СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УДАЛЕННЫМ КЛАПАНОМ Российский патент 2018 года по МПК F15B13/43 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее раскрытие относится к системам управления технологическими процессами, в частности, к управлению удаленным клапаном, который питается от батареи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Системы управления технологическими процессами, такие как распределенные или наращиваемые системы управления технологическими процессами, широко распространенные в производственных процессах химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей, обычно включают в себя один или большее количество контроллеров технологического процесса, связанных в режиме обмена данными по меньшей мере с одной главной рабочей станцией или пользовательской рабочей станцией и с одним или большим количеством полевых устройств по шинам аналоговой, цифровой или комбинированной аналого-цифровой передачи. Полевые устройства, которыми могут являться, например, регулирующие клапаны, позиционеры клапанов, переключатели и передатчики (например, датчики температуры, давления и расхода) выполняют в технологическом процессе такие функции, как открывание или закрывание клапанов и измерение параметров технологического процесса. Контроллер технологического процесса принимает сигналы, указывающие на результаты измерений технологического процесса, выполненных полевыми устройствами, и/или другую информацию, относящуюся к полевым устройствам, и использует эту информацию для выполнения стандартной программы управления с целью генерации управляющих сигналов, посылаемых по шинам к полевым устройствам для управления ходом технологического процесса. Информация от каждого из полевых устройств и от контроллера, как правило, доступна одному или большему количеству приложений, выполняемых пользовательской рабочей станцией, что позволяет оператору осуществлять любую требуемую функцию, относящуюся к технологическому процессу - такую, как визуальный контроль текущего состояния технологического процесса и/или изменение хода технологического процесса. В случае отказа полевого устройства возможны нарушения рабочего состояния всей системы управления технологическим процессом.

[0003] Один аспект раскрытого здесь изобретения относится к способу управления удаленным клапаном с пневматическим приводом, задействованным в системе управления технологическим процессом. Способ включает в себя обеспечение подачи текучей среды к питающемуся от батареи узлу управляющих клапанов, функционально связанному с узлом выпускного клапана, активацию первого управляющего клапана узла управляющих клапанов для обеспечения подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана в первое положение переключения, деактивацию первого управляющего клапана узла управляющих клапанов и поддержание узла выпускного клапана в первом положении переключения.

[0004] Другой аспект раскрытого здесь изобретения относится к системе для управления удаленным клапаном с пневматическим приводом. Система содержит питающийся от батареи узел управляющих клапанов, функционально связанный с узлом выпускного клапана, и процессор, функционально связанный с первым управляющим клапаном питающегося от батареи узла управляющих клапанов и вторым управляющим клапаном питающегося от батареи узла управляющих клапанов. Система содержит память, функционально связанную с процессором, и хранящийся в памяти модуль управления, причем модуль управления на стадии выполнения его процессором активирует первый управляющий клапан для обеспечения подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана в первое положение переключения, и деактивирует первый управляющий клапан для блокировки подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана в первое положение переключения, причем узел выпускного клапана остается в первом положении переключения.

[0005] Другой аспект раскрытого здесь изобретения относится к материальному машиночитаемому носителю данных, хранящему инструкции для управления удаленным клапаном с дистанционным приводом, задействованным в системе управления технологическим процессом, причем инструкции при выполнении их одним или большим количеством процессоров системы управления понуждают один или большее количество процессоров к активации первого управляющего клапана узла управляющих клапанов для обеспечения подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана в первое положение переключения, к деактивации первого управляющего клапана узла управляющих клапанов и к поддержанию узла выпускного клапана в первом положении переключения.

[0006] В продолжение соответствия аспектам раскрытого здесь изобретения любые из предшествующих описанных вариантов реализации (одного или большего количества) могут дополнительно включать в себя любые из далее описываемых вариантов реализации (один или большее количество).

[0007] В одном варианте способ включает в себя подтверждение положения узла выпускного клапана в качестве первого положения переключения.

[0008] В другом варианте способа подтверждение положения включает в себя прием сигнала обратной связи, обозначающего положение, от датчика положения, находящегося вблизи узла выпускного клапана.

[0009] В еще одном варианте способа подтверждение положения узла выпускного клапана включает в себя выдержку времени предварительно заданной длительности после активации первого управляющего клапана узла управляющих клапанов.

[0010] В еще одном варианте способ включает в себя активацию второго управляющего клапана узла управляющих клапанов для отпирания потока текучей среды, переводящего узел выпускного клапана во второе положение переключения, деактивацию второго управляющего клапана узла управляющих клапанов и поддержание узла выпускного клапана во втором положении переключения.

[0011] В еще одном варианте способ включает в себя подтверждение положения узла выпускного клапана в качестве второго положения переключения.

[0012] В еще одном варианте система содержит датчик положения, функционально связанный с процессором для подтверждения нахождения узла выпускного клапана в первом положении переключения перед деактивацией первого управляющего клапана.

[0013] В еще одном варианте система содержит таймер, функционально связанный с процессором для предварительного задания длительности выдержки времени от момента активации первого управляющего клапана до момента деактивации первого управляющего клапана.

[0014] В еще одном варианте системная выдержка времени длится приблизительно не менее трех секунд.

[0015] В еще одном варианте системная выдержка времени находится в диапазоне от примерно двух до примерно пяти секунд.

[0016] В еще одном варианте системный модуль управления на стадии выполнения его процессором активирует второй управляющий клапан для отпирания подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана во второе положение переключения, и деактивирует второй управляющий клапан для блокировки подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана во второе положение переключения, причем узел выпускного клапана остается во втором положении переключения.

[0017] В еще одном варианте первый управляющий клапан и/или второй управляющий клапан системы представляет собой пьезоэлектрический клапан.

[0018] В еще одном варианте системный узел выпускного клапана включает в себя бистабильный золотниковый клапан поворотного типа или бистабильный золотниковый клапан скользящего типа.

[0019] В еще одном варианте материальный машиночитаемый носитель данных содержит дополнительную инструкцию, которая при выполнении ее одним или большим количеством процессоров системы управления понуждает один или большее количество процессоров к подтверждению нахождения узла выпускного клапана в первом положении переключения.

[0020] В варианте с другой формой материального воплощения машиночитаемого носителя данных один или большее количество процессоров подтверждают нахождение узла выпускного клапана в первом положении переключения путем по меньшей мере получения сигнала обратной связи, обозначающего положение, от датчика положения, находящегося вблизи узла выпускного клапана.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение системы управления технологическим процессом с одним или большим количеством полевых устройств, построенной в соответствии с принципами раскрытого здесь изобретения.

[0022] Фиг. 2А представляет собой схематическое изображение примера узла управляющих клапанов, построенного в соответствии с принципами раскрытого здесь изобретения.

[0023] Фиг. 2 В представляет собой схематическое изображение внутреннего построения управляющего клапана, показанного на фиг. 2А.

[0024] Фиг. 2С представляет собой схематическое изображение электрического эквивалента управляющего клапана, показанного на фиг. 2А и 2 В.

[0025] Фиг. 3 представляет собой логическую блок-схему примера способа для управления клапаном в соответствии с одним вариантом осуществления описанного здесь раскрытия изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] Как показано на фиг.1, система 10 управления технологическим процессом, построенная в соответствии с одним вариантом реализации раскрытого здесь изобретения, содержит одно или большее количество полевых устройств 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 33, 34, обменивающихся данными с контроллером 11 технологического процесса. Контроллер 11 технологического процесса связан обменом данными с архиватором 12 данных и с одной или большим количеством рабочих станций 13. Каждая рабочая станция 13 содержит пользовательский интерфейс 14, облегчающий обмен данными с системой 10 управления технологическим процессом. Пользовательский интерфейс 14 может содержать одно или большее количество устройств - таких, как дисплей, сенсорный экран, клавиатура, и мышь. При таком построении контроллер 11 посылает сигналы к полевым устройствам 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 33, 34 и к рабочим станциям 13 и получает сигналы от них же для управления системой 10 управления технологическим процессом.

[0027] В более подробном рассмотрении контроллер 11 технологического процесса системы 10 управления технологическим процессом 10 в варианте исполнения, показанном на фиг.1, соединен аппаратно-зафиксированными каналами связи с полевыми устройствами 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 через карты 26 и 28 ввода/вывода. Архиватором данных 12 может являться устройство сбора данных любого требуемого типа, содержащее память любого требуемого типа и программное обеспечение, аппаратные средства или программно-аппаратные средства любого известного или требуемого типа для хранения данных. Кроме того, хотя архиватор 12 данных изображен на фиг.1 в виде отдельного устройства, он может вместо этого или в дополнение к этому являться частью одной из рабочих станций 13 или другого вычислительного устройства, например, сервера. Контроллер 11, которым может являться, например, контроллер DeltaV™, продаваемый компанией Emerson Process Management, соединен в режиме обмена данными с рабочими станциями 13 и архиватором 12 данных через коммуникационную сеть 24 - например, путем подключения к сети Интернет или Ethernet.

[0028] Полевые устройства 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 показаны связанными с контроллером 11 в режиме обмена данными по схеме аппаратно зафиксированных соединений, которая может включать в себя использование любых требуемых программных, аппаратных и/или программно-аппаратных средств для осуществления передачи по аппаратно зафиксированным каналам, например, передачи по стандартному каналу 4-20 мА и/или любой передачи с использованием любого интеллектуального протокола передачи - такого как FOUNDATION^® Fieldbus, HART^® и др. Полевыми устройствами 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 могут являться устройства любых типов - такие, как датчики, узлы регулирующих клапанов, передатчики, позиционеры; при этом картами ввода/вывода 26 и 28 могут являться устройства ввода/вывода любых типов, соответствующие любому требуемому протоколу передачи или протоколу контроллера. В варианте реализации изобретения, показанном на фиг. 1, полевыми устройствами 15, 16, 17, 18 являются устройства стандарта 4-20 мА, осуществляющие связь по аналоговым каналам с картой ввода/вывода 26; при этом цифровыми полевыми устройствами 19, 20, 21, 22 могут являться интеллектуальные устройства (например, коммуникационные устройства HART^® и полевые устройства Fieldbus), осуществляющие связь по цифровой шине к карте ввода/вывода 28 согласно протоколу передачи Fieldbus. Конечно, допускается соответствие полевых устройств 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 любому другому требуемому стандарту (стандартам) или протоколам, включая любые стандарты или протоколы будущей разработки.

[0029] Система 10 управления технологическим процессом, показанная на фиг.1, содержит также ряд полевых устройств 23, 30, 31, 32, 33, 34 беспроводной связи, установленных на контролируемой и/или управляемой промышленной установке. В качестве полевого устройства 23 показан узел регулирующего клапана, содержащий, например, регулирующий клапан; при этом в качестве полевых устройств 30, 31, 32, 33, 34 изображены передатчики - например, датчики переменных значений параметров процесса. Беспроводная связь может быть установлена между контроллером 11 и полевыми устройствами 23, 30, 31, 32, 33, 34 с использованием любого требуемого оборудования беспроводной связи, включая аппаратные, программные, аппаратно-программные средства или любое их сочетание, известное в настоящем или разработанное в будущем. В варианте, показанном на фиг. 1, антенна 25 соединена с узлом 23 регулирующего клапана, чтобы предоставить беспроводную связь узлу 23 регулирующего клапана. Аналогично, антенна 35 соединена с передатчиком 30 и призвана упростить для него беспроводную связь, в то время как маршрутизатор беспроводной связи или другой модуль 36, имеющий антенну 37, соединен с передатчиками 31, 32, 33, 34 для предоставления им скоординированной коллективной беспроводной связи. Полевые устройства 23, 30, 31, 32, 33, 34, 36 или соответствующие им аппаратные средства могут выполнять операции стека протоколов, используемые соответствующим протоколом беспроводной связи, для приема, декодирования, маршрутизации, кодирования и посылки сигналов беспроводной связи через антенны 25, 35, 37 для осуществления беспроводной связи между контроллером 11 технологического процесса 11 и узлом 23 регулирующего клапана 23 и передатчиками 30, 31, 32, 33, 34.

[0030] В случае необходимости узел 23 регулирующего клапана может в качестве части своей работы выдавать результаты измерений, выполненных датчиками внутри узла 23 регулирующего клапана, или другие данные, сформированные или вычисленные узлом 23 регулирующего клапана, контроллеру 11. Конечно, узел 23 регулирующего клапана может также известным способом получать управляющие сигналы от контроллера 11, чтобы влиять на физические параметры, например, на расход потока внутри технологического процесса в целом. Кроме того, передатчики 30, 31, 32, 33, 34 могут образовывать единственный канал связи между различными датчиками (передатчиками) технологического процесса и контроллером 11 технологического процесса и в этом качестве служат основой для посылки точно выверенных сигналов к контроллеру 11 для обеспечения бесперебойного хода технологического процесса. Передатчики 30, 31, 32, 33, 34, часто именуемые передатчиками значений переменных параметров технологического процесса (PVT), могут играть заметную роль в координировании процесса управления в целом.

[0031] Контроллер 11 технологического процесса функционально связан с одним или большим количеством устройств ввода/вывода 40, 41, каждое из которых соединено с соответствующей антенной 42, 43, причем устройства ввода/вывода и антенны действуют в качестве передатчиков/приемников для осуществления беспроводной связи с полевыми устройствами 23, 30, 31, 32, 33, 34 беспроводной связи через одну или большее количество сетей беспроводной связи. Для беспроводной связи с полевыми устройствами 23, 30, 31, 32, 33, 34 можно использовать один или большее количество известных протоколов беспроводной передачи - таких, как протокол WirelessHART^®, протокол Ember, протокол Wi-Fi, IEEE-стандарт беспроводной связи и др. Более того, устройства ввода/вывода 40, 41 могут выполнять операции стека протоколов, используемые этими протоколами связи для приема, декодирования, маршрутизации, кодирования и посылки сигналов беспроводной связи через антенны 25, 35, 37, 42, 43 для осуществления беспроводной связи между контроллером 11 и узлом 23 регулирующего клапана 23 и передатчиками 30, 31, 32, 33, 34.

[0032] Как показано на фиг. 1, контроллер 11 обычно содержит процессор 44, который реализует одну или большее количество стандартных программ 45 диагностики и/или управления технологическим процессом (или любого модуля, блока или подпрограммы такой программы), хранящихся в памяти 46, или контролирует их выполнение. Стандартные программы 45 диагностики и/или управления технологическим процессом, хранящиеся в памяти 46, могут включать в себя циклы управления, реализуемые в рамках работы промышленной установки, или могут быть связаны с ними. В целом и в пределах хорошо известных сведений контроллер 11 технологического процесса выполняет одну или большее количество стандартных управляющих программ 45 и взаимодействует с полевыми устройствами 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 33, 34, пользовательскими рабочими станциями 13 и архиватором 12 данных для управления технологическим процессом в любой требуемой форме.

[0033] В одной конкретной конфигурации удаленное полевое устройство 23 может содержать узел регулирующего клапана, выдающий на выходе значение для среды жидкостного типа - например, пневматическое или гидравлическое давление. В некоторых вариантах реализации возможно питание полевого устройства 23 от источника с конечным запасом энергии - такого, как аккумуляторная батарея, топливный элемент, и т.п.В целях экономии энергии полевое устройство 23 может включать в себя или использовать узел управляющих клапанов, построенный в соответствии с принципами раскрытого здесь изобретения, для управления выпускным клапаном посредством контроллера 11 технологического процесса.

[0034] Обратимся теперь к фиг. 2А-2С, где полевое устройство 23 беспроводной связи, показанное на фиг. 1, изображено с целью описания на фиг. 2А в виде узла 200 регулирующего клапана. Узел 200 регулирующего клапана включает в себя питающийся от батареи узел 202 управляющих клапанов, функционально связанный с узлом 204 выпускного клапана. Узел 204 выпускного клапана может представлять собой пневматический регулирующий клапан направленного действия, который обеспечивает прохождение текучей среды на свой вход и/или со своего выхода по различным путям. Узел 204 выпускного клапана может содержать золотниковый клапан поворотного типа или золотниковый клапан скользящего типа, управляемый внутри цилиндра механическим или электрическим способом. При перемещении золотника открывается или блокируется путь прохождения текучей среды к паре или от пары выходных отверстий - например, выходных, или выпускных отверстий 206, 208 узла 200 регулирующего клапана. Первое выходное отверстие 206 и второе выходное отверстие 208 могут взаимодействовать для перемещения исполнительного элемента в первом и втором направлениях между первым и вторым положением, например, для открывания и закрывания клапана. Таким образом, когда текучая среда вытекает из первого выпускного отверстия 206, исполнительный элемент может быть перемещен в первом направлении в первое положение переключения, а при вытекании текучей среды из второго выпускного отверстия 208 возможно перемещение исполнительного элемента во втором направлении, или назад во второе положение переключения.

[0035] Питающийся от батареи узел 202 управляющих клапанов содержит пару питающихся от батареи управляющих клапанов 210, 212, функционально связанных с контроллером и процессором - например, с контроллером 11 и процессором 44 системы управления 10, показанной на фиг. 1. Следует понимать, что независимо от использования термина "батарейное питание" для обозначения того, что управляющие клапаны 210, 212 питаются от аккумуляторной батареи, в понятие "батарейное питание" включаются также другие источники накопленной энергии - такие как топливный элемент, перезаряжаемая батарея и т.п. По меньшей мере один управляющий клапан 210, 212 использует батарею, или поддерживается батареей, в состоянии, когда управляющий клапан 210, 212 "включен", приводится в действие, или активируется, в большей степени по сравнению с состоянием, когда управляющий клапан 210, 212 "выключен", не приводится в действие, или не активируется. Пьезоэлектрический клапан может быть хорошо приспособлен к использованию в качестве одного или обоих управляющих клапанов 210, 212 в питающемся от батареи узле 202 управляющих клапанов благодаря своему низкому энергопотреблению; однако возможно также использование клапанов других типов.

[0036] Как показано на фиг.2 В с детализацией управляющего клапана, каждый управляющий клапан 210, 212 функционально связан с батареей 205. Каждый управляющий клапан 210, 212 содержит впускное отверстие (а), общее/выходное отверстие (b), и выпускное отверстие (с). Общее отверстие (b) первого управляющего клапана 210 сообщается по текучей среде с первым выходным отверстием 214 узла 202 управляющих клапанов, которое дополнительно сообщается с первым входным отверстием 218 узла 204 выпускного клапана. Общее отверстие (b) второго управляющего клапана 212 сообщается по текучей среде со вторым выходным отверстием 216 узла 202 управляющих клапанов 202, которое дополнительно сообщается со вторым входным отверстием 220 узла 204 выпускного клапана.

[0037] Каждый управляющий клапан 210, 212 выполнен также с возможностью приема управляющего сигнала от контроллера 11. В процессе работы управляющий клапан 210, 212 при получении управляющего сигнала может быть приведен в действие, или активирован, для соединения общего отверстия (b) с впускным отверстием (а) или выпускным отверстием (с), как показано на электрическом эквиваленте управляющего клапана 210, 212 на фиг. 2С.Например, питающийся от батареи управляющий клапан 210, 212 может быть приведен в действие, или активирован, чтобы обеспечить соединение для подачи жидкости, имеющейся во впускном отверстии (а), к общему отверстию (b), что обеспечит требуемую подачу текучей среды к соответствующему впускному отверстию 218, 220 узла 204 выпускного клапана. В альтернативном варианте каждый питающийся от батареи управляющий клапан 210, 212 может быть приведен в действие, или активирован, чтобы соединить общее отверстие (b) с выпускным отверстием (с), что позволит слить текучую среду из узла 204 выпускного клапана. В этом качестве каждый управляющий клапан 210, 212 может реагировать на электрический управляющий сигнал путем открывания/закрывания отверстий пневматической цепи, чтобы обеспечить подачу текучей среды от впускного отверстия (а) к узлу 204 выпускного клапана или обеспечить слив текучей среды из узла 204 выпускного клапана в выпускное отверстие (с). Иными словами, при открытых/закрытых отверстиях пневматической цепи управляющего клапана 210, 212 осуществляется нагнетание и/или разрежение сжатого воздуха в направлении входа 218, 220 узла 204 выпускного клапана, и при этом узел 204 выпускного клапана 204 манипулирует своим выходом заданным образом. Узел 204 выпускного клапана (например, бистабильный клапан) способен поддерживать состояние своего выхода (выходов) без необходимости постоянного ввода сигнала от управляющего клапана 210, 212 в узел 204 выпускного клапана. То есть, как только на выходе узла 204 выпускного клапана установилось стабильное состояние, или положение переключения, от управляющего клапана 210, 212 не требуется более поддержание своего выходного сигнала к узлу 204 выпускного клапана и, как следствие этого, может быть прекращена передача, или подача управляющего электрического сигнала от контроллера 11 для приведения в действие, или активации соответствующего управляющего клапана.

[0038] В варианте реализации питающегося батареей узла 202 управляющих клапанов, показанном на фиг. 2А, пара управляющих клапанов 210, 212 встроена в узел 202 управляющих клапанов. Первый управляющий клапан 210 приводится в действие или активируется управляющим сигналом от контроллера 11, что позволяет подводить текучую среду к узлу 204 выпускного клапана и перемещать узел 204 выпускного клапана между первым и вторым положениями. В частности, возможна временная подача управляющего электрического сигнала к первому управляющему клапану 210 в течение периода, достаточного для доставки текучей среды, имеющейся во впускном отверстии (а), к узлу 204 выпускного клапана 204 и для перевода узла 204 выпускного клапана в правильное положение. Когда узел 204 выпускного клапана находится в правильном положении, подача управляющего сигнала от процессора прекращается, управляющий клапан 210 более не приводится в действие (не активируется), и потребление электрической энергии от батарейного источника питания 205 существенно сокращается или по существу прекращается. Для перемещения узла 204 выпускного клапана и изменения его положения возможна посылка контроллером 11 другого управляющего сигнала для приведения в действие, или активации второго управляющего клапана 212 в течение времени, достаточного для доставки текучей среды, имеющейся во впускном отверстии (а), к узлу 204 выпускного клапана и для перевода узла 204 выпускного клапана в другое положение. Аналогично, когда посылка управляющего сигнала от контроллера 11 отсутствует или прекращена, положение узла 204 выпускного клапана сохраняется независимо от того, что управляющий клапан 212 более не приводится в действие (не активируется), и потребление электрической энергии от батарейного источника питания 205 существенно сокращается или по существу прекращается.

[0039] Управляющие клапаны 210, 212 узла 202 управляющих клапанов 202 используются в сочетании с узлом 204 выпускного клапана с целью создания пневматического выхода для технического измерительного прибора. Это значит, что узел 204 выпускного клапана может выполнять функции вторичной стадии, что позволяет приводить в действие, или активировать управляющие клапаны 210, 212 в узле 202 управляющих клапанов (например, первой стадии) в течение лишь короткого периода времени. Иными словами, как только на выходе узла 204 выпускного клапана устанавливается стабильное состояние в качестве реакции на выходной сигнал узла 202 управляющих клапанов (например, одного или обоих управляющих клапанов 210, 212) и узел 204 переводится в требуемое положение, передача электрического управляющего сигнала от контроллера 11 к управляющим клапанам 210, 212, может быть прекращена или прервана, поскольку узел 204 выпускного клапана способен поддерживать состояние на своем вторичном пневматическом выходе (см., например, бистабильный клапан) без необходимости поддержания состояния на его выходе управляющим клапаном (клапанами) 210, 212. То есть, узел 200 регулирующего клапана обеспечивает временное приведение в действие, или активацию управляющих клапанов 210, 212, что приводит к снижению потребления энергии от источника питания 205 с конечным запасом энергии.

[0040] Перед деактивацией, или прекращением приведения в действие управляющего клапана узла управляющих клапанов процессор 11 может первоначально определить, переведен ли выпускной клапан узла 204 выпускного клапана в предназначенное для него положение. Процессор 11 может определить, переведен ли выпускной клапан в предназначенное для него положение, при использовании датчика 222 положения (перемещения), расположенного вблизи узла 204 выпускного клапана, для обнаружения того, прекратилось ли перемещение соответствующего выпускного клапана (клапанов) узла 204 выпускного клапана. Если перемещение выпускного клапана не требуется, процессор 11 прекращает посылку электрического управляющего сигнала к соответствующему управляющему клапану 210, 212. В альтернативном варианте процессор 11 может определить, установлены ли выпускные клапаны (клапан) в предназначенное для них положение, с помощью датчика 224 положения (перемещения), установленного вблизи узла 202 управляющих клапанов, для обнаружения того, прекратилось ли перемещение или произошла ли установка на конечную позицию соответствующего управляющего клапана 210 и/или 212, что может указывать на установку в конечное положение соответствующих выпускных клапанов (клапана) узла 204 выпускного клапана. Кроме того, процессор 11 может определить, что выпускной клапан узла 204 выпускного клапана установлен в предназначенное для него положение, по признаку того, что время достаточное для перемещения выпускного клапана (клапанов) между двумя позициями переключения, истекло с того момента, когда процессором 11 отправлен управляющий сигнал к узлу 202 управляющих клапанов для перемещения выпускного клапана (клапанов).

[0041] На блок-схеме 300 (фиг. 3) представлен в качестве примера способ управления удаленным клапаном с пневматическим приводом, реализуемый в системе управления технологическим процессом, показанной на фиг. 1. Данный способ может быть заложен в модуль 45, сохраняемый в памяти 46 и созданный с возможностью выполнения его процессором 44. Текучую среду подают в узел 202 управляющих клапанов (шаг 302). После получения запроса на перемещение выпускного клапана узла 204 выпускного клапана (шаг 304) осуществляется передача управляющего сигнала от контроллера 11 для временного приведения в действие, или активации питающегося от батареи узла 202 управляющих клапанов с целью обеспечить подачу текучей среды для перевода узла 204 выпускного клапана в требуемое положение переключения (шаг 306). В зависимости от положения узла 204 выпускного клапана возможно перемещение, или приведение в действие исполнительного элемента для открывания ил закрывания другого клапана. Контроллер 11 может подтвердить, что выпускной клапан узла выпускного клапана установлен в предназначенное для него положение (шаг 308), и после такого подтверждения контроллер может деактивировать узел управляющих клапанов путем прекращения посылки управляющего сигнала к узлу управляющих клапанов (шаг 310). Поскольку узел выпускного клапана имеет два устойчивых состояния, положение переключение сохраняется, несмотря на деактивацию узла управляющих клапанов (шаг 312).

[0042] Из приведенного выше описания ясно, что система для управления клапаном, в которой реализована совместная работа узла выпускного клапана и узла управляющих клапанов, способна обеспечить существенное энергосбережение при сохранении эксплуатационной целостности системы управления.

[0043] Хотя в данном документе описаны конкретные примеры способов, устройств и изготавливаемых изделий, объем охраны, обеспечиваемый данным патентом, не ограничивается этими примерами. Напротив, данный патент охватывает собой все способы, устройства и изготавливаемые изделия, явно подпадающие под объем патентной охраны, определяемый прилагаемой формулой изобретения, либо буквально, либо по теории эквивалентов.

Способ и система предназначены для управления удаленным клапаном. Способ включает в себя временное приведение в действие, или активацию питающегося от батареи узла управляющих клапанов с целью перевода функционально связанного с ним узла выпускного клапана в положение переключения. Процессор активирует бистабильный клапан узла управляющих клапанов для обеспечения подачи текучей среды с целью перевода узла выпускного клапана в требуемое положение переключения, после чего узел управляющих клапанов может быть деактивирован с сохранением положения переключения узла выпускного клапана. Технический результат – энергосбережение. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ управления удаленным клапаном с пневматическим приводом, задействованным в системе управления процессом, причем способ включает в себя:

обеспечение подачи текучей среды к питающемуся от батареи узлу управляющих клапанов, который функционально связан с узлом выпускного клапана;

активацию, посредством процессора, первого управляющего клапана узла управляющих клапанов для обеспечения подачи текучей среды с целью перевода узла выпускного клапана в первое положение переключения;

деактивацию, посредством процессора первого управляющего клапана узла управляющих клапанов; и

поддержание узла выпускного клапана в первом положении переключения.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий в себя:

подтверждение, посредством процессора, нахождения узла выпускного клапана в первом положении переключения.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором подтверждение положения узла выпускного клапана включает в себя прием, посредством процессора, сигнала обратной связи, обозначающего положение, от датчика положения, находящегося вблизи узла выпускного клапана.

4. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором подтверждение положения узла выпускного клапана включает в себя выдержку времени предварительно заданной длительности, реализуемую посредством процессора, после активации первого управляющего клапана узла управляющих клапанов.

5. Способ по любому из пп. 1 или 2, дополнительно включающий в себя:

активацию, посредством процессора, второго управляющего клапана узла управляющих клапанов для обеспечения подачи текучей среды с целью перевода узла выпускного клапана во второе положение переключения;

деактивацию, посредством процессора, второго управляющего клапана узла управляющих клапанов; и

поддержание узла выпускного клапана во втором положении переключения.

6. Способ по любому из пп. 1 или 2, дополнительно включающий в себя:

подтверждение, посредством процессора, нахождения узла выпускного клапана во втором положении переключения.

7. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором подтверждение положения узла выпускного клапана включает в себя прием, посредством процессора, сигнала обратной связи, обозначающего положение, от датчика положения, находящегося вблизи узла выпускного клапана.

8. Способ по любому из пп. 1 или 2, в котором подтверждение положения узла выпускного клапана включает в себя выдержку времени предварительно заданной длительности, реализуемую посредством процессора, после активации первого управляющего клапана узла управляющих клапанов.

9. Система управления удаленным клапаном с пневматическим приводом, причем система содержит:

питающийся от батареи узел управляющих клапанов, функционально связанный с узлом выпускного клапана;

процессор, функционально связанный с первым управляющим клапаном питающегося от батареи узла управляющих клапанов и вторым управляющим клапаном питающегося от батареи узла управляющих клапанов;

память, функционально связанную с процессором; и

хранящийся в памяти модуль управления, который, при выполнении процессором, активирует первый управляющий клапан для обеспечения подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана в первое положение переключения, и деактивирует первый управляющий клапан для блокировки подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана в первое положение переключения, причем узел выпускного клапана остается в первом положении переключения.

10. Система по п. 9, дополнительно содержащая:

датчик положения, функционально связанный с процессором для подтверждения нахождения узла выпускного клапана в первом положении переключения перед деактивацией первого управляющего клапана.

11. Система по любому из пп. 9 или 10, дополнительно содержащая:

таймер, функционально связанный с процессором для предварительного задания длительности выдержки времени от момента активации первого управляющего клапана до момента деактивации первого управляющего клапана.

12. Система по любому из пп. 9 или 10, в которой выдержка времени длится приблизительно не менее трех секунд.

13. Система по любому из пп. 9 или 10, в которой выдержка времени находится в диапазоне от примерно двух до примерно пяти секунд.

14. Система по любому из пп. 9 или 10, в которой модуль управления на стадии выполнения его процессором активирует второй управляющий клапан для обеспечения подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана во второе положение переключения, и деактивирует второй управляющий клапан для блокировки подачи текучей среды, переводящей узел выпускного клапана во второе положение переключения, и при этом узел выпускного клапана остается во втором положении переключения.

15. Система по любому из пп. 9 или 10, в которой первый управляющий клапан и/или второй управляющий клапан представляет собой пьезоэлектрический клапан.

16. Система по любому из пп. 9 или 10, в которой узел выпускного клапана включает в себя бистабильный золотниковый клапан поворотного типа или бистабильный золотниковый клапан скользящего типа.

17. Материальный энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, содержащий инструкции для управления удаленным клапаном с пневматическим приводом, задействованным в системе управления процессом, причем инструкции при выполнении их одним или большим количеством процессоров понуждают один или большее количество процессоров к:

активации первого управляющего клапана узла управляющих клапанов для обеспечения подачи текучей среды с целью перевода узла выпускного клапана в первое положение переключения;

деактивации первого управляющего клапана узла управляющих клапанов; и

поддержанию узла выпускного клапана в первом положении переключения.

18. Материальный энергонезависимый машиночитаемый носитель данных по п. 17, дополнительно содержащий добавочную инструкцию, которая при выполнении ее одним или большим количеством процессоров понуждает один или большее количество процессоров к;

подтверждению нахождения узла выпускного клапана в первом положении переключения.

19. Материальный машиночитаемый носитель данных по любому из пп. 17 или 18, в котором один или большее количество процессоров подтверждает нахождение узла выпускного клапана в первом положении переключения путем по меньшей мере получения сигнала обратной связи, обозначающего положение, от датчика положения, находящегося вблизи узла выпускного клапана.

20. Материальный машиночитаемый носитель данных по любому из пп. 17 или 18, в котором один или большее количество процессоров подтверждает нахождение узла выпускного клапана в первом положении переключения по меньшей мере по признаку истечения выдержки времени предварительно заданной длительности после активации первого управляющего клапана узла управляющих клапанов.