(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業プロセスにおいて使用されるフィールド装置に連結され、前記フィールド装置からローカルプロセス信号が提供されるワイヤレスアダプタであって、
他のフィールド装置からの遠隔プロセス信号を無線で受信するように構成されたワイヤレス通信電気回路と、
前記遠隔プロセス信号および前記ローカルプロセス信号の間の関係を定める診断ルールに基づき、無線で受信した前記遠隔プロセス信号および前記ローカルプロセス信号の関数として、前記工業プロセスの動作を診断するように構成された診断電気回路と、
を含む、ワイヤレスアダプタ。
【請求項２】
前記ローカルプロセス信号が、前記フィールド装置に検知されたプロセス変数を含む、請求項１記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項３】
前記ローカルプロセス信号が、前記フィールド装置を制御するための設定点に関連付けられる、請求項１記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項４】
前記ワイヤレス通信電気回路がメッシュネットワークに従って動作する、請求項１記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項５】
前記診断電気回路が前記診断ルールを具現化する、請求項１記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項６】
前記診断に基づく出力がセントラルロケーションに通信される、請求項１記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項７】
前記通信がワイヤレス通信リンクを通じて行われる、請求項６記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項８】
前記通信が２線式プロセス制御ループを通じて行われる、請求項６記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項９】
前記フィールド装置の電気回路と通信するように構成された電気回路を包含する、請求項１記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項１０】
前記フィールド装置の電気回路との通信がデジタル通信プロトコルに従う、請求項９記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項１１】
前記２線式プロセス制御ループに接続する前記フィールド装置の端子と連結するように構成された、請求項８記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項１２】
漏れているバルブを特定するように前記診断電気回路が構成された、請求項１記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項１３】
漏れているタンクを特定するように前記診断電気回路が構成された、請求項１記載のワイヤレスアダプタ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載したワイヤレスアダプタを用いて工業プロセスの動作を診断するための方法であって、
フィールド装置に前記ワイヤレスアダプタを連結する工程と、
前記フィールド装置から前記ワイヤレスアダプタにローカルプロセス信号を提供する工程と、
他のフィールド装置からの遠隔プロセス信号を、前記ワイヤレスアダプタの前記ワイヤレス通信電気回路を使用して、無線で受信する工程と、
前記遠隔プロセス信号および前記ローカルプロセス信号の間の関係を定める診断ルールに基づき、無線で受信した前記遠隔プロセス信号および前記ローカルプロセス信号の関数として、前記工業プロセスの動作を診断する工程と、
を含む、方法。
【請求項１５】
メッシュネットワークに従って前記ワイヤレス通信電気回路を動作させることを包含する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記診断が前記診断ルールの具現化を包含する、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記診断に基づく出力がセントラルロケーションに通信される、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記通信がワイヤレス通信リンクを通じて行われる、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記通信が２線式プロセス制御ループを通じて行われる、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記２線式プロセス制御ループと接続する、前記フィールド装置の端子との連結を包含する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
漏れているバルブの特定を前記診断が包含する、請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
漏れているタンクの特定を前記診断が包含する、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、フィールド装置を使用して工業プロセスを監視または制御する、工業プロセス制御または監視システムに関する。より具体的には、本発明は、ワイヤレスプロセス制御または監視システムに関する。
【０００２】
プロセス制御または監視システムは、工業プロセスに使用され、プロセスの動作を監視または制御する。工業プロセスの例としては、精油所、製造プラントなどのプロセスを包含する。プロセス変数トランスミッタは、フィールドロケーションに配設され、これを使用して、プロセス変数、例えば、圧力、流量、温度などを測定し、もう一つのロケーション、例えば、セントラル制御室に送信する。制御フィールド装置は、フィールドに設置され、制御室からのコマンドを受信して、例として、プロセスの動作を制御することができる。例として、制御要素は、バルブの位置を変更し、加熱要素の温度を調節するように構成されることができ、それにより、プロセス変数を制御する。
【０００３】
そのようなシステムは、通常、有線接続を使用して動作してきた。配線技術の一つに、同一の二つのワイヤを使用して、フィールド装置と通信し、それに加えてフィールド装置に電力を提供する、２線式プロセス制御ループがある。しかし、より最近では、ワイヤレス通信技術を使用して、プロセス制御または監視システムにおける情報を通信するようになった。これらの技術は、例として、ワイヤレス「メッシュネットワーク」通信技術または直接通信リンクを包含することができる。
【０００４】
多くの場合、工業プロセスの動作を診断することが望ましい。そのような診断は、例として、故障したまたは故障しつつあるプロセスの構成要素の特定を包含する。これは、おそらく構成要素が最終的に故障する前に、修理することを可能にし、それにより、信頼性を改善し、ダウンタイムを縮小する。
【０００５】
概要
工業プロセスにおける使用のための診断を備えたフィールド装置は、工業プロセス用プロセス流体のプロセス変数を検知または制御するように構成される、プロセス変数センサまたは制御要素を包含する。電気回路は、プロセス変数センサまたはコントローラ要素に連結され、工業プロセスのプロセス変数を測定または制御するように構成される。ワイヤレス通信アダプタは、工業プロセスにおいて通信するように構成されたワイヤレス通信電気回路を包含する。ワイヤレス通信電気回路は、さらに、一つ以上の他のフィールド装置からの一つ以上のプロセス信号を受信するように構成される。診断電気回路は、検知したプロセス変数および受信したプロセス信号の関数として、工業プロセスの動作を診断するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に従うワイヤレスアダプタを有するフィールド装置を包含する工業プロセス制御システムの簡略化されたブロック図である。
【図２】図１のフィールド装置の簡略化されたブロック図である。
【図３】図１および図２のフィールド装置に連結されたタイプのワイヤレスアダプタの簡略化されたブロック図である。
【図４】本発明に従う工程を示す簡略化されたブロック図である。
【図５】プロセス変数トランスミッタおよびバルブコントローラに具現化された本発明を示す図である。
【図６】タンクからの漏れ検出に使用する本発明を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
詳細な説明
工業プロセスの適切な動作は、プラント処理能力、アップタイム、品質、エネルギーコスト、環境影響、運用および保守コスト、ならびに他の理由を包含する複数の理由で、重要である。したがって、工業プロセスの動作を適切に診断することが重要である。工業プロセスにおいては、典型的な機器構成は、工業プロセスと情報をやりとりするために使用される単一のプロセスインターフェース要素、例えば、プロセス変数センサまたは制御要素を提供する、フィールド装置を包含する。フィールド装置は、もう一つのロケーション、例えば、セントラルロケーションへ／から情報を送信／受信する。単一以上の装置から情報を受信することが望ましい事例もある。しかし、フィールド装置は、通常、ピアツーピアのリアルタイム通信のための機構を提供しない。さらに、多数の機器構成において具現化されることができる多くの異なるタイプのフィールド装置がある。これは、他のフィールド装置から受信した情報を利用できる、装置レベルにおける応用を具現化することを困難にする。
【０００８】
本発明は、フィールド装置と連結し、ワイヤレス通信能力をフィールド装置に提供することができる、ワイヤレスアダプタを提供する。ワイヤレスアダプタは、ワイヤレスネットワークを通じて、取り付けられた装置からの情報に加えて他のフィールド装置からの情報も受信するように構成された、処理電気回路を包含する。処理電気回路は、診断情報の提供に使用される情報に装置、自動化、ネットワーク由来のまたはユーザが定義可能なルールを適用し、性能情報または他のタイプの情報を判定する能力を有する。アダプタは、ワイヤレスネットワークを通じてそのような情報を伝送するまたはフィールド装置に提供する能力を有する。アダプタは、警告またはイベントの判定、結果の計算、措置の自動化プラットフォームまたはプラント人員への伝達、情報のビジネス応用への構成、プロセスが所望の状態、効率、コストまたは残りの寿命から逸したことの指摘を包含するルールを具現化し、安全もしくは環境影響情報または他のタイプの情報を提供するように構成されることができる。
【０００９】
本発明のワイヤレスアダプタ（ワイヤレス通信モジュール）は、プロセス変数、制御信号または診断信号を包含する種々のタイプのデータを受信する能力を有する。プロセス変数は、通常、プロセス内で制御される一次変数である。本明細書で使用されるプロセス変数は、プロセスの状態、例えば、例として、圧力、流量、温度、製品レベル、ｐＨ、濁度、振動、位置、モータ電流、プロセスの任意の他の特性などを説明する任意の変数を包含する。制御信号は、プロセスを制御するために使用される、（プロセス変数以外の）任意の信号を包含する。例として、制御信号は、所望のプロセス変数値（すなわち、設定点）、例えば、所望の温度、圧力、流量、製品レベル、ｐＨまたは濁度などを包含し、コントローラによって調節されるか、またはこれを使用してプロセスを制御する。また、制御信号は、較正値、警告、警告状態、制御要素に提供される信号、例えば、バルブアクチュエータに提供されるバルブ位置信号、加熱要素に提供されるエネルギーレベル、ソレノイドオン／オフ信号など、またはプロセスの制御に関する任意の他の信号を包含することができる。本明細書で使用される診断信号は、プロセス制御ループにおける装置および要素の動作に関する情報を包含するが、プロセス変数または制御信号は包含しない。例として、診断信号は、バルブ軸の位置、印加されたトルクもしくは力、アクチュエータ圧力、バルブの作動に使用する加圧ガスの圧力、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、フルオンおよびフルオフ位置、移動量、周波数、振幅、スペクトルおよびスペクトル構成要素、剛性、電界もしくは磁界強度、持続時間、強さ、運動量、電気モータ逆起電力、モータ電流、ループ関連パラメータ（例えば、制御ループ抵抗、電圧もしくは電流）またはシステムにおいて検出もしくは測定されることができる任意の他のパラメータを包含する。さらにまた、プロセス信号は、プロセスまたはプロセス内の要素に関する任意の信号、例えば、例として、プロセス変数、制御信号または診断信号を包含する。フィールド装置は、プロセス制御ループの一部を形成するか、プロセス制御ループに連結し、プロセスの制御または監視に使用される任意の装置を包含する。
【００１０】
図１は、任意のプロセス制御ループ１６を通じて制御室１４と通信するものとして図示されたフィールド装置１２を包含する、工業プロセス制御または監視システム１０を示す簡略化された図である。制御室１４は、プロセス制御ループ１６に連結された電源１８および検知レジスタ２０を包含するものとして図示されている。フィールド装置は、プロセスインターフェース要素２２を包含する。プロセスインターフェース要素は、フィールド装置１２がプロセス変数トランスミッタとして動作するように構成される場合、プロセス流体のプロセス変数を検知するプロセス変数センサを含むことができる。同様に、プロセスインターフェース要素２２は、フィールド装置１２がコントローラとして動作するように構成される場合、制御要素、例えば、バルブ、加熱器、冷却器、振動器、ポンプなどを含むことができる。フィールド装置１２は、本発明に従うワイヤレスアダプタ３０を包含する。図１に、第二のフィールド装置ワイヤレスアダプタ４２を有する第二のフィールド装置４０も図示する。ワイヤレスアダプタ３０および４２は、ワイヤレス通信リンク５０を形成するように構成される。図１に示す例では、制御室１４は、ワイヤレス通信電気回路５２も包含する。この機器構成では、フィールド装置１２および４０は、ワイヤレス通信リンク５０を通じて互いに通信することができ、通信電気回路５２を使用して、ワイヤレス通信リンク５０を通じて制御室１４とも通信できる。通信リンク５０は、任意の所望の規格、例として、データがその最終的なロケーションに達するまで情報のロバスト通信を確実にする方式で装置間にデータを転送することができるメッシュネットワーク機器構成を包含する規格に従うことができる。
【００１１】
図２は、フィールド装置１２の簡略化された図であり、電気回路６２を通してマイクロプロセッサ６０に連結されたインターフェース要素２２を図示する。電気回路６２は、例として、インターフェース要素２２が制御要素として構成される場合にはデジタル／アナログ変換器を含み、またはインターフェース２２がセンサとして構成される場合にはアナログ／デジタル変換器を包含することができる。マイクロプロセッサ６０は、プログラミング命令および他の情報を含有することができるメモリ６４に連結されるものとして図示されている。Ｉ／Ｏ（入力／出力）電気回路６６は、任意のプロセス制御ループ１６に連結されるものとして示されている。ワイヤレスアダプタ３０は、任意の適した機器構成に従うフィールド装置１２内の電気回路に連結されることができる。図２に示す例では、任意のコネクタは、ワイヤレスアダプタ３０と、マイクロプロセッサ６０、Ｉ／Ｏ電気回路６６またはプロセス制御ループ１６との間に示されている。
【００１２】
図３は、種々の電気回路ブロックを示すアダプタ３００の簡略化されたブロック図である。スーパーキャパシタ３２０が図示されており、装置３００は、ＨＡＲＴ（登録商標）有線通信に加えて、例えば、ワイヤレスＨＡＲＴ（登録商標）規格（ＩＥＣ規格６２５９１）によるワイヤレス通信のために構成される。
【００１３】
図３に図示されるように、アダプタ３００は、メモリおよび通信用モデムも包含する、マイクロコントローラ３４０を包含する。メモリを使用して、プログラミング命令、機器構成データ、変数などを保存する。ＨＡＲＴ（登録商標）アナログ電気回路３４２は、ＤＣブロッキングキャパシタ３４６を通してプロセス変数トランスミッタ３０８と連結するように構成される。無線モジュール３４４が提供され、これにより、アダプタ３００は、ＲＦ通信技術を使用して通信することが可能になる。ＤＣ／ＤＣ変換器として構成された、直列接続されたレギュレータ３４８が提供される。電流分流回路３５０は、レギュレータ３４８と並列接続され、オペアンプ３５４によって制御されるバイパストランジスタ３５２を包含する。オペアンプ３５４は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）と、レギュレータ３４８に適用された電圧との差に基づいて動作する。レギュレータ３４８は、低損失（ＬＤＯ）レギュレータ３６０に２．３ボルト出力を提供する。低損失（ＬＤＯ）レギュレータ３６０は、マイクロプロセッサ３４０、ＨＡＲＴアナログ回路３４２、リセット回路３８２およびＡＤＣ３８０に、調整された２ボルト電源出力を提供する。
【００１４】
バイパストランジスタ３５２を通った電流を使用して、スーパーキャパシタ３２０を充電する。スーパーキャパシタ３２０にわたる電圧は、電圧クランプ３７０を使用して設定される。例として、電圧クランプは、２．２ボルトに設定することができる。もう一つのＤＣ／ＤＣ変換器３７２は、昇圧変換器として構成され、低損失（ＬＤＯ）レギュレータ３７４に調整された３ボルトの電圧出力を提供する。低損失（ＬＤＯ）レギュレータ３７４の出力は、２．８ボルトに設定され、これを使用して無線モジュール３４４に調整された電力を提供する。
【００１５】
マイクロプロセッサ３４０は、スーパーキャパシタ３２０の電圧を監視するために使用される、アナログ／デジタル変換器３８０に接続される。マイクロプロセッサ３４０は、リセット回路３８２にも接続される。マイクロプロセッサ３４０は、レベルシフト回路３８４を通して無線モジュール３４４にデータを提供する。
【００１６】
ループ３０２の電圧降下量を最小限にしながら、電気回路が最大限のワイヤレス通信活動量をサポートできることが好ましい。それ故、アダプタ３００は、好ましくは、極めて効率的な方式でループ３０２からの電力を使用するように構成される。ある特有の機器構成では、これは、低電力マイクロコントローラ３４０、例として、Texas Instruments MSP430F1481および低電力アナログ回路構成要素を使用することにより達成されることができる。これらの構成要素は、低供給電圧によって電力を与えられることができ、全回路電力消費を最小限にすることもできる。さらに、マイクロコントローラ３４０は、特定の機能、例として、通信機能を必要としないときには、所望の場合、「スリープ」モードに入るように構成されることができる。図３に示す機器構成では、別個のモデムは利用されない。代わりに、マイクロコントローラ３４０を使用して、モデム機能を提供する。
【００１７】
無線モジュール３４４に大量の電力を提供することも好ましい。これにより、より頻繁な通信および信頼性の増大が可能になる。追加の電力を使用して、トランスミッタ３０８からの情報を表示でき、アダプタ３００を、例として、メッシュネットワークにおける他のプロセストランスミッタのためのルータとして使用することが可能になり、より高い送信電力を使用することが可能になる。これにより、もう一つのワイヤレス装置からアダプタ３００を通してホストまでのパスは、装置からホストまでの直接のパスよりも信頼性が高くなるため、結果として、メッシュネットワークの信頼性がより高くなることができる。
【００１８】
図３の実施態様では、無線モジュール３４４は、スーパーキャパシタ３２０によって電力を与えられる。それ故、無線モジュール３４４に提供される電力を増大させるために、スーパーキャパシタ３２０によって保存される電力を増大させることが好ましい。図３の機器構成では、これは、オペアンプ３５４および分流トランジスタ３５２と連接するループ３０２と連結する端子にわたる電圧の降下を調整するレギュレータ３４８のための分流要素としてスーパーキャパシタ３２０を配置することにより達成される。図３では、プロセス制御ループ３０２を連結するループ端子にわたる電圧は、１ボルトに調整される。これは、オペアンプ３５４および分流トランジスタ３５２を使用して、スーパーキャパシタに向かう電流を調節することにより達成される。この機器構成では、レギュレータ３４８は、ループ３０２と直列で動作し、オペアンプ３５４によって形成されたフィードバックループ内にある。より非効率的な機器構成では、別個の１ボルト分流レギュレータおよびスーパーキャパシタ充電回路を具現化することができる。しかし、これには、動作させるために追加の構成要素および追加の電力を要する。対照的に、図３に明記する機器構成では、アダプタ３００の電気回路によって使用されない任意のループ電流は、効率を増大させるために分流キャパシタ３２０に導かれる。これは、結果として、無線モジュール３４４に利用可能な電力量が最大限となる。電圧クランプ３７０は、キャパシタ３２０が充電される際の電圧を判定する。スーパーキャパシタ３２０の電圧が電圧クランプ３７０によって設定された電圧に達すると、過電流は、キャパシタ３２０ではなく、クランプ３７０を通って流れる。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣ変換器３４８は、１ボルトの入力電圧で動作する、低電力「昇圧」スイッチングレギュレータとして構成される。レギュレータ３４８は、１ボルトの入力電圧を十分に高い電圧に増大して、残りの電気回路に電力を与える。図３の例では、これは２．３ボルトである。変換器は、スイッチドキャパシタタイプの変換器、インダクタに基づくブースト変換器、変圧器に基づく変換器または他の適した機器構成であることができる。ＬＤＯレギュレータ３６０は、レギュレータ３４８からの２．３ボルト出力を２．０ボルトに調整し、レギュレータ３４８からのいかなるスイッチングノイズも除去する。ＬＤＯレギュレータ３６０からの出力を使用して、マイクロプロセッサ３４０、ＨＡＲＴ（登録商標）アナログ回路３４２、メモリ、リセット電気回路３８２およびアナログ／デジタル変換器３８０に電力を与える。
【００２０】
ＨＡＲＴ（登録商標）アナログ回路ブロック３４２は、例として、キャリア検出回路、受信回路および送信回路を含むことができる。好ましくは、これらの回路は、許容できる通信の整合性を維持しながら、低い所要電力を有するように構成される。マイクロプロセッサ３４０内のメモリを使用して、プログラミングコードおよび一時的な変数を保存することができる。マイクロプロセッサ３４０の内部にあるタイマを使用して、「ソフトウェア」モデム機能を提供することができる。マイクロプロセッサ３４０のメモリは、内部フラッシュメモリ、ＲＡＭに加えてＥＥＰＲＯＭまたは他の不揮発性メモリを包含することができる。マイクロコントローラ３４０は、マイクロコントローラ３４０に容量電圧を表すデジタル出力を提供するアナログ／デジタル変換器３８０を使用して、スーパーキャパシタ３２０にアクセスする電圧を監視するように構成されることができる。所望の場合、マイクロコントローラ３４０を使用して、無線送信をサポートするために十分な電圧をキャパシタが有しているか否かを判定することができる。リセット回路３８２を使用して、電圧が不十分な場合にはマイクロコントローラ３４０が動作しないことを確実にすることができる。例として、リセット回路３８２は、ＬＤＯレギュレータ３６０からの供給電圧が十分な電圧レベルに達した場合にマイクロコントローラ３４０をリセットするか、または電源を入れるように構成されることができる。電気回路を使用して、電力「グリッチ」が発生した場合にマイクロコントローラ３４０をリセットすることもできる。
【００２１】
無線モジュール３４４は、ＬＤＯレギュレータ３７４によって提供された２．８ボルトの安定した電圧で動作する。先に論じたように、スーパーキャパシタ３２０が２．２ボルトで充電される場合、ＤＣ／ＤＣ変換器レギュレータ３７２は、電圧を３ボルトに昇圧する。使用中、スーパーキャパシタの電圧は減少するため、昇圧変換器が必要となる。ＬＤＯレギュレータ３７４を使用して、無線モジュール３４４に安定した２．８ボルトを提供する。好ましくは、レギュレータ３７２は、およそ１ボルトの最小電圧から、およそ２．２ボルトの最大電圧までで動作するように構成される。一部の機器構成では、マイクロコントローラ３４０は、スーパーキャパシタ３２０の電圧が１ボルト未満である場合に無線モジュール３４４の電気回路の電源を切るように構成される。
【００２２】
マイクロコントローラ３４０は、無線モジュール３４４とマイクロコントローラ３４０との間のデジタル通信回線を通じて通信することにより、無線モジュール３４４を使用してワイヤレスで情報を送信するように構成されることができる。無線が２．８電源によって動作する一方、マイクロコントローラが２ボルト電源によって動作するため、二つの構成要素間のデジタル通信回線は、レベルシフト電気回路３８４を使用してレベルシフトされる必要がある。例として、これは、極めて低電力レベルのトランスレータ回路、例えば、Texas Instruments SN74LVC2T45DCUを使用して実行されることができる。
【００２３】
一つの機器構成では、マイクロコントローラ３４０は、ループ３０２を連結するループ端子にわたる電圧の降下を調節するように構成されることができる。例として、マイクロコントローラ３４０からの任意の制御回線３４１は、分流電気回路３５０のオペアンプ３５４の反転入力部に連結されることができる。そのような機器構成では、適した状態下でループ電圧の降下を増大させることによって、追加の電力を無線のために利用可能にすることができる。同様に、アダプタ３００の電気回路のプロセス制御ループへの影響を縮小する必要がある場合、電圧降下を減少させることができる。しかし、これにより、無線モジュールおよびアダプタ３００の他の電気回路に提供される電力が少なくなり、性能を低下させる可能性がある。
【００２４】
図４は、本発明の一つの実施態様例に従う工程を示す、簡略化されたフローチャート４００である。フローチャート４００は、開始ブロック４０２で始まり、任意のブロック４０４への通過を制御する。ブロック４０４において、ワイヤレスアダプタは、ワイヤレスアダプタが連結されたフィールド装置からのローカルプロセス信号を受信するように構成される。ブロック４０６において、ワイヤレスアダプタ３０は、通信リンク５０を通して遠隔装置からのプロセス信号を受信する。ブロック４０８において、診断工程は、遠隔プロセス信号および任意のローカル信号に基づいて実行される。診断は、任意の数のローカルおよび／または遠隔プロセス信号に基づくことができる。ブロック４０８において、診断情報を判定し、制御はブロック４１０へ進む。ブロック４１０において、ワイヤレスアダプタ３０は、診断出力を提供する。この診断出力は、フィールド装置１２にローカルに提供されることも、例として、ワイヤレス通信リンク５０または２線式プロセス制御ループ１６を通して遠隔ロケーションに送られることもできる。プロセスは、終了ブロック４１２で完了して終わる。図４に示す工程は、検出した事象の発生、例えば、プロセス内で検出された事象の発生に基づいて自動的に作動させる、周期的に作動させる、またはワイヤレスアダプタ３０が診断の実行を始めるコマンドを受信した場合に遠隔で起動させることもできる。図に示す工程は、フィールドアダプタ３０のマイクロプロセッサ６０において具現化されることができる。これらの工程は、メモリ６４に保存されたプログラミング命令に従うことができる。この機器構成は、多様な装置からのデータを使用して、フィールド装置内の診断を実行する能力を提供する。これにより、単一の装置が診断目的のために多様な他の装置からのプロセス信号にアクセスすることが可能になる。
【００２５】
一つの応用例は、完全に閉じたバルブ周辺において漏れているプロセス流体の検出である。そのような例の機器構成では、流量センサは、制御バルブの上流に位置付けられる。バルブが完全に閉じている場合、流体の流れは流量センサを通過して流れることはない。バルブが完全に閉じており、弁座に対して十分な圧力がある場合、流れは完全に阻止される。しかし、バルブおよび弁座は経時的に損耗する。この損耗により、結果として、弁座に対するバルブの着座が不完全になり、結果として、「完全に閉じた」位置にある場合でも流体がバルブを通過して流れてしまう。
【００２６】
図５は、プロセス配管４４４に連結されたバルブコントローラ４４０および流量計４４２を示す図である。この機器構成では、コントローラ４４０およびトランスミッタ４４２は、各々、ワイヤレスアダプタ３０を包含している。どちらのワイヤレスアダプタ３０も、他の装置のワイヤレスアダプタからのワイヤレス信号（流速またはバルブ位置）を受信することができる。この機器構成では、図４に示すブロック４０８において具現化された診断ルールは、以下の通りであることができる。
【００２７】
バルブが閉じており、座圧力がＸとＹとの間であり、流量が０よりも大きい場合、バルブに漏れがあるか、または流量センサに誤りがある。
【００２８】
バルブが完全に閉じている状態が短期間である場合、流れは、流量計を通過し続けることがある。ルールは、この遅れを考慮して具現化されることができる。ルールは、装置間の通信ラグに基づいて調節することもできる。この通信ラグは、ワイヤレス通信リンク５０を通じた通信を監視することによる判定、タイムスタンプに基づく判定、オペレータなどよるプログラム化ができる。
【００２９】
図６は、本発明のもう一つの具現化例である。図６では、プロセス流量トランスミッタ４５２および４５４が提供され、隣接したバルブコントローラ４５６および４５８にそれぞれ連結される。液位計４６０は、タンク４６２に連結される。流量トランスミッタ４５２およびバルブコントローラ４５６はタンク４６２への入口に連結され、流量トランスミッタ４５４およびバルブコントローラ４５８はタンク４６２からの出口に連結される。ワイヤレスアダプタ３０がトランスミッタ４５２および４５４、ならびに液位計４６０に連結される場合、ルールは、タンク４６２内の潜在的な漏れを特定するように具現化されることができる。そのようなルールは以下の通りであることができる。
【００３０】
タンクへの流入が０に等しく、タンクからの流出が０に等しく、かつタンク液位が減少している場合、タンクに漏れがある可能性がある。
【００３１】
バルブコントローラ４５６および４５８がワイヤレスアダプタ３０を包含している場合、追加の診断を実行することができる。例として、漏れているバルブを特定することができる。
【００３２】
診断の実行に加えて、本発明のアダプタ３０を使用して効率を改善することができる。例として、バルブは、約７０％開いて動作する際、正確な流れ制御と低エネルギー損失との組み合わせを提供する。例として、図５に示すように、ワイヤレスアダプタをバルブコントローラおよび関係する流量トランスミッタ上に据え付ける場合、流速と対比したバルブ位置を監視できる。効率的動作のために好ましい範囲から外れて動作するバルブを特定することができる。例えば、関係するポンプのサイズを縮小してエネルギー消費を縮小させる補正措置を取ることができる。また、エネルギーコスト情報をワイヤレスアダプタ３０に提供する場合、過剰なエネルギー消費のリアルタイムのエネルギーコストを計算して伝送することができる。フィールド装置がワイヤレスアダプタを装備したポンプモータを含む場合、モータ速度および電力消費をリアルタイムで監視および管理して、エネルギー節約の増大および関係する制御バルブ性能の改善を提供することができる。
【００３３】
本発明は、大規模な工業プロセスにおいて具現化されることができる。例として、多くの異なるタイプのフィールド装置および機器構成は、工業プロセスにおいて具現化され、異なるプロトコルを使用して通信するように構成することができる。本発明のワイヤレスアダプタ３０を任意のこれらのフィールド装置に連結することによって、診断の具現化または他の目的に使用するための異なるタイプのフィールド装置間のプロセス信号の通信を提供することができる。さらに、ワイヤレスアダプタ３０を使用して、既存のフィールド装置を改良することができる。
【００３４】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、本発明の本質および範囲を逸することなく、形態および詳細に変更を加えることができることを当業者は理解するであろう。診断出力は、ワイヤレス通信リンクを通じて提供する、または２線式プロセス制御ループを通じて送信することができる。ワイヤレスアダプタは、アナログまたはデジタルプロトコルを使用してフィールド装置と通信することができる。診断は、ローカルプロセス信号およびもう一つのフィールド装置から受信したプロセス信号に基づくことができる。本発明は、本明細書に具体的に図示または論じたもの以外の、他のフィールド装置および機器構成とともに使用することができる。さらに、統計パラメータ、ファジー論理、重み関数などに基づくものを包含する、より複雑な診断ルールを具現化することができる。診断は、時間または周波数領域における解析を包含する、さらなるプロセス信号の解析に基づくことができる。ローカルプロセス信号は、ローカルロケーション、例えば、フィールド装置で発信されたプロセス信号である。遠隔プロセス信号は、もう一つのロケーション、例えば、もう一つのフィールド装置から受信したプロセス信号である。診断ルールは、論理、データソース、データユーザまたはフィールド装置に送られ、編集、削除もしくは一つ以上のフィールド装置から他のフィールド装置に任意の組み合わせの有線またはワイヤレス通信技術を使用してコピーできる他のタイプの診断ルールを非限定的に含む。これにより、必要に応じて、診断の作成、削除、修正または再使用が可能になる。
【図１】
0005946452.tif 000002
【図２】
0005946452.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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