Система настройки характеристик регулирующего вентиля и система (варианты) и способ управления клапаном регулирующего вентиля

Система настройки характеристик регулирующего вентиля и система (варианты) и способ управления клапаном регулирующего вентиля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится главным образом к области сервоконтроллеров для использования в логических процессах или управляющих контурах и конкретнее к расширениям электропневматических управляющих контуров и других логических процессов для улучшения функционирования клапанов управления и дополнительных устройств пневматических приводов.

Уровень техники

Электропневматические системы управления применяются все чаще в устройствах управления, таких как приводы клапанов и поршневые приводы, с целью обеспечения улучшенного или более оптимального управление текучей средой в технологическом оборудовании. Некоторые такие электропневматические системы управления включают один или более дополнительный элемент для управления приводами клапанов и поршневыми приводами, например, объемные бустеры или клапаны с быстрым выпуском (QEV, quick exhaust valves). Объемный бустер, который обычно связан с пневматическим приводом клапана, увеличивает расход воздуха, подаваемого в пневматический привод, или увеличивает расход воздуха, выпускаемого из пневматического привода. Такое увеличенное движение воздуха увеличивает скорость хода привода, увеличивая, таким образом, скорость, с которой привод может передвинуть затвор клапана к открытому или закрытому положению, позволяя тем самым клапану быстрее реагировать на отклонения в процессе. Подобно объемному бустеру клапан с быстрым выпуском увеличивает скорость, с которой привод может передвинуть клапан к открытому или закрытому положению.

В настоящее время объемные бустеры используются вместе с пневматическими приводами таким образом, что приводы двигаются очень медленно, в ответ на малые изменения уставки или сигнала управления. В частности, чтобы помочь стабилизировать общую динамику управляющего контура, некоторые объемные бустеры проектируются со встроенной зоной нечувствительности (dead band, "мертвой зоной"), которая предотвращает активизацию объемного бустера в ответ на сигналы управления мало меняющейся амплитуды. Хотя некоторые объемные бустеры имеют маленькие зоны нечувствительности, эти объемные бустеры, однако, двигаются очень медленно в ответ на изменения сигнала малой амплитуды и становятся быстрыми только в ответ на входные сигналы большей амплитуды. Чтобы регулировать чувствительность бустера и позволить приводам реагировать на сигналы малой амплитуды, в конструкцию объемных бустеров часто включаются обходные ограничители в виде игольчатых клапанов.

Устройства позиционирования клапанов используют отсечку хода для обеспечения того, что достигается полная нагрузка на седло, когда опорный сигнал падает ниже предварительно определенного порога. Когда отсечки задействованы, сервомеханизм обходится, и управляющий сигнал на преобразователь «ток-давление» (I/Р) устанавливается в 0% или в 100% в зависимости от состояния отказа данного привода и действующего предела. Чтобы отодвинуть клапан от седла (или от верхнего ограничителя перемещения) обратно в активную зону, устройство позиционирования клапана должно переводить пневматику привода в состояние отсечки или выводить из состояния отсечки.

Когда клапан находится на седле клапана, и клапану посылается команда малой амплитуды, такая как медленное линейно возрастающее или малое ступенчатое изменение, то сигналы ошибки сервопривода малы, и, прежде чем клапан отреагирует, может присутствовать значительная задержка. Задержка клапана при отходе от седла клапана и достижении уставки может быть особенно значительной для приводов большого объема, снабженных объемными бустерами, так как объемные бустеры не могут активизироваться в ответ на столь малые изменения сигнала. Объемные бустеры обычно имеют зону нечувствительности порядка 5% и редко активизируются в ответ на сигналы ниже 5%. Если объемные бустеры не активизируются, устройство позиционирования будет наполнять воздухом или выпускать воздух из привода через обходной ограничитель бустера, таким образом вызывая дальнейшую задержку в отклике клапана.

Для компрессорных систем управления задержка в реакции клапана является особенно проблематичной, поскольку логика управления компрессора часто требует, чтобы противопомпажный клапан быстро отошел от седла в ответ на сигналы малой амплитуды. Например, когда скорость потока в компрессорной системе падает, желательно направить поток в обход компрессора, чтобы уберечь его от броска давления. Поскольку объемы вниз по потоку от компрессора обычно велики, скорости потока в общем случае падают постепенно. Если скорость потока или эквивалентная контрольная переменная опускается ниже заданного порога, контроллер компрессора начнет медленно отодвигать клапан от седла, чтобы обеспечить требуемую скорость потока через компрессор. Чтобы довести эффективность компрессора до максимума и предотвратить значительные сбои в системе, часто желательно, чтобы противопомпажный клапан работал данным образом настолько долго, насколько это возможно, перед посылкой клапану отключающего сигнала, который полностью его откроет.

Раскрытие изобретения

Представлена система для вывода затвора клапана из седла клапана управления, содержащая управляющий контур, включающий контроллер клапана, преобразователь «ток-давление», клапан управления и привод клапана, связанный с затвором клапана управления; фильтр опережения-запаздывания, связанный с входом управляющего контура, причем на вход управляющего контура подается кратковременный опорный сигнал управления для перегрузки входного сигнала управления в цепи усиления в прямом направлении управляющего контура или в преобразователе «ток-давление» с получением выходного сигнала, побуждающего движение затвора клапана.

Предпочтительно фильтр опережения-запаздывания включает программирование для управления исходным состоянием фильтра опережения-запаздывания.

Кратковременный опорный сигнал предпочтительно генерируется функцией переключения, обеспечивающей искусственный управляющий сигнал в течение предварительно заданного промежутка времени.

Программирование фильтра опережения-запаздывания может принимать, по меньшей мере, одно искусственное исходное состояние и в ответ на указанное, по меньшей мере, одно искусственное исходное состояние выдавать выходной сигнал, компенсирующий разницу между искусственным исходным состоянием и ожидаемым исходным состоянием посредством усиления выходного сигнала.

Также представлена система для настройки отклика клапана управления, содержащая управляющий контур, включающий контроллер клапана, преобразователь «ток-давление», клапан управления и привод клапана, связанный с затвором клапана управления; фильтр опережения-запаздывания, связанный с входом управляющего контура; контроллер процесса, подающий опорный сигнал управления на вход фильтра опережения-запаздывания; и пользовательский интерфейс, связанный с фильтром опережения-запаздывания, причем пользовательский интерфейс включает, по меньшей мере, один регулируемый элемент интерфейса, при этом регулировка указанного элемента интерфейса или каждого из элементов интерфейса обеспечивает изменение, по меньшей мере, одного коэффициента настройки, относящегося к фильтру опережения-запаздывания, а пользовательский интерфейс включает изменяемый пользователем входной параметр для задания установки исходного состояния, с получением усиленного выходного сигнала фильтра опережения-запаздывания в ответ на входной сигнал малой амплитуды.

Предпочтительно регулировка, по меньшей мере, одного элемента интерфейса пользовательского интерфейса создает искусственное исходное состояние, а фильтр опережения-запаздывания включает программирование, которое обеспечивает компенсацию выходным сигналом разницы между искусственным исходным состоянием и ожидаемым исходным состоянием посредством усиления выходного сигнала.

Искусственное исходное состояние предпочтительно имеет отрицательное значение.

Предпочтительно изменяемый пользователем входной параметр выбран из множества предварительно определенных входных параметров.

Также предложен способ выведения затвора клапана из седла клапана управления, включающий подачу опорного сигнала управления на вход управляющего контура, включающего контроллер клапана, преобразователь «ток-давление», клапан управления и привод клапана, связанный с затвором клапана управления; предоставление фильтра опережения-запаздывания в сочетании с сигналом управления; предоставление пользовательского интерфейса, связанного с фильтром опережения-запаздывания, причем указанный пользовательский интерфейс выполнен с возможностью содействия удаленному управлению отношением опережения к запаздыванию, производимым фильтром опережения-запаздывания; и управление выходным сигналом фильтра опережения-запаздывания или преобразователя «ток-давление» или выходными сигналами указанного фильтра и преобразователя для обеспечения требуемого уровня перемещения затвора клапана относительно седла клапана управления в ответ на входной сигнал малой амплитуды.

Предпочтительно при управлении выходным сигналом фильтра опережения-запаздывания или преобразователя «ток-давление» или выходными сигналами указанного фильтра и преобразователя обеспечивают подачу искусственного исходного состояния на вход фильтра опережения-запаздывания регулируемым элементом интерфейса пользовательского интерфейса.

Регулируемый элемент интерфейса может быть выполнен с возможностью выбора одного из множества доступных предварительно определенных искусственных исходных состояний для подачи на вход фильтра опережения-запаздывания.

Предпочтительно при подаче искусственного исходного состояния на вход фильтра опережения-запаздывания исполняют программирование, относящееся к фильтру опережения-запаздывания, которое выдает выходной сигнал фильтра опережения-запаздывания для компенсации разницы между искусственным исходным состоянием и ожидаемым исходным состоянием посредством усиления выходного сигнала.

При подаче искусственного исходного состояния искусственное состояние предпочтительно соответствует отрицательному значению.

Предпочтительно при управлении выходным сигналом фильтра опережения-запаздывания или преобразователя «ток-давление» или выходными сигналами указанного фильтра и преобразователя функция переключения задает исходное состояние уставки сервопривода, относящейся к клапану управления, в течение предварительно определенного промежутка времени.

Предварительно определенный промежуток времени предпочтительно составляет менее одной секунды.

Предпочтительно функция переключения обеспечивает максимальное возбуждение уставки сервопривода, относящейся к клапану управления.

Предпочтительно при управлении выходным сигналом фильтра опережения-запаздывания или преобразователя «ток-давление» или выходными сигналами указанного фильтра и преобразователя преобразователь «ток-давление» инициализируют в 0% в течение предварительно определенного промежутка времени, а затем приводят до номинального рабочего уровня.

В другом варианте представлена система для выведения затвора клапана из седла клапана управления, содержащая управляющий контур, включающий контроллер клапана, преобразователь «ток-давление», клапан управления и привод клапана, связанный с затвором клапана управления; переключатель, соединенный с цепью усиления в прямом направлении управляющего контура или преобразователем «ток-давление», при этом переключатель содержит программирование для управления искусственным опорным сигналом с получением выходного сигнала, побуждающего движение затвора клапана.

Программирование переключателя может включать функцию переключения для обеспечения искусственного сигнала управления в течение предварительно определенного промежутка времени.

Переключатель предпочтительно предусмотрен на сумматоре, связанном с цепью усиления в прямом направлении управляющего контура или преобразователем «ток-давление».

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображена блок-схема электропневматической системы управления, дополненной входным фильтром опережения-запаздывания.

На фиг.2 изображен пример экранного вывода, сгенерированного программой пользовательского интерфейса электропневматической системы управления, схематически показанной на фиг.1, иллюстрирующий уставку хода, отложенную относительно времени, и отклик фильтра опережения-запаздывания, отложенный относительно времени, когда фильтр задействован;

На фиг.3 изображен пример экранного вывода, сгенерированный программой пользовательского интерфейса электропневматической системы управления, такой как схематически изображенная на фиг.1, показывающий уставку хода, отложенную относительно времени, и отклик фильтра опережения-запаздывания, отложенный относительно времени, когда входной фильтр опережения-запаздывания отключен;

На фиг.4 изображен примерный экранный вывод меню, позволяющего пользователю выбирать источник возбуждения для фильтра опережения-запаздывания управляющего контура, а также вводить значения в поля ввода данных, когда данные поля доступны для ввода;

На фиг.5 изображена схема, изображающая выполняемые действия и отображаемую информацию в результате различного ввода в пользовательском интерфейсе электропневматической системы управления;

На фиг.6 изображена схема, изображающая состояние различных элементов ввода в ответ на выбор конкретного типа фильтра;

На фиг.7 изображен примерный экранный вывод меню, которое позволяет пользователю выбирать среди различных установок управления устройством, включая установку «Удаленная настройка»;

На фиг.8 изображена блок-схема электропневматической системы управления, дополненной функцией переключения, напрямую связанной с управляющей схемой преобразователя «ток-давление»;

На фиг.9 изображена блок-схема электропневматической системы управления, дополненной функцией переключения, напрямую связанной с цепью усиления в прямом направлении;

На фиг.10 изображен график уставки хода и хода в зависимости от времени, графически изображающий типичный начальный отклик привода большого объема на изменения уставки малой амплитуды из состояния отсечки; и

На фиг.11 изображен график, подобный графику фиг.10, но графически изображающий начальный отклик того же самого привода большого объема на то же самое изменение сигнала, когда командный сигнал сервоприводу перегружен посредством установки соответствующего начального состояния на входе фильтра опережения-запаздывания по настоящему изобретению, что способствует улучшенному времени отклика клапана на изменения сигнала малой амплитуды.

Осуществление изобретения

Вообще говоря, входной фильтр опережения-запаздывания расположен перед контуром обратной связи устройства позиционирования в сочетании с одним или более дополнительным элементом клапана, таким как объемный бустер или клапан с быстрым выпуском, для того, чтобы преодолеть медленную динамику, свойственную дополнительным элементам при получении сигналов управления или сигналов установки рабочей точки с малым изменением амплитуды. Дополнительно пользовательский интерфейс позволяет оператору или иному обслуживающему персоналу наблюдать и изменять рабочие характеристики входного фильтра опережения-запаздывания с целью получения управляющего контура, имеющего любую из набора желаемых характеристик отклика. Управляя соотношением «опережение-запаздывание» входного фильтра опережения-запаздывания, можно управлять параметром процесса, таким как смещение или ход штока клапана, и, в частности, производить точную настройку.

Фиг.1 изображает управляющий контур 40, такой как электропневматический управляющий контур или другой логический процесс, снабженный фильтром 20 опережения-запаздывания, подключенным к его входу. В частности опорный сигнал 10 управления, такой как сигнал уставки величиной от 4 до 20 мА или сигнал управления, генерируемый контроллером процесса или пользовательским интерфейсом, подается на вход входного фильтра 20 опережения-запаздывания, который воздействует на опорный сигнал (который может быть сигналом уставки или другим сигналом управления) для того, чтобы обеспечить отфильтрованный выход 50 (также называемый сигналом уставки хода) на сумматор 30, соединенный с электропневматическим управляющим контуром 40. Как показано на фиг.1, сумматор 30 сравнивает ход клапана с сигналом 50 уставки хода для генерации сигнала ошибки, который подается на усилитель или усилительный модуль 90 (называемый усилительным модулем прямого направления), производящий усиление с коэффициентом К. Выходной сигнал с усилительного модуля 90 прямого направления подается на следующий сумматор 94, который суммирует (в данном случае вычитает) усиление обратной связи по скорости, производимое усилительным модулем 95, и усиление обратной связи вспомогательного контура, производимое усилительным модулем 105 на выходе усилительного модуля 90 прямого направления. Выход 110 сумматора 94 подается на преобразователь 80 «ток-давление» (I/P), который вырабатывает и подает пневматический сигнал или сигнал давления на пневматическое реле 85. Как показано на фиг.1, измерение положения 100 реле подается в усилительный модуль 105 и используется для получения усиления обратной связи вспомогательного контура.

Пневматический выход реле 85 поступает в объемный бустер или клапан 65 с быстрым выпуском. Этот пневматический сигнал используется для управления приводом клапана привода 55, связанного с клапаном 60. Как показано на фиг.1, измеренный ход затвора клапана или положение штока клапана, с которым связан затвор клапана, поступает на сумматор 30 для сравнения с сигналом уставки хода, а также в усилительный модуль 95 обратной связи по скорости для получения усиления обратной связи по скорости. По меньшей мере, один датчик (не показан) используется для определения измеряемого хода затвора клапана или положения штока клапана.

Вообще говоря, передаточная функция и функционирование входного фильтра 20 опережения-запаздывания могут конфигурироваться через пользовательский интерфейс 107. В частности, технический персонал может удаленным способом регулировать сигнал 50 уставки хода для приведения в действие пневматического привода 55 и клапана 60 управления или другого устройства, управляемого электропневматическим управляющим контуром 40, путем регулировки параметров фильтра 20 опережения-запаздывания. Пользовательский интерфейс 107 может быть предусмотрен с целью обеспечения возможности удаленного мониторинга, управления или коммуникации с электропневматическим управляющим контуром 40 из удаленного местоположения или из местоположения в непосредственной близости от управляющего контура 40.

Во время работы фильтр 20 опережения-запаздывания в общем случае будет выдавать импульс с большой амплитудой, но с малой длительностью в начале каждого ступенчатого изменения в получаемом опорном сигнале 10, что позволяет клапану 60 передвигаться меньшими шагами. В дополнение к этому в отклике фильтра обеспечивается быстрое затухание (что отражается в малом времени запаздывания) для ослабления перескока при больших шагах.

Хотя распределенная система управления (DCS, distributed control system) обычно обновляется с частотой порядка 1 Гц или меньше, устройство позиционирования (в управляющем контуре 40) может обновляться с частотой 100 Гц и более. В результате время отклика, обеспечиваемое фильтром 20 опережения-запаздывания, включенным последовательно с устройством позиционирования, может составлять порядка 100 мс, что намного быстрее того, что может обеспечить управляющая динамика одной только распределенной системы управления.

В дополнение к этому фильтр 20 опережения-запаздывания может обеспечить собственную защиту против перегрузки затвора клапана 60 при посадке в седло клапана или при достижении верхнего ограничителя хода. В частности, могут быть реализованы алгоритмы или управляющие процедуры в самом фильтре 20 или как его составная часть, ограничивающие отклик клапана вблизи седла клапана или ограничителя хода, и, таким образом, предотвратить ситуацию, когда фильтр 20 опережения-запаздывания ударит затвор клапана 60 о седло клапана или о верхний ограничитель хода.

Более того, как будет ясно с учетом фиг.2 и 3, рабочие характеристики фильтра 20 опережения-запаздывания можно легко отрегулировать с помощью пользовательского интерфейса 107, который может быть сохранен в компьютере и оперативно соединен с управляющим контуром 40 и одним или более дисплеем. Ввиду того, что многие процессы, использующие большие приводы со сложной конфигурацией дополнительных элементов, обычно требуют сложных и высокоспециализированных управляющих алгоритмов для управления контуром процесса, операторы, как правило, неохотно изменяют контроллер процесса посредством добавления динамики в управляющую процедуру. Вместо этого операторы обычно предпочитают воздействовать или менять динамику на уровне клапана. Фильтр 20 опережения-запаздывания, который можно изменять для изменения динамики процесса как на уровне клапана, так и на уровне контура, предоставляет оператору возможность именно такого управления.

Как показано на фиг.1, входной фильтр 20 опережения-запаздывания преимущественно реализован в комбинации с пользовательским интерфейсом 107, таким как компьютерная программа с дружественной графикой реального времени. Для воплощения функциональности и признаков, описанных здесь, могут быть задействованы одна или более программ и один или более процессор, связанные с пользовательским интерфейсом 107, входной фильтр 20 опережения-запаздывания и одно или более устройств или компонентов в управляющем контуре 40.

Пользовательский интерфейс 107 преимущественно реализован совместно с графическим пользовательским интерфейсом (GUI) для облегчения взаимодействия пользователя с различными возможностями, предоставляемыми пользовательским интерфейсом 107 и входным фильтром 20 опережения-запаздывания. GUI может включать одну или более программ, которые реализованы с использованием любых подходящих языков программирования и техник. Более того, программы, реализующие GUI, могут быть сохранены и исполнены в пределах одной станции обработки или модуля, такого как, например, рабочая станция, контроллер и т.д., например, в машинном зале станции управления или в центральном машинном комплексе для одной или нескольких географически удаленных станций управления, или в ином варианте программы графического пользовательского интерфейса могут быть сохранены и исполнены распределенным способом, с использованием множества обрабатывающих модулей, которые связаны один с другим с возможностью коммуникации.

Предпочтительно, но необязательно, графический интерфейс можно создать на основе привычной графической оконной структуры и внешнего вида, в которой множество взаимосвязанных графических видов или страниц включает одно или более ниспадающее меню, которое дает возможность пользователю осуществлять навигацию по страницам желаемым образом, чтобы видеть и/или получать конкретный тип информации. Признаки и/или способности пользовательского интерфейса 107, описанные здесь, могут быть представлены, открыты для доступа, приведены в действие и т.д. посредством одной или более соответствующих страниц, видов или экранов GUI. Более того, различные экраны, составляющие графический интерфейс пользователя, могут быть логично связаны между собой, способствуя быстрой и интуитивной навигации пользователя на экранах дисплеи для получения информации конкретного типа или для доступа и/или задействования конкретной возможности графического интерфейса 107 и входного фильтра 20 опережения-запаздывания.

Пример такого GUI в общем виде изображен на дисплее 120, показанном на фиг.2. Как изображено на фиг.2, дисплей 120 графически отображает выходной сигнал фильтра или сигнал 50 уставки хода и данные обратной связи по положению, используя, например, данные, полученные из сигнала 70 обратной связи привода или сигнала 100 обратной связи по положению реле. Сигналы 70 и 100 обратной связи пропорционально изменяются в ответ на изменения в параметре процесса, с которым они связаны, в данном случае с положением привода 55 или реле 85, так что графическое отображение изменений в сигналах 70 и 100 обратной связи обеспечивает точную индикацию реального изменения положения штока клапана. Такая графика реального времени обеспечивает возможность удаленной настройки клапана 60 и обеспечивает измеримые результаты. В дополнение к этому удаленная настройка контура клапана управления посредством пользовательского интерфейса 107 значительно снижает стоимость обслуживания за счет отказа от физического посещения с целью облуживания отдельных клапанов управления.

Машинный зал с одним или более компьютерным терминалом для доступа к пользовательскому интерфейсу 107 может располагаться географически рядом с клапанами или контурами, подлежащими управлению. В качестве альтернативы для предоставления удаленного доступа к пользовательскому интерфейсу 107 в географически удаленных местоположениях могут быть использованы спутниковые коммуникации, телефонные линии, коаксиальный кабель, Ethernet (локальные сети), оптоволоконные кабели связи, интранет или Интернет и другие технологические средства дальних коммуникаций. Может быть предусмотрен центральный управляющий комплекс, в котором располагается один или более компьютерный терминал для доступа к пользовательским интерфейсам 107, связанным с клапанами или контурами, снабженными фильтрами 70 опережения-запаздывания, расположенными в местоположениях, отделенных большими расстояниями от центрального управляющего комплекса. Как более подробно объясняется ниже, пользовательский интерфейс 107 снабжен графиком, позволяющим оператору или технику предсказывать или наблюдать отклик фильтра при выборе конкретных установок для различных регулируемых пользователем параметров входного фильтра 20 опережения-запаздывания.

Хотя имеет место неустранимая задержка при передаче сигналов или данных посредством одной или комбинации различных коммуникативных технологий, особенно на больших расстояниях, пользовательский интерфейс 107 можно использовать в режиме, учитывающем такие задержки, в том случае, если длительность задержек известна или может быть вычислена или определена. Например, пользовательский интерфейс 107 может предоставлять пользователю или оператору возможность применять конкретный набор регулировок к устанавливаемым пользователем параметрам входного фильтра 20 опережения-запаздывания, которые пользователь или оператор предварительно построил, используя возможности пользовательского интерфейса 107 по предсказанию отклика, что более подробно обсуждается ниже. Если новый набор регулировок надо применить к клапану или контуру в удаленном местоположении в выбранное пользователем или оператором время, пользовательский интерфейс 107 может внести эту задержку в вычисление времени для передачи реальных сигналов во входной фильтр 20 опережения-запаздывания конкретного клапана или контура. Например, если пользователь или оператор хочет задействовать новый набор регулировок через 10 секунд и также известна или вычислена задержка в 0,5 секунды, то реальный сигнал во входной фильтр 20 опережения-запаздывания может быть послан через 9,5 секунды. Предполагается, что пользователь или оператор получает и выводит в режиме реального времени выход фильтра и данные обратной связи по ходу, относящиеся к реальному клапану управления или управляющему контуру, к которым был добавлен входной фильтр 20 опережения-запаздывания.

Используя компьютерную программу для управления параметрами, относящимися к клапану управления, такую как программу AMS ValveLink® Software, поставляемую отделением Fisher Controls фирмы Emerson Process Management, пользовательский интерфейс 107 может быть сконфигурирован так, чтобы отображать в режиме реального времени выход фильтра и данные обратной связи по ходу клапана управления или другого устройства, с которым используется входной фильтр 20 опережения-запаздывания. Также можно отобразить дополнительные данные, например, опорный сигнал устройства. Например, как показано на фиг.2 на графике 130, пользовательский интерфейс 107 может построить в GUI уставку хода в реальном времени ("Tvl Set Pt") и данные обратной связи по ходу ("Tvl"), показываемые в процентах, в зависимости от времени, чтобы оператор мог легко видеть отклик клапана управления на изменения в опорном сигнале.

Улучшенное управление, достигаемое использованием входного фильтра 20 опережения-запаздывания при малых амплитудах, можно оценить посредством сравнения графика 130, показанного на графическом дисплее 120 на фиг.2, отражающего данные в режиме реального времени для уставки 50 хода и обратной связи 79 по ходу, собранные во время использования входного фильтра 20 опережения-запаздывания, с графиком 135, показанном на дисплее 140 на фиг.3, отражающим данные, собранные, когда входной фильтр опережения-запаздывания выключен или отключен после метки времени 0:02:12, где время показано на горизонтальной оси графика в часах, минутах и секундах. Можно видеть, что без фильтра 20 опережения-запаздывания отклик клапана 60 ухудшается и замедляется в результате простого ступенчатого изменения сигнала уставки хода (эталонного сигнала). Графики реального времени, такие как показаны на фиг.2 и 3, особенно полезны для настройки входного фильтра 20 опережения-запаздывания, учитывая чувствительность и сложность, связанные с динамикой клапана, даже при малых амплитудах.

Возвращаясь к фиг.2, для облегчения работы коэффициенты настройки, соответствующие входному фильтру 20 опережения-запаздывания, могут быть представлены на дисплее 120 программы пользовательского интерфейса посредством графика 150 отклика фильтра. Дополнительно коэффициенты настройки (и, следовательно, передаточная функция), соответствующие фильтру 20 опережения-запаздывания, можно изменить, используя один или более виртуальных элементов 200 управления интерфейсом, изображенных на фиг.2 в виде графического представления ползунков 210, 220 и 230. Управляющий оператор или техник может манипулировать ползунками 210, 220 и 230, используя, например, компьютерное устройство ввода (не показано), такое как мышь, джойстик, трэкбол, клавиатура, монитор с сенсорным экраном, устройство голосового ввода, графический планшет и т.д., для внесения изменений в передаточную функцию или динамику входного фильтра 20 опережения-запаздывания. Конечно, этот список компьютерных средств ввода носит исключительно примерный характер, и подобным образом можно использовать другие средства ввода для манипулирования ползунками 210, 220 и 230. Также виртуальные элементы 200 управления интерфейсом в качестве альтернативы можно графически представить, например, в виде круговой шкалы (не показана) или другого графического изображения. В дополнение к этому, как показано на фиг.2, в зонах 205, 207 и 209 слева от ползунков 210, 220 и 230 коэффициенты фильтра или отношения, выбранные ползунками 210, 220 и 230, могут быть отображены в цифровой форме, а кнопки 214 и 216, показанные в зоне 212 дисплея 120, можно использовать для применения текущих настроек или сброса текущих настроек фильтра 20 опережения-запаздывания.

Подходящие значения коэффициента 205 времени запаздывания фильтра включают 0,00 (что приводит к обходу фильтра) и значения в диапазоне от 0,10 до 10,00 секунд. Предпочтительно диапазон коэффициентов 205 времени запаздывания фильтра показан в логарифмической шкале на графике 130 дисплея 120, поскольку большинство коэффициентов времени запаздывания фильтра выбраны в диапазоне от 0,10 до 2,00 секунды.

Подходящие значения отношения времени опережения к времени запаздывания в открывающем направлении 207 и отношения времени опережения к времени запаздывания в закрывающем направлении 209 лежат в диапазоне от 0,0 до 2,0 и показаны в линейной шкале на дисплее 120.

Как показано на фиг.2, ползунок 210 регулирует время запаздывания, которое определяет скорость затухания отклика фильтра. Чем больше время запаздывания, тем медленнее входной фильтр 20 опережения-запаздывания приводит выход к опорному сигналу 10. Ползунок 220 на фиг.2 регулирует отношение времени опережения к времени запаздывания в открывающем направлении. Ползунок 230 на фиг.2 регулирует отношение времени опережения к времени запаздывания в закрывающем направлении. Это отношение определяет начальный отклик входного фильтра 20 опережения-запаздывания. Как указано выше, фильтр 20 опережения-запаздывания обычно конфигурируется так, чтобы обеспечить импульс большой амплитуды, но короткой длительности в уставке 50 хода, что позволяет клапану 60 двигаться меньшими шагами. Большая скорость затухания (что соответствует малому времени задержки) также смягчает перескок для больших шагов, поскольку клапан 60 имеет тенденцию поворачиваться, позволяя отклику фильтра затухнуть полностью прежде, чем клапан 60 приблизится к уставке.

В дополнение график 150 отклика фильтра (фиг.2) предоставляет оператору или технику возможность предсказывать или наблюдать отклик фильтра, когда выбраны конкретные установки для различных параметров, регулируемых пользователем, таких как время запаздывания и отношение времени запаздывания к времени опережения. График 150 отклика фильтра на фиг.2 иллюстрирует предсказанный отклик фильтра 20 опережения-запаздывания на единичное ступенчатое изменение, прежде чем изменения параметров будут применены к фильтру 20 опережения-запаздывания, предоставляя тем самым оператору или технику возможность видеть графическое представление предсказанного отклика фильтра до того, как динамика системы управления будет действительно установлена. Таким образом, существует виртуальное отношение опережения к запаздыванию, которым может управлять оператор для того, чтобы сгенерировать предсказанный отклик параметра процесса, подлежащего управлению или настройке, и этот предсказанный отклик показывается на дисплее, связанном с пользовательским интерфейсом 107. Сходный график 155 отклика фильтра на фиг.3 показывает отклик, когда входной фильтр 20 опережения-задержки выключен или не задействован.

В дополнение к этому оператор может использовать кнопки выбора в зоне 228 дисплея 120 пользовательского интерфейса на фиг.2 для конфигурации фильтра 20 опережения-запаздывания таким образом, чтобы его выключить или не задействовать, чтобы регулировать только запаздывание отклика, чтобы регулировать или выбирать как запаздывание, так и отношение опережение/запаздывание отклика фильтра, или чтобы задействовать асимметричные отношения опережение/запаздывание, т.е. те, где присутствует ненулевой коэффициент времени запаздывания, а коэффициенты отношения времени опережения к времени запаздывания в открывающем направлении отличаются от отношения времени опережения к времени запаздывания в закрывающем направлении. Когда коэффициент времени запаздывания равен нулю и наличествуют ненулевые, но идентичные коэффициенты отношения времени опережения к времени запаздывания, динамика опережение-запаздывание является симметричной.

Посредством записи собранных и предсказанных данных, показываемых на графиках 130, 150, в буфер или оперативную память, подключенную к компьютеру или содержащуюся в нем, графики 130, 150 можно остановить в паузе, перемотать, воспроизвести еще раз по усмотрению оператора или техника или для последующего контроля качества, эффективности и оптимизации, с образовательными, инспекционными и с другими целями.

Механизмами управления, такими как графически отображенные кнопки 310, 315, 320 и ползунок 330, показанными в верхней части дисплея 120 пользовательского интерфейса 107, можно управлять с помощью соответствующего компьютерного устройства ввода, вроде тех, что перечислены