JPS6262001A - Valve positioner - Google Patents

Valve positioner

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JPS6262001A
JPS6262001A JP19776285A JP19776285A JPS6262001A JP S6262001 A JPS6262001 A JP S6262001A JP 19776285 A JP19776285 A JP 19776285A JP 19776285 A JP19776285 A JP 19776285A JP S6262001 A JPS6262001 A JP S6262001A
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switching valve
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正人 黒田
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Abstract

PURPOSE:To enable a valve positioner to operate at high speed response when it is necessary by usually regulating air pressure in the drive pressure chamber of a pneumatic regulation valve in accordance with air pressure signal which is modulated in its pulse width while communicating the drive pressure chamber with an air pressure source or the similar when input signal is varied greatly. CONSTITUTION:In a pneumatic regulation valve 10, its valve body 102 has its opening regulated by air pressure which is supplied in a drive pressure chamber 101. One end of an air pipe 12 is connected to the drive pressure chamber 101 while the other end is connected to a three-way switching valve 14 and on/off switching valves 16 and 18 for air supply and discharge respectively. The value of voltage from an input module 32 is compared with that from a valve position detector 30 by a comparing part 36, and the obtained potential difference is sent to both a pulse width modulator 24 and an on/off switching valve controlling part 40. In normal operation, air pressure in the drive pressure chamber 101 is regulated in accordance with air pressure signal subjected to pulse width modulation, and if input signal is varied greatly, the drive pressure chamber 101 is communicated with the air pressure source or the atmosphere by said controlling part 40.

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.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の一般的なバルブポジショナは、入力信号が与える
目標弁開度と実際の弁の開度との偏差を機械的変位量と
してノズル・フラッパに与え、このノズル・フラッパの
ノズル背圧を空気圧信号として取り出した後、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 target valve opening given by an input signal and the actual valve opening to the nozzle/flapper as a mechanical displacement amount, and the nozzle back pressure of this nozzle/flapper is expressed as a pneumatic signal. After taking out the air, the pilot relay amplifies the pressure and supplies it to the air motor of the control valve.

〔発明が解決しようする問題点〕[Problem that the invention aims to solve]

しかし、このような従来のバルブポジショナでは、入力
信号と弁の開度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 valve opening 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.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のバルブポジショナは上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、入力信号と空気式調節弁の弁開度との偏
差を示す偏差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
号に変換してこの空気圧信号を前記空気式調節弁の弁開
度を変位させるための駆動圧力室に与える手段と、前記
入力信号の変化により前記偏差の絶対値が所定の値より
も大きくなったときに前記駆動圧力室を空気圧源または
大気と連通せしめる手段と、前記偏差と前記入力信号変
化時の前記空気式調節弁初期移動速度とから所定の関係
に基づいて算出した時間を経過したときに前記駆動圧力
室と空気圧源または大気との連通状態を解除せしめる手
段とを具備するものである。
The valve positioner of the present invention has been made in view of the above problems, and includes means for pulse width modulating a deviation signal indicating the deviation between the input signal and the valve opening of the pneumatic control valve, and the pulse width modulating means. means for converting the output signal into a pulse width modulated pneumatic pressure signal and applying the pneumatic pressure signal to a driving pressure chamber for varying the valve opening of the pneumatic control valve; means for communicating the drive pressure chamber with an air pressure source or the atmosphere when the value becomes larger than a predetermined value; and a predetermined relationship based on the deviation and the initial movement speed of the pneumatic control valve when the input signal changes. The apparatus further includes means for disconnecting the driving pressure chamber from the air pressure source or the atmosphere when the time calculated based on the above information has elapsed.

〔作用〕[Effect]

常時、パルス幅変調された空気圧信号に基づいて駆動圧
力室の空気圧が調整され、入力信号が大きく変化した場
合には別の手段により駆動圧力室が空気圧源または大気
と連通される。しかも、この連通時間は連通時の空気式
調節弁初期移動速度とから所定の関係に基づいて算出さ
れる。
At all times, the air pressure in the drive pressure chamber is adjusted based on the pulse width modulated air pressure signal, and if the input signal changes significantly, the drive pressure chamber is communicated with the air pressure source or the atmosphere by other means. Furthermore, this communication time is calculated based on a predetermined relationship from the initial movement speed of the pneumatic control valve at the time of communication.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail along with examples.

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が接続されており、こ
の空気管12の他端は三方切換弁14゜大容量給気用オ
ンオフ切換弁16および大容量排気用オンオフ切換弁1
8に接続されている。
An air pipe 12 is connected to the drive pressure chamber 101, and the other end of this air pipe 12 is connected to a three-way switching valve 14, an on-off switching valve 16 for large-capacity air supply, and an on-off switching valve 1 for large-capacity exhaust.
8 is connected.

三方切換弁14は、空気管12の他に空気圧源(Ps)
に連通ずる空気管20および大気(Ven t)に連通
ずる空気管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
り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 to an air pressure source (Ps) in addition to the air pipe 12.
and an air pipe 22 communicating with the atmosphere (Vent). 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 then switched in response to a signal from the pulse width modulator 24.

大容量給気用オンオフ切換弁16および大容量排気用オ
ンオフ切換弁18は、後述する切換弁駆動手段45から
の信号によりそれぞれ空気管20と空気管12との断続
および空気管22と空気管12との断続を行う切換弁で
ある。
The on-off switching valve 16 for large-capacity air supply and the on-off switching valve 18 for large-capacity exhaust are operated to connect and disconnect the air pipe 20 and the air pipe 12, and to connect the air pipe 22 and the air pipe 12, respectively, by signals from a switching valve driving means 45, which will be described later. This is a switching valve that connects and disconnects the

バルブ開度検知器30は、バルブ102の開度を検出し
てその開度に応じた電圧値VTDをバルブ開度信号とし
て出力するものであり、ロータリーエンコーダやボテ7
98gメータ等により構成することができる。
The valve opening detector 30 detects the opening of the valve 102 and outputs a voltage value VTD corresponding to the opening as a valve opening signal, and is connected to a rotary encoder or a valve 7.
It can be configured with a 98g meter or the like.

入力モジュール32は、入力端子34から入力される信
号であって目標バルブ開度を表す4〜20++Aの入力
信号を電圧値Vsに変換するものであり、この電圧値V
aは比較部36においてバルブ開度検知器30からの電
圧値VTDと比較される。
The input module 32 converts an input signal of 4 to 20++ A, which is input from the input terminal 34 and represents the target valve opening, into a voltage value Vs.
a is compared with the voltage value VTD from the valve opening degree detector 30 in the comparator 36 .

電圧値Vsと電圧値VTDとの電位差は入力信号が指標
するバルブ開度と実際のバルブ開度との偏差εを表すも
のであり、偏差信号VBとしてパルス幅変調器24およ
びオンオフ切換弁制御部40に入力される。
The potential difference between the voltage value Vs and the voltage value VTD represents the deviation ε between the valve opening indicated by the input signal and the actual valve opening. 40 is input.

パルス幅変調器24は、第2図の特性図に示すように、
人力した偏差信号Vεの示す偏差εが、−δ1≦ε≦δ
1      ・・・−(1)を満足するときだけ、偏
差信号Vεをパルス幅変調する。ε=−61のときのデ
ユーティレシオを「0」、ε−δlのときのデユーティ
レシオを’IJとし、(1)式を満足するときのεとデ
ユーティレシオとの関係はリニアとな9ている。
As shown in the characteristic diagram of FIG. 2, the pulse width modulator 24 has the following characteristics:
The deviation ε indicated by the manually generated deviation signal Vε is -δ1≦ε≦δ
1. Pulse width modulation is performed on the deviation signal Vε only when the condition (1) is satisfied. The duty ratio when ε=-61 is ``0'', the duty ratio when ε-δl is ``IJ'', and the relationship between ε and the duty ratio when formula (1) is satisfied is linear. There are 9.

第3図の波形図は、ε=εlのときすなわちデユーティ
レシオが’ 0.7Jのときのパルス幅変調器24の出
力波形を示しており、繰り返し周期Tの70%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 ε=εl, that is, when the duty ratio is '0.7J, and 70% of the repetition period T is "H".
The remaining 30% is at "L" level.

偏差εが、 さく−δ1       ・・・・(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
”レベルとなり、偏差εが、ε〉δ1        
 ・・・・(3)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“H”レベルとなる。
When the deviation ε satisfies -δ1 (2), the output of the pulse width modulator 24 is "L" in the binary signal.
” level, and the deviation ε is ε〉δ1
...Pulse width modulator 24 when satisfying (3)
The output becomes an "H" level in a 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1
2を連通ずる。
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. 20 and air pipe 22 and air pipe 1.
Connect 2.

オンオフ切換弁制御部40は偏差信号■ε、入力モジュ
ール32の出力する信号(電圧値Vs)およびバルブ開
度検知器30の出力するバルブ開度信号(電圧値VTD
)を入力してオンオフ切換弁16および18を制御する
ものであり、偏差判定手段41、入力信号変化検知手段
42、バルブ駆動速度検出手段43、切換弁動作時間設
定手段44、切換弁駆動手段45からなる。
The on/off switching valve control unit 40 receives the deviation signal ■ε, the signal (voltage value Vs) output from the input module 32, and the valve opening signal (voltage value VTD) output from the valve opening detector 30.
) to control the on/off switching valves 16 and 18, including a deviation determining means 41, an input signal change detecting means 42, a valve driving speed detecting means 43, a switching valve operating time setting means 44, and a switching valve driving means 45. Consisting of

偏差判定手段41は入力信号変化検知手段42からの信
号入力タイミングで偏差信号■εを取り込み、偏差εが ε〉δ2 (但し、δ2 )δ1)・・ ・(4)を満
足する場合には給気用オンオフ切換弁16の駆動信号を
出力し、 ε〈−62・・・(4) を満足する場合には排気用オンオフ切換弁18の駆動信
号を出力する。なお、入力信号変化検知手段42は入力
信号すなわち入力モジュール32の出力する電圧値Vs
の変化を監視しており、入力信号の変化を検出した場合
に所定の信号を出力する手段である。
The deviation determining means 41 takes in the deviation signal ■ε at the signal input timing from the input signal change detecting means 42, and if the deviation ε satisfies ε>δ2 (where δ2 )δ1)... A drive signal for the exhaust on/off switching valve 16 is output, and when ε<-62 (4) is satisfied, a drive signal for the exhaust on/off switching valve 18 is output. Note that the input signal change detection means 42 detects the input signal, that is, the voltage value Vs output from the input module 32.
This means monitors changes in the input signal and outputs a predetermined signal when a change in the input signal is detected.

バルブ駆動速度算出手段43は入力信号変化検知手段4
2からの信号を入力した後のバルブ102の移動速度を
算出する手段である。すなわち、入力信号変化検知手段
42からの信号を入力した時点で直ちにバルブ開度検知
器30からのバルブ開度信号VTDIを入力し、さらに
所定時間Tc後のバルブ開度信号VTD2を入力する。
Valve drive speed calculation means 43 is input signal change detection means 4
This is means for calculating the moving speed of the valve 102 after inputting the signal from 2. That is, immediately after inputting the signal from the input signal change detection means 42, the valve opening signal VTDI from the valve opening detector 30 is input, and furthermore, the valve opening signal VTD2 after a predetermined time Tc is input.

そして両バルブ開度信号の差をとり所定時間Tcで割る
ことによりバルブ102の駆動速度Vを算出する手段で
ある。(5)式はこの計算を式で表したものである。
Then, the driving speed V of the valve 102 is calculated by taking the difference between the two valve opening signals and dividing by a predetermined time Tc. Equation (5) expresses this calculation.

v= (VTD2−VTDI)/Tc   ・・・(5
)切換弁動作時間設定手段44は、オンオフ切換弁16
または18の動作時間Tsを次式%式%(6) に従って算出する手段である。ここに、τdはオンオフ
切換弁16および18の応答時間すなわち電気信号が与
えられてから弁が実際に閉じるまでに要する時間を示し
、切換弁によって定まる定数である。
v= (VTD2-VTDI)/Tc...(5
) The switching valve operating time setting means 44 is the on/off switching valve 16.
Alternatively, the operation time Ts of 18 is calculated according to the following formula % formula % (6). Here, τd indicates the response time of the on-off switching valves 16 and 18, that is, the time required from when an electric signal is applied until the valves actually close, and is a constant determined by the switching valves.

なお、切換弁動作時間設定手段44における偏差信号V
εの取り込みは、入力信号変化検知手段42からの信号
を入力した時点で行われる。
Note that the deviation signal V in the switching valve operation time setting means 44
The acquisition of ε is performed at the time when the signal from the input signal change detection means 42 is input.

切換弁駆動手段45は偏差判定手段41からの信号に基
づいてオンオフ切換弁16または18のいずれか一方を
動作(空気圧源または大気と連通)させ、切換弁動作時
間設定手段44からの信号に基づいて該動作を停止させ
る。
The switching valve driving means 45 operates (communicates with the air pressure source or the atmosphere) either the on/off switching valve 16 or 18 based on the signal from the deviation determining means 41, and based on the signal from the switching valve operating time setting means 44. to stop the operation.

つぎに、このように構成された本実施例の動作を説明す
る。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained.

偏差εが −δ2くε〈δ2 のときは、偏差判定手段41においてオンオフ切換弁1
6.18のいずれも選択されず、オンオフ切換弁16.
18は停止状態が保持される。したがって、駆動圧力室
101への空気の給排は専ら三方切換弁14によって行
われる。
When the deviation ε is −δ2 and ε<δ2, the deviation determination means 41 selects the on/off switching valve 1.
6.18 is not selected, and the on/off switching valve 16.
18 is maintained in a stopped state. Therefore, air is supplied and discharged to and from the drive pressure chamber 101 exclusively by the three-way switching valve 14.

たとえば、比較部36から与えられる偏差εの値が第2
図で示すδ1 (0〈δ1くδ1)であるときは、入力
モジュール32の入力信号の変化に関わらずパルス幅変
調動作のみが実行されており、オンオフ切換弁16およ
び18はいずれも動作しない。すなわち、大容量給気用
オンオフ切換弁16および大容量排気用オンオフ切換弁
18はいずれもは非連通状態となり、駆動圧力室101
と空気圧源(Ps)および大気(Ven t)とは三方
切換弁14のみによって連通される。
For example, the value of the deviation ε given from the comparator 36 is
When δ1 (0<δ1 × δ1) as shown in the figure, only the pulse width modulation operation is performed regardless of changes in the input signal of the input module 32, and neither the on/off switching valves 16 and 18 operate. That is, both the large-capacity air supply on/off switching valve 16 and the large-capacity exhaust on/off switching valve 18 are in a disconnected state, and the driving pressure chamber 101
The air pressure source (Ps) and the atmosphere (Vent) are communicated only through the three-way switching valve 14.

三方切換弁14は今デユーティレシオ0.7のパルス幅
変調信号により駆動されているため、駆動圧力室101
と連通ずる空気管12は繰り返し周期Tの70%の時間
を空気管20すなわち空気圧源(Ps)に連通され、3
0%の時間を空気管22すなわち大気(Vent)に連
通される。したがって、空気圧[(Ps)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1
02の開度が徐々に変位する。
Since the three-way switching valve 14 is currently driven by a pulse width modulation signal with a duty ratio of 0.7, the driving pressure chamber 101
The air pipe 12 communicating with the air pipe 20, that is, the air pressure source (Ps) for 70% of the repetition period T,
0% of the time is communicated with the air pipe 22, ie, the atmosphere (Vent). Therefore, air at the air pressure [(Ps) is gradually supplied to the drive pressure chamber 101, and along with this, the valve 1
The opening degree of 02 gradually changes.

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の変位によって偏差εは次第に零に
近づき、ε=0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 deviation ε gradually approaches zero due to the displacement of the valve 102, and when ε=0, the duty ratio of the output signal of the pulse width modulator 24 changes. becomes 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いるため、以後
入力信号が変化しない限りバルブ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 valve 102 is adjusted to stop, the driving of valve 102 will stop unless the input signal changes thereafter.

ここで、入力信号が大きく変化して ε=ε2(〉δ2) となったとすると、入力信号変化検知手段42は偏差判
定手段41、バルブ駆動速度算出手段43および切換弁
動作時間設定手段44に対して所定の信号を出力する。
Here, if the input signal changes greatly and becomes ε=ε2 (>δ2), the input signal change detection means 42 detects the deviation determination means 41, the valve drive speed calculation means 43, and the switching valve operating time setting means 44. outputs a predetermined signal.

偏差判定手段41は偏差信号Vεの値から判断して給気
用オンオフ切換弁16を駆動すべく信号を出力し、切換
弁駆動手段45はこの信号に基づいて給気用オンオフ切
換弁16を駆動(空気圧源と連通)する。
The deviation determining means 41 determines from the value of the deviation signal Vε and outputs a signal to drive the air supply on/off switching valve 16, and the switching valve driving means 45 drives the air supply on/off switching valve 16 based on this signal. (communicates with air pressure source).

一方、バルブ駆動速度算出手段43は(5)式に基づい
てバルブ駆動速度Vを算出する。また、切換弁動作時間
設定手段44は偏差εおよびバルブ駆動速度Vから(6
)式に基づいて動作時間Tsを算出し、給気用オンオフ
切換弁16の動作開始時を基準にして動作時間Tsが経
過した時点で切換弁駆動手段45に対して動作停止信号
を出力する。
On the other hand, the valve driving speed calculation means 43 calculates the valve driving speed V based on equation (5). The switching valve operation time setting means 44 also determines the deviation ε and the valve driving speed V from (6
), and outputs an operation stop signal to the switching valve driving means 45 when the operating time Ts has elapsed based on the start of operation of the air supply on/off switching valve 16.

切換弁駆動手段45は切換弁動作時間設定手段44から
の該動作停止信号に基づき給気用オンオフ切換弁16の
動作を停止させる。
The switching valve driving means 45 stops the operation of the air supply on/off switching valve 16 based on the operation stop signal from the switching valve operation time setting means 44.

逆に偏差εが一62以下に大きく変化した場合には、排
気用オンオフ切換弁18が同様に駆動する。
Conversely, when the deviation ε significantly changes to 162 or less, the exhaust on/off switching valve 18 is similarly driven.

なお、三方切換弁14はオンオフ切換弁16゜18の動
作に関わりなく動作する。したがって、上記のように給
気用オンオフ切換弁16が動作中でも三方切換弁14は
第2図から判るように空気圧源(Ps)と連通しており
、駆動圧力室101には三方切換弁14とオンオフ切換
弁16の双方から空気が供給されていることになる。
Note that the three-way switching valve 14 operates regardless of the operation of the on/off switching valves 16 and 18. Therefore, even when the air supply on/off switching valve 16 is in operation as described above, the three-way switching valve 14 is in communication with the air pressure source (Ps) as seen in FIG. This means that air is supplied from both on/off switching valves 16.

このように、オンオフ切換弁16または18の動作開始
直後におけるバルブ102の移動速度Vを求め、その後
、このVに基づいて動作時間Tsを算出するのは、同一
の供給空気圧あるいは排気空気圧に対するバルブ102
の移動速度が、バルブ102のそのときの開度あるいは
経時変化するパツキンフリクション等に起因して必ずし
も一定ではないからである。換言すると、バルブ102
の移動速度を固定値としてオンオフ切換弁16゜18の
動作時間Tsを算出するとオーバーシュー) (Ove
rshoot) L/たリオーバーダンプ(Overd
u+sp)したりする可能性があるのである。そこで、
バルブ102の初期の移動速度Vを算出した後(6)式
に基づいて動作時間Tsを算出することにより、偏差ε
が略零となったところでオンオフ切換弁16または18
の動作を停止させることができるのである。しかも、(
6)式はオンオフ切換弁16および18の応答時間τd
も考慮しであるのでその精度は極めて高い。
In this way, the movement speed V of the valve 102 immediately after the start of operation of the on-off switching valve 16 or 18 is determined, and the operating time Ts is then calculated based on this V, since the valve 102 for the same supply air pressure or exhaust air pressure is
This is because the moving speed of the valve 102 is not necessarily constant due to the opening degree of the valve 102 at that time or the packing friction that changes over time. In other words, the valve 102
If the operating time Ts of the on/off switching valve 16°18 is calculated with the moving speed of
rshoot) L/ta reover dump (Overd
u+sp). Therefore,
After calculating the initial moving speed V of the valve 102, the operating time Ts is calculated based on equation (6), and the deviation ε
When the value becomes approximately zero, the on/off switching valve 16 or 18
It is possible to stop the operation of the Moreover, (
6) Equation is the response time τd of the on/off switching valves 16 and 18.
The accuracy is extremely high as it also takes into account the following.

なお、動作時間Tsの算出に当たり簡単のため直線推定
を行ったが、本来は移動速度Vが指数曲線′に基づいて
変化するので、当該指数曲線で推定してもよい。
Note that in calculating the operating time Ts, a straight line estimation was performed for simplicity, but since the moving speed V originally changes based on an exponential curve ', estimation may be performed using the exponential curve.

第4図はオンオフ切換弁制御部40を周知のマイクロコ
ンピュータで構成した場合のフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart when the on/off switching valve control section 40 is constructed from a well-known microcomputer.

まず、入力モジュール32の出力電圧値Vs、バルブ開
度検知器30の出力電圧値VTDIおよび比較部36の
出力する偏差信号Vεを取り込む(処理101)。つい
で、モード状態をチェックする(判断102)。モード
状態は後述するようにオンオフ切換弁16または18の
動作と関連しており、判断102においてモードが「1
」であればオンオフ切換弁16または18のいずれか一
方が動作していることを示し、「0」であればいずれも
動作していないことを示す。
First, the output voltage value Vs of the input module 32, the output voltage value VTDI of the valve opening degree detector 30, and the deviation signal Vε output from the comparator 36 are taken in (process 101). Then, the mode status is checked (decision 102). The mode state is related to the operation of the on/off switching valve 16 or 18 as described later, and in the judgment 102 the mode is "1".
" indicates that either the on/off switching valve 16 or 18 is operating, and "0" indicates that neither of them is operating.

ここで、モードが「0」であれば判断106に進んで偏
差εが「−δ2くε〈δ2」か否かを判断する。肯定的
である場合は処理101に戻る。
Here, if the mode is "0", the process proceeds to judgment 106 and it is determined whether the deviation ε is "-δ2 - ε<δ2". If it is affirmative, the process returns to process 101.

否定的である場合はオンオフ切換弁16.18のいずれ
かを動作すべきであり、引き続き偏差εが「ε〈δ2」
を満足するか否かを判断する(判断107)。この判断
は給気用オンオフ切換弁16を動作させるのか(処理1
08)、排気用オンオフ切換弁18を動作させるのか(
処理109)という判断と対応している。
If it is negative, one of the on/off switching valves 16 and 18 should be operated, and the deviation ε will continue to be “ε<δ2”.
It is determined whether or not the following is satisfied (determination 107). Does this judgment cause the air supply on/off switching valve 16 to operate? (Process 1
08), whether to operate the exhaust on/off switching valve 18 (
This corresponds to the judgment of process 109).

処理108または109のいずれかを実行した後、予め
定められた時間Tcを経過したら(判断110) 、バ
ルブ開度検知器30からの信号を信号VTD2として取
り込む(処理111)。ついで、(5)式に基づいてオ
ンオフ切換弁16または18を開いた直後のバルブ10
2の移動速度Vを求め、さらに、この移動速度Vと処理
101で取り込んだ偏差εとから(6)式に基づいてオ
ンオフ切換弁の動作時間Tsを算出しく処理112)、
モードエフラグをセットして処理101に戻る(処理1
13)。
After executing either process 108 or 109, when a predetermined time Tc has elapsed (determination 110), the signal from the valve opening degree detector 30 is taken in as signal VTD2 (process 111). Next, the valve 10 immediately after opening the on/off switching valve 16 or 18 based on equation (5)
Step 112): find the moving speed V of 2, and then calculate the operating time Ts of the on/off switching valve based on equation (6) from this moving speed V and the deviation ε taken in step 101.
Set the mode error flag and return to process 101 (process 1
13).

再び処理101を実行した後、判断102でモード1が
確認され、判断103に進む。判断1゜3では電圧値V
s(入力信号)が変化したか否かの判断を行い、電圧値
Vsが変化していなければ処理108または109にお
けるオンオフ切換弁動作開始時から起算して処理112
で算出した動作時間Tsが経過したか否かを判断する(
判断114)。動作時間Tsが経過するまでは処理1゜
1、判断102,103,114が繰り返され、動作時
間Tsが経過した時点でモード1フラグをリセットし、
オンオフ切換弁を閉じる(判断115.136)。この
ときの偏差εはほぼ零となっているはずである。
After executing process 101 again, mode 1 is confirmed in decision 102 and the process proceeds to decision 103. In judgment 1゜3, the voltage value V
It is determined whether or not s (input signal) has changed, and if the voltage value Vs has not changed, processing 112 is performed starting from the start of the on/off switching valve operation in processing 108 or 109.
Determine whether or not the operating time Ts calculated in (
Judgment 114). Processing 1.1 and judgments 102, 103, and 114 are repeated until the operating time Ts has elapsed, and when the operating time Ts has elapsed, the mode 1 flag is reset.
Close the on/off switching valve (decisions 115 and 136). The deviation ε at this time should be approximately zero.

また、判断103において電圧値Vsが変化しているこ
とを検出した場合にはモード1フラグをリセットしオン
オフ切換弁を閉じた後(処理104.105)、判断1
06〜処理113を再度実行する。すなわち、入力信号
である電圧値Vsが変化した場合には、新たに動作時間
Tsの算出を行うことになる。もちろんこの場合、電圧
値Vsの変化によって偏差εの絶対値が62よりも小さ
ければ判断106から処理101に直接戻り、オンオフ
切換弁は動作しない。
Further, if it is detected in judgment 103 that the voltage value Vs has changed, the mode 1 flag is reset and the on/off switching valve is closed (processing 104.105), and then judgment 1
Processes 06 to 113 are executed again. That is, when the voltage value Vs, which is the input signal, changes, the operating time Ts is newly calculated. Of course, in this case, if the absolute value of the deviation ε is smaller than 62 due to a change in the voltage value Vs, the process returns directly from the judgment 106 to the process 101, and the on/off switching valve does not operate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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
、常時、パルス幅変調された空気圧信号に基づいて駆動
圧力室の空気圧が調整され、入力信号が大きく変化した
場合には別の手段により駆動圧力室が空気圧源または大
気と連通される。しかも、この連通時間は連通時の空気
式調節弁初期移動速度とから所定の関係に基づいて算出
されるので、入力信号と弁の変位量との偏差が大きい場
合であっても従来装置のように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。
As explained above, according to the valve positioner of the present invention, the air pressure in the driving pressure chamber is always adjusted based on the pulse width modulated air pressure signal, and when the input signal changes significantly, the driving pressure is adjusted by another means. The chamber is in communication with a source of air pressure or the atmosphere. Moreover, this communication time is calculated based on a predetermined relationship from the initial movement speed of the pneumatic control valve at the time of communication, so even if the deviation between the input signal and the valve displacement is large, it will not work as with conventional devices. The control valve can be made to respond quickly without using a booster relay.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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、第2図は前記実施例のパルス幅変調器の特性
図、第3図はパルス幅変調器の出力波形図、第4図は第
1図の実施例におけるオンオフ切換弁制御部40のフロ
ーチャートである。 IO・・・空気式調節弁、IO■・・・駆動圧力室、I
Q 2−・ハ/L/ブ、12,121,122,20.
22・・・空気管、14・・・三方切換弁、16・・・
大容量給気用オンオフ切換弁、18・・・大容量排気用
オンオフ切換弁、24・・・パルス幅変調器、3o・・
・バルブ開度検知器、32・・・入力モジュール、36
・・・比較部、40・・・オンオフ切換弁制御部、41
・・・偏差判定手段、42・・・入力信号変化検知手段
、43.・・バルブ駆動速度算出手段、44・・・切換
弁動作時間設定手段、45・・・切換弁動作時間設定手
段。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the valve positioner of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram of the pulse width modulator of the embodiment, FIG. 3 is an output waveform diagram of the pulse width modulator, and FIG. 4 1 is a flowchart of the on/off switching valve control section 40 in the embodiment of FIG. IO...Pneumatic control valve, IO■...Drive pressure chamber, I
Q 2-H/L/B, 12,121,122,20.
22...Air pipe, 14...Three-way switching valve, 16...
On/off switching valve for large capacity air supply, 18... On/off switching valve for large capacity exhaust, 24... Pulse width modulator, 3o...
・Valve opening detector, 32...input module, 36
... Comparison section, 40 ... On-off switching valve control section, 41
. . . Deviation determination means, 42 . . . Input signal change detection means, 43. . . . Valve driving speed calculation means, 44 . . . Switching valve operation time setting means, 45 . . . Switching valve operation time setting means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力信号と空気式調節弁の弁開度との偏差を示す偏差信
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てこ
の空気圧信号を前記空気式調節弁の弁開度を変位させる
ための駆動圧力室に与える手段と、前記入力信号の変化
により前記偏差の絶対値が所定の値よりも大きくなった
ときに前記駆動圧力室を空気圧源または大気と連通せし
める手段と、前記偏差と前記入力信号変化時の前記空気
式調節弁初期移動速度とから所定の関係に基づいて算出
した時間を経過したときに前記駆動圧力室と空気圧源ま
たは大気との連通状態を解除せしめる手段とを具備する
ことを特徴とするバルブポジショナ。
means for pulse width modulating a deviation signal indicating the deviation between the input signal and the valve opening of the pneumatic control valve; and converting the output signal of the pulse width modulation means into a pulse width modulated air pressure signal to convert the air pressure signal into a pulse width modulated air pressure signal. means for applying pneumatic pressure to the driving pressure chamber for displacing the valve opening of the pneumatic control valve; and means for communicating with the drive pressure chamber and the air pressure source or the atmosphere when a time period calculated based on a predetermined relationship from the deviation and the initial movement speed of the pneumatic control valve when the input signal changes has elapsed. A valve positioner characterized by comprising means for releasing communication with the atmosphere.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (2)

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JPS6012702U (en) * 1983-07-05 1985-01-28 エスエムシ−株式会社 cylinder control device

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