(57)【要約】【課題】フィールド機器や上位側アプリケーションの物理的に限りのあるメモリ容量を拡大することをせずに、測定分解能（測定点数）増やして入出力特性を詳細に取得でき、十分な数回のステップ応答特性を取得して特性取得の効率化を図ることが可能な、オフライン診断システムを提供する。【解決手段】プロセスの制御を実行すると共に、自己診断機能またはバルブ診断機能を有するフィールド機器と、このフィールド機器とディジタル通信する上位側アプリケーションとからなり、オフライン時に前記フィールド機器の自己診断またはバルブの診断を実行して診断結果を前記上位側アプリケーションに送信するオフライン診断システムにおいて、前記フィールド機器または前記バルブの信号入力範囲を時間軸または入力軸に対して複数領域に分割し、各領域の診断結果を順次前記上位側アプリケーションに送信することを特徴とするオフライン診断システム。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスの制御を実行すると共に、自己診断機能またはバルブ診断機能を有するフィールド機器と、このフィールド機器とディジタル通信する上位側アプリケーションとからなり、オフライン時に前記フィールド機器の自己診断またはバルブの診断を実行して診断結果を前記上位側アプリケーションに送信するオフライン診断システムにおいて、
前記フィールド機器または前記バルブの信号入力範囲を時間軸または入力軸に対して複数領域に分割し、各領域の診断結果を順次前記上位側アプリケーションに送信することを特徴とするオフライン診断システム。
【請求項２】
前記フィールド機器は、前記複数領域の１領域の診断結果を所定メモリ容量のデータ記憶手段に保持し、この保持データを前記上位側アプリケーションに送信しつつ次の領域の診断結果を前記データ記憶手段に保持し、前記上位側アプリケーションに通信することを特徴とする請求項１記載のオフライン診断システム。
【請求項３】
前記自己診断またはバルブの診断は、前記フィールド機器またはバルブに対して入力を与えてその出力値を測定する、入出力特性測定であることを特徴とする請求項１又は２記載のオフライン診断システム。
【請求項４】
前記自己診断またはバルブの診断は、前記フィールド機器に対してステップ入力を与えてその出力値を測定する応答特性測定であることを特徴とする請求項１又は２記載のオフライン診断システム。
【請求項５】
前記フィールド機器及び前記上位側アプリケーションの一方又は両方にデータ分析手段を具備することを特徴とする請求項１乃至４記載のオフライン診断システム。
【請求項６】
前記フィールド機器がバルブポジショナであることを特徴とする請求項１乃至５記載のオフライン診断システム。
【請求項７】
前記フィールド機器が電空変換器であることを特徴とする請求項１乃至５記載のオフライン診断システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上位側アプリケーション及びこれとディジタル通信するフィールド機器よりなるプロセス制御装置におけるオフライン診断システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は、先出願である特願２００２−１１３８２０「オフライン診断システム」により、上位側アプリケーション及びこれとディジタル通信するフィールド機器よりなるプロセス制御装置におけるオフライン診断システムに関する技術を開示している。
【０００３】
図５は、前記先出願の技術内容を説明する機能ブロック図である。ブロック１は、フィールド機器（例えばバルブポジショナ）であり、上位装置と通信してプロセスの制御（測定、操作、監視等）を実行する。ブロック１内において、１０１はデータ送信手段、１０２はデータ分析手段、１０３は入出力特性測定手段、１０３はステップ応答特性測定手段である。
【０００４】
ブロック２は、ＰＣやＤＣＳで動作する上位側アプリケーションである。ブロック２内において、２０１はデータ受信手段、２０２はデータ分析手段、２０３はデータ表示手段である。３はフィールド機器のデータ送信手段１０１と上位側アプリケーションのデータ受信手段２０１を結ぶディジタル通信バスである。
【０００５】
ここでディジタル通信とは、例えばプロセス工業用の通信プロトコル、すなわちＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（ファンデーションフィールドバス）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（プロフィバス）、ＨＡＲＴ、ＢＲＡＩＮ等のプロトコルである。
【０００６】
データ分析手段１０２及び２０２は、フィールド機器１及び上位側アプリケーション２の一方側に具備する構成でもよく、オペレータが測定データで直接分析する場合では省略することも可能である。
【０００７】
フィールド機器１がバルブポジショナの場合では、入出力特性測定手段１０３により調節弁入出力特性やポジショナ入出力特性が、又ステップ応答特性測定手段１０４によりステップ応答（バルブを含む応答特性）が測定され、必要に応じてデータ分析手段で分析され、データ送信手段１０１及びディジタル通信バス３を介して上位側アプリケーション２のデータ受信手段２０１にアップロードされる。
【０００８】
上位側アプリケーション２では、受信した測定データ又は分析データを必要に応じてデータ分析手段２０２により更に高度の分析を行い、データ表示手段２０３によりディスプレイ表示する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシステム構成において、データ送信手段１０１とデータ受信手段２０１間の通信速度が十分であれば、測定結果を逐次送受信して表示することができるが、１２００ｂｐｓのＨＡＲＴ通信等では、このようなリアルタイム処理を行う十分な速度を持っているとはいえない。
【００１０】
従って、実用的なシステムでは通信速度のボトルネックに対応するために、フィールド機器１内及び上位側アプリケーション２内で、測定データを一旦保持するためのバッファとしてデータ記憶手段を必要とする。
【００１１】
この場合のデータ記憶手段は、具体的にはメモリ資源であるが、メモリ資源は他の信号処理でも使用され、データ記憶に十分な容量を確保するにはコスト的に困難な場合がある。
【００１２】
一方診断のための測定では、分解能を高めて測定精度を確保するためにできるだけ測定点数を多くしたり、複数のステップ応答を組み合わせた応答特性データを取得したい要求がある。このような要求は、十分ではないデータ記憶手段の容量では実現できないという問題点が発生する。
【００１３】
本発明の目的は、フィールド機器や上位側アプリケーションの物理的に限りのあるメモリ容量を拡大することをせずに、測定分解能（測定点数）増やして入出力特性を詳細に取得でき、十分な回数のステップ応答特性を取得して特性取得の効率化を図ることが可能な、オフライン診断システムを提供することにある
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
（１）プロセスの制御を実行すると共に、自己診断機能またはバルブ診断機能を有するフィールド機器と、このフィールド機器とディジタル通信する上位側アプリケーションとからなり、オフライン時に前記フィールド機器の自己診断またはバルブの診断を実行して診断結果を前記上位側アプリケーションに送信するオフライン診断システムにおいて、
前記フィールド機器または前記バルブの信号入力範囲を時間軸または入力軸に対して複数領域に分割し、各領域の診断結果を順次前記上位側アプリケーションに送信することを特徴とするオフライン診断システム。
（２）前記フィールド機器は、前記複数領域の１領域の診断結果を所定メモリ容量のデータ記憶手段に保持し、この保持データを前記上位側アプリケーションに送信しつつ次の領域の診断結果を前記データ記憶手段に保持し、前記上位側アプリケーションに通信することを特徴とする（１）記載のオフライン診断システム。
（３）前記自己診断またはバルブの診断は、前記フィールド機器またはバルブに対して入力を与えてその出力値を測定する、入出力特性測定であることを特徴とする（１）又は（２）記載のオフライン診断システム。
（４）前記自己診断またはバルブの診断は、前記フィールド機器に対してステップ入力を与えてその出力値を測定する応答特性測定であることを特徴とする（１）又は（２）記載のオフライン診断システム。
（５）前記フィールド機器及び前記上位側アプリケーションの一方又は両方にデータ分析装置を具備することを特徴とする（１）乃至（４）記載のオフライン診断システム。
（６）前記フィールド機器がバルブポジショナであることを特徴とする（１）乃至（５）記載のオフライン診断システム。
（７）前記フィールド機器が電空変換器であることを特徴とする（１）乃至（５）記載のオフライン診断システム。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用したオフライン診断システムの一例を示す機能ブロック図であり、図５の従来システムで説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００１６】
従来システムと比較した本発明システムの構成上の特徴は、フィールド機器１側にデータ記憶手段１０５及び測定制御手段１０６を設けると共に、上位側アプリケーション２側にデータ記憶手段２０４及び表示制御手段２０５を設けた点である。
【００１７】
本発明の自己診断のための測定手法の特徴は、フィールド機器１側において、模擬入力範囲を複数領域に分割し、各領域の診断結果を順次上位側アプリケーション２側に通信する点にある。
【００１８】
即ち、測定制御手段１０６の機能により、複数領域の１領域の診断結果を所定メモリ容量のデータ記憶手段１０５に保持させ、この保持データを前記上位側アプリケーションに通信しつつ、次の領域の診断結果を、前回データをリセット又は上書きして前記データ記憶手段に保存して前記上位側アプリケーション２に通信する。
【００１９】
上位側アプリケーション２において、フィールド機器１側からの１領域の診断結果データは、測定制御手段１０６と連携する表示制御手段２０５の機能により、データ記憶手段２０４に保持され、データ分析手段２０２及びデータ表示手段２０３で分析、表示処理される。次の領域の診断結果データがフィールド機器１側より通信された時には、データ記憶手段２０４に保持して同様の処理を行う。
【００２０】
図２、図３に基づいて本発明特有の測定手法を説明する。図２は、ヒステリシスを有するバルブの入出力特性測定の概念図である。データ記憶手段１０５の保持能力がｎ１点である場合、分解能を高めるためにｎ１点以上に細部に渡り測定したい場合には、診断を行うための信号入力（この場合は圧力信号）範囲を複数領域に分割する。
【００２１】
即ち、ヒステリシスサイクルをＡ乃至Ｇに領域分割し、Ａ−Ｂの領域でｎ１点を測定し測定データを上位側アプリケーション２に送信しながら、Ｂ−Ｃ領域でｎ１点を測定というようにすれば、ｎ１点より多くの測定点を得ることが可能である。図２の例では、領域数は６であるから、合計の測定点をｎ２とすると、
ｎ２＝ｎ１　ｘ　（領域数）＝ｎ１　ｘ　６
となり、分解能は６倍に拡大される。
【００２２】
図３は、図４に例示するような、バルブポジショナのステップ応答特性測定の概念図である。この例では、ＡからＨまでの８領域を測定する。各領域で、ｎ１点の測定を行い、各領域の測定終了後に次の入力ステップを与える。
【００２３】
この例では、５０％を中心に、領域Ａでは５０．５％、領域Ｂでは５０％、領域Ｃでは４９．５％、領域Ｄでは５０％、領域Ｅでは５１％領域Ｆでは５０％、領域Ｇでは４９％、領域Ｈでは５０％の模擬入力を与え、各領域でのステップ応答データをｎ１点収集する。従って総測定点数はｎ１　ｘ　８となる。
【００２４】
図４は、ステップ応答の典型的な特性を示したものであり、測定及び分析されるパラメータ等は周知のものであるから、説明を省略する。
【００２５】
ステップ応答特性測定における他の入力例では、ステップ幅を０．５％，　１％，　２％，　５％，　１０％，　２０％等と段階的に上げて（もしくは下げて）試験をしたい場合や、０％，　２５％，　５０％，　７５％，　１００％，　７５％，　５０％，　２５％，　０％等、特定のステップ幅で上り下りの応答を試験したい場合等が可能である。このように、変更の都度上位側アプリケーションから何度も手動で設定する必要がないので、非常に効率的である。
【００２６】
以上説明した本発明の実施例では、フィールド機器としてバルブポジショナに適用した場合を説明したが、電空変換器やモータバルブの入出力特性の自己診断でも適用可能である。又バルブポジショナやモータバルブ等の操作手段以外のフィールド機器一般に適用することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によればフィールド機器の持つデータ記憶手段の容量以上のデータ点を測定して分解能を上げることが可能となるので、バルブのスティックスリップ現象のように、測定点数を多く取らないと発見できない現象の診断が容易となる。
【００２８】
更に、ユーザ指定の特定のステップ応答の組み合わせパターンの測定により必要な性能確認を一度で行うことができる。従って、ユーザにとって使い易く有益な測定データを容易に取得することが可能となり、フィールド機器またはバルブの自己診断の効率向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したオフライン診断システムの一例を示す機能ブロック図である。
【図２】ヒステリシスを有するバルブポジショナの入出力特性測定の概念図である。
【図３】バルブポジショナのステップ応答特性測定の概念図である。
【図４】ステップ応答の典型的な特性図である。
【図５】従来のオフライン診断システムの一例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１　フィールド機器
１０１　データ送信手段
１０２　データ分析手段
１０３　入出力特性測定手段
１０４　ステップ応答特性測定手段
１０５　データ記憶手段
１０６　測定制御手段
２　上位側アプリケーション
２０１　データ受信手段
２０２　データ分析手段
２０３　データ表示手段
２０４　データ記憶手段
２０５　表示制御手段
３　ディジタル通信バス
【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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