(57)【要約】  電空コントローラとともに使用するシャットダウンユニットには、電空コントローラの制御ユニットからの第一信号を受け取って該第一信号を電空コントローラの電空変換器に伝達するように構成された電子スイッチが含まれる。電子スイッチはさらに、制御信号入力に関連付けられた第二信号を受け取って第一信号の電空変換器への伝達を妨げるように構成されている。【選択図】図２
2007512622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電空コントローラとともに使用するシャットダウンユニットであって、
電空コントローラの制御ユニットからの第一信号を受け取って前記第一信号を電空コントローラの電空変換器に伝達するように構成された電子スイッチを備え、前記電気スイッチがさらに、制御信号入力に関連付けられた第二信号を受け取って前記第一信号の電空変換器への伝達を妨げるように構成されている、シャットダウンユニット。
【請求項２】
前記電子スイッチがトランジスタとリレーのいずれかを含む、請求項１に記載のシャットダウンユニット。
【請求項３】
前記トランジスタが、前記第二信号に応答するゲート端子を含む、請求項２に記載のシャットダウンユニット。
【請求項４】
前記第二信号を基準電圧と比較し、前記比較に基づいて前記第一信号の電空変換器への伝達を妨げるように構成された比較器をさらに備える、請求項１に記載のシャットダウンユニット。
【請求項５】
電空変換器と、
前記電空変換器に動作可能に接続され、電空コントローラが受け取った信号に応答して信号の大きさが閾値を超えたときあるいは下回ったときに、シャットダウン状態に関連付けられた圧力出力を電空変換器に供給させるように構成されたシャットダウンユニットと、
を備える電空コントローラ。
【請求項６】
前記シャットダウンユニットが、電空コントローラが受け取った信号を閾値電圧と比較して、前記比較に基づいてシャットダウンユニットの状態を変化させ、電空変換器にシャットダウン状態に関連付けられた圧力出力を供給させるように構成された比較器を備える、請求項５に記載の電空コントローラ。
【請求項７】
前記シャットダウンユニットが、電空コントローラに供給された信号に応答して、電空コントローラに、シャットダウン状態に関連付けられた圧力出力を供給させるように構成されたスイッチを備える、請求項５に記載の電空コントローラ。
【請求項８】
前記スイッチがトランジスタとリレーのいずれかを含む、請求項７に記載の電空コントローラ。
【請求項９】
前記シャットダウンユニットの動作を選択的に有効にするように構成されたセレクタをさらに備える、請求項５に記載の電空コントローラ。
【請求項１０】
前記セレクタが、手動で起動するスイッチを含む、請求項９に記載の電空コントローラ。
【請求項１１】
制御ユニットと、
前記制御ユニットに通信可能に接続されたシャットダウンユニットと、
前記シャットダウンユニットに通信可能に接続された電空変換器と、
を備える電空コントローラであって、
前記シャットダウンユニットが、電空コントローラが受信した制御信号の値に応じて電空変換器の出力圧力をシャットダウン状態に関連付けられた圧力にするように構成されている、電空コントローラ。
【請求項１２】
前記シャットダウンユニットが比較器と、前記比較器に動作可能に接続された電子スイッチとを含む、請求項１１に記載の電空コントローラ。
【請求項１３】
前記電子スイッチがトランジスタとリレーのいずれかを含む、請求項１２に記載の電空コントローラ。
【請求項１４】
前記シャットダウンユニットに動作可能に接続され、前記シャットダウンユニットの動作を選択的に有効にするように構成されたシャットダウンセレクタをさらに備える、請求項１１に記載の電空コントローラ。
【請求項１５】
空気圧作動装置をシャットダウンする方法であって、
電空コントローラが受け取った制御信号を所定の値と比較し、
電空コントローラの制御ユニットが供給した信号の電空変換器への伝達を妨げ、
前記信号の妨げに応答して、空気圧作動装置をシャットダウンさせるように、電空コントローラが供給した出力圧力を変化こと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記制御ユニットが供給した信号の電空変換器への伝達を妨げることが、前記制御ユニットと前記電空変換器の間に電気経路を開くことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記制御ユニットが供給した信号の電空変換器への伝達を妨げることが、シャットダウンセレクタが使用可能状態に設定されたときだけ前記信号の伝達を妨げることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記電空コントローラが供給した出力圧力を変化させることが、前記出力圧力をほぼゼロ圧力まで低減させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記空気圧作動装置がバルブとダンパのいずれかを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は一般に電空コントローラに関し、特に、電空コントローラとともに使用することのできるシャットダウン装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御プラントあるいはシステムには一般に複数のバルブ、ポンプ、ダンパ（調整弁）、ボイラーや、その他多くの周知のプロセス制御装置あるいは操作子（オペレータ）が含まれる。近年のプロセス制御システムにおいては、全てではないにしても、ほとんどのプロセス制御装置あるいは操作子に電子モニタ（例えば温度センサ、圧力センサ、位置センサ等）および電子制御装置（例えばプルグラマブルコントローラ、アナログ制御回路等）が備わっており、プロセス制御装置あるいは操作子の働きを調整し、一つ以上のプロセス制御ルーチンを実行する。
【０００３】
安全性、コスト効率および信頼性のため、多くのプロセス制御装置は周知のダイヤフラム（角膜）型あるいはピストン型の空気圧式アクチュエータを使用して作動する。通常、空気圧式アクチュエータは、直接または一つ以上の機械的リンク機構を介してプロセス制御装置に接続される。さらに、空気圧式アクチュエータは一般に、電空コントローラを介して全体プロセス制御システムに接続されている。電空コントローラは通常、一つ以上の制御信号（例えば４−２０ｍＡ，０−１０Ｖ直流（ＶＤＣ），デジタルコマンド等）を受けて、この制御信号を空気圧式アクチュエータに送る圧力に変換し、プロセス制御装置に所望の動作を行わせるように構成されている。例えばプロセス制御ルーチンにより、空気圧式で作動され通常閉じているストローク型のバルブが大量のプロセス流体を通す必要がある場合、バルブに関連付けられる電空コントローラに送る制御信号の大きさは増大しうる（例えば電空コントローラが４−２０ｍＡの制御信号を受け取るように構成されている場合１０ｍＡから１５ｍＡ）。すると、電空コントローラが、バルブに接続された空気圧式アクチュエータに送る出力圧力は少なくとも部分的に増大し、バルブが全開状態となるよう作動させる。
【０００４】
いくつかの産業用プロセス制御システムにおいては、例えばオイルおよびガスの処理システムでは、安全性が非常に重要である。潜在的に毒性のあるいは可燃性の化学物質、ガス等が漏れたり、制御されずに排出されたりすると、プラントの従業員や設備が大きな危険にさらされる。結果として多くの産業設備がプロセス制御システムに加えて安全シャットダウンシステムを利用している。この安全システムには通常、バルブその他の、動作モードを（たとえば緊急時に）シャットダウンさせる（プロセスを周知の安全制御状態に移行させる）ように構成された制御装置が含まれる。例えば緊急シャットダウンバルブや、緊急排出バルブ、緊急通気バルブ、緊急遮断弁、臨界オン／オフバルブ等を使用して、産業用プロセス制御プラント内で所望のレベルの安全性を提供することができる。
【０００５】
多くの現代の空気圧式作動プロセス制御装置で使用される電空コントローラは、比較的複雑なデジタル制御回路を使用して実装されることが多い。例えばこれらのデジタル制御回路は、機械可読の命令、コード、ファームウェア、ソフトウェア等を実行可能なマイクロコントローラや、他の種類のプロセッサで実装され、関連するプロセス制御装置の動作を制御することもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ソフトウェアの正常実行や関連する複雑なデジタル回路の動作に頼って安全性に関するシャットダウン動作を実行させることは望ましいことではない。これは、かかるソフトウェアやデジタル回路の安全性を証明するには比較的コストが高く、時間もかかるからである。さらに、ソフトウェア／プロセッサ制御された安全動作は元来複雑であるため、かかる安全動作を使用するプロセス制御あるいは安全シャットダウン装置の予想失敗率が多くの応用分野で許容できないほどに高くなってしまうこともある。
【０００７】
空気圧式で作動するプロセス制御や安全シャットダウン装置を使用する際に、適度に信頼できるシャットダウン動作を行わせるため、制御設備製造者の中には、例えば電空コントローラの圧力出力（すなわち、プロセス制御装置に接続された空気圧式アクチュエータの入力）に接続されたソレノイド作動する通気バルブ等の、冗長設備を使用することを薦める者もいる。このように、プロセス制御のシャットダウンあるいは緊急シャットダウン装置が必要な場合、シャットダウン信号を（例えば電力の印加あるいは解除によって）通気バルブのソレノイドに送り、それによって空気圧式アクチュエータを大気中へ通気させることにより、アクチュエータに緊急シャットダウン装置を起動させて周知の安全状態（例えばバイブが十分に閉じた状態、十分開いた状態等のゼロストローク状態）に移行させる。上述のような通気バルブなどの安全あるいはフェイルセーフ機構では適切な信頼できるシャットダウンが可能だが、かかるソレノイドで作動させるバルブにかかるコストや現場設置（取り付けや配線等）にかかるコストは比較的高い。
【０００８】
さらに、あるいは替わりに、電空コントローラには、電力を除くことでシャットダウンや動作の安全モードを呈するよう構成されるものもある。これは比較的に信頼できる取り組みであり、これはソフトウェアや複雑なデジタル回路系が誤動作して電空コントローラ内で電空装置への電力の排除を妨げることはできないからである。しかしながら、電空コントローラへ送る電力を解除してシャットダウンや安全な動作モードを実行することに頼ると不便である。これは、一度電力が排除されると、電空コントローラは一般に全体プロセス制御システムあるいは緊急シャットダウンシステムと通信したり、動作その他のステイタスまたは制御フィードバック情報を送ったりすることができなくなるからである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態において、電空コントローラとともに使用するシャットダウンユニットには電子スイッチが含まれ、電子スイッチは、電空コントローラの制御ユニットからの第一信号を受け取り、その第一信号を電空コントローラの電空変換器に送るように構成されている。さらに、電子スイッチは、制御信号入力に関連付けられた第二信号を受け取り、第一信号の電空変換器への伝達を妨げるように構成されている。
【００１０】
他の一実施形態において、電空コントローラには電空変換器、および電空変換器に動作可能に接続されたシャットダウンユニットが含まれる。シャットダウンユニットは電空コントローラが受け取った信号に応じ、信号の大きさが閾値を超える又は下回るとき、電空変換器にシャットダウン状態に対応する圧力を出力するようにすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
例として本明細書に説明する電空コントローラを備えたシャットダウン装置および方法は、現場（field）で（例えば使用可能または不可能を）選択可能なシャットダウンユニットを提供するものであり、該シャットダウンユニットは、電空コントローラ圧力出力を、自動的にフェイルセーフあるいは周知の安全な圧力（例えば平方インチあたりゼロポンド）に移行させる。さらに具体的には、電空コントローラに伝達された制御信号（例えばセットポイント信号）が所定の閾値を超えたこと、あるいは下回ったことを検出すると、シャットダウンユニットは電空コントローラ内で電空変換器への入力信号を排除または補強して、電空コントローラの出力圧力を変化させ、それによって、アクチュエータおよびアクチュエータに接続されたプロセス制御あるいは緊急シャットダウン装置（例えばバルブ）を、所望のシャットダウン、フェイルセーフまたは周知の安全状態へ移行させる。
【００１２】
本明細書で説明する例では、電空コントローラにはシャットダウンセレクタが含まれ、それは、電空コントローラを現場に設置する前に、設置中、あるいは設置後にシャットダウンユニットの動作を有効に、あるいは無効にすることができる。また、後にさらに詳細に説明するが、シャットダウンユニットが電空コントローラのシャットダウンを起こすことができる場合、シャットダウンユニットは電空コントローラの通信機能を無効にすることはない。したがって、電力の完全な解除、しいては通信能力の欠落が必要とされる周知の装置とは対照的に、全体プロセス制御システムあるいは緊急シャットダウンシステムが本例の電空コントローラと通信し、シャットダウンコマンドに対してシャットダウン動作が成功したかどうか確認することができる。
【００１３】
さらに、本明細書で説明する一例としてのシャットダウン装置および方法は電空コントローラの通常の動作機能に干渉したり、動作機能を増強したりするものではない。例えば安全に関する用途で使用されるプロセス装置のパーシャルストロークテストなどの診断動作が、シャットダウン動作を要求する制御信号レベルを検出していない有効なシャットダウンユニットの影響を受けることはない。さらに、本明細書で説明するシャットダウン装置および方法は、電空コントローラ内で制御ユニットから独立して動作するものであり、したがって、動作を確認する必要性を削減し、または制御ユニットの電子機器にしばしば関連付けられる複雑な失敗のメカニズムを考慮する必要もない。さらに、本明細書で説明するシャットダウン装置および方法に関連付けされるシャットダウンユニットおよびシャットダウンセレクタの例は電空コントローラ内で一体化されており、それによって、通常上述のようなソレノイドで起動する排気バルブの現場設置にかかる追加コストを削減することができる。
【００１４】
図１に戻って、周知の電空制御システム１００のブロック図が示されている。電空制御システム１００は、産業処理への応用や、商業への応用、または他の望ましい分野での用途を実施するプロセス制御または緊急シャットダウンシステム（図示せず）に含まれることができる。例えばシステム１００は、油、ガス、化学薬品等を処理する産業上のプロセス制御または緊急シャットダウンシステムに含まれることができる。図１に示すように、システム１００には電空コントローラ１０２が含まれ、それは接続や終端器１０４を介して電力や制御信号を受け取る。一般に、電空コントローラ１０２は、たとえば４−２０ｍＡ信号、０−１０ＶＤＣ信号、および／またはデジタルコマンド等の一つ以上の制御信号を受け取る。制御信号は電空コントローラ１０２がその出力圧力および／またはプロセス制御または緊急シャットダウン装置１０６（例としてバルブを示す）の動作状態（例えば位置）を制御するセットポイントとして使用されることができる。
【００１５】
いくつかの実施例では、電力および制御信号が終端器１０４に接続された一つ以上の配線を共有することもできる。例えば制御信号が４−２０ｍＡ信号の場合、４−２０ｍＡ制御信号がまた電空コントローラ１０２に電力を供給することができる。また他の例では、制御信号を、例えば０−１０ＶＤＣ信号とすることができ、別の電力配線やライン（例えば２４ＶＤＣ、または２４ボルトの交流（ＶＡＣ））を電空コントローラ１０２に設けることもできる。さらに場合によっては、電力および／または制御信号が、デジタルデータ信号と配線やラインを共有することもできる。例えば制御信号が４−２０ｍＡ信号の場合、デジタルデータ通信プロトコル、たとえば周知のＨＡＲＴ（Ｈｉｇｈｗａｙ  Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）（登録商標）プロトコルを使用して電空コントローラ１０２と通信することができる。かかるデジタル通信を、システム１００が接続されたプロセス制御または緊急シャットダウンシステム全体が使用して、認証情報、動作状態情報等を電空コントローラ１０２から得ることもできる。あるいは、または加えて、デジタル通信を使用して電空変換器１０２が一つ以上の制御機能を実行するように制御あるいは命令することもできる。
【００１６】
終端器１０４はねじ留め端子、圧接コネクタ、ピグテールコネクタ、または他のいかなるタイプの適切な電気接続機器あるいはそれらの組み合わせとすることができる。いうまでもなく、終端器１０４は一つ以上の無線通信リンクに置き換えても、それで補強しても良い。例えば電空コントローラ１０２にはひとつ以上の無線送受信機（図示せず）を含め、電空コントローラ１０２が制御情報（セットポイント、動作状態情報など）を全体プロセス制御システムまたは緊急シャットダウンシステムと交換できるようにすることもできる。一つ以上の無線送受信機を電空変換器１０２が使用する場合、たとえばローカル（局所的）なあるいは遠隔の電源を介して電空変換器に電力を供給することができる。
【００１７】
図１のシステム１００の例で示したように、電空コントローラ１０２の出力圧力は、プロセス制御操作子または装置１０６に接続された空気圧式アクチュエータ１０８に送られる。プロセス制御操作子または装置１０６はバルブで表現されているが、他の装置または操作子を代わりに用いることもできる（例えばダンパ）。空気圧式アクチュエータ１０８は装置１０６に直接接続されてもよく、あるいはリンク機構を介して接続されても良い。例えばプロセス制御装置１０６がストロークタイプのバルブである場合、空気圧式アクチュエータ１０８の出力軸を直接装置１０６の制御軸に接続させることもできる。
【００１８】
通常の動作状態では、位置検出器またはセンサ１１０を用いて位置フィードバック信号１１２を電空コントローラ１０２に送ることができる。その場合、その位置フィードバック信号１１２を電空コントローラ１０２が用いて、自身の出力圧力を変えて、プロセス制御装置または緊急シャットダウン装置１０６の位置を正確に制御できるようになる（例えばバルブの開閉度）。位置センサ１１０の実装は、適当なセンサならどのようなものを用いてもでもよく、例えばホール効果センサ、線形電圧変位変換器、ポテンショメータ等を用いることができる。
【００１９】
また、図１のシステム１００の例で示したように、シャットダウンまたは排気バルブ１１４が、電空コントローラ１０２が出力した出力圧力とアクチュエータ１０８の間に配置され、シャットダウン信号１１６に応じて、排出ポート１１８を介してアクチュエータ１０８を大気中に通気させることにより、アクチュエータ１０８によってプロセス制御装置１０６を周知の安全状態へ移行させる。周知のとおり、排出バルブ１１０は、２４ＶＤＣあるいは２４ＶＡＣシャットダウン信号１１２を受け取るソレノイド三方向バルブで実装することができる。しかしながら、上述のように、排出バルブ１１４の現場への設置に関わる追加コストについては多くの応用例で好ましいものではない。
【００２０】
当業者にはまた理解されるように、図１に示す電空コントローラ１０２は単動式アクチュエータ（例えばアクチュエータ１０８）で使用する単一の出力圧力を有するものとして表現されているが、二重動作の用途で二つの圧力出力を有する空気圧式コントローラも使用することができる。例えば市販の二重動作式電空コントローラの一つに、アイオワ州マーシャルタウンのフィッシャー・コントロールズ・インターナショナル社（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．ｏｆ  Ｍａｒｓｈａｌｌｔｏｗｎ，Ｉｏｗａ）が製造しているＤＶＣ６０００シリーズのデジタルバルブコントローラがある。
【００２１】
図２は、（例えば電空コントローラ１０２に代わって）図１のシステム１００とともに使用することのできる一体型シャットダウン装置を有する電空コントローラ２００の一例を示す詳細ブロック図である。一例として電空コントローラ２００では、制御ユニット２０２、電空変換器２０４、およびニューマチック（空気圧）リレー２０６が含まれ、それらは全て一般に周知の構造からなる。しかしながら、周知の電空コントローラ２００とは対照的に、電空コントローラ２００には制御ユニット２０２と電空変換器２０４の間に配置されるシャットダウンユニット２０８が含まれ、さらにシャットダウンセレクタ２１０も含まれる。
【００２２】
一般に制御ユニット２０２は、通信可能に接続された全体プロセス制御システムまたは緊急シャットダウンシステムから一つ以上の制御信号（例えば４−２０ｍＡ制御信号）を受けとる。そして、制御信号２１２を電空変換器２０４に送り、動作可能に接続されたプロセス制御装置（例えば図１の装置１０６）の所望の出力圧力および／または所望の制御位置を得る。制御ユニット２０２は、プロセッサベースのシステム（例えば図５に関連して以下で説明するシステム５００）、離散型デジタル論理回路、特定用途向け集積回路、アナログ回路、またはそれらの組み合わせを用いて実装することができる。プロセッサベースのシステムを用いて制御ユニット２０２を実装すると、制御ユニット２０２が、制御ユニット内のメモリ（図示せず）に記憶された機械読み取り可能な命令や、ファームウェア、ソフトウェア等を実行して、その制御機能を行うことができる。
【００２３】
電空変換器２０４は、電流−圧力タイプの変換器とすることができ、その場合、制御信号２１２は、プロセス制御装置１０６（図１）で所望の状態（例えば位置）を得るように制御ユニット２０２によって変化させられる電流である。あるいは、電空変換器２０４は、電圧−圧力タイプの変換器とすることができ、その場合、制御信号２１２は、プロセス制御装置（図１）を制御するように変化させられる電圧である。ニューマチックリレー２０６は比較的低い出力能力（低流量）の出力圧力２１４を比較的高い出力能力の圧力に変換してアクチュエータ（例えば図１のアクチュエータ１０８）を制御するようにする。図２に示すように、電空変換器２０４は出力圧力フィードバック信号２１６を受け取って、電空コントローラ２００の出力圧力についてのより正確なクローズドループ制御を行うようにすることもできる。
【００２４】
シャットダウンユニット２０８は制御信号２１２と電空変換器２０４の間に位置する一方、電空コントローラ２００に入力される制御信号（例えば４−２０ｍＡ制御またはセットポイント信号入力）を少なくとも表す信号２１８を受信する。図３および４に併せてより詳細に説明するが、シャットダウンセレクタ（選別器）２１０は動作可能にシャットダウンユニット２０８に接続されており、シャットダウンユニット２０８の有効／無効の選択を行えるようになっている。
【００２５】
シャットダウンセレクタ２１０がシャットダウンユニット２０８を無効（使用不可能）にするように設定されていると、制御ユニット２０２がセットポイントまたは制御信号を、通信可能に接続されているプロセス制御システムから受信し、制御信号２１２を出力して、電空変換器２０４の出力圧力２１４を変動させ、プロセス制御装置（図１）で所望の状態（例えば開閉の割合）を得る。この場合、シャットダウンユニット２０８は電空コントローラ２００の動作に対し完全に透過的な状態であり、したがって、電空コントローラ２００の入力制御信号の大きさに関わらず、電空コントローラ２００の動作に影響を与えることはない。
【００２６】
シャットダウンセレクタ２１０がシャットダウンユニット２０８の動作を有効（使用可能）にするように設定されている場合、電空コントローラ２００は、制御信号の大きさが閾値を超えるとき、あるいは閾値未満のとき、受け取った制御信号の大きさにおける変動に応じてその出力圧力を変動させる。言い換えると、電空制御装置２００は通常の方法で動作し、受信した制御信号の変化に応じて（比例させて）出力圧力を変化させる。しかしながら、電空コントローラ２００が受け取った制御信号が閾値を越えると（例えば所定の閾値を下回ると）、シャットダウンユニット２０８が制御ユニットの信号２１２を遮断するか、あるいはその信号が電空変換器２０４へ届くのを妨げる。例えばシャットダウンユニット２０８は回路パスを開き、回路パスをショートさせ、所定のシャットダウン電圧または電流を電空変換器２０４に加えて、電空変換器２０４よって圧力２１４を、つまりリレー２０６を介してコントローラ２００の出力圧力を、シャットダウン圧力（平方インチ当たり略ゼロポンド）にする。
【００２７】
特に有用な一用途として、シャットダウンセレクタ２１０はシャットダウンユニット２０８を動作可能にし、電空コントローラ２００を用いて緊急シャットダウン装置として使用されるプロセス制御装置（例えば図１の装置１０６）を制御する。特に、プロセス制御装置１０６が緊急遮断弁であり、電空コントローラ２００が４−２０ｍＡの制御信号を受け取るように構成されている場合、緊急ではない状態では、２０ｍＡの信号が継続してコントローラ２００に送られ、バルブが完全な開状態に維持される。シャットダウンユニット２０８が使用する所定の閾値はおよそ１２ｍＡとすることができ、緊急状態を検知すると、プロセス制御システム（図示せず）が制御信号を１２ｍＡ未満（例えば４ｍＡ）に低減させ、それによってシャットダウンユニット２０８を用いて信号２１２が電空変換器２０４に届かないようにする。結果として電空変換器２０４の出力圧力は実質的にゼロ近くまで低減され、コントローラ２００の出力圧力もまた実質的にゼロ近くまで低減され、バルブ１０６を閉じることができる。
【００２８】
所定の閾値を超える（例えば１２ｍＡを超える）場合、シャットダウンユニット２０８が有効（使用可能）な場合、電空変換器２００は制御信号の変化に反応し、それにより出力圧力が制御信号の変化に比例して変動する。結果として、周知の実際の信頼性テスト、例えばパーシャルストロークテストを実行して、コントローラ２００と、それが接続されているプロセス制御装置（例えば図１の装置１０６）が使用できるかどうか判定することができる。さらに、シャットダウンユニット２０８によって、電空コントローラ２００が、（多くの周知の電空コントローラのように）その電源を解除する必要なくシャットダウン動作を実行できるようになるので、制御ユニット２０２はコントローラ２００に接続されたプロセス装置の状態を（例えばシャットダウン成功状態）を全体プロセス制御システムに伝えることができる。さらに、一体型のシャットダウンユニット２０８により、コントローラ２００に接続されたプロセス制御装置を緊急状態に応じて通気させるために追加の安全装置（例えばソレノイド作動排気バルブ）を設置することにかかるコストを削減することができる。
【００２９】
図３および４は、例としての回路３００および４００の概略を示す図であり、これらは図２のシャットダウンユニット２０８およびシャットダウンセレクタ２１０を実装するのに使用することができるものである。図示するように、回路３００および４００には、比較器３０２、シャットダウンセレクタ２１０、レジスタ３０４と電子スイッチ３０６が含まれる。電子スイッチ３０６は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として示されている。しかしながら、例えばバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラ接合トランジスタ（ＩＧＢＴ）、電気−機械式継電器（リレー）あるいは他の適当な切替機構を代わりに使用することもできる。同様に、シャットダウンセレクタ２１０は単極単投スイッチとして示されているが、他の装置、例えば一つ以上の取り外し可能配線、ジャンパ、あるいは回路線、ヘッダおよびジャンパの組み合わせ等を代わりに使用することもできる。図３より分かるように、シャットダウンセレクタ２１０が閉じた状態（例えば閉回路状態）で回路３００はシャットダウン動作が可能となる。図４おいて、シャットダウンセレクタ２１０の開いた状態で回路４００はシャットダウン動作が可能となる。
【００３０】
回路３００および４００の例に示すように、比較器３０２の非反転入力が基準電圧Ｖｒｅｆに、反転入力が、プロセス制御システムを介してコントローラ２００に入力される制御信号を表す電圧（Ｖｃｏｎｔｒｏｌ）に接続される。基準電圧Ｖｒｅｆは好ましくは、制御信号の所望の閾値に相当するように選択される（例えば図２の例に関連して上述した１２ｍＡ）。このように、コントローラ２００（図２）を緊急のシャットダウン用途で使用する場合、制御信号つまりＶｃｏｎｔｒｏｌが通常その最高値（あるいは最低値）である。例えば制御信号を２０ｍＡに保つこともでき、その場合、Ｖｃｏｎｔｒｏｌが最高値で維持され、Ｖｒｅｆより大きくなる。その結果、（Ｖｃｏｎｔｒｏｌが最高値で）緊急状態ではないとき、比較器３０２の出力はロジックロー状態となる（例えばその低供給電圧に実質的に近いあるいは等しくなり、それは接地基準とすることができる）。比較器３０２によるロジックロー出力により、スイッチ３０６が導電状態になり、制御ユニット２０２からの信号２１２が電空変換器２０４へ伝達される。
【００３１】
緊急状態において、プロセス制御システムが、電空コントローラ２００に入力する制御信号を低い値、あるいはできるだけ低い値（例えば４ｍＡ）まで下げることもできる。それにより、電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌを基準電圧Ｖｒｅｆより下げることになる。その結果、比較器３０２の出力がロジックハイ出力（例えば最も高い出力電圧）に変わり、電子スイッチ３０６が切れることにより、信号２１２の電空変換器２０４への入力が妨げられる。
【００３２】
図３および４の例に示すように、シャットダウンセレクタ２１０は、電子スイッチ３０６の切換制御端子（例えばゲート）と直列接続（図３）で使用することもでき、二つの端子にまたがって配置してもよく（図４）、あるいはシャットダウンユニット２０８の動作を有効にしたり、無効にしたりすることができる能力を有する適切な構成であればいかなるものでもよい。
【００３３】
図５は、図２の制御ユニット２０２を実装するのに使用することのできるプロセッサシステム５００の一例を示している。図５に示すように、プロセッサシステム５００には、相互接続バスまたはネットワーク５１４に接続されたプロセッサ５１２が含まれる。プロセッサ５１２は適切なプロセッサ、プロセッシングユニットあるいはマイクロプロセッサならどのようなものでもよく、例えばＩｎｔｅｌ  Ｉｔａｎｉｕｍ（登録商標）機種、Ｉｎｔｅｌ  Ｘ−Ｓｃａｌｅ（登録商標）機種、Ｉｎｔｅｌ  Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）機種等が挙げられる。図５に示していないが、システム５００をマルチプロセッサシステムとし、プロセッサ５１２と同じあるいは同等のプロセッサであって、相互接続バスまたはネットワーク５１４により接続されたプロセッサを一つ以上さらに含めることもできる。
【００３４】
図５のプロセッサ５１２はチップセット５１８に接続されており、チップセット５１８にはメモリコントローラ５２０と入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ５２２が含まれる。周知のとおり、チップセットは通常、Ｉ／Ｏおよびメモリ管理機能と、複数の汎用および／または特定用途のレジスタ、タイマ等を提供するものであり、それらはチップセットに接続された一つ以上のプロセッサにより使用あるいはアクセスが可能である。メモリコントローラ５２０は、プロセッサ５１２（あるいはプロセッサが複数ある場合には複数のプロセッサ）のシステムメモリ５２４へのアクセスを可能とする機能を実行する。システムメモリ５２４には、所望のタイプの揮発性メモリ、例えば静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等が挙げられる。Ｉ／Ｏコントローラ５２２は、プロセッサ５１２の周辺入出力（Ｉ／Ｏ）装置５２６および５２８とのＩ／Ｏバス５３０を介した通信を可能とする機能を実行するものである。Ｉ／Ｏ装置５２６および５２８は所望のタイプのＩ／Ｏ装置であり、例えばキーボード、キーパッド、ビデオディスプレイあるいはモニタ等とすることができる。メモリコントローラ５２０およびＩ／Ｏコントローラ５２２は図５においてチップセット１２８内の別個の機能ブロックとして表されているが、これらのブロックが行う機能は単一の半導体回路でまとめることもでき、あるいは二つ以上の異なる集積回路を用いて実装することもできる。
【００３５】
複数の方法および装置を本明細書で説明してきたが、本特許（発明）対象範囲はそれらに限定されるものではない。反対に、本発明は、文字通りあるいは均等論により添付の特許請求の範囲内に適正に含まれる実施形態の全てを対象とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】電空制御システムの一例を示すブロック図である。
【図２】図１のシステムとともに使用する一体型のシャットダウン装置を有する電空コントローラの一例を示す詳細ブロック図である。
【図３】図２のシャットダウンセレクタとシャットダウンユニットを実装するのに使用することのできる回路の例を示す模式図である。
【図４】図２のシャットダウンセレクタとシャットダウンユニットを実装するのに使用することのできる回路の例を示す模式図である。
【図５】図２の制御ユニットを実装するのに使用することのできるプロセッサシステムの一例を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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