(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス工業通信規格にしたがってプロセス通信ループ上で通信するように構成されたプロセス通信モジュールと、
選択されたシミュレートされるフィールド装置に関連する装置記述にアクセスするように構成されている、前記プロセス通信モジュールに結合された制御装置と、
前記シミュレートされるフィールド装置のパラメータに関連するユーザ入力を受けるように構成されたユーザインタフェースと、を含み、
前記制御装置が、前記ユーザ入力に基づいて、前記プロセス通信モジュールを介して通信を生成して、前記選択されたフィールド装置のプロセス変量出力をシミュレートするように構成され、
前記プロセス変量が、前記選択されたシミュレートされるフィールド装置から通信されたかのように、前記プロセス通信ループを介してプロセス制御装置へ通信され、及び
前記制御装置によって前記プロセス通信モジュールを介して生成された前記通信がシミュレーションを示す
手持ち型フィールドメンテナンスツール。
【請求項２】
前記プロセス通信モジュールが有線プロセス通信モジュールである、請求項１記載の手持ち型フィールドメンテナンスツール。
【請求項３】
前記プロセス通信モジュールが無線プロセス通信モジュールである、請求項１記載の手持ち型フィールドメンテナンスツール。
【請求項４】
手持ち型フィールドメンテナンスツール内のコンピュータ読み取り可能な媒体に記憶され、前記制御装置に結合された装置記述のデータベースをさらに含む、請求項１記載の手持ち型フィールドメンテナンスツール。
【請求項５】
前記制御装置に結合された少なくとも一つの二次無線通信プロトコルモジュールをさらに含み、前記制御装置が、前記少なくとも一つの二次無線通信プロトコルモジュールを使用して前記装置記述にアクセスするように構成されている、請求項１記載の手持ち型フィールドメンテナンスツール。
【請求項６】
前記プロセス通信モジュールを介して生成される前記通信が、前記シミュレートされるフィールド装置に関連する指標をホストが示すことを許すためのさらなる通信パケットを含む、請求項１記載の手持ち型フィールドメンテナンスツール。
【請求項７】
プロセス通信ループを介してフィールド装置をシミュレートする方法であって、
手持ち型フィールドメンテナンスツールを前記ループに結合すること、
前記手持ち型フィールドメンテナンスツールによってシミュレートするフィールド装置を選択すること、
前記選択されたフィールド装置の装置記述にアクセスすること、
前記シミュレートされるフィールド装置の変量であるための、前記装置記述によって示される少なくとも一つのパラメータに関連するユーザ入力を受けること、及び
前記シミュレートされるフィールド装置のプロセス変量出力をシミュレートするように、前記装置記述および前記ユーザ入力に基づいて、前記ループ上で前記手持ち型フィールドメンテナンスツールとのプロセス通信を生成すること、を含み、
前記プロセス変量が、前記選択されたシミュレートされるフィールド装置から通信されたかのように、前記プロセス通信ループを介してプロセス制御装置と通信され、及び
前記プロセス通信が、シミュレートされたフィールド装置からのプロセス通信であることを示すデータを含む方法。
【請求項８】
前記手持ち型フィールドメンテナンスツールが複数のフィールド装置をシミュレートする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記装置記述にアクセスすることが、遠隔データベースと無線通信して前記装置記述を得ることを含む、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
手持ち型フィールドメンテナンスツールは公知である。このようなツールは、プロセス制御・計測産業において、オペレータが所与のプロセス施設中のフィールド装置と好都合に通信したり、それらをインタロゲートしたりするのに非常に有用である。そのようなプロセス施設の例は、石油、製薬、化学、パルプ及び他の流体処理施設を含む。そのような施設において、プロセス制御・計測ネットワークは、正しく機能している、及び／又は校正されていることを保証するために定期的にメンテナンスを要する何十又は何百もの様々なフィールド装置を含むことがある。そのうえ、プロセス制御・計測施設において一つ以上のエラーが検出された場合、手持ち型フィールドメンテナンスツールの使用は、技術者がそのようなエラーをフィールドにおいて速やかに診断することを可能にする。手持ち型フィールドメンテナンスツールは一般に、デジタルプロセス通信プロトコルを使用して知的フィールド装置を構成し、校正し、それに関する問題を診断するために使用される。
【０００２】
少なくともいくつかのプロセス施設は非常に揮発性又は爆発性とさえ言える環境を含むことがあるため、多くの場合、フィールド装置及びそのようなフィールド装置とともに使用される手持ち型フィールドメンテナンスツールは、本質安全要件と適合することが有益である、又はそれを求められることさえある。これらの要件は、適合性の電気装置が故障条件下でさえ発火源を生成しないことを保証するのに役立つ。本質安全要件の一例が、Factory Mutual Research October, 1998によって公布されたAPPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I, II and III, DIVISION NUMBER 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATION, CLASS NUMBER 3610に記載されている。本質安全要件と適合する手持ち型フィールドメンテナンスツールの一例は、商品名モデル475 Field CommunicatorとしてAustin, TexasのEmerson Process Managementから市販されているものを含む。
【発明の概要】
【０００３】
手持ち型フィールドメンテナンスツール及び対応する方法が提供される。手持ち型フィールドメンテナンスツールは、プロセス工業通信規格にしたがって通信するように構成されたプロセス通信モジュールを含む。制御装置がプロセス通信モジュールに結合され、選択されたシミュレートされるフィールド装置に関連する装置記述にアクセスするように構成されている。ユーザインタフェースが、シミュレートされるフィールド装置のパラメータに関連するユーザ入力を受けるように構成されている。制御装置は、ユーザ入力に基づいて、プロセス通信モジュールを介して通信を生成して、選択されたフィールド装置をシミュレートする。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１Ａ】本発明の実施態様が特に有用である手持ち型フィールドメンテナンスツールの概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施態様が特に有用である手持ち型フィールドメンテナンスツールの概略図である。
【図２】本発明の実施態様が特に有用である手持ち型フィールドメンテナンスツールの概略図である。
【図３】本発明の実施態様の手持ち型フィールドメンテナンスツールの構成図である。
【図４】本発明の実施態様したがってフィールド装置をシミュレートする方法の流れ図である。
【０００５】
詳細な説明
図１Ａ及び１Ｂは、フィールド装置２０、２３に結合された手持ち型フィールドメンテナンスツール２２の図である。図１Ａに示すように、手持ち型フィールドメンテナンスツール２２は一対の端子２５、２７を含み、これらの端子がテストリード３０、３２にそれぞれ結合し、そしてこれらのテストリードがフィールド装置２０の端子２４に結合されている。端子２４は、そのような手持ち型フィールドメンテナンスツールが装置２０に結合し、装置２０と対話することを可能にするための専用端子であることもできる。フィールド装置に結合するための端子２５、２７の利用は、手持ち型フィールドメンテナンスツール２２とフィールド装置２０との間の有線接続の例を示す。
【０００６】
図１Ｂは、手持ち型フィールドメンテナンスツール２２が、フィールド装置２３が結合されているプロセス制御ループ３４に直結する代替構成を示す。いずれの場合でも、手持ち型フィールドメンテナンスツールとフィールド装置との間の有線接続が、手持ち型フィールドメンテナンスツールが所望のフィールド装置２０、２３と対話することを可能にする。
【０００７】
図２は、無線フィールド装置１０４と対話する手持ち型フィールドメンテナンスツール１０２の図である。システム１００は、フィールド装置１０４と通信する手持ち型フィールドメンテナンスツール１０２を含む。手持ち型フィールドメンテナンスツール１０２は、通信リンク１１４を介してフィールド装置に１０４に通信的に結合されている。通信リンク１１４は、図１Ａ及び１Ｂに示すような有線接続ならびに現在使用されている、又は開発されている無線通信技術を含む適当な形態をとることができる。手持ち型フィールドメンテナンスツール１０２は、技術者が、FOUNDATION（商標）フィールドバス及び／又はＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルのようなデジタルプロセス通信プロトコルを使用して、フィールド装置１０４に関する問題を構成し、校正し、及び／又は診断するため、フィールド装置１０４と対話することを可能にする。ツール１０２のような手持ち型フィールドメンテナンスツールを使用して、フィールド装置１０４のようなフィールド装置から構成データを保存することができる。
【０００８】
フィールド装置１０４は、圧力又は温度のようなプロセス中の変量を感知し、その変量に関する情報をプロセス通信ループを介して送信する任意の装置であることができる。フィールド装置１０４はまた、プロセス通信ループから情報を受信し、その情報に基づいて物理的パラメータ、たとえば弁閉鎖を設定する装置であることもできる。フィールド装置１０４は、それに結合された圧力マニホルド１０６及び電子部品エンクロージャ１０８を有する工業プロセス流体圧力トランスミッタとして示されている。フィールド装置１０４は、例を示すためだけに提供されている。実際には、フィールド装置１０４は、任意の工業装置、たとえばプロセス流体温度トランスミッタ、プロセス流体レベルトランスミッタ、プロセス流体流量トランスミッタ、弁制御装置又は工業プロセスの計測及び／又は制御に有用である他の装置であることもできる。
【０００９】
手持ち型フィールドメンテナンスツール１０２は、一般に、表示装置１２０及び多数のユーザ入力ボタン１２２を含むユーザインタフェースを含む。表示装置１２０は、適当な表示装置、たとえばアクティブマトリックス液晶表示装置又は有用な情報を提供することができる他の適当な表示装置であることもできる。ボタン１２２は、手持ち型フィールドメンテナンスツールが指示され得る任意の数の機能に関連するボタンの適当な配列を含むことができる。ボタン１２２は、数字キーパッド、英数字キーパッド、適当な数のカスタム機能及び／又はナビゲーションボタン又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【００１０】
図３は、本発明の実施態様の手持ち型フィールドメンテナンスツールのシステム構成図である。ツール５２は、潜在的に爆発性の環境における安全性を保証することに役立つために、先に挙げたもののような少なくとも一つの本質安全規格と適合することが好ましい。手持ち型フィールドメンテナンスツール５２は少なくとも一つの無線プロセス通信モジュール１２１を含む。無線プロセス通信モジュール１２１の適当な例は、公知の無線通信プロトコル、たとえば公知の無線ＨＡＲＴプロトコル（ＩＥＣ６２５９１）にしたがって適切な信号を生成及び／又は受信するモジュールを含む。もう一つの無線プロセス通信プロトコルがＩＳＡ１００．１１ａに記載されている。図３は一つの無線プロセス通信モジュール１２１しか示さないが、今ある、又は今後開発される様々な無線プロセス通信プロトコルにしたがって通信するために適当な数の無線プロセス通信モジュールを使用することができることが明らかに考えられる。
【００１１】
手持ち型フィールドメンテナンスツール５２はまた、少なくとも一つの二次無線通信プロトコルモジュール１２３を含む。無線通信プロトコルモジュール１２３は、図３に仮想的に示す選択肢の一つ以上にしたがって通信することができる。具体的には、無線通信プロトコルモジュール１２３は、Bluetooth規格１２４（たとえばパワークラス２定格のBluetooth規格２．１）、Ｗｉ−Ｆｉ規格１２６（たとえばＩＥＥＥ８０２．１１．ａ／ｂ／ｇ／ｎ）、公知のＲＦＩＤ規格１２８、セルラー通信技術１３０（たとえばＧＳＭ／ＣＤＭＡ）及び／又は衛星通信１３２にしたがって通信することもできる。これらの通信技術及び方法は、手持ち型フィールドメンテナンスツール５２が、直接無線通信により、又はインターネットを使用して、無線ゲートウェイ又は他の適当な装置と直接通信することを可能にする。図３には一つの無線通信プロトコルモジュール１２３しか示されていないが、適当な数を使用することができる。無線プロセス通信プロトコルモジュール１２１及び無線通信プロトコルモジュール１２３それぞれは、有線プロセス通信モジュール１３８にも結合されている制御装置１３０に結合されている。制御装置１３０は、好ましくは、その中又は制御装置１３０に結合されたメモリの中に記憶された一連の命令を実行して、手持ち型フィールドメンテナンスタスクを実行するマイクロプロセッサである。有線プロセス通信モジュール１３８が、手持ち型フィールドメンテナンスツール５２を、端子１４２、１４４における有線接続を介してフィールド装置に物理的に結合することを可能にする。適当な有線プロセス通信の例は、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）（登録商標）プロトコル、FOUNDATION（商標）フィールドバスプロトコル、Profibusなどを含む。
【００１２】
手持ち型フィールドメンテナンスツール５２は、表示装置１２０及びキー１２２を使用してユーザインタフェースを生成するためのユーザインタフェースモジュール１５６を含む。モジュール１５６は、表示装置１２０と対話するために適当な表示装置ドライバ回路１５８及び／又はメモリを含むことができる。モジュール１５６はまた、ユーザ入力を受信するためにボタン１２２と対話するように構成されている入力回路１６０を含む。さらには、表示装置１２０がタッチスクリーンを含む実施態様において、モジュール１６０は、タッチスクリーンが受けるユーザのタッチ及び／又はしぐさに基づいて制御装置１３０へのユーザ入力データを生成するための回路を含むことができる。
【００１３】
手持ち型フィールドメンテナンスツール５２は、さらなる機能性を促進するいくつかのさらなるアイテムを含むことができる。具体的には、ツール５２は、ＧＰＳモジュール１５０のような位置検出モジュールを含むことができる。ＧＰＳモジュール１５０は、適宜、改善された精度のために広域補強システム（ＷＡＡＳ）をさらに使用するように構成されることもできるし、差分ＧＰＳ技術を使用して作動するように構成されることもできる。モジュール１５０は制御装置１３０に結合されて、ツール５２の地理的位置の表示を制御装置１３０に提供する。位置検出モジュール１５０は、好ましくはツール５２の内部コンポーネントであるが、外部にあり、適当な無線又は有線通信プロトコル、たとえばBluetooth １２４、ＲＦＩＤ１２８などを使用して、それに通信的に結合されることもできる。なおさらに、位置検出モジュール１５０は一般にＧＰＳモジュール１５０として説明されるが、既知の固定位置を有する無線トランシーバとの無線通信の相対的強さに基づいて手持ち型フィールドメンテナンスツールの位置を三角測量するための他の技術を使用することもできる。そのような無線三角測量技術の例は、三つ以上の固定位置ＷｉＦｉ通信ポイント、またはアクセスポイントとの通信に基づく手持ち型フィールドメンテナンスツール５２の位置の三角測量を含む。なおさらに、先に述べたように、本発明の実施態様は、一つ以上の無線プロセス通信プロトコルモジュール、たとえばモジュール１２１を使用する能力を含むこともできる。そのような三角測量技術は、固定位置無線フィールド装置との適当な数の無線対話を達成することができる場合にも使用することができる。最後に、手持ち型フィールドメンテナンスツール５２の位置を得るために提供される様々な方法が上述されているが、それらの方法を互いに組み合わせて使用して、さらなる精度及び／又は冗長度を提供することもできる。さらに、ツール５２はまた、好ましくは、制御装置１３０に結合されたコンパスモジュール１５２を含み、ツール５２が、それが指すコンパス方位を示すことができるようになっている。最後に、ツール５２はまた、重力に対するツール５２の傾きの角度に関する表示を制御装置１３０に提供するための、制御装置１３０に結合されたチルトモジュール１５４を含むことができる。しかし、さらなる感知軸が考えられる。
【００１４】
位置検出モジュール１５０、コンパスモジュール１５２及びチルトモジュール１５４は、手持ち型フィールドメンテナンスツールが、フィールド中の無線フィールド装置の物理的位置を見つける技術者又はエンジニアを支援する場合に特に有用である。精油所は、多くの場合、様々な場所に配置された、容易には目視できないものもある多数のフィールド装置を有する非常に大きなプロセス施設である。
【００１５】
プロセス制御システムのセットアップは、多くの場合、様々なフィールド装置をして、応答信号をシミュレートさせて、制御システム応答を観察し、それが正しいかどうかを決定することによって制御戦略を検証することを要する。これは、現在、実物のフィールド装置計器が設置され、駆動されることを要する。ひとたびこれらの基準が確立されたならば、フィールド装置が所望のデジタル信号を提供又は他のやり方で出力するようにフィールド装置を操作しなければならない。これは、フィールド装置をシミュレートモードに入れ、構成装置、たとえば手持ち型フィールドメンテナンスツールを使用して所望の出力をセットすることによって実施することができる。あるいはまた、所望の出力は、フィールド装置のセンサに外部ソースを実際に適用することによって得ることもできる。たとえば、プロセス流体圧力トランスミッタの場合、特定の圧力を加えることができる。シミュレーション能力はすべてのフィールド装置において常に利用可能であるわけではない。そのうえ、シミュレーション能力が提供されるとしても、使用することが困難である、又は煩わしいこともある。なおさらに、他方、外部ソース解決方法は、実現するのに非常に時間を要し、煩わしいことがある。
【００１６】
本発明の実施態様にしたがって、手持ち型フィールドメンテナンスツールは、プロセス制御ループ又はセグメント上の一つ以上のフィールド装置を実際に模倣する能力を提供される。このようにして、手持ち型フィールドメンテナンスツールは、それが実物のフィールド装置であるかのように挙動する。これは、計器がフィールド中に物理的に設置される前に制御セットアップを検証することができることを意味する。そのうえ、本発明の実施態様は、技術者にとっての使いやすさのために最適化されるシミュレーションインタフェースを提供することができ、技術者が、装置記述（ＤＤ）技術の使用によってシミュレートすべき特定のフィールド装置を選択することを許すことができる。加えて、本発明の実施態様は、シミュレートされるフィールド装置の構成が何であるべきか、及び動的な可変性出力が何であるべきかを指定することができる。
【００１７】
本発明の実施態様にしたがって、手持ち型フィールドメンテナンスツール５２は、制御装置１３０のメモリ又は制御装置１３０に結合されたメモリ内に記憶された装置記述のデータベースを含む。追加的又は代替的に、無線通信プロトコルモジュール１２３を介して遠隔装置から適当な装置記述を得ることもできる。
【００１８】
図４は、本発明の実施態様にしたがってフィールド装置をシミュレートする方法の流れ図である。方法２００は、手持ち型フィールドメンテナンスツール、たとえばツール５２の技術者又はユーザが装置シミュレーション機能を選択するブロック２０２において開始する。この選択は、適切なボタン１２２を押すことによって、又は手持ち型フィールドメンテナンスツールメニューのナビゲーションを介して実行することができる。ひとたび装置シミュレーション機能が選択されたならば、制御装置１３０は、表示装置１２０をして、ユーザが特定のフィールド装置を選択することに役立つ一つ以上のユーザインタフェース要素を提供させる。たとえば、ユーザインタフェースは、すべての既知のフィールド装置製造業者をリストするドロップダウンボックスを含んでもよい。そして、ひとたびユーザが装置製造業者を選択したならば、第二のユーザインタフェース要素が装置タイプの選択を提供することができる。ひとたび装置タイプが選択されたならば、第三のユーザインタフェース要素が、選択された製造業者によって製造される選択されたタイプのすべての既知のフィールド装置の包括的リストを提供することができる。ブロック２０４においてひとたびユーザが特定のフィールド装置を選択したならば、ブロック２０６に示すように、その選択されたフィールド装置の装置記述（ＤＤ）にアクセスする。さらには、ユーザが、フィールド装置が、ユーザに提示された、選択された製造業者からの選択されたタイプのフィールド装置のリストに提供されていないことを示すならば、方法２００は、手持ち型フィールドメンテナンスツールが、無線通信プロトコルモジュール１２３を使用して、選択された製造業者から入手可能な選択されたタイプのフィールド装置のオンラインデータベースにアクセスする能力を含むことができる。ブロック２０６において、必要な装置記述のアクセスは、好ましくは、手持ち型フィールドメンテナンスツール内に局所的に記憶された装置記述のデータベースの内部的ルックアップによって達成される。必要とされる装置記述が局所装置記述データベース内に記憶されていないならば、又はデータベースが提供されていないならば、手持ち型フィールドメンテナンスツール５２は、好ましくは無線通信プロトコルモジュール１２３を介してインターネット又は適当なネットワーク上で必要な装置記述にアクセスすることができる。ブロック２０６においてひとたび装置記述が取得されたならば、手持ち型フィールドメンテナンスツール５２は、シミュレーションが望まれる選択されたフィールド装置の能力及び挙動の包括的な記述を所有する。この時点で、方法２００はブロック２０８に続き、そこで、手持ち型フィールドメンテナンスツール５２が、シミュレートされるフィールド装置の特定のパラメータの構成を許すユーザインタフェースを技術者又はユーザに提示する。一例は、技術者が、シミュレートされるフィールド装置によって計測されるプロセス変量、たとえばプロセス流体圧又は温度を指定することを許すことであってもよい。ブロック２１０において、手持ち型フィールドメンテナンスツール５２はプロセス通信モジュールを介してプロセス制御装置と対話する。そのような対話の例は、有線プロセス通信モジュール１３８を使用する有線プロセス通信ループ又はセグメントを介する通信を含む。そのような有線プロセス通信の例は、ＨＡＲＴ（Highway Addressable Remote Transducer）（登録商標）プロトコル、FOUNDATION（商標）フィールドバスプロトコル、Profibusなどを含む。あるいはまた、手持ち型フィールドメンテナンスツールは、無線プロセス通信プロトコルモジュール１２１を使用する無線プロセス通信プロトコル、たとえばワイヤレスＨＡＲＴを介して通信することもできる。この意味において、手持ち型フィールドメンテナンスツールは、プロセス制御ループ又はセグメント上で通信して、技術者によってセットされたシミュレートされるフィールド装置の選択された変量又はパラメータをプロセス制御装置に示す。もちろん、本発明の実施態様はまた、装置シミュレーションモードにおいて作動する手持ち型フィールドメンテナンスツール５２が、技術者によって指示されるシミュレーションにしたがって、プロセス制御装置又は他の適当な装置から一つ以上の応答を受け、そのような応答に反応する能力をも含む。
【００１９】
手持ち型フィールドメンテナンスツールの出力は「偽りの」又はシミュレートされる信号を表すため、それはもちろん、プロセス制御施設のライブ運転中に使用されることを意図したものではない。その代わり、シミュレーションモードは、主に始動前のループ又はセグメントの検証として使用されることを意図したものである。さらには、偽信号がプラント運転に及ぼしうる有意な影響のせいで、制御システムがそのような信号を区別することができるよう、本発明の実施態様は、ブロック２１０におけるシミュレーション通信とともに提供されるシミュレーションフラグ２１２又は他の適当なデータ構造を含んでもよい。そのような通信の一例は、装置が実際にシミュレートされる装置であるかどうかを制御／ホストシステムがオペレータに示すことを可能にする、制御／ホストシステムへのさらなる通信パケットであってもよい。
【図１Ａ】
0005636107.tif 000002
【図１Ｂ】
0005636107.tif 000003
【図２】
0005636107.tif 000004
【図３】
0005636107.tif 000005
【図４】
0005636107.tif 000006