專利名稱：定位器及其設(shè)置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位器及其設(shè)置方法，該定位器能容易地設(shè)置一個輸出信號，從而對應(yīng)于輸入信號把受控物體設(shè)置到任意控制狀態(tài)。
定位器已經(jīng)用來控制致動器，如隔膜電動機、氣缸等。定位器響應(yīng)作為電信號、氣壓信號等而輸入的輸入信號，來控制壓力流體，并且把隔膜電動機的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度、氣缸活塞的位移位置等設(shè)置到給定角度和位置。
例如，在該定位器控制的隔膜電動機被用來打開或關(guān)閉一個閥的情況下，響應(yīng)輸入信號，如輸入到定位器的電信號、氣壓信號等，能控制流經(jīng)該閥的流體流量。
在以上流量控制中，隔膜電動機旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度不必與流經(jīng)閥的流體流量成比例。按常規(guī)，在把輸入到定位器的輸入信號和流經(jīng)閥的流體流量設(shè)置為具有比例關(guān)系時，要求測量分別對應(yīng)于大量輸入信號的流量特性，并且必須得到使流量特性成為線性的轉(zhuǎn)換關(guān)系。因而，用來設(shè)置轉(zhuǎn)換關(guān)系的運算是復(fù)雜的，并且這樣一種設(shè)置運算占用相當(dāng)長的時間，而升高成本。
本發(fā)明的一般目的在于，提供一種在短時間內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)換關(guān)系且能降低設(shè)置這樣一種轉(zhuǎn)換關(guān)系所需要的成本的定位器、和一種用來進行這樣一種設(shè)置的方法。
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種能容易設(shè)置任意轉(zhuǎn)換關(guān)系的定位器、和一種用來進行這樣一種設(shè)置的方法。
當(dāng)聯(lián)系其中通過說明性例子表示本發(fā)明一個最佳實施例的附圖時，由如下描述將使本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)點變得更加明白。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一種定位器的部分剖視圖2是圖1中所示定位器的縱向剖視圖；圖3是圖1中所示定位器的電路方塊圖；圖4是表示在圖1中所示定位器中的關(guān)系的電路方塊圖，一個閥與該定位器相連接，而一根管線與該閥相連接；圖5是流程圖，表示根據(jù)本發(fā)明實施例使用定位器的方式；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例設(shè)置定位器方式的流程圖，表示用來設(shè)置最小值命令和最大值命令的步驟；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例設(shè)置定位器方式的流程圖，表示用來設(shè)置給定命令的步驟；及圖8是曲線圖，表示在按照用來根據(jù)本發(fā)明實施例設(shè)置定位器的方法而輸入的輸入信號、命令和流量之間的關(guān)系。
下文參照一個最佳實施例聯(lián)系附圖，詳細解釋根據(jù)本發(fā)明的一種定位器和其設(shè)置方法。
在圖1和圖2中，標(biāo)號10指示一種根據(jù)這個實施例的定位器。定位器10包括一個其中布置一塊印刷電路板14的殼體12。一個顯示單元16和一個構(gòu)成設(shè)置單元的鍵入單元18安裝在印刷電路板14上。鍵入單元18裝有一個上行健20a、一個下行鍵20b和一個設(shè)置鍵20c。一根反饋軸22鉸接地安裝在殼體12上。反饋軸22的一端連接到一個角度傳感器24上。反饋軸22的另一端連接到一個隔膜電動機28的一根旋轉(zhuǎn)軸30上，隔膜電動機28構(gòu)成該定位器10的一個受控物體。如圖3中所示，隔膜電動機28的旋轉(zhuǎn)軸30連接到一個閥32的一根驅(qū)動軸33上，并且閥32的打開程度由旋轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)動量調(diào)節(jié)。
殼體12裝有一條用來引入壓縮空氣的供給通道34、與隔膜電動機28相連接的入口和出口通道36、38。壓力表40a-40c分別安裝在供給通道34及入口和出口通道36、38上。一個連接到印刷電路板14上的電纜插頭42為殼體12而布置。
其次，參照圖3的電路方塊圖解釋定位器10。
指示為電壓值或類似值的輸入信號a，從一個輸入端子50經(jīng)由電纜插頭42，輸入到定位器10印刷電路板14的一個輸入單元52。輸入單元52包括例如一個A/D轉(zhuǎn)換器，并且把輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，且把它們輸入到一個命令運算單元(一個信號轉(zhuǎn)換單元)54。由可重寫RAM等組成的顯示單元16、鍵入單元18和一個存儲器單元56連接到命令運算單元54上。
一個控制運算單元(一個控制單元)60連接到命令運算單元54上，并且控制運算單元60的輸出輸入到一個電-氣轉(zhuǎn)換單元(轉(zhuǎn)換裝置)62。電-氣轉(zhuǎn)換單元62把從流體壓力供給源64供給的壓縮空氣壓力轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于控制運算單元60的輸出的壓力，并且把它作為一個輸出信號e輸入到隔膜電動機28。連接到隔膜電動機28的旋轉(zhuǎn)軸30上的角度傳感器24，檢測旋轉(zhuǎn)軸30的旋轉(zhuǎn)角度，并且把它作為一個角度信號c輸入到控制運算單元60。
如圖4中所示，用于流體的管線66連接到閥32上，閥32連接到定位器10上，并且一個流量計68安裝在管線66上。
根據(jù)該實施例的定位器10基本具有上述結(jié)構(gòu)。下文聯(lián)系根據(jù)該實施例的設(shè)置方法，將解釋定位器10的操作。
首先，在有來自定位器10的鍵入單元18的、用來調(diào)節(jié)從輸入信號到命令信號的轉(zhuǎn)換關(guān)系的鍵入或鍵輸入的情況下(圖5的步驟S1)，操作前進到用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換關(guān)系的子例程(步驟S2)。在步驟S1沒有用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換關(guān)系的鍵入或鍵輸入的情況下，操作前進到用來控制閥32的子例程，如原來期望的那樣(步驟S3)。
這里，參照圖6將解釋用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換關(guān)系的子例程。
作為旋轉(zhuǎn)軸30的角度的命令(命令信號)b相對于輸入信號a的轉(zhuǎn)換關(guān)系，預(yù)先存儲在存儲單元56中。在這種轉(zhuǎn)換關(guān)系中，如圖8中由虛線70所示，把輸入信號a和命令b設(shè)置成比例關(guān)系。這里，受控變量，即流經(jīng)閥32的流體流量d，對應(yīng)于命令b而變化，從而它遵循圖8中所示的曲線72。
在以上條件下，首先，把在輸入信號a中是最小值的最小輸入信號amin輸入到輸入端子50(步驟S21)。最小輸入信號amin由輸入單元52轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字值，并且輸入到命令運算單元54。在該命令運算單元54中，從存儲器單元56(見虛線70)讀出對應(yīng)于最小輸入信號amin的一個命令(最小命令信號)b，并且按命令b控制隔膜電動機28的旋轉(zhuǎn)軸30的角度(步驟S22)。
為了詳細解釋這種控制，命令b從命令運算單元54輸出到控制運算單元60。另一方面，隔膜電動機28的旋轉(zhuǎn)軸30的角度由角度傳感器24轉(zhuǎn)換成電信號，并且把該電信號作為角度信號c輸入到控制運算單元60。
在該控制運算單元60，計算在命令b與角度信號c之間的差值，并且按該差值實現(xiàn)諸如PID控制或類似控制之類的控制操作，并且把其結(jié)果輸入到電-氣轉(zhuǎn)換單元62。
以后，電-氣轉(zhuǎn)換單元62根據(jù)以上計算結(jié)果，控制從流體壓力供給源64供給的壓縮空氣壓力。把該壓縮空氣作為輸出信號e從輸入和輸出通道36、38輸出到隔膜電動機28，并且轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)軸30。能以這樣一種方式進行壓力控制，從而控制安裝在定位器10上的電磁閥(未表示)等，以便改變用于到隔膜電動機28的壓縮空氣的供給通道。以這種方式，隔膜電動機28的輸出，即旋轉(zhuǎn)軸30的角度，逐漸接近命令b，并且最后與命令b一致，并因此調(diào)節(jié)閥32的打開程度。
這里，流量d由流量計68測量(步驟S23)。然后，在鍵入單元18處進行能得到希望最小流量dmin的最小命令bmin的設(shè)置(步驟S24)。在這種情況下，當(dāng)操縱上行鍵20a時，命令b的值增大(步驟S25)，而當(dāng)操縱下行鍵20b時，命令b的值減小(步驟S26)。因而，旋轉(zhuǎn)軸30對應(yīng)于命令b的值的變化而轉(zhuǎn)動(步驟S22)。然后，當(dāng)由流量計68測量的流量d到達希望受控變量，即最小流量dmin時，通過操縱設(shè)置鍵20c，把改變的命令b作為最小命令bmin存儲在存儲器單元56中(步驟S27)。這里，只要操作者識別最小輸入信號amin與最小流量dmin之間的關(guān)系就足夠了，并且操作者不必知道最小命令bmin。
以后，把作為輸入信號a中最大值的最大輸入信號amax輸入到輸入端子50(步驟S28)。最大輸入信號amax由輸入單元52轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字值，并且輸入到命令運算單元54。在該命令運算單元54中，從存儲器單元56(見虛線70)讀出對應(yīng)于最大輸入信號amax的一個命令(最大命令信號)b，并且輸出到控制運算單元60。因而，把隔膜電動機28的旋轉(zhuǎn)軸30控制到對應(yīng)于該命令b的角度，并且改變流經(jīng)閥32的流體流量d(步驟S29)。然后，流量d由流量計68測量(步驟S30)。
然后，在鍵入單元18處進行能得到希望最大流量dmax的最大命令bmax的設(shè)置(步驟S31)。在這種情況下，也與步驟S25至S27相同的方式，當(dāng)操縱上行鍵20a時，命令b的值增大(步驟S32)，而當(dāng)操縱下行鍵20b時，命令b的值減小(步驟S33)。因而，旋轉(zhuǎn)軸30對應(yīng)于命令b的值的變化而轉(zhuǎn)動，并且改變流到閥32的流體流量d(步驟S29)。然后，當(dāng)流量d到達希望受控變量，即最大流量dmax時，通過操縱設(shè)置鍵20c，把改變的命令b作為最大命令bmax存儲在存儲器單元56中(步驟S34)。這里，只要操作者識別最大輸入信號amax與最大流量dmax之間的關(guān)系也就足夠了，并且操作者不必知道最大命令bmax。
在以以上方式設(shè)置最小命令bmin和最大命令bmax之后，命令運算單元54計算一種轉(zhuǎn)換關(guān)系，其中與給定輸入信號an有關(guān)的給定命令(給定命令信號)bn布置在一條直線上，該直線把最小輸入信號amin與最小命令bmin的交點、和最大輸入信號amax與最大命令bmax的交點相連，如圖8中由虛線74所示，并且把這樣一種轉(zhuǎn)換關(guān)系存儲在存儲器單元56中(圖7的步驟S35)。在這種情況下，例如，對應(yīng)于在最小輸入信號amin與最大輸入信號amax之間等分的多個輸入信號a1至a9，設(shè)置多個命令b1至b9。這里，值n是1至9，并且把值n的最大值nmax設(shè)置到9。
以后改變命令bn，從而流體流量d與輸入信號a成比例，并且調(diào)節(jié)存儲在存儲器單元56中的、命令bn相對于輸入信號a的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在該方法中，首先，把命令運算單元54中的一個寄存器(未表示)的值設(shè)置為1(步驟S36)。以后，對應(yīng)于該寄存器值的輸入信號an，即在這種情況下的輸入信號a1，輸入到輸入端子50(步驟S37)。該輸入信號a1由輸入單元52轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字值，并且輸入到命令運算單元54。在該命令運算單元54處，從存儲器單元56讀出對應(yīng)于輸入信號an的命令，并且輸出到控制運算單元60。因而，把隔膜電動機28的旋轉(zhuǎn)軸30控制到對應(yīng)于該命令bn的角度(步驟S38)。然后，測量流經(jīng)閥32的流體流量d(步驟S39)。
然后，在鍵入單元18處進行該命令的設(shè)置(步驟S40)。在這種情況下，也與步驟S25至S27相同的方式，當(dāng)操縱上行鍵20a時，命令的值增大(步驟S41)，而當(dāng)操縱下行鍵20b時，命令的值減小(步驟S42)。因而，旋轉(zhuǎn)軸30對應(yīng)于命令值的變化而轉(zhuǎn)動，并且改變流到閥32的流體流量d(步驟S38)。然后，改變命令b，從而流量d具有與輸入信號成比例的值，如圖8中的直線76，并且操縱設(shè)置鍵20c，以便把命令bn的該值存儲在存儲器單元56中(步驟S43)。
以后，確定設(shè)置到寄存器的值n是否是值nmax(步驟S44)。由于值n在這種情況下不是值nmax，所以把寄存器的值增加1，從而把值n設(shè)置為2(步驟S45)。以后，操作返回步驟S37，并且對應(yīng)于該寄存器的值n的輸入信號an，即在這種情況下的輸入信號a2，輸入到輸入端子50。此后，重復(fù)從步驟S38至步驟S45的步驟，并且把改變命令bn的值，即在這種情況下的命令b2的值，存儲在存儲器單元56中。
以相同的方式，順序增大寄存器的值n，并且把與寄存器的各值n相對應(yīng)的命令bn的值存儲在存儲器單元56中。
以以上方式確定命令bn，并且當(dāng)在步驟S44中寄存器的值n變成nmax時，操作返回圖5的步驟S1。如上述那樣，在沒有用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換關(guān)系的鍵入或鍵輸入的情況下，操作前進到控制子例程，以便控制隔膜電動機28(步驟S3)。
以以上方式確定的命令b相對于輸入信號a的轉(zhuǎn)換關(guān)系具有在圖8中由曲線78表示的曲線形式，而在這種情況下，輸入信號a和流量d處于比例關(guān)系，如直線76所示。而且，只要操作者識別輸入信號a和希望流量d就足夠了，而操作者不必知道命令b，即旋轉(zhuǎn)軸30的角度與流量d之間的關(guān)系(曲線72)。更進一步，以以上方式設(shè)置的流體流量d相對于輸入信號a的關(guān)系不限于比例關(guān)系，并且如有必要則包括非線性關(guān)系。
如以上解釋的那樣，根據(jù)該實施例，不必預(yù)先測量與隔膜電動機28的旋轉(zhuǎn)軸30的角度有關(guān)的流體流量d，從而能容易地設(shè)置流體流量d相對于輸入信號a的特性。
權(quán)利要求
1.一種用來與一個輸入信號相對應(yīng)產(chǎn)生把一個受控物體設(shè)置到控制狀態(tài)的一個輸出信號的定位器(10)，包括一個存儲器單元(56)，用來存儲用來把所述輸入信號轉(zhuǎn)換成一個命令信號的轉(zhuǎn)換關(guān)系；一個信號轉(zhuǎn)換單元(54)，用來根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系把所述輸入信號轉(zhuǎn)換成所述命令信號；一個控制單元(60)，用來對應(yīng)于所述命令信號產(chǎn)生用來控制所述受控制物體的所述輸出信號；及一個設(shè)置單元(18)，用來根據(jù)所述希望的輸入信號設(shè)置能得到所述希望的控制狀態(tài)的所述命令信號，其中把由所述設(shè)置單元設(shè)置的所述命令信號與所述輸入信號相對應(yīng)的關(guān)系，作為所述轉(zhuǎn)換關(guān)系存儲在所述存儲器單元中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位器，其中所述控制單元根據(jù)所述受控物體的所述輸出信號，把所述命令信號與一個控制狀態(tài)信號相比較，并且以這樣一種方式進行控制，從而所述控制狀態(tài)信號與所述命令信號相一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位器，其中所述受控物體是一個隔膜電動機(28)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位器，其中把所述輸出信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動所述隔膜電動機的流體壓力信號的轉(zhuǎn)換裝置(62)，插入在所述控制單元與所述隔膜電動機之間。
5.一種在一個用來與一個輸入信號相對應(yīng)產(chǎn)生把一個受控物體設(shè)置到控制狀態(tài)的一個輸出信號的定位器中、用來設(shè)置一種轉(zhuǎn)換關(guān)系的方法，包括步驟在調(diào)節(jié)之前使用一種轉(zhuǎn)換關(guān)系把所述希望輸入信號轉(zhuǎn)換成一個命令信號，從而根據(jù)所述命令信號產(chǎn)生所述輸出信號；根據(jù)所述輸出信號控制所述受控物體，以便得到其一個受控變量；及調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系，以便把所述受控變量設(shè)置到一個希望的控制變量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系的所述步驟中，以這樣一種方式分別調(diào)節(jié)一個與作為所述輸入信號中最小輸入信號的一個最小輸入信號相對應(yīng)的最小命令信號、一個與作為所述輸入信號中最大輸入信號的最大輸入信號相對應(yīng)的一個最大命令信號、及一個與在所述最小輸入信號與所述最大輸入信號之間設(shè)置的一個給定輸入信號相對應(yīng)的給定命令信號，從而得到所述希望控制變量，由此調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述最小輸入信號與所述最大信號之間設(shè)置多于一個的所述給定輸入信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中設(shè)置所述轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而所述受控物體的所述控制狀態(tài)具有相對于所述輸入信號的線性關(guān)系。
全文摘要
從一種定位器(10)的一個輸入單元(52)輸入一個最小輸入信號(a
文檔編號F15B5/00GK1247945SQ99110479
公開日2000年3月22日 申請日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月16日
發(fā)明者色川賢治, 阿木智彥 申請人:Smc株式會社