用于阀控制器的开关模块的制作方法
【专利摘要】阀控制器组件包括基于控制阀的操作参数产生第一输入信号的第一开关以及可通信地耦接到所述第一开关的对接组件。开关模块可移除地固定于并且可通信地耦接于所述对接组件，以使得当所述开关模块固定到所述对接组件时，所述第一开关可通信地耦接到所述开关模块。所述开关模块包括第一仿真电路，其适于接收所述第一输入信号、处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号不同的第一输出信号。
【专利说明】用于阀控制器的开关模块
【技术领域】
[0001 ] 本公开大体上涉及控制阀，更具体地，涉及用于控制所述控制阀的操作的控制器。
【背景技术】
[0002]控制阀被用在过程控制系统中，以响应于从一个或多个阀控制器接收的信号完全或部分打开或关闭来控制诸如流量、压力、温度和/或液位等条件。典型地，阀控制器被可操作地耦接于或者包括设置于系统中的一个或多个传感器或开关，由此允许阀控制器来比较一个或多个“设定点”和对应的“过程变量”，该“过程变量”的值由开关或传感器来提供。控制阀的打开或关闭通常通过电子、液压或者气动致动器来进行。另外，定位器可用来基于例如从阀控制器接收的电子或气动信号来控制致动器的打开或关闭。
[0003]在典型的控制阀组件中，与阀控制器通信的一个或多个开关(例如，接近开关)或其它传感器适用于探测耦接到阀的一部分(例如，阀杆)的一个或多个标靶(例如，由磁性材料或铁材料制成)，以确定控制阀的一个或多个操作参数，例如，控制阀的关闭件的位置。一个或多个开关或其它的传感器一般被焊接或者以其他方式固定到布置在阀控制器的外壳的内部中的印刷电路板(“PCB”)。该一个或多个开关或其它的传感器可被选用于特有的应用。例如，当希望电阻输出从低向高增加时，可使用Namur传感器,标祀位于Namur传感器的预定范围以内。作为另一个示例，在存在可燃气体的环境中，阀控制器不应该输出在能够点燃可燃气体的临界值以上的电压(或电流)。由于唯一的开关和/或传感器(或包括开关和/或传感器的电路)需要用于相应唯一的输出类型，所以需要大量库存的开关用来适应常规的应用。另外，在现有阀控制器中更改固定到PCB的开关是极端困难的。因此，如果需要不同输出类型的输出，必须购买和安装完全不同的阀控制器。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个示例性方面，阀控制器系统包括第一开关，其基于控制阀的操作参数产生第一输入信号。对接组件可通信地耦接到所述第一开关，第一开关模块适于可移除地固定于并且可通信地耦接于所述对接组件，以使得当所述第一开关模块固定到所述对接组件时，所述第一开关可通信地耦接到所述第一开关模块。所述第一开关模块包括第一仿真电路，所述第一仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号不同的第一输出信号。
[0005]根据本发明的另一个示例性的方面，控制阀组件包括控制阀，所述控制阀具有入口、出口和关闭件，所述关闭件适于从第一位置移动到第二位置，在第一位置过程流体从所述入口流到所述出口，在第二位置过程流体被阻止从所述入口流到所述出口。所述控制阀组件还包括耦接到所述关闭件以移动所述关闭件的致动器。另外，所述控制阀组件包括与所述致动器通信以控制所述关闭件的移动的阀控制器。所述阀控制器具有基于控制阀的操作参数产生第一输入信号的第一开关和可通信地耦接到所述第一开关的对接组件。所述阀控制器还包括适于可移除地固定于并且可通信地耦接于所述对接组件的第一开关模块，以使得当所述第一开关模块固定到所述对接组件时，所述第一开关可通信地耦接到所述第一开关模块。所述第一开关模块包括第一仿真电路，所述第一仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号不同的第一输出信号。
[0006]根据本发明的另一个示例性的方面，公开了一种操作阀控制器组件的方法，所述阀控制器组件包括基于控制阀的操作参数产生第一输入信号的第一开关和可通信地耦接到所述第一开关的对接组件。所述方法包括将第一开关模块固定到所述对接组件，以使得所述第一开关模块可通信地耦接到所述对接组件。所述第一开关模块包括第一仿真电路，所述第一仿真电路适于接收所述第一输入信号、处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号不同的第一输出信号。所述方法还包括将所述第一开关模块从所述对接组件移除，以使得所述第一开关模块没有可通信地耦接到所述对接组件。所述方法还包括将第二开关模块固定到所述对接组件，以使得所述第二开关模块可通信地耦接到所述对接组件，所述第二开关模块包括第二仿真电路，所述第二仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号和所述第一输出信号不同的第二输出信号。
[0007]根据本发明的又一个示例性的方面，控制控制阀的方法包括从第一开关产生第一输入信号，所述第一输入信号基于所述控制阀的操作参数。所述方法还包括使用包含在第一开关模块中的第一仿真电路处理所述第一输入信号，所述第一开关模块可通信地耦接到对接组件，所述对接组件可通信地耦接到所述第一开关。所述方法还包括从所述第一仿真电路输出第一输出信号，所述第一输出信号不同于所述第一输入信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1A为包括控制阀、致动器以及具有第一开关模块的阀控制系统的实施例的控制阀组件的示意图；
[0009]图1B为包括控制阀、致动器以及具有第二开关模块的阀控制系统的实施例的控制阀组件的示意图；
[0010]图2A为适用于图1A的阀控制器系统的接近开关的实施例的截面图，其中接近开关处于第一位置；
[0011]图2B为图2A的接近开关的实施例的截面图，其中接近开关处于第二位置；
[0012]图3为图1A的阀控制器系统的立体图；以及
[0013]图4为阀控制器系统的另一个实施例的平面示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1A中所示，阀控制器组件10包括第一开关12a，其基于例如阀16的关闭件18的位置等控制阀16的操作参数产生第一输入信号14。阀控制器组件10还包括可通信地耦接到第一开关12a的对接组件(docking assembly) 20。阀控制器组件10还包括可移除地固定于并且可通信地耦接于对接组件20的第一开关模块22，以使得当第一开关模块22被固定到对接组件20时，第一开关12a可通信地耦接到第一开关模块22。第一开关模块22包括适于接收第一输入信号14、处理第一输入信号14并输出与第一输入信号14不同的第一输出信号26的第一仿真电路24。如图1B中所不,第二开关模块27适于可移除地固定于并且可通信地耦接于对接组件20，以使得当第二开关模块27被固定到对接组件20时，第一开关12a可通信地耦接到第二开关模块27。第二开关模块27可包括适于接收第一输入信号14、处理第一输入信号14并输出与第一输入信号14和第一输出信号26不同的第二输出信号31的第二仿真电路29。
[0015]如此配置，阀控制器组件10可包括单一类型的第一开关12a，例如磁力触发的接近开关，其与第一开关模块22的第一仿真电路24协作，以提供与例如Namur正常打开(“N/O”)开关或Namur正常闭合(“N/C”)开关等数个不同开关中的一个相同的输出信号。如果需要不同的输出信号，两个或多个开关模块中的相应的一个，例如第二开关模块27可插入对接组件20中。因此，所需的信号输出可通过将所需的开关模块22、27插入对接组件20中来获得。因此，单一类型的第一开关12a，例如磁力触发的接近开关，可通过使用适当的开关模块22、27来替换多种开关(例如，Namur N/C,Namur N/0和/或SPDT开关)，由此消除了维持用于常规应用的大量库存开关的需求。而且，由于容易移除和替换开关模块22、27，所以阀控制器能够在现场迅速且不贵地进行改进。
[0016]更详细地参见阀控制器组件10，阀控制器组件10包括第一开关12a，如图1A中所示。第一开关12a产生基于例如控制阀16的关闭件18的位置等控制阀16的操作参数的第一输入信号14。控制阀16可以是适于调整通过阀的流体的流动的任何适当的控制阀。例如，控制阀16可以是具有围绕轴28从第一完全打开位置(如图1A中所示)旋转到第二关闭位置(未示出)的关闭件的阀。在第一完全打开位置，流体可经由或围绕关闭件18从入口 30流到出口 32。在第二关闭位置，关闭件18可部分或完全阻碍流体从入口 30到出口 32的流动。轴28可通过阀致动器33旋转或产生旋转，阀致动器33本身由可通信地耦接到阀控制器组件10的阀定位器34来控制。阀致动器33可以是例如电动、气动或液压致动器，并且致动器33可通过已知的方式旋转轴28 (或引起轴28旋转)。在可替换的实施例中，关闭件18可从第一完全打开位置线性地移动到第二关闭位置，并且阀定位器34可线性地移动关闭件18或引起关闭件18线性地移动。
[0017]仍参见图1A，阀控制器组件10可包括耦接到关闭件18的标靶组件(targetassembly) 36。例如,标祀组件36可稱接到轴28，以使得当轴28旋转时,标祀组件36也旋转。标靶组件36可包括直接或间接耦接到轴28的标靶轴38，以使得轴28的旋转引起标靶轴38的相应旋转。标靶轴38的第一部分可延伸穿过控制器外壳40，标靶轴38的第二部分可布置在形成于控制器外壳40中的盲孔内。标靶支架42可固定到标靶轴38的第三部分，第三部分布置在第一部分和第二部分之间，并且第二部分、第三部分和标靶支架42全部布置在控制器外壳40的内部容积46中。标靶支架42可包括从布置在标靶轴38的第三部分上的中枢向外径向延伸的一个或多个辐条。标靶支架42可替换地具有从标靶轴38的第三部分向外径向延伸的圆盘的形状。一个或多个标靶44(例如，磁性标靶或铁标靶)可在例如圆盘或每个辐条的外端部或其附近耦接到标靶支架42。如果使用了多于一个的标靶44，那么标靶44可例如围绕标靶轴38的纵向轴线以相等的角增量均匀地布置。每个标靶44可由金属或铁材料制成。
[0018]仍参见图1A,第一开关12a可布置在控制器外壳40的内部容积46中。例如,第一开关12a可在邻近标靶组件36的位置上固定到印刷电路板(“PCB”)45 (或PCB组件)的一部分上。第一开关12a可以是本领域已知的任何开关或者传感器，其能够基于控制阀16的操作参数改变状态和/或能够探测到标靶44的存在。例如，第一开关12a可以是接近开关，当标靶44处于第一开关12a的第一端48a的预定距离以内时，该接近开关适于探测到一个标靶44的存在。由于一个或多个标靶44中的每一个被固定到随着轴28旋转而旋转的标靶支架42，所以第一开关12a能够探测或者能够和其它开关协作，以确定控制阀16的关闭件18的位置。第一开关12a可以是任何适当类型的限位开关，例如磁力触发的限位开关(例如，美国专利N0.8，400，241中公开的磁力触发的接近开关，这里通过引用将其结合于此)。例如，如图2A和2B中所示，第一开关12a可包括围绕耦接到枢转臂54a的可移动磁体52a的开关壳体50a,可移动磁体52a可以通过施加磁力于可移动磁体52a上的固定磁体56a被偏置到第一开关位置(如图2A中所示)。在第一开关位置上，在枢转臂54a的末端处的触头可接合在第一臂58a的末端的触头，以使得电路闭合在第一臂58a和公共臂60a(耦接到枢转臂54a)之间。因此，电流可穿过公共臂60a和第一臂58a之间，并且该电流可指示第一开关12a位于第一开关位置。
[0019]如图2B中所示，当一个或多个标靶44中的一个被移动到第一开关12a的第一端48a的预定范围以内时，标靶44和可移动磁体52a之间的磁力大于可移动磁体52a和固定磁体56a之间的磁力。因此,可移动磁体52a远离固定磁体56a并朝着标祀44a线性地平移，由此围绕公共臂60a的末端旋转枢转臂54a。因此，在枢转臂54a的末端的触头与第一臂58a分离并旋转到接合在第二臂62a的末端的触头，以使得电路闭合在第二臂62a和公共臂60a之间。在第二开关位置，电路闭合在第二臂62a和公共臂60a之间，以允许电流穿过第二臂62a和公共臂60a之间，并且该电流可指示第一开关12a位于第二开关位置。
[0020]除了第一开关12a，任何数目的其它开关可用在阀控制器组件10中。例如，可使用第二开关12b，该第二开关12b可与第一开关12a相同。因此，当第二开关12b位于第一开关位置时，电流可穿过公共臂60b和第一臂58b之间。当一个或多个标靶44中的一个移动到第二开关12b的第一端48b的预定范围以内时，第二开关12b可改变到第二开关位置，在该第二位置电流可穿过公共臂60b和第二臂62b之间。第三开关12c、第四开关12d等可用来提供附加解决方案，以确定阀元件18的位置，这在本领域是已知的。尽管第二开关12b (或任何其它开关)可与第一开关12a的公开实施例相同，但是第二开关12b (或任何其它开关)可以是本领域已知的任何开关或传感器，其能够基于控制阀16的操作参数改变状态和/或能够探测到例如标靶44等标靶的存在。
[0021]再参见图1A，阀控制器组件10还包括对接组件20，对接组件20可通信地耦接到第一开关12a并适于可通信地耦接到第一开关模块22。对接组件20可以布置在控制器外壳40的内部容积46中，并且对接组件20可固定到PCB45。对接组件20可包括任何类型的连接器，该连接器允许第一开关模块22可移除地耦接到对接组件20，并允许第一开关模块22耦接到第一开关12a。例如，对接组件20可包括边缘连接器，其具有适于可释放地容纳第一开关模块22的凸部分的凹容纳部分。如图3中所示，对接组件20包括可固定到PCB45(见图1A)的底部66，顶部68可从底部66向上垂直(即，沿着或平行于图3中的参考坐标系的Z轴)延伸。顶部68可包括多个垂直的内壁，这些内壁共同限定适于容纳第一开关模块22的凸部分的狭槽69，狭槽69可沿着或平行于图3中的参考坐标系的Y轴延伸。底部66可包括延伸超出顶部68的第一侧壁67a的第一法兰部70a。第一法兰部70a可具有平坦的第一顶壁72a，第一螺纹孔74a可沿着向下的方向垂直延伸通过第一顶壁72a。底部66还可包括延伸超出顶部68的第二侧壁67b的第二法兰部70b。第二法兰部70b可具有平坦的第二顶壁72b，第二螺纹孔74b可沿着向下的方向垂直延伸通过第二顶壁72b。第一螺纹孔74a和第二螺纹孔74b中的每一个都适于容纳螺栓75a、75b，螺栓75a、75b被耦接到第一开关模块22的一部分，以将第一开关模块22固定到对接组件20。
[0022]仍参见图3，对接组件20可具有一个或多个对接触头76，每个对接触头适于可通信地耦接到第一开关12a和任何其它开关的相应的导电元件。对接组件20的每个对接触头76可邻近对接组件20的第一端78被耦接到顶部68。更具体地，每个对接触头76可被耦接到共同限定狭槽69的多个垂直内壁中的一个，以使得当第一开关模块22被耦接到对接组件20时，模块触头80可通信地耦接到(例如，接触)对接触头76中的相应一个。每个对接触头76可通过任何适当的方式可通信地耦接到相应的模块触头80。例如，一个或多个对接触头76中的一些或全部可以是由导电材料(例如，铜或铜合金)制成的片簧元件，片簧的形状提供了维持对接触头76和相应的平坦的模块触头80之间的接触的偏置力。在可替换的实施例中，部分或者全部的模块触头80可具有片簧形状，并且相应的对接触头76可以是平坦的。
[0023]每个对接触头76可通信地耦接到一个或多个开关(例如，第一开关12a)的相应的触头或臂。本领域技术人员将意识到一个或多个开关(例如，第一开关12a)可通过任何方式可通信地耦接到对接触头76，以将第一输入信号14 (例如，指示第一开关12a位于第一开关位置或位于第二开关位置的信号)从一个或多个开关12传递到对接组件20的对接触头70。即，一个或多个传导通路(例如形成在PCB45上的传导通路)可通过本领域内已知的任何方式在第一开关12a和对接组件20之间传输(或者，如果使用了多于一个的传导通路，则协作来传输)第一输入信号14。例如，第一开关12a的第二臂62a可通信地耦接(例如，通过PCB上的通信路径)到第一对接触头76a，第一开关12a的第一臂58a可通信地耦接到第二对接触头76b，以及第一开关12a的公共臂60a可通信地耦接到第三对接触头76c。
[0024]其它开关(例如，第二开关12b)可需要其它的对接触头76，这在本领域是可理解的。例如，如果使用第二开关12b，则第二开关12b的第二臂62b、第一臂58b和公共臂60b可通信地耦接到其它相应的对接触头76。如果第一开关12a和对接组件20分别通过焊接固定到单个PCB (例如，PCB45)，那么第二臂62a、第一臂58a和公共臂60a可分别通过形成在PCB45上的传导通路被连接到第一对接触头76a、第二对接触头76b和第三对接触头76c。耦接到PCB45的任何其它开关可通过相似的方式耦接到对接组件20。任何其它开关可通信地耦接到对接组件20来传输输入信号。
[0025]参见图1A、1B和3，阀控制器组件10还包括可移除地固定于并且可通信地耦接于对接组件20的第一开关模块22。第一开关模块22可包括壳体81,壳体81包括共同限定包围第一仿真电路24 (如图1A和IB中所示)的内部的多个壁，壳体81可具有包围和保护第一仿真电路24的任何适当形状或结构。例如，限定壳体81的多个壁可具有沿着图3的参考坐标系的X轴、Y轴或Z轴中的一些或全部的矩形或方形的横截面。第一开关模块22可包括邻近于壳体81的第一端84布置的第一支撑件82a。第一支撑件82a可包括沿着或平行于图3的参考坐标系的X轴延伸的多个壁。第一支撑件82a可包括从第一支撑件82a的顶壁88a垂直延伸到底壁90a的圆柱形部件86a。第一孔92a可经由顶壁88a和底壁90a延伸穿过圆柱形部件86a，当第一开关模块22被固定到对接组件20时，第一孔92a可与第一法兰部70a的螺纹孔74a同轴对齐。第一孔92a可容纳具有螺纹底端的第一螺栓75a，螺纹底端螺接第一法兰部70a的螺纹孔74a，以将第一开关模块22可释放地固定到对接组件20的第一法兰部70a。如此固定，第一支撑件82a的底壁90a可接触或邻近对接组件20的第一法兰部70a的顶壁72a。
[0026]第一开关模块22可包括邻近壳体81的第一端84并相对于第一支撑件82a布置的第二支撑件82b。第二支撑件82b可与第一支撑件82a相同，并且第二孔92b可容纳具有螺纹底端的第二螺栓75b，螺纹底端螺接第二法兰部70b的螺纹孔74b，以将第一开关模块22可释放地固定到对接组件20的第二法兰部70b。如此固定，第二支撑件82b的底壁90b可接触或者邻近对接组件20的第二法兰部70b的顶壁72b。
[0027]通过如所述将第一开关组件22固定到对接组件20，一个或多个模块触头80中的每一个可通信地耦接到相应的一个对接触头76。如图3中所示，一个或多个模块触头80中的每一个可布置在平坦的卡94的表面上，卡94可以是布置第一仿真电路24的PCB的一部分。当卡94的第一端96布置在狭槽69中时，并且如前所述将第一开关模块22固定到对接组件20，一个或多个对接触头76中的每一个可通信地耦接到一个或多个模块触头80中的相应的一个。例如，第一模块触头80a可接触第一对接触头76a，第二模块触头80b可接触第二对接触头76b，第三模块触头80c可接触第三对接触头76c。第一模块触头80a、第二模块触头80b和第三模块触头80c中的每一个可通过本领域已知的任何方式可通信地耦接到第一仿真电路24。例如，第一模块触头80a、第二模块触头80b和第三模块触头80c中的每一个可通过形成在与卡94相关联的PCB上的传导通路被连接到第一仿真电路24。
[0028]第一仿真电路24可通过任何适当的方式安装于和/或形成于PCB上，其允许第一仿真电路24从一个或多个开关12接收一个或多个输入信号14,处理或调整该一个或多个输入信号14并输出一个或多个输出信号26，其中该一个或多个输出信号26具有与一个或多个输入信号14不同的一个或多个特性。第一仿真电路24可包括以所需方式处理一个或多个输入信号14的任何适当的组件，例如一个或多个微处理器、限流电路和/或例如限流电路。
[0029]在预期的实施例中，一个或多个输入信号14可被处理或调整，以使得一个或多个输出信号26可具有比与一个或多个输入信号14相关的电阻更高或更低的电阻。例如,一个或多个输入信号14可被处理或调整来模拟所需开关的输出，例如Namur N/0( “正常打开”)开关或Namur N/C( “正常闭合”)开关。在这些实施例中，磁力触发的接近开关可替代Namur N/C开关和/或Namur N/0开关。在其它的实施例中，一个或多个输入信号14可被处理或调整，以使得一个或多个输出信号26可对应于STOT (单极、双掷)开关的输出，由此允许磁力触发的接近开关来模拟SPDT开关的输出。在其它实施例中，一个或多个输入信号14可具有或对应于第一电压，一个或多个输出信号26可具有或对应于第二电压，第二电压与第一电压不相等。在其它的实施例中，一个或多个输入信号14可具有或对应于第一电流，一个或多个输出信号26可具有或对应于第二电流,第二电流与第一电流不相等。一个或多个输出信号26的电压或电流等级可低于一个或多个输入信号14的电压或电流等级。更低电压或更低电流的输出信号26可低于允许在例如易燃环境等危险环境中的本质安全操作的电压或电流临界值。在其它的实施例中，一个或多个输出信号26的电压或电流等级可高于一个或多个输入信号14的电压或电流等级。
[0030]本领域技术人员将理解部分或者全部的Namur N/C、Namur N/0、SPDT和/或其它专用开关可由例如磁力触发的接近开关等单个开关来替代，由此消除了维持不同开关的各自存货的需求。另外，由于对应于不同开关的仿真电路22容纳于能够容易移除并固定到对接部件18的模块化开关模块22中，所以不再需要更换整个PCB或整个控制器组件来改变开关的类型，由此减少了维护时间和成本。
[0031]通过如前所述将第一开关模块22固定到对接组件20，一个或多个模块触头80可通信地耦接到一个或多个对接触头76’以传导一个或多个输出信号26。例如，如图3中所示，第一开关模块22可包括第四模块触头80d、第五模块触头SOe和第六模块触头80f，第四、第五和第六模块触头80d、80e、80f中的每一个可通过本领域内已知的任何方式可通信地耦接到第一仿真电路24。在一个实施例中，第四、第五和第六模块触头80d、80e、80f中的每一个可通过形成在PCB上的传导通路被连接到第一仿真电路24。如图3中所示，第四模块触头80d可接触第四对接触头76d，第五模块触头SOe可接触第五对接触头76e，第六模块触头80f可接触第六对接触头76f。第四、第五和第六对接触头76d、76e、76f中的每一个可通信地耦接到布置在或者耦接于控制器外壳40的输出或端口 95，如图1A中所示。输出或端口 95可以是任何类型的连接器，其允许一个或多个对接触头76(例如，第四、第五和第六对接触头76d、76e、76f中的一个或多个)可通信地耦接(使用有线连接或者无线连接)到装置，例如远程处理器或计算机97。在可替换的实施例中，一个或多个对接触头76 (例如，第四、第五和第六对接触头76d、76e、76f中的一个或多个)可直接地连接到装置，例如远程处理器或计算机97。输出或端口通过其上固定对接组件20的同一 PCB上形成的传导通路被连接到一个或多个对接触头76(例如，第四、第五和第六对接触头76d、76e、76f中的一个或多个)。
[0032]第一输入信号14可以是例如从第一或第二开关12a、12b(或任何其它适当的开关)输出的信号。具体地，第一输入信号14可以是当开关12a位于第一开关位置时从第一开关12a的第一臂58a和公共臂60a中的一个或两个发送或传导的信号。作为替换的示例，第一输入信号14可以是当开关12a位于第二开关位置时从第一开关12a的第二臂62a和公共臂60a中的一个或两个发送或传导的信号。第一输入信号14可通过例如一个或多个导线或传导路径来传导。
[0033]第一输出信号26可以是对应于第一输入信号14但是不同于第一输入信号14的信号。例如，第一输入信号14可通过开关模块20的第一仿真电路24接收和处理和/或调整，第一仿真电路24可输出第一输出信号26。例如,在第一开关位置，电压可存在于第一开关12a的第一臂58a和公共臂60a之间。如前所述，电压可以高于预定限制电压，第一仿真电路24可输出在预定限制电压或以下的第一输出信号26，以允许在例如易燃环境等危险环境中的本质安全操作。第一输出信号26可通过例如一个或多个导线或传导路径来传导。
[0034]如图1B中所示，第二开关模块27适于可移除地固定于并且可通信地耦接于对接组件20，以使得当第二开关模块27被固定到对接组件20时，第一开关12a可通信地耦接到第二开关模块27。第二开关模块27可与第一开关模块22物理上相同，并可通过与第一开关模块22相同的方式连接到对接组件20，除了第二开关门模块27包括第二仿真电路29，第二仿真电路29适于接收第一输入信号14,处理第一输入信号14,并输出与第一输入信号14和第一输出信号26不同的第二输出信号31。
[0035]第二仿真电路29可通过任何适当的方式安装于和/或形成于PCB上，其允许第二仿真电路29从一个或多个开关12接收一个或多个输入信号14,处理或调整该一个或多个输入信号14并输出一个或多个第二输出信号31,其中该一个或多个第二输出信号31具有与一个或多个输入信号14和第一输出信号26不同的一个或多个特性。第二仿真电路29可包括以所需方式处理一个或多个输入信号14的任何适当的组件，例如一个或多个微处理器、限流电路和/或例如限流电路。
[0036]在预期的实施例中，一个或多个输入信号14可被处理或调整，以使得一个或多个第二输出信号31可具有比与一个或多个输入信号14相关的电阻更高或更低的电阻。例如，一个或多个输入信号14可被处理或调整来模拟所需开关的输出，例如Namur N/0(“正常打开”)开关或Namur N/C( “正常闭合”)开关。在这些实施例中，磁力触发的接近开关可替代Namur N/C开关和/或Namur N/0开关。在其它的实施例中，一个或多个输入信号14可被处理或调整，以使得一个或多个第二输出信号31可对应于STOT (单极、双掷)开关的输出，由此允许磁力触发的接近开关来模拟SPDT开关的输出。在其它实施例中，一个或多个输入信号14可具有或对应于第一电压，一个或多个第二输出信号31可具有或对应于第二电压，第二电压与第一电压不相等。在其它的实施例中，一个或多个输入信号14可具有或对应于第一电流，一个或多个第二输出信号31可具有或对应于第二电流，第二电流与第一电流不相等。一个或多个第二输出信号31的电压或电流等级可低于一个或多个输入信号14的电压或电流等级。更低电压或更低电流的第二输出信号31可低于允许在例如易燃环境等危险环境中的本质安全操作的电压或电流临界值。在其它的实施例中，一个或多个第二输出信号31的电压或电流等级可高于一个或多个输入信号14的电压或电流等级。
[0037]除了第二开关模块27，可提供任何数目的附加开关模块来耦接到对接组件20，每个附加开关模块可包括相应的仿真电路，该仿真电路被配置成接收第一输入信号14，处理第一输入信号14,并输出与第一输入信号14、第一输出信号26和第二输出信号31不同的相应的输出信号。
[0038]第一输出信号26和/或第二输出信号31 (和/或与任何其它开关模块相关的任何其它输出信号)可经由任何数目的传输线被提供到任何适当位置或装置，如本领域所已知的。例如，参见图1A和1B，第一或第二输出信号26、31可被提供到阀定位器34，并适于调节致动器以线性地和/或旋转地移动控制阀16的关闭件18。第一或第二输出信号26、31还可附加地(或可选地)提供到适于与例如处理器或计算机97等远程装置通信的通信模块99。第一或第二输出信号26、31可附加地(或可选地)提供到例如处理器或计算机等一个或多个装置。该装置相对于控制阀16远程布置、或直接地或间接地固定到控制阀16或控制器外壳40。
[0039]图4中示出了阀控制器组件100的可替换的实施例。在该阀控制器组件100中，没有使用对接组件20和可移除的开关模块22。替代地，选择部件与一个或多个开关(例如，如前所述的第一开关12a)通信并与两个或多个仿真电路中的每一个通信，这些仿真电路分别适于通过前面所述的方式处理或调整来自第一开关12a的第一输入信号14 (或来自其它开关的其它输入信号)。
[0040]更具体地，如图4中所示，如前所述，阀控制器组件100包括分别基于控制阀16的操作参数产生第一输入信号14的一个或多个开关12a。阀控制器组件100还包括与第一开关12a通信的选择部件102，选择部件102具有(至少)第一配置和第二配置。选择部件102可以是任何开关，其能够将第一开关12a布置成与第一仿真电路104a、第二仿真电路104b和/或其它所需的仿真电路(例如，第三仿真电路104c)通信。例如，选择部件102可以是具有两个或多个配置的表面安装(surface-mounted switch)开关,例如DIP开关。选择部件102可以是跳线或相类似的装置。第一仿真电路104a、第二仿真电路104b、选择部件102和第一开关12a可被安装到单个PCB106(或两个或更多的PCB)，PCB106(或多个PCB)可布置在控制器外壳的内部容积中，该控制器外壳可与前面描述的控制器外壳40相似或相同。
[0041]如图4中所示，第一开关12a和选择部件102可通过本领域已知的任何方式通信。即，一个或多个传导通路(例如，形成于PCB106上的传导通路)可通过本领域已知的任何方式在第一开关12a和选择部件102之间传递(或者，如果使用了多于一个的传导通路时协作来传递)第一输入信号14。选择部件102可通过一个或多个传导通路(例如，形成于PCB106上的传导通路)可通信地耦接到第一仿真电路104a，以在选择部件102处于第一配置时将第一输入信号14传递到第一仿真电路104a。如前所述,第一仿真电路104a适于接收第一输入信号14，处理第一输入信号14并输出与第一输入信号14不同的第一输出信号26。
[0042]选择部件102还可通过一个或多个传导通路(例如，形成于PCB106上的传导通路)可通信地耦接到第二仿真电路104b，以在选择部件102处于第二配置时将第一输入信号14传递到第二仿真电路104b (替代第一仿真电路104a)。如前所述，第二仿真电路104b适于接收第一输入信号14，处理第一输入信号14并输出与第一输入信号14和第一输出信号26不同的第二输出信号31。
[0043]选择部件102还可通过一个或多个传导通路(例如，形成于PCB106上的传导通路)可通信地耦接到第三仿真电路104c，以在选择部件102处于第三配置时将第一输入信号14传递到第三仿真电路104c (替代第一仿真电路104a)。如前所述，第三仿真电路104c适于接收第一输入信号14，处理第一输入信号14并输出与第一输入信号14、第一输出信号26和第二输出信号31不同的第三输出信号111。
[0044]尽管上面已经描述了不同的实施例，但是本公开并不限于此。对于公开的实施例可进行不同的变形，这些变形都落入所附权利要求的保护范围以内。
【权利要求】
1.阀控制器系统，包括: 第一开关，其基于控制阀的操作参数产生第一输入信号； 对接组件，其可通信地耦接到所述第一开关； 第一开关模块，其适于可移除地固定于并且可通信地耦接于所述对接组件，以使得当所述第一开关模块固定到所述对接组件时，所述第一开关可通信地耦接到所述第一开关模块，所述第一开关模块包括第一仿真电路，所述第一仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号不同的第一输出信号。
2.根据权利要求1所述的阀控制器系统，还包括第二开关模块，所述第二开关模块适于可移除地固定于并且可通信地耦接于所述对接组件，以使得当所述第二开关模块固定到所述对接组件时，所述第一开关可通信地耦接到所述第二开关模块，所述第二开关模块包括第二仿真电路，所述第二仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号和所述第一输出信号不同的第二输出信号。
3.根据权利要求1所述的阀控制器系统，其中，所述第一开关和所述对接组件分别被固定到印刷电路板。
4.根据权利要求1所述的阀控制器系统，还包括控制器外壳，所述第一开关和所述对接组件被固定到所述控制器外壳的内部容积中。
5.根据权利要求2所述的阀控制器系统，其中，所述第一仿真电路布置在所述第一开关模块的壳体中，并且所述第二仿真电路布置在所述第二开关模块的壳体中。
6.根据权利要求1所述的阀控制器系统，其中，所述第一开关为磁力触发的接近开关。
7.根据权利要求1所述的阀控制器系统，还包括产生第二输入信号的第二开关，所述对接组件可通信地耦接到所述第二开关，以使得当所述第一开关模块被耦接到所述对接组件时，所述第二开关可通信地耦接到所述第一开关模块，所述第一仿真电路适于接收所述第二输入信号，处理所述第二输入信号并输出与所述第二输入信号不同的第三输出信号。
8.根据权利要求1所述的阀控制器系统，其中，所述第一仿真电路减小所述第一输入信号的电压或电流中的一个，以使得所述第一输出信号具有低于所述第一输入信号的电压或电流。
9.控制阀组件，包括: 控制阀，其具有入口、出口和关闭件，所述关闭件适于从第一位置移动到第二位置，在所述第一位置过程流体从所述入口流到所述出口，在所述第二位置所述过程流体被阻止从所述入口流到所述出口； 致动器，其被耦接到所述关闭件以移动所述关闭件； 阀控制器，其与所述致动器通信以控制所述关闭件的移动，所述阀控制器包括: 第一开关，其基于控制阀的操作参数产生第一输入信号； 对接组件，其可通信地耦接到所述第一开关； 第一开关模块，其适于可移除地固定于并且可通信地耦接于所述对接组件，以使得当所述第一开关模块固定到所述对接组件时，所述第一开关可通信地耦接到所述第一开关模块，所述第一开关模块包括第一仿真电路，所述第一仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号不同的第一输出信号。
10.根据权利要求9所述的控制阀组件，还包括第二开关模块，所述第二开关模块适于可移除地固定于并且可通信地耦接于所述对接组件，以使得当所述第二开关模块固定到所述对接组件时，所述第一开关可通信地耦接到所述第二开关模块，所述第二开关模块包括第二仿真电路，所述第二仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号和所述第一输出信号不同的第二输出信号。
11.根据权利要求9所述的控制阀组件，还包括控制器外壳，所述第一开关和所述对接组件被固定到所述控制器外壳的内部容积中。
12.根据权利要求10所述的控制阀组件，其中，所述第一仿真电路布置在所述第一开关模块的壳体中，并且所述第二仿真电路布置在所述第二开关模块的壳体中。
13.根据权利要求9所述的控制阀组件，其中，所述第一开关为磁力触发的接近开关。
14.根据权利要求9所述的控制阀组件，还包括产生第二输入信号的第二开关，所述对接组件可通信地耦接到所述第二开关，以使得当所述第一开关模块被耦接到所述对接组件时，所述第二开关可通信地耦接到所述第一开关模块，所述第一仿真电路适于接收所述第二输入信号，处理所述第二输入信号并输出与所述第二输入信号不同的第三输出信号。
15.根据权利要求9所述的控制阀组件，其中，所述第一仿真电路减小所述第一输入信号的电压或电流中的一个，以使得所述第一输出信号具有低于所述第一输入信号的电压或电流。
16.根据权利要求9所述的控制阀组件，还包括耦接到所述关闭件的标靶组件，所述标靶组件包括第一磁体，并且当所述第一磁体进入所述第一开关的预定范围以内时，所述第一开关适于探测所述第一磁体，其中当所述第一磁体进入所述第一开关的预定范围以内时或者当所述第一磁体位于所述第一开关的预定范围以外时，所述第一输入信号由所述第一开关输出。
17.根据权利要求16所述的控制阀组件，还包括控制器外壳，所述第一开关、所述对接组件、所述第一开关模块以及所述标靶组件布置在所述控制器外壳的内部容积中。
18.根据权利要求9所述的控制阀组件，还包括定位器，所述定位器被耦接到所述致动器并可通信地耦接到所述阀控制器，以使得所述阀控制器指示所述定位器来移动所述关闭件。
19.一种操作阀控制器组件的方法，所述阀控制器组件包括基于控制阀的操作参数产生第一输入信号的第一开关和可通信地耦接到所述第一开关的对接组件，所述方法包括: 将第一开关模块固定到所述对接组件，以使得所述第一开关模块可通信地耦接到所述对接组件，所述第一开关模块包括第一仿真电路，所述第一仿真电路适于接收所述第一输入信号、处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号不同的第一输出信号； 将所述第一开关模块从所述对接组件移除，以使得所述第一开关模块没有可通信地耦接到所述对接组件；以及 将第二开关模块固定到所述对接组件，以使得所述第二开关模块可通信地耦接到所述对接组件，所述第二开关模块包括第二仿真电路，所述第二仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号和所述第一输出信号不同的第二输出信号。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括在将所述第一开关模块固定到所述对接组件之前，移除所述控制器外壳的全部或者部分。
21.一种控制控制阀的方法，包括: 从第一开关产生第一输入信号，所述第一输入信号基于所述控制阀的操作参数； 使用包含在第一开关模块中的第一仿真电路处理所述第一输入信号，所述第一开关模块可通信地耦接到对接组件，所述对接组件可通信地耦接到所述第一开关；以及 从所述第一仿真电路输出第一输出信号，所述第一输出信号不同于所述第一输入信号。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括将所述第一输出信号传输到一个装置。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括使用包含在第二开关模块中的第二仿真电路处理所述第一输入信号，所述第二开关模块可通信地耦接到所述对接组件，所述对接组件可通信地耦接到所述第一开关；以及 从所述第二仿真电路输出第二输出信号，所述第二输出信号不同于所述第一输入信号和所述第一输出信号。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，使用所述第一仿真电路处理所述第一输入信号包括减小所述第一输入信号的电压，以使得所述第一输出信号具有低于所述第一输入信号的电压。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，使用所述第一仿真电路处理所述第一输入信号包括减小所述第一输入信号的电流，以使得所述第一输出信号具有低于所述第一输入信号的电流。
26.阀控制器系统，包括: 第一开关，其基于控制阀的操作参数产生第一输入信号； 选择部件，其与所述第一开关通信，所述选择部件具有第一配置和第二配置； 第一仿真电路，其可通信地耦接到所述第一开关和所述选择部件，其中当所述选择部件处于所述第一配置时，所述第一仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号不同的第一输出信号； 第二仿真电路，其可通信地耦接到所述第一开关和所述选择部件，其中当所述选择部件处于所述第二配置时，所述第二仿真电路适于接收所述第一输入信号，处理所述第一输入信号并输出与所述第一输入信号和所述第一输出信号不同的第二输出信号。
27.根据权利要求26所述的阀控制器系统，其中，所述第一开关和所述选择部件分别布置在印刷电路板上。
28.根据权利要求26所述的阀控制器系统，其中，所述选择部件、所述第一开关模块和所述第二开关模块分别布置在印刷电路板上。
29.根据权利要求26所述的阀控制器系统，其中，所述选择部件是表面安装开关。
30.根据权利要求26所述的阀控制器系统，还包括控制器外壳，所述第一开关、所述选择部件、所述第一仿真电路和所述第二仿真电路布置在所述控制器外壳的内部容积中。
【文档编号】F16K5/06GK104421478SQ201410380516
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】B·R·彭宁, R·L·拉方丹, B·里格斯比, S·卡佩恩特尔 申请人:通用设备和制造公司