(57)【要約】特許請求された方法およびシステムは、過程制御デバイス監視システム、および、過程制御デバイスの１つ以上の動作状態を測定するための過程制御デバイス監視システムを備えた過程制御弁アセンブリを提供する。過程制御デバイス監視システムはまた、時刻印を、１つ以上の測定された動作状態に基づいて生成されたトリガーに応答して、過程制御デバイスの１つ以上の測定された動作状態に関連付けし得る。過程制御デバイス監視システムはまた、時刻印および１つ以上の動作状態の表示を監視デバイスに伝送し得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
過程制御デバイス監視システムにおける方法であって、
前記過程制御デバイス監視システムにおいて、過程制御デバイスの１つ以上の動作状態を測定することと、
前記過程制御デバイス監視システムにおいて、時刻印を前記過程制御デバイスの前記１つ以上の測定された動作状態と関連付けることであって、前記時刻印を前記１つ以上の動作状態と関連付けることは、前記１つ以上の測定された動作状態に基づいて生成されるトリガーに応答して、関連付けることと、
前記時刻印および前記１つ以上の動作状態の表示を監視デバイスに伝送することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記過程制御デバイスは過程制御弁である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の動作状態は、前記過程制御弁の作動状態、前記過程制御弁の位置状態、前記過程制御弁の漏洩状態、前記過程制御弁の完全な変位、前記過程制御弁が完全に閉じられなかった時間量、および過程制御弁の前漏れの表示からなる群のうちの１つを含む、請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記位置状態は、作動状態中の異なる時間における前記過程制御弁の位置を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記位置状態は、完全に閉じられた位置からの前記過程制御弁のオフセット位置を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記位置状態は、完全に開かれた位置からの前記過程制御弁のオフセット位置を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記時刻印は開始時間、終了時間、または持続期間である、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記時刻印は絶対時間または相対時間である、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
時刻印を前記１つ以上の測定された動作状態のうちのそれぞれの１つの各々と関連付けることをさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記トリガーは、前記１つ以上の測定された動作状態における変化、前記１つ以上の測定された動作状態の最小値、または、前記１つ以上の測定された動作状態の最大値である、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記時刻印および前記１つ以上の動作状態の前記表示を前記監視デバイスに伝送することは、データユニット経路決め情報を有するヘッダフィールドと、順序番号、時刻印、弁位置、弁体積流量、弁前漏れデータ、およびチェックサムまたはＣＲＣのうちの１つ以上を含むペイロードフィールドとを有するデータユニットを形成することを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記方法は、外部デバイスからの要請に応答して実行される、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
動作状態データに関する要請を受け取ることをさらに含み、前記時刻印および前記１つ以上の動作状態の前記表示を前記監視デバイスに伝送することは、動作状態データに関する前記要請に応答してである、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記時刻印および前記１つ以上の動作状態の前記表示は、周期的に前記監視デバイスに伝送される、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記時刻印および前記１つ以上の動作状態の前記表示を前記監視デバイスに伝送することは、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＨＡＲＴ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＷＯＲＬＤＦＩＰ、Ｄｅｖｉｃｅ−Ｎｅｔ、ＡＳ−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、およびＣＡＮのうちの１つを含むプロトコルに従って、前記時刻印および前記１つ以上の動作状態の前記表示を伝送することを含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
過程を制御するための弁と、
前記弁の一部分の位置を測定するための位置センサと、
前記位置センサからデータを受け取るための弁監視システムであって、トリガーに応答して時刻印を前記位置センサからの前記データと関連付けるように構成され、かつプロセッサと、前記弁監視システムによって実行可能な命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体とを備える、弁監視システムと、
前記弁監視システムからデータを伝送するための通信インターフェースと、を備える、過程制御弁アセンブリ。
【請求項１７】
前記時刻印は開始時間、終了時間、または持続期間である、請求項１６に記載の過程制御弁アセンブリ。
【請求項１８】
前記時刻印は絶対時間または相対時間である、請求項１６〜１７のいずれかに記載の過程制御弁アセンブリ。
【請求項１９】
前記トリガーは、前記位置センサからの前記データにおける変化、前記位置センサからの前記データの最小値、または、前記位置センサからの前記データの最大値である、請求項１６〜１８のいずれかに記載の過程制御弁アセンブリ。
【請求項２０】
前記過程を測定するための過程変数センサをさらに備え、前記弁監視システムは、前記過程変数センサからのデータを受け取り、トリガーに応答して時刻印を前記過程変数センサからの前記データと関連付けるように構成される、請求項１６〜１９のいずれかに記載の過程制御弁アセンブリ。
【請求項２１】
前記トリガーは、前記過程変数センサもしくは前記位置センサからの前記データの変化、前記過程変数センサもしくは前記位置センサからの前記データの最小値、または前記過程変数センサもしくは前記位置センサからの前記データの最大値である、請求項１６〜２０のいずれかに記載の過程制御弁アセンブリ。
【請求項２２】
前記弁監視システムから伝送された前記データは、前記弁の作動、前記弁の作動サイクル内の異なる点における前記弁の一部分の位置、前記弁が完全に閉じられた位置にあるべき時の前記弁の位置、前記弁の漏洩の表示、前記弁の一部分の前記完全な変位の表示、前記弁が完全に閉じられなかった時間量の表示、および弁前漏れの表示からなる群のうちの１つを含む、請求項１６〜２１のいずれかに記載の過程制御弁アセンブリ。
【請求項２３】
前記通信インターフェースは、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＨＡＲＴ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＷＯＲＬＤＦＩＰ、Ｄｅｖｉｃｅ−Ｎｅｔ、ＡＳ−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、およびＣＡＮのうちの１つを含むプロトコルに従って、データを伝送するように構成される、請求項１６〜２２のいずれかに記載の過程制御弁アセンブリ。
【請求項２４】
前記弁に関連付けられた位置を変化させる弁アクチュエータと、
前記弁アクチュエータを制御する弁位置コントローラと、
コマンドを受け取り、前記コマンドに応答して、前記弁位置コントローラに前記弁アクチュエータを制御させる過程コントローラと、をさらに備える、請求項１６〜２３のいずれかに記載の弁アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、過程制御デバイスの監視のための方法および装置に関し、より具体的には、過程制御デバイスのために収集された時刻印監視データに関する。
【背景技術】
【０００２】
過程制御弁は、流体の流れを操作するために、流体取扱システムおよび流体配達システムにおいて共通して使用される。概して、過程制御弁は、流体が目的地に到達するのを選択的に許可して、または、流体が目的地に到達するのを抑制して、流れを規制し得る。システムに関連付けられた流体圧力は、しばしば弁の動作に影響する。例えば、弁を開き、または閉じて、過程の異なる点または段階において圧力を操作し得る。他の例では、弁の動作はシステム内の定義された点における圧力値に左右され得る。
【０００３】
気体状薬品に関わる過程制御システムにおいては、過程制御弁は気体を一定の過圧力条件中に大気へ換気するように設計された圧力逃し弁を含み得る。いくつかの状況においては、過程制御が誤動作し、気体を大気中へ換気させ得る。
【０００４】
的確な弁位置または弁状態（例えば、弁が開、閉、流出のいずれのモードであるか）は、操作者にとって常に明白であるとは限らないので、弁は操作者の知らないうちに気体を解放し得る。これらのいわゆる逃亡放射は、処理効率に否定的に影響可能である。逃亡放射は、過程制御システムの近くの者に対して公衆衛生および安全性のリスクをも提示し得る。公衆衛生リスクの理由により、国の規制当局、例えば米国環境保護局（ＥＰＡ）は、そのような気体の放射を規制し得る。したがって、過程制御システム操作者は、気体解放に関して規制当局により罰金を科せられ得、その場合、罰金は典型的には大気中に換気された逃亡放射の量に基づく。それゆえ、逃亡放射は多くの処理適用において共通的であるが、それらは処理制御システムの操作者に類のない問題を提示する。
【０００５】
逃亡放射への取り組みを助けるため、操作者は、弁動作の制御または監視のための手動方法（例えば、弁の手動検査）を典型的に採用する。そのような検査の効果は、しかしながら、操作者検査の頻度および弁がチェックされる正確さに左右される。如何なるエラーも、操作者の知識がなければかなりの逃亡放射に繋がり得、これは相当な実質的罰金に繋がり得る。
【０００６】
過程制御システム操作者は、大気中に換気された気体の計算された量に基づき、典型的に罰金が科される。逃亡放射の実際の量を計算することは困難であり、それゆえ、規制当局は計算に対して最悪ケースのシナリオの想定を適用する。すなわち、放射が停止したことが示されるまでの、各検査間の全期間にわたる放射の最大流量を想定する。
【０００７】
この最悪ケースシナリオ計算は、操作者にとっては極度にコストがかかる可能性があるが、それは、実際上逃亡放射解放はしばしば短期間であり、検査サイクル間に発生するからである。不幸なことに、放射流量、弁位置、および弁開放時間に関する情報なしでは、規制当局の判定に抗するために、逃亡放射データを正確に計算することは実現可能ではない。それゆえ、当業界では、操作者が逃亡放射を検出するのを助けるための、そしてより正確に放射量を定量化するための技法の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００８】
過程制御デバイスは典型的にデバイス性能を監視するためのシステムを含むが、監視されたデータに対して時間値を割り当てることはこれまで難しい問題であることが証明されてきた。１つの問題は、従来型監視システムは、データをホストシステムに送る前に、測定されたデータに時刻印を実施しないことである。いくつかの監視システムは、測定されたデータを仲介データ転送コンポーネント（すなわち、マルチプレクサまたはゲートウェイ）に伝送し、これはデータの時刻印を実施しないばかりでなく、実際に、ホストシステムにおいてデータが実際に受け取られる前に追加の時間遅延をもたらす。ホストシステムは、データが送られたまたは測定された時間ではなく、時間データの到着を記録するため、如何なる時刻印も不正確である。
【０００９】
呼応して、記述されるのはフィールドデバイス（例えば、過程制御弁）における時刻印の記録、およびその時刻印を測定されたデータと関連付けるためのシステムおよび方法である。その結果、測定されたデータが受け取りシステムへ伝送されたとき、データはいつデータが捕獲されたかを表示する時刻印を含む。
【００１０】
フィールドデバイスにおいて測定された過程制御システムデータの時刻印を実施するこの新しい方法はより高い正確さをもつ計算に帰結し、これは、逃亡放射のより正確な計算を可能とすることを含む、多くの長所を提供することが可能である。
【００１１】
例えば、本技法を採用する操作者は、規制当局に対し、実際の過程制御弁性能データを表示する時刻印データを提示することができるであろう。そのようなデータは、いつ流体解放のために弁が作動されたか、作動サイクル内の異なるポイントにおける弁の位置、完全に閉じられた位置であるべき弁の位置および弁の何らかの漏洩があるかどうか、弁の完全な変位、および弁が完全に閉じられなかった時間量を含み得る。本技法は、弁から解放された逃亡放射の実際の量を判定し得る。
【００１２】
任意の収集された時刻印データから、過程制御システム操作者は、このより正確な時刻印データを使用して、過程動作を調整するとき、ならびに実際の時刻印データに基づいて逃亡放射数を確認および／または訂正するとき、操作者を援助できるであろう。
【００１３】
ある例に従うと、過程制御デバイス監視システムにおけるある方法は、過程制御デバイス監視システムにおいて、過程制御デバイスの１つ以上の動作状態を測定することと、過程制御デバイス監視システムにおいて、時刻印を過程制御デバイスの１つ以上の測定された動作状態に関連付け、時刻印を１つ以上の動作状態に関連付けることは１つ以上の測定された動作状態に基づいて生成されたトリガーに応答することである、関連付けることと、そして、時刻印および１つ以上の動作状態の表示を監視デバイスに伝送することと、を含み得る。
【００１４】
ある例に従うと、過程制御弁アセンブリは、過程を制御するための弁と、弁の一部分の位置を測定するための位置センサと、位置センサからのデータを受け取るための弁監視システムであって、トリガーに応答して時刻印を位置センサからのデータと関連付けるように構成され、かつプロセッサおよび弁監視システムによって実行可能な命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含む、弁監視システムと、弁監視システムからのデータを伝送するための通信インターフェースと、を備え得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本開示は、付随図面を参照することによってよりよく理解され得る。
【００１６】
【図１】プラントの多くの機能エリア間のデータ転送の受け取りおよび調和を行うように構成された過程プラントの略図である。
【図２】図１のシステムにおける過程制御デバイスを受動的に監視するための過程制御デバイス監視システム例のブロック図である。
【図３】図１のシステムにおける、過程制御デバイスを制御し、監視するための過程制御デバイス制御および監視システム例のブロック図である。
【図４】統合型過程制御デバイス監視システムに含まれ得るモジュール例のブロック図である。
【図５】過程制御デバイス監視システムから伝送され得るデータフィールド例を代表するデータ表例を示している図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の文は多くの異なる実施形態の詳細な記述を述べるが、記述の法的範囲は本特許の終わりにおいて述べられる特許請求の範囲の文言によって定義されることを理解されたい。詳細な記述は、模範的であるとのみ解釈されるべきで、すべての可能な実施形態を記述することは、もしも不可能ではないとしても、非実際的であり、すべての可能な実施形態は記述しない。現行技術、または本特許請求の範囲の範囲内に依然として入るであろう、本特許の出願日付後に開発された技術のいずれかを使用して、多くの代替実施形態が実装され得る。
【００１８】
過程制御システムは、製品が製造され、または過程が制御される（例えば、化学製造、パワープラント制御）工場および／またはプラント内で幅広く使用される。過程制御システムは、例えば、油およびガス穿孔および取扱い過程等の天然資源収穫においても使用される。実際、実質的にあらゆる製造過程、資源収穫過程等は、１つ以上の過程制御システムの適用を通して自動化されることが可能であり、それには事象の経歴を捕獲し、記憶するシステムが含まれる（すなわち、データ史家システム）。
【００１９】
過程制御システムが実装されるやり方は年々進化してきた。旧世代の過程制御システムは、典型的に専用の中央集中式ハードウェアおよび実配線接続を使用して実装されていた。しかしながら、近代の過程制御システムは、ワークステーション、知能コントローラ、高機能フィールドデバイス等の高度に分散されたネットワークを使用して典型的に実装され、それらのうちのいくつかまたはすべては、全体の過程制御戦略または計画の一部分を実施し得る。特に、ほとんどの近代過程制御システムは、通信可能に互いにおよび／または１つ以上のデジタルデータバスを介して１つ以上の過程コントローラに連結された高機能フィールドデバイスおよび他の過程制御コンポーネントを含む。
【００２０】
典型的産業または過程プラントにおいては、プラントにおいて実施される産業処理の多くを制御するために分散過程制御システムが使用される。プラントはユーザ入力／出力（Ｉ／Ｏ）、ディスクＩ／Ｏ、および他のコンピューティング技術において知られる周辺装置を有するコンピュータシステムを備えた中央集中式制御室を有し得、１つ以上の過程コントローラおよび過程Ｉ／Ｏサブシステムは中央集中式制御室と通信可能に接続されている。さらに、１つ以上のフィールドデバイスは、Ｉ／Ｏサブシステムおよび過程コントローラに典型的に接続され、プラント内で制御および測定活動を実装する。過程Ｉ／Ｏサブシステムはプラント中の様々なフィールドデバイスと接続される複数のＩ／Ｏポートを含み得、フィールドデバイスは、様々なタイプの分析機器、圧力センサ、温度検出器、熱電対、ひずみゲージ、リミットスイッチ、オン／オフスイッチ、流れ伝送装置、圧力送信機、容量レベルスイッチ、計り、トランスデューサ、弁位置付け器、弁コントローラ、アクチュエータ、ソレノイド、表示灯、または過程プラントにおいて典型的に使用されるあらゆる他のデバイスを含み得る。フィールドデバイスは、例えば、入力デバイス（例えば、温度、圧力、流量、弁位置等の過程制御パラメータを示す状態信号を提供するセンサ等のデバイス）、ならびにコントローラおよび／または他のフィールドデバイスから受け取られたコマンドに応答して活動を実施する制御オペレータまたはアクチュエータも含み得る。
【００２１】
ここで図１を参照すると、過程プラント１０は１つ以上の通信ネットワークにより、いくつかの制御および保守システムと相互接続されたビジネスおよび他のコンピュータシステムを含む。過程プラント１０は、１つ以上の過程制御システム１２および１４を含む。過程制御システム１２は、ＰＲＯＶＯＸ、ＲＳ３、またはＯｖａｔｉｏｎ（商標）Ｅｘｐｅｒｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍまたはあらゆる他の分散制御システム等の伝統的過程制御システムであり得、あらゆる他の分散制御システムは、コントローラ１２Ｂおよび入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード１２Ｃに連結された操作者インターフェース１２Ａを含み、これらのカードは次いでアナログおよびＨｉｇｈｗａｙ  Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ（ＨＡＲＴ）フィールドデバイス１５等の様々なフィールドデバイスに連結されるものである。過程制御システム１４、これは分散過程制御システムであり得る、はＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）バス等のバスを介して１つ以上の分散コントローラ１４Ｂに連結された１つ以上の操作者インターフェース１４Ａを含む。コントローラ１４Ｂは、例えば、ＤｅｌｔａＶ（商標）またはテキサス州オースチンにあるＦｉｓｈｅｒ−Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．の販売するＦｉｓｈｅｒ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＲＯＣ）システム、またはあらゆる他の望まれるタイプのコントローラであり得る。コントローラ１４ＢはＩ／Ｏデバイスを介して１つ以上のフィールドデバイス１６に接続され、これは例えば、ＨＡＲＴまたはＦｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスまたは、例えば、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商標）、ＷＯＲＬＤＦＩＰ（登録商標）、Ｄｅｖｉｃｅ−Ｎｅｔ（登録商標）、ＡＳ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅおよびＣＡＮプロトコルのいずれかを使用するものを含むあらゆる他の高機能または非高機能型フィールドデバイスである。知られていることであるが、フィールドデバイス１６は、アナログまたはデジタル情報を、過程変数ならびに他のデバイス情報に関連するコントローラ１４Ｂに提供し得る。操作者インターフェース１４Ａは、例えば、制御最適化プログラム、診断専門プログラム、神経回路網、同調器等を含む過程の動作を制御するための過程制御操作者にとって利用可能なツールを記憶および実行し得る。
【００２２】
コンピュータシステム３０ならびに図１の他のコンピューティングシステム（例えば、３５、３６、３７、３８、４０）は過程制御システム１２および過程制御システム１２と関連付けられたインターフェース１８と通信可能に接続される。これらのシステムはバス３２を介して接続され、これは通信を提供するための任意の望まれるまたは適切なローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）プロトコルを使用し得る。
【００２３】
バス３２はケーブル接続され得るが、いくつかの実施形態では、バス３２は無線、または無線であるバス３２の一部分を含み得る。例えば、プラント全体にわたるＬＡＮ３７はコンピュータ３０または企業ＷＡＮ４０との無線接続を含み得る。バス３２のケーブル接続または無線部分は、インターネットまたはイントラネット通信プロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＰＰＰ）を使用することも含み得る。無線部分は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ通信プロトコルを使用することも含み得る。
【００２４】
本開示の実施形態のシステムおよび方法は、上に記述された通信プロトコルと一致するメッセージを生成することを含み得、この場合、メッセージは、例えば、デバイスの弁の位置を含む過程制御デバイスに関するデータを含む。
【００２５】
本開示の方法および装置は協調して、オープン過程制御デバイス（例えば、弁）から帰結する統合放射を監視する。上に論議されたように、気体または他の流体の流れを制御または使用する過程制御システムは、過圧力条件または他の条件中に、大気中へいくらかの過程気体を換気するように設計された１つ以上の圧力逃し弁を備え得る。いくつかの状況においては、これらの気体解放は、システム操作者の制御の下で行われる。例えば、システム操作者は、過程制御システム内の圧力が臨界レベルに近づいていることをきがつき得る。フェイルセーフ圧力解放システムの作動を許可するのではなく、システム操作者は、システム圧力を制御するために、過程制御システムにいくらかの過程気体を換気させ得る。そのような解放は操作者の制御の下で行われ、それゆえ、操作者は大気中に解放される過程気体の量を見積もり得る。しかしながら、他の状況においては、気体は操作者の知識なく解放され得る。
【００２６】
本開示の方法および装置は、過程制御システム操作者が、過程制御弁からの各逃亡気体解放の量を正確に定量化することを可能とする。本開示のある実施形態では、方法および装置は、過程制御弁が完全にまたは連続的に閉じられなかった時間的長さ、過程制御弁が位置を変えたとき、および、過程制御弁が位置を変えたときに到達された位置に関連する時刻印の監視および伝送を含む。過程制御弁監視システムまたは他のシステムは、次に、そのデータを使用して、過程制御弁からの逃亡放射の量を計算できるであろう。
【００２７】
当業界で知られている過程制御弁デバイスは、正確に逃亡放射を監視することに関連する難問題を提起する。既知のデバイスで識別される１つの問題は、デバイスが弁データを受け取りシステムに対してどのように送るか、また、受け取りシステムはデータをどのように受け取りおよび使用するように構成されているかに関連する。多くの過程制御弁デバイスは、データを直接受け取りシステム（例えば、ホスト）に送り、また、受け取りシステムは、過程制御弁デバイスによってデータが送られたまたは測定されたときではなく、データの到着時刻に基づいて記録を行う。データ記録のこの方法は多くのケースにおいて十分である。しかしながら、過程制御デバイスの進んだ報告機能では、デバイスはデータを捕獲し、後ほどそのデータを伝送可能である。伝送における遅延はミリ秒のレベルであり得るが、ずっと長くなり得る（例えば、時間、日）。データの分析は受け取りシステムにおいて行われるため、受け取られたデータに基づく計算（例えば、放射およびエネルギー使用または損失の計算）はデータ伝送における遅延によってかなり影響されることが可能である。この遅延は、デバイスが、データを受諾し、処理のためにホストシステムに対してデータを伝送する仲介データ転送コンポーネント（例えば、マルチプレクサまたはゲートウェイ）を通してデータを送る状況においては、より深刻なものとなる可能性がある。
【００２８】
本開示の実施形態は、捕獲、時刻印、およびホストシステムへの送信を行う過程制御弁監視システム、または他の過程制御弁に関連するシステムデータを含む。本開示の時刻印データは、バルブ位置の変化が検出されたときのより的確な時間を提供する。本開示のある実施形態では、弁監視システムは過程制御弁上またはそのごく近くに位置決めされる。弁監視システムは、次に、弁を直接監視し、そして弁の１つ以上の動作パラメータ（例えば、弁位置、弁状態）を測定する。
【００２９】
図２に切り替えると、本開示の実施形態の弁アセンブリ２００は過程２１０を制御するための弁２０８を備え得る。弁監視システム２０４は、１つ以上の位置センサ２０６および１つ以上の過程変数センサ２１２を使用して、弁２０８および過程２１０の状態を監視する。弁監視システム２０４は、次に、位置センサ２０６および過程変数センサ２１２のうちの少なくとも１つからのデータを使用して、弁２０８の１つ以上の動作特性（例えば、流量、圧力値）の測定または計算をする。弁監視システム２０４は、次に、通信インターフェース２０２を使用し、１つ以上の計算された動作特性を、ホストシステムまたは１つ以上の動作特性を受け取るように構成された他のシステムに伝送し得る。
【００３０】
図３に切り替わると、弁アセンブリ３００は、過程制御弁３１０の監視に加えて、過程制御弁３１０を制御するように構成され得る。本開示のこの実施形態の弁アセンブリ３００においては、弁アセンブリ３００は、図２の弁アセンブリ２００のコンポーネントに加えて、過程制御インターフェース３１４、過程コントローラ３１６、弁位置コントローラ３０６、弁アクチュエータ３０８をさらに含み得る。
【００３１】
弁監視システム２０４、３０４は、未加工の測定データの捕獲およびホストシステムまたは他のシステムへの送信を行うようにも構成され得る。この未加工測定データは、例えば、直接測定された弁位置、弁入口圧力、弁出口圧力、および弁２０８、３１０を通る流体流量を含み得る。受け取りシステムは、未加工データを受け取ること、また弁２０８、３１０の１つ以上の動作特性を計算するように構成され得る。
【００３２】
別の実施形態では、弁監視システム２０４、３０４は、最小限処理された弁データをホストシステムまたは各システムに送り得る。最小限に処理された弁データは、例えば、あらゆる偽データ読取値を取り除くためにローパスフィルタに掛けられた未加工センサデータを含み得る。
【００３３】
別の実施形態では、弁監視システムは、例えば、過程制御弁２０８、３１０レバー位置の変化、過程制御弁２０８、３１０に関連付けられた圧力の変化、または、測定データの最大または最小値、のトリガーに応答してデータを記録、または測定データを報告し得る。
【００３４】
別の実施形態では、弁監視システム２０４、３０４に関する記録間隔は、過程固有仕様に合わせて調整され得る。いくつかの実施形態では、システム操作者は逃亡放射の即時通知を受け取ることを希望し得るが、システム操作者は弁監視システム２０４、３０４がデータを送信可能な率を限定する他のシステム制約に直面し得る。例えば、多くの弁監視システム２０４、３０４および他のネットワーク接続デバイス（例えば、図１参照）を含む通信ネットワークにおいては、通信帯域幅制約は、弁監視システム２０４、３０４に対し、理想よりも低い率でデータを伝送するように要求し得る。他の実施形態では、システム制約は、他のシステムがデータを受け取ることが可能な率を限定し得る。
【００３５】
別の実施形態では、弁監視システム２０４、３０４は、弁監視システム２０４、３０４が値を伝送するように構成されたところの率よりかなり大きい率において、弁特性および動作パラメータを記録および分析するように構成され得る。例えば、弁監視システム２０４、３０４は、例え弁監視システム２０４、３０４が１時間に１回のみセンサデータを報告するように構成されていても、１Ｈｚでセンサデータを標本抽出するように構成され得る。これは、弁監視システム２０４、３０４が、後にホストシステムまたは他のシステムへ伝送されることとなる、制御弁２０８、３１０事象をより正確に追跡することを可能とし得る。
【００３６】
図４に切り替わると、弁監視システム４００はいくつかの機能モジュール４０２〜４１４を備え得る。弁監視システム４００は、弁監視システム４００の事象に関連付けられた時刻印を提供するためのタイマーモジュール４０４を備え得る。タイマーモジュール４０４は、絶対時間（例えば、特定日の特定時、分、秒、等）における時刻印を提供し得、またはタイマーモジュール４０４は相対時間（例えば、システム実行時間に関連する時間）における時刻印を提供し得る。ある実施形態では、タイマーモジュール４０４は弁監視システム４００とは別個であり得る。
【００３７】
通信インターフェースモジュール４０６は、１つ以上の通信リンクとインターフェースするように構成され得る。例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔベースの通信リンクを介して通信を行うために、通信インターフェースモジュール４０６は、インターネットプロトコル（ＩＰ）を使用して伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）パケットの作成および送信のために構成され得る。この組み合わせは、ＴＣＰ／ＩＰとして共通して参照される。別の実施形態では、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）をＴＣＰの代わりに使用し得る。この組み合わせは、ＵＤＰ／ＩＰとして共通して参照され得る。他の実施形態では、通信インターフェースモジュール４０６は、ＨＡＲＴ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商標）、ＷＯＲＬＤＦＩＰ（登録商標）、Ｄｅｖｉｃｅ−Ｎｅｔ（登録商標）、ＡＳ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、またはＣＡＮプロトコルとインターフェースするように構成され得る。
【００３８】
弁監視システム４００は、過程制御弁センサとのインターフェースのためのモジュールも備え得る。例えば、弁監視システム４００は、位置センサ２０６、３１８等の過程制御弁と関連付けられた位置センサとインターフェースするための位置センサインターフェースモジュール４０８を含み得る。弁監視システム４００は、過程制御弁または制御される過程と関連付けられる過程変数センサとのインターフェースのための過程変数センサインターフェースモジュール４１０も含み得る。過程変数センサは、流量センサ、圧力センサ、および温度センサを含み得る。位置センサインターフェースモジュール４０８および過程変数センサインターフェースモジュール４１０は、アナログセンサデータまたはデジタルセンサデータを受け取り、処理するように構成され得る。
【００３９】
弁監視システム４００は、センサデータおよび他のデータを分析し、記憶するためのモジュールも備え得る。例えば、弁監視システムは、位置センサインターフェースモジュール４０８または過程変数センサインターフェースモジュール４１０からのデータを処理するための、データ分析モジュール４１４を備え得る。データ分析モジュールは、ホストシステムまたは他のシステムへ伝送される、要約統計（例えば、最大、最小、および平均値）を生成するためのセンサデータについて統計分析を実施するように構成され得る。データ分析モジュール４１４は、センサデータからの過程制御弁の動作特性を計算するようにも構成され得る。例えば、データ分析モジュール４１４は、位置センサインターフェースモジュール４０８からの位置センサデータを使用して、過程制御弁を通る体積流量を計算し得る。データ分析モジュール４１４は、位置センサインターフェースモジュール４０８、過程変数センサインターフェースモジュール４１０、およびタイマーモジュール４０４からのデータの組み合わせからのデータを使用して、累積逃亡放射容量をも計算し得る。
【００４０】
データ記憶モジュール４１２を使用して、位置センサインターフェースモジュール４０８および過程変数センサインターフェースモジュール４１０からのデータを記憶し得る。データ記憶モジュール４１２は、計算またはデータ分析モジュール４１４からの他のデータをも記憶し得る。データ記憶モジュール４１２内のデータは、持続的記憶（例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、スタティックＲＡＭ）内に記憶され得、または、データは非持続的記憶（例えば、システムＲＡＭ）内に記憶され得る。
【００４１】
弁監視システム４００は、弁監視システム４００の、上述の機能モジュールとインターフェースする、またはそれを含むプロセッサモジュール４０２を含み得る。例えば、プロセッサモジュール４０２は、位置センサインターフェースモジュール４０８および過程変数センサインターフェースモジュール４１０からのデータを受け取るように、およびデータ分析モジュール４１４にデータを分析させるように構成され得る。プロセッサモジュール４０２は、データ分析モジュール４１４からデータを受諾するように、また通信インターフェースモジュール４０６を介してデータを伝送させるようにも構成され得る。本開示のある実施形態では、いくつかのモジュールは、プロセッサモジュール４０２から独立して互いに自動的にインターフェースするように構成され得る。例えば、位置センサインターフェースモジュール４０８は、時刻印を位置センサデータに関連付けるために、タイマーモジュール４０４からの時刻印データを自動的に要請するように構成され得る。位置センサインターフェースモジュール４０８は、時刻印データを処理のためにデータ分析モジュール４１４へ送るようにも構成され得る。過程変数センサインターフェースモジュール４１０は、類似のやり方で動作するように構成され得る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、上に記述された１つ以上のモジュールはホストシステムまたは他のシステム内に位置決めされ得る。例えば、データ分析モジュール４１４は、複雑なデータ分析を行うための処理パワーを含むホストシステム内に位置決めされ得る。このように、弁監視システム４００は、通信インターフェースモジュール４０６を介して、位置センサインターフェースモジュール４０８および過程変数センサインターフェースモジュール４１０によって読み取られた未加工センサデータを伝送するように構成され得る。ホストシステムまたは他のシステム内に配置されたデータ分析モジュール４１４は、次に、センサデータを分析し得る。
【００４３】
弁監視システム２０４、３０４は、既知の通信方法を使用して、ホストシステムまたは他のシステムと通信し得る。通信方法は、事前定義されたメッセージデータユニットフォーマットを使用して、通信インターフェース２０２、３０２を介し、メッセージを伝送する弁監視システム２０４、３０４を含み得る。例えば、弁監視システム２０４、３０４は、メッセージ経路決め情報（例えば、宛先およびソースアドレス）を含み得るデータユニットヘッダ５０２を備え得る、図５に図解されるメッセージデータユニッフォーマット５００を使用し得る。メッセージデータユニット５００は、例えば、受け取りシステムが弁監視システム２０４、３０４からすべてのデータユニット５００を受け取らなかったかどうか判定するために、デーを受け取るシステムによって使用されるための順序番号データフィールド５０４をも備え得る。
【００４４】
本開示の他の実施形態では、データユニット５００に含まれるデータは、他のデータフォーマット（例えば、ＸＭＬ、ＪＳＯＮ）を使用してフォーマットされ、伝送され得る。
【００４５】
データユニット５００は、時刻印データフィールド５０６も含み得、そこでは、時刻印データフィールド５０６はデータユニット５００内のデータが捕獲された時刻の表示を含む。代替的に時刻印データフィールド５０６は、データユニット５００が弁監視システムからホストシステムまたは他のシステムへ送られた時刻の表示を含み得る。
【００４６】
データユニット５００は、弁監視システム２０４、３０４によって測定または計算されたデータを含む、データフィールドも備え得る。例えば、データユニット５００は、弁２０８、３１０の測定されたまたは計算された位置を伝送するための弁位置データフィールド５０８を備え得る。データユニット５００は、少なくとも弁２０８、３１０の一部分を通る、測定されたまたは計算された体積流量を伝送するための、弁体積流量データフィールド５１０をも備え得る。
【００４７】
本開示のある実施形態では、データユニット５００は、弁からの逃亡放射の瞬間的または累積的容量の表示をも含み得る。別の実施形態では、データユニット５００は、未加工または最小加工センサデータを含み、ホストまたは他のシステムが弁からの逃亡放射の瞬間的または累積的容量を計算することを可能とする。
【００４８】
データユニット５００は、過程制御弁２０８、３１０の動作に関連する他のデータをも含み得る。他の弁データフィールド５１２は、例えば、過程制御弁の作動状態、過程制御弁における漏洩状態、過程制御弁の完全な変位、および過程制御弁が完全に閉じられなかった時間量に関連する１つ以上のデータを含み得る。
【００４９】
以前に論議されたように、圧力逃し弁を含むいくつかの過程制御弁２０８、３１０は、過程制御弁２０８、３１０が完全に閉じられたまま残らず、そしてその代わりに、閉じられた位置と開かれた位置との間を振動する条件を経験することが可能である。このいわゆる前漏れ条件は弁の飾りおよび座における過度の摩耗および破れに繋がり得る。この摩耗および破れは、時の経過につれて、弁２０８、３１０が漏れのない遮断を維持できず、逃亡気体解放をさらに追加することにつながる可能性がある。それゆえ、過程制御操作者前漏れデータの提供は、過程制御システム操作者が、逃亡放射を阻止する努力としてどの弁について操作者がより頻繁に保守をスケジューリングすべきかについて知ることを可能とし得る。それゆえ、弁前漏れデータフィールド５１４は、過程制御弁２０８、３１０前漏れデータを伝送するためのデータユニット５００内に含められ得る。
【００５０】
前漏れデータは、過程制御システム操作者に対し、過程制御システムはその最大容量に近づいているときを知らせるためにも有用であり得る。このことはいくつかの過程制御システム操作者にとっては重要であり得、何故ならば、いくつかのケースでは、過程制御システムが前漏れポイントに近づいているが、過程制御弁（例えば、圧力解放弁）の換気（「リフト」として知られる事象）を生じさせていないことは、いくつかの過程制御システムにとっては最適動作ポイントと考慮される。このように、前漏れデータは、過程制御システム操作者が、システムが最適動作レベルに到達することを許可するために過程制御システムの動作圧力をいつ増加または減少させるかを判定するのを援助するために有用となる可能性がある。例えば、過程制御システム操作者が新しい動作過程を試験しているとき、前漏れデータは、操作者に対し、過程制御サイクルのどこで操作者は動作圧力を減少させる必要があるかを知らせ得る。
【００５１】
無線、バッテリパワー過程制御デバイスの到来と共に、パワー消費が過程制御デバイスのパワーモジュールまたはバッテリが交換を必要とする時間間隔に影響するため、省エネの重要性が増加してきた。バッテリパワーデバイスの増加した動作時間は、とりわけ、過程変数サンプル数の限定およびやってくる定期的報告機会までの過程変数サンプルの記憶によって成し遂げられることが可能である。定期的報告機会の間隔は、無線ネットワーク接続のタイプおよび品質等の多くの要因に基づくことが可能である。
【００５２】
本明細書中に記述される方法例の様々な動作は、少なくとも部分的に、関連動作を実施するために一時的に構成された（例えば、ソフトウェアによって）または恒久的に構成された１つ以上のプロセッサにより実施され得る。一時的または恒久的構成であるにかかわらず、そのようなプロセッサは１つ以上の動作または機能を実施するために動作するプロセッサ実装型モジュールを構成し得る。本明細書において参照されるモジュールは、いくつかの実施形態例では、プロセッサ実装型モジュールを備え得る。
【００５３】
同様に、本明細書に記述される方法またはルーチンは、少なくとも部分的にはプロセッサ実装型であり得る。例えば、方法の動作の少なくともいくつかは、プロセッサまたはプロセッサ実装型ハードウェアモジュールの１つによって実施され得る。一定動作の実施は、１つ以上のプロセッサ間で分配され得、単一機械内に居留するばかりでなく、いくつかの機械間で展開される。いくつかの実施形態例では、プロセッサまたはプロセッサ群は、単一の場所内に位置決めされ得（例えば、家庭環境内、職場環境内、またはサーバファームとして）、一方他の実施形態では、プロセッサはいくつかの場所間で分配され得る。
【００５４】
さらに、図は実施形態を図解のみの目的で描く。当業者は、本明細書において図解される構造および方法の代替実施形態は、本明細書で記述される原理から逸脱することなく採用され得ることを、以下の論議から容易に認識されるであろう。
【００５５】
本開示を読み、当業者は、本明細書中に記述された原理を通し、過程制御デバイスのために収集された時刻印監視データに関する、システムおよび過程のためのさらなる代替的構造および機能設計を評価するであろう。このように、特定実施形態および適用が図解され、記述されてきたが、公開された実施形態は本明細書中に開示されたそのままの構造およびコンポーネントには制限されないことが理解されるであろう。当業者にとっては明白である様々な修正、変更および変異は、付属の特許請求の範囲に定義された精神および範囲から逸脱することなく、本明細書中に開示された方法および装置の取りまとめ、動作および詳細においてなされ得る。
【００５６】
「Ｔｉｍｅ−Ｓｔａｍｐｅｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ  Ｄａｔａ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」という名称の２０１２年２月２９日に出願された、米国特許仮出願第６１／６０５，１３１号の優先利益が主張され、その内容全体は参照によって本明細書中に明示的に組み込まれる。
【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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