用来校准阀安装仪器的设备、方法和制品的制作方法
【专利摘要】描述了用来校准阀安装仪器，例如位置控制器和/或位置传送器的示例性方法、设备和制品。在此公开的示例性方法包括固定控制阀组件的流量控制元件的位置以阻止流量控制元件的移动，以及将控制器安装到控制阀组件。该方法包括，在控制器连接到控制阀组件之后启用控制器的用户接口，输入位置传感器灵敏度数值和单点位置值，该单点位置值表示流量控制元件的固定位置，使用单点校准值，将控制器置于控制模式，以及松开流量控制元件的位置，在控制阀组件工作时，该控制器在控制阀组件操作期间根据位置传感器的灵敏度数值和单点位置值进行自我校准。
【专利说明】用来校准阀安装仪器的设备、方法和制品
【技术领域】
[0001]本发明总的涉及一种阀，更具体而言，涉及一种校准阀安装仪器的方法、设备和制
品O
【背景技术】
[0002]加工厂元件，例如阀，通常具有相关的安装仪器，例如控制元件和/或传递关于元件的信息来实现加工厂中一个或多个要求流程和/或操作的阀位控制器和/或位置传送器。示例性阀组件包括隔膜型或者活塞型气动致动器，其由电动气动阀位控制器控制。示例性电动气动阀位控制器接收一个或多个控制信号(例如4-20毫安(mA)控制信号、0-10伏直流(VDC)控制信号、数字控制信号等)，并将控制信号转换为一个或多个供给到气动致动器来打开、关闭或者保持相应阀门位置的气压。例如，如果过程控制程序确定气压驱动的、常闭行程阀将允许通过较大体积和/或流速的过程流体，假设使用当前类型的控制信号，供给到与阀相连的电动气动阀位控制器的控制信号的幅值可从4mA增加到8mA。
[0003]在某些实施例中，电动气动阀位控制器使用经由反馈感应系统或元件，例如位置传感器，产生的反馈信号。这种反馈信号代表气动致动器和相应阀门的位置。该阀位控制器比较反馈信号和代表要求设定点或者要求阀位(例如35%打开)的控制信号，并且确定是否要调整供给到致动器的一个或多个气压。为了阀位控制器、致动器和阀门组合像加工厂内部预计的那样工作，该阀位控制器需要按照反馈感应元件进行校准。
【发明内容】
[0004]公开了用来校准阀安装仪器，例如位置控制器和/或位置传送器的示例性方法、设备和制品。在此公开的示例性方法包括固定控制阀组件的流量控制元件的位置以防止流量控制元件的移动，以及将控制器安装到控制阀组件。该方法包括，在控制器连接到控制阀组件之后启动控制器的用户接口，输入位置传感器灵敏度值和单点位置值，该单点位置值表示流量控制元件的固定位置，使用单点校准值，将控制器置于控制模式，以及松开流量控制元件的位置，在控制阀组件工作时，该控制器在控制阀组件操作期间根据位置传感器灵敏度值和单点位置值进行自我校准。
[0005]在此公开的示例性方法包括，当控制阀组件正在使用或者与流程控制系统联机时将控制器连接到控制阀组件，向控制器提供位置传感器灵敏度值，提供代表控制阀组件的流量控制元件的当前位置的单点位置值，基于位置传感器灵敏度值和单点位置值，输入表示流量控制元件的第一行程跨度极限的估算上行程极限值和表示流量控制元件的第二行程跨度极限的估算下行程极限值，并启动控制器以允许操作控制阀组件来控制过程控制系统的流体流量，该控制器在控制阀组件操作期间根据位置传感器灵敏度值和单点位置值进行校准。
[0006]在此公开的示例性方法包括，当阀控制组件处于流体系统中时，锁定控制阀组件的流量控制元件的位置，启动操作控制阀组件的控制器的校准，通过用户接口将预定的位置传感器灵敏度值输入到控制器，输入表示流量控制元件的锁定位置相对于流量控制元件的行程跨度的单点位置值，基于位置传感器灵敏度值和单点位置值从控制器获得估算的上下校准值，通过用户接口输入估算的上下校准值，启动控制器，以及松开流量控制元件以使控制阀组件控制流体系统，该控制器根据单点位置值、位置传感器灵敏度值和估算的上下校准值进行校准。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1图示出具有阀位控制器的示例性阀设备，该控制器可使用在此描述的示例性方法和设备进行校准。
[0008]图2A-2C描绘了图1中示例性阀组件的示例状态。
[0009]图3、4和5图示出可通过图1中的示例性阀位控制器实现的示例性校准操作。
[0010]图6图示出实现图1中的示例性阀位控制器的示例性方式。
[0011]图7图示出示例性过程，可执行该过程来安装图1和图6中的示例性阀位控制器。
[0012]图8-11图示出示例性过程，可执行该过程来校准和/或实现图1和图6中的示例性阀位控制器。
[0013]图12图示出具有位置传送器的示例性阀设备，该位置传送器可使用在此描述的示例性方法和设备进行校准。
[0014]图13图示出实现图12中的示例性位置传送器的示例性方式。
[0015]图14图示出示例性过程，可执行该过程来安装图12和图13中的示例性位置传送器。
[0016]图15图示出示例性过程，可执行该过程来校准和/或实现图12和图13中的示例性位置传送器。
[0017]图16是示例性处理器平台的示意图，可以使用该平台和/或对该平台进行编程来实现图7-11，图14和图15中的示例性过程，和/或，更普遍地说，实现图1和图6中的示例性阀位控制器和/或图12和图13中的示例性位置传送器。
【具体实施方式】
[0018]为了校准某些阀门，必须使阀门在一个末端行程端点或位置(例如完全打开位置)和另一个末端行程端点或位置(例如完全关闭位置)之间驱动(stroke)阀门。然而，这种方法是不利的，因为这要求使阀门停止工作或者脱机以完全驱动阀门。然而，在有些情况下，过程系统不能中断或关闭以便于阀位控制器和/或位置传送器校准。即使在过程系统可以中断时，这种中断会带来不希望的金钱和/或效率影响。虽然可以使用旁通管线来隔离阀门并且保持过程系统联机，旁通管线也不总是合乎需要的、有效的或者可行的。
[0019]另外地或者可选择地，某些阀位控制器和/或位置传送器可使用实验台(bench)、测试或者校准阀门、致动器和位置传感器进行校准，所述阀门、致动器和位置传感器具有与要安装阀位控制器和/或位置传送器的阀门、致动器和位置传感器大体类似或者相同的特征(例如，行程长度、行程端点等等)。举例来说，测试阀、致动器和位置传感器位于远离实际加工厂设置的保养车间内或者实验室中。在实验室或者车间内，测试阀、致动器和位置传感器可以完全或者彻底驱动，以便校准新的和/或替换阀位控制器和/或位置传送器。校准之后，校准的阀位控制器和/或位置传送器从试验装备移开并且可操作地连接或者安装到加工厂内的目标阀致动器。尽管有效，但是这种校准方法是费时的并且要求有合适的试验设备可用。
[0020]至少为了克服这些缺陷，在此描述的示例性阀位控制器和位置传送器可以使用单个的外部设置的位置值进行自我校准，该位置值表示阀位控制器被安装、安装过和/或将要安装的阀门组件(即，阀门、致动器和位置传感器被组合考虑)的当前位置(例如70%关闭)的估算。在此描述的实施例中，在加工厂内的阀位控制器或者位置传送器工作之前，不需要给阀位控制器或者位置传送器提供另外的位置值。单个的位置值可以由安装者容易和/或轻易地确定和/或估算，例如通过在阀位控制器安装期间可视地检验和/或测量阀门组件的当前位置。安装者例如使用用户接口将测量的或者估算的当前位置值输入和/或提供至阀位控制器或者位置传送器。根据提供的测量或者估算的当前位置值，在此描述的示例性阀位控制器和位置传送器在运行加工厂内的阀门组件的后续操作期间学习、适应和/或自我校准。因此，在此描述的用来校准阀位控制器和位置传送器的方法和设备可以使用而不必使加工厂的有关部分脱机或者停止运行，不需要驱动、调整或者重新定位阀门，不需要旁通管线，而且不需要实验台、测试或者校准阀门组件。
[0021]图1图示出示例性阀门设备100，包括阀门组件102和根据本公开内容的教导构造的阀位控制器104。虽然参考图1中的示例性阀门组件102描述了用来校准阀位控制器的示例性方法和设备，应当理解的是，在此描述的示例性方法和设备可被用来校准供任何数量和/或类型的其他或者可选用的阀门组件使用的阀位控制器。例如，虽然图1中描绘的阀门106是滑动杆式控制阀，但是用来校准阀位控制器的示例性方法和设备可与任何一种其他类型的阀门一起使用，阀门包括但不限于旋转控制阀、直角回转控制阀等等。另外地或者可选择地，虽然图1中的示例性致动器108被描绘为双作用活塞式致动器，但是任何一种其他类型的致动器，诸如转动致动器、单作用弹簧回程隔膜或者活塞式致动器都可以使用。应当进一步理解的是，在此描述的单个位置值校准方法和设备可与任何数量和/或类型的其他可控装置一起使用，可控装置例如包括但不限于缓冲器、升降机、提升设备、天平等。因此，图1的实施例仅仅是出于论述目的的例证性实施例，本专利所涵盖的范围不限于此。
[0022]图1中的示例性阀门组件102包括阀门106、气动致动器108和位置传感器110。图1的示例性阀门106具有布置在其中的阀座112，其限定出在开口 116和118之间提供位于阀门106内的流体流动通道的孔114。图1中的示例性致动器108可通过阀杆122可操作地连接到流量控制元件120，其可在第一方向上(例如远离阀座112)移动流量控制元件120以允许开口 116和118之间的更大流体流量，以及在第二方向上(例如朝向阀座112)移动流量控制元件120以进一步限制或者阻止开口 116和118之间的流体流量。
[0023]图1中的示例性气动致动器108包括活塞130，其设在外壳132内以限定出第一腔室136和第二腔室137。致动器输出杆138连接到活塞130并且通过具有相关行程指示器140的连接器139可操作地连接到阀杆122。经过阀门106的流速通过调整活塞130相对于外壳132的位置进行控制，以调整流量控制元件120相对于阀座112的位置以及阀门106的位置。
[0024]为了控制示例性活塞130的位置，图1中示例性电动气动阀位控制器104将控制流体(例如压缩空气、液压流体等等)从流体供给源150通过第一通道152供给到第一腔室136，并通过第二通道154供给到第二腔室137。示例性活塞130上存在的压差，如果有，决定了活塞130是静止的还是移动的。例如，为了在第一方向上(例如图1中向下方向)移动活塞130，阀位控制器104将控制流体以大于供给到第二腔室137的压力供给到第一腔室136，由此在活塞130上施加净向下的力。活塞130在第一向下方向上的运动使致动器输出杆138、阀杆122以及流量控制元件120移向阀座112，因此进一步阻止或者限制通过孔114的流体流量。相反地，为了在第二方向上(例如，图1中向上方向)移动活塞130，阀位控制器104将控制流体以小于供给到第二腔室137的压力供给到第一腔室136，由此在活塞130上施加净向上的力。活塞130在第二向上方向上的运动使致动器输出杆138、阀杆122以及流量控制元件120远离阀座112移动，因此允许更大流体流量通过孔114。
[0025]在图1的图示实施例中，致动器108包括行程限位件160和162。示例性行程限位件160对应于致动器108的完全打开或者100%行程跨度位置(见图2A)，即最大或者最高行程端点。示例性行程限位件162对应于致动器108的完全关闭或者0%行程位置(见图2C)，即最小或者最低行程端点。图2B描绘了活塞130位于限位件160和162中间，因而对应于50%行程位置。在某些实施例中，行程限位件160和/或162是可调节的。
[0026]转向图1，为了测量致动器108的位置，图1中示例性阀门组件102包括示例性位置传感器110。图1中的示例性位置传感器110测量和/或感应行程指示器140相对于静止的位置传感器110的位置并且输出和/或提供信号170，该信号表示行程指示器140的当前位置以及阀门106的位置(例如作为百分比形式的开度或者跨度)。示例性位置传感器110是线性排列的霍尔效应传感器，其输出具有对应行程指示器140的不同位置的不同数值(例如电压或者电流)的模拟信号170。图1中示例性模拟信号170表示行程指示器140的绝对行程或者位置。举例来说，假设致动器108具有100毫米(mm)的行程长度，并且位置信号170在O到40毫伏(mV)之间变换，当阀杆122移动10%时，模拟信号170变化4mV,即40mV的10%。模拟信号170在行程指示器140处于与活塞130接触限位件162相对应的第一位置时(图2C)具有第一行程值和/或电压(PTV)，在行程指示器140处于与活塞130接触限位件160相对应的第二位置时(图2A)具有第二 PTV，并且在行程指示器140处于第一和第二位置之间时具有在第一 PTV和第二 PTV之间的可能的PTV范围。举例来说，如果活塞130处于限位件160和162之间的中点(图2B)，模拟信号170具有位于第一和第二 PTV之间的中点的PTV。在某些实施例中，位置传感器110可以测量比致动器108物理支持的活动范围更大的活动范围，也就是说，位置传感器110的长度大于致动器108的总行程长度。虽然图1中的示例性位置传感器110输出模拟信号170，另外地或者可选择地，位置传感器可以输出具有表示行程指示器140的相对位置的计数值的数字信号。进一步地，通过位置传感器110输出的模拟信号170可在处理前通过阀位控制器104转换为数字信号。
[0027]图1中的示例性阀位控制器104可根据表示致动器108的当前位置(例如，70%打开)的单个外部提供的位置值PPP或其估算值和/或近似值进行自我校准。正如在此所述，在加工厂内的阀位控制器104开始运行之前，阀位控制器104不需要附加的外部提供的位置值。进一步地，在加工厂内图1中的示例性阀门设备100工作之前，致动器108的位置不需要调整、改变或者驱动。举例来说，单个位置值PPP可以通过例如在阀位控制器104安装期间可视地检验(例如，估算)和/或测量位置指示器140的当前位置由安装者容易地和/或轻易地确定和/或估算。安装者例如通过阀位控制器104的输入设备640 (图6)将估算的或者测量的位置值PPP提供至和/或输入阀位控制器104。虽然示例性阀位控制器104可在附加的位置值有效时以单个估算位置值为基础进行自我校准，或者以安装者提供的和/或通过驱动阀门106确定的估算或者测量值为基础进行自我校准，这种附加值例如可用来改进校准精度。
[0028]基于单个的估算位置值PPP和表示位置指示器140的每个行程单元上PTV170的变化的灵敏度数值SENSITIVITY以及阀门的整个行程距离值，图1中的示例性阀位控制器104估算出预期和/或预计与阀门致动器108的行程端点相对应的PTV170。可选择地，数值SENSITIVITY表示显示阀门106整个行程的计数值。更进一步地，数值SENSITIVITY表示阀门106整个行程上PTV170的变化。参考图3，在时间点Tl，图1中的示例性阀门组件102为75%打开并且具有与当前75%位置相对应的PTV170，在致动器108处于完全打开的100%位置时具有HI_ACT的PTV170，而在致动器108处于完全关闭的O %位置时具有L0_ACT的PTV170。在时间点T2，阀位控制器104计算对应于致动器108的估算或者预期完全打开位置的第一数值HI_CAL，并且计算对应于致动器108的估算或者预期完全关闭位置的第二数值L0_CAL。如果PPP和SENSITIVITY的值基本准确，HI_CAL的值基本等于HI_ACT并且L0_CAL的值基本等于L0_ACT。然而，实际上，PPP的值是致动器108的位置估算值(例如，带有误差的测量值)，并且/或者由于制造公差和/或安装定位变化，SENSITIVITY值是不准确的。因此，在某些实施例中，图1中的示例性阀位控制器104自觉地调节估算端点值，使得由HI_ACT和L0_ACT表示的估算和/或预计行程范围包括致动器108的更大的行程范围，如时间点T3所示。
[0029]HI_ACT和L0_ACT的值可使用下列数学表达式进行计算，假设反馈信号170在阀门104打开时增加:
[0030]HI_CAL = PTV+`(100-PPP) * (I+RAF) ^SENSITIVITY,等式(I)，并且
[0031]L O _CAL = PTV-PPP*(1+RAF)*SENSITIVITY，等式(2)
[0032]其中，RAF是范围调整系数，例如0.1，其导致HI_CAL的值增加10%而L0_CAL的值减少10%，并且PPP值表示为致动器108的行程范围的百分比。如果反过来，反馈信号170在阀门104打开时减小，那么使用下列数学表达式计算HI_ACT和L0_ACT的值:
[0033]HI_CAL = PTV+PPP* (I+RAF) ^SENSITIVITY,等式⑶，并且
[0034]L0_CAL = PTV-(100-PPP) * (I+RAF) ^SENSITIVITY,等式(4)
[0035]使用大量和/或各种类型的方法、算法和/或逻辑，图1中的示例性阀位控制器104比较由位置传感器110生成的PTV170和来源于程序控制器185的、表示阀门106的要求位置和/或设定值(SP)(例如40%打开)的控制信号180，以确定应当如何根据估算的端点值HI_CAL和L0_CAL调节和/或保持供给到腔室136和137的控制流体的压力。举例来说，根据HI_CAL和L0_CAL，示例性阀位控制器104计算与阀门106的要求位置相对应的位置信号170的值TARGET。然后该阀位控制器104调节腔室136和137内的压力直到实际PTV170基本上符合或者等于值TARGET。值TARGET可以使用下列数学表达式计算:
[0036]TARGET = L0_CAL+SP* (HI_CAL_L0_CAL)/100，等式(5)
[0037]当图1中的示例性阀门设备100在加工厂内运行时，示例性阀位控制器104使用大量和/或各种类型的算法、逻辑、标准和/或方法适应、调节和/或修正估算的端点值HI_CAL和LO_CAL。当活塞130在加工厂运行期间到达任何一个物理行程限位件160、162时，示例性阀位控制器104调节相应的校准端点值HI_CAL、LO_CAL。活塞130何时到达限位件160、162的检测可以通过检测即使施加到活塞130上的压力应当导致活塞130运动PTV170也不再变化来进行。举例来说，在图3中的时间点T4，到达100%完全打开的限位件160，阀位控制器104修正HI_CAL值以符合当前的PTV170的值，该值等于HI_ACT。同样，在时间点T5时，到达0%完全关闭的限位件162，阀位控制器104修正LO_CAL值以符合当前的PTV170的值，该值等于LO_ACT。
[0038]在某些情况下，使用图3中图示的示例性校准方法，可能出现不利的阀门定位效果。在图3的图示实施例中，校准值HI_CAL和L0_CAL是可充分调节的，只要活塞130到达相应的行程限位件160、162，潜在地导致阀门106远离相应的端点160，162移动。举例来说，如果活塞130在5%打开的位置SP180到达完全关闭限位件162，并且L0_CAL的值如上所述地立即完全调节，阀位控制器104将立即通过将阀门106打开至5%进行响应，造成过程流体流量的跃变。阀位的这种变化会打断正在进行的工作和/或带来其他负面结果。
[0039]转向图1，为了减小这种效果的可能性，另一种示例性自动校准方法只在程序控制器104将SP180移动到超出某值时，这时阀门106到达其一个行程极限，调节校准值HI_CAL和L0_CAL。在这种情况下，适当的HI_CAL或者L0_CAL值可以被调节而不造成阀门106的位置变化。当SP信号180实际到达O %和100%时，相应的端点HI_CAL、L0_CAL的校准才完成。不然，端点HI_CAL、L0_CAL的校准仍旧部分未完成。
[0040]假设L0_CAL和HI_CAL的初始值被计算为表示扩展的行程范围，正如上结合图3所述，当阀门控制器104检测到阀门106已经到达0%时，例如通过检测致动器压力将活塞130加载至限位件162，L0_CAL的值可以使用下列数学表达式进行修正:
[0041 ] L0_CAL = HI_CAL- (HI_CAL_PTV) *100/ (100-SP)，等式(6)
[0042]如果SP180的值小于0%，SP180的值应当在等式(6)-(9)中设为0%。为了减少由于例如位置反馈信号170中存在的不准确的信号偏移造成的合理控制误差，使用下列数学表达式来修正L0_CAL的值以包括I %的安全系数:
[0043]L0_CAL = HI_CAL_ (HI_CAL_PTV) *101/ (100-SP)，等式(7)
[0044]当阀门控制器104检测到阀门106已经到达其100%打开的物理限位件时，例如通过检测致动器压力已将活塞130加载至限位件160，HI_CAL的值可以同样使用下列数学表达式中的一个进行修正。
[0045]HI_CAL = L0_CAL+(PTV_L0_CAL) *100/SP，等式(8)
[0046]HI_CAL = L0_CAL+(PTV_L0_CAL) *101/SP，等式(9)
[0047]如同等式(7) —样，等式(9)包括I %的安全系数。
[0048]图4图示出使用等式(6)或者等式(7)的示例性表达式的L0_CAL的示例性修正。在图4的实施例中，致动器压力405在正常工作过程中减小。在某个时间410，SP180降到低于致动器108到达完全关闭的0%位置的值。然而，由于不准确的校准，SP180仍旧高于0%。由于控制器增益，致动器压力405在SP180继续减小时迅速降低。图1中的示例性阀位控制器104由低的致动器压力405识别出致动器108完全关闭，并且使用等式(6)或者等式(7)中的一个数学表达式将L0_CAL修正到新的最小值，因此在图4的实施例中使L0_CAL值的精度改进5%。如果SP180已经全程驱动至O %位置，L0_CAL的校准已经基本理想。在某些实施例中，当致动器108保持在完全关闭的O %位置并且SP180变化时，等式(6)或者等式(7)被重复使用。另外或者可选择地，对于在致动器108处于完全关闭的0%位置时出现的SP180的最小值使用等式(6)或者等式(7)。
[0049]转向图1，在某些实施例中，每次和/或在活塞130处于相应的行程限位件160、162处时，都会使用等式(6)-(9)中所示的任何一个适当修正。
[0050]在又一个实施例中，当SP180到达阀门106到达其一个行程极限的值时，图1中的示例性阀位控制器104记录PTV170。尔后，只要SP180变化了消除噪音影响(activation)的量，示例性阀位控制器104就将少量修正应用到相应的校准值L0_CAL、HI_CAL，这将减少所记录的PTV170与相应的校准值L0_CAL、HI_CAL之间的差值。通过在SP180变化的一段时间内慢慢改变校准值L0_CAL和HI_CAL，可以降低、减小和/或消除任何一个正在进行的过程的中断。在某些实施例中，校准修正的使用率限制为每分钟总行程跨度的0.1%或者每分钟一个行程计数。根据SP180的动力特性(例如，SP180变化多少和/或以什么速度进行变化)，校准修正的速度需要降低和/或增加。
[0051]虽然如上所述的实施例是基于最初地、有目的地扩展的校准值HI_CAL和L0_CAL，做为选择，阀位控制器104最初可以低估致动器108的行程范围，如图5所示。举例来说，可以使用带有-0.1的RAF的等式(1)-(4)计算压缩的校准值HI_CAL和L0_CAL。当位于时间点T4时，致动器108由于腔室136、137的压差仍旧移动，但是PTV170的值已经超过当前的HI_CAL值，调节HI_CAL的值来反映当前的PTV值。低估的行程极限L0_CAL也同样调节，正如在时间点T5所示。在SP180未超过与0%到100%的阀位相对应的值的情况下，阀门106可能未到达其行程端点，因此如图5中所示的HI_CAL和L0_CAL值的校准是不可能的。
[0052]假设SP180超过与0%到100%的阀位相对应的值，另外或者可选择地，HI_CAL和L0_CAL校准值可以通过检测SP180何时超出O到100%范围来进行调节。在某些实施例中，阀位控制器104实施切断，这是在SP180到达相应的各个预定值(例如5%或者95% )时故意将致动器108完全加载到这组机械限位件160、162中的一个上。在这种实施例中，可能有利的是在使用最初压缩的校准值HI_CAL和L0_CAL时撤消切断。当SP180超出该范围并且移动了消除噪音影响的量，并且致动器压力未将活塞130加载到相应的限位件160、162时，示例性阀位控制器104少量调节相应的校准值HI_CAL、L0_CAL，使致动器108移向和/或加载到限位件160、162上。经过一段时间，上述条件中的一个或多个将不再满足，校准将基本完成。在某些实施例中，当活塞130未被加载并且SP180变化且位于O到100%范围之外时，反复调节校准值HI_CAL、L0_CAL。另外地或者可选择地，使用活塞130未被加载时出现的最大限度的SP180范围值来调节校准值HI_CAL、L0_CAL。
[0053]在又一个实施例中，当SP180到达阀门106到达其一个行程极限的值时，图1中的示例性阀位控制器104记录PTV170。尔后，只要SP180变化了消除噪音影响(activation)的量，示例性阀位控制器104就将少量修正应用到相应的校准值L0_CAL、HI_CAL，这将减少所记录的PTV170与相应的校准值L0_CAL、HI_CAL之间的差值。通过在SP180变化的一段时间内慢慢改变校准值L0_CAL、HI_CAL，可以降低、减小和/或消除任何一个正在进行的过程的中断。在某些实施例中，校准修正的使用率限制为每分钟总行程跨度的0.1%或者每分钟一个行程计数。根据SP180的动力特性(例如，SP180变化多少和/或以什么速度进行变化)，校准修正的速度需要降低和/或增加。
[0054]虽然如上所述的任何一种示例性阀门校准方法可在计算时自动地应用和/或启动新的L0_CAL和HI_CAL值，另外或者可选择地，新的L0_CAL和/或HI_CAL值被存储并且只有在阀位控制器104受到明确指令和/或指引时启动和/或使用。举例来说，阀位控制器104可在显示器645 (图6)上显示标记，标明一个或多个新的校准值L0_CAL、HI_CAL可被启动。例如，当用户通过示例性输入设备640表示新的和/或修正的校准值L0_CAL、HI_CAL将被使用时，阀位控制器104开始在后续的阀门控制操作过程中使用启动的校准值L0_CAL、HI_CAL。
[0055]在又一个实施例中，如上所述的校准方法的组合是能实现的。举例来说，当检测到活塞130通过位于O到100%范围内的SP180加载至限位件160、162时，可以使用如上所述的用于最初扩展范围的一个校准方法。然而，当检测到SP180未在O到100%范围内时，可以使用如上所述的用于最初压缩范围的一个校准方法。在其他更多实施例中，利用如上所述的取决于检测条件使用的一个合适的校准方法尽可能准确地估算和/或计算校准值HI_CAL和L0_CAL，而不是有目的地扩大或者压缩最初的校准值HI_CAL和L0_CAL。
[0056]转向图1，为了在阀位控制器104安装、配置、启动和/或计算最初估算端点值HI_CAL和L0_CAL时固定阀门组件102的位置，图1中示例性设备100包括任何数量和/或类型的用来固定、保持和/或维持阀门组件当前位置的固定器，其中一个用参考数字190标示。示例性固定器190包括但不限于夹子、挡块和/或流体圈闭(fluid trap)。
[0057]图6图示出使用图1中示例性阀位控制器104的示例性方式。为了接收反馈位置信号170，图6中的示例性阀位控制器104包括位置传感器接口 605。使用任何数量和/或类型的电路、部件和/或装置，图6中示例性位置传感器接口 605将反馈信号170调整和/或转换为适合于阀门控制器610和/或校准器615处理的形式。举例来说，位置传感器接口 605可将模拟反馈信号605转换为表示行程指示器140的当前位置PTV的计数值607。另外或者可选择地，如果由于行程指示器140位于位置传感器110的中线上方或者下方，使得反馈信号170具有不同极性，位置传感器接口 605可弥补反馈信号170以便例如在转换为计数值607之前仅仅具有正值。
[0058]为了接收控制信号180，图6中的示例性阀位控制器104包括控制信号接口 620。使用任何数量和/或类型的电路、部件和/或装置，图6中的示例性控制信号接口 620将控制信号180调整和/或转换为适合于示例性阀门控制器610处理的形式。举例来说，控制信号接口 620可将控制信号180转换为表示致动器108的要求设定值和/或位置SP的数字控制值622。
[0059]为了控制供给到腔室136和137的气压，图6中示例性阀位控制器104包括压力控制器625。使用任何数量和/或类型的电路、部件和/或装置，并且根据示例性阀门控制器610提供的压力控制值627，示例性压力控制器625确定是增加还是减少通过管线152和154供给的气压。
[0060]使用任何数量和/或类型的方法、算法和/或逻辑，图6中示例性阀门控制器610比较数字位置值607和要求的设定值和/或位置值622，以确定压力控制值627，也就是说，供给到腔室136和137的控制流体压力应当如何调节。正如上面结合图1和等式(5)所述，阀门控制器610根据估算的端点值HI_CAL和L0_CAL确定压力控制值627。[0061]为了确定和修正与致动器108的预期行程端点相对应的计数值607的估算值HI_CAL和L0_CAL，图6中的示例性阀位控制器104包括示例性校准器615。为了根据单个的外部提供的位置值PPP计算最初的一对估算值HI_CAL和L0_CAL，示例性校准器615包括端点估算器617。举例来说，使用等式(1)-(4)的数学表达式，示例性端点估算器617计算初始值 HI_CAL 和 L0_CAL。
[0062]在图1中的示例性阀门设备100在加工厂内工作期间，为了修正与致动器108的预期行程端点相对应的值HI_CAL和L0_CAL，示例性校准器615包括端点调节器619。举例来说，使用如上结合图1和3-5所述的任何一个示例性方法和/或等式(6)-(9)的示例性数学表达式，示例性端点调节器619在阀位控制器104的联机工作期间修正HI_CAL和L0_CAL的值。应当理解，另外地或者选择性地，示例性端点调节器619可以用来计算和/或修正HI_CAL和L0_CAL，阀门106是出于校准目的而有目的地驱动。
[0063]为了存储控制变量，图6中示例性阀位控制器104包括存储器630。控制变量使用任何数量和/或类型的数据结构存储在存储器630中，并且存储器630可使用任何数量和/或类型的非永久性的和/或永久性存储器、记忆设备和/或诸如硬盘驱动器的存储设备实现。存储在示例性存储器630中的示例性控制变量包括但不限于，外部提供的位置值PPP、灵敏度值SENSITIVITY和估算的行程端点值HI_CAL和L0_CAL。
[0064]为了允许用户提供位置值PPP和/或灵敏度值SENSITIVITY，图6中的示例性阀位控制器104包括任何类型的用户接口 635、任何数量和/或类型的输入设备640和任何类型的显示器645。在某些实施例中，用户接口 635经由显示器645给出提示，该显示器指示和/或提示用户提供和/或输入值PPP和/或SENSITIVITY。示例性输入设备640包括但不限于数字通讯接口和/或按键。在某些实施例中，触屏可被用来用作显示器645和输入设备 640。 [0065]虽然实现图1中示例性阀位控制器104的示例性方式已经图示于图6，图6中图示的一个或多个接口、数据结构、元件、程序和/或装置可以任何一种方式结合、分割、重新排列、省略、去除和/或实施。进一步地，示例性位置传感器接口 605、示例性校准器615、示例性端点估算器617、示例性端点调节器619、示例性控制信号接口 620、示例性压力控制器625、示例性存储器630、示例性用户接口 635、示例性输入设备640、示例性显示器645和/或，更广泛地说，图6中的阀位控制器104，它们可通过硬件，软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任一组合实现。因此，举例来说，示例性位置传感器接口 605、示例性校准器615、示例性端点估算器617、示例性端点调节器619、示例性控制信号接口 620、示例性压力控制器625、示例性存储器630、示例性用户接口 635、示例性输入设备640、示例性显示器645和/或，更广泛地说，阀位控制器104，它们中的任何一个可通过一个或多个电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程序逻辑设备(PLD)、现场可编程序逻辑设备(FPLD)、和/或现场可编程序门阵列(FPGA)等等来实现。当包括这些元件中的一个或多个的本专利的任何一个权利要求被理解为包括单纯的软件和/或固件工具时，示例性位置传感器接口 605、示例性校准器615、示例性端点估算器617、示例性端点调节器619、示例性控制信号接口620、示例性压力控制器625、示例性存储器630、示例性用户接口 635、示例性输入设备640、示例性显示器645和/或，更广泛地说，阀位控制器104中的至少一个在此被明确限定为包括有形的计算机可读介质。示例性有形计算机可读介质包括但不限于，闪存、光盘(⑶)、DVD、软盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、电子可编程只读存储器(EPROM)和/或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光存储盘、光存储器设备、磁盘、磁存储器和/或任何一种如下的有形介质，其可用来存储程序代码和/或机器可读指令或者数据结构形式的指令并且可通过处理器、计算机和/或具有处理器的其他设备访问，例如接下来结合图16论述的示例性处理器平台P100。上述元件的组合也包括在有形计算机可读介质的范围内。更进一步地，示例性阀位控制器104包括代替图6所示的或者除图6所示的那些之外的接口、数据结构、元件、程序和/或设备，和/或包括图示接口、数据结构、元件、程序和/或设备中的一个以上的任意数量或全部。
[0066]图7图示出示例性程序，其可被用来安装图1和6中的示例性阀位控制器104。图8-11图示出用来实现图6中的示例性校准器615和/或，更广泛地说，图1和6中的阀位控制器104的示例性程序。处理器、控制器和/或任何一种其他合适的处理设备都可以被用来和/或进行编程来执行图7-11的示例性程序。举例来说，图7-11中的程序可具体表现为存储在例如有形计算机可读介质的任何一种制品上的代码和/或机器可访问的指令，有形计算机可读介质为例如闪存、⑶、DVD、软盘、R0M、RAM、PR0M、EPR0M和/或EEPR0M、光存储盘、光存储器设备、磁盘、磁存储器和/或任何其他的有形介质，其可用来存储程序代码和/或机器可读指令或者数据结构形式的指令并且可通过处理器、计算机和/或具有处理器的其他设备访问，例如接下来结合图16论述的示例性处理器平台P100。上述制品的组合也包括在有形计算机可读介质的范畴内。机器可读指令包括，例如，使处理器、计算机和/或具有处理器的设备执行一个或多个特定程序的指令和数据。可选择地，图7-11中的一些或所有示例性操作都可使用ASIC、PLD、FPLD、FPGA、离散逻辑元件、硬件、固件等等的任意组合来实现。同时，图7-11中的一个或多个示例性操作可以手动实现或者以任何上述技术的任意组合实现，例如固件、软件、离散逻辑元件和/或硬件的任意组合。进一步地，可以采用许多其他方法实现图7-11中的示例性操作。举例来说，模块的执行顺序可以改变，和/或一个或多个模块可以改变、取消、细分或者组合。另外，图7-11中的任何一个或者所有示例性处理程序可顺序执行和/或例如通过单独的处理线程、处理器、设备、离散逻辑元件、电路等等并联执行。
[0067]图7的示例性程序从操作者和/或安装者用示例性固定器190确定或者固定(例如手动固定)阀门组件102的位置开始(模块705)。举例来说，操作者可以使用夹子和/或挡块手动固定阀门106，或者通过阻止控制流体在致动器108内的运动(例如，圈闭)来固定致动器108的位置。
[0068]移除待替换的阀位控制器(模块710)，安装替换件和/或新的阀位控制器104 (模块715)。安装者启动阀位控制器104 (例如提供动力)并且访问用户接口 635 (模块720)。举例来说，安装者输入例如位置传感器110的灵敏度值SENSITIVITY (例如由位置传感器110上的铭牌或标签获得)的结构数据(模块725)。然后安装者输入位置指示器140的单点位置PPP (模块730)。在某些实施例中，输入位置PPP作为致动器108的行程跨度百分比(例如50%打开)。
[0069]根据输入的信息，阀位控制器104计算校准值L0_CAL和HI_CAL，并且安装者使用这些值(模块740)。
[0070]安装者使阀位控制器104处于工作状态(模块745)并且松开或者释放阀门组件102的位置(模块750)。
[0071]每当阀位控制器104接到指令经由控制信号180改变阀门组件102的位置，并且阀位控制器104根据这种指令改变阀门组件102的位置时执行图8-11的示例性程序。图8中的示例性程序对应于图3和5的图示实施例。图9中的示例性程序对应于以示例性等式(6)-(9)为基础的校准值修正。图10中的示例性程序对应于到达行程限位件时以存储的PTV170为基础的校准值修正。图11中的示例性程序对应于SP180范围外的校准值修正。在第一次执行图8-11的示例性程序之前(例如，当阀位控制器104启动进入自动控制模式时)，图6中的示例性端点估算器617计算初始估算的HI_CAL和L0_CAL，如上结合图1和6所述。
[0072]在图8的示例性程序中，论述一对0%和100%的修正状态位和单点校准状态位。当单点校准完成时，清除0%和100%的修正状态位并且设置单点校准状态位。因为进行了单点校准，0%和100%的修正状态位表明阀门106和致动器108是否已经分别到达0%和100%行程限位件。单点校准状态位表明进行了单点校准(可能不准确)(例如图7中的模块块740)但还未矫正。在图8的实施例中，NEW_L0_CAL和NEW_HI_CAL值是已经经过计算和/或设定但是直至用户选择使用前未使用的新的校准值。图8中的示例性程序从示例性阀门控制器610确定致动器108是否已经达到完全关闭的0%位置开始(模块805)。如果已经到达完全关闭的0%位置(例如已经到达0%行程限位件162)(模块805)，端点调节器619确定与完全关闭或0%位置相对应的状态位是否已经设定(例如0%修正状态位)(模块810)。如果已经设定完全关闭的0%状态位(模块810)，控制返回到模块805检查是否已经达到O %行程限位件。
[0073]如果还未设定完全关闭状态位(例如还未设定NEW_L0_CAL值)(模块810)，端点调节器619将反馈信号170的当前L0_ACT值记录为NEW_L0_CAL(模块815)并设定完全关闭状态位(模块820)。校准器615通知用户(例如经由示例性显示器645)新的和/或矫正的校准数据随时可以使用(模块835)。如果用户未使用新值(模块840)，用户将被反复告知可用的矫正数据并且控制返回到模块805检查是否已经到达0%行程限位件。
[0074]如果用户只使用一个新值(模块845)，用户将被反复告知可用的矫正数据并且控制返回到模块805检查是否已经到达0%行程限位件。如果使用NEW_L0_CAL和NEW_HI_CAL (模块845)，修正的端点值L0_CAL、HI_CAL存储在示例性存储器630中，并且清除单点校准状态位，标明所有可能错误已经被更正(模块845)。停止运行示例性校准器615 (模块850)，然后控制从图8的示例性程序中退出。
[0075]返回模块805，如果还未到达完全关闭的0%行程限位件(模块810)，阀门控制器610确定是否已经到达完全打开的100%行程限位件(模块860)。
[0076]如果已经到达完全打开的100%行程限位件(模块860)，端点调节器619确定是否已经设定完全打开的100%状态位(模块865)。如果已经设定完全打开的100%状态位(模块865)，控制返回到模块805检查是否已经达到0%行程限位件。
[0077]如果还未设定完全打开的100%状态位(例如还未设定NEW_HI_CAL值)(模块865)，端点调节器619将反馈信号170的当前HI_ACT值记录为NEW_HI_CAL (模块870)并设定完全打开的100%状态位(模块875)。然后控制前行到模块835，通知用户新的校准数据。[0078]图9的示例性程序从示例性端点调节器619等待活塞130加载到任何一个限位件160、162开始(模块905)。当活塞130加载时(模块905)，端点调节器619确定SP180是否朝向限位件160、162变化(模块910)。如果SP180朝向加载的限位件160、162变化(模块910)，端点调节器619使用等式(6)-(9)中相应的一个修正相应的校准值HI_CAL、L0_CAL (模块 915)。
[0079]当SP180不再朝向加载的限位件160、162变化时(模块910)，控制返回模块905确定是否活塞130加载到机械限位件160、162上。在图9的实施例中，修正的校准值HI_CAL和L0_CAL是自动应用的。另外或者可选择地，如果修正的校准值HI_CAL、L0_CAL不能自动应用，执行与如上结合图8中的模块835、840、845、850和855所述基本类似的通知和新的校准数据应用程序。
[0080]图10的示例性程序从示例性端点调节器619确定活塞130是否加载到任何一个限位件160、162开始(模块1005)。如果活塞130加载(模块1005)，端点调节器619保存当前PTV170(模块1010)并且确定SP180是否朝向限位件160、162变化(模块1015)。如果SP180朝向加载的限位件160、162变化(模块1015)，端点调节器619使相应的校准值HI_CAL、L0_CAL修正为接近但不一定等于各自保存的PTV170 (模块1020)。举例来说，修正校准值HI_CAL，L0_CAL作为介于校准值HI_CAL，L0_CAL和各自保存的PTV170之间的差值百分比。当修正的校准值HI_CAL和L0_CAL等于其各自的保存PTV值时(模块1025)，控制退出图10的示例性程序，因为没有进一步校准值调整的可能和/或需要了。如果修正校准值HI_CAL和L0_CAL中的任何一个都不等于其各自的保存PTV (模块1025)，控制回到模块1015。
[0081]回到模块1005，如果活塞130未加载(模块1005)，控制前行至模块1015以确定SP180是否变化。
[0082]在图10的实施例中，修正的校准值HI_CAL和L0_CAL是自动应用的。另外或者可选择地，如果修正的校准值不能自动应用，执行与如上结合图8中的模块835、840、845、850和855所述基本类似的通知和新的校准数据应用程序。
[0083]图11的示例性程序从示例性端点调节器619等待SP180落到0-100%范围之外开始(模块1105)。当SP180位于0-100%范围之外时(模块1105)，端点分析仪619确定活塞130是否加载至限位件160、162中的任何一个(模块1110)。如果活塞130加载(模块1110)，控制返回模块1105。
[0084]如果活塞130未加载(模块1110)，端点调节器619调节相应的校准值HI_CAL、L0_CAL,因此活塞130朝向相应的限位件160、162运动(模块1120)。
[0085]当SP180未变化时(模块1115)，活塞130加载至机械限位件160、162(模块1110)，或者当SP180返回到0-100%范围内(模块1105)，控制返回模块1105以等待SP180再次移至0-100%范围之外。
[0086]在图11的实施例中，修正的校准值是自动应用的。另外或者可选择地，如果修正的校准值不能自动应用，执行与如上结合图8中的模块835、840、845、850和855所述基本类似的通知和新的校准数据应用程序。
[0087]图12图示出示例性阀门设备1200，其包括示例性阀门组件1202和根据本公开内容的教导构造的位置传送器1205。因为图12中示例性设备1200的元件与如上结合图1中的示例性设备100论述的那些一致，相同元件的描述就不在此重复了。替代的是，相同元件在图1和12中用相同的参考数字标示，并且对于相同编号元件的完整说明，有兴趣的读者可回头查阅如上结合图1给出的描述。
[0088]为了向例如示例性程序控制器185和/或监控系统、监控装置、自动停机系统和/或程序联锁装置1215提供表示阀门组件102位置的位置信号(P0S_SIG) 1210，图12的示例性阀门设备1200包括示例性位置传送器1205。图12的示例性位置传送器1205由PTV170计算和/或确定P0S_SIG1200的值。举例来说，位置传送器1205可以使用下列数学表达式计算 P0S_SIG1200:
PTV —TO CAT
[0089]POS — SIG = HI CAL LO CAJ^MAX_MIN、+MIN等式(10)
[0090]其中，MAX是与完全打开阀门相对应的P0S_SIG1210的值，而MIN是与完全关闭阀门相对应的P0S_SIG1200的值。在某些实施例中，MIN是4mA而MAX是20mA。L0_CAL和HI_CAL的值如下所述地通过位置传送器1205计算、选择和/或修正。
[0091]图12中的示例性位置传送器1205可根据表示致动器108的当前位置(例如70%打开)的单个外部提供位置值PPP或其估算值和/或近似值进行自我校准。正如在此所述，在加工厂内的阀门设备1200开始运行之前，位置传送器1205不需要附加的外部提供的位置值。进一步地，致动器108的位置在加工厂内图12中的示例性阀门设备1200工作之前不需要调整、改变或者驱动。举例来说，单个位置值PPP可以由安装者容易和/或轻易地确定和/或估算，例如通过在位置传送器1205安装期间可视地检验(例如估算)和/或测量位置指示器140的当前位置。例如，安装者通过位置传送器1205的输入设备640将估算的或者测量的位置值PPP提供至和/或输入位置传送器1205 (图13)。虽然示例性位置传送器1205可在附加的位置值有`效时以单个估算位置值PPP、安装者提供和/或通过驱动阀门106确定的估算值或者测量值为基础进行自我校准，这种附加值例如可用来改进校准精度。
[0092]基于单个的估算位置值PPP和表示位置指示器140的每个行程单元上PTV170的变化的灵敏度数值SENSITIVITY，以及阀门和致动器的总行程距离，图12中的示例性位置传送器1205估算出预期和/或预计与阀门致动器108的行程端点相对应的PTV170。可选择地，数值SENSITIVITY表示显示阀门106整个行程的计数值。更进一步地，数值SENSITIVITY表示阀门106整个行程上PTV170的变化。参考图5，在时间点Tl，图12中的示例性阀门组件102为75%打开并且具有与当前75%位置相对应的PTV170，在致动器108处于完全打开的100%位置时具有HI_ACT的PTV170，而在致动器108处于完全关闭的0%位置时具有L0_ACT的PTV值170。在时间点T2，位置传送器1205计算对应于致动器108的估算或者预期完全打开位置的第一数值HI_CAL，并且计算对应于致动器108的估算或者预期完全关闭位置的第二数值L0_CAL。如果PPP和SENSITIVITY的值基本准确，HI_CAL的值大体等于HI_ACT并且L0_CAI的值大体等于L0_ACT。然而实际上，PPP值是致动器108的位置估算值(例如带有误差的测量值)和/或由于制造公差和/或安装定位变化SENSITIVITY值是不准确的。因此，在某些实施例中，图12中的示例性位置传送器1205有目的地调节估算端点值，因而由HI_ACT和L0_ACT表示的估算和/或预计行程范围包括致动器108的较小行程范围，如图5中时间点T3所示。
[0093]HI_ACT和L0_ACT的值可使用下列数学表达式进行计算，假设反馈信号170在阀门104打开时增加:
[0094]HI_CAL = PTV+ (lOO-OFF-PPP) *SENSITIVITY*TRAVEL* (100-GAIN)，等式(I I)，和
[0095]L0_CAL = PTV- (PPP-OFF) *SENSITIVITY*TRAVEL* (100-GAIN)，等式(12)
[0096]其中，OFF是PPP估算中的公差(为行程跨度的百分比)，TRAVEL是以工程单位计的阀门106的实际行程长度或者转动角度，GAIN是传感器140校准、传感器140扰动、传感器输出170的增幅和/或过滤和/或传感器输出170的模拟-数字转换中的公差(为行程跨度的百分比)。
[0097]使用等式(10)-(12)中的示例性数学表达式，示例性位置传送器1205试图在加工厂内示例性阀门设备1200的后续工作过程中输出与0%和100%阀位对应的P0S_SIGN1210的值。在图12的图示实施例中，示例性位置传送器1205传送MAX作为阀门106实际到达完全打开的100%位置之前表示100%打开阀门的输出1210，并传送MIN作为阀门106实际到达完全关闭的0%位置之前表示0%打开阀门的输出1210。
[0098]当图12的示例性位置传送器1205在加工厂内运行时，示例性位置传送器1205适应、调整和/或修正估算的端点值HI_CAL和L0_CAL。在加工厂运行期间，位置传送器1205内的软件计算位于范围[ΜΙΝ,ΜΑΧ]之外的P0S_SIG1210的值，示例性位置传送器1205调节相应的校准端点值HI_CAL、L0_CAL。举例来说，当计算出P0S_SIG1200大于MAX时，位置传送器1205修正HI_CAL值以符合当前PTV170的值。同样，当计算出P0S_SIG1210小于MIN时，位置传送器1205修正L0_CAL值以符合当前PTV170。通过每次修正HI_CAL和L0_CAL值，计算出P0S_SIG1210位于范围[MIN，MAX]之外，示例性位置传送器1205的校准在一段时间内得以矫正。当阀门106实际到达完全打开的100%或者完全关闭的0%位置时，相应的HI_CAL或者L0_CAL校准值基本上完美。优选地，过滤位置反馈170以减少噪音影响，这样校准误差不会由噪音引入和/或引起。
[0099]图12的示例性位置传送器1205可在计算时自动应用和/或启用新的L0_CAL和HI_CAL值，正如前一段落所述，和/或新的L0_CAL和/或HI_CAL值可被存储并且只有在位置传送器1205受到明确指令和/或指引时启用和/或使用。举例来说，位置传送器1205可在显示器645上显示标记(图13)，标明一个或多个新的校准值L0_CAL、HI_CAL可被使用。例如，当用户通过示例性输入设备640 (图13)表示新的和/或修正的校准值L0_CAL、HI_CAL将被使用时，位置传送器1205开始使用启用的校准值L0_CAL、HI_CAL计算后续值P0S_SIG 1210。
[0100]图13图示出实现图12中示例性位置传送器1205的示例性方式。因为图13中示例性位置传送器1205的元件与如上结合图6中的示例性阀位控制器104论述的那些一致，相同元件的描述就不在此重复了。替代的是，相同元件在图6和13中用相同的参考数字标示，并且对于相同编号元件的完整说明，有兴趣的读者可回头查阅如上结合图6给出的描述。
[0101]为了确定、计算和修正估算值HI_CAL和L0_CAL，图13的示例性位置传送器1205包括校准器1305。为了根据单个的外部提供的位置值PPP计算最初的一对估算值HI_CAL和L0_CAL,图13的示例性校准器1305包括端点估算器1310。举例来说，使用等式(11)-(12)的数学表达式，图13的示例性端点估算器1310计算初始值HI_CAL和L0_CAL。
[0102]为了在加工厂内在图12中的示例性阀门设备1200工作期间修正值HI_CAL和L0_CAL,图13的示例性校准器1305包括端点调节器1315。图13的示例性端点调节器1315在位置传送器1205的联机操作期间修正值HI_CAL和LO_CAL。在操作期间，计算出POS_SIG1210位于范围[MIN，MAX]之外，示例性端点调节器1315将相应的校准端点值HI_CAL、LO_CAL调整为计数值607的当前值。应当理解，示例性端点调节器1315可以另外或者选择性地用来计算和/或修正HI_CAL和LO_CAL，阀门106是出于校准目的而有目的地驱动。
[0103]为了计算P0S_SIG1210的数字表示1320，图13的示例性位置传送器1205包括位置值确定器1325。图13的示例性位置值确定器1325例如通过采用等式(10)的示例性数学表达式根据校准值HI_CAL和L0_CAL计算数字信号1320的值。
[0104]为了将P0S_SIG1210发送和/或提供至程序控制器185和/或程序联锁装置1215，图13的示例性位置传送器1205包括任何一种传送器或收发器1330。图13的示例性传送器1330使用任何数量和/或类型电路、设备和/或方法将计数值1320转换为模拟信号，例如4-20mA信号。另外或者可选择地，收发器1330可以数字和/或无线传送计数值1320作为信号1210。
[0105]虽然实现图12中示例性位置传送器1205的示例性方式已经图示于图13，图13中图示的一个或多个接口、数据结构、元件、程序和/或装置可以任何一种方式结合、分割、重新设置、省略、去除和/或实施。进一步地，示例性位置传感器接口 605、示例性校准器1305、示例性端点估算器1310、示例性端点调节器1315、示例性存储器630、示例性用户接口 635、不例性输入设备640、不例性显不器645、不例性位置值确定器1325、不例性传送器/收发器1330和/或，更广泛地说，图13中的位置传送器1205，可通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任意组合实现。因此，举例来说，示例性位置传感器接口 605、示例性校准器1305、示例性端点估算器1310、示例性端点调节器1315、示例性存储器630、示例性用户接口 635、示例性输入设备640、示例性显示器645、示例性位置值确定器1325、示例性传送器/收发器1330和/或，更广泛地说，位置传送器1205，它们中的任何一个可通过一个或多个电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程逻辑设备(FPLD)、和/或现场可编程门阵列(FPGA)等等来实现。当包括这些元件中的一个或多个的本专利的任何一个权利要求被理解为包括单纯的软件和/或固件工具时，示例性位置传感器接口 605、示例性校准器1305、示例性端点估算器1310、示例性端点调节器1315、示例性存储器630、示例性用户接口 635、示例性输入设备640、示例性显示器645、示例性位置值确定器1325、示例性传送器/收发器1330和/或，更广泛地说，位置传送器1205中的至少一个在此被明确限定为包括有形的计算机可读介质。示例性有形计算机可读介质包括但不限于，闪存、光盘(CD)、DVD、软盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、电子可编程只读存储器(EPROM)和/或电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光存储盘、光存储器设备、磁盘、磁存储器和/或任何一种如下的有形介质，其可用来存储程序代码和/或机器可读指令或者数据结构形式的指令并且可通过处理器、计算机和/或具有处理器的其他设备访问，例如接下来结合图16论述的示例性处理器平台PlOOo上述元件的组合也包括在有形计算机可读介质的范畴内。更进一步地，示例性位置传送器1205包括代替图12所示的或者除图12中所示那些之外的接口、数据结构、元件、程序和/或设备，和/或包括图示接口、数据结构、元件、程序和/或设备中的任意或全部中的一个以上。[0106]图14图示出示例性程序，可执行该程序来安装图12和13中的示例性位置传送器1205。图15图示出示例性程序，可执行该程序来实现图13中的示例性校准器1305和/或，更广泛地说，图12和13的示例性位置传送器1205。处理器、控制器和/或任何一种其它合适的处理设备都可被使用和/或编程来执行图14和15的示例性程序。举例来说，图14和15的程序具体表现为存储在例如有形计算机可读介质的任何一种制品上的代码和/或机器可访问的指令，这种介质可通过处理器、计算机和/或具有处理器的其他设备访问，例如接下来结合图16论述的示例性处理器平台P100。可选择地，图14和15中的一些或所有示例性操作都可使用ASIC、PLD、FPLD、FPGA、离散逻辑元件、硬件、固件等等的任一组合来实现。同时，图14和15中的一个或多个示例性操作可以手动实现或者以任何一种上述技术的任意组合实现，例如固件、软件、离散逻辑元件和/或硬件的任意组合。进一步地，可以采用许多其他方法实现图14和15中的示例性操作。举例来说，模块的执行顺序可以改变，和/或所述的一个或多个模块可以改变、取消、细分或者组合。另外，图14和15中的任何一个或者所有示例性处理程序可顺序执行和/或例如通过单独的处理线程、处理器、设备、离散逻辑元件、电路等等并联执行。
[0107]图14的示例性程序从操作者和/或安装者用示例性固定器190确定或者固定(例如手动固定)阀门组件102的位置开始(模块1405)。举例来说，操作者可以使用夹子和/或挡块手动固定阀门106，或者通过阻止控制流体在致动器108内的运动(例如，圈闭)来固定致动器108的位置。
[0108]移除待替换的位置传送器(模块1410)，安装替换件和/或新的位置传送器1205 (模块1415)。安装者启动位置传送器1205 (例如提供动力)并且访问用户接口 635 (模块1420)。举例来说，安装者输入例如位置传感器110的灵敏度值SENSITIVITY (例如由位置传感器110上的铭牌或标签上获得)的结构数据(模块1425)。然后安装者输入位置指示器140的单点位置PPP (模块1430)。在某些实施例中，输入位置PPP作为致动器108的行程跨度百分比(例如50%打开)。
[0109]根据输入的信息，位置传送器1205计算校准值L0_CAL和HI_CAL，并且安装者使用这些值(模块1440)。
[0110]安装者使位置传送器1205处于工作状态(模块1445)并且松开或者释放阀门组件102的位置(模块1450)。
[0111]图15的示例性程序从示例性端点调节器1315等待P0S_SIG1210的计算值落至范围[ΜΙΝ,ΜΑΧ]之外开始(模块1505)。当P0S_SIG1210的计算值落至范围[ΜΙΝ,ΜΑΧ]之外(模块1505)并且校准矫正将自动应用时(模块1510)，端点调节器1315将相应的校准值HI_CAL、L0_CAL修正为当前PTV170的值(模块1515)。
[0112]如果校准矫正未被自动应用(模块1510)，端点调节器1315通知用户(例如经由示例性显示器645)新的和/或矫正的校准数据随时可用(模块1520)，并且确定PTV170是否位于上述NEW_CAL值范围之外(模块1525)。如果PTV170位于上述范围之外(模块1525)，端点调节器1315存储修正的校准值NWE_HI_CAL、NEW_L0_CAL用于后续恢复和/或启用(模块1530)。然后控制返回模块1505，等待P0S_SIG 1210落至范围[MIN，MAX]之外。
[0113]图16是示例性处理器平台PlOO的示意图，该平台可被使用和/或编程来实现任何一种示例性设备和/或方法以校准在此公开的阀位控制器。举例来说，一个或多个通用处理器、处理器内核、微型控制器等等可实现处理器平台PIOO。
[0114]图16的实施例中的处理器平台PlOO包括至少一个可编程处理器P105。处理器P105执行存在于处理器P105的主存储器(例如RAM P115和/或ROM P120)内的编码指令PllO和/或P112。处理器P105可以是任何一种处理部件，例如处理器内核、处理器和/或微型控制器。除了其他方面之外，处理器P105可以执行图7-11、14的示例性程序和/或，更广泛地说，实现图1和6的示例性阀位控制器104和/或图12和13的示例性位置传送器 1205。
[0115]处理器P105经由总线P125与任何数量和/或类型的有形计算机可读存储介质(包括ROM P120和/或RAM P115)相连。RAMP115可通过动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)和/或任何一种其他类型的RAM设备来实现，并且ROM可通过闪存和/或任何一种其他要求类型的存储设备来实现。对存储器Pl 15和存储器P120的访问可由存储控制器(未示出)进行控制。示例性存储器P115和P120例如可被用来实现图6和13的示例性存储器630。
[0116]处理器平台PlOO还包括接口电路P130。任何一种接口标准，例如外存储接口、串行端口、通用输入/输出等等，都能实现接口电路P130。一个或多个输入设备P135和一个或多个输出设备P140连接到接口电路P130。输入设备P135可被用来实现示例性输入设备640，而输出设备P140可被用来实现图6和13的示例性显示器645。
[0117]尽管某些示例性方法、设备和系统已经在此进行描述，本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖文字上或者等同原则下清楚落入所附权利要求的范围内的所有方法、设备、系统和制品。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 固定控制阀组件的流量控制元件的位置以阻止所述流量控制元件的移动； 将控制器安装到所述控制阀组件上； 在将所述控制器耦接到所述控制阀组件之后启用所述控制器的用户接口； 输入位置传感器灵敏度值和单点位置值，所述单点位置值表示所述流量控制元件的固定位置； 使用单点校准值； 将所述控制器置于控制模式；以及 松开所述流量控制元件的位置，当所述控制阀组件工作时，所述控制器根据所述位置传感器灵敏度值和所述单点位置值在所述控制阀组件工作期间进行自我校准。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在安装所述控制器之前，当所述控制阀组件安装就位并且与过程控制系统一起运行时，从所述控制阀组件移走另一个控制器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，输入所述单点位置值包括可视地估算所述流量控制元件的固定位置。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，输入所述单点位置值包括输入所述单点位置值作为所述流量控制元件的行程跨度百分比。`
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述单点校准包括输入第一估算校准值和第二估算校准值，所述第一估算校准值和所述第二估算校准值分别表示流量控制元件的上行程跨度极限和下行程跨度极限。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括从所述控制器获得第一估算校准值和第二估算校准值，所述控制器根据单点校准位置和位置传感器灵敏度值确定所述第一估算校准值和所述第二估算校准值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述控制器置于控制模式包括使所述控制器处于工作状态，以使所述控制阀组件控制过程系统的流体流量。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述控制器置于控制模式包括启用控制器，而不在将所述控制器置于控制模式之前在所述流量控制元件的一个行程端点和所述流量控制元件的另一个行程端点之间驱动所述控制阀组件。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述用户接口选择所述控制器的校准程序。
10.一种方法，包括: 当控制阀组件与过程控制系统一起运行或者联机时，耦接控制器至控制阀组件； 将位置传感器灵敏度值提供至所述控制器； 提供表示所述控制阀组件的流量控制元件的当前位置的单点位置值； 基于所述位置传感器灵敏度值和所述单点位置值，输入表示所述流量控制元件的第一行程跨度极限的估算上行程极限值和表示所述流量控制元件的第二行程跨度极限的估算下行程极限值；以及 启用所述控制器以允许所述控制阀组件的操作控制所述过程控制系统的流体流量，所述控制器根据所述位置传感器灵敏度值和所述单点位置值在所述控制阀组件工作期间进行校准。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括固定所述流量控制元件的当前位置以阻止所述流量控制元件移动。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，提供单点位置值包括估算所述流量控制元件固定时所述流量控制元件相对于所述流量控制元件的整个行程跨度的当前位置。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，进一步包括松开所述流量控制元件并且启用所述控制器。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，提供位置传感器灵敏度值和单点位置值包括经由输入接口将值输入所述控制器。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，确定估算上行程极限值和估算下行程极限值包括使所述控制器根据提供的位置传感器灵敏度值和单点位置值计算估算上行程极限值和估算下行程极限值。
16.—种方法,包括: 当控制阀组件位于流体系统中时，锁定所述控制阀组件的流量控制元件的位置； 开始操作所述控制阀组件的控制器的校准； 经由用户接口将预定的位置传感器灵敏度值输入到所述控制器； 输入单点位置值，所述单点位置值表示所述流量控制元件相对于所述流量控制元件的行程跨度的锁定位置； 基于所述位置传感器灵敏度值和所述单点位置值，从所述控制器获得估算的上校准值和下校准值； 经由所述用户接口输入估算的上校准值和下校准值； 启用所述控制器；以及 松开所述流量控制元件以使所述控制阀组件控制所述流体系统，所述控制器根据所述单点位置值、所述位置传感器灵敏度值和估算的上校准值和下校准值进行校准。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，输入单点位置值包括在所述控制阀被固定后可视地估算所述流量控制元件的位置。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，输入单点位置值包括输入作为所述流量控制元件的行程跨度百分比的值。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，输入单点位置值包括借助于所述控制阀组件的位置传感器测量所述流量控制元件的位置。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括，当所述控制阀组件联机或者与流体系统一起运行时，通过启用所述控制器来校准所述控制器，而不需驱动所述流量控制元件或者旁通所述控制阀组件。
【文档编号】G05D7/06GK103777651SQ201310680273
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】P·K·卡特, S·G·西伯杰 申请人:费希尔控制国际公司