(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体分配器内の流体の圧力を表す入力信号を生成するセンサを含む該流体分配器を介する流体の流れを制御する前記流体分配システムの動作をモニターする方法において、
該流体の圧力範囲の限界を表す警報限界値を蓄積する工程と、該分配器内の該流体の圧力のサンプル値を検出するためにサンプリング期間中、前記入力信号を定期的にサンプリングする工程と、各サンプル値を前記警報限界値と比較する工程を有する方法であって、
さらに、該圧力の高警報限界値及び低警報限界値と、該圧力の高警告限界値及び低警告限界値を蓄積する工程と、該高警告限界値は該圧力の該警報限界値と許容値との間の大きさであり、該低警告限界値は該圧力の該低警報限界値と該許容値との間の大きさであり、
該サンプリング期間中に検出された該サンプル圧力値に応じて平均圧力値を決定する工程と、
該平均圧力値を選択した圧力限界値と比較する工程と、
前記高警告限界値より大きく、前記高警報限界値より小さい該平均圧力値の出現を所定回数カウントすることに応じて第１警告エラー符号を作成する工程と、
前記低警告限界値より小さく、前記高警報限界値より大きい該平均圧力値の出現を所定回数カウントすることに応じて第２警告エラー符号を作成する工程、
から成ることを特徴とする前記流体分配システムの動作をモニターする方法。
【請求項２】
前記平均圧力値の出現を所定回数カウントする工程は、前記平均圧力値の連続出現を所定回数カウントする工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記警告エラー符号を作成する工程は、さらに、前記高警報限界値を越えるサンプル圧力値に応じて前記高警報圧力品質指標を生成する工程と、
前記サンプリング期間中に各高警報圧力品質指標をカウントする工程と、
前記低警報限界値より小さいサンプル圧力に応じて低警報圧力品質指標を生成する工程と、
該サンプリング期間中に各低警報圧力品質指標をカウントする工程と、
該高警告限界値より小さく、該低警告限界値より大きいサンプル値に応じて、許容圧力品質指標を生成する工程と、
該サンプリング期間中に各許容圧力品質指標をカウントする工程と、
該サンプリング期間中に該高警報圧力品質指標と低警報圧力品質指標両方の出現を第１所定回数及び該許容圧力品質指標の出現を第２所定回数カウントすすることに応じて警告エラー符号を生成する工程、
から成ることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記警告エラー符号を生成する工程は、所定回数の連続サンプリング期間中、該高警報圧力品質指標と低警報圧力品質指標両方の出現を該第１所定回数及び該許容圧力品質指標の出現を第２所定回数カウントすることを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記許容圧力品質指標の出現を第３所定回数カウントすること応じて警報エラー符号を生成する工程をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の方法、
【請求項６】
サンプリング期間中、該高警報圧力品質指標及び低警報圧力品質指標両方の出現を第１所定回数より多い回数カウントすることに応じて警報エラー符号を生成する工程を更に有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
流体分配器を介する流体の流れを制御する流体分配システムの動作をモニターする方法において、該流体分配器は、該流体分配器内の該流体の圧力を表す入力信号を生成するセンサを有し、該モニターは、流体が分配される間であるＯＮ時間期間中行われ、該方法は該ＯＮ時間期間の初めから、該流体分配器内の該流体の該圧力のサンプル値を生成するために入力信号を定期的にサンプリングする工程と、該ＯＮ時間期間中、該入力信号の該サンプル値を許容圧力値を表す参照値と定期的に比較する工程を有する方法であって、
該ＯＮ時間期間及び流体が分配されないＯＦＦ時間期間の両方に亘りモニターが行われ、
該方法は、該ＯＮ時間期間の初めからＯＮ遷移時間期間を計測し、該入力信号のサンプル値が該参照圧力値にほぼ等しくなる前に参照ＯＮ遷移時間期間の値を超える該ＯＮ遷移時間期間に応じてＯＮ時間エラー符号を生成する工程を含むことを特徴とする前記流体分配システムの動作をモニターする方法。
【請求項８】
液体分配器内の流体の圧力を表す入力信号を生成するセンサを含む流体分配器を介する流体の流れを制御する分配システムの動作をモニターする方法において、該モニターは、流体が分配される間であるＯＮ時間期間中行われ、該方法は該流体分配器内の該流体の該圧力のサンプル値を生成するために該入力信号を定期的にサンプリングする工程と、該入力信号の該サンプル値を許容圧力を表す参照値と定期的に比較する工程とを有し、
モニターはＯＮ時間の期間及び流体が分配されていない間であるＯＦＦ時間期間に亘り行われ、
該入力信号はＯＦＦ時間期間の初めから定期的にサンプリングされ、
該参照値は該ＯＦＦ時間中の許容圧力を示し、
該ＯＦＦ時間期間の初めからＯＦＦ遷移時間期間を計測し、サンプル値が該参照値にほぼ等しくなる前に参照ＯＦＦ遷移時間の値を超える該ＯＦＦ遷移時間期間に応じてＯＦＦ時間エラー符号を生成すること、を有することを特徴とする前記流体分配システムの動作をモニターする方法。
【請求項９】
流体供給部に接続された流体分配器を介する流体の流れを制御する流体分配システムの動作をモニターする方法において、該流体分配器は、該流体分配器を介する流体流れれの特性を表す値を有する入力信号を生成するセンサを有し、該流体分配システムは流体が分配されるＯＮ時間期間を提供し、流体流の該特性の警報限界値を蓄積する工程と、流体のサンプル特性値を検出するためサンプル期間に亘り該入力信号を定期的にサンプリングする工程と、該サンプル特性値を該警報限界値と比較する工程と、サンプル特性値及び該警報限界値との間の所定関係に応じて警報エラー符号を生成する工程と、を有し、
該モニターは該ＯＮ時間期間及び流体が分配されていないＯＦＦ時間期間に亘り行われ、
該入力信号は該ＯＦＦ時間期間に定期的にサンプリングされ、
該警報エラー符号は静圧警報符号であることを特徴とする前記流体分配システムの動作をモニターする方法。
【請求項１０】
流体分配システムの動作をモニターすることに関連して使用される方法であって、該システムは流体供給部に接続される流体分配内の圧力を検知する制御部を有し、該流体分配器は分配器内に配置された圧力センサを有し、該流体センサは、流体が分配されているＯＮ時間期間中、該流体センサからの圧力値を表す圧力信号を生成し、
該方法は、流体の流れ特性をモニターする制御部を較正するためのものであり、該センサはノズルと該流体が通る較正ノズルとの間に位置し、該流体センサは流体が分配されない間であるＯＦＦ時間期間内の静圧値及び該ＯＮ時間期間の吐出圧力値を表す圧力信号を生成し、
該方法は、ノズルの大きさ及び所定のフローチャートを表す第１入力信号を蓄積し、所定の静圧値を表す第２入力信号を蓄積し、該較正オリフィスを表す第３入力信号を蓄積し、該入力信号に応じて理論吐出圧力値を計算し、所定回数の該ＯＮ時間期間、流体を該ノズルから分配し、所定回数のＯＦＦ時間期間、該ノズルを介する流体の分配を止め、該ＯＮ時間期間内の吐出圧力値を検出するために該所定回数のＯＮ時間期間毎に該圧力信号をサンプリングし、平均吐出圧力値を提供するために該所定回数のＯＮ時間期間に亘る吐出圧力値を平均し、該平均吐出圧力値を該理論吐出圧力値と比較し、該平均吐出圧力値と該理論吐出圧力値との差が所定の大きさを超えることに応じてエラー信号を提供し、該平均吐出圧力値及び該理論吐出圧力値との間の差が該所定の大きさより小さくなることに応じて該平均吐出圧力値を使用して一組の圧力制限値を計算することを有することを特徴とする流体分配システムの動作をモニターすることに関連して使用する方法。
【請求項１１】
少なくとも一つの流体分配器を介する流体流れの特性をモニターするためのモニタシステムであって、該システムは、該流体分配器を介する流体流れの特性を表す値を有する入力信号を提供するセンサを有し、
該システムは、複数の分配器を介する流体流れの特性をモニターするためのものであり、該システムは複数のセンサを有し、各センサは該流体分配器の一つに接続し、
該システムはさらに、複数のモニタ制御部を有し、各モニタ制御部は該複数のセンサの一つに接続し、各モニタ制御部は、該複数のセンサの各々からの該入力信号に応じて、該複数の流体分配器の各々に関連する出力信号を生成し、該複数のモニタ制御部と電気的に通信し、該複数の流体分配器の各々を介する流体流れに関するデータを選択的に表示するための該モニタ制御部からの該出力信号に応じる、オペレータ制御部と、を有することを特徴とするモニタシステム。
【請求項１２】
該複数のモニタ制御部と該オペレータ制御部とを接続し、その間を電気的に通信させるためのデータ通信ネットワークをさらに有することを特徴とする請求項１１に記載のモニタシステム。
【請求項１３】
該モニタ制御部の各々は、さらに複数の参照信号を蓄積するためのメモリーと、一の該入力信号と複数の参照信号の少なくとも一つを定期的に比較することに応じ、該出力信号を生成するために該メモリーに接続されたデータプロセッサと、該データプロセッサ及び該データ通信ネットワークと電気的に通信する第１通信プロセッサ、を更に有することを特徴とするモニタシステム。
【請求項１４】
該オペレータ制御部は入力データ信号を提供するための入力装置と、表示装置と、該入力装置、該表示装置及び該データ通信ネットワークに電気的に接続された第２通信プロセッサ、を備えることを特徴とする請求項１３に記載のモニタシステム。
【請求項１５】
データ通信ネットワークは、さらに、該モニタ制御部の各々と共に配置され、該第１通信プロセッサと、電気的に通信する第１インターフェースと、該オペレータ制御部と共に配置され、該第２通信プロセッサと電気的に通信する第２インターフェースと、該第１及び第２インターフェース間でデータを送信するために、該第１及び第２インターフェースと電気的に通信する通信リンク、を有することを特徴とする請求工１４に記載のモニタシステム。
【請求項１６】
複数のオペレータ制御部を更に備え、該制御部が該複数のモニタ制御部と電気的に通信し、該モニタ制御部からの該出力信号に応じて該複数の流体分配器の各々を介する流体流れに関するデータを選択的に表示することを特徴とする請求項１１乃至１５の何れか一つに記載のモニタシステム。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、モニタ機器に関し、特に、流体分配装置の動作上の不具合を検知するための方法と装置に関する。
ある形式の典型的な流体分配装置は、材料の供給部に接続された注入口と流体分配器に接続された吐出部を有するポンプを備えている。精密な分配のために、その分配器は、噴霧ノズルや流体用チップのような吐出用開口部を、流体が通過できるようにするためのバルブを備えている。別の装置では、その分配器のバルブが、プログラム式の制御部によって操作されるので、流体が精密に、または計量されて分配される。
多数の応用例においては、精密なパターンまたは計測された量、あるいはその両方が分配されることが望ましい。操作の際に、精度または正確な計測は、ノズルの磨耗、流体純度、ノズルの目詰まり、およびポンプの性能を含む多くの要素に影響される。材料の流動経路の目詰まりは、特に分配器において、精密分配システムの性能に悪い影響を与える典型的な問題である。例えば、複数構成の缶の内側の塗装をするために使用される精密分配システムにおいては、目詰まり、または磨耗した噴霧ノズルでは、その缶は、不完全か不適当な塗装しかされない。
その缶は、通常、毎分数百個の限度の割合で、量産プロセスの間に塗装される。つまり、不適当な動作をする分配器、特に目詰まりまたは磨耗したノズルにより、その流体分配器の故障が検知されるまでに、多数の塗装不良缶が製造されてしまう。塗装不良缶は、缶の保存機能に悪影響を与える恐れがある。ある場合には、その缶は、劣化の加速（例えば、保管寿命の短期化）という被害を受け、他の場合には（例えば、飲食物に対して）、その内容物が悪影響（味や損傷）を受ける可能性がある。従って、塗装不良は、除去されて廃棄されるか、検査、人手による分類、洗浄、および再塗装による再処理が必要であるので、塗装不良は、好ましくなく、実質的な費用を増大させる。
上記の問題は、本発明の出願人であるＳ．Ｌ．Ｍｅｒｋｅｌに対して、１９８７年５月２６日に発行された米国特許第４，６６８，９４８号で説明されている流体分配装置モニタで、取り扱われている。そのモニタは、ガンがオンの間、オペレータによって設定された定常圧力より多少低い圧力にするために、較正済みのオリフィスが使用されているアナログ制御システムを使用する。その圧力は、ガンを通過する流体の流動状態をモニターするために、ガンのオンとオフの両方の間、ノズル及び較正済みオリフィス間の圧力が測定される。オンの間は、そのオリフィスでの圧力低下は、例えば、5480 KN/m2(800psi)の静圧力に対して、例えば、約340-410KN/m2(50-60psi)である。各缶を連続して塗装するために、ガンがオンおよびオフされる間に、不都合な流動や圧力状態を検出するために、吐出圧の大きさが基準信号と比較される。エラー信号が生成される前に、所定の回数の吐出圧エラー状態を検出するために、カウンタが使用される。
圧力変換器によって検出された吐出圧が、所定の高圧力または低圧力基準信号より大きい場合に、警報エラー信号を生成するために、塗装プロセスの間、制御システムが動作する。不都合な流動状態は、磨耗または目詰まりしたノズルによって発生し、検出された圧力信号が圧力基準信号を超えると、オペレータに対する警告信号が生成される。所定の圧力基準信号の大きさを変更することにより、検出プロセスの感度を変化させるための調整機構を、本モニタは備えている。また、過剰な圧力損失や圧力信号の不在を表す測定吐出圧の急激な偏位を検出するように、その制御部は設定される。さらに、流体分配装置が遮断されると、つまり、オフになると、ポンプ故障の検出のために、同じ圧力変換器がモニターされる。上記のどの状況においても、生成されたエラー信号は、流体分配器の動作を停止させる。
上記のアナログモニタ制御部によく使用される圧力変換器は、低レベル出力信号を生成する。しかし、その変換器は、高レベルの電気的ノイズの可能性がある環境に設置される。従って、流体分配器に取り付けられた圧力測定変換器から数フィート以内に、前置増幅器を置く必要がある。さらに、殆どのアナログシステムがそうであるように、このモニタ制御部もノイズに影響され易く、また較正を難しくして、偶発的な変化を受けやすいドリフトをする傾向もある。また、塗装不良の缶をさらに高い信頼度で検出するために、塗装エラー信号が生成される前に、少なくとも２流体分配サイクルにわたる不十分な吐出圧を、本モニタは検出する必要がある。従って、サイクル毎に、つまり、缶毎について、流体分配サイクルの品質を、モニターすることはできない。
上記システムの数点の欠点を克服した流体分配装置が、本発明の譲受人の副主題である日本出願公告第６１−２７８３７３（Ａ）号で開示されている。そのモニタにより、流体が分配されている間に、処理装置が所定の回数だけ流体分配器から圧力信号をサンプリングする。各サンプル圧力信号は、許容圧力範囲の上限および下限と比較される。さらに、その許容圧力範囲の上限および下限を超えるサンプル圧力信号は、それぞれ独立に数えられる。この制御装置は、警報が鳴る前に、所定の数のサンプル圧力信号が、上限か下限のどちらかを超えることを要求する。また、流体分配器を開閉するために使用される流量制御バルブ用ソレノイドの電流と電圧をサンプリングするために、上記のサンプリング・プロセスを使用でき、それにより、流量制御バルブが適切な動作をしているかを表示する。
上記のサンプリング・モニタ装置は、以前のアナログ・モニタ制御システム以上の利点があるが、以前の流体分配器用モニタ制御システムの多数の欠点も引き継いでいる。以前の制御部は、修正行為が必要な警報状態を検出するが、発生しそうな故障と、その故障個所がどこであるかに関する警告情報を提供するためのデータの収集に関する、包括的な方法を提供していない。さらに、以前の制御装置では、生産ラインのオペレータが各流体分配器を、その物理的位置でモニターする必要がある。また、１台以上のモニタ制御部の状況を、離れた場所でモニターする機能もない。さらに、以前のシステムでは、生産ライン上の各流体分配器は、専用のモニタ制御部を有していて、各制御システムは、他のプロセス制御機器、例えば、警告ランプ及び他の表示器に接続されているが、特定の故障もしくは故障診断を識別することに関して、生産ラインのオペレータには、詳しい情報は殆どもしくは、全く提供されていない。その上、以前の圧力モニタシステムは、相対的に使いにくいか、または貧弱な性能にしか較正されず、例えば、何が問題であるかの表示が無いままに、ノズルが磨耗した状態で較正されるという、較正システムしか備えていなかった。
発明の概要
上記の欠点を克服し、流体分配装置の動作をモニタするためのさらに高度なシステムの提供のために、本発明は、修正作業が行えるように、不都合な流動状態の初期の段階で、オペレータに早期警報表示を行う方法と装置を提供する。それらの不都合な流動状態の進行は、それらが修正されるか、または警報指標に関する生成、表示、および作業を要求する時点に到達するまで、モニタされる。従って、本発明は、長時間にわたる、流体分配器における圧力の警告や警報状態を検出し、さらに追求する目的に特に適合し、１つ以上の塗装ラインに関連する多数の流体分配器を備えた量産の実用に、特に有用である。
本発明の原理と、その実施例によれば、流体センサ、例えば、正力変換器は、複数の流体分配器のそれぞれに接続される。各圧力変換器は、較正済みのオリフィスを有する流量制限器と、流体分配器の流量制御バルブの間に設置され、ガンがオンの間の吐出圧と、ガンがオフの間の静圧を測定する。各圧力変換器は、その流体分配器での流体の流動特性を示す吐出圧信号を生成する。各圧力変換器は、その流体分配器から離れてマイクロプロセッサを内蔵した、モニタ制御部に接続され、データ通信ネットワークにより、複数のモニタ制御部と、その流体分配器から離れて配置されている１台以上のオペレータ制御部との間の電気的な通信が可能になっている。
各モニタ制御部は、その流体分配器を経由して、流体が分配される間と、流体が分配されない間の両方で、圧力変換器からの圧力入力信号と、定期的にサンプリングする。モニタ制御部は、その静圧および吐出圧のサンプリング値と、複数の各静圧および吐出圧の基準値、または圧力限界とを、定期的に比較するプロセスを実行する。本発明において、受け入れ可能または正常であると考えられる単一の圧力またはある範囲の圧力の見地から、静圧と吐出圧は定義される。通常、吐出圧は、望ましいか、または受け入れ可能な圧力値の範囲の見地から定義され、静圧は、単一の望ましい、または受け入れ可能な圧力値の見地から定義される。警告圧力限界および警報圧力限界は、受け入れ可能な吐出圧範囲の上方と下方に設定され、警報圧力限界は、受け入れ可能静圧力値の上方と下方に設定される。一般に、吐出圧力値が警告圧力限界と、警報圧力限界の間にあるときは、警告エラー状態であり、静圧または吐出圧が、その警報圧力限界の範囲を超えるか、または範囲外であるときは、警報圧力状態である。流体分配装置内の動作状態を示す圧力品質指標は、測定された流体圧力値と種々の警告および警報圧力限界との間の所定の関係に応じて、作成される。
本発明は、警告および警報エラー信号、および関連する圧力品質指標を生成するための数点の独自な戦略を提供する。その戦略は、個別または組み合わせて使用できる。先ず、例えば、６４個の圧力サンプルのサンプリング期間に、測定された静圧と吐出圧の平均値が、静圧および吐出圧の警告圧力限界と警報圧力限界の上限値及び下限値と比較される。それらの平均圧力値が、それぞれ警告圧力限界と警報圧力限界を超えている場合は、警告および警告エラー符号が作成される。関連する戦略においては、警告エラー符号が作成される前に、所定の個数の連続した圧力サンプルが、警告圧力限界の上下限値を超えていなければならない。これは、警報エラー符号が与えられる前に、安定した圧力状態を必要とする。別の戦略では、例えば、６４個の圧力サンプルのサンプリング期間に、サンプリングされた圧力値が対応する圧力限界を超える度に、静圧と吐出圧の警告および警報品質指標が数えられる。所定の個数の静圧と吐出圧の警告および警報品質指標のカウントに応じて、警告および警報エラー符号が作成される。例えば、モニタ制御部は、異なる圧力品質指標の発生の所定の分布、例えば、近似的ガウス分布の関数として、警報及び警告エラー符号を作成する。
警報エラー符号は、流体が適切に分配されず、満足な製品が生産されない可能性の高さと警報エラー符号の発生に相関があるように、設定される。従って、警報エラー符号の発生により、緊急な行動と修正を必要とする流体分配器における流体の流動状態が表される。あるいは、流体分配器中の流体の流動状態は悪化しているが、受け入れ可能な製品が未だ生産されている確率の高さと相関があるように、警告エラー符号が設定される。従って、警告エラー符号は、正常範囲から外れてはいるが、未だ警報エラー符号が必要な重大な状態ではなく、流体分配器を通過する流体の流動状態を表している。流体分配器の運転を停止して、それを作動不能にする必要のある状態が発生する前に、問題の発生が予期され、修正され得る時点で、本発明の圧力信号の分析方法により、オペレータに、さらに多くの情報を供給するという利点が提供される。
さらに、モニタ制御部は、流体圧力値が、静圧力値と吐出圧力値の間で変化するために必要な遷移期間を、調整する。従って、本発明には、バルブ動作をモニターするために、電流または電圧センサあるいはその両方を追加しないで、流体分配器のバルブの開閉をモニターできるという利点がある。
本発明の別の実施例において、１台以上のリモート・オペレータ制御部は、各流体分配器に関連しているモニタ制御部からのデータを受け取り、また保存する。その結果、オペレータは、いずれかの流体分配器に関連した警告および警報エラー符号を、離れた場所でモニターするために、そのオペレータ制御部を使用できる。オペレータ制御部と全モニタ制御部とを、最小限の配線によって接続するという利点を有するデータ通信ネットワークによって、リモート・オペレータ制御部を、使用することができる。さらに、そのデータ通信ネットワークには、さらに大きな耐ノイズ性があり、また流体分配器、モニタ制御部、およびオペレータ制御部の種々の組み合わせに関して、さらに高い融通性がある。
また、モニタ制御部によって作成される特定の警報あるいは警告エラー符号の原因であり、流体分配器に関連がある種々の状態を、選択的に表示するために、本発明のオペレータ制御部を、診断目的で使用できる。
本発明は、さらに、ノズル寸法、供給される流体の静圧、および使用される較正済みのオリフィスの関数として、理論的な吐出圧を計算しモニター制御部を較正する方法も提供する。その理論的な吐出圧は、数サイクルの流体分配サイクルの間に測定された吐出圧の平均と、比較される。その理論値と平均吐出圧力値は、流体分配器が設定され、また正しい動作をしているかを判定するために比較される。本発明の較正方法は、さらに信頼性の高いモニタ制御部の動作を提供するという利点を、有している。
また、本発明は、流体分配器の長手方向の中心線に関して、変換器を任意の位置で旋回、回転、およびロックでき、流体分配器に変換器を取り付けるための取付部も、備えている。上記の構造は、圧力センサが容易にアクセスされ、その配線は、他のシステム部品の妨害をしないように、圧力センサを取り付けられるという利点がある。
さらに、本発明の上記の実施例は、性能を改善し、重大な事態になる前に、不都合な流動状態を修正し、従って、モニタ制御部が使用されている、関連生産ラインの効率を改善するという利点を有している。そのようなラインが遮断される時間の削減は、それに関係するコストを実質的に削減する。本発明の前述及び他の目的や利点は、添付の図面と、下記の詳しい説明により、さらに明白になる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に関わる流体分配ガンの断面図である。
図２は、圧力変換器用旋回取付具の構成部品の部分断面下面図である。
図３は、流体分配ガンとその関連制御部に動作可能に接続されている本発明のモニタ制御部と、関連するオペレータ制御部の略ブロック図である。
図４は、モニタ制御部内のデータプロセッサによって実行されるメインルーチンのフローチャートである。
図５は、流体分配タイミング信号と、流体分配器内での圧力の関係を図解しているタイミングチャートである。
図６は、図４のメインルーチン中のモニタ・サブルーチンのフローチャートである。
図７は、図６のモニタ・サブルーチンで呼び出されるオン時間評価サブルーチンのフローチャートである。
図８Ａ乃至８Ｃは、図６のモニタ・サブルーチン内で実行される圧力評価サブルーチンを図解したものである。
図９は、図８の圧力評価サブルーチン内で実行される警告カウンタサブルーチンのフローチャートである。
図１０は、図６のモニタ・ルーチン内のオフ時間評価サブルーチンのフローチャートである。
図１１は、モニタ制御部内の通信プロセッサによって実行される較正サブルーチンのフローチャートである。
図１２は、サンプリング期間中に取られる圧力サンプル値のガウス分布の関数として、エラー符号を作成するプロセスを図解しているフローチャートである。
発明の詳細な説明
流体分配ガン
図１は、既知の流体分配ガン１０を示し、その１個以上のガンが、缶等の対象物に流体を噴霧するか、または小出しに（分配）するために塗装ラインで使用され、対象物は、そのガンを通過しながら搬送される。望ましい実施例において、ガン１０は、オハイオ州アムハーストのノードソン社製の型式Ａ２０Ａのガンである。各流体分配ガンは、既知の方法で機械制御部１２及び本発明の流体分配モニタ１４に、動作可能なように接続される。機械制御部１２は、流体分配ガンの動作を制御するために、種々のプロセス状態に反応する。この説明の目的のために、機械制御部１２は、入力信号を流体モニタ１４に供給し、その流体モニタから出力信号を受け取る流体分配ガン、加圧された流体源、コンベア・モニタ機能もしくは他の装置に関連した、１台以上の制御ユニットを、まとめて指している。流体分配モニタ１４は、機械制御部１２がガン１０をオンおよびオフする両方の時間に、ガン１０内の流体の流動特性、例えば、流体圧をモニターする。流体分配モニタ１４は、流体の流動状態信号、例えば、オペレータに対して表示され、流体分配ガン内で測定される、異常な静圧および吐出圧を示す警告および警報信号を、作成する。さらに、その警報信号は、ガン１０をオフにするか、または他の修正動作を果たすために、機械制御部１２に送られる。
一般に、流体分配ガン１０は本体１６を備え、該本体１６を通り、その一端の流体ノズル２０に流体が供給される。バルブ２２の開閉は、本体１６の他端に取り付けられているソレノイド２４によって制御される。本体１６は、本体拡張部２８に接続された、通路口本体ブロック２６を備えている。その本体ブロック２６は、くり広げ加工され、ソレノイド２４のケースにねじで接続されている貫通穴３０を有している。軸方向の貫通穴３０は、図３で概略的に示されている加圧された流体源２０２に接続されている、流体入力ポート通路３２と流体の送受をし、内部通路で接続されている。その流体入力通路３２は、較正済みのオリフィス・プレート３８が取り付けられている接続通路３４の一端に、接続されている。その接続通路３４の他端４０は、中間通路４１によって、接続通路３４の他端４０と、圧力抜き流体通路４４との間の流体の送受を行う第１の流体流動チャンバ４２に、接続されている。その流体通路４４は、センサ、例えば、圧力変換器５０が取り付けられている、旋回取付具４８（図２）を通過して伸びている変換器取付通路４６に、接続されている。その圧力変換器５０は、圧力センサと信号増幅器を備え、またノイズにあまり影響されない圧力信号を生成する、例えば、オハイオ州コロンバスのSensotec社製で市販されている型式ＬＶの圧力送信機である。
図２を参照すると、変換器が、その配線を捩らず、また他の機器の妨害をすることなく容易に取り付けできるように、その旋回取付具４８は、圧力変換器５０が、その旋回取付具４８の長手方向の軸に関して、異なる角度の位置に選択的に配置され得るようにしている。センサ取付具は、本体１６内のねじ穴７４にねじ込まれている、第１のねじ端部７２を有するステム７０を、備えている。Ｏリング７６は、そのステム７０と本体１６との間の流体シールを提供する。ステム７０は、それ自体の長手方向の主要部に沿って伸びている円筒形の胴部７８を有している。軸８０は、その円筒形胴部７８に固着され、その円筒形胴部７８の直径より、十分に小さい直径を有している。旋回部材８２は、円筒形胴部８４の内部中央にある穴８６を有する、円筒形胴部８４を、備えている。その円筒形の穴８６は、軸８０上の位置決めリング８８の外周面上に、摺動可能なように取り付けられる寸法である。その結果、旋回部８２は、ステム７０の中央の長手方向の軸８９に関して、自由に回転できる。軸８０は、止めナット９２が螺合されている、外周ねじ端部９０を有している。その止めナット９２が締め付けられていて、止めナットが、それ自体とステム７０との間に、旋回部８２を挟み付けているために、ステム７０の長手方向の軸８９に関して、選択可能な角度にその旋回部をロックすることができる。
流体チャンバ９４は、内部穴８６と、ラジアル通路９８の一端に接続している環状溝９６との間に、形成されている。ラジアル通路９８の他端は、軸９０及びステム７０の円筒形胴部７８中央を貫通して伸びている、流体通路４６の一端部に交差し、また接続している。また、流体チャンバ９４は、旋回部８２上の取付部材１０２の内部中央で伸びている、旋回流体通路１００とも接続している。取付部材１０２は、ステム７０及びその中心軸８９に関して、ラジアル方向で、一般的に、垂直方向に伸びている。取付部材１０２は、変換器の構成要素５０と螺合するねじ山を、備えている。また、Ｏリング１０６は、変換器５０と旋回部８２との間の流体シールを提供する。軸８０上の環状溝１１２と１１４に配置されているＯリング１０８と１１０は、軸８０と旋回部８２の内部穴８６との間の流体シールを提供する。
図１を参照すると、種々の入力信号に応じて、機械制御部１２は、オンおよびオフ信号をソレノイド２４に与え、ソレノイドは、それに応じてバルブ２２を開閉するので、流体分配ガン１０をオンおよびオフすることができる。その流体分配ガンがオンになると、流体は、吸入ポート通路３２と較正済みオリフィス・プレート３８を通過する。流動関連パラメータ、例えば、静圧、制御バルブの状態、ガンのオリフィス寸法等が仕様内であれば、その較正済みオリフィス・プレートは、多少の圧力低下、望ましいのは、少なくとも340KN/m2(50psi)だけ圧力を低下させる。従って、圧力変換器５０によって測定される第一の流体流動チャンバ４２の圧力は、静圧または較正済みオリフィスによる圧力低下分だけ少ない、調整済み静圧に等しい。また、その測定された圧力は、流動関係パラメータの変化の関数として変化する。さらに、液体は、ソレノイドバルブ２４の電機子５６にある開口部５４を通過する。その開口部５４は、第二流体流動チャンバ６０に向かって開口している電機子ポート５８を有する、内部通路に接続されている。その結果、較正済みオリフィス・プレート３８を貫流する流体は、第一チャンバ４２、開口部５４を経由して電機子５６さらにポート５８を貫流し、第二チャンバ６０に流入する。従って、その流体は、貫通穴３０、バルブ２２およびノズル２０を貫流して、対象物、例えば、ノズル２０の近くにある缶６２を塗装する。
流量制御バルブ２２を開くソレノイド２４が起動されると、それによって、ガン１０がオンになると、較正済みのオリフィス・プレート３８は、流体分配ガン１０の流動チャンバ４２と６０の内部の圧力を、低下させる。その圧力低下は、パラメータ自体の変動を測定するよりも、さらに容易に測定される。ガンがオンになるときに測定された第一流体流動チャンバ４２の内圧は、この応用例の目的のために、「吐出圧」と呼び、較正済みのオリフィス・プレートによる吐出圧の低下分だけ少ない設定静圧に等しい。通常の流動状態で、所定の圧力、例えば、5480KN/m2(800psi)の静圧の下で、その較正済みのオリフィスは、少なくとも340KN/m2(50psi)だけ吐出圧を低下させる。従って、通常の吐出圧は、約5140KN/m2(750psi)である。
流動制御バルブ２２が開くと、ノズル２０が目詰まりし、そのノズル２０を通過する流量が減ると、吐出圧は通常より高くなり、圧力低下は少なくなる。この高くなった吐出圧の値は、流体分配モニタ１４により検出される。同様に、ノズル２０が磨耗し、それを通過する流体の流量が増えると、吐出圧は減少し、較正済みのオリフィスによる圧力低下は、増大する。減少した吐出圧は、流体分配モニタ１４に検出される。さらに、ガン１０がオフになると、第一チャンバ４２の内圧は、ガン１０に供給される流体の静圧にほぼ等しいことが、予期される。較正済みのオリフィス・プレートの出力における、その予期された圧力の変動が、変換器５０に検出されて、流体分配モニタ１４により、分析される。流体分配モニタ１４は、液体の流動状態信号とデータを、流体分配ガン１０を貫流する流体の状態の変化に影響を与える、第一チャンバ４２における流体圧力の測定された変動の関数として、出力する。
流体モニタ装置の制御
図３は、本発明に関わる流体分配装置の略ブロック図である。任意の台数の流体分配ガン１０、２００、および２０１が、流体源２０２、２０３、および２０４に接続され、また加圧された流体を、それらの流体源から受け取る。各ガンは、個別の流体源を持つか、または共通の流体源から、独立に調整されることもある。例えば、量産型の塗装システムでは、ガンは、缶のコンベアに隣接して配置され、缶がガンを通過するときに、缶の内部に被膜を噴霧するために使用される。さらに、各ガンの関係する近接センサ（図示無し）は、缶が対応するガンに到達する前に、缶の存在を検出するために使用される。ガン１０、２００、および２０１に関係する近接センサは、それらに対応する機械制御部１２、２０５、および２０６の一部である。各機械制御部は、機械制御部１２に関係して示されているガンタイマー２０８等のタイミング機器を備えている。塗装される缶の存在を示すセンサからの信号に応じて、ガンタイマーは、タイミング信号をガン１０、２００、および２０１に供給し、ガンをオンにするので、それから流体を分配して、缶を塗装する。所定の時間の経過後、機械制御部１２、２０５、および２０６内のガンタイマーは、タイミング信号の状態を変えて、ガン１０、２００、および２０１をオフにする。ガンがオンおよびオフの間、圧力変換器等のセンサ５０、２１０、および２１２は、各対応するガン１０、２００、および２０１における較正済みのオリフィス・プレートとノズルとの間の圧力を連続的に測定する。モニタ制御部１４、２１４、および２１６は、それぞれ対応するガン１０、２００、および２０１と関連づけされてはいるが、離れた場所に配置されている。例えば、各モニタ制御部は、それが関係する圧力変換器や流体分配ガンから、数インチから１００フィートまでの、どの範囲に配置されてもよい。さらに、モニタ制御部は、通信ネットワーク２１８に接続され、１台以上のオペレータ制御部２２０および２２２とデータの送受を行う。オペレータ制御部は、全モニタ制御部からのモニターされたデータが、オペレータに表示される要である。また、オペレータ制御部は、任意のモニタ制御部に送信されるオペレータからの入力データを受け取る。オペレータ制御部および一部または全てのモニタ制御部は、数インチから1520m(5000フィート)以上の距離だけ離れていてもよい。従って、任意の特定システムにおいては、プロセス若しくは生産ラインの構成として、多数の流体分配ガンと、それと同数の関連モニタ制御部があるが、そのガン内部の流体の流動状態をモニターするオペレータ制御部は、比較的少数しかない。各オペレータ制御部は、全ガンの流動状態を離れた位置でモニターでき、どこにでも、例えば、１台以上のガンの側に、対応するプロセスラインに関連した１台以上のプロセス制御ステーションに、プロセス制御センタまたはサービスセンタ等の別の部屋または別の施設に、配置してもよい。一般的な缶塗装工場は、２または３ラインの缶塗装ラインを持ち、各ラインに５から７台の塗装ガンを有している。
全てのモニタ制御部は、同じ構造なので、モニタ制御部１４のみについて詳しく説明する。圧力モニタプロセスは、アリゾナ州チャンドラのMicrochip Technologies社製のPIC16C5X等の、市販のマイクロコントローラによって実現されるモニタ・コントローラ２２４により実行される。モニタ・コントローラ２２４は、データ・プロセッサ２２８の動作を制御する、プログラムされた命令を保存するために、メモリ素子、例えば、ＥＰＲＯＭ２２６を使って動作する。そのデータ・プロセッサは、ＥＰＲＯＭ２２６内のプログラム命令に対応して、レジスタ２３０を使用して、種々のタイマーやカウンタを実現する。さらに、レジスタ２３０は、モニタ・コントローラ２２４と機械制御部１２との間で伝送されるデータ用の、一時的な記憶部にもなる。モニタ・コントローラ２２４用の動作プログラムは、マイクロコントローラ２２４に関連するＲＩＳＣアセンブラ言語で書かれて、ＥＰＲＯＭ２２６に保存されている。ＭＣ通信プロセッサ２３２は、ＲＳ−２３２Ｃインターフェースに類似した構造の双方向リンク２３６経由で、モニタ・コントローラ２２４と通信している。ＭＣ通信プロセッサ２３２は、アリゾナ州フェニックスのMotorola社から市販されている"NEURON CHIP"プロセッサを使用して、実施できる。"NEURON CHIP"プロセッサ用の開発ツールやソフトウェアは、カリフォルニア州Los GatosのEchelon社から市販されている。
ＭＣ通信プロセッサ２３２とＯＣ通信プロセッサ２４２は、"NEURON CHIP"プロセッサにより決定されている、データ通信サイクルとプロトコルに応じて、データを交換する。あるデータ、例えば、塗装済みの缶の数や現在の圧力の測定値は、約500mS毎に実行され、連続的に反復される、データ伝送サイクルの間に、ＭＣ通信プロセッサ２３２からＯＣ通信プロセッサ２４２に送信される。さらに、通信プロセッサ２３２と２４２の一方が、オペレータ入力または他のプロセス条件に応じて、他方のプロセッサとの、非同期データ伝送サイクルを開始できる。例えば、オペレータまたはプロセスによって決定された異なる時間に、ＭＣ通信プロセッサ２３２は、データを、ＯＣ通信プロセッサ２４２に送信するが、そのデータは、例えば、電源オン構成データ、モニタ制御部に関連する特定のガンに関係する設置データ、新しく発生したエラー符号、較正モードの実行の間に生成されて新しく計算された圧力限界、モニタ制御部により決定された現在の吐出圧および静圧を、含んでいる。また、オペレータまたはプロセスによって決定された別の時間に、ＯＣ通信プロセッサ２４２は、データをＭＣ通信プロセッサ２３２に送信するが、そのデータは、例えば、現在の時刻と日付、オペレータが起動する押しボタン２４８等により生成される診断エラー符号情報等のデータの要請を含む。
ＭＣ通信プロセッサは、それ自体にＥＰＲＯＭとＲＡＭを備え、外部メモリ２３４とも通信する。さらに、ＭＣ通信プロセッサ２３２は、ＲＳ−４８５の構成を有するネットワーク２１８経由で、オペレータ制御部２２０と通信する。ネットワーク２１８は、モニタ制御部１４に関連する送受信ネットワーク・インタフェース２３８と、オペレータ制御部２２０にある第二の送受信ネットワーク・インタフェース２４０を含んでいる。ネットワーク・インタフェース２３８と２４０は、ネットワーク媒体、または４線式ケーブル等のリンク２４１によって連結されている。
全てのオペレータ制御部は、オペレータ制御部２２０と同じ構造である。オペレータ制御部２２０により、ＭＣ通信プロセッサ２３２と同じＯＣ通信プロセッサ２４２は、外部メモリ２４４に接続されている。ＯＣ通信プロセッサ２４２は、また、押しボタン２４８とＬＥＤディスプレイ２５０に接続している入出力インタフェース２４６に接続されている。また、ＯＣ通信プロセッサ２４２は、液晶ディスプレイ（“ＬＣＤ”）または他のディスプレイ機構等のディスプレイ２５４と通信可能にする、ディスプレイ・ドライバ２５２にも接続されている。オペレータは、オペレータ制御部２２０と２２２のどちらかの押しボタン２４８を使用して、構成データを表す入力データ信号を入力して、モニタ制御部１４、２１４、および２１６のそれぞれに対するパラメータを、設定する。
特定のモニタ制御部に関係し、オペレータ制御部２２０で入力されたデータは、そのモニタ制御部に即時に伝送されるが、そのデータは、オペレータ制御部に関連するメモリに保存される。ＬＣＤディスプレイ２５４に表示されるメッセージは、モニタ制御部１４で作成される。従って、オペレータ制御部２２０内のＯＣ通信プロセッサは、ネットワーク・インタフェース２４０、入出力インタフェース２４６、またはディスプレイ・ドライバ２５２のどれかと単純に通信するだけで、モニタ制御部１４が、その機能を実行するために必要なプログラムの実行は、一切しない。従って、オペレータ制御部が、モニタ制御部における初期動作パラメータの設定に使用された後、モニタ制御部は独立に動作し、また、オペレータ制御部は、ネットワーク２１８から切り離される。しかし、オペレータ制御部は、不揮発性メモリ、例えば、バッテリ・バックアップ付きのメモリを有し、そのメモリには、各ガンに対する構成と設定のパラメータが保存されている。従って、モニタ制御部がオフになるか、交換されなければならない場合、オペレータ制御部は、構成と設定のパラメータを即座に再入力するために使用される。
ＭＣ通信プロセッサ２３２は、ネットワーク・インタフェース２３８とモニタ・コントローラ２２４との間の通信リンクとして動作する。また、ＭＣ通信プロセッサ２３２は、モニタ・プロセッサを較正するために使用されるプログラムを保存して、実行する。ＭＣ通信プロセッサ２３２は、また、オペレータ制御部２２０からのデータの要請に応じて、メモリ２３４に保存された診断データを送信する。さらに、ＭＣ通信プロセッサは、ガンタイマー２０８から出力された回線２３５上のガンタイミング信号に対応する。ＭＣ通信プロセッサ２３２は、ガンタイマー２０８により生成されたガンタイミング信号が、オンになった回数を数えるが、その回数は、間欠的な塗装システムにおいて、液体分配ガン１０によって塗装された対象物または缶の総数に対応する。間欠的な塗装システムは、各缶が塗装される毎にガンをオンおよびオフにし、連続塗装システムとは区別される。連続塗装システムは、塗装される対象物が、ガンを通過して搬送される間も、ガンは連続的にオンのままであるからである。ＭＣ通信プロセッサ２３２は、現在の数えられた総オン回数、つまり、現在の缶の総数を、プロセッサ２３２と２４２との間の、各定期データ伝送サイクルで、ＯＣ通信プロセッサ２４２に、伝送する。そのシステムの全てのガン１０、２００、および２０１の缶の総数は、メモリ２４４に記憶され、各ガンに関連するデータの一部として、オペレータ制御部により表示される。さらに、特定のガンに対する保存された缶の総数をゼロにリセットするために、オペレータが押しボタン２４８を押す度に、ＯＣ通信プロセッサ２４２は、特定のガンに対する缶の総数をリセットするための命令を、オペレータが出した日付と時刻を、オペレータに対して引き続き表示するために、メモリ２４４に保存する。さらに、缶カウントの所定数のリセット回数の日付と時刻の履歴が、ＭＣ通信プロセッサ２３２によって、メモリ２３４に保存される。
モニタ・コントローラ２２４は、信号調整回路２５８経由でセンサ５０に接続されているＡ／Ｄ変換器２５６を定期的に読み取ることで、センサ５０によって測定された流体圧を、サンプリングする。モニタ・コントローラ２２４は、測定された圧力信号を分析して、警報および警告エラー符号を表す流体流動状態信号を、入出力インタフェース２６０に対して作成するプログラムを、実行する。その入出力インタフェース２６０は、警報および警告エラー符号を生成して、適切なＬＥＤ２６２を点灯し、さらに機械制御部１２の、該当する警報および警告制御回路２６４および２６６を動作させる。通常、その警報および警告制御回路は、流体分配ガン１０の動作を終了させる。それは、ガンタイマー２０８をオフにし、流体源からの流体の供給を停止することによって、またはそれらの組み合わせ動作によって、達成される。警告信号は、流体源２０２からの流体の流量、または静圧を調整するために使用される。さらに、モニタ制御部が生成した流体流動状態信号は、流体流動状態データ、例えば、警報および警告エラー符号、他の流動状態データ、および関連メッセージデータを表し、それら全てのデータは、オペレータ制御部２２０に送られる。オペレータ制御部の中で、そのデータは、適切なＬＥＤ２５０を点灯し、ディスプレイ２５４上にメッセージを表示するために利用される。
流体モニタの動作
図４および６乃至１２は、種々のプログラム、つまり、ルーチンやサブルーチンを図示しており、そのプログラムは、メモリ、例えば、モニタ制御部１４におけるモニタ・コントローラ２２４のＥＰＲＯＭ２２６に保存される。電圧がモニタ制御部２２４に印加されると、図４のメインルーチが始動され、電圧がモニタ制御部に印加されている間は、連続的に動作する。図４のルーチンは、メインルーチンの反復の点検を０．５秒毎に行う監視タイマーを備えている。そのルーチンが偶然止まるか、またはハングアップした場合、その監視タイマーは、タイムアウトとなり、オペレータにエラーメッセージを出す。そのルーチンは、ステップ３００で、初期化サブルーチンを実行して、初期化を行い、電圧が初期化の際に印加されたときに、モニタ制御部とモニタ・コントローラ内で、デフォルト設定をするために、通常、必要なものを設定する。メインルーチンは、３つの動作モードを表す、３つの基本的なサブルーチンを有しており、第１は、送信モードで、エラー符号と関連メッセージをモニタ制御部からオペレータ制御部に送信する。第２は、受信モードで、オペレータ制御部からモニタ制御部に送信されたデータを受信する。第３は、モニタモードで、流体の流動特性、例えば、流体分配器を貫流する圧力を検出して、流体の流動状態をモニターする。それら３つの動作モードには、優先順位が設けられて、図４のプロセス内では、優先順位は、送信モード、受信モード、およびモニタモードの順である。しかし、他の優先順位も使用可能である。
ステップ３０２で検出されたように、エラー符号が無く、ステップ３０４で受け取るべきデータが無い場合、モニタ・サブルーチン３０６が実行される。そのモニタ・サブルーチン３０６は、ガンの中の流体圧を検出して、種々のエラー符号またはメッセージあるいはその両方を生成する。図５を参照すると、モニタ・サブルーチンの間、較正済みのオリフィスとノズルの間の圧力が、所定の個数、例えば、６４個の圧力サンプルから成る連続したサンプリング期間にわたって、オンとオフ時間の間、サンプリングされる。望ましい、または受け入れ可能な静圧、つまり、流量制御バルブが閉じられて、ガンがオフになっているときに、調整済みかまたは未調整の流体供給部からの圧力が、5480KN/m2(800psi)であり、上限と下限の静圧限界が、それぞれ5720KN/m2(835psi)と5240KN/m2(765psi)であるとする。静圧は、ガンのオフ時間にサンプリングされ、静圧の高圧と低圧の圧力限界と、その測定された静圧を比較する機能として後述されるように、静圧の高圧と低圧の圧力品質指標が、生成される。次に、モニタ・サブルーチンは、サンプリング期間中に種々の静圧品質指標の発生件数を数えて、静圧品質指標の発生件数と、所定の基準件数とを比較する関数として、流体流動状態信号を、作成する。また、流体流動状態データは、サンプリング期間中に、平均静圧を測定し、それと基準静圧力値とを比較することによっても、作成される。
図５によれば、ガンのオン時間中は、較正済みのオリフィスでの正常な吐出圧低下は、340KN/m2(50psi)であり、静圧は5480KN/m2(800psi)であるとする。従って、正常な、または設定された吐出圧、つまり、ノズルでの圧力低下は5140KN/m2(750psi)である。吐出圧に対する高圧警報（“ＨＡ”）、高圧警告（“ＨＷ”）、低圧警告（“ＬＷ”）、低圧警報（“ＬＡ”）の各圧力限界値、または圧力基準値は、それぞれ5340KN/m2、5240KN/m2、5035KN/m2、及び4795KN/m2(780psi、765psi、735psi、及び700psi)に設定される。これらの限界値は、較正済みのオリフィスでのそれぞれの圧力低下、つまり、137KN/m2、240KN/m2 445KN/m2、及び685KN/m2(20psi、35psi、65psi、及び100psi)の結果である。後述するように、オン時間でのサンプリング期間中、モニタ・サブルーチンは、連続的に発生するサンプル期間にわたって、流体圧力をサンプリングする。各サンプル期間には、６４個のサンプルが含まれ、モニタ制御部は、サンプリングされた流体圧力と限界吐出圧とを比較する関数として、種々の吐出圧品質指標を作成する。例えば、サンプリングされた吐出圧が、警報限界値を超えるか、警報と警告の限界値の間か、または警告限界の間かのどれかであれば、異なるタイプの吐出圧品質指標が作成される。サンプリング期間中に、同じタイプの吐出圧品質指標が出現する度に数えられ、また低圧警報、低圧警告、正常流動、高圧警告、および高圧警報の各吐出圧品質指標の出現回数は、警告および警報エラー符号をオペレータに対して作成するために使用される。エラー符号は、サンプリング期間中に測定された平均圧力値と、種々の警報および警告圧力限界とを、比較する関数としても作成される。ある流体流動状態信号は、設計により、即時に注目することが必要で、即時に修復作業が行えるようにする警報状態を表す。他の流体流動状態信号は、モニターの必要はあるが、即時に修復作業をする必要は無い、警告状態を表す。上記の圧力サンプリング・プロセスは、ガンのオンおよびオフ時間の継続時間には無関係に、ガンのオンおよびオフ時間中、連続的に実行される。
図４を参照すると、メインルーチンを通過する次の反復の間、生成された任意の流体流動状態信号に関して、任意のエラー符号が生成されるか、エラーフラグが以前の反復の間に設定された場合、ステップ３０２で送信モードに入る。ステップ３０８で検出されるように、同じエラーが以前に設定されていた場合は、オペレータ制御部に同じ情報を送信するために、時間を使う価値は無い。従って、更なる行動は取られない。しかし、ステップ３０８で、違うエラーであれば、ステップ３１０で、以前のエラーの値が現在のエラーの値に等しく設定され、ステップ３１２で、新しいエラー符号が、モニタ・コントローラ２２４のレジスタ２３０にある記憶域から、データ・リンク２３６経由で、ＭＣ通信プロセッサ２３２に送信される。その後、ＭＣ通信プロセッサ２３２は、そのエラー符号とメッセージをネットワーク・インタフェース２３８に送信し、そのネットワーク・インタフェース２３８は、それらのデータをオペレータへの表示のために、オペレータ制御部２２０に送信する。
オペレータが、オペレータ制御部２２０上の押しボタン２４８を使用して、種々の動作パラメータをモニタ制御部に入力した場合、これらのパラメータは、オペレータ制御部２２０からＭＣ通信プロセッサ２３２に送信される。ＭＣ通信プロセッサ２３２は、そのデータを一時的に保存して、リンク２３６経由で送信フラグ要求を設定する。図４のメインルーチンを通過する、次の繰り返しの間に、ステップ３０２で、エラーフラグが設定されず、また送信フラグ要求がステップ３０４で設定されていれば、データ受信サブルーチンが、ステップ３１６で実行され、オペレータが入力したデータを、ＭＣ通信プロセッサ２３２からモニタ・コントローラ２２４に送信する。エラーフラグがステップ３０２で設定されていず、送信フラグ要求がステップ３０４で設定されていなければ、システムは、モニタ・サブルーチン３０６を実行する。
図６は、モニタ・サブルーチン３０６の一般的なステップを図解している。先ず、Ａ／Ｄサブルーチンが、ステップ３５０で実行されて、図３のアナログ・ディジタル（“Ａ／Ｄ”）変換器２５６を読み取り、さらにモニタ・コントローラ２２４に、圧力のディジタル値を保存する。よく知られているので図６には表示していないが、Ａ／Ｄサブルーチン３５０は、Ａ／Ｄ変換器２５６が正常に動作しているかを判定するための検査を含み、正常動作でない場合は、Ａ／Ｄ読み取りエラーが生成される。図５を参照すると、ガンタイマーがオンになったときは、圧力はその調整済みの定常値またはベース値であり、流体分配ガン１０のバルブ２２が開き、また圧力が吐出圧に落ちるためには、有限時間、ＴＯＮが必要である。モニタ・サブルーチンは、そのバルブ２２を開くのに必要な時間を測定する。図６を参照すると、モニタ・サブルーチンは、ガンタイマーがオンであることを、ステップ３５２で判定する。定常供給圧力は、適切に、例えば、5480KN/m2(800psi)に設定され、圧力レギュレータは、適切に動作しているものとする。「高」制御状態は、以前のガンのオフ時間の終了時に、最後の動作として予め設定されている。ガンのオン状態に関連する「高」制御状態は、ステップ３５４で検出され、また「高から低ヘ」の初期化サブルーチンは、ステップ３５６で実行されて、圧力信号の「高から低ヘ」への遷移、つまり、ガンのオン時間を測定する。そのサブルーチンの間に、その「高」制御状態は、リセットされて、「高から低へ」制御状態が設定される。さらに、圧力サンプル・カウンタは、「高から低ヘ」遷移の測定に関連する他のカウンタやタイマーと同様に、リセットされて、圧力状態は、「吐出」に設定される。
次に、モニタ制御部が設定されて、「高から低へ」遷移に必要な時間、つまり、バルブ２２が閉位置から開位置に移動して、その結果、圧力が静圧から吐出圧に変化するのに要する時間を、測定する。「高から低ヘ」サブルーチンの実行後、プロセスは、図４に示されたメインルーチンに戻る。エラーフラグも送信フラグ要求も無い場合は、モニタ・サブルーチン３０６が再度実行され、また、図６によれば、プロセスは、再度、ステップ３５０で、圧力変換器５０からの入力信号をサンプリングする。ガンタイマーはオンのままであり、「高から低ヘ」制御状態が、ステップ３５４で検出されて、その結果、オン時間評価サブルーチンが、ステップ３５８で実行される。
図７は、「高から低ヘ」遷移時間を測定するオン時間評価サブルーチンを示している。「高から低ヘ」タイマーが、図６のステップ３５６でリセットされて、つまり、初期化されて、圧力遷移が発生することを予期される時間、例えば、25msを数えて、次に、「高から低ヘ」タイマーは、ステップ４００で１つだけ減分される。従って、「高から低ヘ」タイマーは、受け入れ可能な圧力遷移が、25ms以内に検出されることを要求し、そうでない場合は、オン時間、またはガンオンの各エラー符号が設定される。「高から低へ」タイマーが、ステップ４０２でゼロ状態になっていない場合、Ａ／Ｄ変換器（図６のステップ３５０での図３の２５６）から読み取られた圧力が、ステップ４０４で吐出圧の受け入れ可能値を表す基準圧力値、つまり、吐出圧の高圧警告値、例えば、5240KN/m2(765psi)と比較される。圧力が受け入れ可能値より大きければ、ＯＫタイマーが、ステップ４０６で、リセットされる。以後の繰り返しで、吐出圧が受け入れ可能値以下であれば、そのＯＫタイマーは、ステップ４０８で、１つだけ減分される。ＯＫタイマーがステップ４１０で正であれば、モニタ・サブルーチン３０６は、再度、実行されて、圧力変換器５０からの入力信号の別の値をサンプリングする。各サンプルで、「高から低ヘ」タイマーは、ステップ４００で減分されて、圧力の大きさは、ステップ４０４で受け入れ可能吐出圧力値に対して検査され、さらに、その圧力が受け入れ可能であれば、ＯＫタイマーが、ステップ４０８で減分される。
ＯＫタイマーは、所定の遅延時間またはフィルタを提供し、圧力遷移が受け入れ可能であると考えられる前に、圧力値が安定していることを必要としている。受け入れ可能な吐出圧力値に到達した直後に、その圧力は、さらに低下し、また約5msの間、不安定になることが、観察された。ＯＫタイマーは、５msにリセットされ、システムをその間、不安定な圧力値の処理から遮断する。連続的な反復の間、サンプリングされた圧力値が、5msの間、受け入れ可能圧力値を維持していれば、ＯＫタイマーは、ゼロ状態に到達して、ステップ４１２で吐出圧状態の初期化サブルーチンが、実行される。そのサブルーチンは、「高から低ヘ」制御状態をリセットまたは停止し、「低」制御状態を設定または起動し、「高から低ヘ」およびＯＫの両タイマーをリセットし、モニタ・コントローラの内部の種々のカウンタをクリアする。そのＯＫタイマーがゼロ状態になる前に、「高から低ヘ」タイマーがゼロ状態になると、これは発生の可能性があるが、例えば、ソレノイドが故障して、流量制御バルブを適切に制御できなくなると、ガンオンエラー符号が、ステップ４１４で設定される。メインルーチンにおけるその後の反復の間に、そのエラー符号は、オペレータへの表示のために、オペレータ制御部に送信される。
図４のメインルーチンと図６のモニタ・サブルーチンでの次の反復の間に、「低」制御状態が、ステップ３５４で検出されて、吐出圧の評価に必要なデータを得るために、モニタ・コントローラ２２４内の記憶領域が、読まれる。その後、図８Ａ，８Ｂ、および８Ｃに示されている圧力評価サブルーチンが、ステップ３６２で実行される。サンプリング期間中の流体分配ガンにおける圧力の６４個のサンプルを分析することによって、その圧力が評価され、従って、サンプリングされた圧力が、受け入れ可能か、警告状態か、または警報状態かを判定するために、図８Ａ−８Ｃの圧力評価サブルーチンは、６４回だけ反復される。図８Ａによれば、圧力評価サブルーチンの第一ステップは、ステップ４５０でサンプル・カウントを増分することであり、サンプリング期間中に取られた圧力サンプル数の追跡をする。次に、後述する較正モードが、ステップ４５１で検出されず、サンプル・カウンタは、その最大カウントである６４以下であり、また吐出圧の状態が、ステップ４５４で検出された場合、測定された吐出圧の値“ＦＰ”は、ステップ４５６で、所定の吐出圧の高圧警報限界、例えば、5345KN/m2(780psi)と比較される。サンプリングされた吐出圧力値が、高圧警報限界より高い場合は、吐出圧の高圧警報カウンタが、ステップ４５８で増分される。そのカウンタは、吐出圧の高圧警報限界より高い吐出圧を表す圧力品質指標の出現を追い続ける。吐出圧が、ステップ高圧警報限界より低いが、ステップ４６０で、吐出圧の高圧警告限界、例えば、5240KN/m2(765psi)より高い場合は、吐出圧の高圧警告カウンタは、ステップ４６２で、増分される。そのカウンタは、サンプリング期間中に発生する吐出圧の高圧警告品質指標の数を追い続ける。測定された吐出圧力値が、ステップ４６４で、低圧警報限界より低い場合は、吐出圧の低圧警報品質指標の数をカウントする吐出圧の低圧警報カウンタが、ステップ４６６で増分される。そのサンプリングされた吐出圧力値が、ステップ４６４で、低圧警報限界より低くはないが、ステップ４６８で、低圧警告限界、例えば、5035KN/m2(735psi)より低い場合は、吐出圧の低圧警告カウンタが、ステップ４７０で増分され、低圧警告限界より低い吐出圧を表す圧力品質指標を追い続ける。その測定された吐出圧力値が低圧と高圧警告限界の間である場合は、ステップ４７２で、ＯＫカウンタを増分することにより、受け入れ可能圧力品質指標がカウントされる。そのＯＫカウンタは、受け入れ可能圧力限界内の圧力サンプル数を数える。その後、図８Ｂによると、ステップ５００と５０２を通過後、サンプリングされた吐出圧力値は、ステップ５０４で、吐出圧力値の累積値を保存しているレジスタに加算される。その結果、その吐出圧力総計レジスタは、特定のサンプリング期間中にサンプリングされた全吐出圧の総計を保存し、またその総計は、平均吐出圧力値の計算のために、後のステップで使用される。この時点で、圧力評価および各サブルーチンのモニタは、終了して、プロセスは、図４のメインルーチンに戻る。
これまで説明してきた図８Ａと８Ｂのプロセスは、サンプリング期間が終了するまで、つまり、サンプル・カウンタが、図８Ａのステップ４５２で、その最大カウントである６４を超えるまで、連続し、サンプリングされた吐出圧力値のそれぞれに応じて、反復される。６４個の圧力サンプルのサンプリング期間にわたって、カウンタ４５８と４６６は、それぞれ吐出圧の高圧と低圧警報限界を超えた、圧力サンプル値の数を保持する。同様に、カウンタ４６２と４７０は、それぞれ吐出圧の高圧と低圧警報限界を超えてはいないが、高圧と低圧警告限界を超えた圧力サンプル値の数を保持する。また、カウンタ４７２は、受け入れ可能な吐出圧サンプル数を数える。各カウンタの総計は、異なる吐出圧品質指標を表し、また、カウンタ４５８、４６２、４６６、および４７０は、そのサンプリング期間にわたる、それらの品質指標の度数分布も表す。それらの圧力変化は、一般に、流動に影響するパラメータの変化のために、発生する。従って、それらの圧力変化は、流動品質も示す。その品質データは、種々の方法で分析されるが、その内の数点の方法を後述する。
図８Ａのステップ４５２で、６４個のサンプルが数えられた後で、図８Ｃを参照すると、吐出圧の状態がステップ６００で検出されて、サンプル完了フラグがステップ６０２で設定される。正規圧力フラグは、ステップ６０４で設定されず、また、図８Ｂを参照すると、ステップ５００で、サンプル・カウンタが、未だ最大カウントより大きいと判定された後、そのサンプル・カウンタは、ステップ５０７でクリアされる。ステップ５０８で吐出圧の状態を再度、検出すると、ステップ５１０で、吐出圧総計レジスタは、６４で割り算され、６４個のサンプルの平均吐出圧を判定する。そのプロセスは、ステップ５３２で、較正モードではないことを検出して、ステップ５１２で、吐出圧総計レジスタの内容が、吐出圧平均レジスタに複写される。その後、ステップ５１４で、正規サンプルフラグが設定され、図８Ｃによれば、プロセスは、ステップ６００と６０２を通過して、ステップ６０４で、正規サンプルフラグを検出する。ステップ６０６で、吐出圧の平均値が、高圧警告限界６０６、例えば、5240KN/m2(765psi)より高く、高圧警報限界６０８、例えば、5345KN/m2(780psi)よりも高い場合は、ステップ６１０で、流体分配器を通過する流体の「低」流量を表す警報エラー符号が設定される。吐出圧の平均値が、高圧警報限界よりも高くなければ、サブルーチンは、ステップ６１２で実行され、圧力故障タイプを表す、同じタイプの吐出圧品質指標の連続的な出現をカウントする。
同じタイプの吐出圧品質指標、例えば、高圧および低圧警報の連続的な出現をカウントすることは、モニタ制御部の感度を調整可能にするディジタル・フィルタを提供することである。その結果、偶然の電気的なノイズまたは妨害の結果として発生する、流体分配器中の流動状態における偽変動、または誤ったモニタリングに対する不感性を、モニタに与えることができる。従って、警告表示をさせる、連続して安定な圧力状態が存在するまで、警告エラー符号は作成されない。上記のフィルタリング・プロセスは、通常の圧力からさらに激しい変動を表す警報状態には、適用されない。図９を参照すると、ステップ６８０で、現在の警告故障タイプが、以前の警告故障タイプと比較されている。それらが異なっている場合は、ステップ６８２で、以前の警告故障タイプは、現在の警告故障タイプと等しいとされて、プロセスは、メインルーチンに戻る。以前と現在の警告故障タイプが同一の場合は、ステップ６８４で、連続カウンタが減分されて、ステップ６８６で、ゼロ状態の検査をされる。その連続カウンタがゼロではない場合は、プロセスはメインループに戻る。その連続カウンタがゼロである場合は、ステップ６８８で、そのカウンタは、所定の数、例えば、３にリセットされるが、その所定の数は、ディジタル・フィルタの感度、つまり、ステップ６９０にエラーが戻る前に、カウントされなければならない、同一の警告故障タイプの連続圧力品質指標の数を、決定する。図８Ｃに戻ると、エラーがステップ６１４に戻ると、ステップ６１６で、流体分配器を通過する液体の低流量を表す警告エラー符号が、設定される。
吐出圧の平均値が、ステップ６１８で、低圧警告限界、例えば、5035KN/m2(735psi)より低く、ステップ６２０で、低圧警報限界、例えば、4795KN/m2(700psi)よりも低い場合、警報エラー符号が、ステップ６２２で作成されるが、その警報エラー符号は、流体分配器を通過する流体の流量が大き過ぎること、つまり、ノズルの磨耗によって引き起こされるような流量であることを、表している。同様に、吐出圧の平均値が、ステップ６１８で、低圧警告限界より低いが、ステップ６２０で、低圧警報限界以上である場合、ステップ６２４で、そのタイプの吐出圧の平均値の連続出現回数が、数えられる。図９のサブルーチンで判定されるように、所定数の同一タイプの吐出圧平均値が発生すると、ステップ６２８で、流体分配器を通過する流体の流量が、望ましくない程大きいことを表す警告符号が、設定される。
さらに図８Ｃによれば、ステップ６１８で、吐出圧の平均値が、低圧警告限界以上であれば、ステップ６３０で、ＯＫカウンタのカウントが、第一の所定数、例えば、５０に対して検査される。サンプリング期間の間、図８Ａのステップ４７２で、ＯＫカウンタは、受け入れ可能圧力サンプルの出現回数を数える。サンプリング期間中に、ステップ６３０で、受け入れ可能圧力サンプルの出現回数が、第一の所定数である５０以下であって、さらにステップ６３２で、第二の所定数、例えば、２０よりも少ない場合は、電気的ノイズ警報エラーが、ステップ６３４で設定される。ステップ６３２で、受け入れ可能圧力サンプルの出現回数が、２０以上であり、またカウンタ４５８と４６６において対応する高圧と低圧の警報品質指標の総計が、ステップ６３６で、所定の数、例えば、１０以上である場合は、電気的ノイズ警報エラーが、ステップ６３４で設定される。しかし、数えられた高圧と低圧の警報品質指標の総計が、ステップ６３６で、１０以下である場合は、図９のサブルーチンを実行することにより、その状態の連続出現回数は、ステップ６３８で数えられて、エラーがステップ６４０に戻ると、電気的ノイズ警告エラーが、ステップ６４２で設定される。その後、プロセスは、図４のメインルーチンに戻る。図８Ｃに関して説明したプロセス・ステップ６００から６４２は、サンプリング期間中に集められた品質データの分析を表す。上記の分析プロセスは、特定のシステムに関する現場経験から由来したものである。一般に、数個の分析技術が多くのシステムに適用され得るが、一方、他の技術は、特定のシステム用に個々に調整される。本発明は、品質データが、多くの方法で、容易に使用されることを可能にする。
図６に示すように、タイマーオン時間の終了まで、上記のプロセスは「低」に設定された制御状態で、反復して実行される。ガンタイマーがオフになると、そのオフ状態と、「低」制御状態が、図６のステップ３５２と３６８で検出され、また、サブルーチンが、ステップ３７０で実行されて、「低から高へ」圧力遷移を始動する。その「低から高へ」の初期化サブルーチンは、「低」制御状態をリセットし、「低から高へ」制御状態を設定する。さらに、「低から高へ」タイマーとサンプルカウンタは、ゼロに設定され、圧力状態は静圧に変更される。メインルーチンとモニターサブルーチンの次の反復の間、「低から高へ」制御状態が、ステップ３６８で検出され、オフ時間評価サブルーチンが、ステップ３７６で実行されて、流体分配ガンをオフにする時間を評価する。そのサブルーチンは、バルブが閉まる際に要する時間を測定するが、それにより流体分配器内の圧力が吐出圧から静圧に遷移する。
図１０によれば、オフ時間評価サブルーチンは、図７に示されたオン時間評価サブルーチンと同様の動作をする。そのサブルーチンは、ガンのバルブ２２を閉じて、圧力を吐出圧から調整済みの静圧に変えるために必要な時間、図５のＴＯＦＦを測定する。「低から高へ」タイマーは、最大受け入れ可能「低から高へ」遷移時間、例えば、25msに設定され、そのサブルーチンの反復毎に、ステップ７００で減分される。圧力が受け入れ可能静圧、例えば、静圧の高圧警報限界、例えば、5345KN/m2(780psi)上昇する前に、ステップ７０２で、「低から高へ」タイマーが時間切れになると、ガンオフ時間またはオフ時間エラー符号が、ステップ７０４で作成される。ガンオフ時間エラー符号は、圧力が期待される遷移時間である25ms以内に、受け入れ可能値静圧まで変化しなかったことを示す。「低から高へ」タイマーが、ステップ７０２で、引き続き正であれば、図７に関して説明されたように、サブルーチンの継続的な反復により、所定の個数、例えば、４個の、
受け入れ可能静圧以上の圧力値が、ステップ７０６、７０８、および７１０で、数えられる。４個の受け入れ可能静圧以上の圧力値が、ステップ７１２で検出されると、静圧状態は初期化されて、「低から高へ」制御状態がリセットされ、「高」制御状態が設定され、さらに「低から高へ」およびＯＫタイマーがゼロにリセットされる。
図６のモニタ・サブルーチン３０６の次の反復の間、「高」制御状態が、ステップ３６８で検出され、定常パラメータを含んでいるモニタ・コントローラのメモリが、ステップ３８０で読み取られる。その後、図８Ａから８Ｃで示される圧力評価サブルーチンが、ステップ３８２で実行される。６４個の定常圧力測定値をサンプリングして、それらのサンプル値と、静圧の高圧と低圧警報限界とを、比較することにより、静圧が評価される。受け入れ可能か、または高圧と低圧警報限界を超えている静圧サンプルが、サンプリング期間中に数えられる。そのサンプリング期間中の静圧の平均値も決定される。次に、その品質データは、吐出圧の品質データと同様な方法で分析される。
図８Ａによれば、静圧は、ステップ４５４で検出され、また、サンプリングされた静圧力値“ＳＰ”は、ステップ４７４で、静圧の高圧限界、例えば、5720KN/m2(835psi)に対して検査される。それが限界値を超えている場合は、高圧警報カウンタが、ステップ４７６で増分されて、静圧の高圧警報限界を超える、サンプリング期間中の静圧サンプルの数を表す静圧品質指標を数える。測定された静圧が、静圧の高圧警報限界以下で、ステップ４７８で、低圧警報限界、例えば、5240KN/m2(765psi)よりも低い場合は、低圧警報限界より低い、サンプリングされた静圧を表す、静圧の低圧警報品質指標が、ステップ４８０で静圧の低圧警報カウンタを増分することにより、数えられる。そうでない場合は、静圧の受け入れ可能なサンプル値を表す、受け入れ可能静圧品質指標が、ステップ４８２で、ＯＫカウンタを増分することにより数えられる。
その後、図８Ｂにおいて、ステップ５０２で静圧状態を検知して、現在のサンプリングされた静圧力値が、ステップ５０６で、サンプリング期間中に検出された全静圧の累計値を表すレジスタに、加算される。図８Ａにおいて、ステップ４５２でサンプリング期間の終了が検出されるまでは、サンプリング・プロセスは継続する。図８Ｃにおいて、ステップ６５０で正規サンプルフラグが無い状態で、図８Ｂのサブルーチンは、静圧の平均値を求めるために、ステップ５２０で、静圧総計レジスタの内容を６４で割り算し、また、その静圧総計レジスタの内容は、ステップ５２２で、静圧平均レジスタに複写される。次に、静圧総計レジスタの内容はクリアされ、正規のサンプルフラグが、ステップ５２４で設定される。
図８Ｃによれば、ステップ６００から６５０までの通過後、図８Ｂのステップ５２０で決定された平均静圧力値が、ステップ６５１で、静圧の高圧警報限界、例えば、5720KN/m2(835psi)より高い場合、静圧高圧警報を表すエラー符号が、ステップ６５２で設定される。さらに、その計算された平均静圧力値が、ステップ６５３で、静圧の低圧警報限界、例えば、5240KN/m2(765psi)より低い場合、静圧の低圧警報を表すエラー符号が、ステップ６５４で設定される。平均静圧力値が、高圧と低圧の警報限界の間であり、図８Ａの静圧の高圧警報カウンタ４７６のカウントが、ステップ６５５で、所定の高圧警報カウント、例えば、２個より多い場合は、静圧の高圧警報エラー符号が設定される。図８Ａの静圧の低圧警報カウンタによって数えられる静圧の低圧警報品質指標の数が、ステップ６５７で、低圧警報カウントの所定数、例えば、２個より多い場合、静圧の高圧警報品質指標の数は、ステップ６５８で、高圧警報カウントの所定数と、再度、比較される。そのプロセスで、静圧の高圧と低圧の警報品質指標が、ステップ６５７と６５８で、対応する所定のカウントより多ければ、ステップ６５９で、電気的ノイズ警報エラー符号が設定される。静圧のサンプリング期間中、高圧と低圧の警報限界を超える圧力が、発生することは予期されていない。従って、そのような状態が検出された場合、その状態は、電気的ノイズによって引き起こされた可能性が高い。静圧の低圧警報品質指標だけが、所定のカウントを超えている場合は、静圧の低圧警報エラー符号がステップ６６０で設定される。その後、プロセスは、図４に示すメインルーチンに戻る。
図６のモニタ・サブルーチンは、さらに２つのエラー状態を検査する。図６によれば、ガンのオン時間中に、ガンをオフにするガンバルブの閉を表す「低から高へ」制御状態を期待することは、論理的ではない。同様に、ガンのオフ時間中に、ガンをオンにするガンバルブの開を表す「高から低へ」制御状態を期待することも、論理的ではない。上記の状態が、論理的に起きるはずがないとしても、制御部の故障、例えば、タイマーまたは他の部品の故障によって、そのような状態になることがある。従って、ガンタイマーがオンであって、「低から高へ」制御状態が検出された場合、タイマーオンエラーを表すエラー符号が、ステップ３８４で設定される。さらに、「低から高へ」制御状態は、リセットされ、「低」制御状態が設定される。同様に、ガンタイマーがオフで、「高から低ヘ」制御状態がステップ３６８で検出されると、タイマーオフエラーを表すエラー符号が、ステップ３８８で設定される。さらに、「高から低ヘ」制御状態は、リセットされ、「高」制御状態が設定される。
流体の流量診断
前述のように、モニタ・コントローラ２２４において、図６のモニタ・サブルーチンの実行中、流体分配ガンを通過する流体の流動状態が検出され、その結果、警告および警報またはその両方の状態を表すエラー符号を含む、流体流動状態信号またはデータが生成される。これらのエラー符号は、モニタ・コントローラ２２４からＭＣ通信プロセッサ２３２に伝送されて、図４のステップ３１２で、プロセスに応じてメモり２３４に記憶される。各エラー符号の受け入れに関して、ＭＣ通信プロセッサ２３２も、プロセッサ２４２からの時刻と日付の情報を得て、その情報をエラー符号毎に保存する。プロセッサ２３２と２４２の間の後続のデータ伝送サイクルにおいて、エラー符号は、オペレータ制御部２２０に伝送されて、オペレータ用にディスプレイ２５４上に表示するために、メモリ２４４に保存される。ＯＣ通信プロセッサ２４２も、ガン毎のエラー符号の履歴、例えば、ガン毎の過去１２個のエラー符号を保存する。ＬＣＤディスプレイは、例えば、４０文字／行で、８行のディスプレイでよい。オペレータ制御部２２０は、各押しボタン２４８が、４０文字／行の各行の終端に隣接して配置されるように設計される。さらに、それらの表示行の各終端の約５文字が、関連する押しボタンのラベルとなるように使用される。それらの表示行の残りの３０文字は、動作パラメータの状態を表示するために使用される。例えば、ＬＣＤディスプレイの左側にある押しボタンは、番号で４台の流体分配ガンを識別するラベル、例えば、ガン＃１、ガン＃２等を表示する。さらに、各ガンに関連するメッセージが、静圧、そのガンによって塗装された缶の総数、そのガンに対してユーザが定義したラベル、およびそれぞれ保存された警告および警報エラー符号に応じた警告および警報メッセージを選択的に表示する。その表示が、特定のガンに関連する警告メッセージを有している場合、そのディスプレイのその行が、強調され、また、そのディスプレイの右側に配置されている押しボタンは、“ｈｅｌｐ（ヘルプ）”ラベルを有している。“ｈｅｌｐ”ボタンを選択すると、メモリ２３４から読み出されるエラー符号に関連し、プロセッサ２３２と２４２の間で、次のデータ伝送サイクルの間、ＭＣ通信プロセッサ２３２からＯＣ通信プロセッサ２４２に伝送される、追加データの伝送が始動される。その追加データは、通常、エラー符号の性質、例えば、低流量、およびエラー状態の可能性のある原因を、識別する。従って、“ｈｅｌｐ”ボタンを起動すると、検査されている流体分配ガンを識別する新しい表示が生成され、警告メッセージの性質が識別され、またその警報及び警告メッセージに対する可能性のある原因のリストが提示される。
さらに詳細に、任意の流体分配ガンに対して、ディスプレイは、低圧警報限界、例えば、「吐出圧の低圧限界」または「吐出圧の高圧限界」等により低い吐出圧から由来した数個のエラーメッセージの内の１つを示すこともできる。エラーメッセージを表示している行を選択し、“ｈｅｌｐ”押しボタンを選択することで、エラーメッセージの可能性のある原因、例えば、ノズルの磨耗、部品の目詰まり、低静圧等が記載されている新しい表示がなされる。目詰まりした部品を表示している行を選択し、“ｈｅｌｐ”押しボタンを押すことにより、目詰まりの可能性のある部品の所在、例えば、較正済みのオリフィス・プレート、ヒータ、フィルタ等が表示される。同様に、流体分配ガンが高圧警報限界を超えた吐出圧を有している場合、表示メッセージは、「吐出圧の高圧警報（"firing pressure high alarm"）」か、「吐出圧の低流量（"firing pressure low flow"）」である。“ｈｅｌｐ”押しボタンは、警報がノズルの目詰まり、較正済みのオリフィス・プレートの磨耗、高静圧等によって引き起こされていることを、オペレータに知らせるために使用されてもよい。そのディスプレイが、静圧の高圧警報を示し、“ｈｅｌｐ”押しボタンが再度押された場合、ディスプレイは、オペレータにそのエラー符号の可能性のある原因を提供する。例えば、圧力レギュレータの設定が高過ぎた場合、「圧力レギュレータが故障らしい（"the pressure regulator may be faulty"）」等の表示である。他のエラー符号は、オペレータに、電気的なノイズが、問題の原因らしいと知らせることができる。
流体モニタの較正
使用上、モニタ制御部の動作は、それぞれの流体分配器に応じて較正される必要がある。言い換えると、流体分配器が、通常の流体流動状態から、その流体分配器における異常な流体流動状態を判別するためには、通常動作の基準線が確定されなければならない。つまり、プロセスは、静圧および吐出圧のどのような測定値が、満足なガン動作であることを表す、流体分配器を通過する受け入れ可能な流体の流量に、相関があるのかを判定する必要がある。これを行うためには、較正プロセスは、所定の数のサンプル缶にわたって、較正した静圧と吐出圧の値を測定する。較正した静圧と吐出圧の値が、受け入れ可能な限界内であれば、それらの値は、高圧および低圧の警告及び警報限界を計算するために使用される。ガンが開のときの流体分配ガン中の圧力は、先ず、液体の望ましい流量が比例する、ノズル寸法の関数である。第二に、流体分配ガン中の圧力は、圧力レギュレータでプリセットされ、変更される流体源から供給される流体の静圧の関数でもある。第三に、較正済みのオリフィスを有するプレートは、圧力変換器の上流の液体の流れの中に配置され、その圧力変換器は、その較正済みのオリフィス・プレートとノズルの間に配置されている。較正済みのオリフィスの寸法は、圧力変換器により検出される圧力に影響を与える要素でもある。ノズル寸法、静圧、および較正済みのオリフィスの寸法に関するデータが与えられると、圧力変換器によって測定される理論的な吐出圧力値が、決定される。次に、その理論的な吐出圧力値は、吐出圧の実際の測定値と比較され、流体分配ガンが期待されたパラメータで動作しているかを、判定する。
図３によれば、ＭＣ通信プロセッサ２３２のメモリ２３４は、ノズル寸法、望ましい静圧および較正済みのオリフィスの諸元を表すデフォルト値を保存している。オペレータは、メモリ２３４のデフォルト値を変更するために、オペレータ制御部２２０上の押しボタン２４８を使用して、それらの値が、流体分配ガンと共に使用される、実際のノズル寸法、静圧および較正済みのオリフィスの諸元に対応するようにできる。その後、オペレータは、押しボタン２４８の１つを使用して、モニタ制御部に対して、較正モードの動作を始動させる。較正モードは、実際の吐出圧を測定し、それと、理論的な吐出圧とを比較する。図１１によれば、較正サブルーチンは、押しボタン２４８の１つによって選択された較正モードに応じて、ＭＣ通信プロセッサ２３２により実行される。較正サブルーチンは、先ず、ステップ７５０で、モニタ・コントローラを初期化する。データは、リンク２３６を経由して、モニタ・コントローラ２２４に送信され、モニタ・コントローラ２２４を較正モードに設定し、さらにそのモニタ・コントローラ２２４内で、較正モードを初期化する。例えば、静と吐出の較正缶カウンタは、較正データが取られる缶の数を決定する所定数、例えば、４に設定される。
較正動作は、所定数の缶の塗装の間、吐出圧と静圧を測定する。従って、塗装プロセスをモニターし、図４から図１０に準じて、圧力を評価するために前述のプロセスが、実行される。図８Ａによれば、サンプル毎に、較正モードは、ステップ４５１で検出され、図８Ｂによれば、図６のステップ３５０で読み取られた静圧と吐出圧は、圧力総計レジスタ５０４と５０６に加算される。６４個のサンプルの後、サンプル・カウンタは、ステップ５００で、最大カウントに到達すると、静圧と吐出圧の状態がステップ５０８で活発であるかによるが、平均圧力値が、ステップ５２０と５１０でそれぞれ計算され、較正モードは、ステップ５３０と５３２で検出され、また、サンプリングされた圧力総計レジスタにある平均圧力値が、該当の圧力平均レジスタに、ステップ５３８と５４０で加算される。さらに、総計レジスタ５０６と５０４は、クリアされ、較正用缶カウンタは、ステップ５４２と５４４で減分される。その後、静と吐出の較正用缶カウンタが、較正プロセスで塗装された所定数の缶を数え、ステップ５４２と５４４でゼロになるまで、上記の較正圧力モニタリングが繰り返される。その時に、較正時静圧および吐出圧平均の計算が、完了したとしてステップ５４６と５４８で検出され、ステップ５５０で、モニタ・コントローラ２２４により、較正モードはリセットされるか、クリアされる。サブルーチンが、ステップ５５２で実行されて、モニタ・コントローラ２２４からデータリンク２３６を経由して、ＭＣ通信プロセッサ２３２に、較正時静圧および吐出圧の平均値が、送信される。その後、制御状態は、ステップ５５４で「高」に設定される。上記のプロセスの目的は、所与のガンに対する実際の吐出圧と静圧の値及びプロセスパラメータを測定することである。この点までに、較正モードは、４個の缶にわたって、６４個の吐出圧および静圧のサンプルを取り、２５６個の静圧サンプル値を総計し、２５６個の吐出圧サンプル値を総計し、また２つの総計各々を６４で割り算した。その結果は、４個の缶にわたる平均静及び吐出圧力値である。
図１１によれば、較正サブルーチンは、ステップ７５２で、それらの平均値が受信されたことを検出し、さらに進行して、ステップ７５４で種々の圧力値を計算する。先ず、ユーザ設定の静圧“ＳＰ”と、ノズル寸法と、較正済みのオリフィス・プレートの寸法で決まる較正プレート指示番号とで決まるノズルの流量が与えられると、理論的な吐出圧は、下記のように計算される：
0003677044.tif 000002
次に、缶当たりの平均較正時静および吐出圧力値は、モニタ・コントローラ２２４から受け取った平均静圧を、較正モードの間に塗装された缶の数である、４で割り算して決定される。同様に、平均較正時吐出圧力値も、同じ方法で決定される。その際、平均較正時静圧力値は、ステップ７５６でユーザにより設定された静圧と比較される。本プロセスは、平均較正時静圧力値を、所定の許容差、つまり±240KN/m2(35psi)まで、ユーザにより確定された静圧からの変更を可能にする。その平均較正時静圧力値が、受け入れ可能な圧力包絡線内に無い場合は、エラー符号がステップ７５８で設定され、オペレータに静圧を点検することを促す。
次に、平均較正時吐出圧力値が、ステップ７６０で、計算された理論的吐出圧力値と比較される。再度、理論的吐出圧力値の上下の許容幅が使用される。例えば、理論的吐出圧力値の±15%以内の平均較正時吐出圧力値は、受け入れ可能である。平均較正時吐出圧力値が、受け入れ可能値圧力帯域幅の外側であると、エラー符号が、ステップ７６２で設定され、オペレータにノズルと較正プレートの点検を促す。平均較正時静圧および吐出圧力値が、それぞれ許容差に入っていれば、これらの値は、ステップ７６４で、静圧警報、吐出圧警報、および警告圧力限界を計算するために使用される。それらの限界は、モニタ・コントローラ２２４で計算され、モニタ・コントローラ２２４の内部のレジスタ２３０に保存される。さらに、時刻と日付情報が、オペレータ制御部２２０から受信され、計算された限界値と共に保存される。ステップ２６４で、プロセスの一部として、新たに計算された限界値がＯＣ通信プロセッサ２４２に伝送され、不揮発メモリ２４４に保存される。ＯＣ通信プロセッサ２３２は、メモリ２３４に、日付と時刻に関する数組の較正パラメータ、例えば、６組の較正パラメータの履歴を保存する。しかし、メモリ２３４は、揮発メモリであるので、モニタ制御部１４の電源が切られると、較正パラメータの履歴は失われる。
ステップ２６４でのプロセスに準じて、高圧および低圧警報限界は、所定の値、例えば、平均較正時静圧力値のそれぞれ上下240KN/m2(35psi)という値に設定される。例えば、平均較正静圧力値が、5450KN/m2(800psi)であれば、高圧および低圧静圧警報限界は、それぞれ5720KN/m2と(835psi)5240KN/m2(765psi)に設定される。
さらに、吐出圧の高圧および低圧警告限界は、平均較正時吐出圧力値のそれぞれ所定量だけ上下した値に設定される。例えば、平均較正時吐出圧力値が、5140KN/m2(750psi)であれば、正常な較正オリフィス吐出圧低下は、340KN/m2(50psi)である。吐出圧の高圧警告限界は、通常の圧力低下である340KN/m2(50psi)より30％少ない240KN/m2(35psi)となる。較正オリフィスでの吐出圧低下を生み出す5240KN/m2(765psi)に設定される。同様に、吐出圧の低圧警告限界は、445KN/m2(65psi)か、または通常の値より30％高い較正オリフィスでの圧力低下を生み出す5035KN/m2(735psi)に設定される。それらの吐出圧の高圧および低圧警報限界は、平均較正時圧力よりそれぞれ、所定量だけ上下した値に設定される。例えば、吐出圧の高圧警報限界は、137KN/m2(20psi)の較正済みのオリフィスでの圧力低下，つまり、通常より60％少ない圧力低下となる、5345KN/m2(780psi)に設定される。吐出圧の低圧警報限界は、通常より100％大きい685KN/m2(100psi)の較正済みのオリフィスでの圧力低下となる4795KN/m2(700psi)に設定される。上記から、高圧と低圧の警報及び警告限界は、対称である必要は無いことに注意する必要がある。図１１のステップ７６４で、静圧と吐出圧の限界が計算された後、それらの値は、モニタ・コントローラ２２４のレジスタ２３０に保存される。モニタ制御部も、オペレータ制御部に、較正プロセスが実行された日付と時刻を要求し、またその日付と時刻は、一組の計算された圧力限界に関連づけられて保存される。最新の組及び所定数の組の、以前に計算された圧力限界、例えば、過去４組の計算された圧力限界と、それらの関連する日付と時刻の現在の設定と履歴が、ＭＣ通信プロセッサ２３２に関連するメモリ２３４に保存される。
本発明は、相当に詳しい本実施例の記述によって明らかにされてきたが、その細部に、請求の範囲を限定したり、どのような方法においても制限を加える意図は無い。他の利点や変更は、当業者には明らかなはずである。例えば、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）または他のコンピュータが、他の機能を提供するために、ネットワークに接続され、例えば、プロセス・パラメータを最適化するために、統計的にプロセス制御が、そのモニターされたデータに基づき分析される。さらに、そのＰＣは、揮発性記憶として記述されたデータの、不揮発性記憶を提供するためにも使用され、また、ＰＣは、さらに多くのデータの履歴や、他のプロセス・パラメータの保存に使用され得る。他の例として、上記のガンタイマーは、流体分配ガンを通過して搬送される対象物に応じて、その流体分配ガンをオンおよびオフするための間欠信号を出力する。その代わりに、そのガンタイマーは、対象物が流体分配ガンを通過して搬送される間、拡張された期間中、連続的にオンを維持するタイミング信号の出力も可能である。そのような状況で、モニタ制御部は、圧力評価サブルーチン３６２を連続的に実行し、ガンがオフになるまで、同一のモニタ機能を提供する。
図８Ａから図８Ｃまでの圧力評価サブルーチンは、警報及び警告圧力限界を超える、個々のサンプリングされた圧力または平均圧力値の検出に応じて、警報及び警告エラー符号を決定するための種々の戦略を示している。多数の異なる戦略が採用可能である。例えば、図８Ｃにおいて、静圧警報限界の検査の際に、そのサブルーチンは、サンプリング期間中に決定された静圧の平均値を、静圧の高圧および低圧警報限界と比較する。さらに、所定数のサンプリングされた静圧力値が、静圧の高圧および低圧警報限界を超えた場合、静圧警報エラー符号が生成される。あるいは、上記の戦略のいずれか１つが、他の排除に使用できる。
同様に、サブルーチンの記述で、ガンのオン時間中に吐出圧をサンプリングすることに対応して、警報および警告エラー符号を作成するプロセスは、同じように変更できる。例えば、吐出圧ＯＫカウンタにある受け入れ可能サンプル圧力の数は、変更可能である。さらに、ディジタル・フィルタリングを提供するために連続品質指標のカウントは、変更または削除してもよい。
さらに、通常、つまり、ガウス分布と比較される、カウンタに関連するそれぞれの品質指標の頻度を検出する、高圧および低圧警報及び警告カウンタに応じて、高圧および低圧警報及び警告エラー符号が、作成される。例えば、図１２によれば、６４個のサンプルのサンプリング期間が与えられ、そのサンプリング期間の終了がステップ８００で検出された後、プロセスは、ステップ８０２で吐出圧の高圧警報カウンタが、６４個のサンプルに対する第二の標準偏差を表す所定数、例えば、２より大きいかを判定する。そのカウンタが２より大きい場合、吐出圧の高圧警報エラー符号が、ステップ８０４で設定される。同様に、ステップ８０６で、吐出圧の低圧警報カウンタが、６４個のサンプルに対する第二の標準偏差、つまり、２より大きいカウントを有する場合、吐出圧の低圧警報エラー符号が、ステップ８０８で設定される。ステップ８１０で、吐出圧の高圧警告カウンタが、６４個のサンプルに対する第一の標準偏差を表す別の所定数、例えば、１１より大きい場合、吐出圧の高圧警告エラー符号が、ステップ８１２で設定される。同様に、吐出圧の低圧警報カウンタが、１１より大きいカウントを有することがステップ８１４で検出された場合、吐出圧の低圧警告エラー符号が、ステップ８１６で設定される。ステップ８１８で検出されるように、吐出圧ＯＫカウンタが、６４個のサンプルに対して、エラー状態ではない有効なサンプルの最小値である３８以上の場合、流体分配ガンの内圧が、正常であると考えられ、正常圧力フラグが、ステップ８２０で設定される。圧力品質指標の出現のガウス分布を使用する上記の圧力分析は、吐出圧力値を分析するために、図８Ｃに示されたプロセスの異なる部分に関連させるか、または除外のために使用してもよい。
従って、広い様態を有する本発明は、図示および説明した特定の詳細事項に制限されない。そのために、本発明の精神と範囲を離れることなく、そのような詳細事項から離れることが可能である。
【図１】
0003677044.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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