[發明專利]用于提高位移/位置測量系統的可用性的方法

無效

• 申請號: 201010546134.5
• 申請日: 2010-11-10
• 公開（公告）號: CN102095353A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: S·泰布蘭德爾;T·克里格列維;A·瓦爾曼
• 申請（專利權）人: ABB技術股份公司
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;G01B7/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 董華林

技術領域

本發明涉及一種用于提高位移/位置測量系統的可用性的方法，所述位移/位置測量系統基于滑動觸頭分壓的電位器。

背景技術

這類位置測量系統主要使用在電-氣的位置調節器以及電的調整驅動裝置中以反饋實際值，并且因此是封閉的調節回路的一部分。因此位置測量系統的突然失靈導致設備功能性的直接失靈。因此限制了可用性。

封閉的調節回路的結構和工作方式是一般已知的，并且例如在http://de.wikipedia.org/wiki/Regelkreis下說明，并在圖1中簡要顯示。

由產品說明書“Der?kompakte，intelligente?Stellungsregler”(ABBAutomation?Products?GmbH，印刷號：50/18-19DE?RevA；2005年6月版)已知一種前述類型的用于氣動調節驅動裝置的電子位置調節器。

在這種位置調節器中參考圖1，指令參量w經由額定值通道預定，它尤其是通過模擬的4～20mA輸入端或現場總線例如HART、Porfibus?PA、FoundationFieldbus等構成。

調節對象F_s在這種結構中構成要被定位的氣動的調節驅動裝置/調整驅動裝置。在已知的位置調節器中，調節環節F_R、調節環節F_st和測量環節F_M裝在殼體中。調節環節F_R在已知的調節驅動裝置中構成為微控制器支持的系統。測量環節F_M在已知的調節驅動裝置中構成為滑動觸頭分壓的電位器，它測量要被調節的驅動裝置的調節位置x。調節環節F_st在電-氣的位置調節器中典型地構成為IP模塊。

在此，電位器被供給恒定的且已知的基準電壓，于是位置在模數轉換器上通過與位移成比例的分接電壓確定。在電路技術上，這種結構作為與位置相關地分接電壓的分壓器實現。因此在模數轉換器中反饋參量r以數字形式存在。電壓分接以測量電路的盡可能高的阻抗實現，以使得測量誤差最小化。

微控制器支持的系統由調節差e借助于在調節器F_R中的合適的調節算法構成調節器輸出參量y_r，該調節器輸出參量經由合適的電子電路用于控制所述的IP模塊。

在若干具體的應用中出現，屬于位置測量系統的位置傳感器或其它附屬的組成部分不設置在相同的殼體內。在這種情況下，位置測量系統作為脫離的位移傳感器設置在定位器之外。

滑動觸頭分壓的電位器具有如下特性，即它們僅有限地抵抗振動。另外，滑動觸頭和電阻帶(Widerstandsbahn)通過電腐蝕損耗，直至在最終數量的運動之后有故障。

在經常出現的故障中，由于滑動觸頭周期地圍繞總是反復的點往復振動，電阻帶通過磨蝕和/或電腐蝕而被損壞，因為位置調節器僅修正小的調節偏差。這主要在反饋系統中發生，例如這些系統在電-氣的位置調節器或電的調整驅動裝置中找到，此時它們長時間地以恒定的或基本上恒定的額定值工作。調節對象的不良的可調節性促進了故障，因為它傾向于所述的往復振動，以恒定的或基本上恒定的額定值進行調節的持續時間(此時附屬的傳感器范圍/電位器范圍被長時間地加載)以及故障的出現隨著頻率的增加而上升。

經常僅涉及若干角度度數的范圍。滑動觸頭在此越來越深入到電阻帶的材料中，直到它最后不能再建立接觸。電位器在該點磨損并且因此不能繼續用于測量。在工作范圍內可能有傳感器的多個點是有故障的。

另外化學影響不利地影響到滑動觸頭式電位器的壽命。電位器的故障導致位移/位置測量的失靈。

位移/位置測量系統的失靈不利地導致設備功能的失靈，結果位置調節器執行這樣一種為其預定的定位反應，它堅持該定位反應，直到排除失靈的原因。為此設定一些定位反應，它們可以在沒有位移/位置測量系統的情況下被執行。根據相應的應用可以設定，給驅動裝置加載或卸載即所謂的“故障安全(Fail?Safe)”，或者在實時的位置上閉鎖驅動裝置即所謂的“故障凍結(Fail?Freeze)”。

因為失靈不能典型地預測并且在有規律的服務間歇中也不被診斷，在這樣的失靈時發生過程的無計劃的損失，它在使用者方面經常與高成本相關聯。