(57)【要約】  プロセス制御システム中で使用されるプロセス装置（１２）はプロセス制御ループ（１８）に接続されるように構成された出力回路（６０）を含む。出力回路はループ（１８）を流れる電流を制御する。ループオーバライド回路（６２）は出力回路（６０）を無効にしてループ（１８）内の電流を所望値に設定するように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御システムで使用されるプロセス装置において、
プロセス制御ループに接続されて該ループを流れる電流を制御し、プロセス関連情報を送信するように構成された出力回路と、
前記出力回路の動作を無効にして前記ループ内の電流を所望の電流レベルに設定するように構成されたループオーバライド回路とを具備するプロセス装置。
【請求項２】
警告状態を検出し、それに応じて前記ループオーバライド回路を作動させるように構成された診断回路を含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記診断回路が零入力電流レベルを測定する請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記診断回路が前記ループに直列に接続された感知用抵抗器を含んでいる請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記診断回路がアナログ／デジタル変換器を含んでいる請求項２記載の装置。
【請求項６】
前記診断回路が電流の動向を監視する請求項２記載の装置。
【請求項７】
前記診断回路がマイクロコントローラを含んでいる請求項２の装置。
【請求項８】
前記プロセス装置がプロセス変数送信器である請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記プロセス装置がプロセスコントローラである請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記プロセス装置が安全装置化システムで使用されるように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記所望の電流レベルが２１ｍＡ以上または３．８ｍＡ以下である請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記ループオーバライド回路がマイクロコントローラを含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記プロセス装置がプロセス制御ループを経由して受け入れた電力ですべての電力をまかなわれる請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセス制御ループがＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルに従って動作する請求項１記載の装置。
【請求項１５】
前記ループ電流が予定のしきい値の外側である場合に前記ループオーバライド回路を作動させるように構成された比較器を含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項１６】
前記ループオーバライド回路が前記出力回路に並列に接続されている請求項１記載の装置。
【請求項１７】
前記ループオーバライド回路が前記出力回路に直列に接続されている請求項１記載の装置。
【請求項１８】
前記ループオーバライド回路がプロセス制御ループから前記出力回路を切り離すように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項１９】
前記ループオーバライド回路が前記出力回路を流れる電流を分流するように構成された請求項１記載記載の装置。
【請求項２０】
前記ループオーバライド回路を始動させるように構成されたウォッチドッグ回路を含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項２１】
前記ループオーバライド回路を始動させるように構成されたマイクロコントローラを含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項２２】
前記マイクロコントローラが前記ループ電流の動向に基づいて前記ループオーバライド回路を始動する請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記マイクロコントローラが前記ループ電流の期待値とループ電流との比較に基づいて前記ループオーバライド回路を作動させる請求項２１記載の装置。
【請求項２４】
プロセス装置内で切り離すように構成された回路を含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項２５】
前記ループオーバライド回路が出力回路を切り離してループ電流レベルを制御するように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項２６】
前記ループ電流レベルが冗長出力回路によって制御される請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記プロセス装置が安全装置化システム（ＳＩＳ）内で使用されるように構成された請求項１記載の装置。
【請求項２８】
プロセス変数を感知するように構成されたセンサをさらに具備している請求項１記載の装置。
【請求項２９】
プロセス装置がプロセス変数送信器である請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
前記出力回路が、フィールドバス、プロファイバス、およびＨＡＲＴ（登録商標）からなる通信プロトコル群の一つに従って動作するように構成されている請求項１記載の装置。
【請求項３１】
前記出力回路が２線、３線、および４線からなるグループから選択された形式のプロセス制御ループに接続されるように構成された請求項１記載の装置。
【請求項３２】
前記ループオーバライド回路がプロセス制御ループからプロセス装置を電気的に切り離すようにさらに構成された請求項１記載の装置。
【請求項３３】
プロセス制御ループ上に所望の電流信号を送出するプロセス装置内で実施される方法において、
プロセス制御ループに接続されたプロセス装置内の警告状態を検出し、
検出された警告状態に応じて、プロセス制御ループ内の電流を制御するように構成された出力回路の動作を無効にし、
前記出力回路の無効動作の処理の間、前記ループ電流を所望レベルに制御する方法。
【請求項３４】
前記警告状態が零入力消費電流に関連する請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記検出が零入力消費電流内の動向を検出することを含んでいる請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
前記所望の電流レベルが２１ｍＡ以上または３．８ｍＡ以下である請求項３３記載の方法。
【請求項３７】
前記無効の処理がマイクロコントローラで実施される請求項３３記載の方法。
【請求項３８】
前記検出の処理がマイクロコントローラで実施される請求項３３記載の方法。
【請求項３９】
前記プロセス装置がプロセス制御ループを経由して受け入れた電力ですべての電力がまかなわれる請求項３３記載の方法。
【請求項４０】
前記プロセス制御ループがＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルに従って動作する請求項３３記載の方法。
【請求項４１】
前記検出の処理が電流と予定のしきい値レベルとの比較を含んでいる請求項３３記載の方法。
【請求項４２】
前記無効の処理が前記プロセス制御ループからの出力回路の切り離しを含んでいる請求項３３記載の方法。
【請求項４３】
冗長出力回路でループ電流レベルを制御することをさらに具備している請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
前記制御の処理が出力回路を流れる電流の分流を含んでいる請求項３３記載の方法。
【請求項４５】
前記検出の処理が前記ループ電流内の動向を監視することを含んでいる請求項３３記載の方法。
【請求項４６】
前記検出の処理がループ電流とループ電流の期待値との比較を含んでいる請求項３３記載の方法。
【請求項４７】
請求項３３記載の方法を実施するプロセス装置。
【請求項４８】
プロセス変数の感知をさらに具備している請求項３３記載の方法。
【請求項４９】
フィールドバス、プロファイバス、およびＨＡＲＴ（登録商標）からなるプロトコル群から選択されたプロトコルに従ってプロセス制御ループを介して行われる通信をさらに具備している請求項３３記載の方法。
【請求項５０】
安全装置化システム内で使用されるように構成された装置内で実施される請求項３３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業プロセスにおいて使用される形式のプロセス装置に関する。より具体的には、本発明はこの種のプロセス装置のプロセス制御ループ内の電流を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御産業において遠隔でプロセス変数を制御、監視もしくは感知するために、プロセス制御装置、監視装置、および送信器等の現場用装置が使用されている。例えば、プロセスを制御するため、またはプロセス運転に関する情報を制御装置に供給するため、プロセス変数が送信器によって制御室へ送信される。例えば、プロセス流体の圧力に関する情報が制御室へ送信され、石油精製等のプロセスを制御するために使用される。
【０００３】
情報を送信するための一つの代表的な従来技術は、プロセス制御ループを流れる電力量を制御することである。電流は制御室内の電流源から供給され、送信器は現場内のその送信器の場所から電流を制御する。例えば、零表示の指示に４ｍＡの信号を使うことができ、最大の（フルスケール）表示の指示に２０ｍＡの信号を使うことができる。さらに近年、送信器はプロセス制御ループを流れるアナログ電流信号上に重畳されるデジタル信号を使って制御室と通信するデジタル回路を使用している。このような技術の一例は、ローズマウント社（Rosemount Inc.）によって開発されたハート（ＨＡＲＴ「登録商標」）通信プロトコルである。ハートプロトコルや他の同様のプロトコルは、代表的には、送信器制御または質問等、所望の応答を引き出すために送信器に送ることができる命令または指示のセットを含む。
【０００４】
フィールドバス（Fieldbus）はフィールドバス財団によって提案されている通信プロトコルであり、プロセス制御ループ上に情報を送信するための通信レイヤまたはプロトコルの規定を指示している。フィールドバスプロトコルでは、ループを流れる電流はアナログ信号を送信するために使用されない。その代わりに全ての情報はプロセス制御ループ中を流れる電流を変調することによってデジタル的に送信される。また、フィールドバス規格や、プロファイバス（Profibus）として知られる規格により、送信器は、一つ以上の送信器が同じプロセス制御ループに接続されるマルチドロップ形式に構成されることができる。その他の通信プロトコルはモドバス（MODBUS「登録商標」）プロトコルおよびイーサネット（登録商標）を含む。ある形式では、プロセス装置を接続するために、ＲＦ（無線周波数）等、非物理的な接続を含む２本、３本、４本もしくは任意の数の線を使うことができる。
【０００５】
ある種のプロセス送信器はプロセス変数測定値が飽和した（つまりプロセスが正常でなくなった）ことの指示を供給することができる警告信号の送信が可能である。警告信号の一つのタイプはループを流れる電流を予定レベルまたは予定のしきい値の外側に固定する。例えば、警告信号の一つのタイプの警告信号は、「ハイアラーム」を送出するための２１ｍＡ以上の電流レベル、または「ローアラーム」を送出するための３．８ｍＡ以下の電流レベルである。警告信号は警告状態が発生したときに送信器によって送出することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プロセス制御システムに使用される装置は、プロセス制御ループに接続されて、該ループを介して電流を制御するように構成された出力回路を含んでいる。ループオーバライド回路は出力回路の動作を無効にし、ループ内の電流を所望のレベルに設定するように構成される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、プロセス装置内の出力回路動作を無効（override）にするように構成されたループオーバライド回路を提供する。本発明は、プロセス制御ループ内で電流を制御するために使用されるあらゆるプロセス装置において実施することができ、ここで論じられたプロセス装置の例に限定されない。例えば、ここに記述された一つのプロセス装置はプロセス変数を感知するために使用されるセンサを含む送信器である。しかしながら、それは、本発明の種々の特徴を実施するためにプロセス変数を感知するプロセス装置である必要はない。ループオーバライド回路はプロセス装置内の別の回路の故障時でもプロセス制御ループ上に警告信号（またはその他の信号）を送出することが可能である。これによって、該装置が、もしそうでなかったら発見できなかった（警告されなかった）警告信号を送出することができるようになる。もう一つの実施例では、ループ電流を制御するための装置能力の損失を検出するための技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、プロセスパイプ１６に接続された送信器１２を含むプロセス制御システム１０を示すシステム図である。送信器１２はファウンデーション（FOUNDATION「登録商標」）、フィールドバス（Fieldbus）、プロファイバス（Profibus）、またはハート（ＨＡＲＴ「登録商標」）規格に従って動作する２線プロセス制御ループ１８に接続される。しかしながら、この発明はこれらの規格または２線構成に限定されない。２線プロセス制御ループ１８は送信器１２および制御室２０間に配線されている。ループ１８がハート（ＨＡＲＴ「登録商標」）プロトコルに従って動作するこの実施例では、該ループ１８は感知されたプロセス変数を表す電流Ｉを流すことができる。またハート（ＨＡＲＴ「登録商標」）プロトコルは、ループ１８を流れる電流にデジタル信号を重畳でき、このデジタル情報は送信器１２で送受されることができる。フィールドバス規格に従って動作する場合、ループ１８はデジタル信号を搬送し、その他の送信器等、複数の現場装置に接続されることができる。
【０００９】
図２は、回路ブロックが装着された一つの構成例を示す送信器１２の斜視図である。この例では、送信器１２は感知モジュール４２に接続された機能モジュール（feature module）４０を含んでいる。感知モジュール４２は、マニホルドプロセス接続部４４を介してプロセスパイプ１６（図１に示した）に接続される。
【００１０】
機能モジュール４０は、感知モジュール４２内に設けられた感知モジュール電気回路５２に接続される機能モジュール電気回路５０を含んでいる。典型的には、感知モジュール電気回路５２は、プロセスの運転に関連するプロセス変数を感知するために使用されるプロセス変数センサ、例えば図１に示したセンサ２１に接続される。機能モジュール電気回路５０は、出力回路６０、ループオーバライド回路６２、および診断回路６４を含んでいる。回路６０、６２、および６４は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれら二つのハイブリッド組み合わせによって実施でき、送信器１２内の任意の位置に配置することができる。
【００１１】
運転中、出力回路６０は、例えば、測定されたプロセス変数を表すためにループ１８を通って流れる電流Ｉの値を制御する。測定されたプロセス変数は、産業プロセスの運転を監視または制御するために使用することができる。ある用途では、出力回路６０はループ１８を介して受入れられた電力を使って発生された電力を送信器１２内の回路に供給するためにも使用される。安全無瑕疵レベル（Safety Integrity Level: SIL）保証を取得する等、ある用途では、送信器１２は特定の信頼ある基準に合致する必要がある。例えば、プロセスは故障または差し迫った故障の際にプロセスの遮断を確実にするため、ある種の検定（certification）では、送信器１２内の別の部品が故障した場合でも、警告信号が適正に送信されて安全な遮断が行われることを要求している。
【００１２】
本発明の一つの特徴によれば、診断回路６４は、送信器１２の内部故障モード及び／または後述するスタベーションつまりＥＭＩ等の外部影響を検出するために使用する診断を提供することができる。診断回路６４は出力回路６０の故障つまり差し迫った故障を検出することができる。診断回路６４は出力回路６０の動作を無効にし、ループ１８を警告電流レベル状態にするループオーバライド回路６２を始動するために使用される。例えば、ループオーバライド回路６２はループ電流を予定の値にセットすることができる。４−２０ｍＡ電流ループにおいて、電流Ｉはループオーバライド回路６２によって３．８ｍＡ以下または２１ｍＡ以上にセットすることができ、これによって警告信号をループ１８上に送出する。これらの電流レベルは、それぞれ、「ローアラーム」および「ハイアラーム」と呼ぶ。しかしながら、この電流はプロセス変数を表すレベルを含む所望のいかなるレベルにでも設定することができる。
【００１３】
図３は、送信器１２の簡略化されたブロック図である。図３に示すように、送信器１２はプロセス変数センサ２１に接続される測定回路７０を含む。回路７０は、図２に示したセンサモジュール回路５２上に含めることができる。出力ステージ７２が測定回路７０に接続され、プロセス制御ループ１８上に情報を送出（ある実施例では受信）するように構成される。出力ステージ７２はループオーバライド回路６２および出力回路６０を含む。しかしながら、回路６０および６２は別の実施例に従って構成することができる。測定回路７０はセンサ２１で感知されるプロセス変数の初期処理を提供するように構成される。測定回路７０の実施に際しては、マイクロプロセッサがよく使われる。マイクロプロセッサは図３に示した他の回路を機能的に実施するためにも使用される。
【００１４】
正常な運転では、センサ２１によって感知されたプロセス変数は、プロセス制御ループ１８上での伝送のため、出力回路６０を使ってアナログ電流レベルまたはデジタル信号に変換される。しかしながら、診断回路６４によって警告状態が感知されたとき、ループオーバライド回路６２は出力回路６０によって生成された出力を無効にするように構成され、ループ１８内を搬送される電流レベルＩを、予定の警告レベル、例えば予定のしきい値レベル以上または以下に駆動する。ループオーバライド回路６２は出力回路６０に直列もしくは並列接続されるか、または該回路６０中に含めることができる。その他の構成も使用することができる。ある実施例では、ループオーバライド回路６２は出力回路６０もしくは送信器１２内のその他の構成部分を、スイッチを切って停止したり、切り離したりするように構成される。
【００１５】
診断回路６４はユーザが望むように警告状態を感知することができる。診断回路６４は任意の診断技術に従って動作でき、特にここで説明されているものに限定されない。例えば、診断回路６４は、送信器１２内の個別の構成部分または送信器１２内のすべての構成部分の零入力消費電流（quiescent current draw）を感知するように構成することができる。多くの故障メカニズムの兆候は零入力時の「動作」電流レベルの増大によって認識することができる。このことは、２００３年８月７日出願の、「零電流診断装置を有するプロセス装置」という名称の米国特許出願第１０／６３５，９４４号中に記述されている。零入力消費電流に基づいて検出される故障の例は、静電気放電の損傷による潜在的な故障、稲光または瞬間的な電流の流れによる部品の損傷、ツェナーダイオード等、半導体内のリーク、コンデンサ等フィルタ部品のリーク、デンドライト成長すなわち腐食によるリーク、または他の故障もしくは差し迫った故障である。
【００１６】
零入力電流診断機能は、零入力電流の増大によって、プロセスループ電流Ｉを制御することができないことの予測、及び／又は検出を可能にし、これによってループオーバライド回路６２を始動する。
【００１７】
零入力電流診断は、専らフィールドバスのようなデジタル形式で通信する装置において特に有利である。このような装置において零入力電流レベルがデジタル信号の送信を妨げた場合、該装置はプロセスに関連する情報を送信する他の手段を有していない。したがって、このような零入力電流診断の構成によって、送信器１２は本質的な故障の前に、差し迫った故障の指示を送信することができる。一つの実施例では、ループオーバライド回路６２は送信器１２の通信回路をプロセス制御ループ１８から切り離すことができる。もう一つの実施例では、零入力消費電流が、送信器１２またはプロセス制御ループ１８の機能が停止するレベルに達したときに、ループオーバライド回路６２が送信器１２をプロセス制御ループ１８から切り離すので、プロセス制御ループ１８は動作を継続することができる。
【００１８】
図４は、診断回路６４の一実施例を示す簡略化されたブロック図である。図４において、比較器７４はループ電流Ｉと直列に接続された抵抗器７６での電圧降下を感知するのに使用される。比較器７４は予め定められたしきい値を超えるループ電流の変化を検出し、これに応じてループオーバライド回路６２に信号を供給するように構成できる。比較器７４からの信号に応答して、ループオーバライド回路６２は出力回路６０の通常動作を無効にしてループ電流Ｉを警告レベルに駆動する。比較器７４は、例えば、上方および下方のしきい値を超える電流の逸脱を検出するための複数の比較器を備えることができる。比較器７４への基準入力は、例えば、抵抗ラダーネットワーク、ダイオードなどの適当な手段、または他の手法を使って発生することができる。比較器７４の出力はループオーバライド回路６２に接続するように記載されている。ループオーバライド回路６２は比較器７４の出力を受信するマイクロプロセッサを含むことができるか、または比較器７４の出力はループオーバライド回路６２の電気部品を直接制御するために使用することができる。
【００１９】
図５は、本発明の他の実施例を示す簡略化された図であり、診断回路６４は抵抗器７６の両側に接続されたアナログ／デジタル変換器８０を使用して構成されている。上述のように、抵抗器７６はループ１８に直列に接続されているので、該抵抗器７６での電圧降下はループ電流Ｉを示している。アナログ／デジタル変換器８０の出力は図７に示したループオーバライド回路６２またはマイクロプロセッサ１３８に接続することができる。マイクロプロセッサはデジタル化されたループ電流値をメモリ内に格納されているしきい値と比較し、その結果によってループオーバライド回路６２を始動し、ループ電流を警告信号レベルに駆動する。しきい値は、例えばメモリ内に格納しておくことができる。さらに、診断回路６４はループ電流Ｉを監視してループ電流値の動向を検出することができる。例えば、欠乏（starvation）または電磁妨害（ＥＭＩ）によるループ電流の動向中の異常はループオーバライド回路６２を始動するために使用できる。端子電圧が不十分である場合（つまり欠乏している場合）、出力回路６０は所望の出力を行うことができない。電磁妨害のレベルが大きい場合には、ループ電流Ｉに変化が生じる。もう一つの例では、マイクロプロセッサはデジタル化されたループ電流値をループ電流の期待値と比較することができる。例えば、ループ電流の期待値は、感知されたプロセス変数の特定の値に対応して設定されるべきループ電流値とすることができる。感知されたループ電流値が、電流期待値から予定量、例えば、１パーセント以上変化した場合、マイクロプロセッサはループオーバライド回路６２の動作を起動することができる。
【００２０】
図６Ａおよび６Ｂは出力回路６０およびループオーバライド回路６２の構成例を示す二つの簡略化されたブロック図である。図６Ａにおいて、ループオーバライド回路６２は出力回路６０と並列に接続されている。ループオーバライド回路６２および出力回路６０間のオプション的な（任意選択できる）接続が示され、ある実施例ではループオーバライド回路６２がループ１８から出力回路６０を遮断するか、さもなければ切り離す。図６Ｂでは、ループオーバライド回路６２は出力回路６０と直列に接続されているように記載されている。ループオーバライド回路６２および出力回路６０間のオプション的な接続は、ループ１８から出力回路６０を切り離すか、出力回路６０をバイパスするために使用することができる。直列−並列接続、または出力回路６０およびループオーバライド回路６２のいくつかの部品もしくはすべてを共用する実施例等、他の構成を使用することができる。本装置は、例えば、一つまたはそれ以上のスイッチやヒューズを使うことによってループから電気的に切り離すことができる。
【００２１】
診断回路６４によってループ電流を制御できないことが一旦検出されると、ループオーバライド回路６２は送信器１２が確実に無効警告信号を出力する。例えば、図６Ａに示すようにループオーバライド回路６２が出力回路６０と並列に接続されている場合、ループオーバライド回路６２は合計ループ電流がハイアラーム信号を示す２１ミリアンペア以上となるように付加的な電流を分流（shunt）することができる。別の実施例では、ループオーバライド回路６２は問題となっている回路を切り離すことによってハイアラーム信号およびローアラーム信号のいずれかの送出を可能にする切り離し機構を有する。この実施例では、切り離し回路を前記問題の回路に直列に接続することができる。もう一つの実施例では、ループオーバライド回路６２は、必要に応じてループ電流を制御するために使用することができる第２の（つまりバックアップの）ループ制御回路を含むことができる。もう一つの実施例では、診断回路６４は、マイクロプロセッサまたは送信器内１２内の他の手段によって周期的にトリガされるウォッチドッグ回路１５０を含む。ウォッチドッグ回路１５０はハードウェアまたはソフトウェアに含まれる故障を検出することができる。ウォッチドッグ回路１５０が予定の制限時間以内にトリガされない場合、ループオーバライド回路６２が始動されてハイまたはローアラーム信号が送出される。
【００２２】
図７は送信器１２内の回路の一例を示すさらに詳細なブロック図である。図７において、シャントレギュレータ１００およびループフィードバック抵抗器１０４を介して２線プロセス制御ループ１８に接続される機能モジュール電気回路５０が示されている。パワーレギュレータ１１０がセンサモジュール電気回路５２に接続される。また、プロセス変数センサ１１２を介してプロセスに接続されたセンサモジュール電気回路５２が示されている。オプション的な出力表示装置１１４も示されている。
【００２３】
ループオーバライド回路６２はデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１２２およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６４に接続されるマイクロコントローラ１３８内に部分的に設けてもよい。アナログ／デジタル変換器６４はループ電流を測定するように構成され、かつ診断回路６４の機能を備えることもできる。
【００２４】
動作中、マイクロコントローラ１３８は、Ｄ／Ａ変換器１２２およびシャントレギュレータ１００を使ってループ１８を通る電流Ｉを制御し、該電流に変調された任意のデジタルデータを乗せるように構成される。アナログ／デジタル変換器６４はループ１８を流れる電流Ｉを示す出力を提供する。アナログ／デジタル変換器６４はまた送信器１２または送信器１２内の構成部品によってもたらされる零入力（動作）電流に関連する出力を提供するために接続される。マイクロプロコントローラ１３８は、警告状態を検出するために使用されるしきい値を格納するメモリ１４０を有する。測定されたループ電流をメモリ１４０内に格納されているしきい値と、あるいは感知されたプロセス変数に基づくループ電流の期待値と周期的に比較することによって、マイクロコントローラ１３８は警告状態が発生したかどうかを判断することができる。もちろん、必要に応じてその他の警告状態を検出でき、本発明はここで説明したものに限定されない。
【００２５】
警告状態が検出されると、マイクロコントローラ１３８はループオーバライド回路６２を始動することによって警告信号をプロセス制御ループ１８上に送信する。それから、ループ１８を流れる電流Ｉは固定の電流レベルに設定される。実施例では、所望の出力を供給する他の回路に十分な電力を供給するため、装置内の回路は切り離すか遮断されることができる。ループ無効を提供する一つの手法は装置を切り離すか、さもなければ装置をプロセス制御ループに対してオフラインにすることである。
【００２６】
図７はまたマイクロコントローラ１３８に接続されたウォッチドッグ回路１５０を示している。ウォッチドッグ回路１５０はマイクロコントローラ１３８によって周期的にトリガされなければならない。マイクロコントローラ１３８がウォッチドッグ回路１５０のトリガを停止した場合、故障が発生したと推定される。故障の例としては、不適切なプログラムの流れ、マイクロプロセッサまたはメモリの故障、クロック誤差等を含むが、これらに限定されない。ウォッチドッグ回路１５０がトリガされない場合、ウォッチドッグ回路１５０はループオーバライド回路６２に信号を送出し、ループオーバライド回路６２がプロセス制御ループ１８を警告電流レベルに駆動するようにする。
【００２７】
本発明は好ましい実施形態を参照して説明されたが、当業者は形状および細部において本発明の範囲から逸脱しないで変形できることを認識できるであろう。上記は一つの構成例を示したものであり、４−１２０ｍＡ、２，３または４線ループ、マルチ・ドロップループ、およびプロセス制御ループ内を流れる電流を制御することによってプロセス関連情報を送信するフィールドバス、プロファイバス、ＨＡＲＴ（登録商標）またはその他の通信プロトコルに従って動作するループ等の、適当なプロセス制御ループを任意に使用することができる。本発明は特にプロセス制御ループに対する追加の安全レイヤを提供する安全装置化システム（Safety Instrumented System: SIS）の構成に有用である。本発明はプロセス装置の安全無瑕疵レベル（ＳＩＬ）評価を向上させる技術を提供することができる。これらの技術は、未発見の故障、つまり潜在的に不安全な状態を、安全状態に従って起きる検出された故障に転換するために使用することができる。それによって、安全装置化システム（ＳＩＳ）で使用されるプロセス装置用の安全故障フラクション（Safety Failure Fraction: SFF）を増大することができる。本発明は２００３年１１月２１日に管理オーバレイヤ付きプロセス装置という名称で出願された米国出願番号１０／７１９１６３号で明らかにした技術に関連して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】プロセス制御ループに接続するプロセス装置を含むプロセス制御システムを表す図である。
【図２】図１のプロセス装置内を示す斜視図である。
【図３】プロセス装置内回路の簡略化されたブロック図である。
【図４】診断回路を実施するための比較器を含む回路の簡略化されたブロック図である。
【図５】診断回路を実施するためのアナログ／デジタル変換器を含む回路の簡略化されたブロック図である。
【図６Ａ】出力回路と並列に接続されたループオーバライド回路を示す簡略化された電気回路である。
【図６Ｂ】出力回路と直列に接続されたループオーバライド回路を示す簡略化された電気回路である。
【図７】図１のプロセス装置内の電気回路の、より詳細なブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０……プロセス制御システム、  １２……送信器、  １６……プロセスパイプ、  １８……２線プロセス制御ループ、  ２０……制御室、  ２１……センサ、  ６０……出力回路、  ６２……ループオーバライド回路、  ６４……診断回路、  ７０……測定回路、  ７２……出力ステージ
【図１】
2007501979.tif 000003
【図２】
2007501979.tif 000004
【図３】
2007501979.tif 000005
【図４】
2007501979.tif 000006
【図５】
2007501979.tif 000007
【図６Ａ】
2007501979.tif 000008
【図６Ｂ】
2007501979.tif 000009
【図７】
2007501979.tif 000010
【国際調査報告】
2007501979.tif 000011
2007501979.tif 000012
2007501979.tif 000013