Беспроводной пневматический регулятор

Изобретение относится к пневматическим приводным регуляторам, в частности к беспроводному пневматическому регулятору для контроля и управления пневматическими приводами. Пневматический регулятор содержит корпус, соединенный с приводом. Корпус содержит устройство контроля положения с беспроводным коммуникационным интерфейсом. Пневматический регулятор также содержит пневматический модуль управления, присоединенный к корпусу и функционально связанный с приводом. Технический результат – упрощение системы управления. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

В основном настоящее изобретение относится к пневматическим приводным регуляторам, в частности к беспроводному пневматическому регулятору для контроля и управления пневматическими приводами.

Уровень техники

Обычно клапаны используются в системах управления технологическими процессами для манипулирования потоком жидкости. Как правило, работу клапанов регулируют, по меньшей мере, частично посредством устройства управления технологическим процессом, таким как, например, устройство позиционирования. Устройство позиционирования может быть функционально связано со сборным приводом, например, с приводом поступательного движения штока, который механически соединяется с клапаном. В некоторых случаях, вентильные клапаны могут обеспечивать специальные монтажные отверстия, плиты или т.п., которые, например, встроены в или прикреплены к ярму привода для включения устройства позиционирования, устанавливаемого на сборный привод.

В некоторых случаях, беспроводные устройства контроля положения устанавливаются на сборный клапан/привод для контроля положения клапана и обеспечения беспроводного сигнала обратной связи для указывания положения сборного привода. Однако для управления сборным приводом с использованием информации о положении, собранной с помощью беспроводного устройства контроля положения, требуется дополнительное оборудование, детали и соединения.

Раскрытие изобретения

Типовой пневматический регулятор содержит корпус, подключаемый к приводу. Корпус содержит устройство контроля положения с беспроводным коммуникационным интерфейсом. Типовой пневматический регулятор содержит пневматический модуль управления, соединяемый с корпусом и функционально связанный с приводом.

Типовой модуль пневматического регулирования содержат пневматический преобразователь, функционально связываемый с устройством контроля положения, которое имеет беспроводной коммуникационный интерфейс. Типовой пневматический модуль управления содержит пневматический усилитель, функционально связываемый с приводом и пластиной модуля управления для функциональной связи пневматического преобразователя и пневматического усилителя.

Типовое устройство контроля положения содержит корпус, присоединяемый к приводу. Предусмотрено отверстие в корпусе для принятия пневматического модуля управления. Типовое устройство контроля положения содержит беспроводной коммуникационный интерфейс.

Типовой пневматический регулятор содержит корпус, функционально связываемый с приводом. Типовой пневматический регулятор содержит устройство контроля положения, которое заключено в корпус и которое имеет беспроводной коммуникационный интерфейс. Типовой пневматический регулятор содержит пневматический модуль управления, который заключен в корпус и который функционально связан с устройством контроля положения.

Краткое описание графических материалов

Фиг. 1 иллюстрирует типовую блок-схему известной системы управления привода.

Фиг. 2 иллюстрирует пример известного беспроводного устройства контроля положения, которое может быть использовано в соединении с системой управления на Фиг. 1.

Фиг. 3A иллюстрирует описываемый здесь типовой беспроводной пневматический регулятор.

Фиг. 3Б иллюстрирует частично в разобранном виде типовой беспроводной пневматический регулятор на Фиг. 3А

Фиг. 3С иллюстрирует частично в разобранном виде часть типового беспроводного пневматического регулятора на Фиг. 3Б

Фиг. 4А иллюстрирует типовой беспроводной пневматический регулятор на Фиг. 3А со снятым пневматическим модулем управления.

Фиг. 4Б иллюстрирует частично в разобранном виде типовой пневматический регулятор на Фиг. 4А.

Фиг.5 иллюстрирует типовую блок-схему системы управления привода, осуществляемую типовым беспроводным пневматическим регулятором на Фиг. 3А.

Осуществление изобретения

В общем, описываемый здесь типовой беспроводной пневматический регулятор может быть функционально связан с приводом для обеспечения беспроводного контролирования положения клапана и пневматического управления клапаном и сборным приводом. Более конкретно, описываемый здесь типовой пневматический регулятор может контролировать положение клапана и/или вентильного привода и может передавать информацию о положении клапана и/или вентильного привода к системе управления для обработки. После чего система управления может обрабатывать информацию о положении (например, чтобы определить следует клапану либо быть открытым, либо закрытым далее, основываясь на требуемой контрольной точке) и вернуть соответствующие сигналы управления к беспроводному пневматическому регулятору. Беспроводной пневматический регулятор может обработать эти сигналы управления для генерирования пневматического сигнала, который может быть использован для управления сборным приводом в соответствии с сигналами управления посылаемыми системой управления. Таким образом, привод системы управления, использующий описываемый здесь типовой беспроводной пневматический регулятор требует только одно устройство, установленное на сборный привод/клапан во взаимосвязи с системой управления для контроля и управления положением сборного привода.

Дополнительно, описываемый здесь типовой беспроводной пневматический регулятор позволяет пневматическому регулятору преобразовываться из беспроводного пневматического регулятора в беспроводное устройство контроля положения для удовлетворения потребностей при конкретном применении. Модульность типового беспроводного пневматического регулятора также позволяет пневматическому модулю управления отделяться от клапана и сборного привода для облегчения обслуживания или эксплуатации пневматического регулятора.

Ниже предоставлено краткое описание типовой известной системы управления привода 100 применительно к Фиг. 1 перед детальным описанием типового беспроводного пневматического регулятора. Как описано на Фиг. 1, система управления привода 100 содержит систему управления 102. Система управления 102 взаимодействуют (например, посылает сигналы управления) с пневматическим регулятором 104 через проводной канал связи или линию 106. Пневматический регулятор 104 управляет сборным приводом 108 посредством пневматического сигнала 110. По мере того как сборный привод 108 работает, беспроводное устройство контроля положения 112 контролирует положение сборного привода 108. Например, беспроводное устройства контроля положения 112 получает сигнал обратной связи 114, указывающий положение узлового привода 108. Беспроводное устройство контроля положения 112 передает сообщение об информации положения к межсетевому интерфейсу 116 через беспроводную линию связи 118. Затем информация о положении передается от межсетевого интерфейса 116 к системе управления 102 через проводной канал или линию 120.

В типовой известной системе управления привода 100 на Фиг. 1, для управления сборным приводом 108 на основании информации о положении, полученной с помощью беспроводного устройства контроля положения 112, система управления 102 использует пневматический регулятор 104, который соединен со сборным приводом 108 и отделен от беспроводного устройства контроля положения 112. Таким образом, беспроводное устройство контроля положения 112 способно только собирать и передавать информацию о положении и, соответственно, не в состоянии непосредственно контролировать сборный привод 108.

Фиг. 2 иллюстрирует пример известного беспроводного устройства контроля положения 200, которое можно использовать в соединении с типовой системой управления привода 100 на Фиг. 1. Типовым беспроводным устройством контроля положения 200 может быть, например, Fisher® Туре 4300 Series Position Monitor. Беспроводное устройство контроля положения 200 может быть функционально связано со сборным приводом, например, сборным приводом 108 на Фиг. 1, для получения и беспроводной передачи информации о положении сборного привода 108 в систему управления, например, систему управления 102 на Фиг. 1. Типовое беспроводное устройство контроля положения 200 может быть установлено на, например, поворотном клапане или клапане с поступательным движением штока для сбора информации о положении клапана.

Типовое беспроводное устройство контроля положения 200 может собирать и передавать информацию о положении сборного привода 108 по беспроводной связи к системе управления 102. Система управления 102 может затем использовать отдельный пневматический регулятор 104 для управления положением сборного привода 108. Типовое беспроводное устройство контроля положения 200 не в состоянии непосредственно контролировать сборный привод 108, к которому оно крепится.

Фиг. 3А иллюстрирует описываемый здесь типовой беспроводной пневматический регулятор 300. Типовой беспроводной пневматический регулятор 300 содержит корпус 302, содержащий устройство контроля положения, которое имеет беспроводной коммуникационный интерфейс. Корпус 302 может быть функционально связан со сборным приводом, например, сборным приводом 108 на Фиг. 1, давая возможность пневматическому регулятору 300 получать информацию о положении сборного привода 108. Типовой беспроводной пневматический регулятор 300 может быть установлен на, например, поворотном клапане или клапане с поступательным движением штока для сбора информации о положении клапана. Типовой пневматический регулятор 300 может передавать информацию о положении сборного привода 108 по беспроводной связи к системе управления, например, системе управления 102 на Фиг. 1.

После чего система управления 102 может передавать сигнал управления к типовому пневматическому регулятору 300 для управления положением сборного привода 108. Типовой пневматический регулятор 300 содержит пневматический модуль управления 304 для преобразования сигнала управления в пневматический сигнал для управления сборным приводом 108. Таким образом, типовой пневматический регулятор 300 способен собирать и передавать информацию о положении и непосредственно управлять сборным приводом 108.

Типовой пневматический регулятор 300 может осуществлять связь с системой управления 102 на Фиг. 1, как описано выше. Эта связь позволяет системе управления 102 управлять сборным приводом 108 как частью большой системы управления данными, например, системой с несколькими сборными приводами. В альтернативном примере, типовой пневматический регулятор 300 может содержать отдельный блок обработки данных для управления сборным приводом 108 без соединения с системой управления 102.

Кроме того, типовой беспроводной пневматический регулятор 300 может быть преобразован из пневматического регулятора в устройство контроля положения для удовлетворения потребностей при конкретном применении. Пневматический модуль управления 304 может быть снят с корпуса 302, позволяя пневматическому регулятору 300 работать только как беспроводное устройство контроля положения. Дополнительно, модульность типового пневматического регулятора 300 позволяет пневматическому модулю управления 304 быть отделенным от сборного привода 108 для облегчения технического обслуживания или эксплуатации пневматического регулятора 300.

В альтернативном примере, беспроводной пневматический регулятор 300 может быть заключен или объединен в один корпус 302 так, что пневматический модуль управления 304 не может быть снят с пневматического регулятора 300.

Фиг. 3Б иллюстрирует частично в разобранном виде типовой беспроводной пневматический регулятор 300 на Фиг. 3А. Корпус 302 содержит беспроводное устройство контроля положения 306 для сбора и передачи информации о положении сборного привода 108 к системе управления 102 на Фиг. 1. Кроме того, беспроводное устройство контроля положения 306 получает электронные сигналы управления из системы управления 102. Корпус 302 типового беспроводного пневматического регулятора 300 содержит отверстие 308 для принятия пневматического модуля управления 304.

Пневматический модуль управления 304 содержит два пневматических преобразователя 310, размещаемых в отверстии 308 корпуса 302 через уплотнитель 312. Уплотнитель 312 обеспечивает уплотнение между внешними деталями пневматического модуля управления 304 и окружающей средой пневматического регулятора 300. Пневматические преобразователи 310 функционально связываются с пневматическим регулятором 300, используя два проводных разъема 314. Проводные разъемы 314 используют штекерные разъемы, которые принимаются (т.е. вставляются в) соответствующими гнездами штепсельных разъемов 316, прикрепленных к печатной плате 318, заключенной в корпус 302, как проиллюстрировано на Фиг. 3С. Во время работы печатная плата 318 позволяет каждому пневматическому преобразователю 310 быть независимо управляемым. Электромагнитный интерференционный экран 320 перекрывает печатную плату 318, когда пневматический регулятор 300 находится в собранном виде. Соответствующие гнезда штепсельных разъемов 316 на печатной плате 318 могут быть доступны без снятия экрана 320.

Пневматические преобразователи 310 преобразовывают электронный сигнал управления (например, напряжение, ток и т.д.), получаемый беспроводным устройством контроля положения 306 из системы управления 102, в пневматический сигнал (например, пропорциональным клапаном). Пневматическими преобразователями 310 могут быть, например пьезоэлектрический клапан управления или электромагнитный клапан управления. Используются два пневматических преобразователя 310, дающие возможность пневматическому регулятору 300 управлять сборным приводом 108 на Фиг. 1 в положениях открыто и закрыто.

Пневматический модуль управления 304 содержит пластину пневматического модуля управления 322 для функционального соединения пневматических преобразователей 310 к пневматическим усилителям, в этом примере, золотниковому клапану 324. Пластина пневматического модуля управления 322 представляет собой пневматический коллектор для изолирования и направления пневматического сигнала, образованного пневматическими преобразователями 310, к золотниковому клапану 324. Пневматические преобразователи 310 прикрепляются к пластине 322, используя крепежные детали 326. Крепежные детали 328 используются для соединения пластины 322 к корпусу 302. Уплотнитель 330 размещается между пластиной 322 и золотниковым клапаном 324. Крепежные детали 332 размещаются в золотниковом клапане 324 для соединения пневматического модуля управления 304 с корпусом 302 пневматического регулятора 300. Крепежными деталями 326, 328 и 332 могут быть, например, винты или любые другие металлический крепежные изделия, способные присоединять пневматический модуль управления 304 к корпусу 302.

Пневматический модуль управления 304 содержит золотниковый клапан 324 для пневматического управления сборным приводом 108 на Фиг.1. Золотниковый клапан 324 принимает пневматический сигнал от пневматических преобразователей 310 через пластину 322 и усиливает пневматический сигнал. В этом примере, золотниковый клапан 324 используется для пневматического управления сборным приводом 108. Однако, может быть использован любой другой пневматический усилитель для усиления пневматического сигнала из пневматических преобразователей 310 и управления сборным приводом 108, например тарельчатый клапан, пневматический мембранный клапан или пневматический релейный клапан. Золотниковый клапан 324 содержит впускное отверстие 334 и два выпускных отверстия 336. Выпускные отверстия 334 и 336 могут иметь резьбу, позволяя пневматическому регулятору 300 быть соединенным к узловому приводу 108 через, например, трубопровод. Золотниковый клапан 324 используется для управления положением сборного привода 108 в соответствии с принятым сигналом управления.

В примере на Фиг. 3Б, беспроводной пневматический регулятор 300 может функционировать, как описано выше, для непосредственного управления пневматическими устройствами, сборным клапаном/приводом или, альтернативно, может быть использоваться в основном как беспроводное устройство контроля положения путем снятия пневматического модуля управления 304 с пневматического регулятора 300, как описано ниже на Фиг. 4А-4Б.

Фиг. 4А иллюстрирует типовой беспроводной пневматический регулятор 300 на Фиг. 3А со снятым пневматическим модулем управления 304. Съемная крышка 402 прикрепляется к корпусу 302, где был размещен пневматический модуль управления 304 на Фиг. 3А, позволяя пневматическому регулятору 300 функционировать в основном как беспроводное устройство контроля положения. Пневматический модуль управления 304 на Фиг. 3А снимается путем снятия крепежных деталей 332 и снятием (т.е., отсоединением) проводных разъемов 314 от соответствующих гнезд штепсельных разъемов 316 на печатной плате 318. Соответствующие гнезда штепсельных разъемов 316 доступны путем снятия или открытия передней крышки 404 корпуса 302.

Фиг. 4Б иллюстрирует частично в разобранном виде типовой беспроводной пневматический регулятор 300 на Фиг. 3А со снятым пневматическим модулем управления 304. Корпус 302 содержит беспроводное устройство контроля положения 306 на Фиг. 3А для сбора и передачи информации о положении сборного привода 108 к системе управления 102 на Фиг. 1. Передняя крышка 404 единожды заменяется на корпусе 302, когда пневматический модуль управления 304 снят.Уплотнитель 312 размещен между отверстием 308 корпуса 302 и съемной крышкой 402, и крышка 402 прикрепляется к корпусу с использованием крепежных деталей 332.

Фиг.5 иллюстрирует типовую блок-схему системы управления привода 500, реализовываемую типовым беспроводным пневматическим регулятором 300 на Фиг. 3А. Посредством того как сборный привод 108 работает, пневматический регулятор 300 управляет положением сборного привода 108 путем принятия сигнала обратной связи 114, указывающего положение узлового привода 108. Пневматический регулятор 300 передает информацию о положении к межсетевому интерфейсу 116 через беспроводную линию связи 118. После чего информация о положении сообщается от межсетевого интерфейса 116 в систему управления 102 через проводной канал или линию 120. Система управления 102 посылает электрические сигналы управления в пневматический регулятор 300 через проводной канал или линию 120 и беспроводную линию связи 118. Пневматический регулятор 300 непосредственно управляет сборным приводом 108 путем преобразования электрических сигналов управления в пневматический сигнал 110. Таким образом, в примере на Фиг. 5, система управления 102 должна взаимодействовать только с пневматическим регулятором 300 на Фиг. 3А как для сбора, так и для передачи информации о положении и для непосредственного управления сборным приводом 108.

Хотя некоторые примеры способов и устройств были описаны здесь, объем охвата этого патента не ограничивается этим. Напротив, этот патент охватывает все способы, устройства и детали производства, должным образом попадающие в объем прилагаемой формулы буквально или в рамках теории эквивалентов.

1. Пневматический регулятор, который содержит:

- корпус, соединенный с приводом и содержащий устройство контроля положения,

имеющее беспроводной коммуникационный интерфейс; и

- пневматический модуль управления, присоединенный к корпусу и функционально связанный с приводом через пневматический усилитель.

2. Пневматический регулятор по п. 1, где корпус содержит отверстие для принятия пневматического модуля управления.

3. Пневматический регулятор по п. 2, дополнительно содержащий крышку, закрепляемую сверху отверстия, когда снимается пневматический модуль управления.

4. Пневматический регулятор по п. 1, при этом пневматический модуль управления функционально связан с устройством контроля положения через проводной соединитель.

5. Пневматический регулятор по п. 1, при этом устройство контроля положения выполнено для контроля положения привода.

6. Пневматический регулятор по п. 1, при этом пневматический регулятор обеспечивает положение привода в системе управления посредством беспроводного коммуникационного интерфейса.

7. Пневматический регулятор по п. 6, при этом пневматический регулятор выполнен для принятия сигнала управления из системы управления посредством беспроводного коммуникационного интерфейса.

8. Пневматический регулятор по п. 7, при этом пневматический модуль управления выполнен для преобразования сигнала управления в пневматический сигнал.

9. Пневматический регулятор по п. 8, при этом пневматический регулятор выполнен для управления положением привода, используя пневматический сигнал.

10. Пневматический модуль управления, который содержит:

- пневматический преобразователь, функционально связанный с устройством контроля положения, которое имеет беспроводной коммуникационный интерфейс;

- пневматический усилитель, функционально связанный с приводом; и

- пластину модуля управления для функциональной связи пневматического преобразователя и пневматического усилителя.

11. Пневматический модуль управления по п. 10, при этом пневматический преобразователь функционально подключен к устройству контроля положения через проводной соединитель.

12. Пневматический модуль управления по п. 10, при этом пневматический преобразователь выполнен для преобразования сигнала управления, принятого с помощью устройства контроля положения посредством беспроводного коммуникационного интерфейса, в пневматический сигнал.

13. Пневматический модуль управления по п. 10, при этом пневматический преобразователь содержит по меньшей мере один пьезоэлектрический клапан управления или электромагнитный клапан управления.

14. Пневматический модуль управления по п. 10, при этом пневматический усилитель содержит по меньшей мере один золотниковый клапан, тарельчатый клапан, пневматический мембранный клапан или пневматический релейный клапан.

15. Пневматический модуль управления по п. 12, при этом пластина модуля управления выполнена для направления пневматического сигнала к пневматическому усилителю.

16. Пневматический модуль управления по п. 12, при этом пневматический усилитель усиливает пневматический сигнал.

17. Пневматический модуль управления по п. 12, при этом пневматический усилитель выполнен для управления положением привода, используя пневматический сигнал.

18. Устройство контроля положения, которое включает:

- корпус, соединенный с приводом;

- отверстие в корпусе для принятия пневматического модуля управления, причем

пневматический модуль управления соединен с приводом через пневматический усилитель; и

- беспроводной коммуникационный интерфейс.

19. Устройство контроля положения по п. 18, дополнительно содержащее крышку, закрепляемую сверху отверстия в корпусе, когда пневматический модуль управления не соединен с корпусом.

20. Устройство контроля положения по п. 18, при этом устройство контроля положения выполнено для управления положением привода.

21. Устройство контроля положения по п. 18, при этом устройство контроля положения обеспечивает положение привода в системе управления посредством беспроводного коммуникационного интерфейса.

22. Устройство контроля положения по п. 18, при этом устройство контроля положения выполнено для принятия команды из системы управления посредством беспроводного коммуникационного интерфейса.

23. Пневматический регулятор, который содержит:

- корпус, функционально связанный с приводом;

- устройство контроля положения, заключенное в корпус и имеющее беспроводной коммуникационный интерфейс; и

- пневматический модуль управления, заключенный в корпус, при этом пневматический модуль управления функционально связан с устройством контроля положения, причем пневматический модуль управления соединен с приводом через пневматический усилитель.

24. Пневматический регулятор по п. 23, при этом пневматический модуль управления функционально связан с устройством контроля положения, используя проводной соединитель.

25. Пневматический регулятор по п. 23, при этом устройство контроля положения выполнено для контроля положения привода.

26. Пневматический регулятор по п. 23, при этом пневматический регулятор обеспечивает положение привода в системе управления посредством беспроводного коммуникационного интерфейса.

27. Пневматический регулятор по п. 26, при этом пневматический регулятор выполнен для принятия сигнала управления из системы управления посредством беспроводного коммуникационного интерфейса.

28. Пневматический регулятор по п. 27, при этом пневматический модуль управления выполнен для преобразования сигнала управления в пневматический сигнал.

29. Пневматический регулятор по п. 28, при этом пневматический регулятор выполнен для управления положением привода, используя пневматический сигнал.