(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業プロセスのプロセス変量を計測するためのトランスミッタであって、
前記プロセス変量を計測し、センサ出力を生成するように適合されたセンサ、
前記工業プロセスの複数の作動条件を自動的に検出し、前記検出された作動条件に基づいて前記トランスミッタの作動モードを選択するように適合されたモード検出回路、
少なくとも一つが前記センサの作動範囲に関連する複数の作動モードの間で選択を行うように適合されたモードセレクタ、及び
少なくとも一つの作動モードにしたがって前記センサ出力を補正し、前記計測されたプロセス変量を表すトランスミッタ出力を生成するように適合された回路
を含むトランスミッタ。
【請求項２】
前記モードセレクタがソフトウェアで実現されている、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項３】
前記モードセレクタが、
ユーザ選択を受けるように適合された通信インタフェース、及び
前記各作動モードに対応する複数の特性決定係数を収容するメモリ記憶装置
を含む、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項４】
前記回路が、選択された作動モードに対応する前記各特性決定係数を受け、前記各特性決定係数を使用して前記センサ出力を処理するように適合されている、請求項３記載のトランスミッタ。
【請求項５】
前記センサが圧力センサである、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項６】
前記トランスミッタ出力を制御センターに伝送するように適合されたワイヤレストランシーバをさらに含む、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項７】
複数のトランスミッタ出力信号を制御センターに送り、前記制御センターから複数の制御信号を受けるように適合されたトランシーバをさらに含み、前記受けられた各制御信号が前記モードセレクタを制御して前記作動モードを選択させる、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項８】
前記各作動モードが注射用蒸留水モード又は液体クロマトグラフィーモードを含む、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項９】
前記作動モードが定置滅菌モードを含む、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項１０】
前記プロセスのパラメータの計測の前にユーザが前記作動モードを選択する、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項１１】
前記作動モードを示すように適合された表示装置をさらに含む、請求項１記載のトランスミッタ。
【請求項１２】
工業プロセスに対応するプロセス変量を計測するためのトランスミッタであって、
前記プロセス変量を計測し、センサ出力を生成するように適合されたセンサ、
及び
前記工業プロセスの複数の作動条件を自動的に検出し、前記検出された作動条件に基づいて、それぞれがトランスミッタ出力を作動条件の範囲に関連させる特性決定情報の複数のセットの間で選択を行うように適合され、前記選択された特性決定情報のセットにしたがって前記センサ出力を補正し、前記作動条件に関して補正された前記トランスミッタ出力を生成するように適合された回路
を含むトランスミッタ。
【請求項１３】
回路が、
多項式及び前記選択された特性決定情報のセットにしたがって前記センサ出力を補正するように適合されたマイクロプロセッサ、及び
前記特性決定情報の各セットの間で選択を行うように適合されたモードセレクタ
を含む、請求項１２記載のトランスミッタ。
【請求項１４】
少なくとも２セットの特性決定情報が前記トランスミッタ中に記憶され、少なくとも２セットの特性決定情報の第一のセットが特性決定情報の第二のセットのサブセットを表す、請求項１２記載のトランスミッタ。
【請求項１５】
複数のトランスミッタ信号を制御センターに送り、制御センターから複数の制御信号を受けるように適合されたトランシーバをさらに含む、請求項１２記載のトランスミッタ。
【請求項１６】
前記トランシーバが、制御センターとの間で各信号をワイヤレスに送受信するように適合されたワイヤレストランシーバである、請求項１５記載のトランスミッタ。
【請求項１７】
二つ以上の作動モードに関して計測されたプロセス変量の補正のために特性決定される工業プロセスのプロセス変量を計測するためのプロセスセンサであって、
前記プロセス変量を計測し、センサ出力を生成するように適合された感知要素、
及び
前記工業プロセスの複数の作動条件を自動的に検出し、前記検出された作動条件に基づいてトランスミッタの前記作動モードを選択し、前記二つ以上の作動モードから選択された一つにしたがって前記センサ出力をトランスミッタ出力に処理するように適合されたマイクロプロセッサ、及び
前記トランスミッタ出力を制御センターに伝送するように適合されたトランシーバ
を含むプロセスセンサ。
【請求項１８】
前記マイクロプロセッサが、
入力を受け、前記受けた入力に基づいて前記二つ以上の作動モードの一つを選択するように適合されたモードセレクタ、及び
前記作動モードの前記選択された一つに対応する複数の係数にしたがって前記センサ出力を処理するように適合された回路
を含む、請求項１７記載のプロセスセンサ。
【請求項１９】
各作動モードが一定範囲の複数の温度及び複数の圧力で前記感知要素の複数の特性決定係数のセットに対応する、請求項１７記載のプロセスセンサ。
【請求項２０】
前記各作動モードの少なくとも一つが、もう一つの作動モードの温度範囲のサブセットである温度範囲に対応する、請求項１９記載のプロセスセンサ。
【請求項２１】
前記感知要素が圧力センサである、請求項１７記載のプロセスセンサ。
【請求項２２】
前記トランシーバが前記プロセスセンサと前記制御センターとの間で各信号をワイヤレスで送信する、請求項１７記載のプロセスセンサ。
【請求項２３】
工業プロセスのプロセス変量を計測するためのトランスミッタであって、
前記プロセス変量を計測し、センサ出力を生成するように適合されたセンサ、
前記工業プロセスの複数の作動条件を自動的に検出し、
トランスミッタ出力を複数の作動条件の第一の範囲に関連させる第一の特性決定、
トランスミッタ出力を複数の作動条件の第二の範囲に関連させる第二の特性決定、及び
前記検出された作動条件に基づいて、前記第一及び前記第二の特性決定の間で選択を行い、前記選択された特性決定にしたがって前記センサ出力を補正して、前記作動条件に関して補正された前記トランスミッタ出力を生成するように適合された回路
を含むトランスミッタ。
【請求項２４】
前記第一の範囲と前記第二の範囲とが部分的に重複する、請求項２３記載のトランスミッタ。
【請求項２５】
前記第一の範囲と前記第二の範囲とが重複しない、請求項２３記載のトランスミッタ。
【請求項２６】
前記各特性決定を記憶するように適合されたメモリをさらに含む、請求項２３記載のトランスミッタ。
【請求項２７】
前記各特性決定が参照表に記憶され、前記回路が、必要に応じて前記各特性決定を参照するように適合されている、請求項２３記載のトランスミッタ。
【請求項２８】
前記回路が、
プロセス変量の勾配の検出に基づいて前記各特性決定の間で自動的に選択を行うように適合されているモードセレクタ
を含む、請求項２３記載のトランスミッタ。
【請求項２９】
前記プロセス変量が温度である、請求項２８記載のトランスミッタ。
【請求項３０】
ユーザ入力を受けるように適合された通信インタフェースをさらに含む、請求項２３記載のトランスミッタ。
【請求項３１】
前記ユーザ入力が特性決定選択である、請求項３０記載のトランスミッタ。
【請求項３２】
前記第一の特性決定及び前記第二の特性決定が通信リンクを介して制御センターから受けられる、請求項２３記載のトランスミッタ。
【請求項３３】
前記第二の特性決定が、定置滅菌、注射用蒸留水及び液体クロマトグラフィーのセットの少なくとも一つに関連する、請求項２３記載のトランスミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、特定のプロセス条件に対応する既定の作動モードの間で切り替わるように適合された先進機能を備えたトランスミッタに関する。
【０００２】
一般に、プロセスで使用されるプロセス材料の種々の特性を計測することによって工業プロセスをモニタし、制御するためにプロセストランスミッタが使用される。通常、このようなモニタされるプロセス材料は、液相又は気相中の流体又は流体混合物である。本明細書で使用する「流体」及び「プロセス流体」は、液相材料及び気相材料ならびにそのような材料の混合物を含む。
【０００３】
プロセス流体の頻繁にモニタされる一つの特性が圧力である。圧力は、圧力差であってもよいし、ライン圧、ゲージ圧、絶対圧又は静圧であってもよい。設備によっては、計測された圧力が直接使用される。他の構造では、計測された圧力が他のプロセス変量を導出するために使用される。たとえば、管内の流れ絞り部をはさんで計測された圧力差は、管内の流体流の速度に関連させられる。同様に、タンク中の二つの垂直方向位置の間で計測された圧力差は、タンクに含まれる液体の液位に関連させられる。
【０００４】
このようなプロセス変量を計測し、計測したプロセス変量を遠隔位置、たとえば制御室に伝送するためにプロセストランスミッタが使用される。伝送は、種々の通信媒体、たとえば２線式プロセス制御ループ、ワイヤレス通信リンクなどを介して実施することができる。
【０００５】
計測されるプロセス変量が圧力である設備では、通常、圧力センサがプロセストランスミッタ内で使用される。圧力センサは、加えられた圧力に関連する出力信号を生成する。出力信号と加えられる圧力との間の関係は圧力センサ間で変動することが知られている。一般に、そのような変動は、加えられる圧力及び圧力センサの温度の関数であり、そのような変動は、ときには静圧の関数である。
【０００６】
圧力センサによって記録される計測値の精度を改善するため、各圧力センサは通常、製造中に特性決定プロセス（characterization process）を受ける。特性決定プロセスは、既知の圧力を圧力センサに加え、圧力センサの出力を計測することを含む。通常、データは、異なる温度ででも記録される。たとえば、圧力センサは、２５インチ、５０インチなどの１０個の等しい間隔で記録される０〜２５０インチの圧力によって特性決定されるであろう。多数のデータセットを異なる温度で記録することができる。そして、データを、たとえば、最小二乗曲線当てはめ技術を使用することによって、多項式曲線に当てはめる。そして、多項式の係数をトランスミッタのメモリに記憶し、圧力センサによって記録されるその後の圧力計測値を補正するために使用する。一般に、特性決定情報は、多項式係数として又は特性決定値として参照表（look up table）に記憶することができる。
【０００７】
薬剤、生物薬剤ならびに食品及び飲料の用途では、工業システム及びその部品は通常、使用前に滅菌されなければならず、それは、ときおりシステムをたとえば蒸気で洗い流さなければならないことを意味する。さらには、設備によっては、典型的な特性決定範囲よりも狭い温度範囲内に維持しなければならないサブシステムがプロセス内にある。
【０００８】
センサは通常、一連の間隔及び温度で特性決定されるため、より狭い温度範囲への多項式の当てはめは、作動範囲全体を通じて特定の温度で「残留」温度誤差を招くおそれがある。
【０００９】
発明の概要
一つの実施態様で、トランスミッタは、工業プロセスのプロセス変量を計測する。トランスミッタは、プロセス変量を計測し、センサ出力を生成するように適合されたセンサを含む。モードセレクタが作動モードの間で選択を行うように適合されている。少なくとも一つの作動モードが、感知されるプロセス変量の予想範囲に関連する。回路が、少なくとも一つの作動モードにしたがってセンサ出力を補正し、計測されたプロセス変量を表すトランスミッタ出力を生成するように適合されている。
【００１０】
もう一つの実施態様では、工業プロセスに伴うプロセス変量を計測するためのトランスミッタは、プロセス変量を計測し、センサ出力を生成するように適合されたセンサを含む。モードセレクタが、圧力センサの作動モードの間で選択を行うように適合されている。各作動モードは、一定範囲の作動条件下、センサ出力に対応する特性決定係数に対応する。回路が、センサ出力を補正して、圧力を表すトランスミッタ出力信号を生成するように適合されている。
【００１１】
もう一つの実施態様では、工業プロセスのプロセス変量を計測するためのプロセスセンサは、二つ以上の作動モードに関して計測されたプロセス変量の補正を特徴とする。感知要素が、パラメータを計測し、センサ出力を生成するように適合されている。マイクロプロセッサが、二つ以上の作動モードの一つにしたがってセンサ出力をトランスミッタ出力に処理するように適合されている。トランシーバがトランスミッタ出力を制御センターに伝送するように適合されている。
【００１２】
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明を詳細に説明する前に、本発明を使用することができる環境の一つの実施態様を説明する。図１は、本発明を実現することができるプロセスモニタ及び制御の用途で使用するためのプロセストランスミッタ１００の例を示す。図１は、管フランジ１０４を介して管１０２に機械的に結合されたトランスミッタ１００を示す。天然ガスのような流体が管１０２の中を流れる。トランスミッタ１００は、圧力差、絶対圧及び温度を計測し、流体の質量流に関連する出力信号を発する。
【００１３】
作動中、温度センサ１０６は、流量トランスミッタ１００の下流でプロセス温度を感知する。アナログの感知温度がケーブル１０８を介して伝送され、トランスミッタ本体の防爆ボス１１０を通ってトランスミッタ１００に入る。代替態様では、温度センサはハウジングの内部にあってもよく、防爆ボス１１０は不要である。トランスミッタ１００は、圧力差を感知し、アナログプロセス温度入力を受ける。トランスミッタ本体は、好ましくは、センサモジュールハウジング１１４に接続された電子機器ハウジング１１２を含む。トランスミッタ１００は、標準の３又は５弁マニホルドを介して管１０２に接続される。
【００１４】
図２は、図１に示すトランスミッタ１００の概略断面図である。図２中、一次要素１１６と呼ばれる絞り部が管１０２中に示されている。プロセスカップリング１１８が絞り部１１６の各側に結合され、トランスミッタ１００の圧力入力にプロセス圧力差を提供するために使用される。たとえば、アイソレーションダイアフラム（図示せず）を使用して、トランスミッタ１００中を運ばれる内部充填流体をプロセスカップリング１１８中を運ばれるプロセス流体から隔離することができる。圧力差センサ１２０がプロセス圧を受け、入力信号を電子回路１２２に提供する。さらには、温度センサ１２４が、圧力センサ１２０の温度に関連する入力を電子回路１２２に提供する。温度センサ１２４は、いかなる場所にあってもよいが、好ましくは、圧力センサ１２０の温度の正確な指示を提供する。通常、温度センサ１２４は、図１に示す温度センサ１０６に加えて使用される。
【００１５】
本発明にしたがって、電子回路１２２が、補正式を使用して圧力計測値の誤差を補正する。補正式は多項式を含むことができ、多項式の係数はトランスミッタ１００のメモリ１２６に記憶されている。多項式は、感知される圧力及び計測される温度の関数である。計算された圧力は、その後、トランスミッタ１３０によってプロセス制御ループ１２８に直接伝送することもできるし、プロセス流量のような他のプロセス変量を導出するために使用することもできる。デジタル回路、たとえば電子回路１２２中のマイクロプロセッサが多項式計算及び他の計算を実行することができる。あるいはまた、電子回路１２２は、メモリ１２６に記憶された特性決定参照表から適切な補正値を決定することもできる。
【００１６】
図１及び２は、圧力差に基づいて流量を計測するように構成されているトランスミッタを示すが、本発明は、他のタイプのプロセストランスミッタにも適用可能である。一般に、本発明は、感知要素の温度が要素として出力信号に含められるいかなるタイプのトランスミッタ又はプロセス装置にも適用可能である。設備によっては、本発明は、プロセス材料の温度が電子機器ハウジングに熱伝導される場合にも適用可能である。
【００１７】
一般に、プロセストランスミッタで使用される従来技術の圧力センサは、製造中にコミッショニング（又は「特性決定」）プロセスを受ける。このコミッショニングプロセスはＣ／Ｖ（特性決定・データ検証）と呼ばれている。Ｃ／Ｖ中、圧力センサは、センサの予想圧力範囲で異なる圧力にさらされる。圧力範囲で均等に（均一に）分布した多数の固定圧で計測が実施される。加えられる圧力ごとに、圧力センサ又は圧力計測回路の出力が記憶される。特性決定プロセスは通常、多数の異なる温度で実施される。加えられた圧力及び温度ごとに得られた各データ点における圧力センサからの記憶された出力を使用し、曲線当てはめ技術を使用して多項式の係数を生成する。典型的な多項式は、圧力に関連する５個の係数及び温度に関連する４個の係数を含む。係数は、トランスミッタのメモリに記憶され、トランスミッタの作動中、圧力センサ読み値を修正するために使用される。
【００１８】
本発明は、用途によっては、全体的な特性決定温度範囲よりも狭い特定の温度サブ範囲を通じて圧力センサ計測の精度を高めることが望ましいという認識を含む。たとえば、食品及び飲料ならびに薬剤及び生物薬剤の用途では、定置滅菌（ＳＩＰ）プロセスとも呼ばれる処理を使用してシステムを滅菌することが望ましいこともある。ＳＩＰプロセスは、プロセス流体と接触するおそれのある部品すべてを滅菌するためにシステムに所定の圧の蒸気を既定の期間充填することを含む。ＳＩＰプロセス中、システム及びシステムに取り付けられた圧力トランスミッタの温度は、水の沸点を超える温度にまで上昇し、狭い温度バンド内に既定の期間維持される。このＳＩＰプロセス中、システム部品が過度に加圧されないよう圧力センサを使用してシステムの圧力をモニタし、システムが所望の滅菌に適切な温度／圧力範囲内に維持されることを保証することができることが望ましい。
【００１９】
本発明は、より多くのデータ点をとる、又はより近づけたデータ点をとることにより、特性決定範囲の特定のサブ範囲を通じて特性決定多項式の精度を改善する。これらの余分な（間隔がより狭い）データ点が、選択されたサブ範囲を通じて特性決定多項式の精度の増大を提供する。本発明は、作動範囲の所望のサブ範囲を通じてさらなる補正計算データ点を提供するために、圧力センサの作動範囲で不均一な圧力補正点の間隔を使用する。より具体的には、本発明は、選択された温度範囲内で不均一な圧力補正点の間隔を使用して、それにより、選択された温度範囲内へのより良好な多項式当てはめのためのより多くの補正データ点を取得する。あるいはまた、本発明は、二つの特性決定プロセス、すなわち、一方は、作動範囲全体で均一に離間した圧力補正点を含むもの、他方は、作動範囲の所望のサブ範囲全体で間隔がより狭い圧力補正点を含むものを使用する。特性決定データ点の分布は一般に不均一であり、望みどおりに選択することができる。たとえば、分布は、階段状変化、傾斜変化又はより複雑な関数、たとえば対数関数もしくは指数関数的変化に従うこともできる。本発明の圧力トランスミッタで使用することができる特性決定プロセスの一例が、全体を引用例として本明細書に取り込む、２００３年９月３０日出願の「CHARACTERIZATION OF PROCESS PRESSURE SENSOR」と題する同時係属中の米国特許出願第１０／６７５，２１４号で述べられている。
【００２０】
特定の動作中で支配的な条件（たとえば通常作動条件、ＳＩＰ作動条件など）を理解することにより、プロセストランスミッタは、それら既知の条件下で最適な作動のために特性決定することができる。作動条件を変更する前に、ユーザは、通信インタフェースを介してプロセストランスミッタのモードを変更することができる。あるいはまた、プロセストランスミッタは、特定のモードに伴うプロセス条件を検出し、そのプロセス条件に合うようにそれ自体のモードを変更することにより、それ自体のモードを変更することができる。
【００２１】
本発明は、作動モード、たとえば通常作動モード、ＳＩＰモード、注射用蒸留水モード、液体クロマトグラフィーモードなどの間で切り替わるように適合されたトランスミッタ又は他のプロセス装置を含む。一般に、モード間で切り替えするプロセスは、特定のプロセス条件に最適化された補正多項式係数の間で選択を行うことを含む。理想的には、プロセストランスミッタは、適切な補正多項式係数に対応するモードに切り替えられて、補正を特定の作動モードに最適化することを可能にする。
【００２２】
プロセストランスミッタの観点から、モードとは一般に、所定の特性決定係数のセットに対応する状態である。プロセスの観点から、モードとは、温度、圧力又は他のプロセス変量もしくはそれらの組み合わせによって特性決定される作動条件である。理想的には、プロセストランスミッタの作動モードは、特定決定係数を使用して感知パラメータの精度を最適化するために、プロセスの作動条件に調整される。換言するならばプロセストランスミッタが、標準範囲の温度（通常モード）及び狭い範囲の温度（他のモード）に対応する特性決定係数を記憶するならば、プロセス温度が狭い範囲に上昇すると、補正プロセスのために他のモードが使用されるべきである。したがって、トランスミッタ性能（具体的には、温度効果）を狭い作動バンドに合わせて最適化することができる。
【００２３】
先に述べたように、たとえば薬剤、生物薬剤ならびに食品及び飲料の用途で求められる純度レベルを達成するために、導管、貯蔵容器及び反応容器は、高圧蒸気の導入によって定期的に滅菌される。洗浄される容器に接続された圧力トランスミッタは、滅菌圧をモニタし、場合によっては制御する際に頼るものである。現在利用可能なマイクロプロセッサベースの圧力トランスミッタは、温度における変化に関して出力を補正することはできるが、重大な温度誘発誤差が生じるかもしれない。したがって、改善された温度補正の必要性が依然として残る。
【００２４】
図３は、本発明のシステム３００の簡略化ブロック図を示す。システム３００は、プロセス３０４に機械的に結合され、通信リンク３０８（有線式でもよいし、ワイヤレスでもよい）を介して制御センター３０６に接続されたトランスミッタ３０２を有する。
【００２５】
センサ３１０は、トランスミッタ３０２の中に配置され、プロセス３０４のプロセスパラメータ（たとえば圧力）を感知するように適合されている。センサ３１０はまた、別のセンサの温度（たとえば、圧力センサの温度）を計測するように適合された温度センサを含むことができる。センサ３１０は、感知したパラメータに対応する出力を生成し、その出力は、補正多項式を使用して感知出力を補正する回路３１２に送られたのち、通信リンク３０８を介して制御センター３０６に伝送される。
【００２６】
メモリ３１４が、本明細書中で以下「モード」と呼ぶ通常作動範囲及びより狭い作動範囲の両方に関して特性決定プロセス中に計算された特性決定係数を記憶する。回路３１２が、センサ３１０から受けた感知パラメータを補正するとき、回路３１２内のマイクロプロセッサが、記憶されている係数を使用して補正を実行する。モードセレクタ３１６が、どの特性決定係数のセットをメモリ３１４が回路３１２に提供するのかを選択する。回路３１２は、感知したパラメータを補正し、補正された（「グルーミングされた」）出力信号を生成し、その出力信号が、通信リンク３０８を介する伝送のためにトランシーバ３１８に送られる。
【００２７】
モードセレクタ３１６は、先進のソフトウェア機構であってもよい。あるいはまた、モードセレクタ３１６は、回路に実現することもできる。いずれの場合でも、モードセレクタ３１６は、制御センター３０６から伝送される信号によって制御することができる。
【００２８】
一般に、プロセスの作動モードは、変更の前に知られることが多い。たとえば、一部の工業プロセスはバッチで実施される。バッチ処理の間、通常作動モードが使用される。しかし、バッチとバッチとの合間に又は定期的にプロセスの導管及び容器が滅菌されなければならない。滅菌が実施されるならば、制御センター３０６はモード選択信号を通信リンク３０８を介してトランスミッタ３０２に伝送する。トランシーバ３１８がモード選択信号を受け、受けた信号を回路３１２内の制御装置に伝えると、この制御装置がモードセレクタ３１６にモードを変更させる。すると、メモリ３１４がその選択されたモードに対応する特性決定係数を出力し、それを回路３１２が使用して、プロセス３０４の作動モードに調整された出力を生成することができる。
【００２９】
モードセレクタ３１６は、回路３１２の一部であってもよいし、別個の回路であってもよい。モードセレクタ３１６は、回路３１２内でソフトウェア機構として実現することができる。一般に、モードセレクタ３１６は、それが必ずしも回路３１２から別個でなくてもよいことを示すため、仮想線で示されている。
【００３０】
一般に、ＳＩＰプロセスは、水の沸点を超える狭い温度バンド内で作動させる。完全な滅菌を保証し、システム部品の過度な加圧から防ぐためには、より狭い温度バンド内での正確な圧力計測が望ましい。しかし、ＳＩＰプロセスは、オペレータがシステムを維持しておくことを望むかもしれない多くの潜在的モードの一つを表すだけである。
【００３１】
ＳＩＰモードに加えて、プロセストランスミッタは、注射用蒸留水（ＷＦＩ）モード、液体クロマトグラフィーモード又は狭い温度もしくは圧力バンドによって特性決定することができる他のモードを備えていることができる。構造に依存して、食品及び飲料工業ならびに薬剤及び生物薬剤工業の中では、ＳＩＰ、ＷＦＩ又は液体クロマトグラフィーのようなモードが望まれるかもしれない。
【００３２】
一般に、ＷＦＩシステムは、本明細書で述べるように、連続的に循環する超純水システムである。生物薬剤製造業では、一部のプロセスは一般に超純水の供給を要する。超純水は洗浄に使用され、搬送及び水和媒体として使用されることもある。これらのシステムにおける超純水は、滅菌性を保証するため、高温（自己滅菌温度）に維持されなければならない。
【００３３】
液体クロマトグラフィーはまた、生物薬剤製造プロセスで使用され、顧客は、液体クロマトグラフィーモードで作動するように適合されたセンサを望むかもしれない。たとえば、生物薬剤製造プロセスで発酵又は培養によって増殖させた最終生成物は、増殖培地から収穫されなければならない。ときどき使用される手法は、最適なろ過結果を達成するために非常に低い温度で実施されることが多い高純度液体クロマトグラフィーとして知られている。顧客は、プロセストランスミッタが、低い温度範囲に関して特性決定された選択可能なモードを提供することを望むかもしれない。
【００３４】
さらには、具体化に依存して、他の選択可能な作動モードが望ましいかもしれず、顧客によって決定されることができる。換言するならば、顧客は、さらなる特性決定データ点が望ましい温度及び／又は圧力の範囲内で作動モードを決定することができる。そして、製造業者又は供給元は、その顧客が決定した範囲のさらなるデータ点によって装置を特性決定して、選択可能なモードのための特性決定係数を提供することができる。
【００３５】
一般に、ＳＩＰ、ＷＦＩ、液体クロマトグラフィー又は他の顧客決定作動モード内では、圧力及び温度は通常作動範囲の狭いサブセット内で計測される。モードの間で選択を行うための先進の機構を設けることにより、プロセス条件のために適切なモードをその対応する特性決定係数とともに選択することができる。その結果、回路３１２によって生成される補正された出力信号は、標準的な特性決定係数を使用した場合よりも正確な、感知パラメータの表現であることができる。
【００３６】
図４は、本発明の代替態様のプロセストランスミッタシステム４００を示す。プロセストランスミッタシステム４００は、プロセス４０４に機械的に結合され、通信リンク４０８（有線式でもよいし、ワイヤレスでもよい）を介して制御センター４０６に接続されたトランスミッタ４０２を含む。
【００３７】
センサ４１０は、トランスミッタ４０２の中に配置され、プロセス４０４のプロセスパラメータ（たとえば圧力）を感知するように適合されている。センサ４１０はまた、別のセンサの温度（たとえば、圧力センサの温度）を計測するように適合された温度センサを含むことができる。センサ４１０は、感知パラメータに対応する出力を生成し、その出力は、補正多項式を使用して感知出力を補正する回路４１２に送られたのち、通信リンク４０８を介して制御センター４０６に伝送される。
【００３８】
メモリ４１４が、一つ以上の作動モードの特性決定係数を記憶する。モードセレクタ４１６が、センサ４１０からの感知パラメータを補正するためにメモリ４１４がどの特性決定係数のセットを回路４１２に提供するのかを選択する。回路４１２は、補正された出力信号を生成し、その出力信号が、通信リンク４０８を介する伝送のためにトランシーバ４１８に送られる。
【００３９】
モードセレクタ４１６は、先進のソフトウェア機構であってもよい。あるいはまた、モードセレクタ４１６は、回路で実現することもできる。いずれの場合でも、モードセレクタ４１６は、制御センター４０６から伝送される信号によって制御することができる。さらには、プロセストランスミッタ４０２は、モード検出回路４２０と、プロセス４０４に機械的に結合されている温度センサ４２２とを備えている。温度センサ４２２は、プロセストランスミッタ４０２の外に示されているが、プロセス４０４の温度をモニタするように適合されているならば、プロセストランスミッタ４０２内に配置されてもよい。
【００４０】
温度センサ４２２がプロセス温度を計測し、それがモード検出回路４２０によって処理される。この実施態様では、モード検出回路４２０は、回路４１２の一部であってもよいし、別個の要素であってもよい。あるいはまた、モード検出器回路４２０は、ソフトウェア機構であってもよい。特定の具体化にかかわらず、モード検出回路４２０は、温度センサ４２２の計測値に基づいてプロセス４０４の温度をモニタする。プロセス温度が、メモリが特性決定係数のセットを記憶しているより狭い作動モードに対応するより狭い範囲に入ると、モード検出回路４２０は、モードセレクタ４１６にプロセストランスミッタ４００の作動モードを変更させる。換言するならば、モード検出回路４２０は、プロセス４０４をモニタし、モードセレクタ４１６によってプロセストランスミッタ４００のモードをプロセス条件に適合するように自動的に変更する。
【００４１】
プロセス４０４の作動モードを自動的に検出することにより、プロセストランスミッタ４００は、作動モードをオンザフライで変更して、感知パラメータをより正確に表す出力を生成することができる。
【００４２】
プロセスの作動モードを自動的に検出するための一つの技術は、所定期間又は離間している２個のセンサ間の変化率又は勾配をモニタする技術である。たとえば、ＳＩＰプロセスは通常、標準作動中の流体内の温度変化に比べて急速にシステム部品の計測温度を変化させる。そのうえ、このような変化は通常、プロセス中でさらに下流に位置するセンサによって検出されるよりも蒸気注入位置に近いセンサによって先に検出されるであろう。したがって、一つの実施態様では、モード変更の自動検出は、時間的な又は２個のセンサ間のシステム温度の勾配に基づくことができる。
【００４３】
図５は、本発明の実施態様の表示装置を有するプロセストランスミッタ５００の簡略化ブロック図である。プロセストランスミッタ５００は、プロセス５０４に機械的に結合されたトランスミッタ５０２を含む。先に述べたように、トランスミッタ５００は、プロセス変量を計測し、トランスミッタ５０２内のメモリに記憶された特性決定係数を使用して計測した変量を補正し、補正された変量を通信リンク５０８（有線式又はワイヤレス）を介して制御センター５０６に伝送するように適合された回路及びセンサを含む。表示装置５１０をトランスミッタ５０２のハウジングに設けて、トランスミッタ５０２の作動モードの視覚的インジケータを所与の時機に提供してもよい。換言するならば、トランスミッタ５０２内の回路は、トランスミッタ５０２の現在の作動モードを示す信号を表示装置５１０に向けて送るように適合されていることができる。たとえば、表示装置５１０は、ＬＣＤ又は要求に応じて簡単なＡＳＣＩＩ文字、たとえば「MODE＝SIP」を表示することができる他の表示手段であることができる。表示装置５１０が必要ないときエネルギーを消費しないよう、表示装置を必要に応じて数秒間アクティブ化するためのボタン（図示せず）をＬＣＤ上に設けることもできる。
【００４４】
一般に、既定の狭い作動バンド内での使用に備えてトランスミッタを特性決定することにより、特性決定係数を狭い作動範囲に関してより正確にすることができる。薬剤及び食品工業では、本発明のモード切り替えプロセストランスミッタは、滅菌プロセス（ＳＩＰプロセス）をモニタしたのち、通常プロセスでの使用に備えて通常作動モードに切り替えるために使用することができる。したがって、滅菌プロセスをモニタするときでさえ装置を滅菌して、過度な加圧などに対して防ぐことができる。
【００４５】
代替態様では、特定のプロセストランスミッタのための特性決定係数は、装置に取り付けられたメモリ内ではなく、制御センターに記憶することもできる。この実施態様では、トランスミッタは、未処理の計測データを制御センターに伝送し、そこでシステムが特性決定係数及びシステムの作動モードを使用して出力を補正することができる。
【００４６】
圧力センサに関して本発明を説明したが、本発明は、温度が出力の精度に影響を及ぼしうる大部分のプロセストランスミッタに適用可能である。そのうえ、取り付けられる装置に対し、より狭い作動バンドに対応する先進の機構を提供する概念は、他の用途にも拡張することができる。
【００４７】
上記の向上した温度性能に加えて、トランスミッタが特定の作動モードに配されたとき、プロセストランスミッタ回路は他の設定構成パラメータを強要することもできる。たとえば、プロセストランスミッタは、異なる作動モードに対応する異なる圧力及び温度警告レベルを有することができる。そのため、トランスミッタがある特定の作動モードにあるときに警告レベルが超えられると、アラームを発し、制御センターに伝送することができる。
【００４８】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の本質及び範囲を逸することなく、形態及び詳細における変更を加えることができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】プロセス制御又はモニタシステム中の流量トランスミッタの斜視図である。
【図２】図１に示す流量トランスミッタの概略断面図である。
【図３】本発明の実施態様の複数の作動モードを有するシステムの簡略化ブロック図である。
【図４】検出されたプロセス条件にしたがって作動モードを自動的に変更するように適合された回路を備えたシステムの簡略化ブロック図である。
【図５】本発明の実施態様のモード表示装置を備えたシステムの簡略化ブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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