專利名稱：在電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器中的主動(dòng)的安全狀態(tài)報(bào)告的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制壓力介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器，該位置調(diào)節(jié)器可以通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的工作連接端A施加以壓力空氣，該壓力空氣通過饋壓連接端P供給位置調(diào)節(jié)器使用，其中介質(zhì)被設(shè)計(jì)為用于在故障情況下進(jìn)入安全狀態(tài)。此外，本發(fā)明還涉及一種施加壓力空氣的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，該調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置配備有這種電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
在此所感興趣的位置調(diào)節(jié)器的應(yīng)用領(lǐng)域主要是調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置或者控制驅(qū)動(dòng)裝置的定位調(diào)節(jié)。在此情況下，為調(diào)節(jié)閥預(yù)先給定電額定值，該調(diào)節(jié)閥將該額定值轉(zhuǎn)換成工作壓力，例如彈性復(fù)位的、簡單工作的氣壓缸被施加以該工作壓力。在該氣壓缸的活塞桿上通常設(shè)置有行程傳感器以便響應(yīng)于壓力介質(zhì)施加而測(cè)量調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)行程并且反饋給調(diào)節(jié)回路。根據(jù)電額定值的預(yù)先給定，調(diào)節(jié)閥使電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器的工作連接端與出于提供給行程的目的而使調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)氣的饋壓連接端或者與出于行程復(fù)位的目的而使調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置排氣的排氣連接端相連。調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置本身又用于操作配件，例如食品工業(yè)、制藥工業(yè)、冶煉工業(yè)等的過程自動(dòng)化設(shè)備的管路系統(tǒng)內(nèi)的閥門。 在此所感興趣的、壓力介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的位置調(diào)節(jié)器必須在故障情況下例如在饋壓下降時(shí)在所謂"關(guān)閉(Shut down)"的意義上進(jìn)入規(guī)定的安全狀態(tài)，以便保證過程自動(dòng)化設(shè)備的對(duì)此所操作的備件的安全。 在EP 1 758 007A1中公開了這類壓力介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的位置調(diào)節(jié)器。該位置調(diào)節(jié)器具有閥門機(jī)構(gòu)，通過該閥門機(jī)構(gòu)能夠以可變方式開關(guān)饋壓連接端、排氣連接端和工作連接端，用于產(chǎn)生連接在其后的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的工作壓力。為了預(yù)先給定所希望的開關(guān)位置，位置調(diào)節(jié)器具有兩個(gè)彼此對(duì)置定向的流體施加面，這些流體施加面分別形成控制室的邊界。兩個(gè)控制室在中間連接節(jié)流閥裝置的情況下連接到共同的控制壓力連接端。在兩個(gè)節(jié)流閥裝置的下游，每個(gè)控制室與一個(gè)排氣開口相連?？刂崎y裝置可以控制兩個(gè)排氣開口并且尤其是也可以同時(shí)關(guān)閉這兩個(gè)排氣開口。關(guān)于兩個(gè)流體施加面的對(duì)稱結(jié)構(gòu)與通過共同分配的控制壓力連接端的控制相結(jié)合，提供了對(duì)如下情況的保證，即在兩個(gè)排氣開口同時(shí)關(guān)閉時(shí)作用于位置調(diào)節(jié)器的流體調(diào)節(jié)力彼此補(bǔ)償并且存在明確限定的位置。 尤其是存在如下可能性在排氣開口封閉的情況下預(yù)先給定調(diào)節(jié)設(shè)備的基本位
置，在該基本位置下工作連接端不僅與饋送連接端分離而且與排氣連接端分離，即對(duì)應(yīng)于
3/3換向閥的中間的封閉的開關(guān)位置，使得保持恒定的控制壓力以便由此給予位置調(diào)節(jié)器
阻塞失效模式。該阻塞失效模式在此通過位置調(diào)節(jié)器的相應(yīng)電子控制來實(shí)現(xiàn)。 在一般現(xiàn)有技術(shù)中，在這里感興趣的方式的位置調(diào)節(jié)中前面已經(jīng)提及的"關(guān)閉"功
能作為安全狀態(tài)是常用的。在此，位置調(diào)節(jié)器切換到位置驅(qū)動(dòng)裝置的安全排氣，使得位置驅(qū)
動(dòng)裝置借助集成的復(fù)位彈簧的彈性作用可以使位置調(diào)節(jié)器的閥門機(jī)構(gòu)運(yùn)行到安全狀態(tài)，即
完全打開或者完全關(guān)閉。該"關(guān)閉"功能在不同的故障情況下被激活，艮卩
-位置調(diào)節(jié)器的診斷單元報(bào)告在電子控制單元內(nèi)的信號(hào)處理技術(shù)上的致命故障，
使得調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置不再能工作，例如"RAM/ROM/NV-檢查不OK"或者"位置傳感器故障"；-輸送給位置調(diào)節(jié)器的電能不再足以確保功能；這在常規(guī)位置調(diào)節(jié)器中在ab <大
約3. 8mA或者在不足夠大的供電電壓< 9. 7V的情況下就是這種情況；-"關(guān)閉"功能通過其他事件來控制，這些事件在位置調(diào)節(jié)器外例如以傳感器技術(shù)
來確定并且通過信號(hào)輸入端傳送給位置調(diào)節(jié)器。 當(dāng)由于前面所提出的并且可比較的事件使得位置調(diào)節(jié)器進(jìn)入規(guī)定的安全狀態(tài)時(shí)，在公知的現(xiàn)有技術(shù)中通常僅僅通過電連接線路進(jìn)行關(guān)于此的報(bào)告，該電連接線路通常對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議，即可以由位置調(diào)節(jié)器向上級(jí)的控制線路轉(zhuǎn)發(fā)反饋。其他已知的可能性在于，在調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置上設(shè)置有機(jī)械標(biāo)志，該標(biāo)志從緊鄰的附近來看為操作員提供關(guān)于此的信息，使得調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置和由此位置調(diào)節(jié)器也進(jìn)入安全狀態(tài)。在現(xiàn)代人機(jī)接口的情況下，這種消息通常也通過顯示文本作為診斷報(bào)告來顯示。 然而上面所描述的現(xiàn)有技術(shù)的解決方案的缺點(diǎn)是，在從遠(yuǎn)距離觀察位置調(diào)節(jié)器的情況下不能識(shí)別出前面所闡述的信號(hào)表示的形式。尤其是，在其中多個(gè)帶有調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的位置調(diào)節(jié)器并排設(shè)置并且可能知道位置調(diào)節(jié)器中之一具有干擾的應(yīng)用情況下，對(duì)于操作員而言難以識(shí)別位置調(diào)節(jié)器中的哪個(gè)位置調(diào)節(jié)器與此有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是如下進(jìn)一步地改進(jìn)在故障情況下進(jìn)入安全狀態(tài)的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器，使得通過簡單的技術(shù)手段即使在遠(yuǎn)距離也能夠通過人的感官覺察所進(jìn)入的安全狀態(tài)。 該任務(wù)基于根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分與特征部分相結(jié)合的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器來解決。隨后的從屬權(quán)利要求再現(xiàn)了本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案。 本發(fā)明包括如下技術(shù)教導(dǎo)，由于通過本地集成的電子控制單元、連接在其后的用作驅(qū)動(dòng)器級(jí)的信號(hào)輸出單元對(duì)所進(jìn)入的安全狀態(tài)的診斷而生成至少一個(gè)二進(jìn)制故障信號(hào)，所述故障信號(hào)從外部可察覺地顯示在設(shè)置在設(shè)置調(diào)節(jié)器殼體外的光學(xué)和/或聲學(xué)信號(hào)裝置上。 根據(jù)本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)尤其是在于，驅(qū)動(dòng)器級(jí)的力可產(chǎn)生非常強(qiáng)烈的信號(hào)，該信號(hào)也可從大的距離察覺。通過選擇對(duì)二進(jìn)制故障信號(hào)的顯示可以明確地確定故障情況，并且不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)顯示的錯(cuò)誤解釋。通過將作為本發(fā)明主題的信號(hào)裝置安裝在位置調(diào)節(jié)器殼體外部，保證了直接在現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)與涉及故障的位置調(diào)節(jié)器唯一對(duì)應(yīng)的唯一可能性。 在根據(jù)本發(fā)明的解決方案的范圍內(nèi)，以聲學(xué)方式或者以光學(xué)方式顯示二進(jìn)制故障信號(hào)就足夠了 。這兩種變體可以通過人類感覺器官良好地察覺，其中光學(xué)方式的信號(hào)表示具有如下優(yōu)點(diǎn)，即也可以從較大的距離與涉及故障的位置調(diào)節(jié)器唯一對(duì)應(yīng)。然而也可能的是，彼此共同使用光學(xué)和聲學(xué)信號(hào)裝置。 在聲學(xué)二進(jìn)制故障信號(hào)的情況下所建議的是，該故障信號(hào)作為NF音調(diào)信號(hào)。對(duì)此，可以選擇可通過人類聽覺定位的低頻范圍，即更確切地說大約1000Hz的較高的低頻范圍。
光學(xué)二進(jìn)制故障信號(hào)優(yōu)選作為低直流電壓信號(hào)生成，借助該信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)作為信號(hào)裝置的發(fā)光二極管。優(yōu)選地，根據(jù)為此要控制的盡可能紅亮發(fā)光的小結(jié)構(gòu)形式的發(fā)光二極管的工作電壓，低直流電壓信號(hào)在3V-12V的范圍內(nèi)。為了附加地改進(jìn)可識(shí)別性，所建議的是以閃爍方式控制發(fā)光二極管。 根據(jù)進(jìn)一步改進(jìn)本發(fā)明的措施，微型揚(yáng)聲器應(yīng)可關(guān)斷地設(shè)計(jì)并與相鄰的發(fā)光二極管組合。在此情況下，微型揚(yáng)聲器在需要時(shí)可以關(guān)斷，使得僅僅光學(xué)顯示是可能的。然而如果用戶希望進(jìn)行額外的聲學(xué)方式的信號(hào)表示，則可以接通微型揚(yáng)聲器。這可以通過在位置調(diào)節(jié)器殼體上的小型DIP開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。這兩個(gè)部件，即發(fā)光二極管和微型揚(yáng)聲器優(yōu)選設(shè)置在位置調(diào)節(jié)器殼體的規(guī)定的故障顯示區(qū)域上。該故障顯示區(qū)域可以用顏色突出顯示，并且設(shè)置在位置調(diào)節(jié)器殼體上的與裝配位置無關(guān)地可從外部良好察覺的位置處。微型麥克風(fēng)和發(fā)光二極管的位置靠近通過故障顯示域來保證。在本發(fā)明的其他擴(kuò)展方案中，信號(hào)輸出單元產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)(P麗信號(hào))作為二進(jìn)制故障信號(hào)。 根據(jù)另一對(duì)本發(fā)明改進(jìn)的措施，所建議的是，故障情況引起的安全狀態(tài)進(jìn)入至少一個(gè)電磁體的無電流狀態(tài)，用于在電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器的情況下切換壓力氣流。于是，電子控制單元可以將所得到的較高的電能完全提供給信號(hào)裝置的工作。由此可以實(shí)現(xiàn)有力地通過信號(hào)來表示故障情況，而由此引發(fā)的提高的能量需求不會(huì)與能量供給的極限發(fā)生沖突。
如果達(dá)到電能供給的極限，則根據(jù)一種可選的措施，可以集成能重復(fù)充電的電池或者電容器形式的儲(chǔ)能單元，并且與信號(hào)輸出單元相連。電池或者電容器被設(shè)計(jì)為使得可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)裝置工作至少一分鐘的最小時(shí)間足夠的電能緩沖。


以下與參照唯一的附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的說明一同更為詳細(xì)地示出了其他對(duì)本發(fā)明改進(jìn)的措施。該附圖示出了帶有所連接的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器的框圖式的圖示，該調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置包括用于在故障情況下進(jìn)入安全狀態(tài)的裝置。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)附圖，施加壓力空氣的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置l(該調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)造為簡單工作的氣壓缸形式)操作(未進(jìn)一步示出的)過程自動(dòng)化設(shè)備的配件2。調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置1通過連接在前的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器3來控制。 針對(duì)上述目的，電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器3經(jīng)工作連接端A通過壓力介質(zhì)管路與調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置l相連。流經(jīng)管路的壓力空氣通過饋壓連接端P進(jìn)到位置調(diào)節(jié)器3。此外，位置調(diào)節(jié)器3也具有排氣連接端R。集成在位置調(diào)節(jié)器3中的閥門機(jī)構(gòu)4根據(jù)電控制而負(fù)責(zé)工作連接端A的進(jìn)氣或排氣，其方式是該工作連接端或者與饋壓連接端P相連或者與排氣連接端R相連。通過這樣的方式可以在調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置l內(nèi)實(shí)現(xiàn)所希望的壓力增大，使得其活塞桿行進(jìn)。在此，返回行程通過電行程傳感器5來檢測(cè)，并且預(yù)先給定，作為位置調(diào)節(jié)器3的電子控制單元6的實(shí)際值。隨后，電子控制單元6在輸入側(cè)也接近外部位置的額定值。電子控制單元6由此確定用于控制閥門機(jī)構(gòu)4的調(diào)節(jié)值，以便以行程受控的方式操作調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置l。 在故障情況下，電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器3與所連接的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置1 一同處于規(guī)定的安全狀態(tài)，該安全狀態(tài)同樣由電子控制單元6預(yù)先給定。如果出現(xiàn)這樣的情況，則電子控制單元6控制連接在后的信號(hào)輸出單元7，該信號(hào)輸出單元作為驅(qū)動(dòng)器級(jí)起作用，輸出二進(jìn)制故障信號(hào)。 二進(jìn)制故障信號(hào)在此不僅以聲學(xué)方式而且以光學(xué)方式輸出。為了以聲學(xué)方式輸出二進(jìn)制故障信號(hào)，在位置調(diào)節(jié)器殼體8外部設(shè)置有微型揚(yáng)聲器，該微型揚(yáng)聲器通過壓電元件驅(qū)動(dòng)，以特別小的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)。隨后，在位置調(diào)節(jié)器殼體8上設(shè)置有發(fā)光二極管10，該發(fā)光二極管以光學(xué)方式再現(xiàn)二進(jìn)制故障信號(hào)。二進(jìn)制故障信號(hào)的光學(xué)方式的再現(xiàn)通過閃爍控制來實(shí)現(xiàn)。 發(fā)光二極管10在該實(shí)施例中與微型揚(yáng)聲器9 一同設(shè)置在位置調(diào)節(jié)器殼體8上的故障顯示區(qū)域11上。故障顯示區(qū)域11位于可從外部良好識(shí)別的位置上，并且保證了微型麥克風(fēng)9與發(fā)光二極管10位置接近的組合。 由故障情況引起的安全狀態(tài)使電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器3在此處于電磁控制的閥門機(jī)構(gòu)4的無電流狀態(tài)中。電子控制單元6將由此得到的較高的電能完全提供給信號(hào)裝置的工作。為了提供支持，信號(hào)輸出單元6與能夠重復(fù)充電的電池形式的儲(chǔ)能單元12相連。儲(chǔ)能單元12用于信號(hào)裝置的工作的附加的電能緩沖，使得能夠以高的信號(hào)強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)信號(hào)裝
置足夠長的時(shí)間。
附圖標(biāo)記列表
1調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置2配件3位置調(diào)節(jié)器4閥門機(jī)構(gòu)5行程傳感器6控制單元7信號(hào)輸出單元8位置調(diào)節(jié)器殼體9微型麥克風(fēng)10發(fā)光二極管11故障顯示區(qū)域12儲(chǔ)能單元P饋壓連接端R排氣連接端A工作連接端
權(quán)利要求
一種用于控制壓力介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(1)的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(1)的工作連接端(A)能夠施加壓力空氣，該壓力空氣通過饋壓連接端(P)提供給位置調(diào)節(jié)器(3)，其中設(shè)置有用于在故障情況下進(jìn)入安全狀態(tài)的裝置，其特征在于，由于通過本地集成的電子控制單元(6)、連接在后的用作驅(qū)動(dòng)器級(jí)的信號(hào)輸出單元(7)診斷所處的安全狀態(tài)，生成至少一個(gè)二進(jìn)制故障信號(hào)，設(shè)置在位置調(diào)節(jié)器殼體(8)外的光學(xué)和/或聲學(xué)信號(hào)裝置以從外部能夠察覺的方式顯示該故障信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其特征在于，聲學(xué)二進(jìn)制故障信號(hào)是NF音調(diào)信號(hào)，至少一個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)的微型麥克風(fēng)(9)作為信號(hào)裝置再現(xiàn)該音調(diào)信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其特征在于，光學(xué)二進(jìn)制故障信號(hào)是低直流電壓信號(hào)，至少一個(gè)發(fā)光二極管(10)作為信號(hào)裝置再現(xiàn)該低直流電壓信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其特征在于，信號(hào)輸出單元(7)通過對(duì)發(fā)光二極管(10)的閃爍控制來執(zhí)行光學(xué)二進(jìn)制故障信號(hào)的再現(xiàn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其特征在于，與發(fā)光二極管(10)相鄰的可關(guān)斷的微型揚(yáng)聲器(9)設(shè)置在位置調(diào)節(jié)器殼體(8)的規(guī)定的故障顯示區(qū)域(11)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其特征在于，信號(hào)輸出單元(7)產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)(P麗信號(hào))作為二進(jìn)制故障信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其特征在于，由故障情況引起的安全狀態(tài)處于電動(dòng)氣動(dòng)開關(guān)結(jié)構(gòu)(3)的無電流狀態(tài)下，用于切換壓力氣流，并且電子控制單元(6)將由此得到的較高的電能完全提供給信號(hào)裝置的工作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其特征在于，信號(hào)輸出單元(6)與用于緩沖用于信號(hào)裝置的工作的電能的能夠重復(fù)充電的電池或者電容器形式的儲(chǔ)能單元(12)相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其特征在于，被施加以壓力空氣的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(1)按照彈性復(fù)位的、簡單工作的氣缸體的類型來構(gòu)造。
10. 用于在過程自動(dòng)化設(shè)備的管道系統(tǒng)中的配件(2)的被施加以壓力空氣的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(1)，具有上述權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制壓力介質(zhì)驅(qū)動(dòng)的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(1)的電動(dòng)氣動(dòng)位置調(diào)節(jié)器(3)，其通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置(1)的工作連接端(A)能夠施加壓力空氣，該壓力空氣通過饋壓連接端(P)提供給位置調(diào)節(jié)器(3)，其中設(shè)置有用于在故障情況下進(jìn)入安全狀態(tài)的裝置，其中由于通過本地集成的電子控制單元(6)、連接在后的用作驅(qū)動(dòng)器級(jí)的信號(hào)輸出單元(7)診斷所處的安全狀態(tài)，生成至少一個(gè)二進(jìn)制故障信號(hào)，設(shè)置在位置調(diào)節(jié)器殼體(8)外的光學(xué)和/或聲學(xué)信號(hào)裝置以從外部能夠察覺的方式顯示所述故障信號(hào)。
文檔編號(hào)G05D16/06GK101706666SQ20091022148
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者S·泰布蘭德爾 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)股份公司