(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプロセッサと、
マイクロプロセッサに作動可能に結合されたメモリと、
マイクロプロセッサに作動可能に結合された少なくとも１つの診断入力とを含み、
マイクロプロセッサが、メモリ内に記憶された命令を実行して、少なくとも１つの診断入力に基づいて、少なくとも１つの推奨される動作の内容を示す情報を生成するとともに、
予測エンジンを採用して、該推奨される動作が必要となる時期として、利用可能サービスがその範囲内で行われるべきサービス時間間隔を生成し、
前記推奨される動作の内容およびその動作の未来における前記サービス時間間隔を示すメッセージをプロセス制御ループを経由して提供するフィールド装置。
【請求項２】
少なくとも１つの診断入力がフィールド装置診断入力を含む、請求項１記載のフィールド装置。
【請求項３】
少なくとも１つの診断入力がアプリケーション情報を含む、請求項２記載のフィールド装置。
【請求項４】
少なくとも１つの診断入力がプロセス変数を含む、請求項２記載のフィールド装置。
【請求項５】
少なくとも１つの診断入力がプロセス変動性を含む、請求項２記載のフィールド装置。
【請求項６】
少なくとも１つの診断入力がフィールド装置環境の特性を含む、請求項２記載のフィールド装置。
【請求項７】
少なくとも１つの診断入力が、フィールド装置環境における相対変化をさらに含む、請求項６記載のフィールド装置。
【請求項８】
少なくとも１つの診断入力が、極端なプロセス変数にフィールド装置がさらされたことの示度を含む、請求項２記載のフィールド装置。
【請求項９】
少なくとも１つの診断入力がフィールド装置の電子機器の診断を含む、請求項２記載のフィールド装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの診断がセンサドリフトを含む、請求項２記載のフィールド装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの診断入力がループ診断入力を含む、請求項１記載のフィールド装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの診断がフィールド装置分流を含む、請求項１１記載のフィールド装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの診断がプロセスループ電流を含む、請求項１１記載のフィールド装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの診断がフィールド装置端子電圧を含む、請求項１１記載のフィールド装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの診断が、閉塞したラインの診断を含む、請求項１記載のフィールド装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの推奨される動作の内容を示すメッセージが、フィールド装置によって表示される、請求項１記載のフィールド装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの推奨される動作の内容を示すメッセージが、改良されたＥＤＤＬ技術を用いて送信される、請求項１記載のフィールド装置。
【請求項１８】
マイクロプロセッサが、メモリ内に記憶された命令に基づいてアルゴリズムを実行し、アルゴリズムが、フィールド装置の製造後に変更されることができる、請求項１記載のフィールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
フィールド装置は、石油精製などのプロセスの動作を制御又は監視するために、諸産業において用いられる。トランスミッタなどのフィールド装置は、典型的にはプロセス制御又は監視ループの一部分であり、たとえば圧力、流量、又は温度などのプロセス変数を測定して制御室設備へ送信するためにフィールド内に配置される。弁コントローラなどのフィールド装置もプロセス制御ループの一部分であることができ、プロセス制御ループを経由して受信された、又は内部で生成された制御信号に基づいて弁の位置を制御する。他の種類のコントローラは、たとえば、電気モータ又はソレノイドを制御する。制御室設備もまたプロセス制御ループの一部分とされ、制御室内の操作者又はコンピュータが、フィールド内のトランスミッタから受信されたプロセス変数に基づいてプロセスを監視し、好適な制御装置に制御信号を送ることによってプロセスを応答可能に制御することが可能になる。プロセス制御ループの一部分であることがあるもう１つのフィールド装置は、プロセス制御ループ上のプロセス信号を監視及び送信することが可能な携帯型通信機である。典型的には、このような装置は、プロセス制御ループを形成する装置を構成するために用いられる。
【０００２】
低電力マイクロプロセッサの出現で、フィールド装置は著しい変化を遂げてきた。数年前は、フィールド装置は単に、温度など所与のプロセス変数を測定し、４及び２０（mA）の間で変動する電流の形態でアナログ示度を生成して、測定した温度を表示していた。現在は、多くのフィールド装置が、デジタル通信技術以外にも、より高度な制御及び通信技法も採用する。フィールド装置が多くの場合、低電力の電子機器を採用するのは、それらが依然として、多くの施設においてわずか４mA程度で作動することが求められているためである。この設計要件が、数多くの市販されているマイクロプロセッサ回路の使用を妨げる。しかし、低電力マイクロプロセッサであっても、このようなフィールド装置にあらゆる機能を可能にしている。
【０００３】
マイクロプロセッサに基づくスマートフィールド装置によって可能になる１つの新規機能は、診断情報の生成である。ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方に適応することを通して、今日のスマートフィールド装置は、センサ又はソレノイドなどのプロセスインタフェース要素の状態を評価し、それら自体の回路機構を評価し、及び／又はプロセス制御ループ自体の相対的な健全性を評価するも可能である。本願の譲受人であるRosemount Inc.は、この領域において貢献してきた。たとえば、米国特許第６，０４７，２２０号、第５，８２８，５６７号、第５，６６５，８９９号、第６，０１７，１４３号、第６，１１９，０４７号、第５，９５６，６６３号、第６，３７０，４４８号、第６，５１９，５４６号、第６，５９４，６０３号、第６，５５６，１４５号、第６，３５６，１９１号、第６，６０１，００５号、第６，３９７，１１４号、第６，５０５，５１７号、第６，７０１，２７４号、第６，７５４，６０１号、第６，４３４，５０４号、第６，４７２，７１０号、第６，６５４，６９７号、第６，５３９，２６７号、第６，６１１，７７５号、第６，６１５，１４９号、第６，５３２，２９２号、及び第６，９０７，３８３号を参照されたい。
【０００４】
マイクロプロセッサに基づくスマートフィールド装置のための診断という領域におけるこれらの著しい開発の結果、今では様々なプロセス施設におけるフィールド装置の数々の態様に関する豊富な情報が入手可能である。しかし、所与のプロセス施設がこのようなマイクロプロセッサに基づくフィールド装置を何十又は何百も含むことがあることを考慮すると、操作者又は技術者は、動作中に提供される大量の診断データによって容易に圧倒される可能性がある。
【０００５】
プロセス施設の限りあるメンテナンス資源をよりよく利用するために診断データを処理する方法は、プロセス施設が今日使用可能である豊富な診断情報を利用し得る度合いを増加させる。
【発明の概要】
【０００６】
フィールド装置に内在するアルゴリズムは、１以上の診断入力を受信し、利用可能サービス情報を生成する。アルゴリズムは、フィールド装置の生産後に、変更又は更新できる。利用可能サービス情報はローカルに表示でき、又はプロセス制御ループを経由して送ることができる。予測エンジンは、このようなサービスがその範囲内で完了すべき期間を判定するために採用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】トランスミッタ、コントローラ、携帯通信機及び制御室を含むプロセス制御ループを示す略図である。
【図２】本発明の実施形態を実施することができるフィールド装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の数多くのアルゴリズムのブロックを図示するブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の経時的な健全性表示におけるばらつきを図示する図表である。
【図５】低下曲線に沿って健全性表示をどのように予測することができるかを示す説明のための図表である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
プロセス変数は、典型的には、プロセスにおいて制御又は監視されている一次変数である。本明細書において用いられるプロセス変数は、プロセスの状態、たとえば圧力、流量、温度、製品レベル、ｐＨ、濁度、振動、位置、モータ電流、又はプロセスの任意の他の特性等を説明する任意の変数を意味する。本明細書で用いられる診断信号は、プロセス制御ループ又さらにはプロセス自体の装置及び要素の動作に関連する情報を含む。たとえば、診断信号は、弁軸位置、印加トルク又は力、アクチュエータ圧力、弁を作動させるために用いられる加圧気体の圧力、電圧、電流、電力、抵抗、静電容量、インダクタンス、装置温度、静摩擦、摩擦、フルオン及びオフ位置、移動、周波数、振幅、スペクトル及びスペクトル成分、剛性、電界又は磁界強度、継続時間、強さ、運動、電気モータ逆起電力、モータ電流、ループ関連パラメータ（たとえば制御ループ抵抗、電圧、又は電流）、又はシステム内で検出又は測定されることがある任意の他のパラメータを含むことができる。
【０００９】
図１は、プロセス流体を通すプロセス配管４と、ループ電流Ｉを通す２線式プロセス制御ループ６とを含むプロセス制御システム２の一例を示す図である。トランスミッタ８、ループ内の最終制御要素、たとえばアクチュエータ、弁、ポンプ、モータ、又はソレノイドに結合するコントローラ１０、通信機１２、及び制御室１４は、全てプロセス制御ループ６の一部分である。ループ６は１つの構成で示されていること、及び任意の好適なプロセス制御ループ、たとえば４−２０mAループ、２、３、又は４線式ループ、マルチドロップループ、及びHART（登録商標）、フィールドバス（Fieldbus）あるいは他のデジタル又はアナログ通信プロトコルに従って動作するループなどが用いられてもよいことが理解される。これに代えて、プロセス制御ループは、様々な無線通信技法を採用してもよい。動作中、トランスミッタ８は、センサ１６を用いて流量などのプロセス変数を感知し、感知したプロセス変数を、ループ６を経由して送信する。プロセス変数は、コントローラ／弁アクチュエータ１０、通信機１２及び／又は制御室設備１４によって受信されてもよい。コントローラ１０は、弁１８に結合して示され、弁１８を調整して、それにより管４内の流量を変化させることによってプロセスを制御することが可能である。コントローラ１０は、たとえば制御室１４、トランスミッタ８、又は通信機１２からループ６を経由して制御入力を受信し、弁１８を応答的に調整する。もう１つの実施形態において、コントローラ１０は、ループ６を経由して受信したプロセス信号に基づいて、制御信号を内部で生成する。通信機１２は、図１に示される携帯型通信機であってもよく、又はプロセスを監視して演算を行う常設的に取り付けられたプロセスユニットであってもよい。フィールド装置は、たとえば図１に示すトランスミッタ８（たとえば、Rosemount Inc.から入手可能な3051Sトランスミッタ）、コントローラ１０、通信機１２及び制御室１４を含む。図１に示すフィールド装置８、１０、１２又は１４のいずれもが、本発明の実施形態の向上した診断信号プロセスを含んでいてもよい。
【００１０】
図２は、ループ６の一部分を形成するフィールド装置４０の一例のブロック図である。装置４０は包括的に示され、任意のフィールド装置、たとえばトランスミッタ８、コントローラ１０又は通信機１２を含んでもよい。制御室設備１４は、たとえば、ＰＬＣに実装されたＤＣＳシステムを含んでもよく、コントローラ１０は「高性能の」モータ及びポンプを含んでもよい。フィールド装置４０は、端子４４においてループ６に結合されたＩ／Ｏ回路機構４２を含む。Ｉ／Ｏ回路機構は、装置４０からの、及び装置４０への好適な通信を容易にするために、当技術分野において公知の入出力インピーダンスを予め選択している。装置４０は、Ｉ／Ｏ回路機構４２に結合するマイクロプロセッサ４６、マイクロプロセッサ４６に結合するメモリ４８、及びマイクロプロセッサ４６に結合するクロック５０を含む。マイクロプロセッサ４６は、プロセス信号入力５２を受信する。ブロック入力は、プロセス変数などの任意のプロセス信号、又は制御信号の入力を表すことを意図しており、Ｉ／Ｏ回路機構４２を用いてループ６から受信されてもよく、又はフィールド装置４０の内部において生成されてもよい。フィールド装置４０は、センサ入力チャネル５４及び制御チャネル５６と共に示されている。典型的には、トランスミッタ８などのトランスミッタはセンサ入力チャネル５４を独占的に含み、一方でコントローラ１０などのコントローラが制御チャネル５６を独占的に含む。ループ６上の他の装置、たとえば通信機１２及び制御室設備１４は、チャネル５４及び５６を含まなくてもよい。フィールド装置４０は、複数のプロセス変数を監視し、及び／又は複数の制御要素を好適に制御するための複数のチャネルを包含してもよいことが理解される。
【００１１】
センサ入力５４はセンサ１６を含み、プロセス変数を感知して、アナログ・デジタル変換器６０によってデジタル化された出力を有する増幅器５８にセンサ出力を提供する。入力５４は、典型的にはトランスミッタ８などのトランスミッタにおいて用いられる。補償回路機構６２は、デジタル化された信号を補償して、デジタル化されたプロセス変数信号をマイクロプロセッサ４６に提供する。１つの実施形態において、入力５４は、診断信号を受信する診断チャネルを含む。
【００１２】
フィールド装置４０がコントローラ、たとえばコントローラ８として動作するとき、装置４０は、制御要素１８、たとえば弁等を有する制御チャネル５６を含む。制御要素１８は、デジタル・アナログ変換器６４、増幅器６６及びアクチュエータ６８を経由して、マイクロプロセッサ４６に結合される。デジタル・アナログ変換器６４は、増幅器６６によって増幅されたマイクロプロセッサ４６からのコマンド出力をデジタル化する。アクチュエータ６８は、増幅器６６からの出力に基づいて制御要素１８を制御する。１つの実施形態において、アクチュエータ６８はループ６に直接結合され、加圧気体源（図示せず）を制御して、ループ６を経由して流れる電流Ｉに応じて制御要素１８を位置づける。１つの実施形態において、コントローラ１０は、制御要素を制御するための制御チャネル５６を含み、また、たとえば弁軸位置、力、トルク、アクチュエータ圧、加圧空気源の圧力などの診断信号を提供するセンサ入力チャネル５４も含む。
【００１３】
１つの実施形態において、Ｉ／Ｏ回路機構４２は、ループ６から受信した電力を用いて、プロセス装置４０内の他の回路機構に完全に電力を供給するために用いられる電源出力を備える。典型的には、トランスミッタ８又はコントローラ１０などのフィールド装置は、ループ６の電源を遮断し、一方で通信機１２又は制御室１４は、別個の電力源を有する。上述のように、プロセス信号入力５２は、マイクロプロセッサ４６にプロセス信号を提供する。プロセス信号は、センサ１６からのプロセス変数、制御要素１８に提供された制御出力、センサ１６によって感知された診断信号、又はループ６を経由して受信された制御信号、プロセス変数、もしくは診断信号、又はもう１つのＩ／Ｏチャネルなど他の何らかの手段によって受信又は生成されたプロセス信号であってもよい。
【００１４】
また、ユーザＩ／Ｏ回路７６はマイクロプロセッサ４６に接続し、装置４０とユーザとの間の通信を提供する。典型的には、ユーザＩ／Ｏ回路７６は、出力用の表示装置及び音声、並びに入力用のキーパッドを含む。典型的には、通信機１２及び制御室１４はＩ／Ｏ回路７６を含み、ユーザがプロセス信号、たとえばプロセス変数、制御信号（設定点、較正値、警報、警報条件など）を、ルール、感度パラメータ、及び訓練値と共に監視して入力することを可能にする。またユーザは、通信機１２又は制御室１４内の回路７６を用いて、ループ６を経由してトランスミッタ８及びコントローラ１０と、そのようなプロセス信号を送受信してもよい。さらに、このような回路機構は、トランスミッタ８、コントローラ１０、又は任意の他のプロセス装置４０内に直接実装され得る。
【００１５】
マイクロプロセッサ４６は、メモリ４８内に記憶された命令に従って作動する。メモリ４８内に記憶された様々な命令は、マイクロプロセッサ４６が本発明の実施形態のフィールド装置内の１以上のアルゴリズムを実行することを可能にする。一般的に、アルゴリズムは、フィールド装置が１以上の診断入力を得て、サービス関連推奨出力を生成することを可能にする。アルゴリズムへの入力として有用な診断情報は、現在開発されているか又は開発されるであろう任意の診断情報を含むことができる。過去に提供されてきた診断出力の種類とは対照的に、フィールド装置サービスアドバイザは、フィールド装置、フィールド装置に接続された部品、他のフィールド装置、又はプロセス制御ループ自体に対して行われる特定のサービスを推奨する。
【００１６】
想像できるように、所与のプロセス施設内の何十又は何百のフィールド装置がプロセス制御ループ上で様々な種類の診断情報を提供していた場合、膨大な量の情報が殺到する可能性があり、操作者は、所与の断片又はパターンの診断情報について、どの種類又はどの程度の量の補正動作に着手すべきかを、適正に判断することができないことがある。そのうえ、大量の診断情報自体が、プロセス制御ループ上の貴重な通信帯域を消費するため、プロセス変数情報が適時かつ効率的に通信されるための能力が低減又は低下する可能性がある。本発明の実施形態は、好ましくはフィールド装置に内在するアルゴリズムを含み、診断入力を含む１以上の入力を取り込み、サービス動作の推奨を提供することができる。このようにして、フィールド装置自体が、どの種類、数量、及びタイミングで補正サービス動作をとるべきかについて数多くの決定を下すことができる。そして、この単一のメッセージは、フィールド装置によって表示されるか、又は制御室に通信されることができる。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態の様々なサービスアドバイザアルゴリズムの概略図である。好ましくは、各アルゴリズム１００、１１０、及び１２０は、メモリ４８内に記憶された適切な命令を実行するマイクロプロセッサ４６によって用いられる。アルゴリズム１００、１１０、及び１２０は、別々に図示されて説明されているが、このような図示は明瞭さのためであり、事実上は、全て又は任意のアルゴリズムを適宜組み合わせることができる。
【００１８】
フィールド装置アルゴリズム１００は、フィールド装置自体に関連する任意の適切な入力を取り込む。適切な入力の例は、アプリケーション入力１２２（流量、レベル、又は圧力など）、プロセス変数入力１２４、プロセス変動性入力１２６、フィールド装置環境入力１２８、フィールド装置環境変化入力１３０、超過圧力／超過温度入力１３２、フィールド装置電子機器入力１３４、センサドリフト１３５、フィールド装置モデルナンバー入力１３７、及びフィールド装置タグ入力１３９を含むが、これらに限定されない。
【００１９】
プロセス変数入力１２４の例は、一般的に、フィールド装置のプロセス変数の現在又は履歴のいずれかの値、又はその両方を含む。たとえば、フィールド装置が圧力トランスミッタであれば、プロセス変数１２４は実際のプロセス圧力値、値の履歴、又はそれらの任意の組み合わせとなり得る。
【００２０】
プロセス変動性入力１２６は、一般的に、特定の期間にわたるプロセス変数の変動性の表示である。たとえば、プロセス変動性入力は、プロセス変数値の履歴範囲の標準偏差の算出、又は単に特定の時間周期内に観察されるプロセス変数の局所最小値と局所最大値との間の差であってもよい。
【００２１】
フィールド装置環境入力１２８は、フィールド装置自体の動作に影響することがある任意の適切な変数を含む。このような変数の例は、内部温度センサによって測定されるフィールド装置自体の温度、フィールド装置の外側に近接した相対湿度、フィールド装置によって測定又は検出されることがある無線周波数干渉、又は測定することができてフィールド装置動作に影響する可能性があるフィールド装置への任意の他の外部の影響を含む。
【００２２】
入力１３０は、好ましくは、入力１２８によって提供された値の履歴の数学的演算に基づく。たとえば、入力１２８がフィールド装置自体の温度の測定を含む場合、入力１３０は単に、フィールド装置の温度が特定の時間内に特定の量だけ変化したかどうかを表示することができる。
【００２３】
入力１３２は、好ましくは、フィールド装置が任意の相対的に極端なプロセス変数に曝されたかどうかを測定する。たとえば、フィールド装置が圧力トランスミッタであれば、入力１３２は、圧力トランスミッタが超過圧力の事象にさらされたかどうか、そしてもしそうであればこのような超過圧力事象の継続時間及び回数を示す。
【００２４】
入力１３４は、フィールド装置電子機器自体上で又はそれによって作動する診断によって生成することができる。具体的には図示しないが、フィールド装置アルゴリズム１００は、フィールド装置に関連する他の適切な診断入力を含むことができる。さらに、フィールド装置診断の状態が進歩するにつれて、他の種類のフィールド装置診断情報をアルゴリズム１００に提供し得ることが意図されている。
【００２５】
センサドリフト１３５の例は、センサが公知の特性、たとえば温度センサの温度などにさらされるとき、経時的に変化した測定値を呈する示度を含む。センサドリフトは、センサが摩耗し始めると起こる可能性があり、あるレベルのドリフトは許容可能であるかもしれないが、同時に行われるべきサービスは引き続き表示される。
【００２６】
フィールド装置モデルナンバー入力１３７の例は、フィールド装置自体のモデルナンバーに関連するアルゴリズム１００に提供されるデータを含む。多くのフィールド装置製造業者は、フィールド装置についての説明を提供するために、少なくともある程度までは解析されてもよいモデルナンバーを提供する。たとえば、特定のモデルコードは、フィールド装置を構築する材料、フィールド装置の範囲の他、フィールド装置内に存在する任意の性能拡張を記述してもよい。したがって、アルゴリズム１００は、処理中にこのような情報を考慮に入れたり、それに従ってサービスメッセージを変更したりしてもよい。
【００２７】
フィールド装置タグ入力１３９の例は、ユーザによってローカルに又は遠隔手段を介してアルゴリズム１００に提供される任意のデータであり、これはフィールド装置によって行われるサービス種類の表示である。たとえば、圧力及び差圧トランスミッタは、圧力、流量、又はレベルを測定する。タグ付け規則は、圧力アプリケーションに「ＰＴ」、たとえばＰＴ−１０１とタグ付けすることを求めるかもしれない。流量アプリケーションは「ＦＴ」とタグ付けされ、液面アプリケーションは「ＬＴ」とタグ付けされるかもしれない。
【００２８】
フィールド装置アルゴリズム１００は、一般的に、１以上の入力１２２、１２４、１２６、１２８、１３０、１３２、１３４、１３５、１３７、及び１３９を取り込み、このような入力を処理して、ライン１３６上のサービスに関する利用可能情報を生成する。アルゴリズム１００の詳細は、制御された試験を通じた実証的手段を介して開発でき、及び／又はサービスに関する利用可能情報を生成する１以上の入力の条件に関連する特定のルールを含むことができる。たとえば、試験は、高いプロセス変動性１２６及び高いセンサ温度の組み合わせが「Ｘ時間ごとのフィールド装置のインラインゼロ」という形式のサービスを要することを示す場合がある。そして、この利用可能サービス情報を、ライン１３６に沿ってブロック１３８に報告することができ、ブロック１４０においてサービス情報を単に表示するか又は送信してもよい。
【００２９】
ループアルゴリズム１１０は、入力として、フィールド装置分流診断１４４、プロセスループ電流診断入力１４６、フィールド装置端子電圧１４８、及び場合によってはフィールド装置アルゴリズム１００によって提供される、ライン１５０で仮想的に図示される任意の出力を取り込む。
【００３０】
フィールド装置分流診断１４４の例は、フィールド装置１４４によって、その正常な動作において消費される電流の測定を含む。
【００３１】
プロセスループ電流診断入力１４６の例は、フィールド装置が接続されるプロセス通信ループを経由して提供されることが可能な電流の測定を含む。
【００３２】
フィールド装置端子電圧診断入力１４８の例は、フィールド装置がプロセス通信ループに結合するところのフィールド装置端子間の電圧の測定を含む。
【００３３】
仮想線１５０の双方向矢印によって図示されるように、ループアルゴリズム１１０は、フィールド装置アルゴリズム１００に入力された出力を提供することがある。ループアルゴリズム１１０は、１以上の入力１４４、１４６、１４８、及び１５０を取り込み、ライン１５２に沿ってループのサービスに関する利用可能情報を生成する。
【００３４】
インパルスラインアルゴリズム１２０は、一般的に、閉塞ライン診断１５４を受信するが、閉塞されたインパルスライン状態を合理的に表示する場合がある任意の他の情報を受信してもよい。インパルスラインは、分離体ダイヤフラムから圧力センサモジュールに圧力を伝達する導管である。もしこのようなラインが閉塞するか、さもなければ損傷を受けると、これらが分離ダイヤフラムからセンサモジュールに圧力を伝達する能力が減少することもある。この状態を検出する能力は重要である。図３に図示するように、インパルスラインアルゴリズムライン１２０は、フィールド装置アルゴリズム１００及びループアルゴリズム１１０のいずれからも入力を取り込み、又はいずれへも出力を提供し得る。インパルスラインアルゴリズム１２０は、ライン１５６に沿ってインパルスラインのサービスに関する利用可能情報を提供する。
【００３５】
アルゴリズム１００、１１０、又は１２０によって提供される利用可能サービス情報の例は、インラインゼロフィールド装置、排出インパルスライン、作業場較正、配線／電力供給確認、インパルスライン清掃、作業場／工場較正、毛管系の確認、又はアルゴリズムによって提供され得る任意の他の適切なユーザ定義動作を含む。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、アルゴリズム自体を適宜修正又は更新できる。それにより、フィールド装置診断情報と利用可能サービス推奨との間の新規の関係が相関するため、入力と利用可能サービス出力との間のこのような新規の相関をフィールド装置に対して更新できる。これらの更新は、数々の形態を取ることができる。フィールド装置のローカルＲＯＭは交換されてもよく、更新されたファイル情報はプロセス制御ループ、又は二次通信インタフェース、たとえばフィールドメンテナンス装置を備える無線通信リンクを経由してフィールド装置に送信されてもよい。
【００３７】
各ライン１３６、１５２、及び１５６は、モジュール１３８にサービス情報を提供する。モジュール１３８は、情報を信号メッセージの中に組み合わせることができ、及び／又は予測エンジン１６０をつないで、このような利用可能サービス情報が有効にされるべき時を判断することができる。たとえば、もしフィールド装置アルゴリズム１００が、特定のフィールド装置サービス動作を要するという表示を提供すると、予測エンジン１６０は問い合わせを受けて、このような動作が有効にされるべき時間周期を提供することができる。
【００３８】
これに加えて、又はこれに代えて、モジュール１３８は、１以上のライン１３６、１５２、及び１５６を経由して情報出力を組み合わせるか、さもなければ処理して、全体の「健全性」の示度又は基準値を生成し得る。この全体の健全性示度は、装置においてローカルに表示され、プロセス制御ループを経由して通信され、及び／又は予測エンジン１６０と連動して用いられて、健全性示度が、それを超えると補正動作が必要になる閾値に達する未来のある時点を算出することができる。
【００３９】
予測エンジン１６０は、任意の公知のアルゴリズム及び／又は数学的技法を含むか又は利用して、履歴データ、プログラム的データ、実証的データ、又はそれらの任意の組み合わせに基づいて、特定のサービス動作を要すべき時を予測することができる。予測エンジン１６０において、又はそれによって採用できる公知技法の例は、多項式曲線適合、ニューラルネットワーク、閾値回路機構、及び／又はファジー理論の使用を含む。これらの技法に関するさらなる詳細は、米国特許第６，７０１，２７４号に見ることができる。
【００４０】
多項式曲線適合法は、実証的モデル又はマイクロプロセッサ４６に適合する多項式曲線を採用する。メモリ４８内に記憶された定数と共に、多項式内の可変項として任意の適切な入力信号の組み合わせを有する多項式のような式を用いて、特定のサービス動作が有効にされるべき未来の時間周期を算出することができる。フィールド装置メモリ４８が限定されると、プロセス通信ループ６を経由して、定数及び／又は式を送ることができる。
【００４１】
ニューラルネットワークは、予測エンジン１６０のためのもう１つの有用な技法を提供する。特に、ニューラルネットワークは、多層ニューラルネットワークに実装できる。数多くの訓練アルゴリズムを用いて、異なる目標のためのニューラルネットワークモデルを開発することができるが、１つの実施形態は、一組の入力と出力の間の非線形関係を取り込むニューラルネットワークモジュールを開発するために、公知の逆伝播ネットワーク（ＢＰＮ）を用いることを含む。ニューラルネットワークへの入力数は、システムの複雑さに依存して異なってもよく、複数の入力のいずれか１つ又はその組み合わせを用いることができる。
【００４２】
また、閾値回路機構を用いて、予測エンジン１６０のために重要な機能を提供することができる。特に、マイクロプロセッサ４６は、このような閾値回路機構に問い合わせるか、又はそれを含んでいてもよい。マイクロプロセッサ４６内に備えられるか、又はそれによって実行されるルールは、デジタル又はアナログいずれかの回路機構に実装されてもよい。たとえば、圧力センサからの圧力センサ出力におけるスパイクに対するif-thenルールのサンプルは、次の通りである。もし（if）、試運転以降検出されたスパイクにメモリ４８の値を乗じた数が上限の閾値より大きければ、（then）圧力センサをＸ日以内に交換しなければならないことが表示される。これは、if-thenルールと連動して用いられて、予測エンジン１６０を促進する閾値回路機構の１つの解説例にすぎない。
【００４３】
ファジー理論は、予測エンジン１６０のために採用できるさらにもう１つの技法である。特に、ファジー理論を用いて、入力データを、入力データの値に基づいて選択されるメンバーシップ関数に応じて処理できる。このようなファジー理論技法は、非線形又は非バイナリ状に収まる入力によく適している。
【００４４】
予測エンジン１６０を用いて、フィールド装置は、サービス動作がその範囲内で完了すべき間隔が拡張された利用可能サービス情報を生成できる。具体的には、サービス通知、たとえばインパルスライン排出を、「Ｘ時間以内のインパルスライン排出」に拡張できる。これらのサービス通知は、一般的に、「Ｘ」動作を「Ｙ」時間以内に処置するという形態を取る。時間属性は、たとえば「６時間以内」などの未来の特定の時間増分を挙げることもできるし、たとえば「毎日」などの間隔を挙げることもできるし、又は未来の特定の時刻を挙げることができる。また、各フィールド装置がメモリ４８内のデフォルト設定で出荷され、サービスアドバイザアルゴリズムが初期起動推奨動作、たとえば「６０ヶ月内の工場較正ユニット」を生成することが好ましい。
【００４５】
フィールド装置が正常な実行時間を獲得するにつれ、予測アルゴリズムを自動的に修正することができ、正常な実行時間を考慮に入れることもまた意図されている。したがって、推奨されたサービス動作を有する診断入力を示す所与のフィールド装置は、もしフィールド装置が１０年間正常に作動すれば、フィールド操作を開始したばかりのフィールド装置と比較して、サービス動作を緊急には推奨しないことがある。
【００４６】
図４は、本発明の実施形態による、経時的健全性示度におけるばらつきを図示する図表である。健全性示度２００は、指標２０２と比較されて、全体の健全性が補正動作を必要とするかどうかが判断される。指標２０２は、任意の適切な方式で規定できるが、好ましくは、各フィールド装置内に記憶され、関連する指標を有する高加速寿命試験（ＨＡＬＴ）を用いて規定される。図４に図示するように、健全性示度は、指標２０２を超えて２回の逸脱を経験する。このような逸脱は、様々な変数のいずれか、又はそれらの組み合わせによって生じることがある。各フィールド装置は、好ましくは、そのような逸脱を経験した場合、フィールド装置に劣化を報告させるルールを含むか、又はフィールド装置は、設定された回数又は継続時間の逸脱が生じた後で劣化を報告してもよい。
【００４７】
図５は、健全性示度２００がどのようにして予測され得るかを、劣下曲線に沿って示す説明のための図表である。このように、時間ｔ０において観察される実際の健全性示度を用いて、健全性示度が時間ｔ１において一定のレベルに達することを算出することができる。このように、利用可能サービス情報は、１以上の動作が行われるべき時である未来の時間を含むことができる。劣下勾配を算出することによって、一次数学モデルを用いても、健全性示度が一定の閾値に達する時を予測することができる。予測エンジン１６０は、ソフトウェア、ハードウェア、又はその任意の組み合わせに実装される、上記で列記された任意の適切な技法又は技法の組み合わせを用いることができる。
【００４８】
本発明の実施形態は、一般的に、マイクロプロセッサに基づくスマートフィールド装置の診断の分野において数多くの利点を提供する。実施形態は、一般的に、サービス対不明瞭な生の警報データに関する利用可能情報をユーザに提供する。さらに、ユーザには予測情報が提供されるので、プロセス変数情報が過度に不正になりすぎて、制御に用いることができなくなる前に、動作をとることができる。またさらには、様々なアルゴリズムを開発して、制御試験プログラムを介して実証的に改善することができる。またさらには、アルゴリズムは、好ましくは、ホスト依存性を低減するフィールド装置メモリ内に内在する。また、推奨されるメンテナンス動作は、任意の適切な方式で報告されることができ、改良された電子装置記述言語（ＥＤＤＬ）技法を介するものを含む。
【００４９】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、当業者においては、本発明の本質及び範囲から逸脱することなく、形態及び細部に変更を加えてもよいことが認識されるであろう。
【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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