專利名稱：獨立的智能限位開關的制作方法
背景技術：
傳統限位開關的實現方案總體上分為兩類1)受控的嵌入式系統或2)獨立的實體(physical)系統。受控的嵌入式設計利用來自儀器內的反饋元件的位置反饋數據，提供一個虛擬(virtual)的限位開關。這種嵌入式實現方案的主要缺點在于“開關”未隔離或獨立于儀器的操作，而是完全受控于儀器的操作。這種類型的限位開關無法用在聯鎖應用中。
獨立的實體限位開關解決了與受控式設計相關的隔離問題，但是，由于其并未集成到以微處理器為基礎的儀器中，所以儀器的刻度和限位開關的極限跳變點(trip point)設置并不匹配。獨立的實體開關的完整和“非智能”狀況，要求在每次重校準儀器之后都要重設置極限跳變點。另外，由于對限位開關的調整通常是盲目的，所以需要使閥退出操作以便具體地使閥往復運動從而建立極限跳變點。盡管某些制造商采用了這兩種實現方案，但仍未解決上述問題。
圖1是根據本發明的數字閥定位系統的框圖；和圖2是用在圖1的定位系統中的獨立智能限位開關的框圖。
具體實施例方式
本發明可以有多種不同的形式，圖中示出并詳細說明了本發明的一個優選實施例，并應理解，所公開的內容應被認為是本發明原理的一個范例，而并非用以將本發明的廣義特性限定到所示出的實施例中。
本發明將一個低成本的專用微處理器合并到實體限位開關中，以提供獨立的智能限位開關組件。該限位開關的嵌入式控制器可與儀器的微處理器通信以建立極限跳變點，同時仍提供適于聯鎖操作的隔離操作。
圖1和圖2中示出了總體上標識為10的數字閥定位系統。該系統10包括閥12和閥控制器14。閥控制器14具有控制器微處理器16和控制器存儲器18。眾所周知，控制器微處理器16通過經由數字到模擬(D/A)轉換器19a向電流到壓力(I/P)轉換器19發命令來控制閥12的位置。
系統10進一步包括閥執行器20，閥執行器20具有連接至閥12的輸出端20a，以便響應于來自閥控制器14的輸出，控制閥12在運動范圍上的位置。諸如傳統霍爾效應傳感器之類的第一位置傳感器24，測定閥12的位置。
眾所周知，控制器存儲器存儲限定閥12的運動范圍的刻度數據。
根據本發明，系統10進一步包括智能限位開關30，智能限位開關30用以產生指示閥12的狀態是在閾值定點之上還是之下的限位開關狀態信號。
限位開關30使用以可通信方式連接到控制器微處理器16的操作員界面32，以便將限定閾值定點的位置的限位開關定點數據輸入到控制器存儲器18。操作員界面32包括顯示器33，例如液晶(LCD)顯示器，以及LCD控制/驅動器34，其用來顯示限位開關30的狀態。操作員界面32還包括按紐界面35。在本實施例中，限位開關30使用在與控制器微處理器16進行常規通信所使用相同的操作員界面30，例如輸入刻度數據。
限位開關30進一步包括限位開關存儲器38和諸如霍爾效應傳感器之類的第二位置傳感器36。該第二位置傳感器36產生表示閥12的位置的輸出信號。限位開關存儲器38以可通信方式連接到限位開關微處理器40。
通信鏈路44包括第一光隔離單元45，其提供在控制器微處理器16與限位開關微處理器40之間的隔離通信，用以將限位開關定點數據從控制器存儲器18傳輸到限位開關存儲器38。
限位開關微處理器40包括第一限位開關微處理器輸出端40a。限位開關微處理器40響應于第二位置傳感器輸出信號和存儲在限位開關存儲器38中的限位開關定點數據，在第一限位開關微處理器輸出端40a處產生狀態信號。
第一限位開關輸出端46以可通信方式連接到第一限位開關微處理器輸出端40a以產生表示限位開關的狀態的第一限位開關輸出信號。該第一輸出信號優選為電流控制信號，例如1～4毫安(mA)的信號。
限位開關30還提供第二輸出，使限位開關30起到兩個限位開關的作用。具體來說，操作員界面32以可通信方式連接到控制器微處理器16，以便向控制器存儲器18中輸入限定第二個閾值定點的位置的第二限位開關數據。
隔離的通信鏈路44將第二限位開關定點數據從控制器存儲器18傳輸到限位開關存儲器38。限位開關微處理器40包括第二限位開關微處理器輸出端40b。限位開關微處理器40響應于第二位置傳感器輸出信號和存儲在限位開關存儲器38中的第二限位開關定點數據，在第二限位開關微處理器輸出端處產生表示閥12的第二狀態在第二閾值定點之上還是之下的第二狀態信號。
限位開關30包括第二輸出端49，第二輸出端49連接到限位開關微處理器第二輸出端以產生表示限位開關的第二狀態的第二輸出信號。第二輸出信號為電流控制信號，例如1～4毫安的信號。
第二光隔離單元50，將第二限位開關與第一限位開關光隔離。
限位開關數據將閾值定點的位置限定為運動范圍的百分比。這樣，如果閥失效或必須被更換，則只需重校準即可。限位開關定點數據無需改變，通過通信鏈路44自動調整限位開關刻度數據是閥校準過程的一部分。
限位開關30由電流控制信號來供電，這與用于控制閥的控制器供電相獨立。這樣，控制器供電故障不會影響限位開關30的操作。
限位開關30與閥控制器14相獨立地操作，這樣，閥控制器故障不會影響到限位開關30的操作。
系統10包括連接器54以便通過常規通信界面56將控制器微處理器16以可通信方式連接到網絡55。這樣，可與網絡55上的其它設備，例如過程控制器60進行模擬和/或數字通信。
已利用特定實施例來說明本發明，該特定實施例并非用以限定本發明。本領域技術人員應理解，在不背離所附權利要求中闡述的本發明的前提下，可對所述實施例進行各種修改。
權利要求
1.一種數字閥定位系統，包括閥、具有控制器微處理器和控制器存儲器的閥控制器、具有連接到該閥上的輸出端以便響應于來自該閥控制器的輸出控制該閥在運動范圍上的位置的閥執行器，以及用于確定該閥執行器的位置的第一位置傳感器，用于產生表示該閥的狀態是在閾值定點之上還是之下的限位開關狀態信號的智能限位開關，該限位開關包括第二位置傳感器，其產生表示該閥的位置的輸出信號；限位開關存儲器；以可通信方式連接到該限位開關存儲器的限位開關微處理器；通信鏈路，其位于該控制器微處理器和該限位開關微處理器之間、用于將該定點數據從該控制器傳送到該限位開關，其中該限位開關微處理器包括第一限位開關微處理器輸出端，該限位開關微處理器響應于該第二位置傳感器輸出信號和存儲在該限位開關存儲器中的定點數據，以在該第一限位開關微處理器輸出端處產生該狀態信號。
2.如權利要求1所述的限位開關，其中所述閾值定點的位置由閾值定點開關數據來限定。
3.如權利要求1所述的限位開關，包括以可通信方式連接到所述控制器微處理器、用以操控所述閾值定點開關數據的操作員界面。
4.如權利要求2所述的限位開關，其中所述閾值定點數據被表示為該閥的運動范圍的百分比。
5.如權利要求1所述的限位開關，其中所述通信鏈路被光隔離。
6.如權利要求1所述的限位開關，其中所述限位開關與所述控制器相獨立地操作。
7.如權利要求1所述的限位開關，其中所述閾值定點是如此設置，使得所述限位開關微處理器輸出端的狀態表示該閥完全打開。
8.如權利要求1所述的限位開關，其中所述閾值定點是如此設置，使得所述限位開關微處理器輸出端的狀態表示該閥完全關閉。
9.如權利要求1所述的限位開關，其中所述限位開關微處理器輸出端的狀態表示該閥的位置是在介于全開和全閉狀態之間的預定位置之上還是之下。
10.如權利要求1所述的限位開關，其中所述操作員界面包括顯示所述限位開關的狀態的顯示器。
11.如權利要求10所述的限位開關，其中所述顯示器為LCD顯示器。
12.如權利要求1所述的限位開關，包括第一限位開關輸出端，其連接到所述第一限位開關微處理器輸出端、用以產生表示所述限位開關的狀態的第一限位開關輸出信號。
13.如權利要求12所述的限位開關，其中所述第一輸出信號是電流控制信號。
14.如權利要求13所述的限位開關，其中所述電流控制信號是1～4mA電流控制信號。
15.如權利要求13所述的限位開關，其中所述限位開關由所述電流控制信號來供電。
16.如權利要求12所述的限位開關，其中所述操作員界面以可通信方式連接到所述控制器存儲器、用以輸入限定一第二閾值定點的第二限位開關定點數據；所述被隔離的通信鏈路將所述第二限位開關定點數據從所述控制器存儲器傳輸到所述限位開關存儲器；并且所述限位開關微處理器包括第二限位開關微處理器輸出端，該第二限位開關微處理器輸出端響應于所述第二位置傳感器輸出信號和存儲在所述限位開關存儲器中的所述第二限位開關定點數據，在該第二限位開關微處理器輸出端處產生表示該閥的第二狀態是在所述第二閾值定點之上還是之下的第二狀態信號。
17.如權利要求16所述的限位開關，包括第二輸出端，其連接到所述限位開關微處理器第二輸出端、用以產生表示所述第二限位開關的狀態的第二輸出信號。
18.如權利要求17所述的限位開關，其中所述第二輸出信號為電流控制信號。
19.如權利要求11所述的限位開關，其中所述第二限位開關輸出端與所述第一限位開關輸出端隔離。
20.如權利要求19所述的限位開關，其中所述第二輸出信號與所述限位開關微處理器光隔離。
21.如權利要求1所述的限位開關，其中所述控制器存儲器包括限定該閥的運動范圍的刻度數據，并且該限位開關數據將所述閾值定點的位置限定為該運動范圍的百分比。
22.一種數字閥定位系統，包括閥、具有控制器微處理器和控制器存儲器的閥控制器，具有連接到該閥上的輸出端以便響應于來自該閥控制器的輸出控制該閥在運動范圍上的位置的閥執行器，以及用于確定該閥的位置的第一位置傳感器，用于產生表示該閥的狀態是在閾值定點之上還是之下的限位開關狀態信號的智能限位開關，該限位開關包括操作員界面，其以可通信方式連接到該控制器微處理器、用以將限定該閾值定點的位置的限位開關定點數據輸入到該控制器存儲器中；第二位置傳感器，其產生表示該閥的位置的輸出信號；限位開關存儲器，以可通信方式連接到該限位開關存儲器的限位開關微處理器，光隔離的通信鏈路，其位于該控制器微處理器和該限位開關微處理器之間用以將該限位開關定點數據從該控制器存儲器傳送到該限位開關存儲器，其中該限位開關微處理器包括第一限位開關微處理器輸出端，該限位開關微處理器響應于該第二位置傳感器輸出信號和存儲在該限位開關存儲器中的限位開關定點數據，在該第一限位開關微處理器輸出端處產生該狀態信號；和第一限位開關輸出端，其連接到所述第一限位開關微處理器輸出端、用以產生表示該限位開關的狀態的第一限位開關輸出信號。
23.如權利要求22所述的限位開關，其中所述第一輸出信號是電流控制信號。
24.如權利要求22所述的限位開關，其中所述的操作員界面包括顯示所述限位開關的狀態的顯示器。
25.如權利要求24所述的限位開關，其中所述顯示器是LCD顯示器。
26.如權利要求22所述的限位開關，其中所述操作員界面以可通信方式連接到所述控制器微處理器、用以向所述控制器存儲器輸入限定一第二閾值定點的位置的第二限位開關數據；所述隔離的通信鏈路將所述第二限位開關定點從所述控制器存儲器傳輸到所述限位開關存儲器；所述限位開關微處理器包括第二限位開關微處理器輸出端，該第二限位開關微處理器響應于該第二位置傳感器輸出信號和存儲在該限位開關存儲器中的第二限位開關定點數據，在該第二限位開關微處理器輸出端處產生表示該閥的第二狀態是在所述第二閾值定點之上還是之下的第二狀態信號；并且該限位開關包括第二輸出端，該第二輸出端連接到所述限位開關微處理器第二輸出端、用以產生表示所述限位開關的第二狀態的第二輸出信號。
27.如權利要求26所述的限位開關，其中所述第二輸出信號是電流控制信號。
28.如權利要求26所述的限位開關，其中所述第二限位開關輸出端與所述第一限位開關輸出端隔離。
29.如權利要求26所述的限位開關，其中所述第二輸出信號與所述限位開關微處理器光隔離。
30.如權利要求22所述的限位開關，其中所述控制器存儲器包括限定該閥的運動范圍的刻度數據，并且該限位開關數據將所述閾值定點的位置限定為該運動范圍的百分比。
全文摘要
公開了一種數字閥定位系統。該系統包括包括閥、具有控制器微處理器和控制器存儲器的閥控制器，以及具有連接到該閥的輸出端以便響應于來自該閥控制器的輸出控制該閥在運動范圍上的位置的閥執行器。該系統進一步包括用于確定該閥執行器的位置的第一位置傳感器和用于產生表示該閥的狀態在一個閾值定點之上還是之下的限位開關狀態信號的智能限位開關。該限位開關包括第二位置傳感器，其產生表示該閥的位置的輸出信號；限位開關存儲器；以可通信方式連接到該限位開關存儲器的限位開關微處理器；隔離的通信鏈路，其位于該控制器微處理器和該限位開關微處理器之間、用于將該定點數據從該控制器傳送到該限位開關。該限位開關微處理器包括第一限位開關微處理器輸出端，該限位開關微處理器響應于該第二位置傳感器輸出信號和存儲在該限位開關存儲器中的定點數據在該第一限位開關微處理器輸出端處產生該狀態信號。
文檔編號G05B19/05GK1930536SQ200580007316
公開日2007年3月14日 申請日期2005年2月8日 優先權日2004年3月8日
發明者史蒂芬·G·西博格 申請人:費希爾控制產品國際有限公司