JPH0418162B2 - - Google Patents
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- JPH0418162B2 JPH0418162B2 JP60160085A JP16008585A JPH0418162B2 JP H0418162 B2 JPH0418162 B2 JP H0418162B2 JP 60160085 A JP60160085 A JP 60160085A JP 16008585 A JP16008585 A JP 16008585A JP H0418162 B2 JPH0418162 B2 JP H0418162B2
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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
ヨ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ヨナは、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・フラツパに与え、このノズル・フラツパのノ
ズル背圧を空気圧信号として取り出した後、パイ
ロツ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 flapper as a mechanical displacement amount, extract the nozzle back pressure of the nozzle flapper as a pneumatic signal, and then output the pressure using a pilot relay. It is configured to amplify and supply the air motor of the control valve.
しかし、このような従来のバルブポジシヨナで
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つた。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
つた。
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、入力信号と空気式調節弁の弁の開度との偏差
を示すバルブ駆動信号を入力し、このバルブ駆動
信号の絶対値が所定の値δ1以下のときにパルス幅
変調した信号を出力するパルス幅変調手段と、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
入力する三方切換弁と、バルブ駆動信号の値がδ1
より大きい値のδ2以上のときに駆動圧力室を空気
圧源と連通させる大容量給気弁と、バルブ駆動信
号の値が−δ1より小さい所定の値−δ2以下のとき
に駆動圧力室を大気と連通させる大容量排気弁
と、δ2の絶対値を、弁の開度が大きいときに小さ
く、小さいときは大きく設定する手段とを設けた
ものである。
In order to solve these problems, the present invention inputs a valve drive signal that indicates the deviation between the input signal and the opening degree of the pneumatic control valve, and makes sure that the absolute value of this valve drive signal is a predetermined value. A pulse width modulation means outputs a pulse width modulated signal when δ1 or less, and the output signal of the pulse width modulation means is converted into a pulse width modulated air pressure signal, and this air pressure signal is used to open the valve of the pneumatic control valve. The three-way switching valve input to the drive pressure chamber to displace the degree and the value of the valve drive signal δ1
A large capacity air supply valve that connects the driving pressure chamber with the air pressure source when the value is greater than or equal to a larger value δ2, and a large capacity air supply valve that connects the driving pressure chamber to the atmosphere when the value of the valve driving signal is less than or equal to a predetermined value −δ2 that is smaller than −δ1. This device is provided with a large-capacity exhaust valve to be communicated with, and means for setting the absolute value of δ2 to be small when the opening degree of the valve is large, and large when the opening degree of the valve is small.
入力信号と弁の開度との間に大きな偏差(絶対
値δ2)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りその圧力は急速
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、つまり高負荷の場合と開度が大きい場
合、つまり低負荷の場合とで、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、空気圧源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。
If there is a large deviation (absolute value δ2) between the input signal and the valve opening, the drive pressure chamber will be directly connected to an air pressure source or the atmosphere, causing its pressure to change rapidly and increase the valve opening. change. When the opening degree is small, that is, high load, and when the opening degree is large, that is, low load, there is a difference in response characteristics to the same input signal change width, but according to the present invention, the pneumatic source or 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ヨナの一実施例
を示すブロツク図である。
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
空気圧によつてバルブ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、
大容量給気弁16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 drive pressure chamber 101, and the other end of this air pipe 12 is connected to a three-way switching valve 14,
It is connected to a large capacity air supply valve 16 and a large capacity exhaust valve 18.
三方切換弁14は、空気管12の他に圧力Ps
の空気圧源に連通する空気管20および圧力P0
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 has a pressure Ps in addition to the air pipe 12.
Air pipe 20 communicating with a source of air pressure and pressure P 0
It is connected to an air pipe 22 that communicates with the atmosphere. 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.
大容量給気弁16は、比較器26からの信号に
より空気管20と空気管12との断続を行なうオ
ン・オフ切換弁であり、大容量排気弁18は、比
較器28からの信号により空気管22と空気管1
2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. Pipe 22 and air pipe 1
This is an on/off switching valve that connects and connects the
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V1を出力する
ものであり、ロータリーエンコーダやポテンシヨ
メータ等により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 V1 according to the position, and can be configured with a rotary encoder, a potentiometer, or the like.
入力モジユール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 converts an input signal of 4 to 20 mA inputted from the input terminal 34 into a voltage value V2, and this voltage value V2 is compared with the voltage value V1 from the valve lift detector 30 in a comparator 36. be done.
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
表すものであり、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 the pulse width modulator 24, comparator 26 and comparator 28 are used as the valve drive signal. is input.
パルス幅変調器24は、第2図Aの特性図に示
すように、入力したバルブ駆動信号εが、
−δ1≦ε≦δ1 ……(1)
を満足するときだけ、バルブ駆動信号εをパルス
幅変調する。ε=−δ1のときのデユーテイレシオ
を零とし、ε=δ1のときのデユーテイレシオを
「1」とし、(1)式を満足するときのεとデユーテ
イレシオとの関係はリニアとなつている。 As shown in the characteristic diagram of FIG. 2A, the pulse width modulator 24 pulses the valve drive signal ε only when the input valve drive signal ε satisfies −δ1≦ε≦δ1 (1). Modulate the width. The duty ratio when ε=-δ1 is set to zero, and the duty ratio when ε=δ1 is set to "1", and the relationship between ε and the duty ratio when equation (1) is satisfied is linear.
第3図の波形図は、ε=ε1のときすなわちデユ
ーテイレシオが「0.7」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
となつている。 The waveform diagram in FIG. 3 shows the output waveform of the pulse width modulator 24 when ε=ε1, that is, when the duty ratio is "0.7", and the waveform of the pulse width modulator 24 is shown when the repetition period T is
70% is at "H" level and the remaining 30% is at "L" level.
バルブ駆動信号εが
ε<−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、バルブ駆動
信号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 valve drive signal ε satisfies ε<-δ1...(2), the output of the pulse width modulator 24 is 2
When the value signal becomes "L" level and the valve drive signal ε satisfies ε>δ1...(3), the output of the pulse width modulator 24 is 2.
The value signal becomes "H" level.
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。 Note that the three-way switching valve 14 has a pulse width modulator 24.
When the signal from the air pipe 22 is at “H” level,
The opening of the air pipe 20 is closed to connect the air pipe 20 and the air pipe 12, and when the level is "L", the opening of the air pipe 20 is closed to connect the air pipe 22 and the air pipe 12.
比較器26は、第2図Bの特性図に示すよう
に、バルブ駆動信号εが
ε≧δ2(ただし、δ2>δ1) ……(4)
を満足するときには、2値出力信号が“H”レベ
ルとなり、
ε<δ2 ……(5)
を満足するときには、2値出力信号が“L”レベ
ルとなる。 As shown in the characteristic diagram of FIG. 2B, the comparator 26 outputs a binary output signal "H" when the valve drive signal ε satisfies ε≧δ2 (however, δ2>δ1)...(4) When ε<δ2 (5) is satisfied, the binary output signal 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20と空気管12とが接続され、空
気圧源(Ps)と空気式調節弁10の駆動圧力室
101とが連通し、比較器26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との接続が切り
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 and connects the air pipe 20 and the air pipe 12. When the signal from the comparator 26 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 disconnected. .
また、比較器28は、第2図Cの特性図に示す
ように、バルブ駆動信号εが
ε≦−δ2 ……(6)
(ただし、−δ2<−δ1)
を満足するときには、2値出力信号が“H”レベ
ルとなり、
ε>−δ2 ……(7)
を満足するときには、2値出力信号が“L”レベ
ルとなる。 Furthermore, as shown in the characteristic diagram of FIG. When the signal becomes "H" level and satisfies ε>-δ2 (7), the binary output signal becomes "L" level.
大容量排気弁18は、比較器28からの信号が
“H”レベ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(P0)
とが連通し、比較器28からの信号が“L”レベ
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との接続が切り離される。 In the large-capacity exhaust valve 18, when the signal from the comparator 28 is at "H" level, the opening of the air pipe 22 is opened and the air pipe 22 and the air pipe 12 are connected. Room 101 and atmosphere (P 0 )
When the signal from the comparator 28 is at "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 disconnected.
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εの値が例え
ば第2図Aに示したようにε1(0<ε1<δ1)であ
つたとすると、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2
8の出力はともに“L”レベルとなる。 If the value of the valve drive signal ε from the comparator 36 is, for example, ε1 (0<ε1<δ1) as shown in FIG. 2A, the pulse width modulator 24 simultaneously performs the pulse width modulation operation. Comparators 26 and 2
Both outputs of 8 are at "L" level.
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り、駆動圧力
室101と空気圧源(Ps)および大気(P0)と
は三方切換弁14のみによつて連通される。 That is, the large capacity air supply valve 16 and the large capacity exhaust valve 18 are both in a non-communicating state, and the driving pressure chamber 101 is in communication with the air pressure source (Ps) and the atmosphere (P 0 ) only through the three-way switching valve 14. be done.
三方切換弁14は今デユーテイレシオ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と連通する空気管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、30%の時間を空気管22すな
わち大気(P0)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 air pipe 12 communicating with the drive pressure chamber 101 is connected to the air pipe 20, that is, the air pressure source (Ps), for 70% of the repetition period T. 30% of the time is communicated with the air pipe 22, ie, the atmosphere (P 0 ).
したがつて、空気圧源(Ps)の空気が徐々に
駆動圧力室101に供給され、これに伴つてバル
ブ102が徐々に変位する。 Therefore, air from the air pressure source (Ps) is gradually supplied to the driving 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の変位によつてバル
ブ駆動信号εは次第に零に近づき、ε=0となつ
たときにパルス幅変調器24の出力信号のデユー
テイレシオは0.5となる。 Assuming that the signal input to the input terminal 34 is constant, the valve drive signal ε gradually approaches zero due to the displacement of the valve 102, and when ε=0, the output signal of the pulse width modulator 24 changes. The duty ratio of is 0.5.
空気式調節弁10は、このときの供給空気圧で
バルブ102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。 Since the pneumatic control valve 10 is adjusted so that the displacement of the valve 102 is stopped by the supplied air pressure at this time, the driving of the valve 102 is stopped unless the input signal changes 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つてバルブ駆動信号
εが〔ε≧δ2)となつたとすると、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2
6の出力は“H”レベルとなり、大容量給気弁1
6を連通状態にする。 If the valve drive signal ε becomes [ε≧δ2] due to an increase in the input signal level, the comparator 28 still outputs an “L” level signal to maintain the large capacity exhaust valve 18 in a non-communicating state. However, comparator 2
The output of 6 becomes “H” level, and the large capacity air supply valve 1
6 into communication state.
また、パルス幅変調器24はパルス幅変調動作
を停止して“H”レベル信号を出力し、これによ
つて、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。 Further, the pulse width modulator 24 stops the pulse width modulation operation and outputs an "H" level signal, thereby causing the three-way switching valve 14 to constantly communicate the air pipe 12 and the air pipe 20.
したがつて、駆動圧力室101は三方切換弁1
4および大容量給気弁16の2つの弁を介して空
気圧源(Ps)と連通することになり、駆動圧力
室101に供給される圧力は急上昇し、バルブ1
02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 driving pressure chamber 101 is the three-way switching valve 1
The pressure supplied to the driving pressure chamber 101 rapidly increases, and the pressure supplied to the drive pressure chamber 101 suddenly increases.
02 is greatly displaced. In other words, it responds quickly to a large increase in input.
バルブ102の変位によつて、εの値が小さく
なり〔−δ1≦ε≦δ1〕となれば、上述したパルス
幅変調動作に戻る。 When the value of ε becomes smaller [-δ1≦ε≦δ1] due to the displacement of the valve 102, the operation returns to the pulse width modulation 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〕となつた場合
には、パルス幅変調器24の出力および比較器2
6の出力が“L”レベル、比較器28の出力が
“H”レベルとなる。これにより、三方切換弁1
4は空気管12と空気管22を連通状態にし、大
容量給気弁16を非連通状態にし、大容量排気弁
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 comparator 2
The output of comparator 6 becomes "L" level, and the output of comparator 28 becomes "H" level. As a result, the three-way switching valve 1
4 brings the air pipe 12 and the air pipe 22 into communication, puts the large-capacity air supply valve 16 into a non-communicating state, and puts the large-capacity exhaust valve 18 into a communicating state.
したがつて、駆動圧力室101は三方切換弁1
4および大容量排気弁18の2つの弁を介して大
気(P0)と連通することになり、駆動圧力室1
01に供給される圧力は急降下し、εの値が大き
くなつた時とは逆の方向にバルブ102が大きく
変位する。 Therefore, the driving pressure chamber 101 is the three-way switching valve 1
4 and the large capacity exhaust valve 18, the drive pressure chamber 1
The pressure supplied to 01 suddenly drops, and the valve 102 is largely displaced in the opposite direction to when the value of ε increases.
バルブ102の変位によつて、εの値が大きく
なり〔−δ1≦ε≦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。 As the value of ε increases due to the displacement of the valve 102 [-δ1≦ε≦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、つまり、上記
変化が生じる前の駆動圧力室101内の圧力の如
何によつて、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。例えば、同じ入力信
号の変化幅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
反応を示すが、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ユート
(Overshoot)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つて開
いて、偏差がδ2になつたときに閉じる構成をとつ
ているが、弁の無駄時間および応答時間により、
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。 However, even if the input signal changes in the same way, communication with the air pressure source or the atmosphere depends on the load level at that time, that is, the pressure in the drive pressure chamber 101 before the above change occurs. There will be a difference in response characteristics when For example, when the load level is high (about 60 to 80%), it will respond normally to a 20% increase or decrease in the same input signal, but when the load level is low, about 0 to 20%, it will respond normally. It sometimes occurs that the response has a tendency to overshoot.
The reason for this is that in this embodiment, the large-capacity intake valve 16 or the large-capacity exhaust valve 18 opens due to a change in the input signal and closes when the deviation reaches δ2. Due to dead time and response time,
It takes a certain amount of time for the valve to actually close completely after the electrical signal is sent, and this is thought to be due to the fact that the flow rate is large, especially when the load level is low, so the valve may overshoot during this time. .
これを図を用いてさらに詳細に説明する。第4
図aは、負荷レベルが0%(同図中イで示す)と
75%(同図中ロで示す)の場合について、25%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b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。仮にδ2が5%であるとして、t0において入力
信号が図中1点鎖線で示したように25%増大する
と、その時点で偏差εは25%となつて大容量給気
弁26が開く。そして弁リフト検知器30がε=
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り駆動される三
方切換弁14の動きにより希望値に収束する。と
ころが、圧力は図中破線で示したようにPs(本実
施例では1.4Kg/cm2)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、負荷レベルにより異なり、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16は実際にはt1よりも遅
れて閉まる。このため流量が大きいとき、つまり
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り解
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。以上、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。 This will be explained in more detail using figures. Fourth
Figure a shows that the load level is 0% (indicated by A in the figure).
In the case of 75% (indicated by B in the figure), the change in pressure in the drive pressure chamber 101 corresponding to the stem position of the valve 102 with respect to an increase in the input signal by 25% is shown in Figure b. Large capacity air supply valve 16
This figure shows the output of the comparator 26 that drives the . Assuming that δ2 is 5%, if the input signal increases by 25% at t0 as shown by the dashed line in the figure, the deviation ε becomes 25% at that point and the large capacity air supply valve 26 opens. Then, the valve lift detector 30 detects ε=
When 5% is detected, the large-capacity air supply valve 26 closes, and then the three-way switching valve 14 driven by the pulse width modulation signal converges to the desired value. However, as shown by the broken line in the figure, the pressure increases exponentially toward Ps (1.4Kg/cm 2 in this example), so the differential coefficient of pressure at time t 1 , in other words, the flow rate is , differs depending on the load level; it is large when the load level is low, and small when the load level is large. Furthermore, since the response of the air system switch is slower than that of the electric system, the large capacity air supply valve 16 actually closes later than t1 . Therefore, when the flow rate is large, that is, when the load is low, the flow rate exceeds the desired value. This can be resolved by setting a larger value for δ2, but doing so will result in overdamp when the load is high. Although the case where the input signal rapidly decreases 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り応答性に
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、例えば周知のプロセツサユニツトを備えたマ
イクロコンピユー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
マイクロコンピユータを利用して構成した場合に
プロセツサユニツ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
ツサユニツトはAD変換された入力信号および弁
リフト検知器30の出力を取り込み、負荷レベル
xを求める(ステツプ101)。次いで偏差ε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δ2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(ステツプ102)。そしてεの絶対
値とδ2xとの大小関係をチエツクし(ステツプ
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(ステツ
プ104)、前者が後者以上の場合にはεの正負によ
り大容量給気弁16または大容量排気弁18を動
作させる(ステツプ105)。以上の処理・プログラ
ムを所定周期で繰り返し実行する。 Therefore, in order to avoid such a difference in response 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 microcomputer equipped 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 constructed using a microcomputer. In the figure, the processor unit takes in the AD-converted input signal and the output of the valve lift detector 30, and determines the load level x (step 101). Next, the deviation ε is calculated, and the sixth
The corresponding δ2 x is determined from data relating the load level and the value of δ2 as shown in the figure (δ2=1/x in the illustrated example) (step 102). Then, check the magnitude relationship between the absolute value of ε and δ2 x (step
103), if the former is less than the latter, a predetermined pulse width modulation signal is given to operate the three-way switching valve 14 (step 104), and if the former is greater than the latter, the large capacity air supply valve 16 or the large The capacity exhaust valve 18 is operated (step 105). The above processes and programs are repeatedly executed at predetermined intervals.
なお、上述した実施例では負荷レベルとδ2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、個々の装置ごとに適したより望ましい制御が
行なえる。 In the above-described embodiment, the relationship between the load level and the value of δ2 is given in advance as fixed data, but if it is acquired by learning at the initial stage of operation, more desirable control suitable for each individual device can be performed.
第7図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
である。本実施例は、第1図に示したバルブポジ
シヨナに、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。 FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, a means for sealing the pressure in the drive pressure chamber when the deviation is close to zero is added to the valve positioner shown in FIG.
すなわち、従来のバルブポジシヨナにはノズ
ル・フラツパとパイロツトリレーが用いられてい
るが、このノズル・フラツパとパイロツトリレー
は平衡状態であつても空気を消費する。具体的に
は、セミブリード型パイロツトリレーやブリード
型パイロツトリレーを用いたバルブポジシヨナで
はノズル部とパイロツトリレー部で5〜15Nl/
mimの空気消費がある。 That is, although a nozzle flapper and a pilot relay are used in a conventional valve positioner, the nozzle flapper and pilot relay consume air even in an equilibrium state. Specifically, a valve positioner using a semi-bleed type pilot relay or a bleed type pilot relay has a pressure of 5 to 15 Nl per nozzle and pilot relay.
There is mim air consumption.
平衡状態での空気消費を極力少なくしたパイロ
ツトリレーとして、従来からノンブリード型パイ
ロツトリレーがあるが、これとても空気消費が零
ではなく、また、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ツトリレー
は応答性が悪いという欠点を有している。 Non-bleed type pilot relays have been available as pilot relays that minimize air consumption in an equilibrium state, but the air consumption is not zero, and air consumption at the nozzle is unavoidable. Moreover, non-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
合であつ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ヨナを
提供するものである。 In view of these circumstances, the present embodiment has the following features: as described above, even if the deviation between the input signal and the displacement amount 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
分は同一の符号を付してその詳細な説明は省略す
る。 In FIG. 7, the same or corresponding 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εが、
−δ0<ε<δ0 ……(8)
(ただし、−δ1<−δ0<0、0<δ0<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”レベルを出力する。 The comparator 40, as shown in the characteristic diagram of FIG.
The “L” level is output only when the input valve drive signal ε satisfies −δ0<ε<δ0 (8) (however, −δ1<−δ0<0, 0<δ0<δ1), and other In this case, "H" level is output.
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101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つて駆動
圧力室101内の圧力を封止し、比較器40の出
力が“H”レベルのときには連通状態となる。 The on/off switching valve 42 is provided between 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 an air pipe 122 that communicates with the drive pressure chamber 101. 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 when the output of the comparator 40 is at the "H" level, it is in the communicating state.
ゲート回路44は、パルス幅変調器24と三方
切換弁14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力信
号が“L”レベルとなり、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 is provided between the pulse width modulator 24 and the signal input terminal of the three-way switching valve 14, and when the output of the comparator 40 is at the "L" level, the output signal is at the "L" level, and the output signal from the comparator 40 is at the "L" level. When the output of the pulse width modulator 24 is at the "H" level, the output signal of the pulse width modulator 24 is output as is.
したがつて、ゲート回路44の出力は第9図に
示すように、
〔ε<−δ1、−δ0<ε<δ0〕のときには“L”
レベルとなり、
〔ε>δ1〕のときには“H”レベルとなり、
〔−δ1≦ε≦−δ0、δ0≦ε≦δ1〕のときには
パルス幅変調動作となる。 Therefore, as shown in FIG. 9, the output of the gate circuit 44 is "L" when [ε<-δ1, -δ0<ε<δ0].
When [ε>δ1], it becomes an "H" level, and when [-δ1≦ε≦-δ0, δ0≦ε≦δ1], it becomes a pulse width modulation operation.
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εの値が、
ε<−δ0、δ0<ε
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 the value of the valve drive signal ε satisfies ε<-δ0, δ0<ε, the operation is the same as that of the above-mentioned embodiment, so a description thereof will be omitted.
そこで、バルブ駆動信号εの値が、 −δ0<ε<δ0 となつたときの動作を説明する。 Therefore, the value of the valve drive signal ε is −δ0<ε<δ0 Let me explain what happens when this happens.
バルブ駆動信号εの値が〔−δ0<ε<δ0〕の範
囲内の入ると、三方切換弁14はパルス幅変調動
作を止めて空気管20を塞ぐ。一方大容量給気弁
16は、バルブ駆動信号εの値が〔ε<δ2〕であ
ることから非連通状態となつている。そのため、
空気圧源(Ps)からの空気供給経路は一切遮断
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 ε falls within the range [-δ0<ε<δ0], the three-way switching valve 14 stops the pulse width modulation operation and closes the air pipe 20. 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 ε is [ε<δ2]. Therefore,
The air supply path from the air pressure source (Ps) is completely cut off, and air consumption in this state is zero.
一方、オン・オフ切換弁42は、バルブ駆動信
号εの値が−δ0<ε<δ0の範囲内に入ることによ
つて非連通状態となるため、空気管121が三方
切換弁14を介して大気(P0)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 becomes disconnected when the value of the valve drive signal ε falls within the range of -δ0<ε<δ0, so the air pipe 121 is connected via the three-way switching valve 14. Although it communicates with the atmosphere (P 0 ), the air within the driving pressure chamber 101 is not exhausted, and the position of the valve 102 is maintained constant.
なお、新たな信号入力によつてバルブ駆動信号
εの値が変化して〔−δ0<ε<δ0〕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 ε changes due to a new signal input and becomes outside the range of [−δ0<ε<δ0], 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ヨ
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り空気式調節弁を
駆動すると共に、バルブ駆動信号の絶対値がδ1以
下のときはパルス幅変調を行ない、バルブ駆動信
号の絶対値がδ1より大のδ2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置との偏差
が大きい場合であつ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。すなわち、バルブ駆動信号が小さい範囲では
パルス幅変調を行ない、バルブ駆動信号が大きい
ときは変調することなしに直接空気を出し入れす
るので、高精度でかつ高速に制御できる。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り、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 indicating the deviation between the input signal and the valve opening is pulse width modulated and then converted into a pneumatic pressure signal, and this pneumatic pressure signal is used to control the pneumatic control valve. At the same time, when the absolute value of the valve drive signal is less than δ1, pulse width modulation is performed, and when the absolute value of the valve drive signal is greater than δ2, which is greater than δ1, the drive pressure chamber of the pneumatic control valve is changed to a pneumatic pressure source. Alternatively, since the control valve is communicated with the atmosphere, even if the deviation between the input signal and the position of the valve is large, the control valve can be made to respond at high speed without using a booster relay. That is, pulse width modulation is performed in a range where the valve drive signal is small, and when the valve drive signal is large, air is directly taken in and out without modulation, allowing for highly accurate and high speed control. 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ヨナの一実施例
を示すブロツク図、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24をマ
イクロコンピユータを利用して構成した場合のプ
ロセツサユニツトにおける処理プログラムの一例
を示すフローチヤート、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
バルブポジシヨナの他の実施例を示すブロツク
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、1
6……大容量給気弁、18……大容量排気弁、2
4……パルス幅変調器、26,28……比較器、
30……弁リフト検知器。
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 and comparator of the embodiment, FIG. 3 is an output waveform diagram of the pulse width modulator, and FIG. Figure 4 is a diagram for explaining the difference in response characteristics depending on the load level, and Figure 5 is a diagram of the processing program in the processor unit when the comparators 26, 28 and the pulse width modulator 24 are configured using a microcomputer. A flowchart showing an example, Figure 6 shows the load level and δ2
7 is a block diagram showing another embodiment of the valve positioner of the present invention, FIG. 8 is a characteristic diagram of a comparator, and FIG. 9 is a characteristic diagram of a gate circuit. . 10...Pneumatic control valve, 101...Driving pressure chamber, 102...Valve, 12, 121, 122,
20, 22...Air pipe, 14...Three-way switching valve, 1
6...Large capacity air supply valve, 18...Large capacity exhaust valve, 2
4... Pulse width modulator, 26, 28... Comparator,
30... Valve lift detector.
Claims (1)
を示すバルブ駆動信号を入力し、このバルブ駆動
信号の絶対値が所定の値δ1以下のときにパルス幅
変調した信号を出力するパルス幅変調手段と、 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三方切換弁と、 前記バルブ駆動信号の値がδ1より大きい所定の
値δ2以上のときに前記駆動圧力室を空気圧源と連
通させる大容量給気弁と、 前記バルブ駆動信号の値が−δ1より小さい所定
の値−δ2以下のときに前記駆動圧力室を大気と連
通させる大容量排気弁と、 前記所定の値δ2の絶対値を、前記弁の開度が大
きいときに小さく、当該開度が小さいときは大き
く設定する可変設定手段と を備えたことを特徴とするバルブポジシヨナ。[Claims] 1. A valve drive signal indicating the deviation between the input signal and the opening degree of the pneumatic control valve is input, and when the absolute value of this valve drive signal is less than or equal to a predetermined value δ1, pulse width modulation is performed. pulse width modulation means for outputting a signal that is pulse width modulated; a three-way switching valve that inputs input to the drive pressure chamber; a large-capacity air supply valve that communicates the drive pressure chamber with an air pressure source when the value of the valve drive signal is equal to or greater than a predetermined value δ2 larger than δ1; and the valve drive signal. a large-capacity exhaust valve that communicates the driving pressure chamber with the atmosphere when the value of is equal to or less than a predetermined value −δ2 smaller than −δ1; and a large-capacity exhaust valve that communicates the driving pressure chamber with the atmosphere when the value of 1. A valve positioner comprising a variable setting means for setting a small opening degree to a large value when the opening degree 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 JPS6220902A (en) | 1987-01-29 |
| JPH0418162B2 true 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) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037321B2 (en) * | 1974-11-30 | 1985-08-26 | 株式会社豊田中央研究所 | Fluid actuator control device |
| 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6220902A (en) | 1987-01-29 |
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