DE102007058777B4 - Verfahren zur Inbetriebnahme von Stellantrieben - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Inbetriebnahme eines druckmittelbetriebenen Stellantriebs, der als Dreh- oder Linearantrieb ausgebildet ist und mittels eines Stellungsreglers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Stellantrieb (6) bei der Inbetriebnahme mit einem konstanten Druckmittelstrom beaufschlagt wird,
- dass während der Beaufschlagung eine antriebsspezifische Kennlinie der rückgemeldeten Stellung über die Zeit aufgezeichnet wird,
- dass die ermittelte Kennlinie mit einer vorgegebenen Musterkennlinie verglichen wird und
- dass aus dem Grad der Abweichung oder Übereinstimmung der antriebsspezifischen Kennlinie von der Musterkennlinie der Antriebstyp des Stellantriebs (6), Dreh- oder Linearantrieb, ermittelt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme von druckmittelbetriebenen Stellantrieben, die mittels eines Stellungsreglers gesteuert werden.
• In der Automatisierungstechnik sind Linearantriebe und Drehantrieben gebräuchlich, die sich voneinander in der Art der Betätigung des Stellorgans unterscheiden. Diese verschiedenen Antriebstypen verlangen unterschiedliche Ansteuerungen durch den Stellungsregler. Dazu wird bei der Inbetriebnahme des druckmittelbetriebenen Stellantriebs durch manuelle Eingabe eines Parameters festgelegt, ob ein Linearantrieb oder ein Drehantrieb mit dem Stellungsregler verbunden ist. Diese Bedienung ist fehlerträchtig und kann bei fehlerhafter Eingabe zur Beschädigung des Stellantriebs und / oder des Stellorgans führen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Inbetriebnahme des bekannten druckmittelbetriebenen Stellantriebs dahingehend zu verbessern, dass der Antriebstyp selbsttätig erkannt wird.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
• Die Erfindung geht von einem druckmittelbetriebenen Stellantrieb aus, der mit einem Stellungsregler verbunden und von diesem gesteuert wird, wobei die Stellung des Abtriebs des Stellantriebs an den Stellungsregler rückgemeldet wird.
• Erfindungsgemäß wird der Stellantrieb zur Ermittlung des Antriebstyps während der Inbetriebnahme mit einem konstanten Druckmittelstrom beaufschlagt und dabei eine antriebsspezifische Kennlinie der rückgemeldeten Stellung über die Zeit aufgezeichnet. Anschließend wird die ermittelte Kennlinie mit einer vorgegebenen Musterkennlinie verglichen. Aus dem Grad der Abweichung oder Übereinstimmung der antriebsspezifischen Kennlinie von der Musterkennlinie wird auf den Antriebstyp geschlossen.
• Die Form der Kennlinie eines Drehantriebs unterscheidet sich signifikant von der Form der Kennlinie eines Linearantriebs. Durch Vergleich mit einer vorgegebenen Musterkennlinie treten die Unterschiede auf einfache Weise hervor.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die vorgegebene Musterkennlinie durch Idealisierung von bekannten Kennlinien eines der beiden zu unterscheidenden Antriebstypen ermittelt wird. Bei Übereinstimmung des beobachteten Antriebstyps mit dem der Musterkennlinie zugrunde liegenden Antriebstyps ist der Grad der Übereinstimmung der Kennlinien signifikant hoch. Soweit der beobachtete Stellantrieb von dem der Musterkennlinie zugrunde liegenden Antriebstyp verschieden ist, unterscheidet sich dessen Kennlinie signifikant von der Musterkennlinie.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grad der Übereinstimmung der Kennlinie des beobachteten Stellantriebs mit der Musterkennlinie durch Kreuzkorrelation ermittelt wird.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:
• 1 eine Darstellung eines druckmittelbetriebenen Stellantriebs an einem Prozessventil
• Gemäß der 1 ist eine fragmentarisch angedeutete Rohrleitung 1 einer nicht weiter dargestellten verfahrenstechnischen Anlage ein Prozessventil 2 eingebaut. Das Prozessventil 2 weist in seinem Inneren einen mit einem Ventilsitz 3 zusammenwirkenden Schließkörper 4 zur Steuerung der Menge durchtretenden Prozessmediums 5 auf. Der Schließkörper 4 wird von einem Stellantrieb 6 über eine Hubstange 7 linear betätigt. Der Stellantrieb 6 ist über ein Joch 8 mit dem Prozessventil 2 verbunden. An dem Joch 8 ist ein Stellungsregler 9 angebracht. Über einen Positionsaufnehmer 10 wird der Hub der Hubstange 7 in den Stellungsregler 9 gemeldet. Der erfasste Hub wird mit dem über eine Kommunikationsschnittstelle 11 zugeführten Sollwert in einer Regeleinheit 18 verglichen und der Stellantrieb 6 in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung angesteuert. Die Regeleinheit 18 des Stellungsreglers 9 weist einen I/P-Umsetzer zur Umsetzung einer elektrischen Regelabweichung in einen adäquaten Steuerdruck auf. Der I/P-Umsetzer der Regeleinheit 18 ist über eine Druckmittelzuführung 19 mit dem Stellantrieb 6 verbunden.
• Während der Inbetriebnahme wird der Stellantrieb 6 zur Ermittlung des Antriebstyps mittels des Stellungsreglers 9 mit einem konstanten Druckmittelstrom beaufschlagt. In Folge dessen wird die Hubstange 7 bewegt und diese Bewegung mit dem Positionsaufnehmer 10 in den Stellungsregler 9 gemeldet. Im Stellungsregler 9 wird eine antriebsspezifische Kennlinie der rückgemeldeten Stellung der Hubstange 7 über die Zeit aufgezeichnet.
• Die aufgezeichnete Kennlinie wird mit einer vorgegebenen Musterkennlinie verglichen. Aus dem Grad der Abweichung oder Übereinstimmung der antriebsspezifischen Kennlinie von der Musterkennlinie wird auf den Antriebstyp geschlossen. $$y_l=x_l\left(l\right)\text{ f}\ddot{\text{u}}\text{r }I=\mathrm{0..}\left(n-1\right)$$

  
• Die y-Werte werden mit einer idealen Funktion für einen Linearantrieb verglichen. Die Kreuzkorrelation wird durch die Koeffizienten $$c_l={\displaystyle \sum _{k=0}^{n-1}{y}_k}{z}_{k+1}$$

  

  bestimmt.
• Darüber hinaus werden durch den Vergleich der Kennlinie des beobachteten Stellantriebs mit der Musterkennlinie durch Kreuzkorrelation Fehler beim Anbau erkannt, die sich in einer Verschiebung der Kennlinie gegenüber der Musterkennlinie um einen festen Betrag (Offset) offenbaren. Vorteilhafterweise wird dieser Fehler mit denselben Mitteln wie sie zur Erkennung des Antriebstyps vorgesehen sind erkannt. Dadurch wird das Ergebnis der absoluten Wegmessung verbessert.
• Bezugszeichenliste

1

Rohrleitung

2

Prozessventil

3

Ventilsitz

4

Schließkörper

5

Prozessmedium

6

Stellantrieb

7

Ventilstange

8

Joch

9

Stellungsregler

10

Positionsaufnehmer

11

Kommunikationsschnittstelle

18

Regeleinheit

19

Druckmittelzuführung

Claims (3)

1. Verfahren zur Inbetriebnahme eines druckmittelbetriebenen Stellantriebs, der als Dreh- oder Linearantrieb ausgebildet ist und mittels eines Stellungsreglers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, - dass der Stellantrieb (6) bei der Inbetriebnahme mit einem konstanten Druckmittelstrom beaufschlagt wird, - dass während der Beaufschlagung eine antriebsspezifische Kennlinie der rückgemeldeten Stellung über die Zeit aufgezeichnet wird, - dass die ermittelte Kennlinie mit einer vorgegebenen Musterkennlinie verglichen wird und - dass aus dem Grad der Abweichung oder Übereinstimmung der antriebsspezifischen Kennlinie von der Musterkennlinie der Antriebstyp des Stellantriebs (6), Dreh- oder Linearantrieb, ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Musterkennlinie durch Idealisierung von bekannten Kennlinien eines der beiden zu unterscheidenden Antriebstypen ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Übereinstimmung der Kennlinie des beobachteten Stellantriebs (6) mit der Musterkennlinie durch Kreuzkorrelation ermittelt wird.

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