阅读说明：本技术 ***的工作模式判定装置及方法 (Working mode judging device and method of positioner ) 是由 野见山隆 于 2019-07-12 设计创作，主要内容包括：本发明的定位器的工作模式判定装置以及方法无需设置专用机构或部件即可知晓定位器的工作模式是否为手动模式。例如,在采用通过实质上撤去固定节气门(7)来将定位器(100)的工作模式从自动模式切换成手动模式的类型的自动/手动切换开关(6)的情况下,若喷嘴背压Pn与气压Ps相等(Pn≒Ps),且此时电信号MV为例如90％以下(MV≤90％),则判定定位器(100)的工作模式为手动模式。(The working mode judging device and the working mode judging method of the positioner can know whether the working mode of the positioner is a manual mode or not without arranging a special mechanism or part. For example, in the case of an automatic/manual switch (6) of the type that switches the operation mode of the positioner (100) from the automatic mode to the manual mode by substantially removing the fixed throttle (7), if the nozzle back pressure Pn is equal to the gas pressure Ps (Pn ≈ Ps) and the electric signal MV at this time is, for example, 90% or less (MV ≦ 90%), it is determined that the operation mode of the positioner (100) is the manual mode.)

***的工作模式判定装置及方法

技术领域

本发明涉及一种能够通过操作自动/手动切换开关来切换工作模式的***的工作模式判定装置。

背景技术

历来，在气动型调节阀的开关控制中广泛使用***。这种***构成为：将电信号转换成挡板的摆动位移，将其通过喷嘴挡板机构转换成气压信号(喷嘴背压)并放大后，作为输出气压提供给调节阀的操作器，控制调节阀的阀门开度。

图8是表示附设于调节阀的***的一例的框图(例如，参考专利文献1)。该***100附设于调节阀200，具备运算部1、电空转换部2、控制继电器3、压力传感器4以及开度传感器10。

在该***100中，运算部1将开度传感器10检测的调节阀200的操作器21的开度θ作为测量信号Ipv，求解该测量信号Ipv与来自上位装置(未图示)的设置开度信号Isp的偏差，将与该偏差对应的控制输出作为电信号MV传输给电空转换部2。

电空转换部2具备喷嘴挡板机构5(参考图9)，根据来自运算部1的电信号MV改变喷嘴5a与挡板5b之间的间隙d，将经由固定节气门7供给的来自外部的气压Ps转换成喷嘴背压Pn。控制继电器3将来自电空转换部2的喷嘴背压Pn放大，作为输出到调节阀200的操作器21的输出气压Po。压力传感器4检测输出到调节阀200的操作器21的输出气压Po。该检测的输出气压Po为了实现更优异的控制性能或对***及调节阀进行诊断而被利用，或者输出给上位装置。需要说明的是，图8中，300是气压Ps的供给源(气压供给源)，400是减压阀。

另外，电空转换部2具备将***100的工作模式在自动模式(自动)与手动模式(手动)之间进行切换的自动/手动切换开关6。图9表示***100的工作模式为自动模式时的状态。该自动模式下，输出气压Po随着电信号MV的变化而变化。

图10表示喷嘴5a与挡板5b之间的间隙d与喷嘴背压Pn的关系。随着电信号MV从0％向100％变化，间隙d减小，喷嘴背压Pn增大。图11表示喷嘴背压Pn与输出气压Po的关系。随着喷嘴背压Pn增大，输出气压Po也增大。

在***100的工作模式为手动模式的情况下，通过操作自动/手动切换开关6，例如通过实质上撤去固定节气门7(参考专利文献2的图14)来将***100的工作模式从自动模式切换成手动模式。该手动模式下，如图12所示，实质上没有固定节气门7，因此到达控制继电器3的喷嘴背压Pn与气压Ps大致相等。由此，通过操作减压阀400调节来自气压供给源300的气压Ps，无论电信号MV如何，都能够改变来自控制继电器3的输出气压Po(参考图13)。

图14表示***100的工作模式为手动模式的情况的另一例。在该例中，通过操作自动/手动切换开关6，实质上切断向喷嘴5a的气压Ps供给(参考专利文献2的图17)来将***100的工作模式从自动模式切换成手动模式。该手动模式下，通过在到达控制继电器3的喷嘴背压Pn的供给通道Ln的下游侧切断向喷嘴5a的气压Ps供给，到达控制继电器3的喷嘴背压Pn与气压Ps大致相等。

需要说明的是，虽然图8中未示出，***100还具备检测喷嘴背压Pn的压力传感器或检测来自外部的气压Ps的压力传感器等。该检测的喷嘴背压Pn或气压Ps也与输出气压Po相同，为了实现更优异的控制性能或对***及调节阀进行诊断而被利用，或者输出给上位装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-214611号公报

专利文献2：日本特开2010-185540号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在具备这种自动/手动切换开关的***中，可能会在将***的工作模式切换成手动模式之后直接重新开始工作，在重新开始工作时可能无法进行调节阀的开度控制。另外，在手动模式下有许多无法正常工作的诊断，有时也会出现误诊断的情况。

本发明是为了解决这样的课题而产生的，其目的在于，提供一种***的工作模式判定装置及方法，其无需设置专用的机构或部件即能够知晓***的工作模式是否为手动模式。

解决问题的技术手段

为了实现该目的，本发明提供一种***(100)的工作模式判定装置(500)，具备：电空转换部(2)，其构成为根据输入的电信号MV改变喷嘴(5a)与挡板(5b)之间的间隙(d)，将经由固定节气门(7)供给的来自外部的气压Ps转换成喷嘴背压Pn；控制继电器(3)，其构成为将通过该电空转换部转换的喷嘴背压Pn放大，并作为输出到调节阀(200)的操作器(21)的输出气压Po；以及自动/手动切换开关(6)，其构成为在允许输出气压Po随着电信号MV的变化而变化的自动模式与无论电信号MV如何都能够通过调节气压Ps来改变输出气压Po的手动模式之间进行切换，所述***(100)的工作模式判定装置(500)特征在于，具备工作模式判定部(51)，其构成为至少基于气压Ps和喷嘴背压Pn来判定***的工作模式是否为手动模式。

在该发明中，至少基于气压Ps和喷嘴背压Pn来判定***的工作模式是否为手动模式。例如，在采用通过实质上撤去固定节气门来将***的工作模式从自动模式切换成手动模式的类型的自动/手动切换开关的情况下，若喷嘴背压Pn与气压Ps相等，则判定***的工作模式为手动模式。

这种情况下，自动模式时，电信号MV为100％时，喷嘴背压Pn也可能与气压Ps相等，可能将这种状态误判为手动模式。因此，在本发明中，例如设为，监测气压Ps、喷嘴背压Pn以及电信号MV，在喷嘴背压Pn与气压Ps相等，且此时的电信号MV在规定范围(例如，90％以下)内的情况下，判定***的工作模式为手动模式。另外，监测气压Ps、喷嘴背压Pn以及电信号MV，喷嘴背压Pn与气压Ps相等，且此时改变了电信号MV(例如，改变到开度无响应的程度)的情况下，若未发现与该电信号MV的变化相对应的喷嘴背压Pn的变化，则判定***的工作模式为手动模式。

另外，在本发明中，例如，在采用实质上切断向喷嘴的气压Ps供给，将***的工作模式从自动模式切换成手动模式的类型的自动/手动切换开关的情况下，将在实质上切断向喷嘴的气压Ps供给时被分割的气压Ps在挡板侧的供给通道内的压力作为喷嘴背压Pn进行监视，另外，与该喷嘴背压Pn一起监测气压Ps和输出气压Po，在输出气压Po与气压Ps相等，喷嘴背压Pn为0的情况下，判定***的工作模式为手动模式。

需要说明的是，在上述说明中，“喷嘴背压Pn与气压Ps相等”不仅包括Pn＝Ps的情况，还包括Pn≒Ps的情况。另外，“输出气压Po与气压Ps相等”不仅包括Po＝Ps的情况，还包括Po≒Ps的情况。另外，“喷嘴背压Pn为0”不仅包括Pn＝0的情况，还包括Pn≒0的情况。

需要说明的是，在上述说明中，作为一例，将与发明的构件相对应的附图上的构件通过带有括号的符号示出。

发明的效果

如上所述，根据本发明，由于至少基于气压Ps和喷嘴背压Pn来判定了***的工作模式是否为手动模式，因此，无需设置专用的机构或部件即能够知晓***的工作模式是否为手动模式。由此，能够避免重新开始工作时无法进行调节阀的开度控制这样的风波或出现误诊断的情况。

附图说明

图1是表示本发明的***的工作模式判定装置的一实施方式(实施方式1)的主要部分的构成的图。

图2是用于说明实施方式1的工作模式判定装置中的工作模式判定部所具有的功能的流程图。

图3是表示本发明的***的工作模式判定装置的另一实施方式(实施方式2)的主要部分的构成的图。

图4是用于说明实施方式2的工作模式判定装置中的工作模式判定部所具有的功能的流程图。

图5是表示本发明的***的工作模式判定装置的又一实施方式(实施方式3)的主要部分的构成的图。

图6是表示实施方式3中喷嘴背压Pn的检测部位的图。

图7是用于说明实施方式3的工作模式判定装置中的工作模式判定部所具有的功能的流程图。

图8是表示附设于调节阀的***的一例的框图。

图9是表示该***中的电空转换部的喷嘴挡板机构的主要部分的图。

图10是表示喷嘴与挡板之间的间隙d与喷嘴背压Pn的关系的图。

图11是表示喷嘴背压Pn与输出气压Po的关系的图。

图12是表示通过实质上撤去固定节气门来将***的工作模式从自动模式切换成手动模式的示例的图。

图13是表示切换成手动模式的情况下喷嘴与挡板之间的间隙d与输出气压Po(喷嘴背压Pn)的关系的图。

图14是表示通过实质上切断向喷嘴的气压Ps供给来将***的工作模式从自动模式切换成手动模式的示例的图。

具体实施方式

下面，根据附图，详细说明本发明的实施方式。

〔实施方式1〕

图1表示本发明的***的工作模式判定装置的一实施方式(实施方式1)的主要部分的构成。该工作模式判定装置500附设于***100，具备工作模式判定部51及显示部52。

在工作模式判定装置500中，工作模式判定部51通过由处理器或存储装置构成的硬件、以及与这些硬件配合实现各种功能的程序实现。需要说明的是，显示部51为液晶显示器(LCD(Liquid Crystal Display))。

需要说明的是，在该实施方式中，***100中的自动/手动切换开关6采用通过实质上撤去固定节气门7来将***100的工作模式从自动模式切换成手动模式这种类型(参考图12)。

另外，在该实施方式中，***100除了具备检测输出气压Po的压力传感器4(第一压力传感器)，还具备检测喷嘴背压Pn的压力传感器8(第二压力传感器)、以及检测来自外部的气压Ps的压力传感器9(第三压力传感器)。需要说明的是，该压力传感器8、9虽然在图8中未示出，但并非***100中新增设的部件。

另外，在该实施方式中，工作模式判定装置500设置于***100的外部，但是也可以设置于***100的内部。例如，工作模式判定部51设置于运算部1，显示部52可以与设有该工作模式判定部51的运算部1分开地设置于***100内等。

下面，参考图2所示的流程图，对于工作模式判定装置500中的工作模式判定部51所具有的功能，一边夹杂其处理工作一边进行说明。

工作模式判定部51监测压力传感器9检测的气压Ps、压力传感器8检测的喷嘴背压Pn以及从运算部1到电空转换部2的电信号MV(步骤S101)。

在此，若确认为喷嘴背压Pn与气压Ps相等(步骤S102中为是)，则工作模式判定部51确认电信号MV是否为MV≤90％(步骤S103)。需要说明的是，步骤S102中，在Pn≒Ps的情况下，判断喷嘴背压Pn与气压Ps相等。

在此，若电信号MV为MV≤90％(步骤S103中为是)，则工作模式判定部51判定***100的工作模式切换成了手动模式(步骤S104)，将其判定结果发送给显示部52，并显示在显示部52的画面上(步骤S105)。

在本实施方式中，也可以不设置步骤S103，在喷嘴背压Pn与气压Ps相等的情况下，直接判定***100的工作模式为手动模式。但是，这种情况下，自动模式时，即使是电信号MV为100％的情况(强制全开全闭或控制运算的结果可能超过量程)下，喷嘴背压Pn也可能与气压Ps相等，可能将这种状态误判为手动模式。

因此，在本实施方式中，监测气压Ps、喷嘴背压Pn及电信号MV，在喷嘴背压Pn与气压Ps相等，且此时的电信号MV为90％以下的情况下，判定***100的工作模式为手动模式。

即在本实施方式中，通过添加MV≤90％这一条件，排除了“自动模式下由于MV高导致Pn≒Ps”这一状态。需要说明的是，在该例中，虽然将用于判断MV是否高的规定范围设置为MV≤90％，但是，其该范围当然并不限于MV≤90％。

〔实施方式2〕

图3表示本发明的***的工作模式判定装置的另一实施方式(实施方式2)的主要部分的构成。该工作模式判定装置500(500B)与实施方式1的工作模式判定装置500(500A)相同，也具备工作模式判定部51及显示部52。

在实施方式1与实施方式2中，工作模式判定部51所具有的功能不同。下面，将实施方式1的工作模式判定部51记为51A，实施方式2的工作模式判定部51记为51B加以区分。

需要说明的是，与实施方式1相同，该实施方式2的***100中的自动/手动切换开关6也采用通过实质上撤去固定节气门来将***100的工作模式从自动模式切换成手动模式的这一类型(参考图12)。

下面，参考图4所示的流程图，对于工作模式判定装置500B中的工作模式判定部51B所具有的功能，一边掺杂其处理工作一边进行说明。

工作模式判定部51B监测压力传感器9检测的气压Ps、压力传感器8检测的喷嘴背压Pn以及从运算部1到电空转换部2的电信号MV(步骤S201)。

在此，若确认为喷嘴背压Pn与气压Ps相等(步骤S202中为是)，则工作模式判定部51B在调节阀200的开度不变的程度改变电信号MV(步骤S203)。需要说明的是，步骤S202中，在Pn≒Ps的情况下，判断喷嘴背压Pn与气压Ps相等。

在此，在未发现与电信号MV的变化相对应的喷嘴背压Pn的变化的情况(步骤S204中为是)下，工作模式判定部51B判定***100的工作模式切换成了手动模式(步骤S205)，将其判定结果发送给显示部52，并显示在显示部52的画面上(步骤S206)。

这样，在实施方式2中，监测气压Ps、喷嘴背压Pn及电信号MV，在喷嘴背压Pn与气压Ps相等，且此时改变了电信号MV的情况下，在未发现与该电信号MV的变化相对应的喷嘴背压Pn的变化的情况，判定***100的工作模式为手动模式。

即在实施方式2中，通过添加“改变电信号MV时，喷嘴背压Pn不变”这一条件，排除了“自动模式下由于MV高导致Pn≒Ps”这一状态。

需要说明的是，在该例中，在确认为喷嘴背压Pn与气压Ps相等的情况下，不管此时的电信号MV的大小如何，都改变电信号MV，但是，也可以仅在此时的电信号MV高的情况下(例如，MV＞90％)改变电信号MV。

〔实施方式3〕

图5表示本发明的***的工作模式判定装置的又一实施方式(实施方式3)的主要部分的构成。该工作模式判定装置500(500C)附设于***100。

实施方式3的工作模式判定装置500C也与实施方式1、2的工作模式判定装置500A、500B相同，具备工作模式判定部51及显示部52，但是工作模式判定部51(51C)所具有的功能与实施方式1、2中的工作模式判定部51A、51B不同。

需要说明的是，在该实施方式3中，***100中的自动/手动切换开关6采用通过实质上切断向喷嘴的气压Ps供给来将***100的工作模式从自动模式切换成手动模式的这一类型(参考图14)。另外，压力传感器8如图6所示，将在向喷嘴5a的气压Ps的供给通道L(L1、L2)中实质上切断该供给通道L时被分割的气压Ps在挡板5b侧的供给通道L2内的压力，作为喷嘴背压Pn。

下面，参考图7所示的流程图，对于工作模式判定装置500C中的工作模式判定部51C所具有的功能，一边掺杂其处理工作一边进行说明。

工作模式判定部51C监测压力传感器9检测的气压Ps、压力传感器8检测的喷嘴背压Pn以及压力传感器4检测的输出气压Po(步骤S301)。

在此，若确认为输出气压Po与气压Ps相等(步骤S302中为是)，则工作模式判定部51C确认喷嘴背压Pn是否为0(步骤S303)。需要说明的是，步骤S302中，在Po≒Ps的情况下，判断输出气压Po与气压Ps相等。另外，步骤S303中，在Pn≒0的情况下，判断喷嘴背压Pn为0。

在此，若确认喷嘴背压Pn为0(步骤S303中为是)，则工作模式判定部51C判定***100的工作模式切换成了手动模式(步骤S304)，将其判定结果发送给显示部52，并显示在显示部52的画面上(步骤S305)。

这样，在实施方式3中，将在实质上切断向喷嘴5a的气压Ps供给时被分割的气压Ps在挡板5b侧的供给通道L2内的压力作为喷嘴背压Pn进行监视，另外，与该喷嘴背压Pn一起监测气压Ps和输出气压Po，在输出气压Po与气压Ps相等，喷嘴背压Pn为0的情况下，判定***100的工作模式为手动模式。

在该实施方式3中，只要控制继电器3处于正常状态，就不会出现自动模式时输出气压Po与气压Ps相等，喷嘴背压Pn为0的情况(若Pn＝0，则Po＝0)。因此，无需像实施方式1、2那样添加电信号MV作为判断条件，仅通过输出气压Po、气压Ps及喷嘴背压Pn即能够可靠地判定切换到了手动模式。

需要说明的是，在实施方式1、2中，例如，在发生喷嘴挡板堵塞这样的特殊情况下，自动模式时，无论电信号MV如何，喷嘴背压Pn都与气压Ps相等，可能无法与手动模式区分开。

对此，在实施方式3中，即使在发生喷嘴挡板堵塞的情况下，也能够通过确认输出气压Po与气压Ps相等，且喷嘴背压Pn为0，来可靠地判定切换成了手动模式。需要说明的是，Ps＝0的情况作为特殊状态排除即可(作为气压Ps异常)。

在实施方式3中，若假设控制继电器3故障，则也当然存在误判的可能性。但是，根据迄今为止的经验，控制继电器3故障的发生概率远比喷嘴挡板堵塞，固定节气门堵塞小。

另外，在上述实施方式1～3中，在工作模式判定装置500中，将工作模式判定部51的判定结果发送给了显示部52，但是也可以通过通信发送给上位装置等。

〔实施方式的扩展〕

以上，参考实施方式说明了本发明，但是本发明不限于上述实施方式。本领域的技术人员可以在本发明的技术思想范围内对本发明的结构或细节或详细进行各种变化。

符号说明

1…运算部、2…电空转换部、3…控制继电器、4…压力传感器(第一压力传感器)、5…喷嘴挡板机构、5a…喷嘴、5b…挡板、6…自动/手动切换开关、7…固定节气门、8…压力传感器(第二压力传感器)、9…(第三压力传感器)、10…开度传感器、21…操作器、51(51A～51C)…工作模式判定部、52…显示部、100…***、200…调节阀、500(500A～500C)…工作模式判定装置。