JPS6220902A - Valve positioner - Google Patents
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- JPS6220902A JPS6220902A JP16008585A JP16008585A JPS6220902A JP S6220902 A JPS6220902 A JP S6220902A JP 16008585 A JP16008585 A JP 16008585A JP 16008585 A JP16008585 A JP 16008585A JP S6220902 A JPS6220902 A JP S6220902A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、空気式調節弁に用いるバルブポジショナに関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a valve positioner used in a pneumatic control valve.
従来の一般的なバルブポジショナは、入力信号と弁の変
位量との偏差を機械的変位量としてノズル−7ラツパに
与え、このノズル・7ラツパのノズル背圧を空気圧信号
として取シ出した後、パイロットリレーで圧力増幅し調
節弁のエアーモータに供給するように構成されている。Conventional general valve positioners apply the deviation between the input signal and the valve displacement amount to the nozzle 7 bumper as a mechanical displacement amount, and extract the nozzle back pressure of this nozzle and 7 bumper as a pneumatic signal. , the pressure is amplified by a pilot relay and is supplied to the air motor of the control valve.
しかし、このような従来のバルブポジショナでは、入力
信号と弁の変位量との偏差が大きい場合に高速で応動さ
せることが困難であった。特にエアーモータの容量が大
きい場合には空気回路に空気圧信号の容量増幅用のブー
スターリレーを別途付加するなどして高速応動に対応さ
せる必要があった。However, with such conventional valve positioners, it is difficult to respond at high speed when the deviation between the input signal and the amount of displacement of the valve is large. In particular, when the capacity of the air motor is large, it is necessary to separately add a booster relay to the air circuit to amplify the capacity of the air pressure signal to support high-speed response.
このような問題点を解決するために、本発明は、入力信
号と弁の開度との偏差を示ナバルブ駆動信号をパルス幅
変調した後空気圧信号に変換し、この空気圧信号によっ
て弁を駆動する手段に加え、バルブ駆動信号が示す偏差
の絶対値が所定値よυも大きいときに弁の駆動圧力室を
空気圧源または大気と連通させる手段を設け、かつ上記
所定の値を、弁開度が小さいときには大きく、大きいと
きには小さく設定する手段を備えたものである。In order to solve these problems, the present invention converts the valve drive signal into a pneumatic pressure signal after pulse width modulating the deviation between the input signal and the opening degree of the valve, and drives the valve with this pneumatic pressure signal. In addition to the means, means is provided for communicating the drive pressure chamber of the valve with an air pressure source or the atmosphere when the absolute value of the deviation indicated by the valve drive signal is larger than a predetermined value by υ, and the predetermined value is set to the valve opening degree. It is provided with means for setting the value to be large when it is small and to be small when it is large.
入力信号と弁の開度との間に大きな偏差(絶対値)が存
在する場合、駆動圧力室が空気圧源または大気に直結さ
れることによシその圧力は急速に変化し弁の開度を大き
く変化させる。開度が小さい場合、つまフ高負荷の場合
と開度が大きい場合。If there is a large deviation (absolute value) between the input signal and the valve opening, the driving pressure chamber will be directly connected to an air pressure source or the atmosphere, and the pressure will change rapidly, causing the valve opening to change. Make a big change. When the opening degree is small, when the claw is under high load, and when the opening degree is large.
つまシ低負荷の場合とで、同じ入力信号の変化幅に対す
る応答特性に差が生じるが、本発明によれば、空気圧@
または大気に連通させる偏差(所定値)を弁開度に応じ
て変化させることにより、負荷の如何にかかわらず円滑
に希望値に収束される。There is a difference in the response characteristics to the change width of the same input signal depending on the case where the load is low, but according to the present invention, the air pressure @
Alternatively, by changing the deviation (predetermined value) communicated with the atmosphere according to the valve opening degree, it is smoothly converged to the desired value regardless of the load.
第1図は本発明のバルブポジショナの一実施例を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the valve positioner of the present invention.
空気式調節弁10は駆動圧力室101とバルブ102と
を含み、駆動圧力室101に供給される空気圧によって
バルブ102の開閉調節がなされる。The pneumatic control valve 10 includes a driving pressure chamber 101 and a valve 102, and the opening and closing of the valve 102 is controlled by air pressure supplied to the driving pressure chamber 101.
駆動圧力室101には空気管12が接続されておシ、こ
の空気管12の他端は三方切換弁14.大容量給気弁1
6および大容量排気弁18に接続されている。An air pipe 12 is connected to the driving pressure chamber 101, and the other end of this air pipe 12 is connected to a three-way switching valve 14. Large capacity air supply valve 1
6 and a large capacity exhaust valve 18.
三方切換弁14は、空気管12の他に圧力P1の空気圧
源に連通ずる空気管20および圧力PGの大気に連通す
る空気管22と接続する。そして、空気管20と空気管
12の接続および空気管22と空気管12の接続の切少
換えをパルス幅変調器24からの信号に応じて行なう。The three-way switching valve 14 is connected, in addition to the air line 12, to an air line 20 communicating with an air pressure source at a pressure P1 and an air line 22 communicating with the atmosphere at a pressure PG. Then, the connection between the air pipe 20 and the air pipe 12 and the connection between the air pipe 22 and the air pipe 12 are switched in response to a signal from the pulse width modulator 24.
大容量給気弁16は、比較器26からの信号によシ空気
管20と空気管12との断続を行なうオン・オフ切換弁
であシ、大容量排気弁18は、比較器28からの信号に
よシ空気管22と空気管12との断続を行なうオン・オ
フ切換弁である。The large-capacity air supply valve 16 is an on/off switching valve that connects and disconnects the air pipe 20 and the air pipe 12 based on a signal from the comparator 26. This is an on/off switching valve that connects and disconnects the air pipe 22 and air pipe 12 based on a signal.
弁リフト検知器30は、バルブ102の位置を検出して
その位置に応じた電圧値Vlを出力するもので1、ロー
タリーエンコーダやポテンショメータ等によシ構成する
ことができる。The valve lift detector 30 detects the position of the valve 102 and outputs a voltage value Vl according to the position 1, and can be configured with a rotary encoder, a potentiometer, or the like.
入力モジュール32は、入力端子34から入力される4
〜20mAの入力信号を電圧値v2に変換するものであ
り、この電圧値v2は比較部36において弁リフト検知
器30からの電圧値v1と比較される。The input module 32 receives 4 inputs from the input terminal 34.
It converts an input signal of ~20 mA into a voltage value v2, and this voltage value v2 is compared with the voltage value v1 from the valve lift detector 30 in the comparator 36.
電圧値v1と電圧値V2との偏差εは入力信号の指標す
るバルブ位置と実際のバルブ位置との差を表すものであ
シ、バルブ駆動信号としてパルス幅変調器24.比較器
26および比較器28に入力される。The deviation ε between the voltage value v1 and the voltage value V2 represents the difference between the valve position indicated by the input signal and the actual valve position, and is used as a valve drive signal by the pulse width modulator 24. Input to comparator 26 and comparator 28.
パルス幅変調器24は、第2図■の特性図に示すように
、入力したバルブ駆動信号eが、−δl≦C≦δl
−@−−−(1)を満足するときだけ
、バルブ駆動信号eをパルス幅変調する。1=−δ1
のときのデユーティレシオを零とし、C;δlのときの
デユーティレシオを「1」とし、(1)式を満足すると
きの8とデユーティレシオとの関係はリニアとなってい
る。As shown in the characteristic diagram of FIG.
-@---The valve drive signal e is pulse width modulated only when (1) is satisfied. 1=-δ1
The duty ratio when C; δl is set to 0, and the duty ratio when C; δl is set to 1, and the relationship between 8 and the duty ratio when formula (1) is satisfied is linear.
第3図の波形図は、1=εlのときすなわちデユーティ
レシオがrO,7J のときのパルス幅変調器24の出
力波形を示しておシ、繰f返し周期TO70係が“H”
レベル、残りの30%が”L”レベルとなっている。The waveform diagram in FIG. 3 shows the output waveform of the pulse width modulator 24 when 1=εl, that is, when the duty ratio is rO,7J, and the repetition period TO70 is "H".
The remaining 30% is at "L" level.
バルブ駆動信号8が
ε〈−δl ・・・・・(2)
を満足するときのパルス幅変調器24の出力は2値信号
における”L”レベルとなう、バルブ駆動信号Cが、
I 〉 δ1
・ ・ ・ ・ ・ (3ンと
満足するときのパルス幅変調器24の出力は2値信号に
おける″H″レベルとなる。Valve drive signal 8 is ε<-δl...(2)
When the output of the pulse width modulator 24 satisfies the "L" level in the binary signal, the valve drive signal C is I>δ1
・ ・ ・ ・ ・ (When 3 is satisfied, the output of the pulse width modulator 24 becomes the "H" level in the binary signal.
なお、三方切換弁14は、パルス幅変調器24からの信
号が”H”レベルのときには空気管22の開口部を塞い
で空気管20と空気管12を連通し、“L”レベルのと
きには空気管20の開口部を塞いで空気管22と空気管
12を連通する。The three-way switching valve 14 closes the opening of the air pipe 22 to connect the air pipe 20 and the air pipe 12 when the signal from the pulse width modulator 24 is at the "H" level, and closes the opening of the air pipe 22 to connect the air pipe 20 and the air pipe 12 when the signal from the pulse width modulator 24 is at the "L" level. The opening of the pipe 20 is closed to connect the air pipe 22 and the air pipe 12.
比較器26は、第2図体)の特性図に示すように、バル
ブ駆動信号Cが
C≧δ2(ただし、δ2〉δ1) ・・・・・(4
)を満足するときには、2値出力値号が”H”レベルと
なシ、
e〈δ2 ・・・・・(5
)を満足するときには、2値出力値号が”Lルベルとな
る。As shown in the characteristic diagram of the second figure, the comparator 26 is configured such that the valve drive signal C is C≧δ2 (where δ2>δ1) (4
), the binary output value becomes “H” level, e〈δ2...(5
), the binary output value becomes "L level".
大容量給気弁16は、比較器26からの信号が”H”レ
ベルのときには空気管20の開口部が開かれて空気管2
0と空気管12とが接続され、空気圧源(P、)と空気
式調節弁10の駆動圧力室101とが連通し、比較器2
6からの信号が”L′″レベルのときには空気管20の
開口部が閉じられて空気管20と空気管12との接続が
切シ離される。When the signal from the comparator 26 is at "H" level, the large-capacity air supply valve 16 opens the opening of the air pipe 20.
0 and the air pipe 12 are connected, the air pressure source (P,) and the drive pressure chamber 101 of the pneumatic control valve 10 are connected, and the comparator 2
When the signal from 6 is at the "L'" level, the opening of the air pipe 20 is closed and the connection between the air pipe 20 and the air pipe 12 is severed.
また、比較器28は、第2図(Qの特性図に示すように
、バルブ駆動信号Cが
g≦−δ2(ただし、−δ2〈−61) ・・・・(6
)を満足するときには、2値出力値号が“H”レベルと
な9、
e〉−δ2 ・・・・・(7)
を満足するときには、2値出力値号が′L”レベルとな
る。Furthermore, as shown in the characteristic diagram of FIG.
), the binary output value becomes “H” level9, e〉−δ2 (7)
When this is satisfied, the binary output value becomes 'L' level.
大容量排気弁18は、比較器28からの信号が1H”し
゛ペルのときには空気管22の開口部が開かれて空気管
22と空気管12とが接続され、空気式調節弁10の駆
動圧力室101と大気(Pa)とが連通し、比較器28
からの信号が″′L″ルベルのときには空気管22の開
口部が閉じられて空気管22・と空気管12との接続が
切シ離される。In the large capacity exhaust valve 18, when the signal from the comparator 28 is 1H'', the opening of the air pipe 22 is opened and the air pipe 22 and the air pipe 12 are connected, and the driving pressure of the pneumatic control valve 10 is The chamber 101 and the atmosphere (Pa) communicate with each other, and the comparator 28
When the signal from the air tube is at the "'L" level, the opening of the air pipe 22 is closed and the connection between the air pipe 22 and the air pipe 12 is severed.
つぎに、本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
比較部36からのバルブ駆動信号IF)値が例えば第2
図(4)に示したように51(0(11(δ1)であっ
たとすると、パルス幅変調器24はパルス幅変調動作を
実行すると同時に、比較器26および28の出力はとも
に”L″レベルなる。If the valve drive signal IF) value from the comparator 36 is, for example, the second
If it is 51 (0 (11 (δ1)) as shown in FIG. Become.
すなわち、大容量給気弁16および大容量排気弁18は
いずれもが非連通状態となシ、駆動圧力室101と空気
圧源(P−)および大気(P・)とは三方切換弁14の
みによって連通される。That is, both the large-capacity air supply valve 16 and the large-capacity exhaust valve 18 are out of communication, and the drive pressure chamber 101 is connected to the air pressure source (P-) and the atmosphere (P.) only by the three-way switching valve 14. communicated.
三方切換弁14は今デユーティレシオ0.7のパルス幅
変調信号によ)駆動されているため、駆動圧力室101
と連通ずる空気管12は繰シ返し周期Tの70%の時間
を空気管20すなわち空気圧源(P−)に連通され、3
0%の時間を空気管22すなわち大気(Pa)に連通さ
れる。Since the three-way switching valve 14 is currently driven by a pulse width modulation signal with a duty ratio of 0.7, the drive pressure chamber 101
The air pipe 12 communicating with the air pipe 20, that is, the air pressure source (P-) for 70% of the repetition period T,
0% of the time is communicated with the air pipe 22, that is, the atmosphere (Pa).
しfcがって、空気圧源(Pl)の空気が徐々に駆動圧
力室101に供給され、これに伴ってバルブ102が徐
々に変位する。Therefore, air from the air pressure source (Pl) is gradually supplied to the drive pressure chamber 101, and the valve 102 is gradually displaced accordingly.
仮に、入力端子34に入力される信号が一定であるとす
ると、バルブ102の変位によってバルブ駆動信号Cは
次第に零に近づき、g = Qとなったときにパルス幅
変調器24の出力信号のデユーティレシオは0.5とな
る。Assuming that the signal input to the input terminal 34 is constant, the valve drive signal C gradually approaches zero due to the displacement of the valve 102, and when g = Q, the output signal of the pulse width modulator 24 changes. The utility ratio will be 0.5.
空気式調節弁10は、このときの供給空気圧でバルブ1
02の変位が停止するように調節されてhるため、以後
入力信号が変化しない限シバルプ102の駆動は停止す
る。The pneumatic control valve 10 adjusts the valve 1 at the supplied air pressure at this time.
Since the displacement of 02 is adjusted to stop, the drive of sybarp 102 is stopped as long as the input signal does not change thereafter.
つぎに、入力端子34に入力される信号が急激に増大し
た場合を考える。Next, consider a case where the signal input to the input terminal 34 increases rapidly.
入力信号レベルの増大によってノ(ルプ駆動信号Iが〔
ξ≧δ2)となったとすると、比較器28は依然“L”
レベルの信号を出力して大容量排気弁18を非連通状態
を保持させているが、比較器26の出力は′″H”レベ
ルとなフ、大容量給気弁16を連通状態にする。As the input signal level increases, the loop drive signal I becomes
ξ≧δ2), the comparator 28 is still “L”
Although the large capacity exhaust valve 18 is kept in a non-communicating state by outputting a level signal, the output of the comparator 26 is at the ``H'' level, and the large capacity air supply valve 16 is kept in a communicating state.
まえ、パルス幅変調器24はパルス幅変調動作を停止し
て”H”ジベル信号を出力し、これによって、三方切換
弁14は常時空気管12と空気管20とを連通させる。First, the pulse width modulator 24 stops the pulse width modulation operation and outputs an "H" giber signal, thereby causing the three-way switching valve 14 to constantly communicate the air pipe 12 and the air pipe 20.
し九がって、駆動圧力室101は三方切換弁14および
大容量給気弁16の2つの弁を介して空気圧源(pm)
と連通することになシ、駆動圧力室101に供給される
圧力は急上昇し、バルブ102が大きく変位する。すな
わち、大きな入力の増加に対して高速に応答することに
なる。Therefore, the drive pressure chamber 101 is connected to the air pressure source (pm) via two valves, the three-way switching valve 14 and the large-capacity air supply valve 16.
When communicating with the drive pressure chamber 101, the pressure supplied to the drive pressure chamber 101 rises rapidly, and the valve 102 is largely displaced. In other words, it responds quickly to a large increase in input.
バルブ102の変位によって、eの値が小さくなフ〔−
δ1≦1≦δ1〕となれば、上述し次パルス幅変調動作
に戻る。Due to the displacement of the valve 102, the value of e becomes smaller [-
δ1≦1≦δ1], the process returns to the next pulse width modulation operation as described above.
逆に入力端子34に入力される信号が急激に減少した場
合、すなわち〔ε≦−δ2〕となった場合には、パルス
幅変調器24の出力および比較器26の出力が”L”レ
ベル、比較器28の出力が”H”レベルとなる。これに
よシ、三方切換弁14は空気管12と空気管22t一連
通状態にし、大容量給気弁16を非連通状態にし、大容
量給気弁18を連通状態にする。Conversely, when the signal input to the input terminal 34 suddenly decreases, that is, when [ε≦−δ2], the output of the pulse width modulator 24 and the output of the comparator 26 go to "L" level. The output of the comparator 28 becomes "H" level. Accordingly, the three-way switching valve 14 puts the air pipe 12 and the air pipe 22t in communication, puts the large capacity air supply valve 16 in a non-communicating state, and puts the large capacity air supply valve 18 in a communication state.
したがって、駆動圧力室101は三方切換弁14および
大容量排気弁18の2つの弁を介して大気(po)と連
通することになシ、駆動圧力室101に供給される圧力
は急降下し、εの値が大きくなった時とは逆の方向にバ
ルブ102が大きく変位する。Therefore, the drive pressure chamber 101 is in communication with the atmosphere (PO) via the two valves, the three-way switching valve 14 and the large-capacity exhaust valve 18, and the pressure supplied to the drive pressure chamber 101 suddenly drops, causing ε The valve 102 is largely displaced in the opposite direction to when the value of becomes large.
バルブ102の変位によって、Iの値が大きくなシ〔−
δ1≦C≦δ1〕となるとパルス幅変調動作に戻ること
は、上記の場合と同様である。Due to the displacement of the valve 102, the value of I becomes large [-
When δ1≦C≦δ1], the pulse width modulation operation is returned to, as in the above case.
ところがここで、入力信号が同じように変化しても、そ
の時の負荷レベルの如何、つまシ、上記変化が生じる前
の駆動圧力室101内の圧力の如何によって、空気圧源
または大気と連通させたときの応答特性に差が生じる。However, here, even if the input signal changes in the same way, the communication with the air pressure source or the atmosphere depends on the load level at that time, the pressure inside the drive pressure chamber 101 before the above change occurs. There is a difference in the response characteristics when
例えば、同じ入力信号の変化l@20%増大または減少
に対し、負荷レベルが60〜80%程度と高い状態にあ
るときは正常な応答を示すが、負荷レベルが0〜20%
程度と低い状態にあるときには応答はオーバーシュート
(0vershoot)の傾向をもつということが生じ
る。この原因は、本実施例が、大容量給気弁16または
大容量排気弁18が入力信号の変化によって開いて、偏
差がδ2になったときに閉じる構成をとっているが、弁
の無駄時間および応答時間によシ、電気的な信号が送出
されてから弁が実際に完全に閉じるまでに所定の時間を
要し、特に負荷レベルが低い場合には流量が大きいこと
から、この間に行き過ぎてしまうことにあると考えられ
る。For example, when the load level is as high as 60 to 80%, a normal response is shown to a change in the same input signal that increases or decreases by 20%, but when the load level is 0 to 20%, the response is normal.
At low levels, the response tends to overshoot. The reason for this is that, in this embodiment, the large-capacity intake valve 16 or the large-capacity exhaust valve 18 is opened in response to a change in the input signal and closed when the deviation reaches δ2. and response time, it takes a certain amount of time from the time the electrical signal is sent until the valve actually closes completely, and given the high flow rates, especially at low load levels, excessive flow may occur during this time. This is thought to be due to the fact that it is stored away.
これを図を用いてざらに詳#4BVC説明する。第4図
(ロ))は、負荷レベルが0%(同図中0)で示す)と
75%(同図中(ロ)で示す)の場合について、25係
の入力信号増大に対してのバルブ102のステム位置に
対応した駆動圧力室101の圧力の変化を示したもの、
同図の)はそのときの大容量給気弁16を駆動する比較
器26の出力を示したものである。This will be explained in detail #4BVC using figures. Figure 4 (B)) shows the response to the input signal increase of the 25th section for the cases where the load level is 0% (indicated by 0 in the figure) and 75% (indicated by (B) in the figure). Showing the change in pressure in the drive pressure chamber 101 corresponding to the stem position of the valve 102;
) in the figure shows the output of the comparator 26 that drives the large capacity air supply valve 16 at that time.
仮にδ2が5%であるとして、1oにおいて入力信号が
図中1点鎖線で示したように25qb増大すると、その
時点で偏差Cは25%となって大容量給気弁26が開く
。そして弁り7ト検知器30がt=5%を検知したとこ
ろで大容量給気弁26は閉じ、あとはパルス幅変調信号
によシ駆動される三方切換弁14の動きによシ希望値に
収束する。Assuming that δ2 is 5%, if the input signal increases by 25 qb at 1o as shown by the dashed line in the figure, the deviation C becomes 25% at that point and the large capacity air supply valve 26 opens. When the valve tread detector 30 detects t=5%, the large-capacity intake valve 26 closes, and the desired value is then reached by the movement of the three-way switching valve 14 driven by the pulse width modulation signal. Converge.
ところが、圧力は図中破線で示したようVcPM(本実
施例では1.4にy/cmりに向けて指数関数的に増大
するため、t1時点での圧力の微分係数、換言すれば流
量は、負荷レベルによシ異な夛、負荷レベルが小のとき
に大、大のときに小となる。また、空気系スイツチは電
気系のそれと比較して応答が遅いため、大容量給気弁1
6は実際には1.よシも遅れて閉まる。このため流量が
大きいとき、つまシ低負荷のときには希望値よりも行き
過ぎてしまう。これは、δ2の値を大きめにとることに
よシ解消できるが、そうすると逆に高負荷のときにオー
バーダンプ(Overdamp ) してしまう。以と
、入力信号の急増の場合について説明したが、急減の場
合も同様である。However, as shown by the broken line in the figure, the pressure increases exponentially toward VcPM (1.4 y/cm in this example), so the differential coefficient of the pressure at time t1, in other words, the flow rate is , depending on the load level, it is large when the load level is small and small when it is large.In addition, since the response of the air system switch is slower than that of the electric system, the large capacity air supply valve 1
6 is actually 1. Yoshi also closes late. For this reason, when the flow rate is large or the load is low, the valve may exceed the desired value. This problem can be solved by setting a larger value for δ2, but this will result in overdumping when the load is high. Although the case where the input signal suddenly increases has been described above, the same applies to the case where the input signal suddenly decreases.
そこで、このように負荷レベルによシ応答性に差異が生
ずるのを避けるため、本発明ではδ2の値を負荷レベル
に応じて変えるものとする。これは1例えば周知のプロ
セッサユニットを備えたマイクロコンビ二−タを利用す
ることによりきわめて容易に実現できる。例えば第5図
は、第1図上で比較器26.28およびパルス幅変調器
24をマイクロコンピュータを利用して構成した場合に
プロセッサユニットが実行する処理プログラムの一例を
示したものである。同図において、プロセッサユニット
はAD変換された入力信号および弁リフト検知器30の
出力を取シ込み、負荷レベルXを求める(ステップ10
1)。次いで偏差ζを算出するとともに、予めメモリに
与えられている第6図に示すような負荷レベルとa2の
値とを関係づけるデータ(図示の例ではδ2=1/x)
から対応するδ2Xを求める(ステップ102)。そし
てeの絶対値とδ2にとの大小関係をチェックしくステ
ップ103)、前者が後者を下回れば所定のパルス幅変
調信号を与えて三方切換弁14を動作させ(ステップ1
04)、前者が後者以上の場合にはgの正負によp大容
量給気弁16または大容量排気弁18を動作させる(ス
テップ105)。以上ノ処理・プログラムを所定周期で
繰シ返し実行する。Therefore, in order to avoid such a difference in responsiveness depending on the load level, in the present invention, the value of δ2 is changed depending on the load level. This can be realized very easily, for example, by using a microcombinator with a well-known processor unit. For example, FIG. 5 shows an example of a processing program executed by the processor unit when the comparators 26, 28 and pulse width modulator 24 in FIG. 1 are configured using a microcomputer. In the figure, the processor unit receives the AD-converted input signal and the output of the valve lift detector 30, and determines the load level X (step 10).
1). Next, the deviation ζ is calculated, and data relating the load level and the value of a2 as shown in FIG. 6 given in advance in the memory (in the illustrated example, δ2 = 1/x) is used.
The corresponding δ2X is determined from (step 102). Then, check the magnitude relationship between the absolute value of e and δ2 (step 103), and if the former is less than the latter, apply a predetermined pulse width modulation signal to operate the three-way switching valve 14 (step 1
04) If the former is greater than or equal to the latter, the large-capacity air supply valve 16 or the large-capacity exhaust valve 18 is operated depending on the sign of g (step 105). The above processing/program is repeatedly executed at a predetermined period.
なお、上述し九実施例では負荷レベルと22の値との関
係を固定データとして予め与えたが、動作初期において
学習により獲得させるものとすれば1個々の装置ごとに
適しなよシ望ましい制御が行なえる。In the above-mentioned nine embodiments, the relationship between the load level and the value of 22 is given in advance as fixed data, but if it is acquired by learning at the initial stage of operation, a desirable control suitable for each individual device can be obtained. I can do it.
M7図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。Figure M7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
本実施例は1g1図に示し次バルブポジショナに、偏差
が零に近いときには駆動圧力室内の圧力を封止する手段
を付加したものである。In this embodiment, a means for sealing the pressure in the driving pressure chamber when the deviation is close to zero is added to the next valve positioner shown in Fig. 1g1.
すなわち、従来のバルブポジショナにはノズル・75ツ
バとパイロットリレーが用いられているが、このノズル
・7ラツパとパイロットリレーに平衡状態であっても空
気を消費する。具体的には、セミブリード型パイロット
リレーやブリード型パイロットリレーを用いたバルブポ
ジショナではノズル部とパイロットリレ一部で5〜15
Nt/mimの空気消費がある。That is, a conventional valve positioner uses a nozzle/75 collar and a pilot relay, but the nozzle/75 collar and pilot relay consume air even in a balanced state. Specifically, in a valve positioner using a semi-bleed type pilot relay or a bleed type pilot relay, the nozzle part and the pilot relay part have 5 to 15
There is an air consumption of Nt/mim.
平衡状態での空気消費を極力少なくしたパイロットリレ
ーとして、従来からノンブリード型パイロットリレーが
あるが、これとても空気消費が零ではなく、ま次、ノズ
ル部での空気消費は避けられない、しかもノンブリード
型パイロットリレーは応答性が悪いという欠点を有して
いる。Non-bleed type pilot relays have traditionally been used as pilot relays that minimize air consumption in an equilibrium state, but air consumption is not zero, and air consumption at the nozzle is unavoidable. Bleed type pilot relays have the disadvantage of poor response.
本実施例はこのような事情に鑑みて、上述したように入
力信号と弁の変位量との偏差が大きい場合てあってもブ
ースターリレーを用いることなく調節弁を高速に応動さ
せ得ることに加え、平衡状態での空気消費量を零とした
バルブポジショナを提供するものである。In view of these circumstances, this embodiment has the following features: as described above, even if the deviation between the input signal and the amount of displacement of the valve is large, the control valve can be made to respond at high speed without using a booster relay; The present invention provides a valve positioner with zero air consumption in an equilibrium state.
第7図において、第1図と同一もしくは相当部分は同一
の符号上付してその詳細な説明は省略する。In FIG. 7, the same or equivalent parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals and detailed explanation thereof will be omitted.
比較器40は、第8図の特性図に示すように、入力した
バルブ駆動信号Cが、
一δoくさくδ0 ・拳・−・(8)(
ただし、−δlく−60<0.0<δ0くδ1)を満足
するときだけ”L”レベルを出力し、その他のときは”
H″レベル出力する。As shown in the characteristic diagram of FIG.
However, the "L" level is output only when -60 < 0.0 < δ0 * δ1), and in other cases "L" level is output.
Outputs H'' level.
比較器40の出力はオン・オフ切換弁42およびゲート
回路44に対して与えられる。The output of comparator 40 is provided to on/off switching valve 42 and gate circuit 44.
オン・オフ切換弁42は、三方切換弁14、大容量給気
弁16および大容量排気弁18に連通する空気管121
と駆動圧力室」01に連通する空気管122の間に設け
られ、比較器40の出力が“L“レベルのときには非連
通状態となって駆動圧力室101内の圧力を封止し、比
較器40の出力が”rレベルのときには連通状態となる
。The on/off switching valve 42 includes an air pipe 121 that communicates with the three-way switching valve 14, the large-capacity air supply valve 16, and the large-capacity exhaust valve 18.
and the air pipe 122 communicating with the drive pressure chamber 101, and when the output of the comparator 40 is at the "L" level, it is in a non-communicating state to seal the pressure inside the drive pressure chamber 101, and the comparator 40 When the output of 40 is at the "r level", the communication state is established.
ゲート回路44は、パルス幅変調器24と三方切換弁1
4の信号入力端子との間に設けられ、比較器40の出力
が”L”レベルのときには出方信号が”L″レベルなシ
、比較器40の出力が“H”レベルのときにはパルス幅
変調器24の出力信号がそのまま出力される。The gate circuit 44 includes the pulse width modulator 24 and the three-way switching valve 1.
When the output of the comparator 40 is at the "L" level, the output signal is at the "L" level, and when the output of the comparator 40 is at the "H" level, the output signal is pulse width modulated. The output signal of the device 24 is output as is.
したがって、ゲート回路44の出力は第9図に示すよう
に、
■(g(−az 、−ao<、<δO〕のときには”L
”レベルとなシ。Therefore, as shown in FIG. 9, the output of the gate circuit 44 is "L" when (g(-az, -ao<, <δO)
``Level and Nashi.
■〔1〉δ1〕のときには”H”レベルとなシ、■〔−
δ1≦ε≦−δ0.δO≦6≦δ1〕のときにはパルス
幅変調動作となる。■When [1>δ1], it is “H” level, ■[-
δ1≦ε≦−δ0. When δO≦6≦δ1], pulse width modulation operation is performed.
つぎに、本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
バルブ駆動信号Iの値が。The value of valve drive signal I is.
Cく−δQ、JQ(g
を満足するときには、前述した実施例と同じ動作をする
ので、その説明は省略する。When C - δQ, JQ(g) is satisfied, the same operation as in the embodiment described above is performed, so the explanation thereof will be omitted.
そこで、バルブ駆動信号Cの値が、 −δ0くIくδO となったときの動作を説明する。Therefore, the value of the valve drive signal C is -δ0kuIkuδO The operation when this happens is explained below.
バルブ駆動信号eの値が〔−δ0くeくδ0〕の範囲内
に入ると、三方切換弁14はパルス幅変調動作を止めて
空気管20f:塞ぐ。一方大容量給気弁16は、バルブ
駆動信号Cの値がC=<δ2〕であることから非連通状
態となっている。そのため、空気圧源(pm)からの空
気供給経路は一切S断され、この状態での空気消費は零
となる。When the value of the valve drive signal e falls within the range of [-δ0 x δ0], the three-way switching valve 14 stops the pulse width modulation operation and closes the air pipe 20f. On the other hand, the large capacity air supply valve 16 is in a non-communicating state because the value of the valve drive signal C is C=<δ2]. Therefore, the air supply path from the air pressure source (pm) is completely cut off, and air consumption in this state becomes zero.
一方、オン・オフ切換弁42は、バルブ原動信号−の値
が一δOく8〈δ0の範囲内に入ることによって非連通
状態となるため、空気f121が三方切換弁14t−介
して大気(po)と連通しているが、駆動圧力室101
内の空気が排気されることはなく、バルブ102の位置
が一定に保持される。On the other hand, the on/off switching valve 42 enters a non-communicating state when the value of the valve driving signal - falls within the range of 1 δO - 8 < δ0, so the air f121 flows through the three-way switching valve 14t to the atmosphere (po ), but the drive pressure chamber 101
The air inside is not exhausted and the position of the valve 102 is held constant.
なお、新たな信号入力によってバルブ駆動信号eの値が
変化して〔−δ0くCくδO〕の範囲外となれば、この
封止状態は解除される。Note that if the value of the valve drive signal e changes due to a new signal input and becomes outside the range of [-δ0 x C x δO], this sealed state is released.
本実施例においても、前述したと同様にδ2を可変設定
することにより、負荷レベルによらず良好な応答特性が
得られる。In this embodiment as well, by variably setting δ2 as described above, good response characteristics can be obtained regardless of the load level.
以上説明したように、本発明のバルブポジショナによれ
ば、入力信号と弁の開度との偏差を示すバルブ、駆動信
号をパルス幅変調した後空気圧信号に変換し、この空気
圧信号によシ空気式調節弁を駆動すると井に、バルブ駆
動信号が示す偏差が所定値よりも大きい場合に空気式調
節弁の駆動圧力室を空気圧源または大気と連通させるの
で、入力信号と弁の変位量との偏差が大きい場合であっ
てもブースターリレーを用いることなく調節弁を高速に
応動させることができる。しかも、上記所定値を弁の開
度に応じて可変設定するようにしたことによp、負荷レ
ベルによらず常に最適の応答特性を得ることができる。As explained above, according to the valve positioner of the present invention, the valve drive signal, which indicates the deviation between the input signal and the valve opening degree, is pulse-width modulated and then converted into a pneumatic pressure signal. When the pneumatic control valve is driven, if the deviation indicated by the valve drive signal is larger than a predetermined value, the drive pressure chamber of the pneumatic control valve is communicated with the air pressure source or the atmosphere. Even when the deviation is large, the control valve can be made to respond quickly without using a booster relay. Furthermore, by variably setting the predetermined value in accordance with the opening degree of the valve, it is possible to always obtain optimal response characteristics regardless of the load level.
第1図は本発明のバルブポジショナの一実m例を示すブ
ロック図、第2図は前記実施例のパルス幅変調器および
比較器の特性図、第3図はパルス幅変調器の出力波形図
、第4図は負荷レベルによる応答特性の違いを説明する
ための図、第5図は比較器26.28およびパルス幅変
調器24t−マイクロコンピュータを利用して構成した
場合のプロセッサユニットにおける処理プログラムの一
例を示す70−チャート、第6図は負荷レベルとδ2の
値との関係の一例を示す図、第7図は本発明のバルブポ
ジショナの他の実施例を示すブロック図、第8図は比較
器の特性図、第9図はゲート回路の特性図である。
10・・・・空気式調節弁、101−・・・駆動圧力室
、102・・・・バルブ、12 、121 、122゜
20.22・・・・空気管、14・・・・三方切換弁、
16・・・・大容量給気弁、18・・・・大容量排気弁
、24・・・・パルス@変調器、26゜28・・・・比
較器、30・・・・弁す7ト検知器。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the valve positioner of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram of the pulse width modulator and comparator of the above embodiment, and FIG. 3 is an output waveform diagram of the pulse width modulator. , FIG. 4 is a diagram for explaining the difference in response characteristics depending on the load level, and FIG. 5 is a processing program in the processor unit when configured using the comparator 26, 28 and pulse width modulator 24t-microcomputer. 70-chart showing an example, FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the load level and the value of δ2, FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the valve positioner of the present invention, and FIG. A characteristic diagram of the comparator, and FIG. 9 is a characteristic diagram of the gate circuit. 10...Pneumatic control valve, 101-...Driving pressure chamber, 102...Valve, 12, 121, 122゜20.22...Air pipe, 14...Three-way switching valve ,
16...Large capacity air supply valve, 18...Large capacity exhaust valve, 24...Pulse@modulator, 26°28...Comparator, 30...Valve 7 Detector.
Claims (1)
ブ駆動信号をパルス幅変調する手段と、前記パルス幅変
調手段の出力信号をパルス幅変調された空気圧信号に変
換し、この空気圧信号を前記空気式調節弁の弁の開度を
変位させるための駆動圧力室に入力する手段と、前記バ
ルブ駆動信号の絶対値が所定の値よりも大きいときに前
記駆動圧力室を空気圧源または大気と連通させる手段と
、上記所定の値を、上記弁の開度が大きいときに小さく
、当該開度が小さいときには大きく設定する手段とを備
えたことを特徴とするバルブポジショナ。means for pulse-width modulating a valve drive signal indicating the deviation between the input signal and the opening degree of the pneumatic control valve; converting the output signal of the pulse-width modulating means into a pulse-width-modulated pneumatic signal; means for inputting a signal into a driving pressure chamber for displacing the valve opening of the pneumatic control valve; and means for inputting a signal into a driving pressure chamber for displacing the valve opening of the pneumatic control valve; A valve positioner comprising means for communicating with the atmosphere and means for setting the predetermined value to be small when the degree of opening of the valve is large and to be large when the degree of opening of the valve is small.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16008585A JPS6220902A (en) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | Valve positioner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16008585A JPS6220902A (en) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | Valve positioner |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220902A true JPS6220902A (en) | 1987-01-29 |
| JPH0418162B2 JPH0418162B2 (en) | 1992-03-27 |
Family
ID=15707539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16008585A Granted JPS6220902A (en) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | Valve positioner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6220902A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5164190A (en) * | 1974-11-30 | 1976-06-03 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | RYUTAIAKUCHUEETANOSEIGYOHOHO OYOBI SONOSOCHI |
| JPS6012702U (en) * | 1983-07-05 | 1985-01-28 | エスエムシ−株式会社 | cylinder control device |
| JPS6049101A (en) * | 1983-08-29 | 1985-03-18 | Daifuku Co Ltd | Pneumatic actuator control system |
-
1985
- 1985-07-22 JP JP16008585A patent/JPS6220902A/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5164190A (en) * | 1974-11-30 | 1976-06-03 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | RYUTAIAKUCHUEETANOSEIGYOHOHO OYOBI SONOSOCHI |
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| JPS6049101A (en) * | 1983-08-29 | 1985-03-18 | Daifuku Co Ltd | Pneumatic actuator control system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0418162B2 (en) | 1992-03-27 |
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