定位器的製作方法
2024-02-27 01:56:15
本發明涉及一種控制調節閥的閥開度的定位器，例如涉及一種在發生異常時在安全方面緊急地進行全開或者全閉的緊急閥用的定位器。
背景技術：
作為在成套設備等中用於流量的過程控制的調節閥，除了通過pid控制來控制閥開度以使作為控制對象的流體的壓力達到所指示的目標值的調節閥(所謂控制閥)之外，還已知在發生異常時在安全方面緊急地進行全開或者全閉的緊急閥(參照jisb0100：2013)。
一般來說，緊急閥在通常的流量控制時固定為全開或者全閉的狀態，在發生異常的情況下，急速地進行全閉或者全開。即，在緊急時以外的時候不工作。因此，需要定期地實施用於確認緊急閥在緊急時是否正常地工作的測試。
作為緊急閥的測試，已知pst(partialstroketest，部分行程測試)(參照專利文獻1)。pst是不使緊急閥完全工作(全閉或者全開)而是通過使閥稍微打開或者關閉這樣的部分動作來診斷有沒有由於緊急閥的粘著引起的故障等的方法。據此，無需使成套設備等停產而能夠進行緊急閥的診斷。
但是，控制閥、緊急閥等調節閥一般通過定位器控制閥開度。定位器是這樣的設備：通過計算從上級裝置指示的閥開度的目標值與該調節閥的閥開度的實測值(實際開度)的偏差，將根據該偏差生成的控制信號供給到用於操作控制閥的開閉的操作器，從而控制調節閥的閥開度。
控制閥用的定位器通過反饋控制(pid控制)將控制閥的閥開度控制為恆定。與此相對地，緊急閥用的定位器通過開環控制進行緊急時的閥的開閉。例如，在緊急切斷閥用的定位器的情況下，通過開環控制，在通常時將閥開度的目標值設定為100％而設為全開，在緊急時將閥開度的目標值從100％設定變更為0％而使其急速地全閉。此外，在進行pst的情況下，即使是緊急切斷閥用的定位器，也通過反饋控制(pid控制)來控制閥開度。
定位器具備電空變換部(i/p變換部)，該電空變換部(i/p變換部)包括將基於從上級裝置指示的閥開度的設定值的電信號mv變換成空氣信號(壓力pn)的噴嘴擋板以及生成使從噴嘴擋板輸出的空氣信號的壓力放大而得到的輸出空氣信號(輸出空氣壓po)的控制繼電器。該電空變換部中，雖然控制繼電器由於老化、溫度變化引起的輸入輸出特性(pn－po特性)相對於設計值的偏移較小，但噴嘴擋板由於老化、周邊溫度、噴嘴的排氣口等的廢棄物堵塞等引起的輸入輸出特性(mv－pn特性)相對於設計值的偏移較大。因此，由於老化等，電空變換部整體上的輸入輸出特性(mv－po特性)大幅變化，從電空變換部輸出的空氣信號的壓力(輸出空氣壓po)從最大值(或者最小值)開始變化時的向電空變換部的輸入值(電信號mv)大幅變化。
以下，將電空變換部的輸出空氣壓po從最大或者最小的狀態開始變化時的電空變換部的輸入值(電信號mv)稱為「動作點」。
在控制閥的情況下，如上所述，定位器通過pid控制來控制成閥開度的實測值與目標值一致，所以上述動作點的變動不造成問題。
另一方面，在緊急閥的情況下，定位器通過開環控制來控制閥開度，所以當動作點變動時，在通常時緊急閥有可能進行誤工作。因此，為了即使在動作點變動的情況下也避免進行誤工作，考慮足夠的餘量來設計緊急閥。例如，在緊急切斷閥的情況下，如圖13所示設計成：即使向電空變換部的輸入(電信號mv)不是100％，只要向電空變換部的輸入為60％以上，則輸出空氣壓也達到最大(實際開度100％)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：國際公開第2015/171843a2號
技術實現要素：
發明要解決的技術問題
然而，即使在進行了上述那樣的考慮了餘量的設計的情況下，緊急閥中的動作點的變動在進行pst時也會造成問題，這一點通過本申請發明者的研究而變得明確。以下，進行詳細說明。
例如，考慮使用具有圖13所示的輸入輸出特性的定位器來進行緊急切斷閥的pst，使其下降至緊急切斷閥的實際開度90％的情況。
例如，在將執行pst時的向電空變換部的輸入(電信號mv)的初始值設定為動作點的設計值(向電空變換部的輸入為60％)的情況下，如果動作點未相對於設計值變化，則如圖13所示，緊急切斷閥的輸出空氣壓po從最大值少許下降，緊急切斷閥的實際開度從100％少許下降。與此相對地，如果將執行pst時的動作點設為比設計值高，則如圖14所示，緊急切斷閥的輸出空氣壓po從最大值(實際開度100％)急劇變化至最低值(實際開度0％)，所以非常危險。
另一方面，如果考慮動作點的變化，將向電空變換部的輸入(電信號mv)的初始值設為100％、也就是使輸出空氣壓po可靠地從最大值(或者最小值)開始來開始pst，則直至反饋控制(pid控制)的積分值到達動作點為止有可能非常耗時，不實用。這是由於，對於pst的斜坡(ramp)動作最佳的pid控制參數是以積分值始終為動作點附近的值的狀態作為前提的參數，不適合於從開環控制到達未知的動作點。另外，同時滿足這兩者的pid調整一般來說極其困難。
如上所述，本申請發明者發現，在緊急閥的情況下，動作點相對於設計值的偏移量不明確，所以存在無法安全並且高效地進行pst這樣的課題。
本發明是鑑於上述課題而完成的，本發明的目的在於提供一種能夠安全並且高效地進行調節閥的pst的定位器。
解決技術問題的技術手段
本發明的定位器(100、100a、100b)的特徵在於，具有：電空變換部(11)，其將所輸入的電信號(mv)變換成空氣信號(po、po1、po2)，根據該空氣信號驅動操作器(2、2b)，從而控制調節閥(3)的閥開度；動作點探索部(20)，其通過開環控制使電信號變化，從而探索表示空氣信號的輸出空氣壓開始變化時的電空變換部的輸入值(電信號mv)的動作點；以及pst處理部(30)，其利用通過動作點探索部探索到的動作點來執行調節閥的pst，動作點探索部根據輸出空氣壓與第1基準值(po＿th、d＿th)一致時的電信號的值來確定動作點。
在上述定位器中，動作點探索部也可以使電信號以恆定的變化率變化。
在上述定位器中，動作點探索部也可以使電信號的變化率緩緩減小。
在上述定位器中，也可以是電空變換部包括噴嘴擋板(12)，動作點探索部以第1變化率使電信號變化，當噴嘴擋板的噴嘴背壓(pn)與第2基準值一致時，以比第1變化率小的第2變化率使電信號變化。
在上述定位器中，也可以還具有探測輸出空氣壓的第1壓力傳感器(15、15＿1、15＿2)，動作點探索部包括：電信號生成部(21)，生成電信號；第1判定部(23)，判定輸出空氣壓是否與第1基準值(po＿th、d＿th)一致；以及動作點確定部(22)，在通過第1判定部判定為輸出空氣壓與第1基準值一致時，根據此時的電信號的值來確定動作點。
在上述定位器中，也可以還具有探測輸出空氣壓的第1壓力傳感器(15、15＿1、15＿2)以及探測噴嘴背壓的第2壓力傳感器(14)，動作點探索部包括：電信號生成部(21)，生成電信號；第1判定部(23)，判定通過第1壓力傳感器探測出的輸出空氣壓是否與第1基準值(po＿th、d＿th)一致；第2判定部(24)，判定通過第2壓力傳感器探測出的噴嘴背壓是否與第2基準值(pn＿th、r＿th)一致；以及動作點確定部(22)，在通過第1判定部判定為輸出空氣壓與第1基準值一致時，根據此時的電信號的值來確定動作點。電信號生成部在以第1變化率使電信號變化時，當通過第2判定部判定為噴嘴背壓與第2基準值一致時，以第2變化率使電信號變化。
在上述定位器中，也可以是電空變換部生成用於驅動雙動用的操作器(2b)的一對空氣信號(so1、so2)，第1壓力傳感器分別探測一對空氣信號的空氣壓(po1、po2)，動作點探索部還包括計算通過第1壓力傳感器探測出的一對空氣壓的差壓的差壓計算部(25)，第1判定部將通過差壓計算部計算出的差壓作為輸出空氣壓(po)而輸入。
此外，在上述說明中，作為一個例子，對與發明的構成要素對應的附圖上的附圖標記附加括弧而記載。
發明效果
通過以上說明，根據本發明，能夠提供一種能夠安全並且高效地進行調節閥的pst的定位器。
附圖說明
圖1是示出包括實施方式1的定位器的閥門控制系統的構成的圖。
圖2是示出實施方式1的定位器的數據處理控制部的構成的圖。
圖3是示出由實施方式1的定位器實施的動作點探索處理的一個例子的圖。
圖4是示出由實施方式1的定位器實施的pst處理的流程的流程圖。
圖5是示出由實施方式1的定位器實施的動作點探索處理(步驟s1)的流程的流程圖。
圖6是示出由實施方式1的定位器實施的動作點探索處理的另一個例子的圖。
圖7是示出由實施方式1的定位器實施的動作點探索處理(步驟s1)的另一個例子的流程的流程圖。
圖8是示出實施方式2的定位器的數據處理控制部的構成的圖。
圖9是示出由實施方式2的定位器實施的動作點探索處理的一個例子的圖。
圖10是示出由實施方式2的定位器實施的動作點探索處理(步驟s1)的流程的流程圖。
圖11是示出包括實施方式3的定位器的閥門控制系統的構成的圖。
圖12是示出實施方式3的定位器的數據處理控制部的構成的圖。
圖13是示出以往的定位器中的電空變換部的輸入輸出特性(mv－po特性)的一個例子的圖。
圖14是示出以往的定位器中的電空變換部的輸入輸出特性(mv－po特性)相對於設計值偏移的情況下的一個例子的圖。
具體實施方式
以下，參照附圖，說明本發明的實施方式。
《實施方式1》
圖1是示出包括本發明的一個實施方式的定位器的閥門控制系統的構成的圖。
圖1所示的閥門控制系統100具備調節閥3、操作器2、上級系統4以及定位器1，例如在成套設備等的流量控制過程中使用。
調節閥(閥門)3是控制從一方的流路向另一方的流路的流體的流動的裝置，例如是空氣壓式調節閥。在本實施方式中，以調節閥3是緊急切斷閥的情況作為一個例子來進行說明。
操作器2是例如氣動式的閥門致動器，根據從後述的定位器1供給的輸出空氣信號so來操作調節閥3的閥軸，從而控制調節閥3的開閉動作。在本實施方式中，設為操作器2是具備根據所輸入的輸出空氣信號so的壓力來確定調節閥3的閥軸的操作量的構造的單動式的操作器來進行說明。
上級系統4是進行包括定位器1的閥門控制系統的集中管理的上級側的系統，例如是分散控制系統(distributedcontrolsystem：dcs)。例如，上級系統4根據定期的操作或者用戶的操作，指示定位器1執行包括pst的各種測試。
控制器6是根據來自上級系統4的指示等來指示定位器1進行調節閥3的開閉的設備。具體來說，控制器6在例如閥門控制系統的通常動作時，對定位器1提供調節閥3的閥開度的設定值sp(例如sp＝100％)，以使調節閥3達到全開，在發生某種異常的情況下，對定位器1提供調節閥3的閥開度的設定值sp(例如sp＝0％)，以使調節閥3達到全閉。
定位器1根據從控制器6提供的調節閥3的閥開度的設定值sp以及來自上級系統4的執行測試(pst)的指示，控制調節閥3的開閉。
以下，說明定位器1的具體構成。此外，在本實施方式中，說明用於實現定位器1中的pst的執行的功能部，關於用於實現這以外的功能的功能部，省略說明。
如圖1所示，定位器1具備閥開度檢測部17、數據處理控制部10、電空變換部11、多個壓力傳感器14～16以及顯示部18等功能部。這些功能部收容在例如由針對作為調節閥3的控制對象的流體具有耐腐蝕性的金屬材料構成的框體內部。
閥開度檢測部17是將調節閥3的閥開度作為閥軸的位移量來檢測、並生成與該位移量相應的檢測信號sen的位移量檢測器。作為閥開度檢測部17，能夠例示出角度傳感器、磁傳感器等。
數據處理控制部10是進行定位器1的集中控制、並且生成指示調節閥3的操作量的電信號mv的電子電路。具體來說，數據處理控制部10在閥門流量控制系統的通常動作時以及緊急切斷時，根據從控制器6提供的閥開度的目標值sp，生成用於操作調節閥3的電信號mv，並且根據來自上級系統4的執行pst的指示，進行與pst相關的各種數據處理，根據該數據處理的結果而生成電信號mv。關於數據處理控制部10的具體構成，在後面敘述。
電空變換部11是將通過數據處理控制部10生成的電信號mv變換成空氣信號的空氣電路。例如，電空變換部11由噴嘴擋板12和空氣壓放大部13構成。
噴嘴擋板12根據電信號mv而使從設置於定位器1的外部的減壓閥等空氣壓供給源(未圖示)供給到定位器1的空氣(air)5的壓力(以下，稱為「供給空氣壓」)ps變化，從而生成與電信號mv相應的壓力的空氣信號sc。
例如，噴嘴擋板12包括：噴嘴，經由固定節流閥將供給空氣壓ps的空氣5供給到一端，並從另一端輸出空氣壓力信號sc；線圈，根據電信號mv而使磁場變化；以及擋板(鐵片)，與基於該線圈的磁場的變化相應地進行揺動，從而使從上述噴嘴輸出的空氣信號sc的壓力變化。以下，將空氣信號sc的壓力pn稱為「噴嘴背壓pn」。
空氣壓放大部13是通過將通過電空變換部12生成的空氣信號sc放大而生成用於驅動操作器2的輸出空氣信號so的功能部。例如，空氣壓放大部13是公知的單動型的控制繼電器，或者是具有單動和雙動的切換功能的控制繼電器，通過根據從噴嘴擋板12輸出的空氣信號sc的壓力pn來對供給空氣壓ps的空氣5進行調壓，分別生成輸出空氣信號so。
壓力傳感器14～16是用於計測定位器1中的各種空氣壓力的部件。具體來說，壓力傳感器14檢測空氣信號sc的噴嘴背壓pn，壓力傳感器15檢測輸出空氣信號so的輸出空氣壓po，壓力傳感器16檢測空氣5的供給空氣壓ps。
顯示部18是通過例如數據處理控制部10來控制並且用於顯示各種信息的功能部。作為顯示部18，例如能夠例示液晶顯示器等。顯示部18通過顯示例如pst的執行結果等，能夠對用戶提示所需的信息。
接下來，說明數據處理控制部10的具體構成。
圖2是示出實施方式1的定位器的數據處理控制部10的構成的圖。
數據處理控制部10通過電子電路(硬體資源)來實現，該電子電路包括以下等部件：微控制器(mcu)等程序處理裝置，搭載有cpu以及ram和rom等各種存儲器；各種接口電路，用於實現相對於外部的信號的輸入以及輸出；a/d變換電路，用於將從外部輸入的各種模擬信號變換成數位訊號並輸入到上述程序處理裝置；以及d/a變換電路，用於將基於上述程序處理裝置的數據處理結果的數位訊號變換成4～20ma的模擬信號。
具體來說，如圖2所示，數據處理控制部10具備pst執行部30、動作點探索部20以及存儲部40。在這裡，上述pst執行部30、動作點探索部20以及存儲部40通過上述硬體資源以及與該硬體資源協作而實現各種功能的程序(軟體)來實現。
此外，在圖2中，僅圖示出構成數據處理控制部10的各種功能部中的、用於實現上述pst的功能部，關於用於實現其他功能的功能部，省略圖示。另外，在圖2中，作為從數據處理控制部10輸出的電信號mv，將從pst處理部30輸出的電信號記為「mv＿pst」，將從動作點探索部20輸出的電信號記為「mv＿op」。
pst處理部30是用於執行pst的功能部。pst處理部30利用通過後述的動作點探索部20探索到的動作點，依照後述的存儲於存儲部40的pst條件400來操作調節閥3，從而執行pst。此外，在以下的說明中，設為pst處理部30不根據從控制器6提供的閥開度的目標值sp，而是根據存儲於存儲部40的pst條件400，自己使閥開度的目標值sp變化而執行pst來進行說明。
pst例如以如下方式進行：通過從調節閥3全開的狀態、即調節閥3的實際開度為100％的狀態起緩緩將閥關閉至調節閥3的實際開度為90％為止，其後將閥緩緩打開，從而使實際開度再次轉變至100％的狀態。此時，pst處理部30通過pid控制(反饋控制)來操作調節閥3。具體來說，pst處理部30在通過後述的動作點探索部20確定動作點之後，將該動作點作為初始值而使閥開度的目標值sp變化，並且根據閥開度檢測部17的檢測結果sen來計算調節閥3的閥開度的實測值pv，以使該實測值pv與閥開度的目標值sp一致的方式生成電信號mv，執行pst。
存儲部40是用於存儲用於執行pst的程序、各種參數等的功能部。例如，在存儲部40中，除了包括上述pst處理部30執行pst時利用的pst的處理步驟、執行pst時的閥開度的變化率等信息的pst條件數據400之外，還存儲由後述的動作點探索部20實施的動作點探索處理中利用的mv變化率數據401以及po基準值數據402、包括通過動作點探索部20確定了的動作點的信息的動作點數據403等。
在這裡，mv變化率數據401包括後述的動作點探索部20為了探索動作點而使電信號mv變化時的電信號mv的變化率的信息(例如，後述的單位步階ρ1、函數ρ(t)等)。另外，po基準值數據402包括在動作點探索部20確定動作點時作為基準的輸出空氣壓po的值(後述的基準值po＿th、閾值d＿th等)的信息。
動作點探索部20是根據來自上級系統4的執行pst的指示而進行用於確定調節閥3的動作點的動作點探索處理的功能部。當從上級系統4接受了執行pst的指示時，動作點探索部20生成電信號mv＿op，並輸入到電空變換部11，從而探索動作點。具體來說，動作點探索部20通過開環控制使電信號mv變化，從而使從電空變換部11輸出的空氣壓信號so的輸出空氣壓po變化，將輸出空氣壓po與規定的基準值一致時的電信號mv的值設為動作點。即，動作點探索部20不進行如pst處理部30那樣以使根據閥開度檢測部17的檢測結果sen計算出的調節閥3的閥開度的實測值(實際開度)pv與從控制器6提供的閥開度的目標值sp一致的方式生成電信號mv的反饋控制。
圖3是示出由實施方式1的定位器實施的動作點探索處理的一個例子的圖。
例如，如圖3所示，當從上級系統4接受了執行pst的指示時，動作點探索處理部20使輸入到電空變換部11的電信號mv＿op以恆定的變化率(斜率)下降，直至輸出空氣信號so的輸出空氣壓po與規定的基準值一致為止。然後，將輸出空氣信號so的輸出空氣壓po與規定的基準值一致時的電信號mv＿op設為動作點，將動作點數據403存儲於存儲部40。
如圖2所示，在動作點探索部20中，作為用於實現上述動作點探索處理的功能部，包括電信號生成部21、動作點確定部22以及輸出空氣壓判定部23。
在例如從上級系統4輸入了pst的執行指示的情況下，電信號生成部21生成電信號mv＿op。具體來說，當被輸入了pst的執行指示時，電信號生成部21生成電信號mv，並且依照存儲於存儲部40的mv變化率數據401，以規定的變化率使電信號mv的大小變化。
輸出空氣壓判定部23是判定通過壓力傳感器15探測出的輸出空氣壓po是否與規定的基準值一致的功能部。對輸出空氣壓判定部23的判定方法沒有特別限定，能夠例示以下所示的方法。
例如，可以是當從上級系統4輸入了pst的執行指示時，輸出空氣壓判定部23監視通過壓力傳感器15探測出的輸出空氣壓po，在輸出空氣壓po與基於po基準值數據402的基準值po＿th一致的情況下，輸出表示一致的信號。或者，也可以是當從上級系統4輸入了pst的執行指示時，輸出空氣壓判定部23將此時的輸出空氣壓po存儲為初始值po(0)，並且當檢測到輸出空氣壓po相對於初始值po(0)的變化量d超過基於po基準值數據402的閾值d＿th時，輸出表示該意思的信號。
此外，在本實施方式中，作為一個例子，設為輸出空氣壓判定部23通過後一判定方法判定輸出空氣壓po是否與規定的基準值一致來進行說明。
在通過輸出空氣壓判定部23判定為輸出空氣壓po與規定的基準值一致時，動作點確定部22將此時的電信號mv＿op的值設為動作點，將該動作點的信息作為動作點數據403存儲於存儲部40。此外，作為動作點數據403存儲於存儲部40的信息既可以是電信號mv＿op的值，也可以是與該電信號mv＿op對應的閥開度的目標值sp。
接下來，說明由實施方式1的定位器1實施的pst處理的流程。
圖4是示出由實施方式1的定位器1實施的pst處理的流程的流程圖。
首先，當從例如上級系統4輸入了pst的執行指示時，定位器1執行動作點探索處理，確定動作點(s1)。
接下來，當在步驟s1中確定了動作點時，定位器1利用該動作點來執行pst(s2)。具體來說，如上所述，定位器1的pst處理部30將在步驟s1中所確定的動作點作為初始值而使閥開度的目標值sp變化，並且根據閥開度檢測部17的檢測結果sen計算調節閥3的閥開度的實測值pv，以使該實測值pv與閥開度的目標值sp一致的方式生成電信號mv，執行pst。
通過以上的處理步驟，執行作為調節閥3的測試的pst。
接下來，說明動作點探索處理(步驟s1)的流程。在這裡，如圖3所示以使電信號mv＿op以恆定的變化率下降地探索動作點的情況為例進行說明。
圖5是示出由實施方式1的定位器實施的動作點探索處理(步驟s1)的流程的流程圖。
當定位器1從上級系統4接受了pst的執行指示時，首先，定位器1中的輸出空氣壓判定部23將此時的輸出空氣壓po的值作為輸出空氣壓的初始值po(0)存儲於存儲部40(s11)。
接下來，電信號生成部21生成電信號mv＿op(s12)。具體來說，電信號生成部21將從緊接在前的電信號mv＿op的值(mv＿op(t－1))減去單位步階ρ而得到的值作為電信號mv＿op(t)提供給電空變換部11。
接下來，輸出空氣壓判定部23計算輸出空氣壓po的變化量d(t)(s13)。具體來說，通過從在步驟s11中存儲於存儲部40的初始值po(0)的值減去此時的輸出空氣壓po的值po(t)，計算輸出空氣壓po的變化量d(t)。
接下來，輸出空氣壓判定部23判定在步驟s13中計算出的輸出空氣壓po的變化量d(t)是否超過閾值d＿th(s14)。在步驟s14中，在輸出空氣壓po的變化量d(t)未超過閾值d＿th的情況下，返回到步驟s12，重複執行步驟s12～s14的處理，直至輸出空氣壓po的變化量d(t)超過閾值d＿th為止。
在步驟s14中，在輸出空氣壓po的變化量d(t)超過閾值d＿th的情況下，輸出空氣壓判定部23輸出表示該意思的信號，接受了該信號的動作點確定部22將此時的電信號mv＿op(t)確定為動作點(s15)。此時，如上所述，動作點確定部22將所確定的動作點的信息作為動作點數據403存儲於存儲部40。通過以上的處理，能夠探索定位器1的動作點。
如上所述，根據實施方式1的定位器1，能夠在執行緊急閥等調節閥的pst之前，獲知定位器1的動作點，所以在執行pst時，如果將探索到的動作點設定為閥開度的初始值，則即使在由於老化等而動作點相對於設計值偏移的情況下，也能夠通過設定初始值來防止緊急切斷閥的輸出空氣壓po從最大值(實際開度100％)急劇變化至最低值(實際開度0％)。
另外，根據定位器1，通過開環控制使電信號mv(閥開度的目標值)以規定的變化率變化，根據輸出空氣壓po達到規定的基準值時的電信號mv的值來確定動作點，所以與如以往那樣通過反饋控制使閥開度的目標值從100％緩緩下降而執行pst的情況相比，能夠進一步縮短pst所需的時間。
因此，根據實施方式1的定位器1，能夠安全並且高效地進行pst。
此外，在實施方式1中，例示了使電氣信號mv＿op以恆定的變化率(斜率)變化而探索動作點的情況(參照圖3)，但不限於此，也可以如圖6所示，以使電信號mv＿op的變化率緩緩減小的方式，使電信號mv＿op變化來探索動作點。該情況下的處理流程如圖7所示，與上述的使電信號mv＿op以恆定的變化率變化的情況下的處理流程(圖5)相比，整體的流程相同，僅電信號mv＿op的生成步驟(s12)不同。具體來說，如圖7的步驟s12a所示，電信號生成部21將從緊接在前的電信號mv＿op的值(mv＿op(t－1))減去函數ρ(t)而得到的值作為電信號mv＿op(t)提供給電空變換部11。在這裡，函數ρ(t)的參數是作為mv變化率數據401存儲於存儲部40的信息，針對電信號mv＿op，以能夠得到期望的變化率的方式任意設定即可。
《實施方式2》
圖8是示出實施方式2的定位器的數據處理控制部的構成的圖。
實施方式2的定位器的數據處理控制部10a在探索動作點時，將輸入到電空變換部11的電信號mv＿op的變化率分成多個階段，在這點上與實施方式1的定位器的數據處理控制部10不同，其他方面與實施方式1的定位器相同。
此外，在圖8中,僅圖示出實施方式2的定位器1a中的與實施方式1的定位器1不同的數據處理控制部10a的構成，關於其他與實施方式1的定位器1共同的功能部，省略圖示。
圖9是示出由實施方式2的定位器實施的動作點探索處理的一個例子的圖。
例如，如圖9所示，實施方式2的定位器的數據處理控制部10a首先使輸入到電空變換部11的電信號mv＿op以第1變化率a1變化，當噴嘴背壓pn與規定的基準值一致時，使電信號mv＿op以比第1變化率a1小的第2變化率a2變化，直至輸出空氣壓po與規定的基準值一致為止。然後，將輸出空氣壓po與規定的基準值一致時的電信號mv＿op確定為動作點，作為動作點數據403存儲於存儲部40。
具體來說，在數據處理控制部10a中，如圖8所示，作為動作點探索部20a，具備電信號生成部21a、動作點確定部22、輸出空氣壓判定部23以及噴嘴背壓判定部24。此外，在數據處理控制部10a中，對與實施方式1的定位器的數據處理控制部10相同的構成要素附加相同符號，省略其詳細說明。
噴嘴背壓判定部24是判定通過壓力傳感器14探測出的噴嘴背壓pn是否與規定的基準值一致的功能部。對噴嘴背壓判定部24的判定方法沒有特別限定，能夠例示以下所示的方法。
例如，可以當從上級系統4輸入了pst的執行指示時，噴嘴背壓判定部24監視通過壓力傳感器14探測出的噴嘴背壓pn，在噴嘴背壓pn與基於pn基準值數據404的基準值pn＿th一致的情況下，輸出表示一致的信號。
或者也可以例如當從上級系統4輸入了pst的執行指示時，噴嘴背壓判定部24監視通過壓力傳感器14探測出的噴嘴背壓pn以及通過壓力傳感器16探測出的供給空氣壓ps，計算噴嘴背壓pn相對於供給空氣壓ps的變化量r(＝pn/ps)。然後，當檢測到噴嘴背壓pn的變化量r超過基於存儲於存儲部40的pn基準值數據404的閾值r＿th時，輸出表示該意思的信號。
在這裡，pn基準值數據404包括動作點探索部20a確定動作點時作為基準的噴嘴背壓pn的值(後述的基準值pn＿th、閾值r＿th等)的信息，與po基準值數據402同樣地，存儲於存儲部40。
此外，在本實施方式中，作為一個例子，設為噴嘴背壓判定部24通過上述後一判定方法判定噴嘴背壓pn是否與規定的基準值一致來進行說明。
在例如從上級系統4輸入了pst的執行指示的情況下，電信號生成部21a生成電信號mv＿op。具體來說，當被輸入了pst的執行指示時，電信號生成部21a生成電信號mv，並且依照存儲於存儲部40的第1mv變化率數據401＿1，以第1變化率使電信號mv的大小變化。其後，當通過噴嘴背壓判定部24檢測到噴嘴背壓pn與規定的基準值一致時，依照存儲於存儲部40的第2mv變化率數據401＿2，以第2變化率使電信號mv的大小變化。
在這裡，第1mv變化率數據401＿1以及第2mv變化率數據401＿2與上述mv變化率數據401同樣地，分別包括在動作點探索處理中使電信號mv＿op變化時的表示電信號mv＿op的變化率的信息(例如，後述的單位步階ρ1、ρ2)。在這裡，基於第2mv變化率數據401＿2的電信號mv＿op的第2變化率a2小於基於第1mv變化率數據401＿1的電信號mv＿op的第1變化率a1(a2＜a1)。
接下來，說明步驟s1的動作點探索處理的流程。在這裡，如圖9所示以使電信號mv＿op分2階段地變化來探索動作點的情況為例進行說明。
圖10是示出由實施方式2的定位器實施的動作點探索處理的流程的流程圖。
當定位器接受了pst的執行指示時，首先，輸出空氣壓判定部23將此時的輸出空氣壓po的值作為輸出空氣壓的初始值po(0)，存儲於存儲部40(s21)。
接下來，電信號生成部21a生成電信號mv＿op(s22)。此時，電信號生成部21a通過開環控制生成電信號mv＿op。具體來說，如圖9所示，電信號生成部21a從存儲部40讀出第1mv變化率數據401＿1，依照第1mv變化率數據401＿1，通過開環控制生成電信號mv＿op。例如，電信號生成部21a將從緊接在前的電信號mv＿op的值(mv＿op(t－1))減去基於第1mv變化率數據401＿1的單位步階ρ1而得到的值作為電信號mv＿op(t)提供給電空變換部11。
接下來，輸出空氣壓判定部23計算輸出空氣壓po的變化量d(t)(s23)。具體來說，通過從在步驟s21中存儲於存儲部40的初始值po(0)的值減去此時的輸出空氣壓po的值po(t)，計算輸出空氣壓po的變化量d(t)。
接下來，輸出空氣壓判定部23判定在步驟s23中計算出的輸出空氣壓po的變化量d(t)是否超過基於存儲於存儲部40的po基準值數據402的閾值d＿th(s24)。在步驟s24中，在輸出空氣壓po的變化量d(t)超過閾值d＿th的情況下，輸出空氣壓判定部23輸出表示該意思的信號，接受了該信號的動作點確定部22將此時的電信號mv＿op(t)確定為動作點(s30)。此時，如上所述，動作點確定部22將所確定的動作點的信息作為動作點數據403存儲於存儲部40。
另一方面，在步驟s24中，在輸出空氣壓po的變化量d(t)未超過閾值d＿th的情況下，噴嘴背壓判定部24計算噴嘴背壓pn相對於供給空氣壓ps的變化量r(t)＝pn(t)/ps(t)(s25)。
接下來，噴嘴背壓判定部24判定在步驟s25中計算出的噴嘴背壓pn的變化量r(t)是否超過基於存儲於存儲部40的pn基準值數據404的閾值r＿th(s26)。在步驟s26中，在噴嘴背壓pn的變化量r(t)未超過閾值r＿th的情況下，返回到步驟s22，重複執行s22～s26的處理，直至噴嘴背壓pn的變化量r(t)超過閾值r＿th為止。
在步驟s26中，在噴嘴背壓pn的變化量r(t)超過閾值r＿th的情況下，噴嘴背壓判定部24輸出表示該意思的信號，接受了該信號的電信號生成部21變更電信號mv＿op的變化率(s27)。例如，電信號生成部21a將從緊接在前的電信號mv＿op的值(mv＿op(t－1))減去基於第2mv變化率數據401＿2的單位步階ρ2(＜ρ1)而得到的值作為電信號mv＿op(t)提供給電空變換部11。
接下來，輸出空氣壓判定部23計算輸出空氣壓po的變化量d(t)(s28)。計算方法與步驟s23相同。
接下來，輸出空氣壓判定部23判定在步驟s28中計算出的輸出空氣壓po的變化量d(t)是否超過基於存儲於存儲部40的po基準值數據402的閾值d＿th(s29)。在步驟s29中，在輸出空氣壓po的變化量d(t)未超過閾值d＿th的情況下，返回到步驟s27，重複執行步驟s27～s29的處理，直至輸出空氣壓po的變化量d(t)超過閾值d＿th為止。
在步驟s29中，在輸出空氣壓po的變化量d(t)超過閾值d＿th的情況下，輸出空氣壓判定部23輸出表示該意思的信號，接受了該信號的動作點確定部22將此時的電信號mv＿op(t)確定為動作點(s30)。此時，如上所述，動作點確定部22將所確定的動作點的信息作為動作點數據403存儲於存儲部40。
通過以上的處理，能夠探索定位器的動作點。
如上所述，根據實施方式2的定位器，與實施方式1的定位器同樣地，能夠在執行緊急閥等調節閥的pst之前獲知定位器1a的動作點，所以能夠安全並且高效地進行pst。
另外，根據實施方式2的定位器，在探索動作點時，以第1變化率a1使電信號mv＿op變化直至噴嘴背壓pn超過規定的基準值為止，當噴嘴背壓pn超過規定的基準值之後，以比第1變化率a1小的第2變化率a2使電信號mv＿op變化，所以能夠縮短到發現動作點為止的時間。例如，通過將噴嘴背壓pn的基準值(pn＿th、r＿th)設定為輸出空氣壓po即將開始變化前的噴嘴背壓pn的值，能夠使電信號mv高速地變化，直至輸出空氣壓po即將開始變化之前為止。
另外，如上所述，電空變換部11的空氣壓放大部13(控制繼電器)的輸入輸出特性(pn－po特性)與噴嘴擋板12的輸入輸出特性(mv－pn特性)相比，由於老化等引起的相對於設計值的偏移小，所以即使根據pn－po特性的設計值來確定噴嘴背壓pn的基準值(pn＿th、r＿th)，在使電信號mv高速變化時輸出空氣壓po急劇變化的可能性也低。
因此，根據實施方式2的定位器，能夠以更短的時間並且安全地探索動作點。
《實施方式3》
圖11是示出包括實施方式3的定位器的閥門控制系統的構成的圖。
實施方式3的定位器1b是驅動具有根據所輸入的2個空氣信號的壓力差來確定調節閥3的閥軸的操作量的構造的雙動式的操作器2b的雙動用的定位器，在這點上與實施方式2的定位器1a不同。此外，在實施方式3的定位器1b中，對與實施方式2的定位器1a相同的構成要素附加相同符號，省略其詳細說明。
具體來說，實施方式3的定位器1b還具備探測從空氣壓放大部13b輸出的用於驅動操作器2b的一對輸出空氣信號so1、so2各自的輸出空氣壓po1、po2的壓力傳感器15_1、15_2。
圖12是示出實施方式3的定位器的數據處理控制部的內部構成的圖。
在實施方式3的定位器1b的數據處理控制部10b中，動作點探索部20b還具有差壓計算部25。差壓計算部25計算輸出空氣壓po1與輸出空氣壓po2的差壓。將通過差壓計算部25計算出的差壓作為輸出空氣壓po輸入到輸出空氣壓判定部23，與實施方式2的定位器1a同樣地，在動作點探索處理中使用。
如上所述，根據實施方式3的雙動型的定位器，與實施方式1、2的單動型的定位器同樣地，能夠安全並且高效地進行pst。
如上所述，根據實施方式來具體說明了通過本發明者們完成的發明，但本發明不限定於此，在不脫離其主旨的範圍內能夠進行各種變更，這自不待言。
例如，在上述實施方式中，電空變換部11隻要是能夠生成空氣信號sc以及輸出空氣信號so的構成即可，不限定於上述構成(參照圖1)。
另外，在實施方式2中，例示了使電信號mv的直線(線性)變化率按2階段地變化的情況，但不限於此。例如，也可以在探索動作點時，如圖6所示以使變化率緩緩減小的方式按二次函數使電信號mv＿op變化，直至噴嘴背壓pn(t)與基準值pn＿th(r＿th)一致為止，當噴嘴背壓pn(t)與基準值pn＿th(r＿th)一致時，使電信號mv＿op直線地變化。
另外，在實施方式3中，例示出在實施方式2的定位器1a中加入用於驅動雙動式的操作器的功能部(空氣壓放大部13b、壓力傳感器15＿1、15＿2、差壓計算部25)的情況，但也可以在實施方式1的定位器1中加入用於驅動雙動式的操作器的功能部。
符號說明
100、100b…閥門控制系統；1、1a、1b…定位器；2、2b…操作器；3…調節閥；4…上級系統；5…空氣(air)；6…控制器；10、10a、10b…數據處理控制部；11…電空變換部；12…噴嘴擋板；13、13b…空氣壓放大部(控制繼電器)；14、15、16、15＿1、15＿2…壓力傳感器；17…閥開度檢測部；18…顯示部；sp…閥開度的目標值；mv、mv＿pst、mv＿op…電信號；pn…噴嘴背壓；ps…供給空氣壓；po、po1、po2…輸出空氣壓；so、so1、so2…輸出空氣信號；sc…空氣信號；sen…檢測信號；20、20a、20b…動作點探索部；21、21a…電信號生成部；22…動作點確定部；23…輸出空氣壓判定部；24…噴嘴背壓判定部；25…差壓計算部；30…pst處理部；40…存儲部；400…pst條件數據；401…mv變化率數據；401＿1…第1mv變化率數據；401＿2…第2mv變化率數據；402…po基準值數據；403…動作點數據；404…pn基準值數據。