JP3885946B2 - バルブポジショナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、調節弁の弁開度を所定の値に制御するバルブポジショナに関し、特にバルブポジショナに特有なヒステリシス特性の変動を修復するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバルブポジショナとしては、例えば本出願人による特開２００１―１４１１０７「バルブポジショナ」に開示されている。このようなバルブポジショナは、図２に示すように、電気的な信号に基づいて空気流量を制御してバルブをコントロールする電空ポジショナであり、調整弁１２の弁開度目標値を設定する入力信号ＳＰを入力し、この入力信号ＳＰと調整弁度のフィードバック信号である弁開度信号ＰＶに基づいて制御信号ＭＶを演算出力する制御演算手段１１と、制御信号ＭＶに基づいて空気流量を変化させる電空変換手段１６と、空気流量によりステムを変位させて流体を制御する調整弁１２と、調整弁１２のステム変位を検出する位置センサ手段１５とから構成される。
【０００３】
このような構成からなるバルブポジショナの動作としては、入力信号ＳＰと弁開度信号ＰＶとが一致するように、制御演算手段１１は制御信号ＭＶを変化させる。入力信号ＳＰと弁開度信号ＰＶとに差がない場合は、制御演算手段１１は制御信号ＭＶの値を一定に保つ。
【０００４】
次に、制御演算手段１１の制御対象となる、電空変換手段１６と調整弁１２と位置センサ手段１５が有する非線形特性について説明する。図３は、弁開度信号ＰＶに相関がある電空変換手段１６のノズル背圧Ｐｎと、制御信号ＭＶに相関がある電空変換手段１６の電流Ｉと、のヒステリシス特性を示す。このヒステリシスの主要因は電空変換手段１６の有する磁性体のＢ―Ｈカーブによるものである。
【０００５】
図３のヒステリシス特性を説明する。通常の特性２０に関して、Ｂ点を初期値として、電流Ｉが上昇していくと、Ｃ点でノズル背圧ＰｎがＰｏとなり、更に制御信号ＭＶが上昇するとＤ点となり、ここから電流Ｉが減少していくと、Ａ点でノズル背圧ＰｎがＰｏとなる。
つまり、ノズル背圧ＰｎがＰｏとなる制御信号ＭＶの値は、制御信号の履歴が大きな影響を及ぼす。
【０００６】
このような特性において、例えば、特開２００１―１４１１０７では、系が必ずＡ点を使用するような工夫がされる。つまり、系がＣ点を使用しないような工夫がされる。
入力信号ＳＰが一定で、ノズル背圧ＰｎがＰｏとなる場合において、通常の特性２０では電流ＩはＩｏとなり、動作点はＡ点となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバルブポジショナをフィールド環境で使用すると、長期間の使用、予期していない外乱、振動、温度変化によって、ヒステリシス特性が変化してしまうことがある。
【０００８】
ヒステリシス特性の変化を図３で説明する。ヒステリシス特性がマイナス側にずれた特性１０となると系は弁開度信号ＰＶがＰｏを保つようにフィードバックが働き制御信号ＭＶはＩ１となり、動作点はＥ点となる。
ヒステリシス特性がプラス側にずれた特性３０となると系は弁開度信号ＰＶがＰｏを保つようにフィードバックが働き制御信号ＭＶはＩ２となり、動作点はＦ点となる。
【０００９】
このような場合、Ｉ１及びＩ２が制御信号ＭＶの制御可能な範囲を越えていると、バルブポジショナは動作不能となり、作業員が現場へ出向いて交換作業が必用である。
【００１０】
本発明は、上述の交換作業が不用となるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）弁開度信号と入力信号との偏差に基づいて調整弁の弁開度位置を制御する制御信号を演算出力する制御演算手段と、前記制御信号に基づいて前記調整弁の駆動信号を送出する電空変換手段と、からなるバルブポジショナにおいて、前記制御信号が前記制御信号の制御可能な範囲を超える場合に、高エネルギーの修復信号を前記電空変換手段に出力する修復演算手段を備えたことを特徴とするバルブポジショナ。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のバルブポジショナにおける実現例の構成を示したブロック図を示す。同図においてその構成を説明する。図２の従来例と同様の部分は説明を省略する。図１の実施例の特徴は、制御信号ＭＶに基づいて修復信号ＲＦを電空変換手段１６に演算出力する修復演算手段１７を配置する点である。
【００１３】
このようなバルブポジショナにおいて、長期間の使用、予期していない外乱、振動、温度変化によって、ヒステリシス特性が変化する場合を説明する。
図２の従来例の場合と同様に、ヒステリシス特性がマイナス側にずれた特性１０となると系は弁開度信号ＰＶがＰｏを保つようにフィードバックが働き制御信号ＭＶはＩ１となり、動作点はＥ点となる。ヒステリシス特性がプラス側にずれた特性３０となると系は弁開度信号ＰＶがＰｏを保つようにフィードバックが働き制御信号ＭＶはＩ２となり、動作点はＦ点となる。
【００１４】
Ｉ１及びＩ２が制御信号ＭＶの所定の範囲を越える場合に、作業員が現場へ出向いて修復作業をする。実際には、具体的なバルブポジショナに適用した実験によれば、電流Ｉの通常の使用範囲が０−２．５ｍAである場合、＋５ｍＡまたは―５ｍＡの高エネルギーの修復信号ＲＦを電空変換手段１６へ出力させる。
【００１５】
具体的なバルブポジショナに適用した実験によれば、ヒステリシス特性がマイナス側にずれた時に、―５ｍＡの高エネルギーの修復信号ＲＦを出力させることにより、ヒステリシス特性は通常の特性２０に修復され動作点はＡ点となる。
また、ヒステリシス特性がプラス側にずれた時に、＋５ｍＡの高エネルギーの修復信号ＲＦを出力させることにより、ヒステリシス特性は通常の特性２０に修復され動作点はＡ点となる。
【００１６】
以上のことにより、本発明では交換作業が不用となり、保守作業が容易になる。
【００１７】
上述の例では、作業員が修復信号ＲＦを出力させる例であったが、これとは別に、バルブポジショナ自身が修復信号ＲＦを出力させるようにしてもよい。この場合、作業員が現場へ出向く必要がなく、保守作業が容易になる。
また、制御演算及び修復演算のアルゴリズムは、ＣＰＵ等を用いてはソフトウエアで実現され、開発効率は向上する。
【００１８】
また、この時の修復信号ＲＦを調整弁１２の動作に影響しない程度の微小時間のパルス信号で形成させると、系の安定性が向上する。
【００１９】
更にまた、修復演算手段１７は、修復信号ＲＦの出力の後、所定の間、修復信号ＲＦの出力を禁止するようにさせると、修復信号ＲＦが短い周期で繰返し出力されることがなくなり、修復信号ＲＦで修復できない故障時の安全性が高くなる。
【００２０】
また、修復演算手段１７は、入力信号ＳＰまたは弁開度信号ＰＶが所定の範囲でない場合は、修復信号ＲＦの出力を禁止するようにすると、過渡変動時に修復信号ＲＦが出力されず、定常動作時のみに修復信号ＲＦが出力され、安定性が向上する。
【００２１】
一方、上述の例では、制御信号ＭＶが所定の範囲を超える場合に、修復信号ＲＦを出力していたが、これとは別に、所定の周期で修復信号ＲＦを出力するようにしてもよい。この場合、制御信号ＭＶが制御可能な範囲を越えないよいうに予防することができる。
【００２２】
また、修復演算手段１７は、アンプによって増幅した修復信号ＲＦを出力し、低インピーダンスで電空変換手段１６を励起させるようにすると、ヒステリシス特性の修復が促進される。
【００２３】
更にまた、修復信号ＲＦを制御信号ＭＶに重畳し、電空変換手段１６に出力するようにすると、電空変換手段１６の入力端の数が減る。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるバルブポジショナは、フィールド環境での長期間の使用、予期していない外乱、振動、温度変化によるヒステリシス特性の変化に対して、修復信号を前記電空変換手段に出力することで、交換作業が不用となり保守作業が容易できる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブポジショナにおける実現例の構成を示したブロック図である。
【図２】従来のバルブポジショナの構成を示したブロック図である。
【図３】電空変換手段に固有なヒステリシス特性を示した図である。
【符号の説明】
１１…制御演算手段、１２…調整弁、１５…位置センサ手段、１６…電空変換手段、１７…修復演算手段、ＳＰ…入力信号、ＭＶ…制御信号、ＰＶ…弁開度信号、ＲＦ…修復信号、１０…動作点での電流がマイナス側にずれた特性曲線、２０…通常の特性曲線、３０…動作点での電流がプラス側にずれた特性曲線
【発明の属する技術分野】
本発明は、調節弁の弁開度を所定の値に制御するバルブポジショナに関し、特にバルブポジショナに特有なヒステリシス特性の変動を修復するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のバルブポジショナとしては、例えば本出願人による特開２００１―１４１１０７「バルブポジショナ」に開示されている。このようなバルブポジショナは、図２に示すように、電気的な信号に基づいて空気流量を制御してバルブをコントロールする電空ポジショナであり、調整弁１２の弁開度目標値を設定する入力信号ＳＰを入力し、この入力信号ＳＰと調整弁度のフィードバック信号である弁開度信号ＰＶに基づいて制御信号ＭＶを演算出力する制御演算手段１１と、制御信号ＭＶに基づいて空気流量を変化させる電空変換手段１６と、空気流量によりステムを変位させて流体を制御する調整弁１２と、調整弁１２のステム変位を検出する位置センサ手段１５とから構成される。
【０００３】
このような構成からなるバルブポジショナの動作としては、入力信号ＳＰと弁開度信号ＰＶとが一致するように、制御演算手段１１は制御信号ＭＶを変化させる。入力信号ＳＰと弁開度信号ＰＶとに差がない場合は、制御演算手段１１は制御信号ＭＶの値を一定に保つ。
【０００４】
次に、制御演算手段１１の制御対象となる、電空変換手段１６と調整弁１２と位置センサ手段１５が有する非線形特性について説明する。図３は、弁開度信号ＰＶに相関がある電空変換手段１６のノズル背圧Ｐｎと、制御信号ＭＶに相関がある電空変換手段１６の電流Ｉと、のヒステリシス特性を示す。このヒステリシスの主要因は電空変換手段１６の有する磁性体のＢ―Ｈカーブによるものである。
【０００５】
図３のヒステリシス特性を説明する。通常の特性２０に関して、Ｂ点を初期値として、電流Ｉが上昇していくと、Ｃ点でノズル背圧ＰｎがＰｏとなり、更に制御信号ＭＶが上昇するとＤ点となり、ここから電流Ｉが減少していくと、Ａ点でノズル背圧ＰｎがＰｏとなる。
つまり、ノズル背圧ＰｎがＰｏとなる制御信号ＭＶの値は、制御信号の履歴が大きな影響を及ぼす。
【０００６】
このような特性において、例えば、特開２００１―１４１１０７では、系が必ずＡ点を使用するような工夫がされる。つまり、系がＣ点を使用しないような工夫がされる。
入力信号ＳＰが一定で、ノズル背圧ＰｎがＰｏとなる場合において、通常の特性２０では電流ＩはＩｏとなり、動作点はＡ点となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなバルブポジショナをフィールド環境で使用すると、長期間の使用、予期していない外乱、振動、温度変化によって、ヒステリシス特性が変化してしまうことがある。
【０００８】
ヒステリシス特性の変化を図３で説明する。ヒステリシス特性がマイナス側にずれた特性１０となると系は弁開度信号ＰＶがＰｏを保つようにフィードバックが働き制御信号ＭＶはＩ１となり、動作点はＥ点となる。
ヒステリシス特性がプラス側にずれた特性３０となると系は弁開度信号ＰＶがＰｏを保つようにフィードバックが働き制御信号ＭＶはＩ２となり、動作点はＦ点となる。
【０００９】
このような場合、Ｉ１及びＩ２が制御信号ＭＶの制御可能な範囲を越えていると、バルブポジショナは動作不能となり、作業員が現場へ出向いて交換作業が必用である。
【００１０】
本発明は、上述の交換作業が不用となるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）弁開度信号と入力信号との偏差に基づいて調整弁の弁開度位置を制御する制御信号を演算出力する制御演算手段と、前記制御信号に基づいて前記調整弁の駆動信号を送出する電空変換手段と、からなるバルブポジショナにおいて、前記制御信号が前記制御信号の制御可能な範囲を超える場合に、高エネルギーの修復信号を前記電空変換手段に出力する修復演算手段を備えたことを特徴とするバルブポジショナ。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のバルブポジショナにおける実現例の構成を示したブロック図を示す。同図においてその構成を説明する。図２の従来例と同様の部分は説明を省略する。図１の実施例の特徴は、制御信号ＭＶに基づいて修復信号ＲＦを電空変換手段１６に演算出力する修復演算手段１７を配置する点である。
【００１３】
このようなバルブポジショナにおいて、長期間の使用、予期していない外乱、振動、温度変化によって、ヒステリシス特性が変化する場合を説明する。
図２の従来例の場合と同様に、ヒステリシス特性がマイナス側にずれた特性１０となると系は弁開度信号ＰＶがＰｏを保つようにフィードバックが働き制御信号ＭＶはＩ１となり、動作点はＥ点となる。ヒステリシス特性がプラス側にずれた特性３０となると系は弁開度信号ＰＶがＰｏを保つようにフィードバックが働き制御信号ＭＶはＩ２となり、動作点はＦ点となる。
【００１４】
Ｉ１及びＩ２が制御信号ＭＶの所定の範囲を越える場合に、作業員が現場へ出向いて修復作業をする。実際には、具体的なバルブポジショナに適用した実験によれば、電流Ｉの通常の使用範囲が０−２．５ｍAである場合、＋５ｍＡまたは―５ｍＡの高エネルギーの修復信号ＲＦを電空変換手段１６へ出力させる。
【００１５】
具体的なバルブポジショナに適用した実験によれば、ヒステリシス特性がマイナス側にずれた時に、―５ｍＡの高エネルギーの修復信号ＲＦを出力させることにより、ヒステリシス特性は通常の特性２０に修復され動作点はＡ点となる。
また、ヒステリシス特性がプラス側にずれた時に、＋５ｍＡの高エネルギーの修復信号ＲＦを出力させることにより、ヒステリシス特性は通常の特性２０に修復され動作点はＡ点となる。
【００１６】
以上のことにより、本発明では交換作業が不用となり、保守作業が容易になる。
【００１７】
上述の例では、作業員が修復信号ＲＦを出力させる例であったが、これとは別に、バルブポジショナ自身が修復信号ＲＦを出力させるようにしてもよい。この場合、作業員が現場へ出向く必要がなく、保守作業が容易になる。
また、制御演算及び修復演算のアルゴリズムは、ＣＰＵ等を用いてはソフトウエアで実現され、開発効率は向上する。
【００１８】
また、この時の修復信号ＲＦを調整弁１２の動作に影響しない程度の微小時間のパルス信号で形成させると、系の安定性が向上する。
【００１９】
更にまた、修復演算手段１７は、修復信号ＲＦの出力の後、所定の間、修復信号ＲＦの出力を禁止するようにさせると、修復信号ＲＦが短い周期で繰返し出力されることがなくなり、修復信号ＲＦで修復できない故障時の安全性が高くなる。
【００２０】
また、修復演算手段１７は、入力信号ＳＰまたは弁開度信号ＰＶが所定の範囲でない場合は、修復信号ＲＦの出力を禁止するようにすると、過渡変動時に修復信号ＲＦが出力されず、定常動作時のみに修復信号ＲＦが出力され、安定性が向上する。
【００２１】
一方、上述の例では、制御信号ＭＶが所定の範囲を超える場合に、修復信号ＲＦを出力していたが、これとは別に、所定の周期で修復信号ＲＦを出力するようにしてもよい。この場合、制御信号ＭＶが制御可能な範囲を越えないよいうに予防することができる。
【００２２】
また、修復演算手段１７は、アンプによって増幅した修復信号ＲＦを出力し、低インピーダンスで電空変換手段１６を励起させるようにすると、ヒステリシス特性の修復が促進される。
【００２３】
更にまた、修復信号ＲＦを制御信号ＭＶに重畳し、電空変換手段１６に出力するようにすると、電空変換手段１６の入力端の数が減る。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるバルブポジショナは、フィールド環境での長期間の使用、予期していない外乱、振動、温度変化によるヒステリシス特性の変化に対して、修復信号を前記電空変換手段に出力することで、交換作業が不用となり保守作業が容易できる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブポジショナにおける実現例の構成を示したブロック図である。
【図２】従来のバルブポジショナの構成を示したブロック図である。
【図３】電空変換手段に固有なヒステリシス特性を示した図である。
【符号の説明】
１１…制御演算手段、１２…調整弁、１５…位置センサ手段、１６…電空変換手段、１７…修復演算手段、ＳＰ…入力信号、ＭＶ…制御信号、ＰＶ…弁開度信号、ＲＦ…修復信号、１０…動作点での電流がマイナス側にずれた特性曲線、２０…通常の特性曲線、３０…動作点での電流がプラス側にずれた特性曲線
Claims (1)
- 弁開度信号と入力信号との偏差に基づいて調整弁の弁開度位置を制御する制御信号を演算出力する制御演算手段と、前記制御信号に基づいて前記調整弁の駆動信号を送出する電空変換手段と、からなるバルブポジショナにおいて、
前記制御信号が前記制御信号の制御可能な範囲を超える場合に、高エネルギーの修復信号を前記電空変換手段に出力する修復演算手段を備えた
ことを特徴とするバルブポジショナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002148975A JP3885946B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | バルブポジショナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002148975A JP3885946B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | バルブポジショナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003343503A JP2003343503A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3885946B2 true JP3885946B2 (ja) | 2007-02-28 |
Family
ID=29767311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002148975A Expired - Fee Related JP3885946B2 (ja) | 2002-05-23 | 2002-05-23 | バルブポジショナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| US8306637B2 (en) * | 2009-04-07 | 2012-11-06 | Fisher Controls International, Llc | Methods and apparatus to limit a change of a drive value in an electro-pneumatic controller |
| US9063540B2 (en) | 2009-04-07 | 2015-06-23 | Fisher Controls International Llc | Methods and apparatus to limit a change of a drive value in an electro-pneumatic controller |
| JP6671202B2 (ja) * | 2016-03-23 | 2020-03-25 | アズビル株式会社 | ポジショナ |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2758493B2 (ja) * | 1990-09-04 | 1998-05-28 | 日立建機株式会社 | アクチュエータの駆動制御装置 |
| JPH04318295A (ja) * | 1991-04-18 | 1992-11-09 | Toshiba Corp | 差圧制御装置 |
| JP3201555B2 (ja) * | 1993-10-01 | 2001-08-20 | 横河電機株式会社 | バルブポジショナ |
| JPH07180701A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-18 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 電空ポジショナ |
| JP3656892B2 (ja) * | 1999-09-07 | 2005-06-08 | 横河電機株式会社 | バルブポジショナ |
| JP3765371B2 (ja) * | 1999-11-18 | 2006-04-12 | 横河電機株式会社 | バルブポジショナ |
-
2002
- 2002-05-23 JP JP2002148975A patent/JP3885946B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003343503A (ja) | 2003-12-03 |
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