閥控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種耦接至在過(guò)程控制系統(tǒng)中運(yùn)行的控制閥的閥控制器，閥位控制器包括具有螺線管線圈的電磁閥以及電子模塊，該電子模塊被配置用于維護(hù)螺線管線圈的激活持續(xù)時(shí)間的記錄；確定螺線管線圈的運(yùn)行溫度；以及基于螺線管線圈的激活持續(xù)時(shí)間和螺線管線圈的運(yùn)行溫度來(lái)生成螺線管線圈的剩余壽命的估值。
【專利說(shuō)明】閥控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型大體上涉及螺線管線圈，更具體地涉及一種閥控制器。

【背景技術(shù)】
[0002] 過(guò)程控制系統(tǒng)，例如分布式或可擴(kuò)展的過(guò)程控制系統(tǒng)，類似于用在化工，石油或其 它過(guò)程中的那些系統(tǒng)，典型地包括一個(gè)或多個(gè)過(guò)程控制器，該過(guò)程控制器經(jīng)由模擬、數(shù)字或 組合的模擬/數(shù)字總線可通信地耦接至至少一個(gè)主機(jī)或用戶工作站以及一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備。該些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其可以包括，例如，控制閥、閥定位器、開(kāi)關(guān)和傳感裝置（例如，溫度、 壓力和流量傳感器），在過(guò)程中執(zhí)行功能，例如打開(kāi)或關(guān)閉閥和測(cè)量過(guò)程參數(shù)。過(guò)程控制器 接收代表由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備做出的過(guò)程測(cè)量和/或其它關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信息的信號(hào)，并且使用該 信息執(zhí)行控制例程，以用來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過(guò)總線被發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以用來(lái) 控制過(guò)程的運(yùn)行。來(lái)自每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制器的信息典型地可以用于一個(gè)或多個(gè)由用戶工 作站執(zhí)行的應(yīng)用，以用來(lái)使操作者能夠執(zhí)行關(guān)于過(guò)程的任意預(yù)期功能，例如瀏覽過(guò)程的當(dāng) 前狀態(tài)、修改過(guò)程的運(yùn)行等等。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備失效的情況下，整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)能 夠受到危害。
[0003] 有些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括或耦接至用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的螺線管線圈閥。該類設(shè)備中 的螺線管線圈具有有限的使用壽命，并且典型地在一定的激活時(shí)間后失效。當(dāng)控制設(shè)備中 的螺線管線圈失效時(shí)，控制設(shè)備停止正確運(yùn)行。然而，當(dāng)前的依賴螺線管線圈控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 運(yùn)行的控制設(shè)備缺乏預(yù)測(cè)螺線管線圈剩余壽命并且警告車(chē)間人員控制器即將失效的功能。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 當(dāng)前的依賴螺線管線圈控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的控制設(shè)備缺乏預(yù)測(cè)螺線管線圈剩余 壽命并且警告車(chē)間人員控制器即將失效的功能，為了解決以上問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一 種閥控制器。
[0005] 本實(shí)用新型提供了一種耦接至過(guò)在程控制系統(tǒng)中運(yùn)行的控制閥的閥控制器，該閥 控制器包括具有螺線管線圈的電磁閥。該控制閥還包括電子模塊，其被配置用于維護(hù)螺線 管線圈的激活持續(xù)時(shí)間的記錄，確定螺線管線圈的運(yùn)行溫度，以及基于螺線管線圈的激活 持續(xù)時(shí)間和螺線管線圈的運(yùn)行溫度來(lái)生成螺線管線圈的剩余壽命的估值。
[0006] 閥控制器還包括以下優(yōu)選形式的任意組合、任意一個(gè)或者任意多個(gè)。
[0007] 在一個(gè)優(yōu)選形式中，電子模塊被配置用于通過(guò)每次在螺線管線圈被激活時(shí)啟動(dòng)計(jì) 時(shí)器，以及基于計(jì)時(shí)器遞增螺線管線圈的激活持續(xù)時(shí)間的存儲(chǔ)值來(lái)維護(hù)螺線管線圈的激活 持續(xù)時(shí)間的記錄。
[0008] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，閥控制器還包括適于測(cè)量螺線管線圈的運(yùn)行溫度的溫度傳 感器，其中，電子模塊被配置用于從溫度傳感器獲取螺線管線圈的運(yùn)行溫度。
[0009] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，電子模塊被配置用于基于螺線管線圈的運(yùn)行溫度來(lái)確定螺 線管線圈的絕緣體的平均期望壽命，以及通過(guò)從螺線管線圈的平均期望壽命減去螺線管線 圈的激活持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算螺線管線圈的剩余壽命。
[0010] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，電子模塊還被配置用于，將螺線管線圈的剩余壽命的估值 與閾值進(jìn)行比較；以及響應(yīng)于確定螺線管線圈的剩余壽命的估值低于閾值來(lái)產(chǎn)生警報(bào)指 /Jn〇
[0011] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，電子模塊被配置用于在螺線管線圈運(yùn)行期間，周期性地執(zhí) 行確定螺線管線圈的運(yùn)行溫度和確定螺線管線圈的剩余壽命的估值的動(dòng)作。
[0012] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，電子模塊還被配置用于引起為用戶顯示所述警報(bào)指示。
[0013] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，閥控制器還包括耦接至螺線管線圈的供電線的功率監(jiān)測(cè)電 路，并且適于為電子模塊提供螺線管線圈的電流消耗的測(cè)量值。
[0014] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，電子模塊還被配置用于將電流消耗與閾值比較，以及響應(yīng) 于電流消耗超過(guò)閾值來(lái)檢測(cè)螺線管線圈的即將來(lái)臨的失效。
[0015] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，功率電路適于為電子模塊提供電磁閥的浪涌電流的測(cè)量 值。
[0016] 在另一個(gè)優(yōu)選形式中，電子模塊還被配置用于響應(yīng)于所檢測(cè)的螺線管線圈的即將 來(lái)臨的失效來(lái)產(chǎn)生警報(bào)指示，以及引起為用戶顯示警報(bào)指示。
[0017] 所公開(kāi)的閥控制器能夠警告過(guò)程車(chē)間人員螺線管線圈正在接近壽命尾聲，由此避 免由過(guò)程的不必要的關(guān)停導(dǎo)致的潛在的高成本影響，而且能夠避免由控制設(shè)備失效引起的 潛在的危險(xiǎn)狀況。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用了螺線管線圈的壽命預(yù)測(cè)的示例的過(guò)程控制 系統(tǒng)環(huán)境；
[0019] 圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用了螺線管線圈的壽命預(yù)測(cè)的示例的閥控制系 統(tǒng)；
[0020] 圖3示出了示例的線圈壽命預(yù)期曲線；
[0021] 圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)螺線管線圈的壽命的步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于過(guò)程控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能控制器，例如閥控制 器，例如并且尤其公開(kāi)了具有螺線管線圈并且能夠在閥控制器運(yùn)行期間在某些時(shí)間點(diǎn)或時(shí) 間間隔預(yù)測(cè)螺線管線圈的剩余壽命的閥控制器。所公開(kāi)的用于預(yù)測(cè)螺線管線圈壽命的方法 允許控制設(shè)備使用螺線管線圈，例如，警告過(guò)程車(chē)間人員螺線管線圈正在接近壽命尾聲，在 螺線管線圈失效之前，允許過(guò)程車(chē)間人員更換螺線管線圈，或采取另外的防護(hù)行為。因?yàn)樵?螺線管線圈停止正確運(yùn)行之前做出修理，因此，能夠避免由過(guò)程的不必要的關(guān)停導(dǎo)致的潛 在的高成本影響。而且，例如能夠避免由控制設(shè)備失效引起的潛在的危險(xiǎn)狀況，例如當(dāng)控制 設(shè)備控制應(yīng)急關(guān)止閥運(yùn)行時(shí)。
[0023] 現(xiàn)在參考圖1，其示出了依照本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式構(gòu)造的過(guò)程控制系統(tǒng)10,該 過(guò)程控制系統(tǒng)合并了與過(guò)程控制器11通信的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15、16、17、18、19、20、 21、22和71，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輪流與數(shù)據(jù)歷史裝置12以及一個(gè)或多個(gè)用戶工作站13通信，每個(gè) 用戶工作站13均具有顯示屏14。如此配置，控制器11傳送信號(hào)至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15、16、17、18、 19、 20、21、22和71以及多個(gè)工作站13，并且從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15、16、17、18、19、20、21、22和71 以及工作站13接收信號(hào)，以用來(lái)控制過(guò)程控制系統(tǒng)。
[0024] 在補(bǔ)充的細(xì)節(jié)中，圖1示出的實(shí)施方式的過(guò)程控制系統(tǒng)10的過(guò)程控制器11通過(guò) 輸入/輸出（I/O)卡26和28、經(jīng)由硬連線通信連接，被連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15、16、17、18、19、 20、 21和22。數(shù)據(jù)歷史裝置12可以是任意期望類型的數(shù)據(jù)匯集單元，該數(shù)據(jù)匯集單元具有 用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任意期望類型的存儲(chǔ)器和任意期望或已知的軟件、硬件或固件。此外，盡管 在圖1中以獨(dú)立設(shè)備的形式示出了數(shù)據(jù)歷史裝置12,但其可以替代或附加地為工作站13或 另外的計(jì)算設(shè)備（例如服務(wù)器）中一種的一部分。舉例來(lái)說(shuō)，控制器11可以是愛(ài)默生過(guò)程 管理出售的DeltaV?控制器，控制器11經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)29可通信地連接至工作站13和數(shù)據(jù) 歷史裝置12,通信網(wǎng)絡(luò)29可以是例如以太網(wǎng)連接。
[0025] 如上所述，以使用硬線通信方案可通信地連接至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15、16、17、18、19、20、21 和22的形式示出了控制器11，該硬線通信方案可以包括使用任意期望類型的硬件、軟件和 /或固件，以用來(lái)實(shí)現(xiàn)硬線通信，硬線通信包括例如標(biāo)準(zhǔn)4-20mA通信，和/或使用任意智能 通信協(xié)議的任意通信，例如，基金會(huì)?現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議、HART?通信協(xié)議等。現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備15、16、17、18、19、20、21和22可以是任意類型的設(shè)備，例如傳感器、控制閥組件、傳感裝 置、定位器等，而I/O卡26和28可以是符合任意期望的通信或控制器協(xié)議的任意類型的1/ 0設(shè)備。在圖1示出的實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15、16、17、18是在模擬線路上通信至I/O卡26 的標(biāo)準(zhǔn)4-20mA設(shè)備，而數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備19、20、21、22可以是在數(shù)字總線上使用現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議 通信至I/O卡28的智能設(shè)備，例如HART?通信設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。當(dāng)然，現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備15、16、17、18、19、20、21和22可以符合（多個(gè)）任意其它期望的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，包括未來(lái) 開(kāi)發(fā)的任意標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。
[0026] 此外，圖1示出的過(guò)程控制系統(tǒng)10包括布置在車(chē)間中的待控制的若干無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備60、61、62、63、64和71。以傳感裝置（例如，過(guò)程變量傳感器）的形式描繪了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 60、61、62、63、64，而以控制閥組件（包括例如控制閥和致動(dòng)器）的形式描繪了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備71。 使用任意期望的無(wú)線通信裝備，包括硬件、軟件、固件，或當(dāng)前已知的或以后開(kāi)發(fā)的其任意 組合，在控制器11與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備60、61、62、63、64和71之間建立無(wú)線通信。在圖1示出的實(shí) 施方式中，天線65耦接至傳感裝置60并且專用于為傳感裝置60執(zhí)行無(wú)線通信，而具有天 線67的無(wú)線路由器或其它模塊66耦接至用于傳感裝置61、62、63和64的集中處理的無(wú)線 通信。同樣地，天線72耦接至控制閥組件71，以用來(lái)執(zhí)行用于控制閥組件71的無(wú)線通信。 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或相關(guān)硬件60、61、62、63、64、66和71實(shí)現(xiàn)由合適的無(wú)線通信協(xié)議使用的協(xié)議棧 操作，以用來(lái)接收、譯碼、路由、編碼和經(jīng)由天線65、67和72發(fā)送無(wú)線信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)程控 制器11與傳感裝置60、61、62、63、64以及控制閥組件71之間的無(wú)線通信。
[0027] 如果需要的話，傳感裝置60、61、62、63、64能夠建立各種過(guò)程傳感器（傳感裝置） 與過(guò)程控制器11之間的專用鏈路，并且同樣地，依賴該鏈路將精確信號(hào)發(fā)送至控制器11， 以用來(lái)確保不損害過(guò)程性能。傳感裝置60、61、62、63、64，常稱為過(guò)程變量傳感裝置（?￥1〇， 因此可以在整個(gè)控制過(guò)程的控制中發(fā)揮重要作用。此外，控制閥組件71提供由控制閥組件 71內(nèi)的傳感器做出的測(cè)量，或作為其運(yùn)行的一部分為控制器11提供由控制閥組件71產(chǎn)生 或計(jì)算的其它數(shù)據(jù)。當(dāng)然，如已知的那樣，控制閥組件71還可以從控制器11接收控制信號(hào)， 以用來(lái)影響整個(gè)過(guò)程中的物理參數(shù)（例如，流量）。
[0028] 過(guò)程控制器11耦接至一個(gè)或多個(gè)I/O設(shè)備73和74,每個(gè)I/O設(shè)備73和74均連 接至相應(yīng)的天線75和76,并且這些I/O設(shè)備和天線73、74、75、76作為發(fā)送器/接收器運(yùn) 行，以用來(lái)執(zhí)行經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備61、62、63、64和71的無(wú)線通 信。多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（例如傳感裝置60、61、62、63、64和控制閥組件71)之間的無(wú)線通信可 以使用一種或多種已知的無(wú)線通信協(xié)議、例如WirelessHART--協(xié)議、Ember協(xié)議、WiFi 協(xié)議、IEEE無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)等來(lái)執(zhí)行。更還地，I/O設(shè)備73和74可以實(shí)現(xiàn)這些通信協(xié)議使用的協(xié) 議棧操作，以用來(lái)接收、譯碼、路由、編碼和經(jīng)由天線75和76發(fā)送無(wú)線信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)控制 器11與傳感裝置60、61、62、63、64以及控制閥組件71之間的無(wú)線通信。
[0029] 如圖1所示，控制器11通常包括實(shí)現(xiàn)或監(jiān)管存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器78中的一個(gè)或多個(gè)過(guò) 程控制例程（或任意模塊、塊或其中的子例程）的處理器77。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器78中的過(guò)程 控制例程包括或連接在過(guò)程車(chē)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的控制環(huán)。一般來(lái)講，并且如一般已知的，過(guò)程控 制器11執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)控制例程，并且與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備15、16、17、18、19、20、21、22、60、61、62、 63、64和71、用戶工作站13和數(shù)據(jù)歷史裝置12通信，以用來(lái)以（多個(gè)）任意期望的方式控 制過(guò)程。此外，在圖1中每一個(gè)以控制閥組件的形式來(lái)描述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備18、22和71當(dāng)中的 任意一個(gè)均能夠包括依照本公開(kāi)的原理構(gòu)造的智能控制閥致動(dòng)器，以用于與過(guò)程控制器11 通信，從而監(jiān)控致動(dòng)器的健康狀態(tài)和完整性。
[0030] 現(xiàn)在參考圖2,為便于描述，過(guò)程控制系統(tǒng)（例如，圖1的過(guò)程控制系統(tǒng)）中運(yùn)行的 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（例如，圖1的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備18或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備71)以耦接至閥控制器104的控制閥102 的形式示出。閥控制器104可以操作來(lái)基于閥控制器104從控制系統(tǒng)接收的控制命令控制 控制閥102的位置（例如，打開(kāi)或關(guān)閉的百分比）。控制閥102可以是用在應(yīng)急關(guān)止系統(tǒng) (ESD)只中的打開(kāi)/關(guān)閉閥，例如，檢測(cè)到緊急事件則關(guān)止危險(xiǎn)液體的流動(dòng)，或者控制閥102 可以是用于控制過(guò)程系統(tǒng)中的液體流動(dòng)的任意其它類型的控制閥。示例的閥控制器104通 過(guò)控制、調(diào)節(jié)和/或選擇氣動(dòng)控制線105的壓力控制控制閥102的位置。氣動(dòng)控制線105 的壓力控制與控制閥102相連的致動(dòng)器115的位置，并且因此控制過(guò)程控制閥102的位置。
[0031] 在圖2示出的示例結(jié)構(gòu)中，閥控制器102是先導(dǎo)式控制器，該先導(dǎo)式控制器包括耦 接至滑閥108的電磁閥（本文有時(shí)稱為"先導(dǎo)閥（pilot valve)"）106。在示出的結(jié)構(gòu)中， 閥控制器102經(jīng)由電磁閥106和滑閥108控制控制閥104的位置。在其它實(shí)施例中，閥控 制器102省略滑閥108,并且使用電磁閥106直接控制控制閥104的位置。電磁閥106包括 螺線管線圈110,并且通過(guò)控制、選擇或調(diào)節(jié)螺線管線圈110的電源信號(hào)來(lái)控制電磁閥106 的狀態(tài)。例如，在運(yùn)行中，當(dāng)選擇螺線管線圈110的電源信號(hào)為第一電壓以激勵(lì)螺線管線圈 110時(shí)，電磁閥106以第一狀態(tài)（例如，打開(kāi)）運(yùn)行。在另一方面，當(dāng)從螺線管線圈110移除 電源，使螺線管線圈110去激勵(lì)時(shí)，先導(dǎo)閥108轉(zhuǎn)換至第二、去激勵(lì)的狀態(tài)（例如，關(guān)閉）。 可替代地，當(dāng)螺線管線圈110被激勵(lì)時(shí)，先導(dǎo)閥106以第二狀態(tài)（例如，關(guān)閉）運(yùn)行，并且當(dāng) 螺線管線圈110被激勵(lì)時(shí)，先導(dǎo)閥106以第一狀態(tài)（例如，打開(kāi)）運(yùn)行。無(wú)論如何，電磁閥 106控制滑閥108的位置，其通過(guò)控制或調(diào)節(jié)發(fā)送至致動(dòng)器115的氣動(dòng)信號(hào)105來(lái)依次地控 制控制閥102的位置。
[0032] 閥控制器102還包括電子模塊130,該電子模塊130被配置用來(lái)周期地（例如在螺 線管線圈110運(yùn)行期間的某些時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間間隔）預(yù)測(cè)螺線管線圈110的剩余壽命。在實(shí) 施例中，電子模塊130基于螺線圈線圈110的絕緣的理論平均壽命預(yù)測(cè)螺線管線圈110的 剩余壽命。一般而言，在螺線管線圈110的運(yùn)行期間，螺線管線圈110的絕緣承受"老化"溫 度，該"老化"溫度影響壽命的持續(xù)時(shí)間，螺線管線圈的絕緣具有有限的壽命。因此，在螺線 圈線圈110運(yùn)行期間給定的時(shí)間點(diǎn)，基于螺線管線圈110運(yùn)行溫度和螺線管線圈110壽命 期間的螺線管線圈Iio已經(jīng)激活的持續(xù)時(shí)間，能夠測(cè)定或估計(jì)螺線管線圈Iio的剩余壽命。 據(jù)此，在實(shí)施例中，電子模塊130測(cè)量或另外確定螺線管線圈110的運(yùn)行溫度，并且還維護(hù) 螺線管線圈110的激活持續(xù)時(shí)間的記錄，并且使用測(cè)得的或估得的螺線管線圈110的運(yùn)行 溫度和激活持續(xù)時(shí)間，例如在螺線管線圈110運(yùn)行期間的某些時(shí)間點(diǎn)或某些時(shí)間間隔預(yù)測(cè) 或估計(jì)螺線管線圈110的剩余壽命。
[0033] 簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D3,針對(duì)在某些實(shí)施例中用作圖2的螺線管線圈110的絕緣子的若干 典型的絕緣材料，曲線300示出了相對(duì)于老化溫度的平均壽命預(yù)期值。據(jù)此，在螺線管線圈 110運(yùn)行期間的給定的時(shí)間點(diǎn)，閥的電子模塊130使用曲線300提供的數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)螺線管 線圈110的剩余壽命。更具體地，電子模塊130可以使用曲線300上的數(shù)據(jù)基于螺線管線 圈110的運(yùn)行溫度來(lái)確定螺線管線圈110的平均預(yù)期壽命。例如，如果螺線管線圈110采 用A級(jí)絕緣子絕緣，并且螺線管線圈110運(yùn)行溫度是220°C，則估計(jì)的螺線管線圈110的絕 緣的預(yù)期壽命，以及據(jù)此估計(jì)的螺線管線圈110的預(yù)期壽命大約是30小時(shí)。使用由適當(dāng)?shù)?曲線300 (即對(duì)應(yīng)螺線管線圈110的絕緣子的絕緣等級(jí)的曲線300)提供的數(shù)據(jù)，并且基于 螺線管線圈110的運(yùn)行溫度以及螺線管線圈110的持續(xù)時(shí)間，閥控制器102能夠確定或估 計(jì)螺線管線圈108的剩余壽命。
[0034] 再次參照?qǐng)D2,閥控制器104可以包括耦接至電力線157的功率調(diào)節(jié)器156,其中 電力線157用于為螺線管線圈110供電，以激勵(lì)螺線管線圈110。功率調(diào)節(jié)器156適于將供 給至螺線管線圈110的功率（電壓）轉(zhuǎn)換為適于為電子模塊130供電的電壓。因此，調(diào)節(jié) 器156允許電子模塊130從為激勵(lì)螺線管線圈110供電的相同的電力線（并且在相同的時(shí) 間或時(shí)間點(diǎn)）受電。此外，電子模塊130耦接至存儲(chǔ)器150和接口 152 (例如，允許計(jì)算設(shè) 備連接至電子模塊130以例如下載存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器150中的診斷數(shù)據(jù)的例如計(jì)算機(jī)接口的其 它接口的網(wǎng)絡(luò)接口）。存儲(chǔ)器150可以是非易失性存儲(chǔ)器，例如只讀存儲(chǔ)器（ROM)或其它類 型非易失性存儲(chǔ)器。據(jù)此，當(dāng)電子模塊130斷電時(shí)（例如，當(dāng)螺線管線圈110被去激活，并 且不經(jīng)由電力線157接收功率時(shí)），存儲(chǔ)器150可以維護(hù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器150中的數(shù)據(jù)。盡管 以電子模塊130的外部部件的形式在圖2中示出了存儲(chǔ)器150和接口 152,但在一些實(shí)施例 中，存儲(chǔ)器150和網(wǎng)絡(luò)接口 152當(dāng)中的一個(gè)或兩者均包括在模塊130內(nèi)部。
[0035] 電子模塊130經(jīng)由包括在電子模塊130內(nèi)或耦接至電子模塊130的溫度傳感器確 定或估計(jì)螺線管線圈110的運(yùn)行溫度。可替代地，電子模塊130基于從螺線管線圈110獲 得或?yàn)槁菥€管線圈110確定的其它參數(shù)（例如，線圈阻值）來(lái)確定螺線管線圈110運(yùn)行溫 度。電子模塊130被配置用來(lái)在螺線管線圈110運(yùn)行期間的某些時(shí)間點(diǎn)基于螺線管線圈 110已經(jīng)被激活的總計(jì)持續(xù)時(shí)間且還基于從螺線管線圈110獲取的或?yàn)槁菥€管線圈110確 定的螺線管線圈110的運(yùn)行溫度來(lái)確定螺線管剩余壽命。例如，電子模塊130可以從存儲(chǔ) 數(shù)值（例如，代表圖3的曲線300的合適的曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn)）的查找表獲取關(guān)于螺線管線圈 110的平均壽命的數(shù)據(jù)。查找表可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器150或其它的包括在電子模塊130中或 耦接至電子模塊130的存儲(chǔ)器中。可替代地，電子模塊130基于螺線管線圈130運(yùn)行溫度 按一定算法確定螺線管線圈110平均壽命，例如，使用基于曲線300提供的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)的算法 計(jì)算。
[0036] 電子模塊130包括由電子模塊130使用以維護(hù)螺線管線圈110的激活時(shí)間的總計(jì) 持續(xù)時(shí)間的記錄的持續(xù)時(shí)間計(jì)時(shí)器160。電子模塊130被配置用于在每次螺線管線圈110 被激活時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器160。在電子模塊130經(jīng)由用來(lái)激勵(lì)螺線管線圈110 (例如，經(jīng)由電力 線157,經(jīng)由調(diào)節(jié)器156)的相同電力線受電的實(shí)施例中，電子模塊130被配置用于在電子模 塊130每次經(jīng)由調(diào)節(jié)器156加電時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器160。電子模塊130被配置用來(lái)周期地在存 儲(chǔ)器150中存儲(chǔ)計(jì)時(shí)器160的值。例如，電子模塊130被配置用來(lái)通過(guò)周期地遞增由計(jì)時(shí) 器160的值得到的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器150中的總計(jì)激活時(shí)間持續(xù)時(shí)間的值維護(hù)螺線管線圈110 總計(jì)激活時(shí)間持續(xù)時(shí)間記錄，并且最后重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)器160。可替代地，作為另一個(gè)示例，電 子模塊130被配置用來(lái)在線圈110激活（即，激勵(lì)）時(shí)間持續(xù)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行計(jì)時(shí)器160,并 且周期地在存儲(chǔ)器150中記錄計(jì)時(shí)器160的值，使得計(jì)時(shí)器160的值能夠隨后用于確定螺 線管線圈110總計(jì)激活時(shí)間持續(xù)時(shí)間。在給定的時(shí)間點(diǎn)，在螺線管線圈110運(yùn)行期間，電子 模塊130能夠通過(guò)從螺線管線圈110的預(yù)期平均壽命減去螺線管線圈110的激活時(shí)間的持 續(xù)時(shí)間確定或估計(jì)螺線管線圈110的剩余壽命。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施例中，電子模塊130被配置用來(lái)當(dāng)預(yù)測(cè)的或估計(jì)的螺線管線圈110的 剩余壽命跨過(guò)某一預(yù)定閾值時(shí)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)。為檢測(cè)螺線管線圈110接近壽命尾聲，電子 模塊130比較剩余壽命估值與閾值，并且如果剩余壽命估值低于閾值則確定螺線管線圈 110接近壽命尾聲。閾值可以是預(yù)定閾值（例如，90天或另外的合適值）或是例如，通過(guò)閥 控制器104的操作者可配置的。電子模塊130耦接至顯示設(shè)備154,并且被配置用來(lái)響應(yīng) 于確定的螺線管線圈110接近壽命尾聲，來(lái)控制顯示設(shè)備154更改狀態(tài)，以用來(lái)警報(bào)過(guò)程車(chē) 間人員。例如，顯示設(shè)備154是發(fā)光二級(jí)管（LED)或由電子模塊130控制的另外合適的設(shè) 備，以用來(lái)向閥控制器104或其它過(guò)程車(chē)間人員指示。附加地或替代地，電子模塊130被配 置用來(lái)使顯示螺線管線圈110接近壽命尾聲的警報(bào)信號(hào)經(jīng)由接口 152傳輸至控制系統(tǒng)（例 如，傳輸至控制系統(tǒng)內(nèi)的主機(jī)站），或被配置用來(lái)提供螺線管線圈110接近壽命尾聲的另外 合適的指示。例如，顯示設(shè)備154是發(fā)光二級(jí)管（LED)或由電子模塊130控制的另外合適 的設(shè)備，以用來(lái)向閥控制器104或其它過(guò)程車(chē)間人員顯示。
[0038] 附加地或替代地，在一些實(shí)施例中，電子模塊130被配置用來(lái)檢測(cè)螺線管線圈110 的即將來(lái)臨的失效。為此，閥控制器102包括與螺線管線圈110功率輸入端子164串聯(lián)布 置的功率監(jiān)測(cè)模塊（例如電路）162。功率監(jiān)測(cè)模塊162被配置用來(lái)檢測(cè)螺線管線圈106中 的電流流動(dòng)。例如，功率監(jiān)測(cè)模塊162被配置用來(lái)檢測(cè)螺線管線圈110中的運(yùn)行電流流動(dòng) 或浪涌電流，或（典型地）發(fā)生在螺線管線圈110的線圈被激勵(lì)時(shí)的沖擊電流。功率監(jiān)測(cè) 模塊162耦接至電子模塊130并且為電子模塊130提供功率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（例如，電流流動(dòng)測(cè) 量值）。
[0039] 電子模塊130使用由功率監(jiān)測(cè)模塊162提供的功率測(cè)量值，以檢測(cè)螺線管線圈110 即將來(lái)臨的失效。例如，電子模塊130周期地執(zhí)行功率測(cè)量值（例如，運(yùn)行電流流動(dòng)、浪涌電 流流動(dòng)、或其它合適的功率測(cè)量值）與預(yù)定閾值（例如，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器150中）的比較，并且 當(dāng)一個(gè)或多個(gè)功率測(cè)量值超過(guò)相應(yīng)閾值或跌落至相應(yīng)閾值之下時(shí)，確定螺線管線圈110的 失效即將來(lái)臨。響應(yīng)檢測(cè)到的螺線管線圈110的即將來(lái)臨的失效，電子模塊130產(chǎn)生警報(bào) 信號(hào)，向閥控制器的操作者或其它過(guò)程車(chē)間人員顯示螺線管線圈110的失效即將來(lái)臨。例 如，電子模塊130經(jīng)由顯示設(shè)備154使警報(bào)得以顯示和/或經(jīng)由接口 152使警報(bào)信號(hào)傳輸 至控制系統(tǒng)（例如，控制系統(tǒng)中的主機(jī)站）。
[0040] 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的由電子模塊130實(shí)現(xiàn)的過(guò)程400的流程圖，以用來(lái)在螺 線管線圈110運(yùn)行期間估計(jì)螺線管線圈110的剩余壽命。每次螺線管線圈110被激活時(shí)開(kāi) 始過(guò)程400,并且在螺線管線圈110激活的持續(xù)時(shí)間內(nèi)持續(xù)進(jìn)行。一旦螺線管線圈110激活， 電子模塊130啟動(dòng)計(jì)時(shí)器（塊402)。計(jì)時(shí)器持續(xù)遞增（例如，每秒、每分鐘、每小時(shí)等），以 用來(lái)計(jì)量螺線管線圈110的激活時(shí)間。電子模塊130測(cè)量或另外獲取螺線管線圈110(塊 404)的當(dāng)前運(yùn)行溫度。例如，在螺線管線圈110運(yùn)行期間的預(yù)定時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間間隔，電子模 塊130獲取或確定螺線管線圈110當(dāng)前運(yùn)行溫度。
[0041] 基于螺線管線圈110激活的總計(jì)持續(xù)時(shí)間和螺線管線圈110的當(dāng)前運(yùn)行溫度，電 子模塊130估計(jì)螺線管線圈110剩余壽命（塊406)。例如，電子模塊130基于螺線管線圈 110的運(yùn)行溫度和線圈絕緣的預(yù)期平均壽命（例如，基于對(duì)應(yīng)用于絕緣螺線管線圈110的 絕緣子的絕緣等級(jí)的圖3適當(dāng)?shù)那€300)通過(guò)估計(jì)螺線管線圈110的平均壽命來(lái)確定螺 線管線圈110的剩余壽命，并且隨后從螺線管線圈110的絕緣的預(yù)期壽命減去螺線管線圈 110的總計(jì)激活持續(xù)時(shí)間。電子控制器130還在存儲(chǔ)器（例如，存儲(chǔ)器150)中存儲(chǔ)：持續(xù) 時(shí)間計(jì)時(shí)器的激活時(shí)間的值、螺線管線圈110的當(dāng)前運(yùn)行溫度的值、螺線管線圈110的平均 預(yù)期壽命和/或螺線管線圈110的剩余壽命（塊408)中的一個(gè)或多個(gè)。存儲(chǔ)的診斷信息 隨后提供至控制系統(tǒng)，例如，和/或經(jīng)由接口 152下載至計(jì)算設(shè)備。電子控制器130被配置 用來(lái)在螺線管線圈110的運(yùn)行期間、例如在確定的時(shí)間間隔的確定的時(shí)間點(diǎn)周期地執(zhí)行塊 404-408的動(dòng)作。
[0042] 雖然已經(jīng)參考特定的示例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但這些特定的示例僅是說(shuō)明 性的，并不限定本實(shí)用新型，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本實(shí)用新型的 精神和范圍的情況下，可以對(duì)公開(kāi)的實(shí)施例做出變更，添加和/或刪除。意圖是說(shuō)明書(shū)和示 例應(yīng)當(dāng)僅被認(rèn)為是示例性的，本實(shí)用新型真正的范圍和精神由權(quán)利要求來(lái)指明。
【權(quán)利要求】
1. 一種閥控制器，其特征在于，所述閥控制器包括： 具有螺線管線圈的電磁閥；以及 電子模塊，其被配置用于： 維護(hù)所述螺線管線圈的激活持續(xù)時(shí)間的記錄； 確定所述螺線管線圈的運(yùn)行溫度；以及 基于所述螺線管線圈的所述激活持續(xù)時(shí)間和所述螺線管線圈的所述運(yùn)行溫度來(lái)生成 所述螺線管線圈的剩余壽命的估值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控制器，其特征在于，所述電子模塊被配置用于通過(guò)以下 方式來(lái)維護(hù)所述螺線管線圈的所述激活持續(xù)時(shí)間的記錄： 每次在所述螺線管線圈被激活時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器；以及 基于所述計(jì)時(shí)器遞增所述螺線管線圈的所述激活持續(xù)時(shí)間的存儲(chǔ)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的閥控制器，其特征在于，還包括適于測(cè)量所述螺線管線 圈的所述運(yùn)行溫度的溫度傳感器，其中，所述電子模塊被配置用于從所述溫度傳感器獲取 所述螺線管線圈的所述運(yùn)行溫度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的閥控制器，其特征在于，所述電子模塊被配置用于： 基于所述螺線管線圈的所述運(yùn)行溫度來(lái)確定所述螺線管線圈的絕緣體的平均期望壽 命；以及 通過(guò)從所述螺線管線圈的所述平均期望壽命減去所述螺線管線圈的所述激活持續(xù)時(shí) 間來(lái)計(jì)算所述螺線管線圈的所述剩余壽命。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的閥控制器，其特征在于，所述電子模塊還被配置用于： 將所述螺線管線圈的所述剩余壽命的估值與閾值作比較；以及 響應(yīng)于確定所述螺線管線圈的所述剩余壽命的所述估值低于所述閾值來(lái)產(chǎn)生警報(bào)指 /Jn 〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的閥控制器，其特征在于，所述電子模塊被配置為在所述 螺線管線圈運(yùn)行期間周期性地執(zhí)行確定所述螺線管線圈的所述運(yùn)行溫度和確定所述螺線 管線圈的所述剩余壽命的所述估值的動(dòng)作。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的閥控制器，其特征在于，所述電子模塊還被配置用于引 起向用戶顯示警報(bào)指示。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的閥控制器，其特征在于，還包括耦接至所述螺線管線圈 的供電線的功率監(jiān)控電路，所述功率監(jiān)控電路適于為所述電子模塊提供所述螺線管線圈的 電流消耗的測(cè)量值，其中，所述電子模塊還被配置用于： 將所述電流消耗與閾值作比較；以及 響應(yīng)于確定所述電流消耗超過(guò)所述閾值來(lái)檢測(cè)所述螺線管線圈的即將來(lái)臨的失效。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的閥控制器，其特征在于，功率電路適于為所述電子模塊 提供電磁閥的浪涌電流的測(cè)量值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的閥控制器，其特征在于，所述電子模塊還被配置用 于： 響應(yīng)于所檢測(cè)的所述螺線管線圈即將來(lái)臨的失效來(lái)產(chǎn)生警報(bào)指示；以及 引起向用戶顯示所述警報(bào)指示。
【文檔編號(hào)】F16K31/06GK204127441SQ201420512102
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月1日
【發(fā)明者】B·R·彭寧, B·里格斯比 申請(qǐng)人:通用設(shè)備和制造公司