(57)【要約】  アクチュエータ性能監視のための、方法、装置、およびコンピュータプログラムが提供される。プロセス制御システム（１００）におけるアクチュエータ（１１６〜１２４）の試験は、アクチュエータ（１１６〜１２４）またはアクチュエータ（１１６〜１２４）に関連する機械（１０２）の動作の中断が検出されるときなどに始動されることができる。試験は、アクチュエータ（１１６〜１２４）に変動する制御信号（変動する圧力信号など）を提供することを含むことができる。制御信号に対するアクチュエータ（１１６〜１２４）の応答が解析されて、アクチュエータ（１１６〜１２４）が１つまたは複数の故障を被っているか否かが決定される。応答を解析することは、アクチュエータ（１１６〜１２４）の圧力が、圧力信号に応答して時間と共にどのように変動するかを識別する第１の加圧曲線を生成することを含むことができる。応答を解析することは、また、第１の加圧曲線を、アクチュエータ（１１６〜１２４）がプロセス制御システム（１００）において最初に作動したときに生成されるベースライン加圧曲線などの第２の加圧曲線と比較することを含むことができる。
2009543259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御システム（１００）においてアクチュエータ（１１６〜１２４）の試験を始動するステップと、前記試験は、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）に変動する制御信号を提供するステップを含み、
前記変動する制御信号に対する前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の応答を解析するステップと、それにより、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）が、１つまたは複数の故障を被っているか否かを決定し、
任意の被識別故障を識別する少なくとも１つの通知を提供するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記変動する制御信号は、変動する圧力信号を含み、
前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の応答を解析するステップは、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）について第１の加圧曲線を生成するステップを含み、前記第１の加圧曲線は、前記変動する圧力信号に応答して、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）内の圧力が時間と共にどのように変動するかを識別する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の応答を解析するステップは、
前記第１の加圧曲線を第２の加圧曲線と比較するステップと、
前記比較に基づいて時間差プロットを生成するステップと、前記時間差プロットは、時間と共に前記第１の加圧曲線が前記第２の加圧曲線とどのように異なるかを識別し、
前記時間差プロットを解析するステップと、それにより、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）は何らかの故障を被っているか否かを決定する、
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記時間差プロットを解析するステップは、
前記アクチュエータ（１１６〜１２４）が、開放され、閉鎖され、または部分的に開放されて固着されていることを、前記時間差プロットが示すか否かを決定するステップ、
前記アクチュエータ（１１６〜１２４）が、完全に拡張することができないか、または、完全に引込むことができないことを、前記時間差プロットが示すか否かを決定するステップ、および
前記アクチュエータ（１１６〜１２４）が、破損した戻りばねを有することを、前記時間差プロットが示しているか否かを決定するステップ、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記時間差プロットを生成するステップは、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の複数の試験に関連する複数の時間差プロットを生成するステップを含み、
前記時間差プロットを解析するステップは、前記複数の時間差プロットを解析し、それにより、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の制御ラインにおいて水分が蓄積しているか否かを決定する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記アクチュエータ（１１６〜１２４）は、複数のアクチュエータ（１１６〜１２４）のうちの１つのアクチュエータを示し、
前記試験は、複数の試験のうちの１つの試験を示し、
前記時間差プロットを生成するステップは、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）に関連する複数の時間差プロットを各試験について生成するステップを含み、
前記時間差プロットを解析するステップは、前記複数の時間差プロットのそれぞれの幅を決定するステップと、前記時間差プロットの前記幅が時間と共にどのように変動するかを解析するステップとを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記アクチュエータ（１１６〜１２４）または前記アクチュエータ（１１６〜１２４）に関連する機械（１０２）の動作の中断を検出するステップをさらに含み、
前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の前記試験を始動するステップは、前記中断の検出に応答して前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の前記試験を始動するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つのプロセッサ（１３０）を備える装置（１０６）であって、前記少なくとも１つのプロセッサ（１３０）は、
プロセス制御システム（１００）においてアクチュエータ（１１６〜１２４）の試験を始動するよう動作し、前記試験は、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）に変動する制御信号を提供し、
前記変動する制御信号に対する前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の応答を解析して、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）が、１つまたは複数の故障を被っているか否かを決定するよう動作し、
任意の被識別故障を識別する少なくとも１つの通知を提供する、
よう動作可能である装置（１０６）。
【請求項９】
前記変動する制御信号は、変動する圧力信号を含み、
前記少なくとも１つのプロセッサ（１３０）は、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）について第１の加圧曲線を生成することによって、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の前記応答を解析するよう動作し、前記第１の加圧曲線は、前記変動する圧力信号に応答して、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）において圧力が時間と共にどのように変動するかを識別する、請求項８に記載の装置（１０６）。
【請求項１０】
第２の加圧曲線を格納するよう動作する少なくとも１つのメモリ（１３２）をさらに備え、
前記少なくとも１つのプロセッサ（１３０）は、
時間と共に、前記第１の加圧曲線が、前記第２の加圧曲線とどのように異なるかを識別する時間差プロット生成し、
前記時間差プロットを解析して、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）が、何らかの故障を被っているか否かを決定することによって、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の前記応答を解析するよう動作する、請求項９に記載の装置（１０６）。
【請求項１１】
コンピュータ読取り可能媒体上で実現され、かつ、プロセッサによって実行されるよう動作可能であるコンピュータプログラムであって、
プロセス制御システム（１００）においてアクチュエータ（１１６〜１２４）の試験を始動し、前記試験は、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）に変動する制御信号を提供することを含み、
前記変動する制御信号に対する前記アクチュエータ（１１６〜１２４）の応答を解析して、前記アクチュエータ（１１６〜１２４）が、１つまたは複数の故障を被っているか否かを決定し、
任意の被識別故障を識別する少なくとも１つの通知を提供する、
コンピュータ読取り可能プログラムコードを含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般には制御システムに関し、より具体的には、プロセス制御システムにおけるアクチュエータ性能監視のための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理施設は、プロセス制御システムを使用して管理されることが多い。例示的な処理施設は、製造プラント、化学プラント、原油精製所、および鉱石処理プラントを含む。オペレーションの中でもとりわけ、プロセス制御システムは、通常、処理施設内の弁、アクチュエータ、および他の産業機器の使用を管理する。
【０００３】
多くの従来の処理施設において、産業機器は、アクセスし、調査し、保守することが難しいことが多い。たとえば、紙生産プロセスでは、蒸気アクチュエータは、抄紙機内の過酷な環境内に配置されることが多い。蒸気アクチュエータにアクセスするために、保守要員または他の要員は、しばしば、抄紙機の一部分を解体しなければならず、それは、時間がかかり、労働集約的で、費用がかかる試みとなる。結果として、保守要員または他の要員に、蒸気アクチュエータの状態を物理的に調査し、決定させることは不都合である、または、望ましくないことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、プロセス制御システムにおけるアクチュエータ性能監視のための装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の実施形態では、方法は、プロセス制御システムにおいてアクチュエータの試験を始動することを含む。試験は、アクチュエータに変動する制御信号を提供することを含む。方法は、また、変動する制御信号に対するアクチュエータの応答を解析することであって、それにより、アクチュエータが、１つまたは複数の故障を被っているか否かを決定する、解析することを含む。さらに、方法は、任意の被識別故障を識別する少なくとも１つの通知を提供することを含む。
【０００６】
特定の実施形態では、変動する制御信号は、変動する圧力信号を含むことができる。同様に、アクチュエータの応答を解析することは、アクチュエータについて第１の加圧曲線を生成することを含むことができる。第１の加圧曲線は、変動する圧力信号に応答して、アクチュエータ内の圧力が時間と共にどのように変動するかを識別する。アクチュエータの応答を解析することは、また、第１の加圧曲線を第２の加圧曲線と比較すること、および、比較に基づいて時間差プロットを生成することを含むことができる。時間差プロットは、時間と共に、第１の加圧曲線が、第２の加圧曲線とどのように異なるかを識別する。アクチュエータの応答を解析することは、さらに、時間差プロットを解析することであって、それにより、アクチュエータが、何らかの故障を被っているか否かを決定する、解析することをさらに含むことができる。第２の加圧曲線は、アクチュエータがプロセス制御システムにおいて最初に作動したときに生成されるベースライン加圧曲線を含むことができる。
【０００７】
第２の実施形態では、装置は、プロセス制御システムにおいてアクチュエータの試験を始動するよう動作する少なくとも１つのプロセッサを含む。試験は、アクチュエータに変動する制御信号を提供することを含む。少なくとも１つのプロセッサは、また、変動する制御信号に対するアクチュエータの応答を解析して、アクチュエータが、１つまたは複数の故障を被っているか否かを決定するよう動作する。さらに、少なくとも１つのプロセッサは、任意の被識別故障を識別する少なくとも１つの通知を提供するよう動作する。
【０００８】
第３の実施形態では、コンピュータプログラムは、コンピュータ読取り可能媒体上で具現化され、かつ、プロセッサによって実行されるよう働く。コンピュータプログラムは、プロセス制御システムにおいてアクチュエータの試験を始動するためのコンピュータ読取り可能プログラムコードを含む。試験は、アクチュエータに変動する制御信号を提供することを含む。コンピュータプログラムは、また、変動する制御信号に対するアクチュエータの応答を解析して、アクチュエータが、１つまたは複数の故障を被っているか否かを決定するためのコンピュータ読取り可能プログラムコードを含む。さらに、コンピュータプログラムは、任意の被識別故障を識別する少なくとも１つの通知を提供するためのコンピュータ読取り可能プログラムコードを含む。
【０００９】
他の技術的特徴は、以下の図、説明、および特許請求項から当業者に容易に明らかになる可能性がある。
本開示のより完全な理解のために、添付図面に関連して考えられる以下の説明がここで参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示による例示的なプロセス制御システムを示す図である。
【図２】本開示によるプロセス制御システムにおいてアクチュエータ性能監視のための例示的なグラフィカルユーザインタフェースを示す図である。
【図３】本開示によるプロセス制御システムにおいてアクチュエータ性能監視のための例示的なグラフィカルユーザインタフェースを示す図である。
【図４】本開示によるプロセス制御システムにおいてアクチュエータ性能監視のための例示的なグラフィカルユーザインタフェースを示す図である。
【図５】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図６】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図７】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図８】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図９】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１０】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１１】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１２】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１３】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１４】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１５】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１６】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１７】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１８】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図１９】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２０】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２１】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２２】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２３】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２４】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２５】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２６】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２７】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２８】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図２９】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３０】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３１】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３２】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３３】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３４】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３５】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３６】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３７】本開示による、アクチュエータの故障を識別するための例示的な信号解析を示す図である。
【図３８】本開示によるプロセス制御システム内のアクチュエータ性能監視のための例示的な方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本開示による例示的なプロセス制御システム１００を示す。図１に示すプロセス制御システム１００の実施形態は、例証だけのためのものである。プロセス制御システム１００の他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく使用されてもよい。
【００１２】
この例示的な実施形態では、プロセス制御システム１００は、抄紙機１０２、コントローラ１０４、アクチュエータ性能モニタ１０６、およびネットワーク１０８を含む。抄紙機１０２は、紙製品を生産するのに使用される種々のコンポーネントを含む。この実施例では、リール１１２において収集された紙シート１１０を生産するために、種々のコンポーネントが使用されてもよい。
【００１３】
図１に示すように、抄紙機１０２は、連続移動式ワイヤスクリーンまたはメッシュ上で、機械にわたって均一にパルプ懸濁液を分散させるヘッドボックス１１４を含む。ヘッドボックス１１４に入るパルプ懸濁液は、たとえば、０．２〜３％木材繊維および／または他の個体を含有してもよく、懸濁液の残りは水である。ヘッドボックス１１４は、シートにわたってパルプ懸濁液内に希釈水を分散させる希釈アクチュエータ１１６のアレイを含んでもよい。希釈水が使用されて、得られる紙シート１１０が、シートにわたってより均一な坪量を有することを確保するのに役立つ場合がある。ヘッドボックス１１４は、また、スライスリップ・アクチュエータ１１８のアレイを含んでもよく、スライスリップ・アクチュエータ１１８は、パルプ懸濁液が、そこからヘッドボックス１１４を出て移動式ワイヤスクリーンまたはメッシュ上に入る、機械にわたるスライス開口を制御する。スライスリップ・アクチュエータ１１８のアレイは、同様に、紙シート１１０の坪量を制御するのに使用されてもよい。
【００１４】
蒸気アクチュエータ１２０のアレイは、熱蒸気を生成し、熱蒸気は、紙シート１１０に浸透し、蒸気の潜熱を紙シート１１０内に放出し、それにより、紙シート１１０の温度を増加させる。温度の増加は、紙シート１１０からの水の容易な除去を可能にする可能性がある。蒸気アクチュエータ１２０は、たとえば、HONEYWELL INTERNATIONAL INC.からのＤＥＶＲＯＮＩＺＥＲ  ＳＴＥＡＭ  ＢＯＸのアクチュエータを表すことができる。再湿潤化シャワアクチュエータ１２２のアレイは、紙シート１１０の表面上に水の小滴（霧化されてもよい）を付加する。再湿潤化シャワアクチュエータ１２２が使用されて、紙シート１１０の水分プロファイルを制御するか、紙シート１１０の過剰乾燥を減らす、または、防止するか、あるいは、紙シート１１０内のドライストリークを補正してもよい。
【００１５】
紙シート１１０は、その後、逆回転ロールのいくつかのニップを通過する。誘導加熱アクチュエータ１２４のアレイは、機械にわたって鉄ロールのシェル表面を加熱する。ロール表面が局所的に熱くなると、ロール直径は、局所的に拡張し、そのため、ニップ圧を増加させ、次に、紙シート１１０を局所的に圧迫する。したがって、誘導加熱アクチュエータ１２４のアレイが使用されて、紙シート１１０のキャリパ（厚さ）プロファイルを制御してもよい。紙シートの厚さ、平滑度、および光沢を改善するために、スーパカレンダなどのさらなるコンポーネントが使用されて、紙シート１１０をさらに処理することができる。
【００１６】
これは、紙製品を生産するのに使用されてもよい、１つのタイプの抄紙機１０２の簡潔な説明を示す。このタイプの抄紙機１０２に関するさらなる詳細は、当技術分野でよく知られており、本開示の理解のために必要とされない。同様に、これは、プロセス制御システム１００で使用されてもよい、１つの特定のタイプの抄紙機１０２を示す。紙製品を生産する任意の他のまたはさらなるコンポーネントを含む、他の機械またはデバイスが使用されることができる。さらに、本開示は、紙製品を生産するシステムに関する使用に限定されず、プラスチック、織物、金属箔、またはシートなどの、他のアイテムまたは材料、あるいは、他のまたはさらなる材料を生産するシステムに関して使用されることができる。
【００１７】
コントローラ１０４は、抄紙機１０２の動作を制御することが可能である。たとえば、コントローラ１０４は、抄紙機１０２において種々のアクチュエータの動作を制御してもよい。特定の実施例として、蒸気アクチュエータ１２０は、空気圧アクチュエータを表すことができ、コントローラ１０４は、空気圧空気制御信号を蒸気アクチュエータ１２０に提供することができる。コントローラ１０４は、抄紙機１０２の少なくとも一部の動作を制御するための、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、その組合せを含む。一部の実施形態では、コントローラ１０４は、それぞれがセンサのセットを含んでもよい１つまたは複数のスキャナ１２６〜１２８からの測定データを使用して動作する。スキャナ１２６〜１２８は、紙シート１１０を走査し、重量、水分、キャリパ（厚さ）、光沢、平滑度、あるいは、紙シート１１０の任意の他のまたはさらなる特性などの紙シート１１０の１つまたは複数の特性を測定することが可能である。スキャナ１２６〜１２８はそれぞれ、センサのセットまたはセンサのアレイなどの、紙シート１１０の１つまたは複数の特性を測定するか、または、検出する任意の適した１つまたは複数の構造を含む。
【００１８】
アクチュエータ性能モニタ１０６は、抄紙機１０２内の種々のアクチュエータの動作を試験することが可能である。アクチュエータ性能モニタ１０６は、また、試験結果を解析し、被試験アクチュエータに関する何らかの故障を識別し、故障が検出されると、アラームまたは他の通知を生成することが可能である。たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６は、（コントローラ１０４との相互作用によって）抄紙機１０２において蒸気アクチュエータ１２０の動作を試験し、現在の試験結果を以前の試験結果と比較することができる。以前の試験結果は、たとえば、蒸気アクチュエータ１２０が抄紙機１０２において最初に設置されたときに生成されている可能性がある。以前の試験結果は、被試験アクチュエータについてのベースラインを確立してもよく、アクチュエータ性能モニタ１０６は、被試験アクチュエータの現在の性能が以前の性能とどのように異なっているかを決定することができる。
【００１９】
アクチュエータ性能モニタ１０６は、抄紙機１０２においてアクチュエータの現在の性能能力を決定するために任意の適した試験（複数可）を実施することができる。たとえば、コントローラ１０４は、空気圧信号の形態でアクチュエータへの制御信号を提供する空気圧コントローラを表すことができる。アクチュエータ性能モニタ１０６は、コントローラ１０４に、アクチュエータに対する空気圧信号を増加させ、その後、アクチュエータに対する空気圧信号を減少させるようにすることができ、また、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータの結果得られる振舞いを監視することができる。
【００２０】
アクチュエータ性能モニタ１０６は、その後、試験結果を解析して、アクチュエータが１つまたは複数の故障を被っているか否かを決定することができる。たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６は、蒸気アクチュエータが、過剰なスティッキング、スリッピング、焼付き（弁が固着した）、またはヒステリシスを被っているか否かを決定することができる。アクチュエータ性能モニタ１０６は、また、アクチュエータ内のコンポーネントが故障したか否か（戻りばねの破損など）、または、アクチュエータが過剰な背圧を被っているか否かを決定することができる。アクチュエータ性能モニタ１０６は、さらに、アクチュエータ用の空気圧制御信号を搬送するチューブが漏れているか、または、閉塞しているかを決定することができる。さらに、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータに影響を及ぼす、プロセス制御システム１００に対する機械的変化を検出することができる。アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータまたはアクチュエータのグループに関して、他のまたはさらなるどんな故障をも検出することができる。
【００２１】
以下は、プロセス制御システム１００およびアクチュエータ性能モニタ１０６の特定の実施態様の特定の詳細を示す。これらの詳細は、例証だけのためのものである。異なる方法で動作する他のプロセス制御システム１００またはアクチュエータ性能モニタ１０６は、本開示の範囲から逸脱することなく使用されることができる。
【００２２】
一部の実施形態では、アクチュエータ性能モニタ１０６は、被試験アクチュエータまたは抄紙機１０２が、もはや紙シート１１０を生産するために使用されていないことを検出することによって、アクチュエータ試験を始動してもよい。たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６は、紙シート１１０が破損するか、または、裂けたときを検出することができ、それにより、シート１１０の生産を停止する。この時点で、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータの試験を始動することができる。これは、アクチュエータの試験が、抄紙機１０２の通常の運転に干渉しないことを確保するのに役立つ。
【００２３】
特定の実施形態では、コントローラ１０４は、HONEYWELL INTERNATIONAL INC.からのＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ  ＰＮＥＵＭＡＴＩＣ（「ＩＤＰ」）コントローラなどのインテリジェントコントローラを表す。このタイプのコントローラ１０４は、バイナリソレノイド弁および正確でかつ感度の高い圧力センサを含むことができる。コントローラ１０４は、HONEYWELL INTERNATIONAL INC.からの８つのＡ７蒸気アクチュエータなどの空気圧制御式アクチュエータのバンクを制御してもよい。これらのアクチュエータは、コントローラ１０４からの空気圧制御信号に応じて、紙シート１１０に加える蒸気量を変える。各空気圧アクチュエータは、時間に対してアクチュエータの出力圧をプロットすることによって生成される曲線などの特性曲線を有してもよい。この関係は、一般に、直線的であり、
Ｐ＊Ａ＝Ｋ＊ｘ
として書かれることができる。式中、Ｐは圧力を表し、Ａは面積を表し、Ｋは定数であり、ｘは変位である。
【００２４】
特定の実施例として、アクチュエータ１２０は、６ｐｓｉ（４１ｋＰａ）から３０ｐｓｉ（２０７ｋＰａ）まで変わる圧力を使用して制御されることができる。６ｐｓｉ（４１ｋＰａ）において、アクチュエータは完全に開放し、最大蒸気量が、スクリーンプレートを通って紙シート１１０上に流れることを可能にする。３０ｐｓｉ（２０７ｋＰａ）において、アクチュエータは完全に閉鎖し、スクリーンプレートを通ってほとんどまたはまったく蒸気が流れなくする。このアクチュエータを試験するために、アクチュエータの空気圧制御信号が、（「充填（fill）」段階中に）約６ｐｓｉ（約４１ｋＰａ）から約３０ｐｓｉ（約２０７ｋＰａ）まで増加させられ、次に、（「排気」段階中に）約６ｐｓｉ（約４１ｋＰａ）まで減少させられることができ、増加と減少は、短いパルス継続期間に起こる。パルス継続期間は、コントローラ１０４内のソレノイド弁が開放するときを表す。アクチュエータ性能モニタ１０６は、ソレノイド弁を開放する前の圧力、ソレノイド弁が実際に開放したとき、およびソレノイド弁が閉鎖した後の圧力を監視することができる。
【００２５】
試験の充填および排気段階中に収集されたデータに基づいて、加圧曲線が生成されることができ、各パルス後に測定された圧力が、圧力対時間グラフ上にプロットされる。この加圧曲線が使用されて、欠陥のあるアクチュエータを検出することができる。たとえば、加圧曲線を解析して、アクチュエータが、過剰なスティッキングおよびスリッピングを被っているか否か、固着したか否か、破損したばねを有するか否か、空気圧制御ライン内に高いレベルの水分を有するか否か、または、高いレベルのヒステリシスを示すか否かを決定することができる。特定の実施例として、アクチュエータの作動（最初の起動）によって、アクチュエータについてのベースライン加圧曲線が、生成され、格納されることができる。後の試験の間に（アクチュエータが、ある長さの時間の間、運転された後など）、加圧曲線の最大値または加圧曲線の形状が変化する可能性があり、これらの変化が使用されて、アクチュエータの故障を識別することができる。
【００２６】
特定の実施形態では、これらの変化は、時間差プロットを生成することによって検出される。時間差プロットは、現在の加圧曲線上のある圧力の時間値を、ベースライン加圧曲線上の同じ圧力の時間値から減算することによって構築されることができる。
【００２７】
とりわけ、時間差プロットは、アクチュエータの故障によって引き起こされる形状変化などの、２つの加圧曲線間の形状変化を増幅することができる。たとえば、破損した戻りばねを有するアクチュエータは、排気段階中に減少する時間差値を有する時間差プロット（負の戻り作用）を有することができる。同様に、スティッキングし、スリッピングするアクチュエータは、加圧曲線または時間差プロットに不連続点を生成する可能性がある。
【００２８】
制御ライン内に水分を有するアクチュエータは、高温によって引き起こされる同じ作用（全体の容積を減少させる可能性がある）を生じる可能性がある。温度が加圧曲線に著しく影響を及ぼすが、これは、現在の加圧曲線を、時間差プロットの幅を最小にする数でスケーリングすることによって調整されることができる。さらに、複数のアクチュエータについての時間差プロットの幅が、アクチュエータの全アレイ（１つのビーム上の９６のアクチュエータなど）について同じグラフ上にプロットされる場合、ビームの、あるセクションに関する問題が識別されることができる。たとえば、詰ったスクリーンプレートによって、４つ以上などの複数の連続するアクチュエータが、欠陥があるように見える可能性がある。
【００２９】
最後に、アクチュエータのヒステリシスは、０ミリ秒で始まり、４ミリ秒ごとに１０００ミリ秒まで、または、アクチュエータが動き始めるまで増加するパルス長などの、いろいろなパルス長でアクチュエータを充填し、次に、排気させることによって計算されることができる。最初、アクチュエータは動かない場合があるが、あるパルス長の後に、動き始める。連続する充填パルスと排気パルスとの間の圧力差が、プロットされ、観測できる解除点が表示される。
【００３０】
アクチュエータ性能モニタ１０６は、１つまたは複数のアクチュエータの性能を監視し、解析するための、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその組合せを含む。アクチュエータ性能モニタ１０６は、たとえば、１つまたは複数のプロセッサ１３０、ならびに、プロセッサ（複数可）１３０によって使用されるデータおよび命令（ソフトウェア、記録された試験結果、および試験結果解析）を格納することが可能な１つまたは複数のメモリ１３２を含むことができる。特定の実施例として、アクチュエータ性能モニタ１０６は、NATIONAL INSTRUMENTS CORPORATION.からのＬＡＢＶＩＥＷプログラミング言語を使用して実施されるソフトウェアを表すことができる。アクチュエータ性能モニタ１０６の動作に関するさらなる情報は、以下で述べられる残りの図において提供される。
【００３１】
ネットワーク１０８は、プロセス制御システム１００のコンポーネント間の通信を容易にする。たとえば、ネットワーク１０８は、抄紙機１０２内で、コントローラ１０４からアクチュエータへ制御信号を伝達してもよい。ネットワーク１０８は、通信ネットワークまたは空気圧空気チューブのネットワークなどの、プロセス制御システム１００の種々のコンポーネント間で信号を運ぶ任意の適したタイプの１つまたは複数のネットワークを表してもよい。
【００３２】
図１は、プロセス制御システム１００の１つの実施例を示すが、図１に対して種々の変更が行われてもよい。たとえば、プロセス制御システム１００は、任意の数の抄紙機、コントローラ、アクチュエータ性能モニタ、およびネットワークを含むことができる。同様に、他のシステムが使用されて、紙製品または他の製品を生産することができる。さらに、プロセス制御システム１００の構成および配置は、例証だけのためのものである。特定のニーズに応じて、任意の他の適した構成で、コンポーネントが、付加される、省略される、組み合わされる、または、設置されることができる。特定の実施例として、コントローラ１０４およびアクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータ性能モニタ１０６がコントローラ１０４によって実施されるときなどに、組合されて、単一物理ユニットになることができる。さらに、コントローラ１０４およびアクチュエータは、空気圧デバイスであるとして述べられたが、他のタイプのコントローラおよびアクチュエータが使用されることができる。ある実施例として、電子コントローラおよびアクチュエータが使用されることができ、アクチュエータに送出される制御信号の電流／電圧特性が解析されて、欠陥のあるアクチュエータを識別することができる。
【００３３】
図２〜４は、本開示による、プロセス制御システムにおけるアクチュエータ性能監視のための例示的なグラフィカルユーザインタフェース２００を示す。図２〜４に示すグラフィカルユーザインタフェース２００の実施形態は、例証だけのためのものである。グラフィカルユーザインタフェース２００の他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく使用されることができる。同様に、説明を容易にするために、グラフィカルユーザインタフェース２００は、図１のプロセス制御システム１００におけるアクチュエータ性能モニタ１０６と共に使用されるものとして述べられる。グラフィカルユーザインタフェース２００は、任意の他の適したデバイスと共に、また、任意の他の適したシステムにおいて使用されることができる。
【００３４】
一般に、グラフィカルユーザインタフェース２００は、アクチュエータ性能モニタ１０６の動作に関する情報をユーザに提示する。この実施例では、グラフィカルユーザインタフェース２００は、３つのタブ２０２を含み、３つのタブ２０２は、グラフィカルユーザインタフェース２００内で異なる情報を表示するために選択されることができる。たとえば、タブ２０２が使用されて、アクチュエータ性能試験の構成、現在または最新のアクチュエータ性能試験の詳細、および過去のアクチュエータ性能試験に関する情報を提示することができる。
【００３５】
「Ｔｅｓｔ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ（試験構成）」タブ２０２の選択は、図２に示すように、グラフィカルユーザインタフェース２００内に情報を提示する。この実施例では、この情報は、「ＣＤ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ（ＣＤ制御）」タブ（ここで、「ＣＤ」は「横方向」を意味する）を含むあるセットのタブ２０４を含み、タブ２０４のセットの選択は、別のセットのタブ２０６を提示する。これらのタブ２０６のうちの１つのタブは、「Ｚｏｎｅ  Ｓｔａｔｕｓ（ゾーン状態）」タブ２０６であり、ユーザが、アクチュエータ性能試験を構成することを可能にする情報をグラフィカルユーザインタフェース２００内に提示する。
【００３６】
図２に示すように、試験構成情報は、２つのチェックボックス２０８を含み、２つのチェックボックス２０８は、ユーザが、アクチュエータのすべてについて性能試験をイネーブルするか、または、ディセーブルすることを可能にする。チェックボックス２１０は、試験が、始動されるときに、最初からやり直されるべきか、または前回の試験が中断されたところから継続されるべきかを示す。種々の試験モード選択ボタン２１２は、アクチュエータ性能試験がどのように始動されることができるかを識別する。たとえば、アクチュエータ性能試験は、ディセーブルされるか、抄紙機１０２の動作において中断を検出することによって自動的に始動されるか、または、手動で始動されることができる。同様に、２つの特別なタイプのベースライン試験、すなわち、「コールド（cold）」ベースライン試験および「ホット（hot）」ベースライン試験が、手動で始動されることができる。ベースライン試験は、被試験アクチュエータにおける故障を識別するために、最新の試験中に使用されるベースラインを確立する。「ホット」および「コールド」ベースライン試験は、蒸気アクチュエータ１２０の試験中のより熱い動作温度およびより冷たい動作温度に関連する。試験は、アクチュエータ１２０がプロセスによって依然として熱い間に、または、アクチュエータ１２０が室温まで冷却された未知の期間の後に行われることができる。
【００３７】
オプション２１４は、アクチュエータ性能試験の種々のその他さまざまの態様を制御する。たとえば、ユーザは、何台のコントローラが、アクチュエータ性能試験中に同時に使用されてもよいかを識別することができる（それぞれ８つのアクチュエータを制御するＩＤＰコントローラなど）。ユーザは、また、アクチュエータの現在の性能が、アクチュエータの元々のベースライン試験結果と、または、最新の試験結果の１つまたは複数と比較されるべきか否かを識別することができる。ユーザは、さらに、アクチュエータの故障が識別される前に、アクチュエータが、連続するいくつの試験に失敗すべきかを識別することができる。ユーザは、また、アクチュエータの連続する試験の間に経過すべきである最小時間（そのため、アクチュエータは、短い期間内で繰返し試験されない）、および、試験の始動と試験の実際の開始との間の時間遅延を指定することができる。さらに、ユーザは、構成ファイルのロケーション、試験結果ファイルのロケーション、およびログファイルのロケーションなどの、異なるファイルのロケーションを指定することができる。
【００３８】
試験始動オプション２１６は、アクチュエータ性能試験が、自動的に始動されるときを制御する。たとえば、試験は、「Ｓｔｅａｍ  Ｅｎａｂｌｅ（蒸気イネーブル）」フラグが「Ｏｆｆ」にセットされる（蒸気アクチュエータ１２０による蒸気の使用がディセーブルされたことを示す）と、始動されることができる。試験は、また、生産される紙シート１１０が破損したとき、または、抄紙機１０２による生産が停止したときに始動されることができる。試験は、さらに、「Ｓｙｓｔｅｍ  Ｅｎａｂｌｅ（システムイネーブル）」フラグが「Ｏｆｆ」にセットされる（抄紙機１０２の使用がディセーブルされたことを示す）と、始動されることができる。さらに、試験は、抄紙機１０２に供給される蒸気が遮断されたときに始動されることができる。
【００３９】
試験オプション２１８は、アクチュエータ性能試験中に実施される試験のタイプを識別する。アクチュエータ性能試験は、アクチュエータの１つまたは複数の態様を試験する単一試験または複数試験を含むことができる。これらの試験は、制御信号漏れ試験および特徴付け試験を含み、アクチュエータを６ｐｓｉ（４１ｋＰａ）から約３０ｐｓｉ（約２０７ｋＰａ）まで充填し、６ｐｓｉ（４１ｋＰａ）まで戻すことを含むことができる。充填／排気曲線オプションは、ユーザが、（約３０ｐｓｉ（約２０７ｋＰａ）から６ｐｓｉ（４１ｋＰａ）へのアクチュエータ圧のゆっくりとした減少を省略することによってなどで）ユーザが排気段階を省略することを可能にする。オプションは、さらに、ユーザが、ヒステリシス試験を選択することを可能にする。これらの異なる試験に関するさらなる詳細は、以下で与えられる。
【００４０】
試験パラメータ２２０は、個々のアクチュエータ試験の１つまたは複数に関わる、異なるパラメータを識別する。たとえば、試験パラメータ２２０は、最高温度またはチューブ長調整因子を含むことができる。温度およびチュービング長は、試験パラメータに対するアクチュエータの応答速度に影響を及ぼすため、補償するのに乗算器または補正因子が使用される。調整因子は、以下でより詳細に述べられる特徴付け試験によって生成されることができる。試験パラメータ２２０は、また、アクチュエータを充填するための期間および漏れ試験の継続期間を含んでもよく、アクチュエータ圧は、この継続期間の前後で測定される。試験パラメータ２２０は、さらに、試験のタイムアウトを呼び出すのに使用されることができる、試験の充填および排気段階のための最長期間を含むことができる。試験パラメータ２２０は、また、ヒステリシス試験のための最長継続期間および開始圧を含むことができる。さらに、試験パラメータ２２０は、ローカルで動作するネットワークにおいて通信信号のエラーチェックを行うのに使用される巡回冗長検査（ＣＲＣ）値を識別する値を含むことができる。
【００４１】
Ｐａｓｓ／Ｆａｉｌ（パス／故障）基準２２２は、アクチュエータが特定の故障を被っているか否かを決定するパラメータを、ユーザが規定することを可能にする。たとえば、ユーザは、アクチュエータ故障を識別する前に、アクチュエータ応答時間が、最高で指定数のミリ秒だけベースラインから変動することを可能にすることができる。同様に、ユーザは、漏れている制御ラインを有するアクチュエータを識別するための指定された許容範囲（ｐｓｉ（ｋＰａ）単位）、固着した弁を有するアクチュエータを識別するための指定された許容範囲（ミリ秒単位）、および、破損したばねを有するアクチュエータを識別するための指定された許容範囲（ミリ秒単位）を規定することができる。さらに、ユーザは、過剰なスティッキングおよびスリッピングを識別するための指定された許容範囲（ｐｓｉ（ｋＰａ）単位）およびヒステリシス問題を識別するための指定された許容範囲（パーセント単位）を規定することができる。
【００４２】
セキュリティボタン２２４は、ユーザが、グラフィカルユーザインタフェース２００における値に対するアクセスを制御するパスワードまたは他のセキュリティ機能を設定するか、または、除去することを可能にする。たとえば、グラフィカルユーザインタフェース２００における値が、閲覧されるか、または、修正される前に、単一パスワードが必要とされる可能性があり、または、異なるパスワードは、グラフィカルユーザインタフェース２００における値に対する異なるアクセスを提供することができる。
【００４３】
試験サマリ２２６は、現在のまたは最新の試験についての試験結果を識別する。この実施例では、試験サマリ２２６は、色別された長方形エリアを表すことができる視覚インジケータ２２８のアレイを含む。この実施形態では、視覚インジケータ２２８はそれぞれ、蒸気アクチュエータのビームにおける個々の蒸気アクチュエータ１２０などの、アクチュエータアレイ内の異なるアクチュエータに関連付けられることができる。特定の実施例として、緑色の視覚インジケータ２２８は、特定のアクチュエータがすべての試験に通った（故障がまったく検出されない）ことを示すことができ、赤色の視覚インジケータ２２８は、特定のアクチュエータが少なくとも１つの試験に失敗した（少なくとも１つの故障が検出された）ことを示すことができ、灰色の視覚インジケータ２２８は、特定のアクチュエータが試験されなかったことを示すことができる。明滅する視覚インジケータ２２８または別の色を有する視覚インジケータ２２８は、現在のアクチュエータが試験されていることを識別することができる。
【００４４】
グラフィカルユーザインタフェース２００における「Ｔｅｓｔ  Ｄｅｔａｉｌｓ（試験細部）」タブ２０２の選択は、ユーザに図３に示す情報を提示することができる。この実施例に示すように、グラフィカルユーザインタフェース２００は、アクチュエータセレクタ３０２を含み、アクチュエータセレクタ３０２は、ユーザが、アクチュエータアレイ内の特定のアクチュエータを選択することを可能にする。選択されたアクチュエータに関する情報は、その後、グラフィカルユーザインタフェース２００の残りの部分に表示されてもよい。
【００４５】
試験サマリセクション３０４は、アクチュエータ性能試験の種々のその他さまざまな態様を要約する。たとえば、試験サマリセクション３０４は、アクチュエータについての性能試験の現在の状態、試験についての試験番号、ならびに、試験についての開始時間および停止時間を識別することができる。試験サマリセクション３０４は、また、温度またはチューブ調整因子、制御信号をアクチュエータに運ぶチューブ長、およびアクチュエータに関連する温度を識別することができる。
【００４６】
試験結果セクション３０６は、アクチュエータについての試験結果を識別する。たとえば、試験結果セクション３０６は、アクチュエータまたはアクチュエータに関連する制御ラインについての漏れレートを識別してもよい。試験結果セクション３０６は、また、アクチュエータ内の弁が固着したか否か、アクチュエータ内のばねが破損したか否か、または、アクチュエータが過剰なスティッキングおよびスリッピングを被っているか否かを決定するのに使用される値を識別することができる。さらに、試験結果セクション３０６は、アクチュエータがヒステリシスを被っているか否かを決定するのに使用される値を識別することができる。さらに、試験結果セクション３０６は、アクチュエータが、アクチュエータ性能試験のそれぞれの個々の試験に通ったか、失敗したかを示すことができる。
【００４７】
プロットセクション３０８は、アクチュエータ性能試験中に取得されたデータに基づく種々のプロットまたはグラフを含む。たとえば、プロットセクション３０８は、（圧力対時間グラフ上の）加圧曲線および（圧力差対時間グラフ上の）ヒステリシス曲線のプロットを含むことができる。プロットセクション３０８は、また、現在試験結果とベースライン試験結果との間の時間ベースの差のプロットおよび横方向ゾーンアレイ時間差のプロットなどの時間差プロットを含むことができる。
【００４８】
グラフィカルユーザインタフェース２００における「Ｌｏｇ／Ｈｉｓｔｏｒｙ（ログ／履歴）」タブ２０２の選択は、ユーザに図４に示す情報を提示することができる。この実施例に示すように、グラフィカルユーザインタフェース２００は、ユーザによって選択されることができるハイパーリンクのセットを含むｌｏｇエリア４０２を含む。ｌｏｇエリア４０２内のハイパーリンクのうちの１つのハイパーリンクの選択は、最新のアクチュエータ性能試験に関連する全体の態様またはイベントに関する情報をユーザに提示することができる。これらの態様またはイベントは、アプリケーションまたは試験構成の変更、開始および停止の時間および日付、試験モード（試験を始動させたもの）、各コントローラについて実施される試験ステップ（複数可）、および各コントローラについてのパス／フェイル結果を含むことができる。
【００４９】
同様に、グラフィカルユーザインタフェース２００は、ユーザによって選択されることができるハイパーリンクのセットを含む試験データエリア４０４を含む。試験データエリア４０４内のハイパーリンクのうちの１つのハイパーリンクの選択は、アクチュエータ性能試験に関するより詳細な情報をユーザに提示することができる。たとえば、詳細な情報は、試験される現在ゾーン（複数可）、試験に関わる各コントローラについての識別子、および試験中に収集される生データを含むことができる。詳細な情報は、また、任意の通信損失、電力損失、または試験中に起こる試験中断を識別してもよい。
【００５０】
さらに、グラフィカルユーザインタフェース２００は、ログ／履歴ボタン４０６を含み、ログ／履歴ボタン４０６は、ユーザによって選択されて、現在のまたは以前のアクチュエータ性能試験に関する種々のレポートまたは他のデータを閲覧することができる。たとえば、ログ／履歴ボタン４０６が選択されて、現在のまたは最新のアクチュエータ性能試験に関する種々のレポートを生成することができる。ログ／履歴ボタン４０６は、また、ユーザが、（１つまたは複数のアクチュエータに関連する）特定のゾーンについて試験データまたは試験履歴を閲覧することを可能にすることができる。さらに、ログ／履歴ボタン４０６は、ユーザが、アクチュエータの全体のビームについて試験データまたは試験履歴を閲覧することを可能にすることができる。レポートまたは他のデータは、ＡＤＯＢＥ  ＰＤＦ文書またはＭＩＣＲＯＳＯＦＴ  ＷＯＲＤ文書でなど、任意の適した方法で提供されることができる。
【００５１】
グラフィカルユーザインタフェース２００を使用して、アクチュエータ性能モニタ１０６と相互作用することによって、ユーザは、プロセス制御システム１００内でアクチュエータ性能試験がどのように行われるべきかを指定することができる。ユーザは、アクチュエータ性能試験がいつ始動されるか、および、アクチュエータ性能試験中に何が起こるかを規定することができる。ユーザは、また、アクチュエータが、ある試験に通るか、または、ある試験に失敗するかを決定するのに使用される基準を規定することができる。さらに、ユーザは、現在のまたは最新のアクチュエータ性能試験の結果あるいはアクチュエータ性能試験結果の履歴を閲覧することができる。こうして、ユーザは、抄紙機１０２における蒸気アクチュエータ１２０などの、プロセス制御システムにおけるアクチュエータについて試験戦略を設計し、実施し、監視し、検討することができる。これによって、ユーザは、アクチュエータの性能をより効率的に監視し、アクチュエータについての保守が必要とされるか否か、また、いつ必要とされるかを決定することが可能になる。
【００５２】
図２〜４は、プロセス制御システムにおけるアクチュエータ性能監視のためのグラフィカルユーザインタフェース２００の１つの実施例を示すが、図２〜４に対して、種々の変更が行われてもよい。たとえば、図２〜４内の情報のコンテンツおよび配置は、例証だけのためのものである。グラフィカルユーザインタフェース２００は、任意の適した方法で配置された、任意の他のまたはさらなる情報を含むことができる。同様に、特定の試験、始動条件、試験パラメータ、パス／故障基準、およびグラフィカルユーザインタフェース２００の他のコンテンツは、例証だけのためのものである。グラフィカルユーザインタフェース２００は、ユーザが、他の試験、始動条件、試験パラメータ、パス／故障基準、およびアクチュエータ性能試験の任意の他のまたはさらなる特性を選択するか、または、指定することを可能にする。
【００５３】
図５〜３７は、本開示に従ってアクチュエータ故障を識別するための例示的な信号解析を示す。図５〜３７に示す信号および関連する解析は、例証だけのためのものである。任意の他のまたはさらなる信号および解析が使用されて、本開示の範囲から逸脱することなく、アクチュエータ故障を識別することができる。同様に、説明を容易にするために、これらの信号および解析は、図１のプロセス制御システム１００内で動作するアクチュエータ性能モニタ１０６に関して述べられる。これらの信号および解析は、任意の他の適したデバイスまたはシステムで使用されることができる。
【００５４】
アクチュエータによって経験され考えられる１つの故障は、過剰なスティッキングおよびスリッピングであり、アクチュエータが、スムーズに開放し、閉鎖するのではなく、スティッキングし、スリッピングすることを意味する。過剰なスティッキングおよびスリッピングを受けるアクチュエータは、一般に、種々のマグニチュードの圧力スパイクを有する不規則な加圧曲線を有する。圧力スパイクは、アクチュエータの予想される変化または所望の変化が無い状態で、アクチュエータに供給される制御信号の圧力の増加または減少によって引き起こされる。圧力スパイクは、アクチュエータの性能をアクチュエータが示すスムーズな動作と比較することによって識別されることができる。図５に示すように、加圧曲線５０２は、全体がスムーズであり、一方、加圧曲線５０４は、加圧曲線５０２と比較してスムーズさの顕著な変化を有する。この実施例では、加圧曲線５０２は、正常な、または、「健全な（healthy）」アクチュエータに関連し、一方、加圧曲線５０４は、過剰なスティッキングおよびスリッピングを受けるアクチュエータに関連することができる。
【００５５】
アクチュエータが過剰なスティッキングおよびスリッピングを受けるときを識別するために、アクチュエータ性能モニタ１０６は、未処理加圧曲線データを取得し（take）、そのデータに最も合う２つの多項式曲線を選択することができる。１つの多項式曲線は、試験の「充填」段階中に全体が増加し、他の多項式曲線は、試験の「排気」段階中に全体が減少する。選択されたそれぞれの多項式曲線は、（適切な試験段階中の生データと比較されるときに）最小２乗平均誤差を有する曲線であることができ、各多項式曲線は、１次から６次までの範囲にある次数を有してもよい。このことから、選択された多項式曲線と生データとの間の偏差が測定され、過剰なスティッキングおよびスリッピングを受けるアクチュエータは、大きな偏差を有する可能性がある。
【００５６】
アクチュエータ性能モニタ１０６は、図６に示すように、未処理加圧曲線データと多項式フィットとの間の偏差を測定することができる。この実施例では、先に選択された２つの多項式曲線のそれぞれについて、アクチュエータ性能モニタ１０６は、生データが多項式曲線と最も異なる（最も大きな垂直マグニチュード（ｐｓｉ（ｋＰａ）単位）を有する）点を識別する。たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６は、それぞれ、時刻ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、およびｔｄにおける多項式フィット圧力値（ｐａ、ｐｂ、ｐｃ、およびｐｄ）を、同じ時刻の生データ圧力点から減算することができる。この実施例の「充填」段階中に、第１生データ点（Ａ）は、「ｗ」で表示される多項式フィットからの垂直偏差を有し、第２生データ点（Ｂ）は、「ｘ」で表示される多項式フィットからの垂直偏差を有する。第３生データ点（Ｃ）は、「ｙ」で表示される多項式フィットからの垂直偏差を有し、第４生データ点（Ｄ）は、「ｚ」で表示される多項式フィットからの垂直偏差を有する。生データ点を任意の（順次などの）順序で調査すると、アクチュエータ性能モニタ１０６は、「充填」段階中に、多項式曲線からのデータの１つの最大の正の垂直偏差と１つの最大の負の垂直偏差を識別する。アクチュエータ性能モニタ１０６は、同様に、「排気」段階中に、他の多項式曲線からのデータの１つの最大の正の垂直偏差と１つの最大の負の垂直偏差を識別する。これらの４つの値は、加算されることができ、和が閾値（０．７ｐｓｉ（５ｋＰａ）の値など）を超える場合、過剰なスティッキングおよびスリッピングが識別されることができる。
【００５７】
特定の実施形態では、最大の正の偏差または最大の負の偏差が、指数ｍの値について起こる場合、アクチュエータ性能モニタ１０６は、その値が、同じ符号の（指数ｍ−１、ｍ＋１、およびｍ＋２に位置する）３つ以上の点で囲まれているか否かを決定してもよい。囲まれる場合、アクチュエータ性能モニタ１０６は、その指数の最大偏差を無視するか、または、この値を考慮から削除してもよい。この条件が満たされる場合、アクチュエータ性能モニタ１０６は、また、指数ｍの値と同じ符号を有する指数ｍ±１、ｍ±２、ｍ±３、…、ｍ±ｎの値を、各値が、それに続くか、または、それに先行する値以下である限り、無視するか、または、削除することができる。このロジックは、図７および８に示され、スティッキングおよびスリッピング現象に関連しない最大偏差値を選択することを回避するのに使用される。より具体的には、過剰なスティッキングおよびスリッピングが起こっているか否かを決定するために、アクチュエータ性能モニタ１０６は、圧力のゆっくりした変化ではなく圧力の突然の変化を検出すべきである。図７に示すように、最大偏差値の後の点が同じ符号でないため、図７の値はどれも、無視されない、または、削除されなくてもよい。最大偏差値は、正の生データ値で起こり、一方、後続の生データ値は負である。この場合、過剰なスティッキングおよびスリッピングが、アクチュエータにおいて起こる可能性がある。これを、端点を除いてすべての値が無視されるか、または、削除されることができる図８の生データ値と比較されたい。この実施例では、圧力の急速な変化が存在しないため、アクチュエータは、スティッキングし、その後、スリッピングする（急速な圧力変化をもたらすはずである）ことをしない可能性がある。
【００５８】
アクチュエータによって経験され考えられる別の故障は、アクチュエータの固着、または、アクチュエータがアクチュエータを出る材料の量を変更できないことである。これは、アクチュエータの焼付きと呼ばれてもよい。焼付いたアクチュエータでは、アクチュエータ内の制御空気の容積が変化せず、アクチュエータの加圧曲線のより高速な、または、より急峻な上昇または下降をもたらす。これは、加圧曲線９０２が健全なアクチュエータに関連する図９に見られることができる。加圧曲線９０４は、開放位置で固着したアクチュエータに関連し、加圧曲線９０６は、閉鎖位置で固着したアクチュエータに関連する。ここで見られるように、加圧曲線９０４〜９０６は、加圧曲線９０２に比べて、より高速な上昇および下降時間を有する。
【００５９】
種々の技法が使用されて、焼付いたアクチュエータを識別することができる。たとえば、１つの技法では、健全なアクチュエータの加圧曲線と焼付いたアクチュエータの加圧曲線との差は、データをスケーリングし、２つの共通点に変換することによって解析されることができる。
【００６０】
別の技法では、同じ圧力において、健全でないアクチュエータの加圧曲線の経過時間値が、健全なアクチュエータの加圧曲線の経過時間値から減算されることができ、時間差プロットが生成されることができる。この実施例では、データは、必要である場合、共通の健全なベースライン加圧曲線に対して補間され、また、補外されることができる。この技法では、アクチュエータが設置されると、アクチュエータについてのベースライン加圧曲線が生成されることができる。アクチュエータが試験されるときはいつでも、新しい加圧曲線が生成され、ベースライン曲線と比較されることができ、時間差プロットは、現在の加圧曲線とベースライン加圧曲線との間で生成されることができる。
【００６１】
時間差プロットは、以下のように生成されることができる。最初に、現在の加圧曲線についての時間値が、ベースライン加圧曲線の圧力点のそれぞれにおいて決定される。ベースライン加圧曲線の圧力点の１つ圧力点において、現在の加圧曲線の圧力点がまったく存在しない場合、補間または補外が使用されて、現在の加圧曲線の圧力点を識別することができる。例示的な補間は図１０に示され、ライン１００２は、ベースライン加圧曲線１００６の圧力点における、現在の加圧曲線１００４の時間値の補間を表す。
【００６２】
このプロセスは、充填および排気段階における各ベースライン加圧点について実施されることができ、２つの補間リスト（１つは充填段階用、１つは排気段階用）が生成されることができる。その後、これらの２つのリストは、充填および排気ベースライン加圧点と共に、ゼロに変換される。変換は、たとえば、リスト内のすべての値を、そのリスト内の最初の値で減算することを含むことができる。この変換は、最初の時間差がゼロであることを保証するのに役立つ。このプロセスが終了すると、補間された時刻を、対応するベースライン時刻から減算することによって、時間差プロットが生成されることができる。
【００６３】
図１１〜１７は、このタイプの信号解析の特定の実施例を示す。たとえば、図１１は、閉鎖位置で固着したアクチュエータの加圧曲線を、健全なアクチュエータのベースライン加圧曲線と比較することによって生成された時間差プロットを示す。図１２は、開放位置で固着したアクチュエータの加圧曲線を、健全なアクチュエータのベースライン加圧曲線と比較することによって生成された時間差プロットを示す。
【００６４】
図１３では、加圧曲線１３０２は、健全なアクチュエータに関連し、一方、加圧曲線１３０４は、３０％開放したまま固着したアクチュエータに関連する。図１４は、この固着したアクチュエータの加圧曲線を、健全なアクチュエータのベースライン加圧曲線と比較することによって生成された時間差プロットを示す。図１４に示すように、アクチュエータは、６ｐｓｉ（４１ｋＰａ）から２０ｐｓｉ（１３８ｋＰａ）まで適切に機能しているが、時間差プロットは、２０ｐｓｉ（１３８ｋＰａ）から３０ｐｓｉ（２０７ｋＰａ）までアクチュエータの焼付きを示している。
【００６５】
同様に、図１５では、加圧曲線１５０２は、健全なアクチュエータに関連し、一方、加圧曲線１５０４は、３０％を超えて開放したまま引っ込むことができないアクチュエータに関連する。これは、アクチュエータが、３０％と１００％の間で開放したときに、適切に機能することができることを意味する。図１６は、この健全でないアクチュエータの加圧曲線を健全なアクチュエータのベースライン加圧曲線と比較することによって生成された時間差プロットを示す。図１６に示すように、アクチュエータは、２２ｐｓｉ（１５２ｋＰａ）から３０ｐｓｉ（２０７ｋＰａ）まで適切に機能しているが、時間差プロットは、４６ｐｓｉ（１ｋＰａ）から２２ｐｓｉ（１５２ｋＰａ）までアクチュエータの焼付きを示している。
【００６６】
理想的には、健全なアクチュエータについての時間差プロットは、図１７に示されるように、まっすぐ上に上り、その後、まっすぐ下に下りてもよい。焼付いたアクチュエータと健全なアクチュエータとを区別するために、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータについての時間差プロットを解析し、時間差プロットが、図１７に示すプロットに示すプロットに類似するか、または、図１１、１２、１４、および１６に示すプロットのうちのいずれかのプロットに類似するかを決定することができる。たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６は、経過時間対圧力曲線（加圧曲線に類似するが、ｘ軸とｙ軸が入れ替わっている）の５つの連続点を結ぶラインの傾きを決定することができる。傾きが閾値（２２ミリ秒／ｐｓｉ（３ミリ秒／ｋＰａ）など）を超える場合、それらの５つの点は、アクチュエータの焼付きを示している可能性がある。
【００６７】
アクチュエータによって経験される第３のタイプの故障は、通常、アクチュエータを閉鎖位置に戻す戻りばねの破損である。ばねの故障は、ばねがアクチュエータの圧縮レートにもはや影響を及ぼすことができない点において、加圧曲線の傾きを変える可能性がある。これは、図１８に見られることができ、加圧曲線１８０２は、健全なアクチュエータに関連し、加圧曲線１８０４は、破損した戻りばねを有するアクチュエータに関連する。図１９は、破損したばねを有するアクチュエータの加圧曲線を健全なアクチュエータのベースライン加圧曲線と比較することによって生成された時間差プロットを示す。この時間差プロットは、上述の焼付いたアクチュエータに関連する時間差プロットと異なる形状を有する。多くの場合、破損したばねを有するアクチュエータに関連する時間差プロットは、１５ｐｓｉ（１０３ｋＰａ）の圧力から５ｐｓｉ（３４ｋＰａ）の圧力までなどの排気曲線の負の戻り作用を示す。
【００６８】
特定の実施形態では、アクチュエータ性能モニタ１０６は、（ｉ）排気曲線の最大時間差値（この実施例では１７２０ミリ秒）と、（ｉｉ）時間差排気曲線の最後の値（この実施例では６４０ミリ秒）との差が、第１の閾値（２００ミリ秒など）より大きい場合、破損したばねを有するアクチュエータを検出することができる。同様に、この差は、第１の閾値より小さいが、第２の閾値（１４０ミリ秒など）より大きい可能性がある。この場合、アクチュエータ性能モニタ１０６は、圧力閾値（２０ｐｓｉ（１３８ｋＰａ）など）を超える圧力について、時間差プロットの充填曲線の線形性を調査することができる。特定の実施例として、アクチュエータ性能モニタ１０６は、試験の充填段階において、２０ｐｓｉ（１３８ｋＰａ）を超える生データの２乗平均誤差を測定することができる。この誤差が閾値（０．０７など）を超える場合、アクチュエータ性能モニタ１０６は、破損したばねを識別することができる。一般に、これは、破損したばねの時間差プロット（線形でないことが多く、また、複数の屈曲点を有する場合がある）を固着したアクチュエータの時間差プロット（２０ｐｓｉ（１３８ｋＰａ）と３０ｐｓｉ（２０７ｋＰａ）の間の圧力について線形であることが多い）から識別するのに役立つ。
【００６９】
固着したアクチュエータの解析および破損したばねの解析を実施するとき、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータによって経験される、異なる温度を補償する必要がある場合がある。たとえば、蒸気アクチュエータ１２０では、アクチュエータは、動作時に、１５０℃を超える温度まで加熱されることができる。これは、アクチュエータの加圧曲線を規定するときに重要な役割を果たす可能性がある（温度が、容積に圧力を乗じた値に関連するため）。これは、パルス長が同じである場合、加熱されたアクチュエータは、低い温度のアクチュエータに比較して、より速く高い圧力に達する可能性があることを意味する。これは、図２０に見られることができ、加圧曲線２００２は、冷たい健全なアクチュエータを表し、加圧曲線２００４は、暖かい健全なアクチュエータを表し、加圧曲線２００６は、閉鎖位置で固着したアクチュエータを表し、加圧曲線２００８は、開放位置で固着したアクチュエータを表す。図２０に示すように、２つの健全なアクチュエータの曲線は、形状が非常に類似しており、暖かいアクチュエータの曲線が、冷たいアクチュエータの曲線にスケーリングされるために、必要とされるすべてのことは、１より大きなスケーリング係数である。
【００７０】
アクチュエータの温度がわからないとき、または、アクチュエータが、加熱されるか、または、冷却されるとき、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータの現在の加圧曲線をアクチュエータのベースライン曲線にスケーリングしてもよい。このスケーリング係数が、ある閾値を超える場合、これは、アクチュエータが固着していることを示している可能性がある。固着したアクチュエータについての加圧曲線の形状は、また、高温のアクチュエータの加圧曲線と異なる（図２０を参照されたい）。
【００７１】
特定の実施形態では、スケーリング係数を計算するために、アクチュエータ性能モニタ１０６は、時間差プロットを生成するために補間された時間値をベースライン時間値から減算する前に、反復ループを使用して、現在の加圧曲線の補間された時間値に（１．０００００から始まる）ある数を乗じてもよい。次のループ反復に関して、１．００００１の値が使用されてもよく、このプロセスは、ループが、指定された回数（８０，０００回など）だけ反復されるか、または、指定されたスケーリング係数（１．８の値など）に達するまで、継続されてもよい。大きな増分（０．００００２以上など）が使用されて、実行される総反復回数を減少させることができる。
【００７２】
各時間差プロットについてのデータが生成されると、各プロットの最大時間差値は、そのプロットの最小時間差から減算され、そのプロットについての時間差幅として格納されてもよい。たとえば、図２１に示すように、時間差幅は、２５−（−１５０）すなわち１７５の値を有することになる。複数の時間差幅（８０，０００の時間差プロットのそれぞれについて１つの時間差幅など）が、決定されることができ、１つの時間差幅は、異なるスケーリング係数（１．０００００〜１．８００００の値など）に関連することができる。アクチュエータ性能モニタ１０６によって選択されたスケーリング係数は、最小時間差幅を有することができる。実施態様に応じて、時間差幅は、通常は４０ミリ秒〜２００ミリ秒にわたることがあり、４００ミリ秒を超える時間差幅は、アクチュエータに関する問題を示している可能性がある。
【００７３】
高温において異なるチューブ長（１７０℃を越えて６つのチューブ長など）を有するあるタイプのアクチュエータを試験した後、最大スケーリング係数が、図２２に示すようにプロットされることができる。「最大スケーリング係数閾値」ライン２２０２もまた、図２２に示される。このライン２２０２を超えるいずれのスケーリング係数も許容されない可能性があり、使用されることになるスケーリング係数は、ライン２２０２に沿う最大スケーリング係数閾値である。図２２に示すように、考えられる４つのシナリオ（閉鎖したまま固着した状態、ばねが破損した状態、引っ込むことができない状態、拡張することができない状態）は、その時間差幅が最小である場合があるため、検出するのが難しい可能性がある。これらの４つの場合が高温環境内に置かれると、加圧曲線時間値が一層小さくなる可能性があり、欠陥のあるアクチュエータを検出することが容易になる可能性がある（時間差幅が大きくなる）。これは、図２３〜図２５に示すように検証される。たとえば、図２３に示すように、加圧曲線２３０２〜２３０４は、低温において、健全なアクチュエータおよび破損したばねを有するアクチュエータに関連し、加圧曲線２３０６〜２３０８は、高温において、健全なアクチュエータおよび破損したばねを有するアクチュエータに関連する。しかし、図２４および２５は、それぞれ、破損したばねを有する冷たいアクチュエータおよび暖かいアクチュエータについての温度補償スケーリングされた時間差プロットを示す。この実施例では、図２４と図２５を比較すると、２００℃における破損したばねのアクチュエータについての時間差幅（７３３ミリ秒）は、２５℃における破損したばねのアクチュエータについての時間差幅（６７２ミリ秒）より大きい。したがって、温度補償は、アクチュエータ性能モニタ１０６が、欠陥のあるアクチュエータを検出することができる可能性を増すのに役立つ。
【００７４】
アクチュエータに影響を及ぼす可能性がある第４のタイプの故障は、空気圧制御信号ライン内の水などの、制御信号ライン内の水分に関係する。空気圧空気ライン内の水または他の水分は、ライン内で圧縮される空気の容積を減少させることが多い。効果的には、短いチューブから水を除去することは、（容積が同じであるため）長いチューブ内に水を有する場合と同じ加圧曲線をもたらす可能性がある。結果として、温度補償された加圧曲線の形状が、異なるチューブ長についてほとんど同じである場合があるため、加圧曲線の形状の差を識別することは難しい可能性がある。水分および温度は、加圧曲線に対して同じ作用または類似の作用をもたらす場合がある。たとえば、時間差プロットが、スケーリングされると、２，０００ミリ秒の最大値および１００ミリ秒の時間差幅を有する場合、アクチュエータが、水０ミリリットルで２００℃にあるか、水１０ミリリットルで１００℃にあるか、または、水２０ミリリットルで２５℃にあるかを見分けることは難しい可能性がある。
【００７５】
図２６〜３０は、空気ライン内のいろいろな水の量について、スケーリングされない時間差プロットおよび温度補償スケーリングされた時間差プロットを示す。より具体的には、図２６〜３０は、１つの図当たり５ミリリットルの増分で、５ミリリットル（図２６）〜２５ミリリットル（図３０）の範囲にある水の量に伴う時間差プロットを示す。これらのプロットは、チューブ長と共にそれほど変化しない場合がある。多くのチューブ長について共通の現象は、水のそれぞれの５ミリリットルの増分によって、識別可能な傾向、すなわち、ますます広い反転「ｖ」形状が見られることができることである。所定の期間にわたって、この傾向が使用されて、空気圧制御ラインにおいて、ますます多くの水分が蓄積するときを識別することができる。
【００７６】
さらに、図３１に示すように、全アクチュエータアレイについてスケーリング係数をプロットする別のグラフを使用することは、制御ラインにおいて水分を有するアクチュエータを識別するのに有用である可能性がある。アレイ内のすべてのアクチュエータは、ほぼ同じ温度にある場合があるため、アクチュエータはすべて、ほぼ同じスケーリング係数の傾向を有する場合がある。特異なスケーリング係数の傾向が存在する場合、そのアクチュエータは疑わしい場合がある。制御空気ラインにおいて水分を有するアクチュエータが、周囲の近接するものより大きなスケーリング係数を有する場合があるため、この技法が使用されて、これらのアクチュエータを検出することができる。たとえば、図３１に示すように、現在の時間差幅３１０２は、最後の（最新の）時間差幅３１０４、第２から最後の時間差幅３１０６、およびベースライン時間差幅３１０８と共にプロットされる。アクチュエータのアレイ数が増加するにつれて、アクチュエータがコントローラからますます離れるため、アクチュエータに対するチューブ長もまた増加する。チューブ長が減少するにつれて、温度補償スケーリング係数が、図３１に示すように指数関数的に増加する。１つのコントローラの供給ラインに入る水分が存在する場合、８つの連続するアクチュエータが影響を受け、図３１の時間差幅３１０２に示すように、８つの連続する点のスケーリング係数が増加する。
【００７７】
アクチュエータにおける考えられる第５の故障は、詰ったスクリーンプレートに関係する。アクチュエータ性能モニタ１０６は、３つの隣接するアクチュエータが４００ミリ秒を超える時間差幅を有するときなど、複数の連続する欠陥のあるアクチュエータを識別するとき、詰ったスクリーンプレートを検出することができる。これは、アクチュエータビームのセクション、またはこれらのアクチュエータを制御する特定のコントローラ１０４に関して何かが欠陥を持っていることを示している場合がある。ビームまたはコントローラの特定のセクションに関する問題を識別する１つの方法は、ビーム上のすべてのアクチュエータの時間差幅をプロットすることによる。図３２および３３に示すように、現在の時間差幅は、１つの、一部の、または、すべての以前の時間差幅と共に、同じグラフ上にプロットされることができる。たとえば、図３２に示すように、現在の時間差幅３２０２は、最後の時間差幅３２０４、第２から最後の時間差幅３２０６、およびベースライン時間差幅３２０８と共にプロットされる。同様に、図３３に示すように、現在の時間差幅３３０２は、最後の時間差幅３３０４、第２から最後の時間差幅３３０６、およびベースライン時間差幅３３０８と共にプロットされる。これは、アクチュエータ性能モニタ１０６が、突然に詰ったスクリーンプレート（図３２）が存在するか、または、ゆっくり詰ったスクリーンプレート（図３３）が存在するか否かを決定することを可能にする。
【００７８】
すべてのアクチュエータ試験のデータ点をすべてプロットすること、または、時間における変化とビーム自体にわたる変化の両方示す３次元グラフ（表面）を生成することも可能である。この技法は、スクリーンプレートを詰るようにさせる蓄積する廃物を検出するときに使用されることができる。スクリーンが、ますます詰るようになるにつれて、時間差幅は、（図３３に示すように）全アレイにわたって増加する可能性があり、詰ったスクリーンプレートを検出することを可能にする。
【００７９】
アクチュエータに関する考えられる第６の故障は、アクチュエータのヒステリシスである。アクチュエータのヒステリシスは、アクチュエータの動きをもたらさない圧力の最大変化を表すため、高いヒステリシスは、通常、高い静的摩擦を示す。ヒステリシスは、時間と共に変質する、または、改善する可能性があり、また、ヒステリシスは、アクチュエータ内の圧力に応じて変わる可能性がある。同様に、ヒステリシスのレベルは、排気後の排気と比較して、充填後の排気時に悪化する可能性がある。
【００８０】
アクチュエータのヒステリシスは、アクチュエータを小さなステップまたはバンプで動作させることによって識別されてもよく、これは、小さな圧力設定点変化がアクチュエータ内で生じることを意味する。一連のステップにわたって圧力差を変更することによって、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータが、最後に（その動作点を変更することによって）設定点変化に応答するときに、圧力偏差またはスパイクを識別することができる。こうして、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータ内に存在するヒステリシスの程度を識別することができる。
【００８１】
特定の実施形態では、特定の圧力（２４ｐｓｉ（１６６ｋＰａ）など）の付近で、単一パルスの圧力変化は、アクチュエータが充填していようと、または、排気していようと、比較的同じである可能性がある。これは、図３４に示され、充填曲線と排気曲線との間の交差は、パルス長またはチューブ長によらず、ほぼ２４ｐｓｉ（ほぼ１６６ｋＰａ）にある。アクチュエータ性能モニタ１０６は、パルス長において小さな増分を行い、これらの圧力変化を時間と共にプロットしてもよい。たとえば、２４ｐｓｉ（１６６ｋＰａ）の圧力で始めて、アクチュエータは、４ミリ秒の間、充填され、その後、４ミリ秒の間、排気されることができる。アクチュエータは、その後、８ミリ秒の間、充填され、８ミリ秒の間、排気されてもよい。このサイクルは、１２ミリ秒、１６ミリ秒などの間、継続してもよい。圧力対時間のプロットは、図３５に示すように生成されることができる。最初に、パルス長は、アクチュエータを動かすほどに十分に長くない可能性がある。最終的に、十分に長いパルス長によって、アクチュエータは、突然、動き始める。このジャンプは、図３６に示すように、谷圧力から減算されたピーク圧力を表示するプロットに見られることができる。
【００８２】
アクチュエータにおけるヒステリシスの量を決定するために、アクチュエータ性能モニタ１０６は、図３６のプロットにおける連続する点間の最大の圧力減少を識別することができる。アクチュエータが動き始めるとすぐに、アクチュエータの容積が大きくなり、圧力を減少させるため、圧力は、かなりの量減少する可能性がある。図３６に示すように、動き始めるアクチュエータは、圧力変化を生じる。ヒステリシスのレベルをパーセンテージとして決定するために、この圧力は、図３７に示すように、アクチュエータの圧力の全範囲によって除算されることができる。アクチュエータの圧力の全範囲は、３５ｐｓｉ（２４１ｋＰａ）であることができる。平均して、いくつかのアクチュエータは、０．５％〜１０％の範囲のヒステリシス値を有することができ、これらの値または任意の他の閾値を超える任意の値は、欠陥のあるアクチュエータを示すことができる。
【００８３】
任意の他のまたはさらなる故障が、アクチュエータ性能モニタ１０６によって検出されることができる。たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータ用の空気圧制御信号において漏れが存在するか否かを決定することができる。空気漏れは、加圧曲線の降下をもたらす可能性がある。同様に、空気ラインの閉塞は、たとえば、図５に示す健全なアクチュエータについての加圧曲線５０２と比較すると、小さな傾きを有する非常に長い加圧曲線をもたらす可能性がある。さらに、アクチュエータが、部分的に、または、完全に、「デッドヘッドされる（deadheaded）」（蒸気などの物質が、弁の後に出口を持たない）場合、アクチュエータ内での弁の移動に抗する高い背圧が存在する。これは、アクチュエータについて、ゆっくりした応答時間をもたらす可能性がある。
【００８４】
さらに、アクチュエータ性能モニタ１０６が使用されて、プロセス制御システム１００内での著しい機械的変化を検出することができる。たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータにおいて特定の圧力に達するのに必要とされる時間が、著しく増加したときを検出することができる。故障がまったく存在しないとき、これは、プロセス制御システム１００が、大きな直径、大きな容積、または長い長さの空気圧制御チューブを含むように、最近になって改造されたことを示すことができる。
【００８５】
図５〜３７に関して上述した技法を使用して、アクチュエータ性能モニタ１０６は、アクチュエータ性能試験中に収集された情報を解析することができる。これによって、加圧曲線を観察するユーザにとって故障が容易に明らかにならないときでも、アクチュエータ性能モニタ１０６が、１つまたは複数のアクチュエータに関して考えられる故障を識別することが可能になる。
【００８６】
図５〜３７は、アクチュエータの故障を識別するための信号解析の実施例を示すが、図５〜３７に対して種々の変更が行われてもよい。たとえば、他のまたはさらなるタイプの信号が解析されることができる。同様に、他のまたはさらなるタイプの信号解析が実施されて、アクチュエータにおける故障を識別することができる。
【００８７】
図３８は、本開示によるプロセス制御システム内のアクチュエータ性能監視のための例示的な方法３８００を示す。説明を容易にするために、方法３８００は、図１のプロセス制御システム１００内のアクチュエータ性能モニタ１０６によって使用されるものとして述べられる。方法３８００は、任意の他の適したデバイスによって、または、任意の他の適したシステムにおいて使用されることができる。
【００８８】
ステップ３８０２にて、アクチュエータ性能モニタ１０６は、機械または機械におけるアクチュエータの動作の中断を検出する。これは、たとえば、抄紙機１０２によって生産される紙シート１１０が破損したこと、または、抄紙機１０２の動作が、ディセーブルされた、または、その他の方法で停止したことを、アクチュエータ性能モニタ１０６が検出することを含んでもよい。これは、また、抄紙機１０２における蒸気の使用がディセーブルされたこと、または、蒸気が遮断されたことを検出することなどによって、特定のアクチュエータがもはや使用されていないことを、アクチュエータ性能モニタ１０６が検出することを含んでもよい。
【００８９】
ステップ３８０４にて、アクチュエータ性能モニタ１０６は、１つまたは複数のアクチュエータの試験を始動し、ステップ３８０６にて、アクチュエータ性能モニタ１０６は、試験結果を記録する。これは、たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６が、コントローラ１０４に、抄紙機１０２において１つまたは複数のアクチュエータに供給される圧力を増加し始め、また、減少し始めるようにさせることを含んでもよい。特定の実施例として、これは、アクチュエータ性能モニタ１０６が、コントローラ１０４に、６ｐｓｉ（４１ｋＰａ）から３０ｐｓｉ（２０７ｋＰａ）まで小さなステップでアクチュエータに対して空気圧制御信号の圧力を増加し始めるようにさせることを含んでもよい。これは、また、増加する圧力および減少する圧力に対して、アクチュエータがどのように応答するかを、アクチュエータ性能モニタ１０６が識別することを含んでもよい。
【００９０】
ステップ３８０８にて、アクチュエータ性能モニタ１０６は、試験結果を解析し、アクチュエータ（複数可）に関する何らかの故障を識別する。これは、たとえば、アクチュエータ性能モニタ１０６が、各被試験アクチュエータについて加圧曲線を生成することを含んでもよい。これは、また、アクチュエータ性能モニタ１０６が、各アクチュエータについて、現在の加圧曲線を、ベースライン加圧曲線などの１つまたは複数の以前の曲線と比較することを含んでもよい。さらに、これは、アクチュエータの温度を補償するために、アクチュエータ性能モニタ１０６が現在の加圧曲線を修正することを含んでもよい。さらに、これは、アクチュエータ性能モニタ１０６が、１つまたは複数の時間差プロットを生成し、プロットを使用して、アクチュエータに関する考えられる故障を識別することを含んでもよい。
【００９１】
ステップ３８１０にて、アクチュエータ性能モニタ１０６は、試験結果または試験に関連する任意のアラームを提供する。これは、たとえば、プロットのうちの１つまたは複数を含むユーザ用のグラフィック表示（図３のグラフィカルユーザインタフェース２００など）を生成することを含んでもよい。グラフィック表示は、また、アクチュエータが、どの試験に通ったか、または、失敗したかを示すことができる。
【００９２】
図３８は、プロセス制御システム内でのアクチュエータ性能監視のための方法３８００の１つの実施例を示すが、図３８に対して種々の変更が行われてもよい。たとえば、一連のステップとして示されるが、図３８の種々のステップは、オーバラップするか、または、並列に行われることができる。
【００９３】
一部の実施形態では、本開示に述べる種々の機能は、コンピュータ読取り可能プログラムコードから形成され、かつ、コンピュータ読取り可能媒体において具現化されるコンピュータプログラムによって実施される、または、サポートされる。用語「コンピュータ読取り可能プログラムコード」は、ソースコード、オブジェクトコード、および実行可能コードを含む任意のタイプのコンピュータコードを含む。用語「コンピュータ読取り可能媒体」は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、または任意の他のタイプのメモリなどの、コンピュータによってアクセスされることが可能な任意のタイプの媒体を含む。
【００９４】
本特許文書において使用されるいくつかの語および用語の定義を述べることが有利である場合がある。用語「結合する」および派生語は、２つ以上の要素間の直接的なまたは間接的な任意のつながり（これらの要素が互いに物理的に接触してもしなくても）を指す。用語「アプリケーション」および「プログラム」は、１つまたは複数のコンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント、命令のセット、プロシジャ、関数、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、または、適したコンピュータコード（ソースコード、オブジェクトコード、および実行可能コードを含む）で実施されるようになっているその一部分を指す。用語「含む」および「備える」ならびにその派生語は、制限の無い包含を意味する。用語「または」は、包含的であり、および／または、を意味する。語句「関連する」および「それに関連する」ならびにその派生語は、含む、内部に含まれる、相互接続する、収容する、内部に収容される、に接続する、または、と接続する、に結合する、または、と結合する、つながることができる、協働する、インタリーブする、並置する、近接する、に、または、と接合する、有する、特性を有する、または、同様なものを意味してもよい。用語「コントローラ」は、少なくとも１つの動作を制御する任意のデバイス、システム、またはその一部を意味する。コントローラは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、または、それらの少なくとも２つのある組合せで実施されてもよい。任意特定のコントローラに関連する機能は、ローカルであろうが遠隔であろうが、集中化されてもよく、または、分散されてもよいことに留意されたい。
【００９５】
本開示は、いくつかの実施形態および一般に関連する方法を述べたが、これらの実施形態および方法の修正および置換は、当業者に明らかであろう。それに応じて、例示的な実施形態の上記説明は、本開示を規定または制限しない。添付特許請求の範囲によって規定される本開示の精神および範囲から逸脱することなく、他の変更、置換、および修正も可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【国際調査報告】
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