專利名稱：用于壓力介質(zhì)驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過程自動化領(lǐng)域中壓力介質(zhì)驅(qū)動
(druckmittelbetrieben )的執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)裝置，尤其是用于通過 氣動的連續(xù)工作的驅(qū)動器連續(xù)調(diào)節(jié)工業(yè)環(huán)境中的材料流 (Stoffstroemen )。
背景技術(shù)：
為了在工業(yè)過程中、尤其是在化學(xué)和石化工業(yè)中以及在汽車中進 行流量調(diào)節(jié)，釆用連續(xù)工作的過程閥(Prozessventil)。這樣的過程 閥大多由壓力介質(zhì)驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)操縱。這樣的執(zhí)行機構(gòu)一般由汽缸 構(gòu)成，在該汽缸中通過壓力介質(zhì)(Druckmittel)移動活塞。該活塞 在機械上與過程閥耦接。通過所謂的位置調(diào)節(jié)器來對汽缸施加壓力介 質(zhì)。
由公開的在先使用已知兩種類型的執(zhí)行機構(gòu)。對于所謂的簡單作 用的執(zhí)行機構(gòu)，位置調(diào)節(jié)器只對活塞的一個面施加壓力介質(zhì)。為了在 相反方向上移動活塞，設(shè)置彈簧。對于雙重作用的執(zhí)行機構(gòu)，位置調(diào) 節(jié)器對活塞的兩個面都施加壓力介質(zhì)。由此，不需要機械復(fù)位元件就 可以在兩個方向上移動活塞，并因此移動與活塞耦接的過程閥。
通過通信接口向位置調(diào)節(jié)器預(yù)先給定過程閥的閥門位置的電額定 值。其中，該通信接口可以被數(shù)字地實施為現(xiàn)場總線接口或被模擬地 實施為4..20mA接口。
通過執(zhí)行機構(gòu)和過程閥之間機械耦接處的傳感器元件獲取閥門位 置的實際值。然后，位置調(diào)節(jié)器在其輸出端調(diào)節(jié)壓力介質(zhì)的壓力，使 得閥門位置達到或保持在預(yù)定的額定值。
雖然在這種位置調(diào)節(jié)器中通過調(diào)節(jié)閥門位置快速達到閥門位置的預(yù)定額定值，但是在自動化技術(shù)應(yīng)用中，過程閥的實際位置僅具有次 要的意義。相反，對于自動化技術(shù)應(yīng)用來說，諸如管線中的體積流量 或鍋爐中的水位高度等過程參數(shù)具有明顯更大的意義。這些過程參數(shù) 在調(diào)節(jié)閥門位置時必須被控制系統(tǒng)中與位置調(diào)節(jié)器重疊(ueberlagert)的調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換為過程閥的額定值預(yù)定值，即過程閥的 閥門位置，并且被傳送到位置調(diào)節(jié)器。相應(yīng)延時地跟蹤有決定意義的 過程參數(shù)。此外，認為需要向位置調(diào)節(jié)器預(yù)先給定額定值的控制系統(tǒng) 是有缺陷的。由于沒有向位置調(diào)節(jié)器提供關(guān)于真實過程參數(shù)的信息， 因此只能通過控制系統(tǒng)中單獨的軟件模塊來實現(xiàn)監(jiān)控任務(wù)。
此外，閥門位置獲取裝置的安裝及其校準非常費事。為此，閥門 的基準移動(Referenzfahrt)是必需的，并因此需要干預(yù)過程。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于壓力介質(zhì)驅(qū)動的 執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置避免了公知調(diào)節(jié)裝置的缺點，尤其 是可以更快地達到過程額定值。
按照本發(fā)明，該技術(shù)問題是由權(quán)利要求1的裝置解決的。本發(fā)明 的優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明基于壓力介質(zhì)驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)裝置，該執(zhí)行機構(gòu)用 于操縱用以控制管線中材料流的過程閥，所述調(diào)節(jié)裝置具有用于接收 電額定值的通信接口，并且根據(jù)調(diào)節(jié)偏差而在其輸出端改變壓力介質(zhì) 的壓力。
按照本發(fā)明，所接收的電額定值與過程參數(shù)相適應(yīng)，并且因此與 過程閥的特定閥門位置無關(guān)。調(diào)節(jié)裝置通過通信信道與實際值發(fā)生器 連接，該實際值發(fā)生器被構(gòu)造為輸出對應(yīng)于相同過程參數(shù)的實際值的 電信號。
優(yōu)選地，過程參數(shù)的實際值的電信號在其被確定之后立即直接被 提供給調(diào)節(jié)裝置以便與預(yù)定額定值比較。由此，過程閥能夠更快地對 過程參數(shù)的調(diào)節(jié)偏差進行反應(yīng)。
此外，通過去掉閥門驅(qū)動裝置與調(diào)節(jié)裝置之間的機械耦接，簡化 了執(zhí)行機構(gòu)的安裝和啟動。尤其是由于沒有機械耦接的校準而導(dǎo)致的 時間節(jié)省導(dǎo)致投產(chǎn)費用的明顯降低。
閥門驅(qū)動裝置和調(diào)節(jié)裝置的去耦接還使得調(diào)節(jié)裝置與任意執(zhí)行機 構(gòu)的多種可用性，因為過程閥的工作方式對選擇調(diào)節(jié)裝置不再有意 義。


下面借助實施例詳細解釋本發(fā)明的其他細節(jié)和優(yōu)點。在為此所需
要的附圖中
圖1示出用于調(diào)節(jié)過程參數(shù)的調(diào)節(jié)電路的原理圖，
圖2示出具有診斷功能的用于調(diào)節(jié)過程參數(shù)的調(diào)節(jié)電路的原理圖。
具體實施例方式
在圖1中示意性地示出了用于調(diào)節(jié)過程參數(shù)的調(diào)節(jié)電路。在兩個 用于容納過程介質(zhì)(Prozessmedium )的容器1和2之間設(shè)置過程閥 3，用于釋放或截止容器1和2之間過程介質(zhì)的流動，其中這些容器 在圖1中被示為管線段。過程閥3由執(zhí)行機構(gòu)4操縱，其中執(zhí)行機構(gòu) 由調(diào)節(jié)裝置5根據(jù)調(diào)節(jié)偏差來控制。用于過程參數(shù)的實際值的傳感器 (Fuehler) 8被設(shè)置在容器1中，并且與實際值發(fā)生器7連接。
另外，假設(shè)流量被用作待調(diào)節(jié)的過程參數(shù)。但是，在本發(fā)明的范 圍內(nèi)，待調(diào)節(jié)的過程參數(shù)也可以是材料流的其它過程參數(shù)，諸如體積 流量或液位。在給定的假設(shè)下，由與實際值發(fā)生器7連接的傳感器8 確定和輸出流過容器1的實際流量。
在本發(fā)明的第一實施方式中，實際值發(fā)生器7具有現(xiàn)場總線接 口，并且通過該現(xiàn)場總線接口與現(xiàn)場總線6連接。此外，調(diào)節(jié)裝置5 和控制系統(tǒng)10也連接到現(xiàn)場總線。在該實施方式中，由控制系統(tǒng)IO 預(yù)先給定待調(diào)節(jié)過程參數(shù)的額定值，即特定的流量。待調(diào)節(jié)的過程參
數(shù)的實際值從實際值發(fā)生器7經(jīng)由現(xiàn)場總線6被傳送到調(diào)節(jié)裝置5。 在調(diào)節(jié)裝置5中，確定作為額定值與實際值之間差值的調(diào)節(jié)偏差，并 且這樣控制執(zhí)行機構(gòu)4，使得實際值接近額定值。
在本發(fā)明的第二實施方式中，在實際值發(fā)生器7與調(diào)節(jié)裝置5之 間設(shè)置直接連接11。在該實施方式中，由控制系統(tǒng)10預(yù)先給定待調(diào) 節(jié)過程參數(shù)的額定值，即特定的流量，并通過現(xiàn)場總線6傳送到調(diào)節(jié) 裝置5。相反，實際值直接通過直接連接11被傳送到調(diào)節(jié)裝置5。直 接連接11可以通過實際值發(fā)生器7與調(diào)節(jié)裝置5之間的連接導(dǎo)線來 實現(xiàn)。
可替換地，在實際值發(fā)生器7與調(diào)節(jié)裝置5之間設(shè)置無線連接。 為此，優(yōu)選設(shè)置快速的標準化無線接口用于通信。
有利地，由此降低通過現(xiàn)場總線6傳送的數(shù)據(jù)量，即所謂的總線 負荷。其中，尤其是最大數(shù)據(jù)率與現(xiàn)場總線6上總線用戶的數(shù)量無 關(guān)。由此可以實現(xiàn)對流量的實時調(diào)節(jié)。
通過這種方式，通?？梢詫崿F(xiàn)明顯比總線通信更快的數(shù)據(jù)率，這 通過傳送實際值發(fā)生器7的原始值允許調(diào)節(jié)裝置5中的附加診斷功 能。在本發(fā)明的另一實施方式中，還可以在實際值發(fā)生器7中進行閥 門診斷，并且只向調(diào)節(jié)裝置5傳送結(jié)果。
此外，實際值發(fā)生器7可以通過調(diào)節(jié)裝置5與控制系統(tǒng)10通 信，而不需要本身具有現(xiàn)場總線接口。
但是，還可以將實際值發(fā)生器7與直接連接11并行地與現(xiàn)場總 線6連接。由此使得可以在實際值發(fā)生器7和控制系統(tǒng)10之間交換 診斷信息和/或錯誤消息。
有利地，本發(fā)明的教導(dǎo)已經(jīng)在該實施方式中實現(xiàn)了簡單的診斷功 能。從而，可以通過流量不能被調(diào)節(jié)直到額定值預(yù)定值O來識別閥座 中的泄漏。相反，只要即使過程閥3完全打開也不能達到額定值預(yù)定 值，就識別出驅(qū)動系統(tǒng)中的故障。
在本發(fā)明的另一實施方式中，圖2在對相同裝置采用相同附圖標 記的情況下示意性地示出了具有診斷的用于調(diào)節(jié)過程參數(shù)的調(diào)節(jié)電
路。與圖l所示的不同，實際值發(fā)生器7由差壓測量變換器構(gòu)成，其 中差壓測量變換器通過兩個脈沖導(dǎo)線13連接到容器1。容器1在脈 沖導(dǎo)線13的端子之間具有節(jié)流板(Blende) 12。利用差壓測量變換 器7測量容器1中節(jié)流板12前后的壓力差。所測得的壓力差是流過 節(jié)流板12的體積流量的度量。差壓測量變換器7優(yōu)選被安裝在過程 閥3的直接相鄰處。調(diào)節(jié)電路的工作方式已在上面描述。
為了診斷，差壓測量變換器7在內(nèi)部分析壓力和壓力差測量的原 始數(shù)據(jù)，以便從中推導(dǎo)出過程閥3的狀態(tài)。
此外，可以將差壓測量變換器7作為麥克風(fēng)來運行，以便獲得在 過程介質(zhì)中傳播的閥門噪聲和/或過程噪聲。
差壓測量變換器7將所獲得的診斷數(shù)據(jù)傳送到調(diào)節(jié)裝置5。此 外，診斷數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)發(fā)到控制系統(tǒng)IO。
附圖標記列表 1， 2容器 3過程閥 4執(zhí)行機構(gòu) 5調(diào)節(jié)裝置 6現(xiàn)場總線 7實際值發(fā)生器 8傳感器 9壓力介質(zhì)入口 10控制系統(tǒng) 11直接連接 12節(jié)流板 13脈沖導(dǎo)線
權(quán)利要求
1.一種壓力介質(zhì)驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)裝置，其中所述執(zhí)行機構(gòu)用于操縱用以控制管線中材料流的過程閥，所述調(diào)節(jié)裝置具有用于接收電額定值的通信接口，并且根據(jù)調(diào)節(jié)偏差在其輸出端改變壓力介質(zhì)的壓力，其特征在于，所接收的電額定值與過程參數(shù)相適應(yīng)，所述調(diào)節(jié)裝置(5)通過通信信道(6，11)與實際值發(fā)生器(7)連接，所述實際值發(fā)生器被構(gòu)造用于輸出對應(yīng)于相同過程參數(shù)的實際值的電信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述實際值 發(fā)生器(7)具有現(xiàn)場總線接口，并且通過所述現(xiàn)場總線接口與現(xiàn)場 總線構(gòu)造的通信信道(6)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，實際值發(fā)生 器(7)經(jīng)由直接連接(11)與所述調(diào)節(jié)裝置(5)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述直接連 接(11)由無線的通信信道構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及在過程自動化領(lǐng)域的驅(qū)動受壓介質(zhì)的執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)裝置(5)，尤其是用于通過氣動的連續(xù)工作的驅(qū)動器連續(xù)調(diào)節(jié)工業(yè)環(huán)境中的材料電流。所述調(diào)節(jié)裝置(5)具有接收電閾值的通信接口和用于輸出壓力介質(zhì)的輸出端，根據(jù)調(diào)節(jié)偏差更改壓力介質(zhì)的壓力。所接收的電閾值與過程參數(shù)相適應(yīng)。調(diào)節(jié)裝置(5)通過通信信道(6，11)與實際值發(fā)生器(7)連接，該實際值發(fā)生器用于輸出對應(yīng)于相同過程參數(shù)的實際值的電信號。
文檔編號F15B21/00GK101205940SQ20071015991
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者烏爾斯·E·邁爾, 彼德·克里普納, 德特萊夫·帕佩, 托馬斯·克里格列維, 沃爾夫?qū)だ_爾茲克, 沃爾夫?qū)な鏍柎? 阿明·加施 申請人:Abb專利有限公司