(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の接続部を有する位置トランスミッタであって、バルブに連結されたアクチュエータの位置に基づいてフィードバック電流を生成する位置センサを含む位置トランスミッタと、
第１、第２、および第３の接続部を有し、かつ前記第１の接続部と前記第２の接続部との間に連結されたレジスタを有し、前記第３の接続部が、前記位置トランスミッタの前記第２の接続部に連結されており、前記フィードバック電流が前記レジスタを流れる電気アイソレータと、
前記位置トランスミッタの前記第１の接続部および前記電気アイソレータの前記第１の接続部に連結された少なくとも第１の接続部、および接地電位に接続されかつ前記電気アイソレータの前記第２の接続部に連結された第２の接続部を含む電空コントローラと、を備え、
前記電空コントローラは、前記電気アイソレータから電気的に分離された電流源から電力を供給される、プロセス制御装置。
【請求項２】
前記位置トランスミッタは前記位置トランスミッタの前記第１の接続部からの前記電流信号を、前記電空コントローラの前記第１の接続部に送信する、請求項１に記載のプロセス制御装置。
【請求項３】
前記位置トランスミッタは前記電空コントローラとは異なるプロセス制御環境に配置される、請求項２に記載のプロセス制御装置。
【請求項４】
前記電空コントローラは前記レジスタ全体における前記電流信号の電圧差に基づいて前記アクチュエータの位置を決定する、請求項３に記載のプロセス制御装置。
【請求項５】
前記電気アイソレータは当該電気アイソレータの前記第３の接続部から前記位置トランスミッタの前記第２の接続部に電力を供給する、請求項１に記載のプロセス制御装置。
【請求項６】
前記位置トランスミッタは圧力に基づいて電流信号を変化させる圧力センサを含む、請求項１に記載のプロセス制御装置
【請求項７】
前記位置センサは、電位差計、磁気センサ、圧電性トランスデューサ、ホール効果センサ、またはストリング電位差計の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のプロセス制御装置。
【請求項８】
制御デバイスに連結されたアクチュエータの位置に基づいてフィードバック電流を生成する位置センサを含む位置トランスミッタであって、前記位置トランスミッタが、第１の接続部および電源に連結された第２の接続部を有する位置トランスミッタと、
前記位置トランスミッタの前記第１の接続部に連結された第１の接続部と、接地電位に接続された第２の接続部とを含む電空コントローラと、
前記位置トランスミッタの第１の接続部に連結され、かつ前記電空コントローラの前記第１の接続部と第２の接続部とを連結するレジスタと、を備え、
前記位置トランスミッタからの前記フィードバック電流は、前記レジスタを流れ、
前記電空コントローラは、前記電源から電気的に分離された電流源から電力を供給される、プロセス制御装置。
【請求項９】
前記位置トランスミッタは制御デバイスに連結されたアクチュエータの位置に基づいて電流信号を変化させる位置センサを含む、請求項８に記載のプロセス制御装置。
【請求項１０】
前記位置トランスミッタは前記位置トランスミッタの前記第１の接続部からの前記電流信号を、前記電空コントローラの前記第１の接続部に送信する、請求項９に記載のプロセス制御装置。
【請求項１１】
前記位置トランスミッタは前記電空コントローラとは異なるプロセス制御環境に配置される、請求項１０に記載のプロセス制御装置。
【請求項１２】
前記電空コントローラは前記電源と電気的に分離された電流源からの電力を受信する、請求項１１に記載のプロセス制御装置。
【請求項１３】
前記電空コントローラは前記レジスタ全体における前記電流信号の電圧差に基づいて前記アクチュエータの位置を決定する、請求項１２に記載のプロセス制御装置。
【請求項１４】
前記位置トランスミッタは圧力に基づいて電流信号を変化させる圧力センサを含む、請求項８に記載のプロセス制御装置。
【請求項１５】
前記位置センサは、電位差計、磁気センサ、圧電性トランスデューサ、ホール効果センサ、またはストリング電位差計の少なくとも１つを含む、請求項９に記載のプロセス制御装置。
【請求項１６】
電空コントローラの第１の接続部を、位置トランスミッタの第１の接続部に連結することと、
前記電空コントローラの前記第１の接続部と第２の接続部との間に、前記位置トランスミッタの前記第１の接続部に連結されたレジスタを連結することにより前記電空コントローラと前記レジスタとを連結し、前記位置トランスミッタからのフィードバック電流が前記レジスタを流れるようにすることと、
前記電空コントローラの前記第２の接続部を接地電位に接続することと、
前記位置トランスミッタの第２の接続部を電源に連結することと、
前記電源から電気的に分離された電流源を前記電空コントローラに結合することと、を含む、プロセス制御システムにおいて電空コントローラを位置トランスミッタに連結する、方法。
【請求項１７】
前記電気アイソレータの第１の接続部と第２の接続部との間に連結された前記レジスタを前記電気アイソレータ内に配置することと、
前記電気アイソレータの第２の接続部を接地電位に接続することと、をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記位置トランスミッタの前記第２の接続部に連結された、前記電気アイソレータの第３の接続部から、前記位置トランスミッタに電力を供給する電源を前記電気アイソレータ内に配置すること、をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にコントローラに関するものであり、より詳細には、プロセス制御システムにおいて電空コントローラを位置トランスミッタに連結する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プロセス制御デバイス（例えば、制御弁、ポンプ、ダンパーなど）を制御するために、電子制御デバイス（例えば、電空コントローラ、プログラマブルコントローラ、アナログ制御回路など）が用いられる。これらの電子制御デバイスにより、プロセス制御デバイスにおける特定の動作が可能になる。安全性、費用効率および信頼性を目的として、プロセス制御デバイスを作動させるために多くの公知のダイアフラム式またはピストン式の空気圧式アクチュエータが用いられる。そしてこれは通常、電空コントローラを介してプロセス制御システム全体に連結されている。電空制御器は、１つ以上の制御信号を受信し、そしてそれらの制御信号を空気圧式アクチュエータへと供給する圧力に変換するように通常は構成される。そしてこの圧力により、空気圧式アクチュエータに連結されたプロセス制御デバイスの所望の動作を可能にする。例えば、プロセス制御ルーチンがより多量のプロセス流体を通過させる、空気圧で作動する弁を必要とする場合には、その弁に関連する電空コントローラに加えられる制御信号の大きさは増大され得る（例えば、電空コントローラが４〜２０ミリアンペアの制御信号を受信するように構成されている場合には、１０ミリアンペア（ｍＡ）から１５ｍＡまで）。
【０００３】
電空制御器は、空気圧始動式制御デバイスの動作応答を検知または検出するフィードバック検出システムまたは検出部（位置センサなど）により生成されたフィードバック信号を通常は用いる。例えば空気圧始動式弁の場合には、フィードバック信号は位置センサにより測定または決定された弁の位置に対応し得る。電空コントローラはフィードバック信号と所望の設定点または制御信号とを比較し、位置制御プロセスを利用してフィードバック信号および制御信号（例えば、それらの間の差異）に基づく駆動値を生成する。この駆動値は空気圧式アクチュエータへと供給される圧力に対応し、空気圧式アクチュエータに連結された制御デバイスの所望の動作（例えば、弁の所望の位置）を達成する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
プロセス制御システムにおいて電空コントローラを位置制御トランスミッタに連結する例示の方法および装置が開示される。例示の装置は、第１の接続部および電源に連結された第２の接続部を有する位置トランスミッタと、位置トランスミッタの第１の接続部に連結された少なくとも第１の接続部を含む電空コントローラと、電空コントローラの第１の接続部と第２の接続部とを連結するレジスタとを含む。
【０００５】
別の開示された例示の装置は、第１および第２の接続部を有する位置トランスミッタと、第１、第２、および第３の接続部を有する電気アイソレータとを含む。ここで、電気アイソレータの第３の接続部は位置トランスミッタの第２の接続部に連結される。例示の装置は、位置トランスミッタの第１の接続部および電気アイソレータの第１の接続部に連結された少なくとも第１の接続部を含む電空コントローラをさらに含む。ここで、電空コントローラは、電気アイソレータの第２の接続部に連結された第２の接続部を含む。
【０００６】
開示された例示の方法は、電空コントローラの第１の接続部を位置トランスミッタの第１の接続部に連結することと、電空コントローラの第１の接続部と第２の接続部との間にレジスタを連結することにより電空コントローラとレジスタとを連結することとを含む。例示の方法は位置トランスミッタの第２の接続部を電源に連結することをさらに含む。この電源は、電気アイソレータから供給されてよい。電空コントローラは、この電源から分離された電流源から電力を供給される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電気アイソレータに連結された、電空コントローラ、位置トランスミッタに関する例示の構成を含む例示のプロセス制御システムを示す図である。
【図２】直流電源に連結された、図１の例示の電空コントローラおよび位置トランスミッタを含む例示のプロセス制御システムを示す図である。
【図３】図１および図２に示す構成における例示の電空コントローラ、例示の位置トランスミッタ、および／または例示の電気アイソレータを連結するのに用いられ得る例示の方法のフローチャートである。
【図４】図１および図２に示す構成における例示の電空コントローラ、例示の位置トランスミッタ、および／または例示の電気アイソレータを連結するのに用いられ得る例示の方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
いくつかあるコンポーネントの中で特に、ハードウェアにおいて実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアを含む例示の方法および装置を下記するが、このようなシステムが説明のための単なる例示であり、制限することを意図するものではないことに留意されたい。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアコンポーネントのいくつかまたは全てが、ハードウェア単独、ソフトウェア単独、またはハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせにおいて実現され得ることが意図される。それ故、例示の方法および装置を下記するが、提示の例示はこのような方法および装置を実現するための唯一の方法ではない。
【０００９】
プロセス制御システムでは、通常、電空コントローラは制御デバイス（例えば、制御弁、ポンプ、ダンパーなど）に直接連結される。制御デバイスに連結された位置センサは、制御デバイスに連結されたアクチュエータの動きを測定する。位置センサは、アクチュエータの運動または位置に対応する大きさの電流を含むフィードバック信号を送信できる。電空コントローラは、位置センサが生成したフィードバック電流信号の結果としてレジスタ全体に生じた電圧差に基づいてアクチュエータの位置を決定する。ただし、一部の適用では、制御デバイスの配置における悪環境条件に起因して、電空コントローラは制御デバイスに直接は連結しない。この悪条件は電空コントローラおよび／または制御デバイスに連結された位置センサの動作に悪影響を与えることがある。この悪環境条件は、比較的極端な温度、振動、湿度、放射、および／またはこれらの条件の組み合わせを含み得る。
【００１０】
この悪条件を考慮して、電空コントローラは比較的良性のおよび／または制御された環境に配置され得る。制御デバイスに直接連結されない場合でも、電空コントローラは通信的および／または空気圧式に制御デバイスに連結され得る。さらに、制御デバイスに連結された位置センサは、制御デバイス周囲の悪環境条件においても位置フィードバック信号を供給可能な位置トランスミッタで置換されてもよい。
【００１１】
本明細書に開示された装置および方法は、電空コントローラ内の制御回路、および／またはプロセスを再設定することなく、位置トランスミッタ（すなわち、電流出力デバイス）が電空コントローラに通信的に接続され得る方法を提供する。電空コントローラを位置トランスミッタに連結することにより、電空コントローラは例えば抵抗出力を供給する位置センサの代わりに、位置トランスミッタからの位置フィードバック信号を受信できる。ここに記載された例示の方法および装置は、例えば、位置トランスミッタなどの電流出力デバイスを備える抵抗位置センサを交換する順応性、および／または制御デバイスとは異なる動作環境に電空コントローラを配置する順応性を提供する。
【００１２】
さらに、本明細書に記載された例示の方法および装置は、電空コントローラおよび位置トランスミッタへの各々の電力供給を分離することにより、電空コントローラと位置トランスミッタとの間における接地ループの発生を回避する。接地ループを最小化および／または除去することにより、例示の方法および装置は、位置トランスミッタおよび／または電空コントローラ内に含まれる位置フィードバック信号および／または電気回路内における直流（ＤＣ）オフセットシフトの可能性を低減する。
【００１３】
本明細書に記載された例示の方法および装置は、電力供給装置からの交流（ＡＣ）を受信する電気アイソレータを介して位置トランスミッタに電力が供給される構成を含む。この構成ではさらに、電空コントローラは電気アイソレータ内のレジスタ全体におけるフィードバック電流により生じた電圧降下に基づいて、アクチュエータおよび／または制御デバイスの位置を決定する。別の例示の構成では、位置トランスミッタは直流電源からの電力を受信する。さらにこの他の例示では、電空コントローラは、フィードバック電流を受信する電空コントローラのコネクタと、接地電位に連結された電空コントローラのコネクタとの間に配置されたレジスタ全体におけるフィードバック電流の電圧降下に基づいてアクチュエータおよび／または制御デバイスの位置を決定する。
【００１４】
開示された方法および装置は、プロセス制御システムにおいて電空コントローラを位置トランスミッタに連結する方法および装置一般に関するものである。開示された方法および装置は空気圧により作動する弁を含む例に関連して記述されたが、開示された方法および装置は、他の方法で作動する弁および／または弁以外のプロセス制御デバイスを用いて実現されてもよい。
【００１５】
制御システム１０２およびプロセス制御域１０４を含むプロセス制御システム１００を図１に示す。例示の制御システム１０２は、プロセス制御域１０４内の電空コントローラ１２０に電力を供給する電流源１１０を含む。制御システム１０２はワークステーション、コントローラ、マーシャリングキャビネット、入力／出力カード、および／または任意の他の種類のプロセス制御システム管理コンポーネントをさらに含んでもよい（図示せず）。
【００１６】
例示の電空コントローラ１２０は、電空コントローラ１２０と電流源１１０から供給された電流を伝送するワイヤとを連結するための第１の端子箱１２２を含む。第１の端子箱１２２および第２の端子箱１２４は、伝送媒体（ワイヤなど）と電空コントローラ１２０とを終端処理および／または連結するためのねじコネクタおよび／または任意の他のコンポーネントを含んでもよい。他の例では、電空コントローラ１２０へと供給される電力は、外部電源、制御システム、太陽熱、電池電源などから供給されてもよい。
【００１７】
電流源１１０からの供給電流を伝送するワイヤおよび／または他の電送媒体は、制御システム１０２からの制御信号をさらに伝送してもよい。制御信号（入力信号など）は、例えば４〜２０ｍＡ信号、０〜１０ＶＤＣ信号、および／またはデジタルコマンドなどを含んでもよい。制御信号は弁１３０の状態を明確にするか、その弁状態に対応する。例えば、制御信号により弁１３０に連結された空気圧式アクチュエータ１３１を、開放、閉塞、またはそれらの間の位置に調整できる。
【００１８】
電力および／または制御信号は、制御システム１０２からの単一ワイヤを共有してもよく、またはその代わりに、複数ワイヤを介して第１の端子箱１２２において受信されてもよい。例えば、制御信号が４〜２０ｍＡ信号である場合には、電空コントローラ１２０との通信に、例えば周知のハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ（ＨＡＲＴ）プロトコルなどのデジタルデータ通信プロトコルを用いてもよい。電空コントローラ１２０からの識別情報、動作状態情報、および診断情報を読み出すために、制御システム１０２においてこのようなデジタル通信が用いられてもよい。例えば、ＨＡＲＴ通信プロトコルおよび２線式構成を用いることにより、デジタルデータ形式の制御信号は、ワイヤの単一のツイストペアにおける電空コントローラ１２０において電流源１１０からの電力と結び付けられる。さらに、ワイヤのうちの１本は接地電位と連結してもよい。他の例示では、制御信号は０〜１０ＶＤＣ信号でもよい。さらに、制御システム１０２から第１の端子箱１２２までのワイヤは、電空コントローラ１２０に電力を供給するために、別個の電力配線または導線（２４ＶＤＣまたは２４ボルトの交流（ＶＡＣ）など）を含んでもよい。
【００１９】
さらに、第１の端子箱１２２は１つ以上の無線通信リンクと交換されてもよいし、それらにより補完されてもよい。例えば、電空コントローラ１２０は、制御情報（１つ以上の設定点、動作状態情報など）を制御システム１０２と通信可能な１つ以上の無線トランシーバユニットを含んでもよい。電空コントローラ１２０において１つ以上の無線トランシーバが用いられる場合には、例えば局部または遠隔電力供給装置（電流源１１０など）までのワイヤを介して電空コントローラ１２０に電力が供給されてもよい。
【００２０】
図１の例示の電空コントローラ１２０は、アクチュエータ１３１の位置を制御し、それ故弁１３０の位置を制御する。電空コントローラ１２０は、図示しない制御ユニット、電流から空気圧への（I/Ｐ）変換器、および空圧式リレイを含んでもよい。他の例では、電空コントローラ１２０は、弁アクチュエータ１３１への圧力を制御および／または供給するための任意の他のコンポーネントを含んでもよい。さらに、電空コントローラ１２０は、例えばアナログデジタル変換器、フィルタ（例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、およびデジタルフィルタ）、増幅器などの他の信号処理コンポーネントを含んでもよい。例えば、制御システム１０２から受信した制御信号に、電空コントローラ１２０内において制御ユニットにより処理される前に、（ロー／ハイパスフィルタを用いて）フィルタをかけてもよい。
【００２１】
より詳細には、電空コントローラ１２０は、位置トランスミッタ１３２が生成したフィードバック信号と、制御システム１０２が生成した制御信号とを比較することにより、アクチュエータ１３１の位置を制御する。フィードバック信号は接続部１２６および１２８を含む第２の端子箱１２４を介して、電空コントローラ１２０により受信される。電空コントローラ１２０は第１の接続部１２６と第２の接続部１２８との間のフィードバック電流により発生および／または生成された電圧差に基づいてフィードバック信号を決定する。
【００２２】
制御システム１０２が供給した制御信号は、弁１３０の所望の動作（制御弁１３０の動作スパンの割合に対応する所望の位置など）に対応する設定点または基準信号として、電空コントローラ１２０に用いられ得る。電空コントローラ１２０内の制御ユニットは、位置制御アルゴリズムまたはプロセスにおける値として制御信号およびフィードバック信号を用いてフィードバック信号と制御信号とを比較して、駆動値を決定する。制御ユニットにより実行された位置制御プロセスは、フィードバック信号と制御信号との差異に基づいて駆動値を決定（例えば算出）する。この算出された差異は、弁１３０に連結されたアクチュエータ１３１の位置を電空コントローラ１２０が変更可能な大きさに対応する。算出された駆動値は、Ｉ／Ｐ変換器が電空コントローラ１２０内で空気圧を生成可能になるような、制御ユニットにより生成された電流にも対応する。
【００２３】
電空コントローラ１２０内のＩ／Ｐ変換器は、ソレノイドを通り印加された電流に基づいた磁場を生成する電流から圧力へ変換するタイプのトランスデューサでもよい。ソレノイドはノズルに関連して作動するフラッパを磁気的に制御して、ノズル／フラッパを通る流量限度を変化させる。これにより、ソレノイドを通る平均電流に基づいて変化する空気圧を供給する。この空気圧は空圧式リレイにより増幅され、弁１３０に連結されたアクチュエータ１３１に加えられる。電空コントローラ１２０内の空圧式リレイは、アクチュエータ１３１に空気圧式で連結され得、アクチュエータ１３１に空気圧を供給する（図示せず）。
【００２４】
例えば、電空コントローラ１２０内の制御ユニットにより生成された電流を増大する駆動値では、空圧式リレイは空気圧式アクチュエータ１３１に加えられる空気圧を増大し得る。これにより、アクチュエータ１３１は閉塞位置に向かうように弁１３０を配置する。同様に、制御ユニットにより生成された電流を減少する駆動値では、空圧式リレイは空気圧式アクチュエータ１３１に加えられる空気圧を減少し得る。これにより、アクチュエータ１３１は開放位置に向かうように弁１３０を配置する。
【００２５】
他の例では、弁１３０の制御のために圧力出力を変化させて供給するために、駆動信号の電圧が変化する場合には、電空コントローラ１２０は電圧から圧力へ変換するタイプのトランスデューサを含んでもよい。さらに、他の例示は、圧搾空気、油圧油などを含む他の種類の加圧流体でも実現可能である。
【００２６】
図１の例示の弁１３０は、流入口と排出口との間に流体通路を提供する開口を画定する弁座を含む。弁１３０は例えば、回転弁、４分の１回転弁、電動開閉弁、ダンパー、または任意の他の制御デバイスもしくは装置でもよい。弁１３０に連結された空気圧式アクチュエータ１３１は、第１の方向（例えば、弁座から離れる方向）に流量制御部を移動させる弁軸を介して動作可能に流量制御部に連結される。これにより、流入口と排出口との間の流体を第２の方向（例えば、弁座に向かう方向）に流すことにより、流入口と排出口との間の流量を制限または抑制できる。
【００２７】
例示の弁１３０に連結されたアクチュエータ１３１は、複動式ピストンアクチュエータ、単動式スプリングリターンダイアフラムもしくはピストンアクチュエータ、または任意の他の適したアクチュエータもしくはプロセス制御デバイスを含んでもよい。弁１３０を通る流量を制御するために、弁は位置トランスミッタ１３２に連結される。他の例では、弁１３０は、例えば電位差計および／または磁気センサを含み得る位置センサおよび／または圧力センサに連結され得る。弁１３０の動作環境が、抵抗出力のみを提供するデバイスなどの他の種類の位置センサおよび／または圧力センサにとって極端に不利である場合には、位置トランスミッタ１３２が弁１３０に連結されてもよい。
【００２８】
位置トランスミッタ１３２はアクチュエータ１３１の位置を検出し、それ故弁座に関連する流量制御部の位置（例えば、開放位置、閉塞位置、中間位置など）を検出する。位置トランスミッタ１３２は、例えば機械的信号、電気的信号などのフィードバック信号を生成または電空コントローラ１２０に供給するように構成される。フィードバック信号は弁１３０に連結されたアクチュエータ１３１の位置を表し得、それ故弁１３０の位置を表す。
【００２９】
本明細書に記載された例示の方法および装置では、電空コントローラ１２０は、弁１３０に連結され得る、任意の種類の図１の例示の位置トランスミッタ１３２からのフィードバック信号を受信できる。位置トランスミッタ１３２は弁１３０に連結されたアクチュエータ１３１の位置を検知する位置センサ１３３を含む。位置センサ１３３は電位差計、磁気センサ、圧電性トランスデューサ、ホール効果センサ、ストリング電位差計などを含んでもよい。位置トランスミッタ１３２内の位置センサ１３３は、アクチュエータ１３１の位置に対応するアクチュエータ１３１の直線運動を、フィードバック電流信号に変換するトランスデューサとして動作する。
【００３０】
位置トランスミッタ１３２は悪環境条件に実質的に影響されない位置センサ（例えば、位置センサ１３３）を含む。位置トランスミッタ１３２は悪環境条件から位置センサ１３３をさらに隔離または保護するために、電磁気抑制回路、ノイズフィルタ回路、振動耐性コンポーネント、および／または放射線遮蔽コンポーネントをさらに含んでもよい。電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６に連結された第１の接続部１３４を介して、位置トランスミッタ１３２は電空コントローラ１２０に連結される。さらに、位置トランスミッタ１３２は電源からの電力を受信する第２の接続部１３６を含む。
【００３１】
例示のプロセス制御域１０４は、電気的に分離された電力を位置トランスミッタ１３２に供給するための電気アイソレータ１４０を含む。換言すれば、電気アイソレータ１４０を介して位置トランスミッタ１３２に供給された電力は、電流源１１０を介して電空コントローラ１２０に供給された電力とは電気的に分離している。この電気的な分離はプロセス制御システム１００における接地ループを最小化する。接地ループの最小化により、位置トランスミッタ１３２が生成したフィードバック信号、並びに／または位置トランスミッタ１３２および／または電空コントローラ１２０内の任意の電圧電気信号におけるＤＣオフセットシフトは最小化される。
【００３２】
図１の例示では、電気アイソレータ１４０は電力供給接続部１４２〜１４６を介して電力供給装置からの交流電力を受信する。電力供給装置からの交流電力を受信するために、第１の電力供給接続部１４２は電力供給装置のライン入力部に連結し、第２の電力供給接続部１４４は電力供給装置の接地電位に連結し、そして第３の電力供給接続部１４６は電力供給装置の中間リファレンスに連結する。電気アイソレータ１４０は位置トランスミッタ１３２に使用される電源を供給するために交流電力を用いるように構成される。例えば、位置トランスミッタ１３２が電空コントローラ１２０に使用される４〜２０ｍＡのフィードバック信号を生成するように構成される場合には、電気アイソレータ１４０は２０ミリアンペア（ｍＡ）の電流を出力するように構成され得る。電気アイソレータ１４０は、電気アイソレータ１４０と位置トランスミッタ１３２の第２の接続部１３６との第３の接続部１４８を介して、位置トランスミッタ１３２に電力を供給する。
【００３３】
図１の例示の電気アイソレータ１４０は接続部１５０〜１５４をさらに含み、これにより、レジスタ１６０全体を流れるフィードバック電流により生じた電圧差を電空コントローラ１２０が検知可能になる。電気アイソレータ１４０の第１の接続部１５０は、位置トランスミッタ１３２の第１の接続部１３４および電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６に連結する。また、電気アイソレータ１４０の第２の接続部１５２は、電空コントローラ１２０の第２の接続部１２８に連結する。レジスタ１６０は、電気アイソレータ１４０内において第１の接続部１５０と第２の接続部１５２とを連結する。レジスタ１６０の値は、レジスタ１６０全体における電圧差を正確に決定するために、電空コントローラ１２０の分解能に基づいて選択され得るか、かつ／または位置トランスミッタ１３２の負荷特性に基づいて選択され得る。例えば、レジスタが２０オームである場合には、４〜２０ｍＡのフィードバック信号におけるレジスタ１６０全体の電圧差は、フィードバック信号各々における０．０８〜０．４０ボルトの電圧差に対応する。
【００３４】
電流フィードバック信号は第１の接続部１３４を介して位置トランスミッタ１３２に送信される。電空コントローラ１２０は、電気アイソレータ１４０の第１の接続部１５０および第２の接続部１５２の各々に連結された、その第１の接続部１２６および第２の接続部１２８を介して電流フィードバック信号の電圧差を検知する。電気アイソレータ１４０は、第２の接続部１５２に連結された接地電位における第４の接続部１５４をさらに含む。
【００３５】
電空コントローラ１２０、位置トランスミッタ１３２、および電気アイソレータ１４０をプロセス制御域１０４内に示したが、電空コントローラ１２０、位置トランスミッタ１３２、および／または電気アイソレータ１４０の各々は、異なる動作環境に配置され得、接続部１２６、１２８、１３４、１３６、および１４８〜１５４を介して共に通信的に接続され得る。例えば、位置トランスミッタ１３２および電気アイソレータ１４０は比較的高温および高湿度（例えば、湿度９０パーセントおよび華氏１８０度）の環境に配置されてもよいが、電空コントローラ１２０は湿度１０パーセントおよび華氏７２度に設定された制御環境に配置される。
【００３６】
図２は、例示のプロセス制御システム２００を示す図である。プロセス制御システム２００は、図１の例示の電空コントローラ１２０および直流電源２４０に連結されている例示の位置トランスミッタ１３２を含む。図２のプロセス制御システム２００は、図１の電流源１１０、端子箱１２２および１２４、電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６および第２の接続部１２８、弁１３０、弁アクチュエータ１３１、位置センサ１３３、並びに位置トランスミッタ１３２の第１の接続部１３４および第２の接続部１３６をさらに含む。電流源１１０は図１と同じ方法で電空コントローラ１２０に連結される。さらに、アクチュエータ１３１は図１と同じ方法で弁１３０および位置トランスミッタ１３２に連結される。
【００３７】
図２の例示のプロセス制御システム２００では、制御システム１０２は直流電源２４０を含む。位置トランスミッタ１３２に電力を供給するために図１の電気アイソレータ１４０を用いる代わりに、図２の例示のプロセス制御システム２００では、位置トランスミッタ１３２は電源（例えば、直流電源２４０）に直接連結される。位置トランスミッタ１３２に電力を供給する電流源を効果的に提供するために、例示の直流電源２４０はレジスタ２４２と直列に配置される。直流電源２４０はバッテリ、電圧源、電力供給装置、並びに／または直流電圧を生成可能な任意の他の電源および／または回路を含んでもよい。例えば、位置トランスミッタ１３２が４〜２０ｍＡのフィードバック電流信号を出力する場合には、位置トランスミッタ１３２に十分な電力を供給するために、直流電源２４０は２４ボルトでもよく、レジスタ２４２は２０オームでもよい。
【００３８】
例示の位置トランスミッタ１３２は第２の接続部１３６を介して直流電源２４０から電力を受信する。さらに、制御システム１０２では、電気的に分離された電流源１１０および直流電源２４０が示される。接地ループを回避するために、電流源１１０のみが接地電位に連結される。他の例では、直流電源２４０のみが接地電位に連結されてもよく、または電空コントローラ１２０の第２の接続部１２８が接地電位に連結されてもよい。さらに他の例では、直流電源２４０、電流源１１０、および電空コントローラ１２０の第２の接続部１２８は、接地電位に連結されない。
【００３９】
図２の例示のプロセス制御域１０４は、電空コントローラ１２０、弁１３０、および位置トランスミッタ１３２を含む。プロセス制御システム２００は、図１の例示などのように内部レジスタ１６０を備えた電気アイソレータ１４０を含まないが、このためプロセス制御域１０４は、電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６と第２の接続部１２８とを連結するレジスタ２６０を含む。さらに、レジスタ２６０は位置トランスミッタ１３２の第１の接続部１３４に連結される。電空コントローラ１２０は位置トランスミッタ１３２からのフィードバック電流信号により生じた、レジスタ２６０全体における電圧差を決定または検出して、弁１３０に連結されたアクチュエータ１３１の位置を算出する。
【００４０】
レジスタ２６０は電空コントローラ１２０の第２の端子箱１２４内において第１の接続部１２６と第２の接続部１２８とを連結できる。代替的に、レジスタ２６０は、第１の接続部１２６および第２の接続部１２８に対応する回路間において電空コントローラ１２０に含まれてもよい。さらにその代わりに、例示のレジスタ２６０は、電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６と第２の接続部１２８とを連結するワイヤ間に連結されてもよい。
【００４１】
電空コントローラ１２０および位置トランスミッタ１３２は図２のプロセス制御域１０４内に示したが、電空コントローラ１２０および位置トランスミッタ１３２は異なる動作環境に配置され得、そして接続部１２６、１２８、および１３４を介して共に通信的に接続され得る。例えば、位置トランスミッタ１３２は比較的高温および高湿度（例えば、湿度９０パーセントおよび華氏１８０度）の環境に配置されてもよいが、電空コントローラ１２０は湿度１０パーセントおよび華氏７２度に設定された制御環境に配置される。
【００４２】
図３および図４は、図１および／または図２に示す例示の構成において例示の電空コントローラ１２０、例示の位置トランスミッタ１３２、例示の電流源１１０、例示の電力供給装置２４０、および／または例示の電気アイソレータ１４０を連結可能な例示の方法のフローチャートである。図３および図４の１つ以上の例示の動作は、手動操作を用いてか、または例えばファームウェア、ソフトウェア、個別論理、および／またはハードウェアの任意の組み合わせなどの任意の先行する技術の任意の組み合わせとして実現されてもよい。さらに、図３および図４の例示の動作を実現するための多くの他の方法が用いられ得る。例えば、ブロックを実行する順序は変更してもよく、かつ／または記載した１つ以上のブロックを変更、除去、分割、または一体化してもよい。さらに、図３および図４の例示の動作のいくつかまたは全ては連続的に実行されてもよく、かつ／または例えば、別個の処理スレッド、プロセッサ、デバイス、個別論理、回路などを用いて並行して実行してもよい。
【００４３】
図３の例示の方法３００では、図１における電空コントローラ１２０を、電気アイソレータ１４０を利用して位置トランスミッタ１３２に連結する。プロセス制御システム１００に関連するオペレータおよび／または電気技術者は、プロセス制御デバイス１２０、１３２および１４０を連結できる。ただし、例示の方法３００は、プロセス制御コンポーネント１２０、１３２および／または１４０が結果として互いに連結される任意の機械的および／または電気的方法により実行され得る。図３の例示の方法３００は、図１の位置トランスミッタ１３２をアクチュエータ１３１に連結することにより開始される（ブロック３０２）。位置トランスミッタ１３２は、例えば、弁１３０周囲の悪環境条件において適切に動作しない位置センサおよび／または圧力センサを交換するためにアクチュエータ１３１に連結され得る。
【００４４】
図３の例示の方法３００では、次に、位置トランスミッタ１３２の第１の接続部１３４を電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６に連結する（ブロック３０４）。次に、電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６および位置トランスミッタ１３２の第１の接続部１３４を、電気アイソレータ１４０の第１の接続部１５０に連結する（ブロック３０６およびブロック３０８）。第１の接続部１２６、１３４、および１５０は、ワイヤ、ケーブル、光ファイバ、無線信号、および／またはフィードバック信号を伝達可能な任意の他の媒体を介して互いに連結され得る。
【００４５】
次に、電空コントローラ１２０の第２の接続部１２８を、電気アイソレータ１４０の第２の接続部１５２に連結する（ブロック３１０）。さらに、位置トランスミッタ１３２の第２の接続部１３６を、電気アイソレータの第３の接続部１４８に連結する（ブロック３１２）。次に、電気アイソレータ１４０を電力供給装置に連結する（ブロック３１４）。電力供給装置は交流電力供給装置、またはその代わりに直流電源を含むものでもよい。電空コントローラ１２０を電流源１１０に連結する（ブロック３１６）と、例示の方法３００は終了する。
【００４６】
図４の例示の方法４００は、図２における電空コントローラ１２０を、電源２４０からの電力を受信する位置トランスミッタ１３２に連結する。プロセス制御システム２００に関連するオペレータおよび／または電気技術者は、プロセス制御デバイス１２０および１３２を連結できる。ただし、例示の方法４００は、プロセス制御コンポーネント１２０および１３２が結果として互いに連結される任意の機械的および／または電気的方法により実行され得る。例示の方法４００は、図１の位置トランスミッタ１３２をアクチュエータ１３１に連結することにより開始される（ブロック４０２）。
【００４７】
図４の例示の方法４００では、次に、位置トランスミッタ１３２の第１の接続部１３４を電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６に連結する（ブロック４０４）。次に、電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６および第２の接続部１２８を、レジスタ２６０に連結する（ブロック４０６）。さらに、位置トランスミッタ１３２の第１の接続部１３４を、電空コントローラ１２０の第１の接続部１２６と同じ地点でレジスタ２６０に連結し得る。さらに同じ例では、電空コントローラ１２０の第２の接続部１２８、電流源１１０、または直流電源２４０を接地電位に連結し得る。次に、位置トランスミッタ１３２の第２の接続部１３６を電源２４０に連結する（ブロック４０８）。電空コントローラ１２０を電流源１１０に連結する（ブロック４１０）と、例示の方法４００は終了する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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