用來校準閥安裝儀器的設備、方法和製品的製作方法

2023-05-17 23:30:01

用來校準閥安裝儀器的設備、方法和製品的製作方法
【專利摘要】描述了用來校準閥安裝儀器，例如位置控制器和/或位置傳送器的示例性方法、設備和製品。在此公開的示例性方法包括固定控制閥組件的流量控制元件的位置以阻止流量控制元件的移動，以及將控制器安裝到控制閥組件。該方法包括，在控制器連接到控制閥組件之後啟用控制器的用戶接口，輸入位置傳感器靈敏度數值和單點位置值，該單點位置值表示流量控制元件的固定位置，使用單點校準值，將控制器置於控制模式，以及鬆開流量控制元件的位置，在控制閥組件工作時，該控制器在控制閥組件操作期間根據位置傳感器的靈敏度數值和單點位置值進行自我校準。
【專利說明】用來校準閥安裝儀器的設備、方法和製品
【技術領域】
[0001]本發明總的涉及一種閥，更具體而言，涉及一種校準閥安裝儀器的方法、設備和制
品O
【背景技術】
[0002]加工廠元件，例如閥，通常具有相關的安裝儀器，例如控制元件和/或傳遞關於元件的信息來實現加工廠中一個或多個要求流程和/或操作的閥位控制器和/或位置傳送器。示例性閥組件包括隔膜型或者活塞型氣動致動器，其由電動氣動閥位控制器控制。示例性電動氣動閥位控制器接收一個或多個控制信號(例如4-20毫安(mA)控制信號、0-10伏直流(VDC)控制信號、數字控制信號等)，並將控制信號轉換為一個或多個供給到氣動致動器來打開、關閉或者保持相應閥門位置的氣壓。例如，如果過程控制程序確定氣壓驅動的、常閉行程閥將允許通過較大體積和/或流速的過程流體，假設使用當前類型的控制信號，供給到與閥相連的電動氣動閥位控制器的控制信號的幅值可從4mA增加到8mA。
[0003]在某些實施例中，電動氣動閥位控制器使用經由反饋感應系統或元件，例如位置傳感器，產生的反饋信號。這種反饋信號代表氣動致動器和相應閥門的位置。該閥位控制器比較反饋信號和代表要求設定點或者要求閥位(例如35%打開)的控制信號，並且確定是否要調整供給到致動器的一個或多個氣壓。為了閥位控制器、致動器和閥門組合像加工廠內部預計的那樣工作，該閥位控制器需要按照反饋感應元件進行校準。

【發明內容】

[0004]公開了用來校準閥安裝儀器，例如位置控制器和/或位置傳送器的示例性方法、設備和製品。在此公開的示例性方法包括固定控制閥組件的流量控制元件的位置以防止流量控制元件的移動，以及將控制器安裝到控制閥組件。該方法包括，在控制器連接到控制閥組件之後啟動控制器的用戶接口，輸入位置傳感器靈敏度值和單點位置值，該單點位置值表示流量控制元件的固定位置，使用單點校準值，將控制器置於控制模式，以及鬆開流量控制元件的位置，在控制閥組件工作時，該控制器在控制閥組件操作期間根據位置傳感器靈敏度值和單點位置值進行自我校準。
[0005]在此公開的示例性方法包括，當控制閥組件正在使用或者與流程控制系統聯機時將控制器連接到控制閥組件，向控制器提供位置傳感器靈敏度值，提供代表控制閥組件的流量控制元件的當前位置的單點位置值，基於位置傳感器靈敏度值和單點位置值，輸入表示流量控制元件的第一行程跨度極限的估算上行程極限值和表示流量控制元件的第二行程跨度極限的估算下行程極限值，並啟動控制器以允許操作控制閥組件來控制過程控制系統的流體流量，該控制器在控制閥組件操作期間根據位置傳感器靈敏度值和單點位置值進行校準。
[0006]在此公開的示例性方法包括，當閥控制組件處於流體系統中時，鎖定控制閥組件的流量控制元件的位置，啟動操作控制閥組件的控制器的校準，通過用戶接口將預定的位置傳感器靈敏度值輸入到控制器，輸入表示流量控制元件的鎖定位置相對於流量控制元件的行程跨度的單點位置值，基於位置傳感器靈敏度值和單點位置值從控制器獲得估算的上下校準值，通過用戶接口輸入估算的上下校準值，啟動控制器，以及鬆開流量控制元件以使控制閥組件控制流體系統，該控制器根據單點位置值、位置傳感器靈敏度值和估算的上下校準值進行校準。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1圖示出具有閥位控制器的示例性閥設備，該控制器可使用在此描述的示例性方法和設備進行校準。
[0008]圖2A-2C描繪了圖1中示例性閥組件的示例狀態。
[0009]圖3、4和5圖示出可通過圖1中的示例性閥位控制器實現的示例性校準操作。
[0010]圖6圖示出實現圖1中的示例性閥位控制器的示例性方式。
[0011]圖7圖示出示例性過程，可執行該過程來安裝圖1和圖6中的示例性閥位控制器。
[0012]圖8-11圖示出示例性過程，可執行該過程來校準和/或實現圖1和圖6中的示例性閥位控制器。
[0013]圖12圖示出具有位置傳送器的示例性閥設備，該位置傳送器可使用在此描述的示例性方法和設備進行校準。
[0014]圖13圖示出實現圖12中的示例性位置傳送器的示例性方式。
[0015]圖14圖示出示例性過程，可執行該過程來安裝圖12和圖13中的示例性位置傳送器。
[0016]圖15圖示出示例性過程，可執行該過程來校準和/或實現圖12和圖13中的示例性位置傳送器。
[0017]圖16是示例性處理器平臺的示意圖，可以使用該平臺和/或對該平臺進行編程來實現圖7-11，圖14和圖15中的示例性過程，和/或，更普遍地說，實現圖1和圖6中的示例性閥位控制器和/或圖12和圖13中的示例性位置傳送器。
【具體實施方式】
[0018]為了校準某些閥門，必須使閥門在一個末端行程端點或位置(例如完全打開位置)和另一個末端行程端點或位置(例如完全關閉位置)之間驅動(stroke)閥門。然而，這種方法是不利的，因為這要求使閥門停止工作或者脫機以完全驅動閥門。然而，在有些情況下，過程系統不能中斷或關閉以便於閥位控制器和/或位置傳送器校準。即使在過程系統可以中斷時，這種中斷會帶來不希望的金錢和/或效率影響。雖然可以使用旁通管線來隔離閥門並且保持過程系統聯機，旁通管線也不總是合乎需要的、有效的或者可行的。
[0019]另外地或者可選擇地，某些閥位控制器和/或位置傳送器可使用實驗臺(bench)、測試或者校準閥門、致動器和位置傳感器進行校準，所述閥門、致動器和位置傳感器具有與要安裝閥位控制器和/或位置傳送器的閥門、致動器和位置傳感器大體類似或者相同的特徵(例如，行程長度、行程端點等等)。舉例來說，測試閥、致動器和位置傳感器位於遠離實際加工廠設置的保養車間內或者實驗室中。在實驗室或者車間內，測試閥、致動器和位置傳感器可以完全或者徹底驅動，以便校準新的和/或替換閥位控制器和/或位置傳送器。校準之後，校準的閥位控制器和/或位置傳送器從試驗裝備移開並且可操作地連接或者安裝到加工廠內的目標閥致動器。儘管有效，但是這種校準方法是費時的並且要求有合適的試驗設備可用。
[0020]至少為了克服這些缺陷，在此描述的示例性閥位控制器和位置傳送器可以使用單個的外部設置的位置值進行自我校準，該位置值表示閥位控制器被安裝、安裝過和/或將要安裝的閥門組件(即，閥門、致動器和位置傳感器被組合考慮)的當前位置(例如70%關閉)的估算。在此描述的實施例中，在加工廠內的閥位控制器或者位置傳送器工作之前，不需要給閥位控制器或者位置傳送器提供另外的位置值。單個的位置值可以由安裝者容易和/或輕易地確定和/或估算，例如通過在閥位控制器安裝期間可視地檢驗和/或測量閥門組件的當前位置。安裝者例如使用用戶接口將測量的或者估算的當前位置值輸入和/或提供至閥位控制器或者位置傳送器。根據提供的測量或者估算的當前位置值，在此描述的示例性閥位控制器和位置傳送器在運行加工廠內的閥門組件的後續操作期間學習、適應和/或自我校準。因此，在此描述的用來校準閥位控制器和位置傳送器的方法和設備可以使用而不必使加工廠的有關部分脫機或者停止運行，不需要驅動、調整或者重新定位閥門，不需要旁通管線，而且不需要實驗臺、測試或者校準閥門組件。
[0021]圖1圖示出示例性閥門設備100，包括閥門組件102和根據本公開內容的教導構造的閥位控制器104。雖然參考圖1中的示例性閥門組件102描述了用來校準閥位控制器的示例性方法和設備，應當理解的是，在此描述的示例性方法和設備可被用來校準供任何數量和/或類型的其他或者可選用的閥門組件使用的閥位控制器。例如，雖然圖1中描繪的閥門106是滑動杆式控制閥，但是用來校準閥位控制器的示例性方法和設備可與任何一種其他類型的閥門一起使用，閥門包括但不限於旋轉控制閥、直角迴轉控制閥等等。另外地或者可選擇地，雖然圖1中的示例性致動器108被描繪為雙作用活塞式致動器，但是任何一種其他類型的致動器，諸如轉動致動器、單作用彈簧回程隔膜或者活塞式致動器都可以使用。應當進一步理解的是，在此描述的單個位置值校準方法和設備可與任何數量和/或類型的其他可控裝置一起使用，可控裝置例如包括但不限於緩衝器、升降機、提升設備、天平等。因此，圖1的實施例僅僅是出於論述目的的例證性實施例，本專利所涵蓋的範圍不限於此。
[0022]圖1中的示例性閥門組件102包括閥門106、氣動致動器108和位置傳感器110。圖1的示例性閥門106具有布置在其中的閥座112，其限定出在開口 116和118之間提供位於閥門106內的流體流動通道的孔114。圖1中的示例性致動器108可通過閥杆122可操作地連接到流量控制元件120，其可在第一方向上(例如遠離閥座112)移動流量控制元件120以允許開口 116和118之間的更大流體流量，以及在第二方向上(例如朝向閥座112)移動流量控制元件120以進一步限制或者阻止開口 116和118之間的流體流量。
[0023]圖1中的示例性氣動致動器108包括活塞130，其設在外殼132內以限定出第一腔室136和第二腔室137。致動器輸出杆138連接到活塞130並且通過具有相關行程指示器140的連接器139可操作地連接到閥杆122。經過閥門106的流速通過調整活塞130相對於外殼132的位置進行控制，以調整流量控制元件120相對於閥座112的位置以及閥門106的位置。
[0024]為了控制示例性活塞130的位置，圖1中示例性電動氣動閥位控制器104將控制流體(例如壓縮空氣、液壓流體等等)從流體供給源150通過第一通道152供給到第一腔室136，並通過第二通道154供給到第二腔室137。示例性活塞130上存在的壓差，如果有，決定了活塞130是靜止的還是移動的。例如，為了在第一方向上(例如圖1中向下方向)移動活塞130，閥位控制器104將控制流體以大於供給到第二腔室137的壓力供給到第一腔室136，由此在活塞130上施加淨向下的力。活塞130在第一向下方向上的運動使致動器輸出杆138、閥杆122以及流量控制元件120移向閥座112，因此進一步阻止或者限制通過孔114的流體流量。相反地，為了在第二方向上(例如，圖1中向上方向)移動活塞130，閥位控制器104將控制流體以小於供給到第二腔室137的壓力供給到第一腔室136，由此在活塞130上施加淨向上的力。活塞130在第二向上方向上的運動使致動器輸出杆138、閥杆122以及流量控制元件120遠離閥座112移動，因此允許更大流體流量通過孔114。
[0025]在圖1的圖示實施例中，致動器108包括行程限位件160和162。示例性行程限位件160對應於致動器108的完全打開或者100%行程跨度位置(見圖2A)，即最大或者最高行程端點。示例性行程限位件162對應於致動器108的完全關閉或者0%行程位置(見圖2C)，即最小或者最低行程端點。圖2B描繪了活塞130位於限位件160和162中間，因而對應於50%行程位置。在某些實施例中，行程限位件160和/或162是可調節的。
[0026]轉向圖1，為了測量致動器108的位置，圖1中示例性閥門組件102包括示例性位置傳感器110。圖1中的示例性位置傳感器110測量和/或感應行程指示器140相對於靜止的位置傳感器110的位置並且輸出和/或提供信號170，該信號表示行程指示器140的當前位置以及閥門106的位置(例如作為百分比形式的開度或者跨度)。示例性位置傳感器110是線性排列的霍爾效應傳感器，其輸出具有對應行程指示器140的不同位置的不同數值(例如電壓或者電流)的模擬信號170。圖1中示例性模擬信號170表示行程指示器140的絕對行程或者位置。舉例來說，假設致動器108具有100毫米(mm)的行程長度，並且位置信號170在O到40毫伏(mV)之間變換，當閥杆122移動10%時，模擬信號170變化4mV,即40mV的10%。模擬信號170在行程指示器140處於與活塞130接觸限位件162相對應的第一位置時(圖2C)具有第一行程值和/或電壓(PTV)，在行程指示器140處於與活塞130接觸限位件160相對應的第二位置時(圖2A)具有第二 PTV，並且在行程指示器140處於第一和第二位置之間時具有在第一 PTV和第二 PTV之間的可能的PTV範圍。舉例來說，如果活塞130處於限位件160和162之間的中點(圖2B)，模擬信號170具有位於第一和第二 PTV之間的中點的PTV。在某些實施例中，位置傳感器110可以測量比致動器108物理支持的活動範圍更大的活動範圍，也就是說，位置傳感器110的長度大於致動器108的總行程長度。雖然圖1中的示例性位置傳感器110輸出模擬信號170，另外地或者可選擇地，位置傳感器可以輸出具有表示行程指示器140的相對位置的計數值的數位訊號。進一步地，通過位置傳感器110輸出的模擬信號170可在處理前通過閥位控制器104轉換為數位訊號。
[0027]圖1中的示例性閥位控制器104可根據表示致動器108的當前位置(例如，70%打開)的單個外部提供的位置值PPP或其估算值和/或近似值進行自我校準。正如在此所述，在加工廠內的閥位控制器104開始運行之前，閥位控制器104不需要附加的外部提供的位置值。進一步地，在加工廠內圖1中的示例性閥門設備100工作之前，致動器108的位置不需要調整、改變或者驅動。舉例來說，單個位置值PPP可以通過例如在閥位控制器104安裝期間可視地檢驗(例如，估算)和/或測量位置指示器140的當前位置由安裝者容易地和/或輕易地確定和/或估算。安裝者例如通過閥位控制器104的輸入設備640 (圖6)將估算的或者測量的位置值PPP提供至和/或輸入閥位控制器104。雖然示例性閥位控制器104可在附加的位置值有效時以單個估算位置值為基礎進行自我校準，或者以安裝者提供的和/或通過驅動閥門106確定的估算或者測量值為基礎進行自我校準，這種附加值例如可用來改進校準精度。
[0028]基於單個的估算位置值PPP和表示位置指示器140的每個行程單元上PTV170的變化的靈敏度數值SENSITIVITY以及閥門的整個行程距離值，圖1中的示例性閥位控制器104估算出預期和/或預計與閥門致動器108的行程端點相對應的PTV170。可選擇地，數值SENSITIVITY表示顯示閥門106整個行程的計數值。更進一步地，數值SENSITIVITY表示閥門106整個行程上PTV170的變化。參考圖3，在時間點Tl，圖1中的示例性閥門組件102為75%打開並且具有與當前75%位置相對應的PTV170，在致動器108處於完全打開的100%位置時具有HI_ACT的PTV170，而在致動器108處於完全關閉的O %位置時具有L0_ACT的PTV170。在時間點T2，閥位控制器104計算對應於致動器108的估算或者預期完全打開位置的第一數值HI_CAL，並且計算對應於致動器108的估算或者預期完全關閉位置的第二數值L0_CAL。如果PPP和SENSITIVITY的值基本準確，HI_CAL的值基本等於HI_ACT並且L0_CAL的值基本等於L0_ACT。然而，實際上，PPP的值是致動器108的位置估算值(例如，帶有誤差的測量值)，並且/或者由於製造公差和/或安裝定位變化，SENSITIVITY值是不準確的。因此，在某些實施例中，圖1中的示例性閥位控制器104自覺地調節估算端點值，使得由HI_ACT和L0_ACT表示的估算和/或預計行程範圍包括致動器108的更大的行程範圍，如時間點T3所示。
[0029]HI_ACT和L0_ACT的值可使用下列數學表達式進行計算，假設反饋信號170在閥門104打開時增加:
[0030]HI_CAL = PTV+`(100-PPP) * (I+RAF) ^SENSITIVITY,等式(I)，並且
[0031]L O _CAL = PTV-PPP*(1+RAF)*SENSITIVITY，等式(2)
[0032]其中，RAF是範圍調整係數，例如0.1，其導致HI_CAL的值增加10%而L0_CAL的值減少10%，並且PPP值表示為致動器108的行程範圍的百分比。如果反過來，反饋信號170在閥門104打開時減小，那麼使用下列數學表達式計算HI_ACT和L0_ACT的值:
[0033]HI_CAL = PTV+PPP* (I+RAF) ^SENSITIVITY,等式⑶，並且
[0034]L0_CAL = PTV-(100-PPP) * (I+RAF) ^SENSITIVITY,等式(4)
[0035]使用大量和/或各種類型的方法、算法和/或邏輯，圖1中的示例性閥位控制器104比較由位置傳感器110生成的PTV170和來源於程序控制器185的、表示閥門106的要求位置和/或設定值(SP)(例如40%打開)的控制信號180，以確定應當如何根據估算的端點值HI_CAL和L0_CAL調節和/或保持供給到腔室136和137的控制流體的壓力。舉例來說，根據HI_CAL和L0_CAL，示例性閥位控制器104計算與閥門106的要求位置相對應的位置信號170的值TARGET。然後該閥位控制器104調節腔室136和137內的壓力直到實際PTV170基本上符合或者等於值TARGET。值TARGET可以使用下列數學表達式計算:
[0036]TARGET = L0_CAL+SP* (HI_CAL_L0_CAL)/100，等式(5)
[0037]當圖1中的示例性閥門設備100在加工廠內運行時，示例性閥位控制器104使用大量和/或各種類型的算法、邏輯、標準和/或方法適應、調節和/或修正估算的端點值HI_CAL和LO_CAL。當活塞130在加工廠運行期間到達任何一個物理行程限位件160、162時，示例性閥位控制器104調節相應的校準端點值HI_CAL、LO_CAL。活塞130何時到達限位件160、162的檢測可以通過檢測即使施加到活塞130上的壓力應當導致活塞130運動PTV170也不再變化來進行。舉例來說，在圖3中的時間點T4，到達100%完全打開的限位件160，閥位控制器104修正HI_CAL值以符合當前的PTV170的值，該值等於HI_ACT。同樣，在時間點T5時，到達0%完全關閉的限位件162，閥位控制器104修正LO_CAL值以符合當前的PTV170的值，該值等於LO_ACT。
[0038]在某些情況下，使用圖3中圖示的示例性校準方法，可能出現不利的閥門定位效果。在圖3的圖示實施例中，校準值HI_CAL和L0_CAL是可充分調節的，只要活塞130到達相應的行程限位件160、162，潛在地導致閥門106遠離相應的端點160，162移動。舉例來說，如果活塞130在5%打開的位置SP180到達完全關閉限位件162，並且L0_CAL的值如上所述地立即完全調節，閥位控制器104將立即通過將閥門106打開至5%進行響應，造成過程流體流量的躍變。閥位的這種變化會打斷正在進行的工作和/或帶來其他負面結果。
[0039]轉向圖1，為了減小這種效果的可能性，另一種示例性自動校準方法只在程序控制器104將SP180移動到超出某值時，這時閥門106到達其一個行程極限，調節校準值HI_CAL和L0_CAL。在這種情況下，適當的HI_CAL或者L0_CAL值可以被調節而不造成閥門106的位置變化。當SP信號180實際到達O %和100%時，相應的端點HI_CAL、L0_CAL的校準才完成。不然，端點HI_CAL、L0_CAL的校準仍舊部分未完成。
[0040]假設L0_CAL和HI_CAL的初始值被計算為表示擴展的行程範圍，正如上結合圖3所述，當閥門控制器104檢測到閥門106已經到達0%時，例如通過檢測致動器壓力將活塞130加載至限位件162，L0_CAL的值可以使用下列數學表達式進行修正:
[0041 ] L0_CAL = HI_CAL- (HI_CAL_PTV) *100/ (100-SP)，等式(6)
[0042]如果SP180的值小於0%，SP180的值應當在等式(6)-(9)中設為0%。為了減少由於例如位置反饋信號170中存在的不準確的信號偏移造成的合理控制誤差，使用下列數學表達式來修正L0_CAL的值以包括I %的安全係數:
[0043]L0_CAL = HI_CAL_ (HI_CAL_PTV) *101/ (100-SP)，等式(7)
[0044]當閥門控制器104檢測到閥門106已經到達其100%打開的物理限位件時，例如通過檢測致動器壓力已將活塞130加載至限位件160，HI_CAL的值可以同樣使用下列數學表達式中的一個進行修正。
[0045]HI_CAL = L0_CAL+(PTV_L0_CAL) *100/SP，等式(8)
[0046]HI_CAL = L0_CAL+(PTV_L0_CAL) *101/SP，等式(9)
[0047]如同等式(7) —樣，等式(9)包括I %的安全係數。
[0048]圖4圖示出使用等式(6)或者等式(7)的示例性表達式的L0_CAL的示例性修正。在圖4的實施例中，致動器壓力405在正常工作過程中減小。在某個時間410，SP180降到低於致動器108到達完全關閉的0%位置的值。然而，由於不準確的校準，SP180仍舊高於0%。由於控制器增益，致動器壓力405在SP180繼續減小時迅速降低。圖1中的示例性閥位控制器104由低的致動器壓力405識別出致動器108完全關閉，並且使用等式(6)或者等式(7)中的一個數學表達式將L0_CAL修正到新的最小值，因此在圖4的實施例中使L0_CAL值的精度改進5%。如果SP180已經全程驅動至O %位置，L0_CAL的校準已經基本理想。在某些實施例中，當致動器108保持在完全關閉的O %位置並且SP180變化時，等式(6)或者等式(7)被重複使用。另外或者可選擇地，對於在致動器108處於完全關閉的0%位置時出現的SP180的最小值使用等式(6)或者等式(7)。
[0049]轉向圖1，在某些實施例中，每次和/或在活塞130處於相應的行程限位件160、162處時，都會使用等式(6)-(9)中所示的任何一個適當修正。
[0050]在又一個實施例中，當SP180到達閥門106到達其一個行程極限的值時，圖1中的示例性閥位控制器104記錄PTV170。爾後，只要SP180變化了消除噪音影響(activation)的量，示例性閥位控制器104就將少量修正應用到相應的校準值L0_CAL、HI_CAL，這將減少所記錄的PTV170與相應的校準值L0_CAL、HI_CAL之間的差值。通過在SP180變化的一段時間內慢慢改變校準值L0_CAL和HI_CAL，可以降低、減小和/或消除任何一個正在進行的過程的中斷。在某些實施例中，校準修正的使用率限制為每分鐘總行程跨度的0.1%或者每分鐘一個行程計數。根據SP180的動力特性(例如，SP180變化多少和/或以什麼速度進行變化)，校準修正的速度需要降低和/或增加。
[0051]雖然如上所述的實施例是基於最初地、有目的地擴展的校準值HI_CAL和L0_CAL，做為選擇，閥位控制器104最初可以低估致動器108的行程範圍，如圖5所示。舉例來說，可以使用帶有-0.1的RAF的等式(1)-(4)計算壓縮的校準值HI_CAL和L0_CAL。當位於時間點T4時，致動器108由於腔室136、137的壓差仍舊移動，但是PTV170的值已經超過當前的HI_CAL值，調節HI_CAL的值來反映當前的PTV值。低估的行程極限L0_CAL也同樣調節，正如在時間點T5所示。在SP180未超過與0%到100%的閥位相對應的值的情況下，閥門106可能未到達其行程端點，因此如圖5中所示的HI_CAL和L0_CAL值的校準是不可能的。
[0052]假設SP180超過與0%到100%的閥位相對應的值，另外或者可選擇地，HI_CAL和L0_CAL校準值可以通過檢測SP180何時超出O到100%範圍來進行調節。在某些實施例中，閥位控制器104實施切斷，這是在SP180到達相應的各個預定值(例如5%或者95% )時故意將致動器108完全加載到這組機械限位件160、162中的一個上。在這種實施例中，可能有利的是在使用最初壓縮的校準值HI_CAL和L0_CAL時撤消切斷。當SP180超出該範圍並且移動了消除噪音影響的量，並且致動器壓力未將活塞130加載到相應的限位件160、162時，示例性閥位控制器104少量調節相應的校準值HI_CAL、L0_CAL，使致動器108移向和/或加載到限位件160、162上。經過一段時間，上述條件中的一個或多個將不再滿足，校準將基本完成。在某些實施例中，當活塞130未被加載並且SP180變化且位於O到100%範圍之外時，反覆調節校準值HI_CAL、L0_CAL。另外地或者可選擇地，使用活塞130未被加載時出現的最大限度的SP180範圍值來調節校準值HI_CAL、L0_CAL。
[0053]在又一個實施例中，當SP180到達閥門106到達其一個行程極限的值時，圖1中的示例性閥位控制器104記錄PTV170。爾後，只要SP180變化了消除噪音影響(activation)的量，示例性閥位控制器104就將少量修正應用到相應的校準值L0_CAL、HI_CAL，這將減少所記錄的PTV170與相應的校準值L0_CAL、HI_CAL之間的差值。通過在SP180變化的一段時間內慢慢改變校準值L0_CAL、HI_CAL，可以降低、減小和/或消除任何一個正在進行的過程的中斷。在某些實施例中，校準修正的使用率限制為每分鐘總行程跨度的0.1%或者每分鐘一個行程計數。根據SP180的動力特性(例如，SP180變化多少和/或以什麼速度進行變化)，校準修正的速度需要降低和/或增加。
[0054]雖然如上所述的任何一種示例性閥門校準方法可在計算時自動地應用和/或啟動新的L0_CAL和HI_CAL值，另外或者可選擇地，新的L0_CAL和/或HI_CAL值被存儲並且只有在閥位控制器104受到明確指令和/或指引時啟動和/或使用。舉例來說，閥位控制器104可在顯示器645 (圖6)上顯示標記，標明一個或多個新的校準值L0_CAL、HI_CAL可被啟動。例如，當用戶通過示例性輸入設備640表示新的和/或修正的校準值L0_CAL、HI_CAL將被使用時，閥位控制器104開始在後續的閥門控制操作過程中使用啟動的校準值L0_CAL、HI_CAL。
[0055]在又一個實施例中，如上所述的校準方法的組合是能實現的。舉例來說，當檢測到活塞130通過位於O到100%範圍內的SP180加載至限位件160、162時，可以使用如上所述的用於最初擴展範圍的一個校準方法。然而，當檢測到SP180未在O到100%範圍內時，可以使用如上所述的用於最初壓縮範圍的一個校準方法。在其他更多實施例中，利用如上所述的取決於檢測條件使用的一個合適的校準方法儘可能準確地估算和/或計算校準值HI_CAL和L0_CAL，而不是有目的地擴大或者壓縮最初的校準值HI_CAL和L0_CAL。
[0056]轉向圖1，為了在閥位控制器104安裝、配置、啟動和/或計算最初估算端點值HI_CAL和L0_CAL時固定閥門組件102的位置，圖1中示例性設備100包括任何數量和/或類型的用來固定、保持和/或維持閥門組件當前位置的固定器，其中一個用參考數字190標示。示例性固定器190包括但不限於夾子、擋塊和/或流體圈閉(fluid trap)。
[0057]圖6圖示出使用圖1中示例性閥位控制器104的示例性方式。為了接收反饋位置信號170，圖6中的示例性閥位控制器104包括位置傳感器接口 605。使用任何數量和/或類型的電路、部件和/或裝置，圖6中示例性位置傳感器接口 605將反饋信號170調整和/或轉換為適合於閥門控制器610和/或校準器615處理的形式。舉例來說，位置傳感器接口 605可將模擬反饋信號605轉換為表示行程指示器140的當前位置PTV的計數值607。另外或者可選擇地，如果由於行程指示器140位於位置傳感器110的中線上方或者下方，使得反饋信號170具有不同極性，位置傳感器接口 605可彌補反饋信號170以便例如在轉換為計數值607之前僅僅具有正值。
[0058]為了接收控制信號180，圖6中的示例性閥位控制器104包括控制信號接口 620。使用任何數量和/或類型的電路、部件和/或裝置，圖6中的示例性控制信號接口 620將控制信號180調整和/或轉換為適合於示例性閥門控制器610處理的形式。舉例來說，控制信號接口 620可將控制信號180轉換為表示致動器108的要求設定值和/或位置SP的數字控制值622。
[0059]為了控制供給到腔室136和137的氣壓，圖6中示例性閥位控制器104包括壓力控制器625。使用任何數量和/或類型的電路、部件和/或裝置，並且根據示例性閥門控制器610提供的壓力控制值627，示例性壓力控制器625確定是增加還是減少通過管線152和154供給的氣壓。
[0060]使用任何數量和/或類型的方法、算法和/或邏輯，圖6中示例性閥門控制器610比較數字位置值607和要求的設定值和/或位置值622，以確定壓力控制值627，也就是說，供給到腔室136和137的控制流體壓力應當如何調節。正如上面結合圖1和等式(5)所述，閥門控制器610根據估算的端點值HI_CAL和L0_CAL確定壓力控制值627。[0061]為了確定和修正與致動器108的預期行程端點相對應的計數值607的估算值HI_CAL和L0_CAL，圖6中的示例性閥位控制器104包括示例性校準器615。為了根據單個的外部提供的位置值PPP計算最初的一對估算值HI_CAL和L0_CAL，示例性校準器615包括端點估算器617。舉例來說，使用等式(1)-(4)的數學表達式，示例性端點估算器617計算初始值 HI_CAL 和 L0_CAL。
[0062]在圖1中的示例性閥門設備100在加工廠內工作期間，為了修正與致動器108的預期行程端點相對應的值HI_CAL和L0_CAL，示例性校準器615包括端點調節器619。舉例來說，使用如上結合圖1和3-5所述的任何一個示例性方法和/或等式(6)-(9)的示例性數學表達式，示例性端點調節器619在閥位控制器104的聯機工作期間修正HI_CAL和L0_CAL的值。應當理解，另外地或者選擇性地，示例性端點調節器619可以用來計算和/或修正HI_CAL和L0_CAL，閥門106是出於校準目的而有目的地驅動。
[0063]為了存儲控制變量，圖6中示例性閥位控制器104包括存儲器630。控制變量使用任何數量和/或類型的數據結構存儲在存儲器630中，並且存儲器630可使用任何數量和/或類型的非永久性的和/或永久性存儲器、記憶設備和/或諸如硬碟驅動器的存儲設備實現。存儲在示例性存儲器630中的示例性控制變量包括但不限於，外部提供的位置值PPP、靈敏度值SENSITIVITY和估算的行程端點值HI_CAL和L0_CAL。
[0064]為了允許用戶提供位置值PPP和/或靈敏度值SENSITIVITY，圖6中的示例性閥位控制器104包括任何類型的用戶接口 635、任何數量和/或類型的輸入設備640和任何類型的顯示器645。在某些實施例中，用戶接口 635經由顯示器645給出提示，該顯示器指示和/或提示用戶提供和/或輸入值PPP和/或SENSITIVITY。示例性輸入設備640包括但不限於數字通訊接口和/或按鍵。在某些實施例中，觸屏可被用來用作顯示器645和輸入設備 640。 [0065]雖然實現圖1中示例性閥位控制器104的示例性方式已經圖示於圖6，圖6中圖示的一個或多個接口、數據結構、元件、程序和/或裝置可以任何一種方式結合、分割、重新排列、省略、去除和/或實施。進一步地，示例性位置傳感器接口 605、示例性校準器615、示例性端點估算器617、示例性端點調節器619、示例性控制信號接口 620、示例性壓力控制器625、示例性存儲器630、示例性用戶接口 635、示例性輸入設備640、示例性顯示器645和/或，更廣泛地說，圖6中的閥位控制器104，它們可通過硬體，軟體、固件和/或硬體、軟體和/或固件的任一組合實現。因此，舉例來說，示例性位置傳感器接口 605、示例性校準器615、示例性端點估算器617、示例性端點調節器619、示例性控制信號接口 620、示例性壓力控制器625、示例性存儲器630、示例性用戶接口 635、示例性輸入設備640、示例性顯示器645和/或，更廣泛地說，閥位控制器104，它們中的任何一個可通過一個或多個電路、可編程處理器、專用集成電路(ASIC)、可編程序邏輯設備(PLD)、現場可編程序邏輯設備(FPLD)、和/或現場可編程序門陣列(FPGA)等等來實現。當包括這些元件中的一個或多個的本專利的任何一個權利要求被理解為包括單純的軟體和/或固件工具時，示例性位置傳感器接口 605、示例性校準器615、示例性端點估算器617、示例性端點調節器619、示例性控制信號接口620、示例性壓力控制器625、示例性存儲器630、示例性用戶接口 635、示例性輸入設備640、示例性顯示器645和/或，更廣泛地說，閥位控制器104中的至少一個在此被明確限定為包括有形的計算機可讀介質。示例性有形計算機可讀介質包括但不限於，快閃記憶體、光碟(⑶)、DVD、軟盤、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、可編程只讀存儲器(PROM)、電子可編程只讀存儲器(EPROM)和/或電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、光存儲盤、光存儲器設備、磁碟、磁存儲器和/或任何一種如下的有形介質，其可用來存儲程序代碼和/或機器可讀指令或者數據結構形式的指令並且可通過處理器、計算機和/或具有處理器的其他設備訪問，例如接下來結合圖16論述的示例性處理器平臺P100。上述元件的組合也包括在有形計算機可讀介質的範圍內。更進一步地，示例性閥位控制器104包括代替圖6所示的或者除圖6所示的那些之外的接口、數據結構、元件、程序和/或設備，和/或包括圖示接口、數據結構、元件、程序和/或設備中的一個以上的任意數量或全部。
[0066]圖7圖示出示例性程序，其可被用來安裝圖1和6中的示例性閥位控制器104。圖8-11圖示出用來實現圖6中的示例性校準器615和/或，更廣泛地說，圖1和6中的閥位控制器104的示例性程序。處理器、控制器和/或任何一種其他合適的處理設備都可以被用來和/或進行編程來執行圖7-11的示例性程序。舉例來說，圖7-11中的程序可具體表現為存儲在例如有形計算機可讀介質的任何一種製品上的代碼和/或機器可訪問的指令，有形計算機可讀介質為例如快閃記憶體、⑶、DVD、軟盤、R0M、RAM、PR0M、EPR0M和/或EEPR0M、光存儲盤、光存儲器設備、磁碟、磁存儲器和/或任何其他的有形介質，其可用來存儲程序代碼和/或機器可讀指令或者數據結構形式的指令並且可通過處理器、計算機和/或具有處理器的其他設備訪問，例如接下來結合圖16論述的示例性處理器平臺P100。上述製品的組合也包括在有形計算機可讀介質的範疇內。機器可讀指令包括，例如，使處理器、計算機和/或具有處理器的設備執行一個或多個特定程序的指令和數據。可選擇地，圖7-11中的一些或所有示例性操作都可使用ASIC、PLD、FPLD、FPGA、離散邏輯元件、硬體、固件等等的任意組合來實現。同時，圖7-11中的一個或多個示例性操作可以手動實現或者以任何上述技術的任意組合實現，例如固件、軟體、離散邏輯元件和/或硬體的任意組合。進一步地，可以採用許多其他方法實現圖7-11中的示例性操作。舉例來說，模塊的執行順序可以改變，和/或一個或多個模塊可以改變、取消、細分或者組合。另外，圖7-11中的任何一個或者所有示例性處理程序可順序執行和/或例如通過單獨的處理線程、處理器、設備、離散邏輯元件、電路等等並聯執行。
[0067]圖7的示例性程序從操作者和/或安裝者用示例性固定器190確定或者固定(例如手動固定)閥門組件102的位置開始(模塊705)。舉例來說，操作者可以使用夾子和/或擋塊手動固定閥門106，或者通過阻止控制流體在致動器108內的運動(例如，圈閉)來固定致動器108的位置。
[0068]移除待替換的閥位控制器(模塊710)，安裝替換件和/或新的閥位控制器104 (模塊715)。安裝者啟動閥位控制器104 (例如提供動力)並且訪問用戶接口 635 (模塊720)。舉例來說，安裝者輸入例如位置傳感器110的靈敏度值SENSITIVITY (例如由位置傳感器110上的銘牌或標籤獲得)的結構數據(模塊725)。然後安裝者輸入位置指示器140的單點位置PPP (模塊730)。在某些實施例中，輸入位置PPP作為致動器108的行程跨度百分比(例如50%打開)。
[0069]根據輸入的信息，閥位控制器104計算校準值L0_CAL和HI_CAL，並且安裝者使用這些值(模塊740)。
[0070]安裝者使閥位控制器104處於工作狀態(模塊745)並且鬆開或者釋放閥門組件102的位置(模塊750)。
[0071]每當閥位控制器104接到指令經由控制信號180改變閥門組件102的位置，並且閥位控制器104根據這種指令改變閥門組件102的位置時執行圖8-11的示例性程序。圖8中的示例性程序對應於圖3和5的圖示實施例。圖9中的示例性程序對應於以示例性等式(6)-(9)為基礎的校準值修正。圖10中的示例性程序對應於到達行程限位件時以存儲的PTV170為基礎的校準值修正。圖11中的示例性程序對應於SP180範圍外的校準值修正。在第一次執行圖8-11的示例性程序之前(例如，當閥位控制器104啟動進入自動控制模式時)，圖6中的示例性端點估算器617計算初始估算的HI_CAL和L0_CAL，如上結合圖1和6所述。
[0072]在圖8的示例性程序中，論述一對0%和100%的修正狀態位和單點校準狀態位。當單點校準完成時，清除0%和100%的修正狀態位並且設置單點校準狀態位。因為進行了單點校準，0%和100%的修正狀態位表明閥門106和致動器108是否已經分別到達0%和100%行程限位件。單點校準狀態位表明進行了單點校準(可能不準確)(例如圖7中的模塊塊740)但還未矯正。在圖8的實施例中，NEW_L0_CAL和NEW_HI_CAL值是已經經過計算和/或設定但是直至用戶選擇使用前未使用的新的校準值。圖8中的示例性程序從示例性閥門控制器610確定致動器108是否已經達到完全關閉的0%位置開始(模塊805)。如果已經到達完全關閉的0%位置(例如已經到達0%行程限位件162)(模塊805)，端點調節器619確定與完全關閉或0%位置相對應的狀態位是否已經設定(例如0%修正狀態位)(模塊810)。如果已經設定完全關閉的0%狀態位(模塊810)，控制返回到模塊805檢查是否已經達到O %行程限位件。
[0073]如果還未設定完全關閉狀態位(例如還未設定NEW_L0_CAL值)(模塊810)，端點調節器619將反饋信號170的當前L0_ACT值記錄為NEW_L0_CAL(模塊815)並設定完全關閉狀態位(模塊820)。校準器615通知用戶(例如經由示例性顯示器645)新的和/或矯正的校準數據隨時可以使用(模塊835)。如果用戶未使用新值(模塊840)，用戶將被反覆告知可用的矯正數據並且控制返回到模塊805檢查是否已經到達0%行程限位件。
[0074]如果用戶只使用一個新值(模塊845)，用戶將被反覆告知可用的矯正數據並且控制返回到模塊805檢查是否已經到達0%行程限位件。如果使用NEW_L0_CAL和NEW_HI_CAL (模塊845)，修正的端點值L0_CAL、HI_CAL存儲在示例性存儲器630中，並且清除單點校準狀態位，標明所有可能錯誤已經被更正(模塊845)。停止運行示例性校準器615 (模塊850)，然後控制從圖8的示例性程序中退出。
[0075]返回模塊805，如果還未到達完全關閉的0%行程限位件(模塊810)，閥門控制器610確定是否已經到達完全打開的100%行程限位件(模塊860)。
[0076]如果已經到達完全打開的100%行程限位件(模塊860)，端點調節器619確定是否已經設定完全打開的100%狀態位(模塊865)。如果已經設定完全打開的100%狀態位(模塊865)，控制返回到模塊805檢查是否已經達到0%行程限位件。
[0077]如果還未設定完全打開的100%狀態位(例如還未設定NEW_HI_CAL值)(模塊865)，端點調節器619將反饋信號170的當前HI_ACT值記錄為NEW_HI_CAL (模塊870)並設定完全打開的100%狀態位(模塊875)。然後控制前行到模塊835，通知用戶新的校準數據。[0078]圖9的示例性程序從示例性端點調節器619等待活塞130加載到任何一個限位件160、162開始(模塊905)。當活塞130加載時(模塊905)，端點調節器619確定SP180是否朝向限位件160、162變化(模塊910)。如果SP180朝向加載的限位件160、162變化(模塊910)，端點調節器619使用等式(6)-(9)中相應的一個修正相應的校準值HI_CAL、L0_CAL (模塊 915)。
[0079]當SP180不再朝向加載的限位件160、162變化時(模塊910)，控制返回模塊905確定是否活塞130加載到機械限位件160、162上。在圖9的實施例中，修正的校準值HI_CAL和L0_CAL是自動應用的。另外或者可選擇地，如果修正的校準值HI_CAL、L0_CAL不能自動應用，執行與如上結合圖8中的模塊835、840、845、850和855所述基本類似的通知和新的校準數據應用程式。
[0080]圖10的示例性程序從示例性端點調節器619確定活塞130是否加載到任何一個限位件160、162開始(模塊1005)。如果活塞130加載(模塊1005)，端點調節器619保存當前PTV170(模塊1010)並且確定SP180是否朝向限位件160、162變化(模塊1015)。如果SP180朝向加載的限位件160、162變化(模塊1015)，端點調節器619使相應的校準值HI_CAL、L0_CAL修正為接近但不一定等於各自保存的PTV170 (模塊1020)。舉例來說，修正校準值HI_CAL，L0_CAL作為介於校準值HI_CAL，L0_CAL和各自保存的PTV170之間的差值百分比。當修正的校準值HI_CAL和L0_CAL等於其各自的保存PTV值時(模塊1025)，控制退出圖10的示例性程序，因為沒有進一步校準值調整的可能和/或需要了。如果修正校準值HI_CAL和L0_CAL中的任何一個都不等於其各自的保存PTV (模塊1025)，控制回到模塊1015。
[0081]回到模塊1005，如果活塞130未加載(模塊1005)，控制前行至模塊1015以確定SP180是否變化。
[0082]在圖10的實施例中，修正的校準值HI_CAL和L0_CAL是自動應用的。另外或者可選擇地，如果修正的校準值不能自動應用，執行與如上結合圖8中的模塊835、840、845、850和855所述基本類似的通知和新的校準數據應用程式。
[0083]圖11的示例性程序從示例性端點調節器619等待SP180落到0-100%範圍之外開始(模塊1105)。當SP180位於0-100%範圍之外時(模塊1105)，端點分析儀619確定活塞130是否加載至限位件160、162中的任何一個(模塊1110)。如果活塞130加載(模塊1110)，控制返回模塊1105。
[0084]如果活塞130未加載(模塊1110)，端點調節器619調節相應的校準值HI_CAL、L0_CAL,因此活塞130朝向相應的限位件160、162運動(模塊1120)。
[0085]當SP180未變化時(模塊1115)，活塞130加載至機械限位件160、162(模塊1110)，或者當SP180返回到0-100%範圍內(模塊1105)，控制返回模塊1105以等待SP180再次移至0-100%範圍之外。
[0086]在圖11的實施例中，修正的校準值是自動應用的。另外或者可選擇地，如果修正的校準值不能自動應用，執行與如上結合圖8中的模塊835、840、845、850和855所述基本類似的通知和新的校準數據應用程式。
[0087]圖12圖示出示例性閥門設備1200，其包括示例性閥門組件1202和根據本公開內容的教導構造的位置傳送器1205。因為圖12中示例性設備1200的元件與如上結合圖1中的示例性設備100論述的那些一致，相同元件的描述就不在此重複了。替代的是，相同元件在圖1和12中用相同的參考數字標示，並且對於相同編號元件的完整說明，有興趣的讀者可回頭查閱如上結合圖1給出的描述。
[0088]為了向例如示例性程序控制器185和/或監控系統、監控裝置、自動停機系統和/或程序聯鎖裝置1215提供表示閥門組件102位置的位置信號(P0S_SIG) 1210，圖12的示例性閥門設備1200包括示例性位置傳送器1205。圖12的示例性位置傳送器1205由PTV170計算和/或確定P0S_SIG1200的值。舉例來說，位置傳送器1205可以使用下列數學表達式計算 P0S_SIG1200:

PTV —TO CAT
[0089]POS — SIG = HI CAL LO CAJ^MAX_MIN、+MIN等式(10)
[0090]其中，MAX是與完全打開閥門相對應的P0S_SIG1210的值，而MIN是與完全關閉閥門相對應的P0S_SIG1200的值。在某些實施例中，MIN是4mA而MAX是20mA。L0_CAL和HI_CAL的值如下所述地通過位置傳送器1205計算、選擇和/或修正。
[0091]圖12中的示例性位置傳送器1205可根據表示致動器108的當前位置(例如70%打開)的單個外部提供位置值PPP或其估算值和/或近似值進行自我校準。正如在此所述，在加工廠內的閥門設備1200開始運行之前，位置傳送器1205不需要附加的外部提供的位置值。進一步地，致動器108的位置在加工廠內圖12中的示例性閥門設備1200工作之前不需要調整、改變或者驅動。舉例來說，單個位置值PPP可以由安裝者容易和/或輕易地確定和/或估算，例如通過在位置傳送器1205安裝期間可視地檢驗(例如估算)和/或測量位置指示器140的當前位置。例如，安裝者通過位置傳送器1205的輸入設備640將估算的或者測量的位置值PPP提供至和/或輸入位置傳送器1205 (圖13)。雖然示例性位置傳送器1205可在附加的位置值有`效時以單個估算位置值PPP、安裝者提供和/或通過驅動閥門106確定的估算值或者測量值為基礎進行自我校準，這種附加值例如可用來改進校準精度。
[0092]基於單個的估算位置值PPP和表示位置指示器140的每個行程單元上PTV170的變化的靈敏度數值SENSITIVITY，以及閥門和致動器的總行程距離，圖12中的示例性位置傳送器1205估算出預期和/或預計與閥門致動器108的行程端點相對應的PTV170。可選擇地，數值SENSITIVITY表示顯示閥門106整個行程的計數值。更進一步地，數值SENSITIVITY表示閥門106整個行程上PTV170的變化。參考圖5，在時間點Tl，圖12中的示例性閥門組件102為75%打開並且具有與當前75%位置相對應的PTV170，在致動器108處於完全打開的100%位置時具有HI_ACT的PTV170，而在致動器108處於完全關閉的0%位置時具有L0_ACT的PTV值170。在時間點T2，位置傳送器1205計算對應於致動器108的估算或者預期完全打開位置的第一數值HI_CAL，並且計算對應於致動器108的估算或者預期完全關閉位置的第二數值L0_CAL。如果PPP和SENSITIVITY的值基本準確，HI_CAL的值大體等於HI_ACT並且L0_CAI的值大體等於L0_ACT。然而實際上，PPP值是致動器108的位置估算值(例如帶有誤差的測量值)和/或由於製造公差和/或安裝定位變化SENSITIVITY值是不準確的。因此，在某些實施例中，圖12中的示例性位置傳送器1205有目的地調節估算端點值，因而由HI_ACT和L0_ACT表示的估算和/或預計行程範圍包括致動器108的較小行程範圍，如圖5中時間點T3所示。
[0093]HI_ACT和L0_ACT的值可使用下列數學表達式進行計算，假設反饋信號170在閥門104打開時增加:
[0094]HI_CAL = PTV+ (lOO-OFF-PPP) *SENSITIVITY*TRAVEL* (100-GAIN)，等式(I I)，和
[0095]L0_CAL = PTV- (PPP-OFF) *SENSITIVITY*TRAVEL* (100-GAIN)，等式(12)
[0096]其中，OFF是PPP估算中的公差(為行程跨度的百分比)，TRAVEL是以工程單位計的閥門106的實際行程長度或者轉動角度，GAIN是傳感器140校準、傳感器140擾動、傳感器輸出170的增幅和/或過濾和/或傳感器輸出170的模擬-數字轉換中的公差(為行程跨度的百分比)。
[0097]使用等式(10)-(12)中的示例性數學表達式，示例性位置傳送器1205試圖在加工廠內示例性閥門設備1200的後續工作過程中輸出與0%和100%閥位對應的P0S_SIGN1210的值。在圖12的圖示實施例中，示例性位置傳送器1205傳送MAX作為閥門106實際到達完全打開的100%位置之前表示100%打開閥門的輸出1210，並傳送MIN作為閥門106實際到達完全關閉的0%位置之前表示0%打開閥門的輸出1210。
[0098]當圖12的示例性位置傳送器1205在加工廠內運行時，示例性位置傳送器1205適應、調整和/或修正估算的端點值HI_CAL和L0_CAL。在加工廠運行期間，位置傳送器1205內的軟體計算位於範圍[ΜΙΝ,ΜΑΧ]之外的P0S_SIG1210的值，示例性位置傳送器1205調節相應的校準端點值HI_CAL、L0_CAL。舉例來說，當計算出P0S_SIG1200大於MAX時，位置傳送器1205修正HI_CAL值以符合當前PTV170的值。同樣，當計算出P0S_SIG1210小於MIN時，位置傳送器1205修正L0_CAL值以符合當前PTV170。通過每次修正HI_CAL和L0_CAL值，計算出P0S_SIG1210位於範圍[MIN，MAX]之外，示例性位置傳送器1205的校準在一段時間內得以矯正。當閥門106實際到達完全打開的100%或者完全關閉的0%位置時，相應的HI_CAL或者L0_CAL校準值基本上完美。優選地，過濾位置反饋170以減少噪音影響，這樣校準誤差不會由噪音引入和/或引起。
[0099]圖12的示例性位置傳送器1205可在計算時自動應用和/或啟用新的L0_CAL和HI_CAL值，正如前一段落所述，和/或新的L0_CAL和/或HI_CAL值可被存儲並且只有在位置傳送器1205受到明確指令和/或指引時啟用和/或使用。舉例來說，位置傳送器1205可在顯示器645上顯示標記(圖13)，標明一個或多個新的校準值L0_CAL、HI_CAL可被使用。例如，當用戶通過示例性輸入設備640 (圖13)表示新的和/或修正的校準值L0_CAL、HI_CAL將被使用時，位置傳送器1205開始使用啟用的校準值L0_CAL、HI_CAL計算後續值P0S_SIG 1210。
[0100]圖13圖示出實現圖12中示例性位置傳送器1205的示例性方式。因為圖13中示例性位置傳送器1205的元件與如上結合圖6中的示例性閥位控制器104論述的那些一致，相同元件的描述就不在此重複了。替代的是，相同元件在圖6和13中用相同的參考數字標示，並且對於相同編號元件的完整說明，有興趣的讀者可回頭查閱如上結合圖6給出的描述。
[0101]為了確定、計算和修正估算值HI_CAL和L0_CAL，圖13的示例性位置傳送器1205包括校準器1305。為了根據單個的外部提供的位置值PPP計算最初的一對估算值HI_CAL和L0_CAL,圖13的示例性校準器1305包括端點估算器1310。舉例來說，使用等式(11)-(12)的數學表達式，圖13的示例性端點估算器1310計算初始值HI_CAL和L0_CAL。
[0102]為了在加工廠內在圖12中的示例性閥門設備1200工作期間修正值HI_CAL和L0_CAL,圖13的示例性校準器1305包括端點調節器1315。圖13的示例性端點調節器1315在位置傳送器1205的聯機操作期間修正值HI_CAL和LO_CAL。在操作期間，計算出POS_SIG1210位於範圍[MIN，MAX]之外，示例性端點調節器1315將相應的校準端點值HI_CAL、LO_CAL調整為計數值607的當前值。應當理解，示例性端點調節器1315可以另外或者選擇性地用來計算和/或修正HI_CAL和LO_CAL，閥門106是出於校準目的而有目的地驅動。
[0103]為了計算P0S_SIG1210的數字表示1320，圖13的示例性位置傳送器1205包括位置值確定器1325。圖13的示例性位置值確定器1325例如通過採用等式(10)的示例性數學表達式根據校準值HI_CAL和L0_CAL計算數位訊號1320的值。
[0104]為了將P0S_SIG1210發送和/或提供至程序控制器185和/或程序聯鎖裝置1215，圖13的示例性位置傳送器1205包括任何一種傳送器或收發器1330。圖13的示例性傳送器1330使用任何數量和/或類型電路、設備和/或方法將計數值1320轉換為模擬信號，例如4-20mA信號。另外或者可選擇地，收發器1330可以數字和/或無線傳送計數值1320作為信號1210。
[0105]雖然實現圖12中示例性位置傳送器1205的示例性方式已經圖示於圖13，圖13中圖示的一個或多個接口、數據結構、元件、程序和/或裝置可以任何一種方式結合、分割、重新設置、省略、去除和/或實施。進一步地，示例性位置傳感器接口 605、示例性校準器1305、示例性端點估算器1310、示例性端點調節器1315、示例性存儲器630、示例性用戶接口 635、不例性輸入設備640、不例性顯不器645、不例性位置值確定器1325、不例性傳送器/收發器1330和/或，更廣泛地說，圖13中的位置傳送器1205，可通過硬體、軟體、固件和/或硬體、軟體和/或固件的任意組合實現。因此，舉例來說，示例性位置傳感器接口 605、示例性校準器1305、示例性端點估算器1310、示例性端點調節器1315、示例性存儲器630、示例性用戶接口 635、示例性輸入設備640、示例性顯示器645、示例性位置值確定器1325、示例性傳送器/收發器1330和/或，更廣泛地說，位置傳送器1205，它們中的任何一個可通過一個或多個電路、可編程處理器、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯設備(PLD)、現場可編程邏輯設備(FPLD)、和/或現場可編程門陣列(FPGA)等等來實現。當包括這些元件中的一個或多個的本專利的任何一個權利要求被理解為包括單純的軟體和/或固件工具時，示例性位置傳感器接口 605、示例性校準器1305、示例性端點估算器1310、示例性端點調節器1315、示例性存儲器630、示例性用戶接口 635、示例性輸入設備640、示例性顯示器645、示例性位置值確定器1325、示例性傳送器/收發器1330和/或，更廣泛地說，位置傳送器1205中的至少一個在此被明確限定為包括有形的計算機可讀介質。示例性有形計算機可讀介質包括但不限於，快閃記憶體、光碟(CD)、DVD、軟盤、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、可編程只讀存儲器(PROM)、電子可編程只讀存儲器(EPROM)和/或電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、光存儲盤、光存儲器設備、磁碟、磁存儲器和/或任何一種如下的有形介質，其可用來存儲程序代碼和/或機器可讀指令或者數據結構形式的指令並且可通過處理器、計算機和/或具有處理器的其他設備訪問，例如接下來結合圖16論述的示例性處理器平臺PlOOo上述元件的組合也包括在有形計算機可讀介質的範疇內。更進一步地，示例性位置傳送器1205包括代替圖12所示的或者除圖12中所示那些之外的接口、數據結構、元件、程序和/或設備，和/或包括圖示接口、數據結構、元件、程序和/或設備中的任意或全部中的一個以上。[0106]圖14圖示出示例性程序，可執行該程序來安裝圖12和13中的示例性位置傳送器1205。圖15圖示出示例性程序，可執行該程序來實現圖13中的示例性校準器1305和/或，更廣泛地說，圖12和13的示例性位置傳送器1205。處理器、控制器和/或任何一種其它合適的處理設備都可被使用和/或編程來執行圖14和15的示例性程序。舉例來說，圖14和15的程序具體表現為存儲在例如有形計算機可讀介質的任何一種製品上的代碼和/或機器可訪問的指令，這種介質可通過處理器、計算機和/或具有處理器的其他設備訪問，例如接下來結合圖16論述的示例性處理器平臺P100。可選擇地，圖14和15中的一些或所有示例性操作都可使用ASIC、PLD、FPLD、FPGA、離散邏輯元件、硬體、固件等等的任一組合來實現。同時，圖14和15中的一個或多個示例性操作可以手動實現或者以任何一種上述技術的任意組合實現，例如固件、軟體、離散邏輯元件和/或硬體的任意組合。進一步地，可以採用許多其他方法實現圖14和15中的示例性操作。舉例來說，模塊的執行順序可以改變，和/或所述的一個或多個模塊可以改變、取消、細分或者組合。另外，圖14和15中的任何一個或者所有示例性處理程序可順序執行和/或例如通過單獨的處理線程、處理器、設備、離散邏輯元件、電路等等並聯執行。
[0107]圖14的示例性程序從操作者和/或安裝者用示例性固定器190確定或者固定(例如手動固定)閥門組件102的位置開始(模塊1405)。舉例來說，操作者可以使用夾子和/或擋塊手動固定閥門106，或者通過阻止控制流體在致動器108內的運動(例如，圈閉)來固定致動器108的位置。
[0108]移除待替換的位置傳送器(模塊1410)，安裝替換件和/或新的位置傳送器1205 (模塊1415)。安裝者啟動位置傳送器1205 (例如提供動力)並且訪問用戶接口 635 (模塊1420)。舉例來說，安裝者輸入例如位置傳感器110的靈敏度值SENSITIVITY (例如由位置傳感器110上的銘牌或標籤上獲得)的結構數據(模塊1425)。然後安裝者輸入位置指示器140的單點位置PPP (模塊1430)。在某些實施例中，輸入位置PPP作為致動器108的行程跨度百分比(例如50%打開)。
[0109]根據輸入的信息，位置傳送器1205計算校準值L0_CAL和HI_CAL，並且安裝者使用這些值(模塊1440)。
[0110]安裝者使位置傳送器1205處於工作狀態(模塊1445)並且鬆開或者釋放閥門組件102的位置(模塊1450)。
[0111]圖15的示例性程序從示例性端點調節器1315等待P0S_SIG1210的計算值落至範圍[ΜΙΝ,ΜΑΧ]之外開始(模塊1505)。當P0S_SIG1210的計算值落至範圍[ΜΙΝ,ΜΑΧ]之外(模塊1505)並且校準矯正將自動應用時(模塊1510)，端點調節器1315將相應的校準值HI_CAL、L0_CAL修正為當前PTV170的值(模塊1515)。
[0112]如果校準矯正未被自動應用(模塊1510)，端點調節器1315通知用戶(例如經由示例性顯示器645)新的和/或矯正的校準數據隨時可用(模塊1520)，並且確定PTV170是否位於上述NEW_CAL值範圍之外(模塊1525)。如果PTV170位於上述範圍之外(模塊1525)，端點調節器1315存儲修正的校準值NWE_HI_CAL、NEW_L0_CAL用於後續恢復和/或啟用(模塊1530)。然後控制返回模塊1505，等待P0S_SIG 1210落至範圍[MIN，MAX]之外。
[0113]圖16是示例性處理器平臺PlOO的示意圖，該平臺可被使用和/或編程來實現任何一種示例性設備和/或方法以校準在此公開的閥位控制器。舉例來說，一個或多個通用處理器、處理器內核、微型控制器等等可實現處理器平臺PIOO。
[0114]圖16的實施例中的處理器平臺PlOO包括至少一個可編程處理器P105。處理器P105執行存在於處理器P105的主存儲器(例如RAM P115和/或ROM P120)內的編碼指令PllO和/或P112。處理器P105可以是任何一種處理部件，例如處理器內核、處理器和/或微型控制器。除了其他方面之外，處理器P105可以執行圖7-11、14的示例性程序和/或，更廣泛地說，實現圖1和6的示例性閥位控制器104和/或圖12和13的示例性位置傳送器 1205。
[0115]處理器P105經由總線P125與任何數量和/或類型的有形計算機可讀存儲介質(包括ROM P120和/或RAM P115)相連。RAMP115可通過動態隨機存取存儲器(DRAM)、同步動態隨機存取存儲器(SDRAM)和/或任何一種其他類型的RAM設備來實現，並且ROM可通過快閃記憶體和/或任何一種其他要求類型的存儲設備來實現。對存儲器Pl 15和存儲器P120的訪問可由存儲控制器(未示出)進行控制。示例性存儲器P115和P120例如可被用來實現圖6和13的示例性存儲器630。
[0116]處理器平臺PlOO還包括接口電路P130。任何一種接口標準，例如外存儲接口、串行埠、通用輸入/輸出等等，都能實現接口電路P130。一個或多個輸入設備P135和一個或多個輸出設備P140連接到接口電路P130。輸入設備P135可被用來實現示例性輸入設備640，而輸出設備P140可被用來實現圖6和13的示例性顯示器645。
[0117]儘管某些示例性方法、設備和系統已經在此進行描述，本專利的覆蓋範圍不限於此。相反，本專利涵蓋文字上或者等同原則下清楚落入所附權利要求的範圍內的所有方法、設備、系統和製品。
【權利要求】
1.一種方法，包括: 固定控制閥組件的流量控制元件的位置以阻止所述流量控制元件的移動； 將控制器安裝到所述控制閥組件上； 在將所述控制器耦接到所述控制閥組件之後啟用所述控制器的用戶接口； 輸入位置傳感器靈敏度值和單點位置值，所述單點位置值表示所述流量控制元件的固定位置； 使用單點校準值； 將所述控制器置於控制模式；以及 鬆開所述流量控制元件的位置，當所述控制閥組件工作時，所述控制器根據所述位置傳感器靈敏度值和所述單點位置值在所述控制閥組件工作期間進行自我校準。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，進一步包括在安裝所述控制器之前，當所述控制閥組件安裝就位並且與過程控制系統一起運行時，從所述控制閥組件移走另一個控制器。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，輸入所述單點位置值包括可視地估算所述流量控制元件的固定位置。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，輸入所述單點位置值包括輸入所述單點位置值作為所述流量控制元件的行程跨度百分比。`
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，使用所述單點校準包括輸入第一估算校準值和第二估算校準值，所述第一估算校準值和所述第二估算校準值分別表示流量控制元件的上行程跨度極限和下行程跨度極限。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，進一步包括從所述控制器獲得第一估算校準值和第二估算校準值，所述控制器根據單點校準位置和位置傳感器靈敏度值確定所述第一估算校準值和所述第二估算校準值。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，將所述控制器置於控制模式包括使所述控制器處於工作狀態，以使所述控制閥組件控制過程系統的流體流量。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，將所述控制器置於控制模式包括啟用控制器，而不在將所述控制器置於控制模式之前在所述流量控制元件的一個行程端點和所述流量控制元件的另一個行程端點之間驅動所述控制閥組件。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，進一步包括經由所述用戶接口選擇所述控制器的校準程序。
10.一種方法，包括: 當控制閥組件與過程控制系統一起運行或者聯機時，耦接控制器至控制閥組件； 將位置傳感器靈敏度值提供至所述控制器； 提供表示所述控制閥組件的流量控制元件的當前位置的單點位置值； 基於所述位置傳感器靈敏度值和所述單點位置值，輸入表示所述流量控制元件的第一行程跨度極限的估算上行程極限值和表示所述流量控制元件的第二行程跨度極限的估算下行程極限值；以及 啟用所述控制器以允許所述控制閥組件的操作控制所述過程控制系統的流體流量，所述控制器根據所述位置傳感器靈敏度值和所述單點位置值在所述控制閥組件工作期間進行校準。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，進一步包括固定所述流量控制元件的當前位置以阻止所述流量控制元件移動。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，提供單點位置值包括估算所述流量控制元件固定時所述流量控制元件相對於所述流量控制元件的整個行程跨度的當前位置。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，進一步包括鬆開所述流量控制元件並且啟用所述控制器。
14.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，提供位置傳感器靈敏度值和單點位置值包括經由輸入接口將值輸入所述控制器。
15.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，確定估算上行程極限值和估算下行程極限值包括使所述控制器根據提供的位置傳感器靈敏度值和單點位置值計算估算上行程極限值和估算下行程極限值。
16.—種方法,包括: 當控制閥組件位於流體系統中時，鎖定所述控制閥組件的流量控制元件的位置； 開始操作所述控制閥組件的控制器的校準； 經由用戶接口將預定的位置傳感器靈敏度值輸入到所述控制器； 輸入單點位置值，所述單點位置值表示所述流量控制元件相對於所述流量控制元件的行程跨度的鎖定位置； 基於所述位置傳感器靈敏度值和所述單點位置值，從所述控制器獲得估算的上校準值和下校準值； 經由所述用戶接口輸入估算的上校準值和下校準值； 啟用所述控制器；以及 鬆開所述流量控制元件以使所述控制閥組件控制所述流體系統，所述控制器根據所述單點位置值、所述位置傳感器靈敏度值和估算的上校準值和下校準值進行校準。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，輸入單點位置值包括在所述控制閥被固定後可視地估算所述流量控制元件的位置。
18. 如權利要求17所述的方法，其特徵在於，輸入單點位置值包括輸入作為所述流量控制元件的行程跨度百分比的值。
19.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，輸入單點位置值包括藉助於所述控制閥組件的位置傳感器測量所述流量控制元件的位置。
20.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，進一步包括，當所述控制閥組件聯機或者與流體系統一起運行時，通過啟用所述控制器來校準所述控制器，而不需驅動所述流量控制元件或者旁通所述控制閥組件。
【文檔編號】G05D7/06GK103777651SQ201310680273
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月17日 優先權日:2012年10月22日
【發明者】P·K·卡特, S·G·西伯傑 申請人:費希爾控制國際公司