(57)【要約】  ２線式プロセス制御ループ（１８）に連結するためのプロセスデバイス（１２）は、故障またはパフォーマンスレベルの低下を識別するか、または将来の故障またはパフォーマンスレベルの低下の予測を提供するかするように構成された診断回路（６４）を含む。２線式プロセス制御ループ（１８）に連結された出力は、診断回路（６４）からの出力に関するループ（１８）にアナログ出力を供給するように構成される。さらに方法が提供される。
2008515098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２線式プロセス制御ループに連結するためのプロセスデバイスであって、
プロセスデバイスまたはプロセスの動作を診断するように構成された診断回路と、
２つ以上の診断状態を示すループに出力されたアナログ電流を供給するように構成された２線式プロセス制御ループに連結されるように構成された出力部と、
を含むプロセスデバイス。
【請求項２】
ループアナログ電流出力が４ｍＡ〜２０ｍＡの間である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ループアナログ電流出力が予測診断情報を示す、請求項１記載の装置。
【請求項４】
プロセスデバイスがプロセス変数トランスミッタを含む、請求項１記載の装置。
【請求項５】
プロセスデバイスがプロセスコントローラを含む、請求項１記載の装置。
【請求項６】
プロセスデバイスが、安全計装システムで用いられるように構成される、請求項１記載の装置。
【請求項７】
プロセスデバイスが、プロセス制御ループを通して受ける電力により完全に電力供給される、請求項１記載の装置。
【請求項８】
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９】
診断状態が、特定の電流レベルにマッピングされた規格化された診断状態に関する、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
第２の２線式プロセス制御ループに連結するように構成された第２の出力を含む第２のプロセス制御ループを含み、第２の出力が感知されたプロセス変数に関する、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
プロセスデバイスの回路が、第２のプロセス制御ループを通して受ける電力により完全に電力供給される、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの出力および第２の出力に関連づけられた回路が、非活動中には電源を遮断するように構成される、請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
診断回路が、プロセスデバイスのセンサモジュールに連結された機能モジュールで実行される、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
アナログ電流出力が、診断状態を示す所定のパターンで経時変化する、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
アナログ電流レベルが半連続的な値を含む、請求項１記載の装置。
【請求項１６】
２線式プロセス制御ループに連結するためのプロセスデバイスであって、
プロセスデバイスまたはプロセスの動作を診断するように構成された診断回路と、
診断状態を示し、かつ４ミリアンペア〜２０ミリアンペアの間の値を有するループに出力されたアナログ電流を供給するように構成された２線式プロセス制御ループに連結されるように構成された出力部と、
を含むプロセスデバイス。
【請求項１７】
ループアナログ電流出力が２つ以上の診断状態を示す、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
ループアナログ電流出力が予測診断情報を示す、請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
プロセスデバイスがプロセス変数トランスミッタを含む、請求項１６記載の装置。
【請求項２０】
プロセスデバイスがプロセスコントローラを含む、請求項１６記載の装置。
【請求項２１】
プロセスデバイスが、安全計装システムで用いられるように構成される、請求項１６記載の装置。
【請求項２２】
プロセスデバイスが、プロセス制御ループを通して受ける電力により完全に電力供給される、請求項１６記載の装置。
【請求項２３】
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１６記載の装置。
【請求項２４】
診断状態が、特定の電流レベルにマッピングされた、基準の診断状態に関する、請求項１６記載の装置。
【請求項２５】
第２の２線式プロセス制御ループに連結するように構成された第２の出力を含む第２のプロセス制御ループを含み、第２の出力が、感知されたプロセス変数に関する、請求項１６記載の装置。
【請求項２６】
プロセスデバイスの回路が、第２のプロセス制御ループを通して受ける電力により完全に電力供給される、請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
少なくとも１つの出力および第２の出力に関連づけられた回路が、非活動中には電源を遮断するように構成される、請求項２５記載の装置。
【請求項２８】
診断回路が、プロセスデバイスのセンサモジュールに連結された機能モジュールで実行される、請求項１６記載の装置。
【請求項２９】
アナログ電流出力が、診断状態を示す所定のパターンで経時変化する、請求項１６記載の装置。
【請求項３０】
アナログ電流レベルが半連続的な値を含む、請求項１６記載の装置。
【請求項３１】
２線式プロセス制御ループに連結するためのプロセスデバイスであって、
プロセスデバイスまたはプロセスの動作を診断するように構成された診断回路と、
予測診断情報を示すループに出力されたアナログ電流を供給するように構成された２線式プロセス制御ループに連結されるように構成された出力部と
を含むプロセスデバイス。
【請求項３２】
ループアナログ電流出力が４ｍＡ〜２０ｍＡの間の値を有する、請求項３１記載の装置。
【請求項３３】
プロセスデバイスがプロセス変数トランスミッタである、請求項３１記載の装置。
【請求項３４】
プロセスデバイスがプロセスコントローラである、請求項３１記載の装置。
【請求項３５】
プロセスデバイスが、安全計装システムで用いられるように構成される、請求項３１記載の装置。
【請求項３６】
プロセスデバイスが、プロセス制御ループを通して受ける電力により完全に電力供給される、請求項３１記載の装置。
【請求項３７】
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３１記載の装置。
【請求項３８】
診断状態が、特定の電流レベルにマッピングされた、基準の診断状態に関する、請求項３１記載の装置。
【請求項３９】
第２の２線式プロセス制御ループに連結するように構成された第２の出力を含む第２のプロセス制御ループを含み、第２の出力が、感知されたプロセス変数に関する、請求項３１記載の装置。
【請求項４０】
プロセスデバイスの回路が、第２のプロセス制御ループを通して受ける電力により完全に電力供給される、請求項３１記載の装置。
【請求項４１】
少なくとも１つの出力および第２の出力に関連づけられた回路が、非活動中には電源を遮断するように構成される、請求項３１記載の装置。
【請求項４２】
プロセスデバイスの回路が、２線式プロセス制御ループから受ける電力により完全に電力供給される、請求項４１記載の装置。
【請求項４３】
診断回路が、プロセスデバイスのセンサモジュールに連結された機能モジュールで実行される、請求項３１記載の装置。
【請求項４４】
アナログ電流出力が、診断状態を示す所定のパターンで経時変化する、請求項３１記載の装置。
【請求項４５】
アナログ電流レベルが半連続的な値を含む、請求項３１記載の装置。
【請求項４６】
工業用プロセスの診断に用いるためのインターフェイス回路であって、
プロセスデバイスに連結する第１の２線式プロセス制御ループに連結するように構成され、第１の２線式プロセス制御ループが、診断状態およびプロセス変数に関する情報を伝えるように構成された第１のループ接続部と、
第２のプロセス制御ループに連結するように構成された第２のループ接続部であって、インターフェイス回路が、プロセス変数に応じて第２のプロセス制御ループの電流レベルを制御する第２のループ接続部と、
第３のプロセス制御ループに連結するように構成された第３のループ接続部であって、インターフェイス回路が、診断状態に応じて第３のプロセス制御ループの電流レベルを制御する第３のループ接続部と
を含むインターフェイス回路。
【請求項４７】
インターフェイス回路が制御室内に位置付けられる、請求項４６記載の装置。
【請求項４８】
インターフェイス回路が危険のない領域内に位置付けられる、請求項４６記載の装置。
【請求項４９】
インターフェイス回路が、危険領域内に位置付けられ、かつ本質的安全規格を満たす、請求項４６記載の装置。
【請求項５０】
インターフェイス回路が、第３のプロセス制御ループで伝えられる電流レベルに、さまざまな診断状態をマッピングする、請求項４６記載の装置。
【請求項５１】
第３のプロセス制御ループの電流レベルが、診断状態を示す半連続的な値を含む、請求項４６記載の装置。
【請求項５２】
第３のプロセス制御ループの電流レベルが、診断状態を示すパターンに従って制御される、請求項４６記載の装置。
【請求項５３】
第３のプロセス制御ループの電流レベルが、予測診断情報を示す、請求項４６記載の装置。
【請求項５４】
インターフェイス回路が診断を行う、請求項４６記載の装置。
【請求項５５】
第２のプロセスデバイスに連結するための第４のループ接続部を含む、請求項４６記載の装置。
【請求項５６】
２線式プロセス制御ルーピングに連結されたプロセスデバイスまたはプロセスに関する診断情報を報知する方法であって、
プロセスデバイスまたはプロセスの動作を診断することと、
２つ以上の診断状態を示す２線式プロセス制御ループに、アナログ電流レベルを出力することと
を含む方法。
【請求項５７】
２線式プロセス制御ループに連結されたプロセスまたはプロセスデバイスに関する診断情報を報知する方法であって、
プロセスデバイスまたはプロセスの動作を診断することと、
診断状態を示し、４ミリアンペア〜２０ミリアンペアの間の値を有する２線式プロセス制御ループに、アナログ電流レベルを出力することと
を含む方法。
【請求項５８】
２線式プロセス制御ループに連結されたプロセスまたはプロセスデバイスに関する診断情報を報知する方法であって、
プロセスデバイスまたはプロセスの動作を診断することと、
予測診断情報を示す２線式プロセス制御ループ上に、アナログ電流レベルを出力することと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、工業用プロセスで用いられるタイプのプロセスデバイスに関する。より詳細には、本発明は診断情報の通信に関する。
【０００２】
発明の背景
フィールドデバイス、たとえばプロセスコントローラ、モニタおよびトランスミッタは、プロセス制御産業において、プロセス変数の遠隔制御、監視、または感知のために用いられる。たとえば、プロセス変数は、トランスミッタにより制御室に送信されることがあり、プロセスを制御するために、またはコントローラにプロセス動作についての情報を提供するために用いられる。たとえば、プロセス流体の圧力に関する情報を制御室に送信して、プロセス、たとえば製油を制御するために用いることができる。
【０００３】
情報、たとえばプロセス変数を送信するためのひとつの一般的な従来技術は、プロセス制御ループを通り流れる電力量を制御することを含む。制御室の電流源から電流が供給され、トランスミッタはフィールド内の所在位置から電流を制御する。たとえば、４ｍＡの信号を用いて読み取り値がゼロであることを示すことができ、２０ｍＡの信号を用いてフルスケールの読み取り値であることを示すことができる。最近では、トランスミッタは、プロセス制御ループを通り流れるアナログ電流信号の上に重畳されたディジタル信号を用いて制御室と通信するディジタル回路を使用している。このような技術の一例は、Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ社により開発されたＨＡＲＴ（登録商標）通信プロトコルである。一般的に、ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルおよびその他のそのようなプロトコルは、コマンドまたは命令のセットを含み、これらをトランスミッタに送り、所望の応答、たとえばトランスミッタ制御または問い合わせを引き出すことができる。
【０００４】
フィールドバスは、フィールドバス協会により提案された通信プロトコルであり、プロセス制御ループに関する情報を送信するための通信層またはプロトコルを画定することに向けられる。フィールドバスプロトコルでは、ループを通り流れる電流は、アナログ信号を送信するためには用いられない。代わりに、すべての情報は、プロセス制御ループを流れる電流を変調することによりディジタル的に送信される。さらに、フィールドバス規格、およびプロフィバスとして既知である規格により、トランスミッタを、同じプロセス制御ループに1つ以上のトランスミッタが接続されるマルチドロップ構成で構成することが可能になる。その他の通信プロトコルには、モドバス（登録商標）プロトコルおよびイーサネットが含まれる。いくつかの構成では、２本、３本、４本または任意の数のワイヤを用いて、プロセスデバイスを接続することができ、非物理的な接続、たとえばＲＦ（無線周波数）も含まれる。
【０００５】
また、いくつかのプロセストランスミッタは、プロセス変数測定が飽和したこと（すなわちプロセス異常）の表示を提供できる警告信号を送信することが可能である。警告信号のひとつのタイプでは、ループを通る電流を所定のレベルに、または所定の閾値外に固定する。たとえば、警告信号のひとつのタイプは、２１ｍＡより大きいかまたは３．８ｍＡ未満である電流レベルを用いて、それぞれ“高警告”または“低警告”を送ることができるものである。警告状態が生じた場合、トランスミッタにより警告信号を送信することができる。
【０００６】
発明の概要
２線式プロセス制御ループに連結するためのプロセスデバイスは、プロセスデバイスの動作を診断するように構成された診断回路を含む。２線式プロセス制御ループに連結された出力部は、診断状態に関するループに出力を供給するように構成される。さらに、方法およびインターフェイス回路が提供される。
【０００７】
詳細な説明
本発明は、２線式プロセス制御ループで伝えられるアナログ信号の使用を通して診断情報を報知するための方法および装置を提供する。一般的に、２線式プロセス制御ループは、プロセス変数を表すために用いられる４〜２０ミリアンペアの信号を使用する。しかし、多くの場合、プロセスデバイスは診断情報を発生させることもできる。本発明は、このような情報を通信するための技術に関する。
【０００８】
診断性能がプロセスデバイスに含まれることへの要望が増加している。特に、将来の故障の可能性の表示が得られる予測診断を提供するような能力に対する要望がある。近い将来の故障を認識することにより、デバイスの決定的な故障の前に、保守作業を予定して行うことが可能となる。その結果、プラント稼働率がより高くなり、効率が上がる。
【０００９】
プロセスデバイス内部での診断性能の実行に対するひとつの障害は、診断結果を報知するために用いられる方法である。より新しいプロセスデバイスは、その他のデバイスまたは所在位置、たとえば制御室に診断情報を送ることができる通信技術を備えている場合がある。そのような通信技術の例には、フィールドバス、プロフィバス、モドバス、インターネット、イーサネット、ＲＳ−４８５、ワイヤレス通信技術およびその他を使うものが含まれる。これらの技術はプロセスデバイスに、メッセージ送信を開始して診断情報を送信する能力を提供する。しかし、プロセス制御産業の多くは旧来の通信技術、たとえばＨＡＲＴ（登録商標）通信規格および／または４〜２０ミリアンペアの規格を使い続けている。
【００１０】
現在、いくつかの構成では、警告状態を知らせるために、４〜２０ミリアンペアの正常動作電流範囲外である警告値が用いられている。その他の技術は、ＨＡＲＴ（登録商標）通信ポーリング技術を用いて、デバイスに問い合わせるものである。そして、プロセスデバイスは、ＨＡＲＴ（登録商標）ディジタル通信プロトコルを用いて、診断の結果をディジタル通信することができる。
【００１１】
４〜２０ミリアンペアのループ電流を用いて警告信号が送信された場合、アナログ出力の機能がプロセス変数の表示から診断情報の表示に変更されるため、プロセス変数を同時に送ることができない。さらに、そのような技術は、警告状態が生じた後に警告信号が送られるだけであるため、特に予測診断に最適であるというわけではない。さらにまた、プロセス変数の損失なしに警告を連続して送ることはできない。ＨＡＲＴ（登録商標）通信規格に準拠してプロセスデバイスからメッセージを通信できたとしても、この方法は、ＨＡＲＴ（登録商標）ホストが存在し、診断情報を受信するように構成された設置位置に限定される。さらに、ＨＡＲＴ（登録商標）ホストが存在する設置位置では、ポーリングに関連づけられ診断に関するさらなるトラフィックが、システムの帯域幅に悪影響を及ぼす場合がある。
【００１２】
本発明は、２線式プロセス制御ループを介して送信されるアナログ電流方式で、プロセスデバイスから診断情報を送るための方法および装置を提供する。アナログ出力はさまざまな任意の方式にすることができる。１つの例では、電流レベルは、診断状態を示すプロセス制御ループに設定または制御され、電流レベルは２値以上を有する。特定の電流レベルを特定の診断状態にマッピングして、診断情報を提供することができる。同様に、さらなるプロセスデバイスを、診断を提供するプロセスデバイスに連結することができる。このさらなるプロセスデバイスは、診断状態のディジタル表現を受信することができ、かつディジタル表現を４〜２０ミリアンペアのアナログ電流信号に変換することができる。この４〜２０ミリアンペアの電流信号は、既存の制御室デバイスとともに用いることができる。このような、ディジタルプロセス変数を４〜２０ミリアンペアのアナログ信号に変換することができるデバイスは、１９９７年７月２２日に発行された米国特許第５，６５０，７７７号、発明の名称“ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＦＯＲ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＳＹＳＴＥＭ”に示され、説明されている。
【００１３】
予測診断を提供するために用いるときには、ループの電流レベルを制御して診断結果の変化を示すことができる。たとえば、徐々に劣化する部品またはその他の診断表示は、所定のプロファイルに従って徐々に増加する（または減少する）アナログ値により表すことができる。アナログ値が所定の閾値を超えたとき、制御室内の機器を用いて、近い将来に故障するかもしれないという表示を提供することができる。同様に、診断用アナログ電流出力を監視するホストシステムは、ユーザ定義の閾値に基づいて、例外処理手順を実行するように構成することができる。アナログ値が閾値を超えた場合、特定の制御構成を実行することができる。これを用いて、プロセスの動作を安全にシャットダウンすることができる。その他の例では、プロセスデバイスは、アナログプロセス変数出力に加え、第２のアナログ出力を供給する。遠隔入出力デバイス、たとえばデバイスコンセントレータまたは同様のデバイスにより、アナログ出力をさらに生成することができる。その他の例では、プロセスデバイスは、単一の離散した電流レベルを供給して診断状態を表すかわりに、電流レベルの特定のパターンを供給して特定のプロセス状態を表すことができる。
【００１４】
この構成により、既存の制御室機器が、プロセスデバイスの診断性能を使用することが可能になる。既存の制御室機器は、アナログ電流レベルを監視して所望の措置、たとえば閾値を超えた場合に警告信号を発する措置を講じるように、容易にプログラムすることができる。本発明は、測定されたプロセス変数に加え、診断結果に同時にアクセス可能になるように構成することができる。さらに、複数の値を取ることができるアナログ出力を用いて、連続的な診断結果、たとえばデバイスまたは部品の健全状態を表す診断結果全体におよぶ表示を供給することができる。これにより、離散した警告値を単純に供給するよりも多くの情報が制御室に供給される。この構成はさらに、デバイスのさらなるポーリングまたはその他の複雑なインフラストラクチャを必要としない。
【００１５】
図１は、プロセス管１６に接続されたトランスミッタ１２を含むプロセス制御システム１０の図である。トランスミッタ１２は、所望のプロトコル、たとえばＨＡＲＴ（登録商標）規格または４〜２０ミリアンペアのアナログ規格に準拠して動作する２線式プロセス制御ループ１８に連結される。しかし、本発明はこれらの規格または２線式構成に限定されない。２線式プロセス制御ループ１８は、トランスミッタ１２と制御室２０との間に伸びる。ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルに準拠してループ１８が動作するという１つの実施形態では、ループ１８は、感知されたプロセス変数を表す電流Ｉを伝えることができる。たとえば、センサ２１は、ループ１８の送信のためのプロセス変数を感知することができる。さらに、ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルにより、たとえばディジタル情報をトランスミッタ１２に送るかまたはトランスミッタ１２から受信するかできるように、ループ１８を通る電流上にディジタル信号を重畳することが可能になる。
【００１６】
１つの実施形態では、プロセス変数の表示に代えて、ループ１８で伝えられる電流Ｉは診断状態を表す。たとえば、電流Ｉは４ミリアンペアから２０ミリアンペアの間とされ、プロセスデバイス１２内の回路により判定された特定の診断状態を表すことができる。その他の例では、電流Ｉを、連続した値域内の任意の値を含むさまざまな任意の値に設定することができ、診断判定を表す。たとえば、４ミリアンペアの電流は特定の診断状態を表すことができる一方で、５ミリアンペアはその他の診断状態を表すことができるなどである。連続した値が用いられる場合、電流Ｉは２つの端点間で変動し、その値は連続的な変数診断状態を表す。その他の例では、電流Ｉを、診断状態を表す３つ以上の異なる電流レベルに設定することができる。制御室２０内の回路は、ループ１８で伝えられる電流レベルＩを監視することができる。たとえば、従来の制御室の部品は、電流レベルＩが特定の閾値を超えるかまたは特定の閾値に達した場合、電流レベルを監視して警告を発するかまたはその他の出力を供給することが可能である。
【００１７】
図１はさらに、任意の第２のプロセス制御ループ２６を図示している。プロセス制御ループ２６を使う１つの実施形態では、プロセス制御ループ１８は基準のプロセス変数、たとえばプロセス変数センサ２１を用いて測定されたプロセス変数を送信することができる。第２のプロセス制御ループ２６は、上述したものと同様の方法で、診断情報を表す電流ＩＤを伝えることができる。しかし、その他の送信技術もまた用いることができる。このような構成により、第２のプロセス制御ループ２６に診断情報が供給される間、プロセス制御ループ１８を初期プロセス変数の送信のために連続的に利用することが可能になる。１つの構成では、第２のプロセス制御ループ２６は、診断状況に関するディジタル情報を伝える。
【００１８】
図２は、内部に保持された回路ブロックの構成の一例を示す、トランスミッタ１２の斜視図である。本実施形態では、トランスミッタ１２は、感知モジュール４２に連結する機能モジュール４０を含む。感知モジュール４２は、マニホールドプロセス連結部４４を通してプロセス管１６（図１参照）に連結する。
【００１９】
機能モジュール４０は、感知モジュール４２内に保持された感知モジュール電子回路５２に連結する機能モジュール電子回路５０を含む。一般的に、感知モジュール電子回路５２はプロセス変数センサ、たとえば図１に示されたセンサ２１に連結し、このセンサは、プロセスの動作に関するプロセス変数を感知するために用いられる。機能モジュール電子回路５０は、出力回路６０、プロセス変数回路６２、および診断回路６４を含む。回路６０、６２および６４は、ハードウェア、ソフトウェアまたは二者のハイブリッドな組合せで実行することができ、トランスミッタ１２内部のいかなる位置にも位置付けることができる。さらに、それぞれの回路６０、６２および６４は、部品を共有することができる。
【００２０】
動作中、出力回路６０は、ループ１８を通り流れる電流Ｉの値を制御して、たとえば測定されたプロセス変数または診断状態を表す。これを用いて、工業用プロセスの動作を監視または制御することができる。いくつかの用途では、出力回路６０はさらに、トランスミッタ１２内部の回路に、ループ１８および／またはループ２６を介して受けた電力を用いて発生させる電力を供給するために用いられる。二次ループ２６が用いられる場合、出力回路６０はさらに、電流レベルを制御するように構成される。出力回路６０は、単一の出力回路または複数の出力回路から構成することができる。
【００２１】
本発明の1つの態様では、診断回路６４は、トランスミッタ１２および／またはその他のプロセスデバイスまたは部品の故障モードを検出または予測するために用いられる、あらゆるタイプの診断を行う。診断回路６４は、ループ１８または２６に診断用電流レベルを設ける出力回路６０を作動させる。たとえば、出力回路６０はループ電流を所定値に設定することができる。一例では、４〜２０ｍＡの電流ループでは、出力回路６０により、電流Ｉを３．８ｍＡ未満または２１ｍＡより大きい値に設定して、これによりループ１８または２６に警告信号を送ることができる。これらの電流レベルはそれぞれ“低警告”および“高警告”と呼ばれる。しかし、電流レベルは、所望の任意のレベルに設定されることができる。たとえば、上述のとおり、電流を、それぞれが診断状態を示す３つ以上の異なるレベルに設定することができる。その他の例では、電流レベルを４ミリアンペアから２０ミリアンペアの間の値に設定して、診断状態を表すことができる。さらに、電流レベルの連続した値を用いて、連続した診断状態を示す出力を供給することができる。さらに、電流レベルを所定のパターンで経時変化させて、特定の診断状態を示すこともできる。
【００２２】
図３は、トランスミッタ１２の簡略化されたブロック図である。図３に示すとおり、トランスミッタ１２は、プロセス変数センサ２１に連結する測定回路６２を含む。測定回路６２は、図２に示すセンサモジュール回路電子機器５２に含まれることができる。回路６０は測定回路６２に接続し、プロセス制御ループ１８およびオプションのループ２６の情報を送る（および、いくつかの実施形態では、受信する）ように構成される。出力回路６０は、第1のループ出力回路６０Ａおよびオプションの第２のループ出力回路６０Ｂを含む。しかし、回路６０Ａおよび６０Ｂは、その他の実施形態に従って構成されることができる。測定回路６２は、センサ２１により感知された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６２の実行には、しばしばマイクロプロセッサが含まれる。さらに、マイクロプロセッサを用いて、デバイスに示されるその他の回路機能を実行してもよい。
【００２３】
通常動作中、センサ２１により感知されたプロセス変数は、出力回路６０を用いたプロセス制御ループ１８の送信のために、アナログ電流レベルまたはディジタル信号に変換される。しかし、出力回路６０は、診断回路６４により診断状態が感知されると、たとえば所定の閾値を上回るかまたは下回る所定の電流レベルで、ループ１８または２６に電流レベル出力を供給するよう構成される。出力回路６０Ａ、６０Ｂを、その他の回路と直列または並列に接続することができる。また、その他の構成を用いることもできる。いくつかの実施形態では、第２の出力回路６０Ｂは、不使用時、非活動時または電力低下時に、スイッチを切るか、または接続を切るかもしくは電源を切るように構成される。
【００２４】
図４は、プロセスデバイス１０２、インターフェイス回路１０４および制御室回路１０６を含むプロセス制御システム１００の、簡略化されたブロック図である。プロセスデバイス１０２は、単一のプロセス制御ループ１１０に連結されているものとして示されている。このプロセス制御ループは、１つ以上のタイプの情報を伝えるように構成される。たとえば、初期プロセス変数を、ループ１１０で伝えられる電流Ｉにより表すことができ、その他の情報をループ１１０上にディジタル変調することができる。その他の例では、すべての情報を制御ループ１１０上にディジタル変調することができる。
【００２５】
制御ループ１１０は、第１のプロセス制御ループ１１２および第２のプロセスループ１１４を通り制御室回路１０６と連結するインターフェイス回路１０４に連結する。インターフェイス回路１０４は、プロセスデバイス１０２からループ１１０を介して１つ以上のタイプの情報を受信する。インターフェイス回路１０４により受信された少なくとも１つのタイプの情報は、診断に関する。インターフェイス回路１０４は、受信された診断情報に関するループ１１４に電流レベルＩＤを供給するように構成される。制御室回路１０６が診断情報を受信するように、制御室回路１０６により電流レベルが受信される。インターフェイス回路１０４は、その他のプロセス制御ループ、たとえばＩＰＶを伝えているとして図示されているループ１１２に連結することができる。たとえば、ループ１１２の電流レベルは、プロセスデバイス１０２から受信されたプロセス変数を表すことができる。いくつかの構成では、インターフェイス回路１０４は、制御室回路１０６に診断情報を提供するのみである。そのような構成では、たとえば、ループ１１０のような独立したループを介してプロセス変数情報を提供することができる。
【００２６】
単一のプロセスデバイス１０２はループ１１０に連結されて示され、単一のループ１１０はインターフェイス回路１０４への入力部として連結されて示されているが、任意の数のプロセスデバイスおよび／またはプロセス制御ループを、インターフェイス回路１０４に連結することができる。同様に、インターフェイス回路１０４は、任意の数のプロセス制御ループで伝えられた電流またはディジタル信号を制御することができる。さらに、インターフェイス回路１０４に関連づけられた回路により、たとえばループから受信された入力データを用いて、診断を行うことができる。
【００２７】
制御室回路１０６は、図４に示す構成を用いて、従来の技術により動作することができる。たとえば、制御室回路１０６は、ループ１１４で伝えられる電流レベルＩＤを単に監視し、電流レベルが所定の閾値を超過した場合に、警告またはその他の出力を発することができる。回路１０６がより新しい規格に従って更新される必要があることとは対照的に、インターフェイス回路１０４は、制御回路１０６がプロセスデバイスからの従来のフォーマットでの情報にアクセスすることを可能にする。インターフェイス回路は、特定の診断状態を基にして、診断情報を特定の電流レベルにマッピングすることができる。インターフェイス回路は、電流レベルを、連続的なまたは半連続的な値として供給することができ、または、診断状態を示すために出力された電流レベルでのパターンを供給することができる。インターフェイス回路は、システム１００内の任意の好適な位置、たとえば制御室内部、制御室外ではあるが危険のない領域、または回路が本質的安全規格を満たしていなければならない危険のある領域に、物理的に位置付けられることができる。ループインターフェイス回路１０４は、回路１０４に連結された1つ以上のプロセス制御ループから、完全に電力を供給されることができる。しかし、そのような構成では、インターフェイス回路は、プロセス制御ループ１１０および、いくつかの構成では、プロセスデバイス１０２に電力供給するために十分な電力を必要とする場合がある。その代わりに、分離した電源を用いてインターフェイス回路１０４に電力供給することができる。
【００２８】
本明細書で用いられるように、プロセス制御ループに連結するコントローラ、ポジショナ、プロセス変数測定デバイス、インターフェイス回路またはその他のデバイスを含む任意のプロセスデバイスに、診断情報を発生させることができる。診断情報は、局部的に、および／またはその他の供給源から、たとえばプロセス制御ループを介して受信されたデータに基づいて発生させることができる。診断情報は、即時のイベントの発生に関する診断情報、または将来のイベントの発生の可能性に関する予測情報を含む、任意のタイプの診断情報にすることができる。本発明に関して、任意の所望の診断技術を用いることができる。
【００２９】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、当業者においては、発明の本質および範囲から逸脱することなく、その形状および詳細に変更を加えてもよいことが認識されよう。上記の説明は本発明を一例の構成で例示し、任意の好適なプロセス制御ループ、たとえば４〜２０ｍＡの２線式、３線式、または４線式ループ、マルチドロップループ、およびフィールドバス、プロフィバス、ＨＡＲＴ（登録商標）またはプロセス制御ループ内の電流を制御することによりプロセス関連の情報を送信するその他の通信プロトコルに従ったループ動作を用いてもよい。本発明は、プロセス制御ループにさらなる安全層を提供する安全計装システム（ＳＩＳ）構成において、特に有用となり得る。本発明は、さらなる診断報知性能を提供することにより、プロセスデバイスの安全度水準（ＳＩＬ）のランクを向上させる技術を提供することができる。一例では、警告レベルは診断状態の報知である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】プロセス制御ループに連結するプロセスデバイスを含むプロセス制御システムを図示する。
【図２】図１のプロセスデバイス内部を図示する斜視図である。
【図３】プロセスデバイス内の回路の簡略化されたブロック図である。
【図４】制御室回路にプロセスデバイスを連結するためのインターフェイス回路を図示する、簡略化されたブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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