專利名稱：用于控制位置調節器的電子氣動閥的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于控制用壓力介質工作的位置調節器的電子氣動閥 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節和控制 回路內的調節參數的電信號進行控制，以便位置調節器的后置的升壓 級用操縱壓力加載。另外本發明也涉及一種用于工作設備的位置調節 器，包括上述裝置。
背景技術：
本發明的使用領域涉及電子氣動閥的控制，所述閥作為操縱閥用
于調整驅動裝置或調節驅動裝置的控制或位置調整。這種閥構成為3/3 閥(三位三通閥)，以便為了按額定值的規定控制剛好為加載和卸載功 能也允許關閉的中間位置，以便尤其在緊急情況中可以恒定地保持當 前的操縱壓力，從而連接的調節驅動裝置保持在當前的位置中。為了 用壓力介質加載調節驅動裝置，大部分情況下設定一個設置在3/3閥 后面的升壓級，該升壓級由預控制壓力加載并且在放大功能的意義上 設計成產生用于相應的較高的調節壓力的較高的調節力。在該使用領 域的范圍內本發明在供給壓力的供給裝置失效的情況下致力于位置調 節器的特性，該供給壓力供給裝置優選提供壓力空氣作為壓力介質。
按現有技術已知的是，在供給壓力供給裝置失效的情況下閥機構 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節驅動裝 置的卸載。卸載導致，連接的調節驅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閉。這種 配件在此可以是一個安裝到工藝設備的管道內的滑閥。
但是特別的應用情況要求，連接在調節驅動裝置上的配件在至位 置調節器的供壓輸送或電的調節信號失效時保持其當前位置。至今這個要求是取代在此關注的用壓力介質工作的位置調節器而采用電的位 置調節器的基本原因。
由US 2007/0045579 Al得知一種同類的用壓力介質工作的位置調 節器。該位置調節器具有一個調節裝置，通過該調節裝置可以可變地 接通供壓接頭、卸載接頭和工作接頭用于產生調節驅動裝置的操縱壓 力。為了規定期望的控制位置，調節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。在兩個節流裝置的下 游，每個控制腔與卸載開口連接。控制閥裝置可以控制并且尤其也可 以同時封閉兩個卸載開口 。
關于兩個流體加載面的對稱的結構結合通過一個共同的配設的控 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節力相互平衡并且存在調節裝置的明確定義 的位置。特別地可能性在于，在封閉卸載開口時規定調節裝置的基本 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，使得保持恒定的預控制壓力，以便因此給位置 調節器提供閉鎖的失效特性。
位置調節器的電控制可以這樣靈活地實現，即能夠這樣控制后置 的升壓級，使得壓力介質有目的地可以由供壓接頭通過工作接頭引導 到氣動的調節驅動裝置，或者使得壓力介質有目的地可以由氣動的調 節驅動裝置通過卸載接頭引導到大氣中，或者使得壓力介質封閉在升 壓級內，以便保持調節驅動裝置的當前位置。
但是在現有技術中由于例如通過氣動的供壓管與供壓接頭斷裂引 起的壓力介質失效而引起的失效特性證實為不利的。因為根據在這個 時刻存在的電控制，構成為預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憑偶然性。卸載失效意味著，壓力 介質由調節驅動裝置導出到環境中。閉鎖失效意味著，包含在升壓級 中即包含在調節驅動裝置中的壓力介質封閉。
系統弱點原因的事實是，添加給控制閥裝置的供壓介質由位置調節器的供壓通道取出。如果位置調節器到達用于連接的調節驅動裝置 的加載位置，那么配設的閥腔打開并且從而使得供壓接頭與供壓腔連 接，用于加載調節驅動裝置。
如果現在在未變化的電控制中供壓管分開，那么調節驅動裝置通
過集成在其內的彈簧復位裝置能夠使處于其內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保持可調 性，所以繼續保持控制壓力，使得該控制壓力也繼續維持位置調節器 的打開的位置。從而調節驅動裝置進行卸載，直到控制壓力調節器不 再提供合適的控制壓力并且從而位置調節器最終關閉。然后位置驅動 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，使得產生調節驅動裝置的卸載或 閉鎖，那么壓力介質也在供壓接頭分開時封閉在調節驅動裝置內，使 得該調節驅動裝置閉鎖。
發明內容
本發明的目的是，實現用于控制用壓力介質工作的位置調節器的 一種方法以及一種裝置，該方法/該裝置借助于簡單的技術措施保證由 于壓力介質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利要求1解決。鑒于與此對應的裝置該目
的通過權利要求7的特征解決。相應的從屬權利要求描述本發明有利 的進一步方案。
本發明包括如下工藝經驗，即為了得到由于壓力介質失效而引起 的閉鎖的失效特性執行如下控制技術步驟
在用預控制壓力加載之后確定升壓級的當前位置并且配設相應于 該位置的調節參數(y);
連續測量至少一個能通過位置調節器影響的調整參數或過程參
數；
確定調整參數或過程參數對預定的調節參數(y )的期望的方向反 應(x');將調整參數或過程參數的期望的方向反應(X')與測量的實際的
方向反應(X)相比較，以便在確定期望的方向反應(x')與實際的方
向反應(X)不一致時，推斷出壓力介質失效，因此規定產生電子氣動
的3/3閥的閉鎖的失效特性的電的緊急信號作為新的調節參數(y')。
按本發明的解決方案的優點尤其在于，在此與用壓力介質工作的 位置調節器的控制位置無關地在氣動的能量失效中通過氣動的預控制 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， 預控制裝置的電子氣動閥可以不再用由調節驅動裝置流出的壓力介質 供給。按本發明的解決方案在如下基礎上構成，即相應于故障情況的 診斷報告發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用。之后由過程調整 和控制回路預定的調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整裝置 可以不受影響地繼續工作。當然也可考慮的是，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應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的運行。在事先相應 的報告發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。
優選地通過具有電的緊急信號的按本發明的解決方案，加載升壓 級的壓力介質通過電子氣動閥的中性位置封閉，以便實現密封封閉。 此外電的控制信號可以給到電子氣動閥上，這導致，加載升壓級的壓 力介質通過電子氣動閥的排氣通道導出到大氣中。因此實現控制裝置 相對于初始方向的轉向，使得位置調節器占據其初始位置。
按本發明設置一個評價單元用于比較調整參數或過程參數對預定 的調節參數的期望的方向反應與其實際的方向反應，該評價單元通過 相應的電子電路體現。按信號處理技術，期望的方向反應通過期望的 速度信號的一階導數dx'/dt的數學關系構成并且被執行與測量的速度 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，在期望的方向與調節驅動
7裝置的測量方向不相同，即符號是不同的，那么壓力介質失效可以確定為故障情況。
按鑒于在評價單元內的信號處理的改進本發明的另 一措施建議，在測量的速度信號dx/dt中應用相應于由系統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失效。
鑒于與按本發明的方法對應的裝置建議，非接觸式工作的位置傳感器用作為用于確定升壓級的當前位置的機構，該位置傳感器設置在位置調節器的殼體側的適合的位置上。 一個適合的位置是位置傳感器能可靠地監控在升壓級內的可運動部件的往復行程所在的位置。在此一個電容的或感應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，以便在感應的位置傳感器中產生感應的測量效應。
用于連續測量至少一個能通過位置調節器影響的調整參數或過程參數的傳感機構同樣可以構成為位置傳感器，該位置傳感器探測調節驅動裝置的位置。為此例如一個按滑線電阻的方式構成的位移接收器是適合的。此外也可以采用感應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節驅動裝置的區域內。因此調整參數或過程參數(X)可以確定為調節驅動裝置的反饋參數。
下面與本發明優選的實施例的說明一起借助于附圖詳細描述改進本發明的其他的措施。唯一的附圖顯示用于配件的用壓力介質工作的位置調節器的示意圖。
具體實施例方式
按附圖，用壓力介質；作的位置調節器1用于操作后置的配件2，該配件在此是工藝設備的(未另外描述的)管道系統的滑閥。
位置調節器1基本上包括一個用作為預控制閥的電子氣動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部的閥機構的預控制壓力。該閥機構提供工作壓力，用于操縱在此按活
塞-缸單元方式構成的調節驅動裝置5，該調節驅動裝置用于操作配件2。電信號作為在(未另外描述的)過程調整和控制回路內的調節參數y用于控制用壓力介質工作的流動調節器1的電子氣動3/3閥3。
如果在位置調節器1的供壓接頭P上供壓管斷開，那么位置調節器l顯示可靠閉鎖的失效特性，這如下實現。
測量值通過一個用于連續測量調節驅動裝置5的位置的構成為位移傳感器7的傳感機構在輸入側輸送至電子評價單元6，該測量值表示要影響的調整參數或過程參數。另外在升壓級4中集成一個非接觸式工作的感應的位置傳感器8,該位置傳感器探測在升壓級4內的閥機構的當前位置并且將該位置同樣在輸入側輸送至電子評價單元6。另外調節參數y的電信號也在輸入側輸送至電子評價單元6。由此評價單元6確定調節驅動裝置5對于當前預定的調節參數y的期望的方向反應x'。如果期望的方向反應x'與實際的方向反應x不一致，那么可以推斷出，存在壓力介質失效，該壓力介質失效例如可以由壓力介質管從供壓接頭P斷裂造成并且形成故障情況。
由此電子評價單元產生一個電的緊急信號作為代用調節參數y'用于3/3閥，以便閉鎖該3/3閥，即在此轉換到中間的控制位置中，在該控制位置中關閉所有的接頭P、 R和A。由此在那兒閉鎖處于后置的調節驅動裝置5內的壓力介質，使得最后配件2保持在其當前的位置中。
本發明不受限于上述優選的實施例，更確切地說也可以進行變換，所述變換包括在權利要求書的保護范圍內。本發明的目標是，升壓級盡可能快地轉換到閉鎖的控制位置中，以致預控制壓力可以不再繼續由從調節驅動裝置流出的壓力介質供給。因此必需的是，規定一個電信號給預控制裝置的電子氣動3/3閥。除了通過升壓級4轉換到中間的關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的轉換機構同樣經過一個閉鎖點并且從而達到相同的效果。附圖標記列表
1 位置調節器
2 配件
3 3/3閥
4 升壓級
5 調節驅動裝置
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
x' 期望的方向反應
y 調節參數
y' 代用調節參數
權利要求
1.用于控制用壓力介質工作的位置調節器(1)的電子氣動3/3閥(3)的方法，其中電子氣動3/3閥(3)由作為在過程調整和控制回路內的調節參數(y)的電信號控制，以便用預控制壓力加載位置調節器(1)的后置的升壓級(4)，其特征在于為了得到由于壓力介質失效引起的閉鎖的失效特性，執行下面的控制技術步驟在用預控制壓力加載之后確定升壓級(4)的當前位置并且配設相應于該位置的調節參數(y)；連續測量至少一個能通過位置調節器(1)影響的調整參數或過程參數；確定調整參數或過程參數對于預定的調節參數(y)的期望的方向反應(x′)；將調整參數或過程參數的期望的方向反應(x′)與測量的實際的方向反應(x)相比較，以便在確定期望的方向反應(x′)與實際的方向反應(x)不一致的情況下，推斷出壓力介質失效，因此規定產生電子氣動的3/3閥的閉鎖的失效特性的電的緊急信號作為新的調節參數(y′)。
2. 按權利要求1所述的方法，其特征在于加載升壓級(4)的 壓力介質通過電的控制信號經由電子氣動的3/3閥(3)的排氣通道(R) 排出到大氣中，以便實現與原始方向相反的控制轉向。
3. 按權利要求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)的壓力介質通過電子氣動的閥(3)的中間位置封閉， 以便實現密封封閉。
4. 按權利要求l所述的方法，其特征在于期望的方向反應(x') 通過期望的速度信號的一階導數dx'/dt的數學關系構成，并且通過評 價單元(6)執行與測量的求導的速度信號dx/dt比較。
5. 按權利要求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，并且如果調節驅動裝置期望的方向不相應于測量的方向，壓力介質失效確定為故障情況。
6. 按權利要求1所述的方法，其特征在于在測量的速度信號 dx/dt中應用相應于系統引起的量子化噪音的公差帶，以便防止無意地 識別壓力介質失效。
7. 用于控制用壓力介質工作的位置調節器(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整和控制回路內的調節參數(y)控制電子氣動的3/3岡(3)，以便用預控制壓力加載位置調節器 (1)的用作為調節驅動裝置的后置的升壓級(4)，其特征在于為了 得到由于壓力介質失效引起的閉鎖的失效特性，設置在用預控制壓力 加載之后用于確定升壓級(4 )的當前位置并且配設相應于該位置的調 節參數(y)的機構，并且設置用于連續測量至少一個能通過位置調節 器(1)影響的調整參數與過程參數的傳感機構，其中評價單元(6) 確定調整參數或過程參數對預定的調節參數(y)的期望的方向反應 (x')并且將調整參數或過程參數的期望的方向反應(x')與測量的實 際的方向反應(x)相比較，以便如果期望的方向反應(x')與實際的 方向反應(x)不一致時，壓力介質失效作為故障情況變成信號并且規 定產生電子氣動的閥(3 )的閉鎖的失效特性的電的緊急信號作為用于 3/3閥(3 )的新的調節參數(y')。
8. 按權利要求7所述的裝置，其特征在于用于確定升壓級(4) 的當前的位置的機構構成為非接觸式工作的感應的或電容的位置傳感 器(8)。
9. 按權利要求7所述的裝置，其特征在于用于連續測量至少一 個能通過位置調節器(1)影響的調整參數或過程參數的傳感機構構成 為探測調節驅動裝置(5)的位置的位移傳感器(7)。
10. 用于配件(2)的用壓力介質工作的位置調節器(1)，該位置 調節器的電子氣動3/3閥(3)通過預控制壓力操縱后置的調節驅動裝 置(5)的升壓級(4)，并且該閥為了得到由于壓力介質失效引起的閉 鎖的失效特性包括按上述權利要求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的裝置，該閥由作為在過程調整和控制回路內的調節參數的電信號控制，以便位置調節器的后置的升壓級(4)用預控制壓力加載。為了得到由于壓力介質失效引起的閉鎖的失效特性，執行如下步驟在用預控制壓力加載之后確定升壓級的當前位置并且配設相應于該位置的調節參數；連續測量至少一個能通過位置調節器影響的調整參數或過程參數；確定調整參數或過程參數對于規定的調節參數的期望的方向反應；將期望的方向反應與測量的實際的方向反應相比較，以便在確定期望的方向反應與實際的方向反應不一致的情況下，推斷出壓力介質失效，因此規定產生閥的閉鎖的失效特性的電的緊急信號作為新的調節參數。
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 優先權日2008年8月12日
發明者A·瓦爾曼, S·泰布蘭德爾 申請人:Abb技術股份公司