[发明专利]用于阀的无线位置变换器

说明书

技术领域

本文的公开整体而言涉及阀并且更具体而言涉及用于无线地耦接过程控制系统中的阀和控制器的方法和装置。

背景技术

电子控制设备(例如电气气动控制器、可编程控制器、模拟控制电路等等)一般用于控制过程控制设备(例如，控制阀、泵、节气闸等等)。这些电子控制设备引起过程控制设备的指定的操作。为了安全、成本效率和可靠性起见，许多公知的隔膜型或活塞型气动致动器用于致动过程控制设备并且一般经由电气气动控制器耦接到整个过程控制系统。电气气动控制器通常被配置为接收一个或多个控制信号并且将那些控制信号转换成压力，该压力被提供给气动致动器以引起耦接到该气动致动器的过程控制设备的希望的操作。例如如果过程控制例程需要气动地致动的阀传递更大量过程流体，则可以增加施加于与该阀相关联的电气气动控制器的控制信号的幅度(例如在电气气动控制器被配置为接收4-20毫安(mA)控制信号的情况下从10mA增加到15mA)。

电气气动控制器一般使用由用于感测或检测气动致动的控制设备的操作响应的反馈传感系统或元件(例如位置传感器)生成的反馈信号。例如在气动致动阀的情况中，反馈信号是与由位置传感器所测量或确定的阀的位置相对应的反馈电流信号。一般经由有线连接向控制器发送与阀的位置相对应的反馈电流信号，并且由控制器基于在控制器的两个输入端处的电阻两端的电压差来计算阀的位置。

在一些系统中，以有线的方式将气动致动阀连接到电绝缘体和电气气动控制器。电绝缘体还以有线的方式连接到电气气动控制器。这样，阀具有直接到控制器的第一连接以及经过电绝缘体到控制器的第二连接。电绝缘体从三叉AC电源向阀和控制器提供电力，并且使得来自阀的反馈电流信号通过电阻传递到控制器。由于阀和控制器由同一电源供电，所以电绝缘体的使用将接地环路的出现最小化。

控制器确定来自阀的两个电气输入连接之间(即用于直接从阀接收反馈电流信号的第一有线连接与用于通过与电绝缘体相关联的电阻从阀接收反馈电流信号的第二有线连接之间的电压差。控制器然后使用该电压差来计算阀的致动器的位置，将所计算的位置与希望的设置点或控制信号进行比较，并且利用位置控制过程基于所计算的位置和控制信号(例如这二者之间的差)生成驱动值。该驱动值对应于将要提供给气动致动器以实现耦接到该气动致动器的控制设备的希望的操作(例如希望的阀的位置)的压力。

发明内容

根据第一方面，一种方法包括将阀的致动器的运动转换成用于指示该致动器的位置的值，其中，由无线位置变换器执行该转换，并且其中，该无线位置变换器可操作地耦接到该阀。该方法包括：利用用于指示该致动器的位置的值来填充信号的字段，其中，由该无线位置变换器执行该填充；并且使得无线地发送该信号给该阀的电气气动控制器，其中，由该无线位置发射器无线地发送该信号。该阀的电气气动控制器唯一地基于该信号中所包括的填充值来确定该致动器的位置，并且该阀的该电气气动控制器基于所确定的该致动器的位置控制该阀。

根据第二方面，一种在过程控制系统中使用的位置变换器包括：用于检测耦接到控制设备的致动器的位置的位置传感器。该控制设备用于或被配置为用于控制在该过程控制系统中操作的过程。通信接口被配置为发送用于指示该致动器的位置的无线信号，其中，该通信接口可操作地耦接到无线通信信道，其中，该无线通信信道形成该位置变换器与该控制设备的控制器之间的唯一的连接。提供了一种可再充电的能量存储器，并且该可再充电的能量存储器被配置为向该通信接口供电。

根据第三方面，一种阀控制器包括用于接收与阀相对应的控制信号的第一输入端以及用于经由无线通信信道从无线位置变换器接收无线位置信号的第二输入端，其中，该无线位置信号用于指示该阀的致动器的位置。一个输出端发送用于控制该阀的致动器的驱动信号，由该阀控制器基于该控制信号和该无线位置信号确定该驱动信号。该无线通信信道是该无线位置变换器与该阀控制器之间的唯一的连接。

进一步根据前述的第一、第二或第三方面中的任意一个或多个，一种用于生成无线位置信号的方法、一种位置变换器和/或一种阀控制器可以以任意希望的组合方式进一步包括下文的优选形式中的任意一个或多个。

在一个优选形式中，该方法可以包括由在该无线位置变换器中包括的或该无线位置变换器附近的能量存储设备对该无线位置变换器供电。

在另一个优选形式中，该方法可以包括通过使用太阳能、该能量存储设备到能量源的临时连接、从本地振动或移动恢复的能量或者来自附近的充电器的感应中的至少一个，再充电该能量存储设备。