[发明专利]具有加速度计的控制装置位置反馈

说明书

技术领域

本公开内容总体上涉及诸如阀门等的过程控制装置，并且更具体地来说，涉及用于对过程控制系统中的过程控制装置的位置提供反馈的方法、系统、以及设备。

背景技术

电子控制器装置(例如，电动-气动控制器、可编程控制器、模拟控制电路等)通常用于控制过程控制装置(例如，控制阀门、泵、阻尼器等)。这些电子控制器装置引起过程控制装置的具体操作。出于安全、成本效率、以及可靠性的目的，许多公知的隔膜型或活塞式气动执行器用于激励过程控制装置并且通常经由电动-气动控制器而耦合至整个过程控制系统。电动-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这些控制信号转换成压力，压力被提供给气动执行器以引起耦合至气动执行器的过程控制装置的所需操作。例如，如果过程控制例程需要气动激励的阀门来通过较大容量的过程流体，那么可能增加了施加到与阀门相关联的电动-气动控制器的控制信号的大小(例如，在电动-气动控制器被配置为接收4-20毫安(mA)的控制信号的情况下，控制信号从10mA增加到15mA)。

电动-气动控制器通常使用由反馈感测系统或元件(例如，位置传感器)产生的反馈信号，所述反馈感测系统或原件感测或检测气动-激励控制装置的操作响应。在一个示例中，在气动-激励的阀门的情况下，反馈信号可以是由位置传感器测量或确定的与阀门的位置相对应的反馈电流信号。通常，通过有线或无线连接将与阀门的位置相对应的反馈电流信号发射至控制器，并且由控制器例如基于控制器的两个输入处的电阻器两端的电压差来计算阀门的位置。

在一些系统中，以有线的方式将气动激励的阀门连接至电隔离器和电动-气动控制器。同样以有线的方式将电隔离器连接至电动-气动控制器。照这样，阀门具有直接至控制器的第一连接和通过电隔离器与控制器连接的第二连接。电隔离器将功率从三叉式AC电源提供到阀门和控制器，并且使反馈电流信号从阀门通过电阻而输送至控制器。由于阀门和控制器都由同一电源供电，所以电隔离器的使用使接地回路的发生最少化。

控制器通过阀门来确定两个电输入连接之间的电压差，即，直接从阀门接收反馈电流信号的第一有线连接与通过与电隔离器相关联的电阻而从阀门接收反馈电流信号的第二有线连接之间的电压差。然后控制器使用电压差来计算阀门的执行器的位置，将所计算的位置与期望的设定点或控制信号对比，并且利用位置控制过程来基于所计算的位置和控制信号(例如，两者之差)产生驱动值。该驱动值对应于要提供给气动执行器以实现耦合至气动执行器的控制装置的所需操作(例如，所需阀门位置)的压力。

在一些系统中，无线位置转换器将阀门的执行器的运动或位置转换成包括指示执行器的位置的阀门的无线信号。转换器可以包括例如电位计、磁传感器或传感器阵列、压电转换器、霍尔效应传感器、弦线电位计等，并且转换器使无线信号通过无线通信信道而被发射至阀门控制器，例如通过使用无线或其它无线协议。然后阀门控制器可以基于包括在无线信号中的值来控制阀门。

发明内容

根据第一示例性方面，用于对过程控制装置的位置提供反馈的装置可以具有耦合至过程控制装置的加速度计，所述过程控制装置用于控制在过程控制系统(例如。阀门、泵、阻尼器等)中进行操作的过程。为了便于讨论，用于提供控制装置的反馈位置的装置在本文中被可互换地称为“位置反馈装置”、“位置传感器”、“位置转换器”、“传感器装置”、“转换器装置”、或“位置传感器/转换器”。位置传感器/转换器还可以具有用于将由加速度计产生的信号转换成包括指示耦合至控制装置的执行器的位置的值的信号的处理器。此外，位置传感器/转换器可以具有用于发射指示执行器的位置的无线信号的通信接口、以及通往为处理器和通信接口供电的电源的连接。

根据第二示例性方面，由位置传感器/转换器执行的方法可以包括接收由耦合至控制装置的执行器的加速度计产生的信号，所述控制装置用于控制在过程控制系统中进行操作的过程。控制装置可以是例如阀门、泵、阻尼器等。所述方法还可以包括将由加速度计产生的信号的值转换成指示执行器的位置的值，并且使信号从位置传感器/转换器被无线发射，以由基于执行器的位置来对控制装置进行控制的控制器来使用。