專利名稱：定位器及其設(shè)置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位器及其設(shè)置方法，該定位器能容易地設(shè)置一個(gè)輸出信號(hào)，從而對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)把受控物體設(shè)置到任意控制狀態(tài)。
定位器已經(jīng)用來控制致動(dòng)器，如隔膜電動(dòng)機(jī)、氣缸等。定位器響應(yīng)作為電信號(hào)、氣壓信號(hào)等而輸入的輸入信號(hào)，來控制壓力流體，并且把隔膜電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度、氣缸活塞的位移位置等設(shè)置到給定角度和位置。
例如，在該定位器控制的隔膜電動(dòng)機(jī)被用來打開或關(guān)閉一個(gè)閥的情況下，響應(yīng)輸入信號(hào)，如輸入到定位器的電信號(hào)、氣壓信號(hào)等，能控制流經(jīng)該閥的流體流量。
在以上流量控制中，隔膜電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度不必與流經(jīng)閥的流體流量成比例。按常規(guī)，在把輸入到定位器的輸入信號(hào)和流經(jīng)閥的流體流量設(shè)置為具有比例關(guān)系時(shí)，要求測(cè)量分別對(duì)應(yīng)于大量輸入信號(hào)的流量特性，并且必須得到使流量特性成為線性的轉(zhuǎn)換關(guān)系。因而，用來設(shè)置轉(zhuǎn)換關(guān)系的運(yùn)算是復(fù)雜的，并且這樣一種設(shè)置運(yùn)算占用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，而升高成本。
本發(fā)明的一般目的在于，提供一種在短時(shí)間內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)換關(guān)系且能降低設(shè)置這樣一種轉(zhuǎn)換關(guān)系所需要的成本的定位器、和一種用來進(jìn)行這樣一種設(shè)置的方法。
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種能容易設(shè)置任意轉(zhuǎn)換關(guān)系的定位器、和一種用來進(jìn)行這樣一種設(shè)置的方法。
當(dāng)聯(lián)系其中通過說明性例子表示本發(fā)明一個(gè)最佳實(shí)施例的附圖時(shí)，由如下描述將使本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)變得更加明白。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種定位器的部分剖視圖2是圖1中所示定位器的縱向剖視圖；圖3是圖1中所示定位器的電路方塊圖；圖4是表示在圖1中所示定位器中的關(guān)系的電路方塊圖，一個(gè)閥與該定位器相連接，而一根管線與該閥相連接；圖5是流程圖，表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例使用定位器的方式；圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例設(shè)置定位器方式的流程圖，表示用來設(shè)置最小值命令和最大值命令的步驟；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例設(shè)置定位器方式的流程圖，表示用來設(shè)置給定命令的步驟；及圖8是曲線圖，表示在按照用來根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例設(shè)置定位器的方法而輸入的輸入信號(hào)、命令和流量之間的關(guān)系。
下文參照一個(gè)最佳實(shí)施例聯(lián)系附圖，詳細(xì)解釋根據(jù)本發(fā)明的一種定位器和其設(shè)置方法。
在圖1和圖2中，標(biāo)號(hào)10指示一種根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的定位器。定位器10包括一個(gè)其中布置一塊印刷電路板14的殼體12。一個(gè)顯示單元16和一個(gè)構(gòu)成設(shè)置單元的鍵入單元18安裝在印刷電路板14上。鍵入單元18裝有一個(gè)上行健20a、一個(gè)下行鍵20b和一個(gè)設(shè)置鍵20c。一根反饋軸22鉸接地安裝在殼體12上。反饋軸22的一端連接到一個(gè)角度傳感器24上。反饋軸22的另一端連接到一個(gè)隔膜電動(dòng)機(jī)28的一根旋轉(zhuǎn)軸30上，隔膜電動(dòng)機(jī)28構(gòu)成該定位器10的一個(gè)受控物體。如圖3中所示，隔膜電動(dòng)機(jī)28的旋轉(zhuǎn)軸30連接到一個(gè)閥32的一根驅(qū)動(dòng)軸33上，并且閥32的打開程度由旋轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)動(dòng)量調(diào)節(jié)。
殼體12裝有一條用來引入壓縮空氣的供給通道34、與隔膜電動(dòng)機(jī)28相連接的入口和出口通道36、38。壓力表40a-40c分別安裝在供給通道34及入口和出口通道36、38上。一個(gè)連接到印刷電路板14上的電纜插頭42為殼體12而布置。
其次，參照?qǐng)D3的電路方塊圖解釋定位器10。
指示為電壓值或類似值的輸入信號(hào)a，從一個(gè)輸入端子50經(jīng)由電纜插頭42，輸入到定位器10印刷電路板14的一個(gè)輸入單元52。輸入單元52包括例如一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，并且把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，且把它們輸入到一個(gè)命令運(yùn)算單元(一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元)54。由可重寫RAM等組成的顯示單元16、鍵入單元18和一個(gè)存儲(chǔ)器單元56連接到命令運(yùn)算單元54上。
一個(gè)控制運(yùn)算單元(一個(gè)控制單元)60連接到命令運(yùn)算單元54上，并且控制運(yùn)算單元60的輸出輸入到一個(gè)電-氣轉(zhuǎn)換單元(轉(zhuǎn)換裝置)62。電-氣轉(zhuǎn)換單元62把從流體壓力供給源64供給的壓縮空氣壓力轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于控制運(yùn)算單元60的輸出的壓力，并且把它作為一個(gè)輸出信號(hào)e輸入到隔膜電動(dòng)機(jī)28。連接到隔膜電動(dòng)機(jī)28的旋轉(zhuǎn)軸30上的角度傳感器24，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸30的旋轉(zhuǎn)角度，并且把它作為一個(gè)角度信號(hào)c輸入到控制運(yùn)算單元60。
如圖4中所示，用于流體的管線66連接到閥32上，閥32連接到定位器10上，并且一個(gè)流量計(jì)68安裝在管線66上。
根據(jù)該實(shí)施例的定位器10基本具有上述結(jié)構(gòu)。下文聯(lián)系根據(jù)該實(shí)施例的設(shè)置方法，將解釋定位器10的操作。
首先，在有來自定位器10的鍵入單元18的、用來調(diào)節(jié)從輸入信號(hào)到命令信號(hào)的轉(zhuǎn)換關(guān)系的鍵入或鍵輸入的情況下(圖5的步驟S1)，操作前進(jìn)到用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換關(guān)系的子例程(步驟S2)。在步驟S1沒有用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換關(guān)系的鍵入或鍵輸入的情況下，操作前進(jìn)到用來控制閥32的子例程，如原來期望的那樣(步驟S3)。
這里，參照?qǐng)D6將解釋用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換關(guān)系的子例程。
作為旋轉(zhuǎn)軸30的角度的命令(命令信號(hào))b相對(duì)于輸入信號(hào)a的轉(zhuǎn)換關(guān)系，預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元56中。在這種轉(zhuǎn)換關(guān)系中，如圖8中由虛線70所示，把輸入信號(hào)a和命令b設(shè)置成比例關(guān)系。這里，受控變量，即流經(jīng)閥32的流體流量d，對(duì)應(yīng)于命令b而變化，從而它遵循圖8中所示的曲線72。
在以上條件下，首先，把在輸入信號(hào)a中是最小值的最小輸入信號(hào)amin輸入到輸入端子50(步驟S21)。最小輸入信號(hào)amin由輸入單元52轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字值，并且輸入到命令運(yùn)算單元54。在該命令運(yùn)算單元54中，從存儲(chǔ)器單元56(見虛線70)讀出對(duì)應(yīng)于最小輸入信號(hào)amin的一個(gè)命令(最小命令信號(hào))b，并且按命令b控制隔膜電動(dòng)機(jī)28的旋轉(zhuǎn)軸30的角度(步驟S22)。
為了詳細(xì)解釋這種控制，命令b從命令運(yùn)算單元54輸出到控制運(yùn)算單元60。另一方面，隔膜電動(dòng)機(jī)28的旋轉(zhuǎn)軸30的角度由角度傳感器24轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且把該電信號(hào)作為角度信號(hào)c輸入到控制運(yùn)算單元60。
在該控制運(yùn)算單元60，計(jì)算在命令b與角度信號(hào)c之間的差值，并且按該差值實(shí)現(xiàn)諸如PID控制或類似控制之類的控制操作，并且把其結(jié)果輸入到電-氣轉(zhuǎn)換單元62。
以后，電-氣轉(zhuǎn)換單元62根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，控制從流體壓力供給源64供給的壓縮空氣壓力。把該壓縮空氣作為輸出信號(hào)e從輸入和輸出通道36、38輸出到隔膜電動(dòng)機(jī)28，并且轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸30。能以這樣一種方式進(jìn)行壓力控制，從而控制安裝在定位器10上的電磁閥(未表示)等，以便改變用于到隔膜電動(dòng)機(jī)28的壓縮空氣的供給通道。以這種方式，隔膜電動(dòng)機(jī)28的輸出，即旋轉(zhuǎn)軸30的角度，逐漸接近命令b，并且最后與命令b一致，并因此調(diào)節(jié)閥32的打開程度。
這里，流量d由流量計(jì)68測(cè)量(步驟S23)。然后，在鍵入單元18處進(jìn)行能得到希望最小流量dmin的最小命令bmin的設(shè)置(步驟S24)。在這種情況下，當(dāng)操縱上行鍵20a時(shí)，命令b的值增大(步驟S25)，而當(dāng)操縱下行鍵20b時(shí)，命令b的值減小(步驟S26)。因而，旋轉(zhuǎn)軸30對(duì)應(yīng)于命令b的值的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)(步驟S22)。然后，當(dāng)由流量計(jì)68測(cè)量的流量d到達(dá)希望受控變量，即最小流量dmin時(shí)，通過操縱設(shè)置鍵20c，把改變的命令b作為最小命令bmin存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元56中(步驟S27)。這里，只要操作者識(shí)別最小輸入信號(hào)amin與最小流量dmin之間的關(guān)系就足夠了，并且操作者不必知道最小命令bmin。
以后，把作為輸入信號(hào)a中最大值的最大輸入信號(hào)amax輸入到輸入端子50(步驟S28)。最大輸入信號(hào)amax由輸入單元52轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字值，并且輸入到命令運(yùn)算單元54。在該命令運(yùn)算單元54中，從存儲(chǔ)器單元56(見虛線70)讀出對(duì)應(yīng)于最大輸入信號(hào)amax的一個(gè)命令(最大命令信號(hào))b，并且輸出到控制運(yùn)算單元60。因而，把隔膜電動(dòng)機(jī)28的旋轉(zhuǎn)軸30控制到對(duì)應(yīng)于該命令b的角度，并且改變流經(jīng)閥32的流體流量d(步驟S29)。然后，流量d由流量計(jì)68測(cè)量(步驟S30)。
然后，在鍵入單元18處進(jìn)行能得到希望最大流量dmax的最大命令bmax的設(shè)置(步驟S31)。在這種情況下，也與步驟S25至S27相同的方式，當(dāng)操縱上行鍵20a時(shí)，命令b的值增大(步驟S32)，而當(dāng)操縱下行鍵20b時(shí)，命令b的值減小(步驟S33)。因而，旋轉(zhuǎn)軸30對(duì)應(yīng)于命令b的值的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，并且改變流到閥32的流體流量d(步驟S29)。然后，當(dāng)流量d到達(dá)希望受控變量，即最大流量dmax時(shí)，通過操縱設(shè)置鍵20c，把改變的命令b作為最大命令bmax存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元56中(步驟S34)。這里，只要操作者識(shí)別最大輸入信號(hào)amax與最大流量dmax之間的關(guān)系也就足夠了，并且操作者不必知道最大命令bmax。
在以以上方式設(shè)置最小命令bmin和最大命令bmax之后，命令運(yùn)算單元54計(jì)算一種轉(zhuǎn)換關(guān)系，其中與給定輸入信號(hào)an有關(guān)的給定命令(給定命令信號(hào))bn布置在一條直線上，該直線把最小輸入信號(hào)amin與最小命令bmin的交點(diǎn)、和最大輸入信號(hào)amax與最大命令bmax的交點(diǎn)相連，如圖8中由虛線74所示，并且把這樣一種轉(zhuǎn)換關(guān)系存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元56中(圖7的步驟S35)。在這種情況下，例如，對(duì)應(yīng)于在最小輸入信號(hào)amin與最大輸入信號(hào)amax之間等分的多個(gè)輸入信號(hào)a1至a9，設(shè)置多個(gè)命令b1至b9。這里，值n是1至9，并且把值n的最大值nmax設(shè)置到9。
以后改變命令bn，從而流體流量d與輸入信號(hào)a成比例，并且調(diào)節(jié)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元56中的、命令bn相對(duì)于輸入信號(hào)a的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在該方法中，首先，把命令運(yùn)算單元54中的一個(gè)寄存器(未表示)的值設(shè)置為1(步驟S36)。以后，對(duì)應(yīng)于該寄存器值的輸入信號(hào)an，即在這種情況下的輸入信號(hào)a1，輸入到輸入端子50(步驟S37)。該輸入信號(hào)a1由輸入單元52轉(zhuǎn)換成一個(gè)數(shù)字值，并且輸入到命令運(yùn)算單元54。在該命令運(yùn)算單元54處，從存儲(chǔ)器單元56讀出對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)an的命令，并且輸出到控制運(yùn)算單元60。因而，把隔膜電動(dòng)機(jī)28的旋轉(zhuǎn)軸30控制到對(duì)應(yīng)于該命令bn的角度(步驟S38)。然后，測(cè)量流經(jīng)閥32的流體流量d(步驟S39)。
然后，在鍵入單元18處進(jìn)行該命令的設(shè)置(步驟S40)。在這種情況下，也與步驟S25至S27相同的方式，當(dāng)操縱上行鍵20a時(shí)，命令的值增大(步驟S41)，而當(dāng)操縱下行鍵20b時(shí)，命令的值減小(步驟S42)。因而，旋轉(zhuǎn)軸30對(duì)應(yīng)于命令值的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，并且改變流到閥32的流體流量d(步驟S38)。然后，改變命令b，從而流量d具有與輸入信號(hào)成比例的值，如圖8中的直線76，并且操縱設(shè)置鍵20c，以便把命令bn的該值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元56中(步驟S43)。
以后，確定設(shè)置到寄存器的值n是否是值nmax(步驟S44)。由于值n在這種情況下不是值nmax，所以把寄存器的值增加1，從而把值n設(shè)置為2(步驟S45)。以后，操作返回步驟S37，并且對(duì)應(yīng)于該寄存器的值n的輸入信號(hào)an，即在這種情況下的輸入信號(hào)a2，輸入到輸入端子50。此后，重復(fù)從步驟S38至步驟S45的步驟，并且把改變命令bn的值，即在這種情況下的命令b2的值，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元56中。
以相同的方式，順序增大寄存器的值n，并且把與寄存器的各值n相對(duì)應(yīng)的命令bn的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元56中。
以以上方式確定命令bn，并且當(dāng)在步驟S44中寄存器的值n變成nmax時(shí)，操作返回圖5的步驟S1。如上述那樣，在沒有用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換關(guān)系的鍵入或鍵輸入的情況下，操作前進(jìn)到控制子例程，以便控制隔膜電動(dòng)機(jī)28(步驟S3)。
以以上方式確定的命令b相對(duì)于輸入信號(hào)a的轉(zhuǎn)換關(guān)系具有在圖8中由曲線78表示的曲線形式，而在這種情況下，輸入信號(hào)a和流量d處于比例關(guān)系，如直線76所示。而且，只要操作者識(shí)別輸入信號(hào)a和希望流量d就足夠了，而操作者不必知道命令b，即旋轉(zhuǎn)軸30的角度與流量d之間的關(guān)系(曲線72)。更進(jìn)一步，以以上方式設(shè)置的流體流量d相對(duì)于輸入信號(hào)a的關(guān)系不限于比例關(guān)系，并且如有必要?jiǎng)t包括非線性關(guān)系。
如以上解釋的那樣，根據(jù)該實(shí)施例，不必預(yù)先測(cè)量與隔膜電動(dòng)機(jī)28的旋轉(zhuǎn)軸30的角度有關(guān)的流體流量d，從而能容易地設(shè)置流體流量d相對(duì)于輸入信號(hào)a的特性。
權(quán)利要求
1.一種用來與一個(gè)輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)產(chǎn)生把一個(gè)受控物體設(shè)置到控制狀態(tài)的一個(gè)輸出信號(hào)的定位器(10)，包括一個(gè)存儲(chǔ)器單元(56)，用來存儲(chǔ)用來把所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)命令信號(hào)的轉(zhuǎn)換關(guān)系；一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元(54)，用來根據(jù)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系把所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述命令信號(hào)；一個(gè)控制單元(60)，用來對(duì)應(yīng)于所述命令信號(hào)產(chǎn)生用來控制所述受控制物體的所述輸出信號(hào)；及一個(gè)設(shè)置單元(18)，用來根據(jù)所述希望的輸入信號(hào)設(shè)置能得到所述希望的控制狀態(tài)的所述命令信號(hào)，其中把由所述設(shè)置單元設(shè)置的所述命令信號(hào)與所述輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，作為所述轉(zhuǎn)換關(guān)系存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器單元中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位器，其中所述控制單元根據(jù)所述受控物體的所述輸出信號(hào)，把所述命令信號(hào)與一個(gè)控制狀態(tài)信號(hào)相比較，并且以這樣一種方式進(jìn)行控制，從而所述控制狀態(tài)信號(hào)與所述命令信號(hào)相一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位器，其中所述受控物體是一個(gè)隔膜電動(dòng)機(jī)(28)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位器，其中把所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)所述隔膜電動(dòng)機(jī)的流體壓力信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置(62)，插入在所述控制單元與所述隔膜電動(dòng)機(jī)之間。
5.一種在一個(gè)用來與一個(gè)輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)產(chǎn)生把一個(gè)受控物體設(shè)置到控制狀態(tài)的一個(gè)輸出信號(hào)的定位器中、用來設(shè)置一種轉(zhuǎn)換關(guān)系的方法，包括步驟在調(diào)節(jié)之前使用一種轉(zhuǎn)換關(guān)系把所述希望輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)命令信號(hào)，從而根據(jù)所述命令信號(hào)產(chǎn)生所述輸出信號(hào)；根據(jù)所述輸出信號(hào)控制所述受控物體，以便得到其一個(gè)受控變量；及調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系，以便把所述受控變量設(shè)置到一個(gè)希望的控制變量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系的所述步驟中，以這樣一種方式分別調(diào)節(jié)一個(gè)與作為所述輸入信號(hào)中最小輸入信號(hào)的一個(gè)最小輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的最小命令信號(hào)、一個(gè)與作為所述輸入信號(hào)中最大輸入信號(hào)的最大輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)最大命令信號(hào)、及一個(gè)與在所述最小輸入信號(hào)與所述最大輸入信號(hào)之間設(shè)置的一個(gè)給定輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的給定命令信號(hào)，從而得到所述希望控制變量，由此調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)換關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述最小輸入信號(hào)與所述最大信號(hào)之間設(shè)置多于一個(gè)的所述給定輸入信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中設(shè)置所述轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而所述受控物體的所述控制狀態(tài)具有相對(duì)于所述輸入信號(hào)的線性關(guān)系。
全文摘要
從一種定位器(10)的一個(gè)輸入單元(52)輸入一個(gè)最小輸入信號(hào)(a
文檔編號(hào)F15B5/00GK1247945SQ99110479
公開日2000年3月22日 申請(qǐng)日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月16日
發(fā)明者色川賢治, 阿木智彥 申請(qǐng)人:Smc株式會(huì)社