器。
系統(tǒng)19也對后續(xù)的數(shù)據(jù)組進(jìn)行進(jìn)一步的操作，以確定在有用圖1系統(tǒng)中控制閥的圖3的當(dāng)前輸入-輸出特性曲線中死區(qū)的端點(diǎn)之間表現(xiàn)出摩擦力時(shí)，系統(tǒng)19中的設(shè)定點(diǎn)命令信號(表示致動(dòng)器控制信號發(fā)生器17所提高的壓力)以及表示閥門元件10位置的信號的幅值的值是否適用于表示作用于閥門元件10上的摩擦力。由圖3所示特性曲線兩側(cè)上垂直相對的兩點(diǎn)所表示的壓力差(其中，由虛線示出一示例的死區(qū)，在該死區(qū)例子的兩個(gè)端點(diǎn)處也示出標(biāo)為“a”和“b”的這兩個(gè)點(diǎn))與閥門致動(dòng)器11中隔板的有效面積相乘表示克服控制閥的摩擦而使閥門元件10能改變其行進(jìn)方向所需的力的差。圖6的部分6A和6B示出系統(tǒng)19在閥門元件10的各個(gè)位置處尋找此摩擦力值時(shí)所沿用的主要步驟。
再者，在圖6A的“START”圓圈后，系統(tǒng)19如方框70所示對用于圖6操作的系統(tǒng)參數(shù)和操作變量設(shè)定其中所使用的初始值。如上所述，然后系統(tǒng)19在判斷菱形框71中確定是否已位置從提供給它的模擬信號中取出當(dāng)前樣本，在此采樣未結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)等待著，直到返回此判斷菱形框輸入的反饋回路指示已完成該采樣。再者，在完成采樣時(shí)，如進(jìn)一步的方框72所示，系統(tǒng)19獲得用于設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值、表示閥門致動(dòng)器11的壓力室中壓力的壓力信號幅值以及表示閥門元件10的位置的位置信號幅值的當(dāng)前值。
然后，如進(jìn)一步判斷菱形框73所示，系統(tǒng)19測試當(dāng)前數(shù)據(jù)組以確定其中的當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的值是否表示幅值(大于最后一個(gè)采樣中所發(fā)現(xiàn)的設(shè)定點(diǎn)命令信號幅的值)的增加比一個(gè)設(shè)定點(diǎn)變化極限因子(具有用戶可選擇的值)還要多，然后在進(jìn)一步的判斷菱形框74中，確定此當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值是否表示幅值(小于最后一個(gè)采樣中所發(fā)現(xiàn)的設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的值)的減少比一個(gè)設(shè)定點(diǎn)變化極限因子(具有用戶可選擇的值)還要多。在任一種情況下，如果當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的變化已超出相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)變化極限，則在方框75中把設(shè)定點(diǎn)變化極限標(biāo)志設(shè)定為等于“EXCEEDED”。接著，在下一個(gè)方框76中，把閥門靜止確認(rèn)計(jì)數(shù)器的結(jié)束設(shè)定為等于用戶可選擇的“N”，其后，系統(tǒng)19標(biāo)志操作指向剛好超越判斷菱形框73和74中所實(shí)行的設(shè)定點(diǎn)變化極限測試的點(diǎn)，如果在任一種情況下，當(dāng)前設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值的變化已超出相應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)變化極限，則到達(dá)相同的點(diǎn)。
在該點(diǎn)，系統(tǒng)19在進(jìn)一步的判斷菱形框77中查看是否把設(shè)定點(diǎn)變化極限標(biāo)志設(shè)定為等于“EXCEEDED”。如果已如此設(shè)定設(shè)定點(diǎn)變化極限標(biāo)志，則系統(tǒng)19在進(jìn)一步的判斷菱形框78中查看當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)是否等于最后一個(gè)采樣中所發(fā)現(xiàn)的閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)，以確定閥門元件10是否處于移動(dòng)狀態(tài)。如果閥門元件10已移動(dòng)，則系統(tǒng)19在方框70中再次把閥門靜止確認(rèn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)設(shè)定為等于“N”，然后如從方框79返回到判斷菱形框71以上點(diǎn)的箭頭所示，系統(tǒng)19等待從下一個(gè)采樣獲得的新的數(shù)據(jù)組。在設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值變化超出設(shè)定點(diǎn)變化極限后，如果閥門元件10不處于靜止，則系統(tǒng)19本身進(jìn)行有效地復(fù)位，以等待新的數(shù)據(jù)組。
然而，如果系統(tǒng)19在判斷菱形框78中發(fā)現(xiàn)閥門元件10處于靜止，則系統(tǒng)在另一個(gè)方框80中把閥門靜止確認(rèn)計(jì)數(shù)器減一，然后在進(jìn)一步的判斷菱形框81中查看此計(jì)數(shù)器是否已達(dá)到零的計(jì)數(shù)值。如果此計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值未達(dá)到零，則系統(tǒng)如從判斷菱形框81返回判斷菱形框71以上點(diǎn)的箭頭所示等待從下一個(gè)采樣中獲得的新的數(shù)據(jù)組。在沒有足夠長的閥門靜止時(shí)間時(shí)，在設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值變化超出設(shè)定點(diǎn)變化極限后，系統(tǒng)19本身再次進(jìn)行有效地復(fù)位，以等待新的數(shù)據(jù)組。另一方面，如果閥門靜止確認(rèn)計(jì)數(shù)器具有等于零的計(jì)數(shù)，則系統(tǒng)19在方框82中把設(shè)定點(diǎn)變化極限標(biāo)志設(shè)定為等于“NOT EXCEEDED”，系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)閥門元件10在靜止了足夠長的時(shí)間時(shí)開始如圖6B所示的以下測試，以確定閥門元件10是否已開始移動(dòng)或保持停止。如果在判斷菱形框77中所進(jìn)行的設(shè)定點(diǎn)變化標(biāo)志極限是否等于“EXCEEDED”的原始檢查示出，此標(biāo)志不具有該值，則系統(tǒng)19直接進(jìn)到圖6B中的測試，即關(guān)于閥門元件10是否已開始移動(dòng)或保持停止。
在圖6B中，在判斷菱形框83中，系統(tǒng)19首先通過把當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)與先前采樣中獲得的的數(shù)據(jù)組中閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)相比較，以查看閥門元件10是否已行進(jìn)到受控開口的增大超過所發(fā)現(xiàn)的在先前采樣中所實(shí)現(xiàn)的開口的程度的位置。如果是這樣，則系統(tǒng)19在進(jìn)一步的判斷菱形框84中檢查方向存儲器，以查看其中所存儲的與最后一個(gè)采樣相結(jié)合的方向是否等于“STOPPED”。如果是這樣，則在系統(tǒng)19剛確認(rèn)閥門元件10已在一個(gè)采樣周期前停止而現(xiàn)在開始移動(dòng)(這表明此壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)的確是在死區(qū)的一個(gè)端點(diǎn)處取得的)開始，系統(tǒng)如方框85所示，把來自當(dāng)前數(shù)據(jù)組的壓力信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)存入其中的高壓存儲器。
然而，不能夠計(jì)算摩擦力，除非知道死區(qū)另一側(cè)上的低壓值，該值應(yīng)在進(jìn)入閥門元件10的目前位置處的死區(qū)前獲得。于是，系統(tǒng)19在進(jìn)一步的判斷菱形框86中確定其中低壓存儲器的內(nèi)容是否等于零。如果低壓存儲器的內(nèi)容等于零，則確定沒有摩擦力，在方框87中把高壓存儲器的內(nèi)容也設(shè)定為零，以保證不存儲不使用的數(shù)據(jù)，從而避免將來的不慎使用。其后，系統(tǒng)19在進(jìn)一步的方框88中指令把其中方向存儲器設(shè)定為等于判斷菱形框83中所檢測到的”INCREASE“。同樣，如果系統(tǒng)19在判斷菱形框84中發(fā)現(xiàn)在其中的方向存儲器中所存儲的與最后一個(gè)采樣相結(jié)合的方向存儲器不等于“STOPPED”，從而的確數(shù)據(jù)組不是在死區(qū)端點(diǎn)處獲得的，其后，系統(tǒng)19在方框88中指令把其中的方向存儲器設(shè)定為等于“INCREASE”。
另一方面，如果低壓存儲器包含在判斷菱形框86中所確定的壓力值，則如下一個(gè)方框89所示計(jì)算摩擦力。如下一個(gè)數(shù)據(jù)方框90所示，把此計(jì)算結(jié)果和的確數(shù)據(jù)組中的閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)存入系統(tǒng)19中的診斷監(jiān)測器數(shù)據(jù)存儲器，然后在下一個(gè)方框91通知診斷監(jiān)測器20該數(shù)據(jù)有用，其后在另一個(gè)方框92中把系統(tǒng)19中的高和低壓存儲器都設(shè)定為等于零。這導(dǎo)向方框88，以把系統(tǒng)19中的方向存儲器設(shè)定為等于判斷菱形框83中原始檢測到的“INCREASE”。
在圖6A中，一旦方向存儲器被設(shè)定為等于“INCREASE”，則在方框93中，把系統(tǒng)19中的設(shè)定點(diǎn)存儲器設(shè)定為等于當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)。接著，在另一個(gè)方框94中，把系統(tǒng)19中的位置存儲器設(shè)定為等于當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后，如從方框94引導(dǎo)到判斷菱形框71以上的點(diǎn)的箭頭所示，系統(tǒng)19返回以等待下一個(gè)樣本。
如果系統(tǒng)19在判斷菱形框83中發(fā)現(xiàn)閥門元件10自從先前的采樣開始還未行進(jìn)到增大其所控制的開口可的位置，則系統(tǒng)在進(jìn)一步的判斷菱形框95中查看閥門元件10是否沿相反方向行進(jìn)到把其所控制的開口關(guān)閉到某一程度的位置。通過把當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)與從先前采樣中獲得的的數(shù)據(jù)組中存儲在系統(tǒng)19中的閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)相比較來進(jìn)行該檢查。如果在判斷菱形框95中檢測到閥門元件10已移動(dòng)到減小其開口，則系統(tǒng)在進(jìn)一步的判斷菱形框96中再次檢查其中的方向存儲器所存儲的與最后一個(gè)采樣相結(jié)合的方向是否等于“STOPPED”。如果在系統(tǒng)19在判斷菱形框95中檢測到閥門元件10移動(dòng)到關(guān)閉其所控制的開口前閥門元件10剛好停止，則系統(tǒng)19已檢測到在死區(qū)端點(diǎn)處獲得當(dāng)前數(shù)據(jù)組，并在另一個(gè)方框97中把其中的低壓存儲器設(shè)定為等于當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的壓力信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)。
以下，在判斷菱形框98中，還查看系統(tǒng)19中的高壓存儲器的內(nèi)容，以查看其中的值是否等于零。如果該存儲器中的內(nèi)容等于零，則在下一個(gè)方框99中把系統(tǒng)19中的低壓存儲器也設(shè)定為零，在進(jìn)一步的方框100中把系統(tǒng)19中的方向存儲器設(shè)定為等于判斷菱形框95中原始檢測到的“DECREASE”。同樣，如果系統(tǒng)19在判斷菱形框96中發(fā)現(xiàn)其中的方向存儲器中所存儲的與最后一個(gè)采樣相結(jié)合的方向不等于“STOPPED”，從而當(dāng)前數(shù)據(jù)組不是在死區(qū)端點(diǎn)處獲得的，則其后，系統(tǒng)19在方框100中指令把其中的方向存儲器設(shè)定為等于“DECREASE”。
如果系統(tǒng)19在判斷菱形框98中發(fā)現(xiàn)高壓存儲器的內(nèi)容不等于零，從而表明在其中存儲有高壓值，則系統(tǒng)19如方框101所示計(jì)算摩擦力，并如下一個(gè)方框102所示，把摩擦力和來自當(dāng)前數(shù)據(jù)組的當(dāng)前閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)存入其中的診斷監(jiān)測器數(shù)據(jù)存儲器。然后，系統(tǒng)19如進(jìn)一步的方框103所示通知診斷監(jiān)測器20此數(shù)據(jù)有用，并進(jìn)到下一個(gè)方框104，以把其中高和低壓存儲器的內(nèi)容設(shè)定為等于零。其后，系統(tǒng)19把其中方向存儲器設(shè)定為等于在判斷菱形框95中原始檢測到的“DECREASE”，并進(jìn)到方框93和94，以把來自當(dāng)前數(shù)據(jù)組的設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)和閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)存入設(shè)定點(diǎn)和位置存儲器中。然后，系統(tǒng)19的操作指向判斷菱形框71以上的點(diǎn)，以等待在下一個(gè)采樣中獲得的數(shù)據(jù)組。在方框91和103中告訴監(jiān)測器20數(shù)據(jù)時(shí)，如果在相應(yīng)的一個(gè)方框89和101中發(fā)現(xiàn)的摩擦力超過用戶所選擇的閾值，則系統(tǒng)19可發(fā)出用戶報(bào)警，或者可在超過該閾值時(shí)，由從中獲得數(shù)據(jù)的監(jiān)測器20來確定用戶報(bào)警。
如果系統(tǒng)19在判斷菱形框83中發(fā)現(xiàn)閥門元件10還未移動(dòng)到增大其所控制的開口后在判斷菱形框95中發(fā)現(xiàn)閥門元件10還未移動(dòng)到關(guān)閉該開口，則系統(tǒng)斷定閥門元件10一定處于不移動(dòng)狀態(tài)。一旦作此確定，則系統(tǒng)19的操作從判斷菱形框95指向接著的判斷菱形框105，在其中系統(tǒng)檢查其方向存儲器以確定其中所存儲的與先前采樣相結(jié)合的方向是否等于“INCREASE”。如果是這樣，則從系統(tǒng)在看到閥門元件剛從移動(dòng)到增大其所控制的開口變到停止該運(yùn)動(dòng)時(shí)檢測到在死區(qū)的端點(diǎn)處獲得當(dāng)前數(shù)據(jù)組開始，系統(tǒng)19在方框106把其中的高壓存儲器設(shè)定為等于數(shù)據(jù)點(diǎn)的當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的壓力信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)。
如果系統(tǒng)19中的方向數(shù)據(jù)存儲器中不存有方向“INCREASE”，則系統(tǒng)19進(jìn)到進(jìn)一步的判斷菱形框107，以查看該存儲器中是否存有方向“DECREASE”。如果是這樣，則系統(tǒng)19(已發(fā)現(xiàn)閥門元件10現(xiàn)在被停止，但正沿等于先前采樣周期中的“DECREASE”的方向移動(dòng))斷定當(dāng)前數(shù)據(jù)組是在死區(qū)的端點(diǎn)處獲得的，因此在進(jìn)一步的方框108中把其中的低壓存儲器設(shè)定為等于當(dāng)前數(shù)據(jù)組中的當(dāng)前壓力信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)。
另一方面，如果在方向存儲器中既不存有INCREASE，也沒有DECREASE(它們與最后一個(gè)采樣相結(jié)合)，則系統(tǒng)19斷定閥門元件10在前一個(gè)采樣周期中停止，因此不處于死區(qū)端點(diǎn)。由于系統(tǒng)19在判斷菱形框95中檢測到閥門元件10已停止，與在方向存儲器中沒有“DECREASE”的判斷菱形框107相同，無論先前方向等于“INCREASE”或“DECREASE”或都不是，即都引向方框109的方框106和108，系統(tǒng)19在進(jìn)一步的方框109中把其中的方向存儲器設(shè)定為等于“STOPPED”。
一旦系統(tǒng)19在方框109中已把其中的方向存儲器設(shè)定為等于“STOPPED”，則該系統(tǒng)在方框93和94把來自當(dāng)前數(shù)據(jù)組的設(shè)定點(diǎn)命令信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)和閥門位置信號幅值數(shù)據(jù)點(diǎn)存入其中的設(shè)定點(diǎn)和位置存儲器。其后，系統(tǒng)19的操作指向判斷菱形框71以上的點(diǎn)，以等待通過下一個(gè)采樣所提供的數(shù)據(jù)組。
雖然已參照較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員應(yīng)知道可在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行改變，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種獲得代表過程控制裝置的操作性能的數(shù)據(jù)的方法，其特征在于所述方法包括選擇性地獲得第一信號序列，該序列表示所述過程控制裝置的操作期間所述裝置的操作；以及評估所述信號序列，以確定所述過程控制裝置的操作性能。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述過程控制裝置包括移動(dòng)部分，對所述信號序列的評估包括在進(jìn)行操作來確定所述控制裝置的操作性能時(shí)確定所述裝置移動(dòng)部分的摩擦分量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于還包括在所述移動(dòng)部分的至少一個(gè)所述摩擦分量大于預(yù)定的極限時(shí)提供報(bào)警狀態(tài)的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括存儲表示所述控制裝置較佳操作性能的第二信號序列并把所述第一信號序列與所述第二信號序列相比較以確定控制裝置的操作性能的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述第一信號序列形成對應(yīng)于控制裝置操作范圍的至少一部分的控制裝置特征。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述第二信號序列形成過程控制裝置操作范圍上的連續(xù)裝置特征信號。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述過程控制裝置包括獲得和存儲所述第一信號序列的裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述過程控制裝置包括存儲所述第二信號序列的裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述過程控制裝置包括用于獲得和存儲所述第一和第二信號序列以及把所述信號序列相比較以確定裝置的操作性能的裝置。
10.一種獲得代表過程控制裝置的操作性能的數(shù)據(jù)的設(shè)備，其特征在于包括選擇性地獲得第一信號序列的裝置，該序列表示所述過程控制裝置的操作期間所述裝置的操作；以及評估所述信號序列以確定所述過程控制裝置的操作性能的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述過程控制裝置包括移動(dòng)部分，對所述信號序列的評估包括在進(jìn)行操作來確定所述控制裝置的操作性能時(shí)確定所述裝置移動(dòng)部分的摩擦分量。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于還包括在所述移動(dòng)部分的至少一個(gè)所述摩擦分量大于預(yù)定的極限時(shí)提供報(bào)警狀態(tài)的裝置。
13.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于還包括存儲表示所述控制裝置較佳操作性能的第二信號序列并把所述第一信號序列與所述第二信號序列相比較以確定控制裝置的操作性能的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于所述第一信號序列形成對應(yīng)于控制裝置操作范圍的至少一部分的控制裝置特征。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于所述第二信號序列形成過程控制裝置操作范圍上的連續(xù)裝置特征信號。
16.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述過程控制裝置包括獲得和存儲所述第一信號序列的裝置。
17.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述過程控制裝置包括存儲所述第二信號序列的裝置。
18.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述過程控制裝置包括用于獲得和存儲所述第一和第二信號序列以及把所述信號序列相比較以確定裝置的操作性能的裝置。
19.一種評估用于控制過程的控制裝置的操作的控制系統(tǒng)，其特征在于包括選擇性地獲得第一信號序列的裝置，該序列表示所述過程控制裝置的操作期間所述裝置的操作；以及評估所述信號序列以確定所述過程控制裝置的操作性能的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述過程控制裝置包括移動(dòng)部分，對所述信號序列的評估包括在進(jìn)行操作來確定所述控制裝置的操作性能時(shí)確定所述裝置移動(dòng)部分的摩擦分量。
21.如權(quán)利要求20所述的控制系統(tǒng)，其特征在于還包括在所述移動(dòng)部分的至少一個(gè)所述摩擦分量大于預(yù)定的極限時(shí)提供報(bào)警狀態(tài)的裝置。
22.如權(quán)利要求19所述的控制系統(tǒng)，其特征在于還包括存儲表示所述控制裝置較佳操作性能的第二信號序列并把所述第一信號序列與所述第二信號序列相比較以確定控制裝置的操作性能的裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一信號序列形成對應(yīng)于控制裝置操作范圍的至少一部分的控制裝置特征。
24.如權(quán)利要求22所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述第二信號序列形成過程控制裝置操作范圍上的連續(xù)裝置特征信號。
25.如權(quán)利要求19所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述過程控制裝置包括獲得和存儲所述第一信號序列的裝置。
26.如權(quán)利要求19所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述過程控制裝置包括存儲所述第二信號序列的裝置。
27.如權(quán)利要求19所述的控制系統(tǒng)，其特征在于所述過程控制裝置包括用于獲得和存儲所述第一和第二信號序列以及把所述信號序列相比較以確定裝置的操作性能的裝置。
28.一種獲取數(shù)據(jù)的方法，該數(shù)據(jù)代表從過程控制裝置獲得的選中信號之間相應(yīng)關(guān)系幅值范圍上的關(guān)系，所述過程控制裝置控制過程的至少一部分，在此控制期間獲取該數(shù)據(jù)，其特征在于所述方法包括在所述控制期間獲得基本上同時(shí)采集的所述選中信號幅值集合序列，每個(gè)所述選中信號的值形成每個(gè)所述集合中的一個(gè)成員，從而所述集合序列的相應(yīng)成員形成對應(yīng)于所述選中信號中相應(yīng)一個(gè)信號一系列幅值；存儲所述集合序列中選中的集合；以及在相應(yīng)于至少一對所述選選中信號的至少部分所述關(guān)系幅值范圍上提供所述至少一對選中信號之間關(guān)系的指示，該操作是通過選擇一組所述存儲的集合來進(jìn)行的，該集合的成員相應(yīng)于形成相應(yīng)所存儲的幅值集合序列的所述選中信號對中的一個(gè)信號，所述存儲的集合序列中具有在相應(yīng)的子序列幅值范圍上延伸的基本上單調(diào)的幅值子序列，所述范圍的程度低于提供所述指示的所述相應(yīng)關(guān)系幅值范圍的所述部分。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于對所述存儲集合的所述組的所述選擇基于如此選擇的共享公共臨時(shí)特性的所述存儲集合。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于對所述存儲集合的所述組的所述選擇基于如此選擇的共享公共臨時(shí)特性的所述存儲集合的至少一些成員。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于所述指示是一個(gè)圖表，其每根軸相應(yīng)于所述選中信號對中一個(gè)信號。
32.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于所述指示是表值相應(yīng)于所述選中信號對的值表。
33.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于在存儲所述集合序列中至少一些集合的集合中，所述集合的成員的幅值與所述集合序列中前一個(gè)集合中相應(yīng)成員的幅值相差大于選中的極限值，從所述存儲中省略對所述集合序列中選中集合的所述存儲。
34.一種獲取數(shù)據(jù)的方法，所述數(shù)據(jù)代表從過程控制裝置獲得的多個(gè)選中信號中一對選中信號之間關(guān)系中閉合回路上相對的點(diǎn)對，所述過程控制裝置控制過程的至少一部分，在此控制期間獲取該數(shù)據(jù)，其特征在于所述方法包括在所述控制期間獲得基本上同時(shí)采集的所述選中信號的幅值的集合序列，每個(gè)所述選中信號的值形成每個(gè)所述集合中的一個(gè)成員；存儲所述集合序列中選中的集合；以及在所述集合序列中選擇第一存儲集合，所述第一存儲集合具有相應(yīng)于所述選中信號對的一對成員，在所述成員對中包括幅值基本上等于選中基準(zhǔn)值的第一成員，以及選擇第二存儲集合，所述第二存儲集合具有相應(yīng)于所述選中信號對的一對成員，在所述成員對中包括相應(yīng)于所述第一存儲集合的所述第一成員的第一成員，第二存儲集合是所述集合序列中接在所述第一存儲集合后的下一個(gè)存儲集合，它是具有幅值基本上等于所述選中基準(zhǔn)值的所述第一相應(yīng)成員的最后一個(gè)存儲集合，每個(gè)所述第一和第二存儲集合中的所述相應(yīng)成員對限定所述點(diǎn)對。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于所述第一和第而存儲集合的每個(gè)所述成員對具有第二成員，所述方法還包括確定在所述第二成員之間產(chǎn)生的幅值差。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于在所述幅值差超出選中的閾值時(shí)提供一報(bào)警信號。
全文摘要
從控制裝置(10,11,12,16,17)在控制材料過程(13)時(shí)從控制裝置中獲得數(shù)據(jù)樣本(A－L)。存儲這些樣本中選中的樣本,它們代表在該裝置的部分特性曲線上操作裝置的結(jié)果,把選中的樣本選擇性地組合起來,以提供完整的裝置特性曲線的指示。選中的數(shù)據(jù)樣本用于提供與根據(jù)裝置的特性曲線選中的控制裝置參數(shù)有關(guān)的信息。
文檔編號G05B23/02GK1200817SQ96197919
公開日1998年12月2日 申請日期1996年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月30日
發(fā)明者B·F·格拉姆斯特拉普, B·A·約翰遜, J·L·斯諾巴杰 申請人:費(fèi)希爾控制國際公司