(57)【要約】フィールドデバイスの制御及び監視方法が開示される。フィールドデバイスにおけるデータの収集方法は、収集すべきデータに関する一つ以上の変数の表示を受信することと、データの収集をトリガするための一つ以上のトリガ事象の指示を受信することと、一つ以上のトリガ事象の各々に関連する一つ以上の閾値を受信することと、一つ以上のトリガ事象を監視することと、一つ以上のトリガ事象の少なくとも一つが、対応するトリガ事象に関連する閾値の一つ以上と交差したときに、データ収集を起動することと、を含む。フィールドデバイスにおけるＰＩＤコントローラのチューニング方法は、ＰＩＤコントローラの制御パラメータに関する値を選択するための限定範囲を設定することと、限定範囲内に制限されている制御パラメータの値を選択することと、選択された値をフィールドデバイスに伝送することと、フィールドデバイスから、設定値変更に対するフィールドデバイスの応答の測定値を取得することと、取得した応答測定値をユーザに表示することと、を含む。
2016524232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給圧力源に連結された入口ポート、制御された圧力を出力するための出口ポート、及び排出ポートを有する調整器本体と、
入力において前記供給圧力源に連結され、かつ出力において前記出口ポートに連結された入口弁と、
入力において前記出口ポートに連結され、かつ出力において前記排出ポートに連結された出口弁と、
前記調整器本体内部に配置されており、前記出口ポートに供給される前記制御された圧力を調節するよう前記入口弁及び前記出口弁を作動させるように動作可能であるコントローラと、を備えており、前記コントローラが、プロセッサ、前記プロセッサにおいて実行可能なコンピュータ可読命令を有するコンピュータ可読メモリ、及び前記メモリ内に保存されたデータ収集モジュールを備えており、前記データ収集モジュールが、前記プロセッサにおいて実行されたときに、
収集すべきデータに関する一つ以上の変数の表示を受信し、
データ収集をトリガするための一つ以上のトリガ事象の指示を受信し、ここで、前記一つ以上のトリガ事象の各々がそれぞれの変数に関連し、
前記一つ以上のトリガ事象の各々に関連する一つ以上の閾値を受信し、
前記一つ以上のトリガ事象を監視し、
前記一つ以上のトリガ事象の少なくとも一つが、前記対応するトリガ事象に関連する前記閾値の一つ以上と交差したときに、データ収集を起動するように構成された、電子圧力調整器。
【請求項２】
前記一つ以上のトリガ事象の各トリガ事象に関連する前記一つ以上の閾値が、最大閾値及び最小閾値のいずれかまたは両方を含む、請求項１記載の電子圧力調整器。
【請求項３】
前記一つまたはトリガ事象の監視が、
前記一つ以上のトリガ事象のうちの一つのトリガ事象に対応するパラメータを測定して、前記トリガ事象に関連する前記パラメータの測定値を取得することと、
前記測定値と、前記トリガ事象に関連する前記最大閾値及び前記最小閾値の前記いずれかまたは両方の各々とを比較することによって、前記測定値が前記最大閾値超または前記最小閾値未満であるか否かを決定することと、を含む、請求項１または２記載の電子圧力調整器。
【請求項４】
前記データ収集モジュールが、前記プロセッサにおいて実行されたときに、
データ収集についてのサンプルレートの指示を受信し、
データを収集すべき期間の指示を受信し、
データ収集の起動時に、前記サンプルレートによって示された前記サンプルレートにおいて、かつ前記収集時間によって示された期間の間、前記データを収集するようにさらに構成された、請求項１から３のいずれか１項記載の電子圧力調整器。
【請求項５】
前記データ収集モジュールが、前記プロセッサにおいて実行されたときに、前記データ収集の完了時に、前記データをコンピューティングデバイスに伝送するようにさらに構成された、請求項１から４のいずれか１項記載の電子圧力調整器。
【請求項６】
前記データ収集モジュールが、前記プロセッサにおいて実行されたときに、前記データを前記コントローラのメモリ内に保存するようにさらに構成された、請求項１から５のいずれか１項記載の電子圧力調整器。
【請求項７】
前記データを、ユーザ指定のデータファイルフォーマットに従い前記メモリ内に保存す
る、請求項１から６のいずれか１項記載の電子圧力調整器。
【請求項８】
プロセス制御システムにおいて動作する圧力調整フィールドデバイスにおけるデータ収集方法であって、
プロセッサにおいて、収集すべきデータに関する一つ以上の変数の表示を受信することと、
プロセッサにおいて、データの収集をトリガするための一つ以上のトリガ事象の指示を受信することと、
プロセッサにおいて、前記一つ以上のトリガ事象の各々に関連する一つ以上の閾値を受信することと、
プロセッサによって、前記一つ以上のトリガ事象を監視することと、
プロセッサによって、前記一つ以上のトリガ事象の少なくとも一つが、前記対応するトリガ事象に関連する前記閾値の一つ以上と交差したときに、データ収集を起動することと、を含む、方法。
【請求項９】
トリガ事象についての前記一つ以上の閾値が、前記トリガ事象についての最大閾値及び最小閾値のいずれかまたは両方を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記一つまたはトリガ事象の監視が、
取得した測定値についての前記トリガ事象に関連する指定した変数を測定することと、
前記測定値と、前記対応するトリガ事象についての前記一つ以上の閾値とを比較することによって、前記測定値が前記一つ以上の閾値によって規定された範囲外であるか否かを決定することと、を含む、請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
データ収集についてのサンプルレートの指示、及び前記データ収集についての収集時間の指示を受信することと、
前記データ収集の起動時に、前記サンプルレートによって示された速度において、かつ前記収集時間によって示された期間の間、前記データを収集することと、をさらに含む、請求項８から１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記データ収集の完了時に、前記データを、前記圧力調整デバイスと通信的に連結されたコンピューティングデバイスに伝送することをさらに含む、請求項８から１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記コンピューティングデバイスによって前記データを受信し、前記受信したデータを前記コンピューティングデバイスのメモリ内のデータファイル内に保存することをさらに含む、請求項８から１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記データを、ユーザ指定のデータファイルフォーマットに従い前記データファイル内に保存する、請求項８から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
フィールドデバイスにおける比例・積分・微分（ＰＩＤ）コントローラのチューニング方法であって、
前記ＰＩＤコントローラの制御パラメータに関する値を選択するための限定範囲を設定することと、
前記限定範囲内に制限されている、前記制御パラメータの値を選択することと、
前記選択された値を前記フィールドデバイスに伝送することと、
前記フィールドデバイスから、設定値変更に対する前記フィールドデバイスの応答の測定値を取得することと、
前記取得した応答測定値をユーザに表示することと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記限定範囲の設定が、前記制御パラメータの前記値を選択するための、最小値及び最大値によって限定されたスライドバーを提供することを含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記限定範囲の設定が、上向き矢印及び下の矢印を有するボックスを提供することを含み、前記ユーザが、前記上向き矢印によって、前記限定範囲内の最大値に達するまで前記制御パラメータ値を継続的に変更し、前記下の矢印によって、前記限定範囲内の最小値に達するまで前記制御値を継続的に減少することができる、請求項１５または１６のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
前記限定範囲の設定が、前記限定範囲のサブセットである、前記制御パラメータについての推奨された範囲の指示を提供することを含む、請求項１５から１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記制御パラメータが、比例項、微分項、積分項、最大積分限界、最小積分限界、及びデッドバンドの一つ以上を含む、請求項１５から１８のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プロセス制御システム、より詳しくは、プロセス制御システムにおいて使用される、圧力調整器、及び圧力調整器用のパイロット負荷機構などのフィールドデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御システム、例えば、化学、石油または他のプロセスにおいて使用されるような分散またはスケーラブルプロセス制御システムは、通常、アナログバス、デジタルバスまたはアナログとデジタルとを組み合わせたバスを通じて、少なくとも一つのホストまたはユーザワークステーション及び一つ以上のフィールドデバイスと通信的に連結された一つ以上のプロセスコントローラを含む。フィールドデバイスは、例えば、制御弁、バルブポジショナ、スイッチ及びトランスミッタ（例えば、温度、圧力及び流量センサ）を含むことができ、弁の開閉及びプロセスパラメータの測定などのプロセス内の機能を実行する。プロセスコントローラは、フィールドデバイスによって為されたプロセス測定値、及び／またはフィールドデバイスに関連する他の情報を表す信号を受信し、この情報を使用して、制御ルーチンを実施して制御信号を生成する。この信号は、プロセスの動作を制御するために、バスを通じてフィールドデバイスに送信される。フィールドデバイス及びコントローラの各々からの情報は、通常、ユーザワークステーションによって実行される一つ以上のアプリケーションに利用可能なように構成される。これによりオペレータは、例えば、プロセスの現在の状態の視認、プロセスの動作の変更などのプロセスについての任意の所望の機能を実行することができる。フィールドデバイスが故障した場合には、プロセス制御システム全体の動作状態を無効にすることができる。
【０００３】
プロセスプラントにおけるフィールドデバイスは、場合によっては、圧力調整器を含む。圧力調整器は、ガスの圧力を調整するためにそれ単独で使用してもよいし、弁を作動させる空気圧駆動アクチュエータと組み合わせて使用してもよい。電子圧力調整器は、外部プログラマブル論理制御装置またはオンボードプログラミングによって制御することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、電子圧力調整器は調整器本体を備えており、この調整器本体は、供給圧力源に連結された入口ポート、制御された圧力を出力するための出口ポート、及び排出ポートを有する。電子圧力調整器は、入力において供給圧力源に連結され、かつ出力において出口ポートに連結された入口弁、及び入力において出口ポートに連結され、かつ出力において排出ポートに連結された出口弁も備える。電子圧力調整器は調整器本体内部に配置されたコントローラをさらに備えており、このコントローラは、出口ポートに供給される制御された圧力を調節するよう入口弁及び出口弁を作動させるように動作可能である。コントローラは、収集すべきデータに関する一つ以上の変数の表示を受信し、データの収集をトリガするための一つ以上のトリガ事象の指示を受信し、一つ以上のトリガ事象の各々に関連する一つ以上の閾値を受信し、一つ以上のトリガ事象を監視し、そして一つ以上のトリガ事象の少なくとも一つが、対応するトリガ事象に関連する閾値の一つ以上と交差したときに、データ収集を起動するようにプログラムされる。
【０００５】
別の態様では、プロセス制御システムにおいて動作する圧力調整フィールドデバイスにおけるデータ収集方法は、プロセッサにおいて、収集すべきデータに関する一つ以上の変数の表示を受信することを含む。方法はまた、プロセッサにおいて、データの収集をトリ
ガするための一つ以上のトリガ事象の指示を受信することと、プロセッサにおいて、一つ以上のトリガ事象の各々に関連する一つ以上の閾値を受信することと、を含む。方法は、さらに、一つ以上のトリガ事象を監視することと、一つ以上のトリガ事象の少なくとも一つが、対応するトリガ事象に関連する閾値の一つ以上と交差したときに、データ収集を起動することと、を含む。
【０００６】
なおも別の態様では、フィールドデバイスにおけるＰＩＤコントローラのチューニング方法は、ＰＩＤコントローラの制御パラメータに関する値を選択するための限定範囲を設定することと、限定範囲内に制限されている制御パラメータの値を選択することと、を含む。方法は、選択された値をフィールドデバイスに伝送することも含む。方法は、さらに、フィールドデバイスから、設定値変更に対するフィールドデバイスの応答の測定値を取得することと、取得した応答測定値をユーザに表示することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の原理に従い構成された、一つ以上のインテリジェント調整器アセンブリを有するプロセス制御システムの概略図である。
【図２】本開示の原理に従い構成された、インテリジェント調整器アセンブリの一つのバージョンの断面側面図である。
【図３】実施形態に従う、セットアップルーチンによって生成された、いくつかの実施例のディスプレイを描写する。
【図４】インテリジェント調整器を用いて一つ以上のインターフェース操作を実行するためのディスプレイの実施例のスクリーンショットである。
【図５】実施例のＰＩＤコントローラを例証するブロック図である。
【図６Ａ】図５の実施例のスクリーンショットの、ＰＩＤコントローラのチューニングを促進するチューン部の詳細図である。
【図６Ｂ】図６Ａのチューン部の設定値部を描写する。
【図７】図４の実施例のスクリーンショットの、プロファイルビルダパネルを含むプロファイル部の詳細図である。
【図８】図４の実施例のスクリーンショットのデータ獲得部の詳細図である。
【図９】図４の実施例のスクリーンショットの設定部の詳細図である。
【図１０】図４の実施例のスクリーンショットの診断ツール部の詳細図である。
【図１１】いくつかの実施形態における図４のディスプレイに含まれるパワーユーザタブの詳細図である。
【図１２】本開示の実施形態に従う、フィールドデバイスにおけるデータ収集方法のフローチャートである。
【図１３】本開示の実施形態に従う、フィールドデバイスにおけるＰＩＤコントローラのチューニング方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示は、圧力調整器などの、プロセス制御システムのフィールドデバイスのためのインテリジェントパイロット負荷機構に関し、例えば、特に、調整器を監視及び／または制御するための、圧力調整器との相互作用方法に関する。とりわけ、圧力調整器との相互作用及びその制御を促進するルーチンが開示される。ルーチンによって、ユーザは、圧力調整器の動作をセットアップし、調整器の制御パラメータをチューニングし、調整器のチューニング中及び／または調整器のオンライン動作中に収集されたデータを獲得し、調整器によって実行される一つ以上のコマンドを含むプロファイルを構成してかかるプロファイルを調整器にダウンロードし、調整器のチューニング及び動作中にリアルタイムにおいて調整器パラメータを監視し、調整器の自動診断試験を実行することなどができる。本明細書に記述するさまざまなルーチンは、調整器の特定の設定可能な及び／または調節可能なパラメータの範囲を限定することによって、調整器とのインテリジェント相互作用を促進
する。これによりユーザが、調整器からデータを獲得するためのトリガをセットアップし、調整器の自動試験を実行するためのトリガをセットアップできるため、所望されていない及び／または調整器を損傷する可能性があるパラメータ値を用いた調整器のプログラミングが回避される。
【０００９】
ここで図１を参照すると、本開示の一つのバージョンに従い構成されたプロセス制御システム１０が、プロセスコントローラ１１と通信する一つ以上のフィールドデバイス１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２及び７１を組み込んで描写される。プロセスコントローラ１１は、同様に、データヒストリアン１２及びその各々がディスプレイ画面１４を有する一つ以上のユーザワークステーション１３と通信する。このような構成のため、コントローラ１１は、フィールドデバイス１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２及び７１、並びにワークステーション１３に信号を供給かつそれらから信号を受信して、プロセス制御システムを制御する。
【００１０】
さらなる詳細において、図１に描写するバージョンのプロセス制御システム１０のプロセスコントローラ１１は、入出力（Ｉ／Ｏ）カード２６及び２８を通じたハードワイヤード通信接続を通じて、フィールドデバイス１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２に接続される。データヒストリアン１２は、データを保存するための、任意の所望のタイプのメモリ及び任意の所望のまたは公知のソフトウェア、ハードウェアまたはファームウェアを有する任意の所望のタイプのデータ収集ユニットであってもよい。さらに、データヒストリアン１２は、図１には別個のデバイスとして例証するが、代わりにまたは追加的に、ワークステーション１３またはサーバなどの別のコンピュータデバイスのいずれかの一部であってもよい。コントローラ１１は、実施例として、Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔによって販売されているＤｅｌｔａＶ（商標）コントローラであってもよく、例えば、イーサネット接続であってもよい通信ネットワーク２９を通じて、ワークステーション１３及びデータヒストリアン１２に通信的に接続される。
【００１１】
前述のように、コントローラ１１は、ハードワイヤード通信スキームを使用して、フィールドデバイス１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２に通信的に接続されるものとして例証される。この通信スキームは、任意の所望のハードウェア、ソフトウェア及び／またはファームウェアを使用し、例えば、標準的な４〜２０ｍＡ通信、及び／または例えば、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信プロトコル、ＨＡＲＴ（登録商標）通信プロトコルなどの任意のスマート通信プロトコルを使用した任意の通信を含むハードワイヤード通信を実施することができる。フィールドデバイス１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２は、例えば、センサ、圧力調整器、制御弁アセンブリ、トランスミッタ、ポジショナなどの任意のタイプのデバイスであってもよい。一方で、Ｉ／Ｏカード２６及び２８は、任意の所望の通信またはコントローラプロトコルに適合する任意のタイプのＩ／Ｏデバイスであってもよい。図１に例証する実施形態では、フィールドデバイス１５、１６、１７、１８は、アナログ回線を通じてＩ／Ｏカード２６と通信する標準的な４〜２０ｍＡデバイスであり、一方で、デジタルフィールドデバイス１９、２０、２１、２２は、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル通信を使用して、デジタルバスを通じてＩ／Ｏカード２８と通信するＨＡＲＴ（登録商標）通信デバイス及びＦｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスなどのスマートデバイスであってもよい。当然ながら、フィールドデバイス１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２は、将来開発される任意のスタンダードまたはプロトコルを含む、任意の他の所望のスタンダード（複数可）またはプロトコルに適合することができる。
【００１２】
さらに、図１に描写するプロセス制御システム１０は、制御されるプラント内に配置された多くの無線フィールドデバイス６０、６１、６２、６３、６４及び７１を含む。フィールドデバイス６０、６１、６２、６３、６４は、トランスミッタ（例えば、プロセス変
数センサ）として描写される。一方で、フィールドデバイス７１は、例えば、制御弁及びアクチュエータを含む制御弁アセンブリとして描写される。無線通信は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたは現在知られている、もしくは後に開発されるそれらの任意の組み合わせを含む任意の所望の無線通信機器を使用して、コントローラ１１とフィールドデバイス６０、６１、６２、６３、６４及び７１との間に構築することができる。図１に例証するバージョンでは、アンテナ６５が、トランスミッタ６０との無線通信を実行するように、それに連結され、それに専用に設けられる。一方で、アンテナ６７を有する無線方式ルータまたは他のモジュール６６が、トランスミッタ６１、６２、６３及び６４との無線通信に集合的に対処するようにそれらに連結される。同様に、アンテナ７２が、制御弁アセンブリ７１との無線通信を実行するように、それに連結される。フィールドデバイスまたは関連ハードウェア６０、６１、６２、６３、６４、６６及び７１は、適切な無線通信プロトコルによって使用されるプロトコルスタック動作を実施し、アンテナ６５、６７及び７２を通じて無線信号を受信、デコード、ルート、エンコード及び送信してプロセスコントローラ１１と、トランスミッタ６０、６１、６２、６３、６４及び制御弁アセンブリ７１との間の無線通信を実施することができる。
【００１３】
所望に応じて、トランスミッタ６０、６１、６２、６３、６４は、さまざまなプロセスセンサ（トランスミッタ）とプロセスコントローラ１１との間の唯一のリンクを構成することができる。これらはそのようなものとして、正確な信号をコントローラ１１に送信する信頼性を有し、プロセス性能を落とさないことを保証する。トランスミッタ６０、６１、６２、６３、６４は、しばしば、プロセス変数トランスミッタ（ＰＶＴ）として参照され、故に、制御プロセス全体の制御に重要な役割を果たすことができる。さらに、制御弁アセンブリ７１は、制御弁アセンブリ７１内のセンサによって為された測定の値、または制御弁アセンブリ７１によって生成もしくは計算された他のデータを、その動作の一部としてコントローラ１１に提供することができる。当然ながら、公知のように、制御弁アセンブリ７１は、コントローラ１１から制御信号を受信して、プロセス全体内の流量などの物理的パラメータをもたらすこともできる。
【００１４】
プロセスコントローラ１１は、各々がそれぞれのアンテナ７５及び７６に接続された一つ以上のＩ／Ｏデバイス７３及び７４に連結される。これらのＩ／Ｏデバイス７３、７４及びアンテナ７５、７６は、トランスミッタまたはレシーバとして動作し、一つ以上の無線通信ネットワークを通じて、無線フィールドデバイス６１、６２、６３、６４及び７１との無線通信を実行する。フィールドデバイス（例えば、トランスミッタ６０、６１、６２、６３、６４及び制御弁アセンブリ７１）間の無線通信は、例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）プロトコル、Ｅｍｂｅｒプロトコル、ＷｉＦｉプロトコル、ＩＥＥＥ無線標準などの一つ以上の公知の無線通信プロトコルを使用して実行することができる。なおもさらに、Ｉ／Ｏデバイス７３及び７４は、これらの通信プロトコルによって使用されるプロトコルスタック動作を実施し、アンテナ７５及び７６を通じて無線信号を受信、デコード、ルート、エンコード及び送信してコントローラ１１と、トランスミッタ６０、６１、６２、６３、６４及び制御弁アセンブリ７１との間の無線通信を実施することができる。
【００１５】
図１に例証するように、コントローラ１１は、慣習的に、メモリ７８内に保存された一つ以上のプロセス制御ルーチン（またはその任意のモジュール、ブロックまたはサブルーチン）を実施または監督するプロセッサ７７を含む。メモリ７８内に保存されたプロセス制御ルーチンは、プロセスプラント内で実施される制御ループを含むまたはそれに関連することができる。大まかに言えば、公知のように、プロセスコントローラ１１は、一つ以上の制御ルーチンを実行し、フィールドデバイス１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、６０、６１、６２、６３、６４及び７１、ユーザワークステーション１３並びにデータヒストリアン１２と通信して、任意の所望の方法（複数可）でプロセスを制御
する。さらに、その各々が制御弁アセンブリとして描写される、図１におけるフィールドデバイス１８、２２及び７１の任意のいずれかは、本開示の原理に従い構成されたインテリジェント制御弁アクチュエータを含むことができる。これらは、プロセスコントローラ１１と通信してアクチュエータの調子及び完全性の監視を促進する。
【００１６】
ここで図２を参照すると、説明のために、図１のフィールドデバイス７１が、本開示の原理に従い構成されたインテリジェント調整器アセンブリ１００として示される。図２のインテリジェント調整器アセンブリ１００は、調整器１０２、パイロットデバイス１０４及びフィードバック圧力センサ１０６を含む。さらに、図２は、パイロットデバイス１０４と通信的に連結されたオプショナルパーソナルコンピューティングデバイス１０８を描写し、これは、後に記述するように、パイロットデバイス１０４とのユーザ相互作用を可能にする。
【００１７】
調整器１０２は、弁本体１１０及び制御アセンブリ１１２を含む。弁本体１１０は、入口１１４、出口１１６、及び座面１２０を画定するギャラリ１１８を画定する。制御アセンブリ１１２は、弁本体１１０内において前進し、ダイヤフラムアセンブリ１２４に動作可能に接続された制御要素１２２を含む。制御要素１２２は、座面１２０と密封係合する閉鎖位置と、ダイヤフラムアセンブリ１２４にわたる圧力変化に反応して座面１２０から間隙をあけた開放位置との間を移動可能である。描写するように、ダイヤフラムアセンブリ１２４は、調整器１０２の弁本体１１０のダイヤフラムキャビティ１２８内に配置されたダイヤフラム１２６を含む。ダイヤフラム１２６の底面１３０は、弁本体１１０の出口１１６と流体的に連絡し、ダイヤフラム１２６の上面１３２は、弁本体１１０内のパイロット開口１５０を通じて、パイロットデバイス１０４と流体的に連絡する。
【００１８】
パイロットデバイス１０４は、弁本体１３４、入口弁１３６、排気弁１３８、圧力センサ１４０及び出口アダプタ１４２を含む。弁本体１３４は、入口ポート１４４、排出ポート１４６及び出口ポート１４８を画定する。入口ポート１４４は、後に記述するように、調整器１０２のドーム１５２に負荷をかけるための供給ガス源に接続されるように構成される。描写するように、入口弁１３６は、入口ポート１４４に隣接して配置され、排気弁１３８は、排出ポート１４６に隣接して配置される。出口アダプタ１４２は、出口ポート１４８から弁本体１１０内のパイロット開口１５０に延伸する。それ故に、出口アダプタ１４２は、パイロットデバイス１０４と調整器１０２との間の流体連絡をもたらす。圧力センサ１４０が、パイロットデバイス１０４の弁本体１３４内に、入口弁１３６と出口弁１３８との間の位置において配置される。そのようなものとして、圧力センサ１４０は、入口弁１３６と出口弁１３８との間の圧力に加えて、出口ポート１４８、出口アダプタ１４２、及びダイヤフラム１２６の上面１３２に隣接するダイヤフラムキャビティ１２８内の圧力を検知するように動作可能である。ダイヤフラムキャビティ１２８のこの部分は、調整器１０２のドーム１５２として参照することができる。パイロットデバイス１０４の一つのバージョンでは、入口弁１３６及び排気弁１３８は、パルス幅変調（ＰＷＭ）電磁弁などの電磁弁であってもよく、圧力センサ１４０は、圧力トランスデューサであってもよい。さらに、入口弁１３６及び排気弁１３８並びに圧力センサ１４０は、オンボードコントローラ１５４と通信的に連結することができる。このコントローラ１５４は、下記のように、パイロットデバイス１０４の論理を保存し、かつ／またはその機能性のいくつかもしくはすべてを管理することができる。
【００１９】
図２をなおも参照すると、アセンブリ１００のフィードバック圧力センサ１０６は圧力トランスデューサを含み、これは、調整器１０２の出口１１６における圧力を検出し、信号を、パイロットデバイス１０４、より詳しくは、パイロットデバイス１０４のオンボードコントローラ１５４に伝送するように配置される。フィードバック圧力センサ１０６からの、オンボードコントローラ１５４が受信した信号に基づいて、パイロットデバイス１
０４は、入口弁１３６及び排気弁１３８を開放及び／または閉鎖することによって、調整器１０２のドーム１５２内の圧力を制御する。この圧力が、立ち代わって、制御要素１２２の位置を制御し、最終的には調整器１０２の出口１１６における圧力を制御する。
【００２０】
特に、正常動作中、調整器１０２の出口１１６における圧力は、調整器１０２のドーム１５２内の圧力を調節することによって、所望のように制御及び維持される。これは、パイロットデバイス１０４及びフィードバック圧力センサ１０６の動作を通じて達成される。例えば、一つのバージョンでは、フィードバック圧力センサ１０６は、出口１１６における圧力を２５ミリ秒毎に検出し、信号をパイロットデバイス１０４のオンボードコントローラ１５４に伝送する。オンボードコントローラ１５４は、出口１１６における圧力を表すこの信号と、所望の設定値圧力とを比較することによって、出口圧力が設定値圧力未満、それと等しい、またはそれを超えているかを決定する。パイロットデバイス１０４は、この決定に基づいて、入口弁１３６及び排気弁１３８のいずれかまたは両方を操作して、ドーム１５２内の圧力を調節する。つまり、検知した出口圧力が所望の設定値圧力未満である場合には、オンボードコントローラ１５４は、入口弁１３６を作動させる（例えば、入口弁１３６を開放かつ排気弁１３８を閉鎖するように命令する）。この構成では、ガスがパイロットデバイス１０４の入口ポート１４４に入り、ドーム１５２内の圧力を増大することによって、ダイヤフラムアセンブリ１２４が、制御要素１２２を図２の位置付けに対して下方に推し進める。これにより調整器１０２を開放し、流量を増大し、最終的には出口１１６における圧力を増大する。対照的に、フィードバック圧力センサ１０６によって出口１１６において検知された圧力が所望の設定値圧力を超えていると決定した場合には、オンボードコントローラ１５４は、排気弁１３８を作動させる（例えば、排気弁１３８を開放かつ入口弁１３６に命令する）。この構成では、ドーム１５２内のガスがパイロットデバイス１０４の排出ポート１４６を通って排出され、ダイヤフラム１２６の上面１３２における圧力を減少する。これにより出口圧力によって、ダイヤフラムアセンブリ１２４及び制御要素１２２を図２の位置付けに対して上方に推し進めることができる。これにより調整器１０２を閉鎖し、流量を減少し、最終的には出口１１６における圧力を減少する。
【００２１】
前の記述に基づいて、パイロットデバイス１０４及びフィードバック圧力センサ１０６が、互いと組み合わさって動作し、断続的に、さらには頻繁に、調整器１０２の出口１１６における圧力を監視し、出口１１６における圧力が設定値圧力と等しくなるまで、ドーム１５２内の圧力を調節することが認識されるはずである。
【００２２】
実施形態では、図２を参照して記述したパーソナルコンピューティングデバイス１０８は、メモリデバイス（例えば、例としてフラッシュメモリ、ＲＡＭ、磁気媒体などの揮発性または不揮発性メモリデバイス）、または他の非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、光ディスクなど）に保存されたコンピュータ可読命令として具現された一つ以上のルーチンを含む。一つ以上のルーチンは、パーソナルコンピューティングデバイス１０８のユーザによる、インテリジェント調整器１００との相互作用を促進することができる。（コンピュータと交換可能なものとして参照される）パーソナルコンピューティングデバイス１０８は、実施例として、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＲＳ−２３２、ＲＳ−４８５、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、または任意の他の適切な通信接続を含む任意の公知の方法でインテリジェント調整器１００と通信的に連結することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ１０８と調整器１００との間の接続は、一時的である。例えば、コンピュータ１０８は、調整器１００に接続され、調整器１００をプログラムし、調整器１００から情報をダウンロードし、情報を調整器１００にアップロードし、調整器１００の診断を実行することなどを行う。他の実施形態では、コンピュータ１０８と調整器との間の接続は、永久的または半永久的である。例えば、実施例の実施形態では、コンピュータ１０８は、コントローラ１１を通じて連結されたワークステーション１４と通信
する。
【００２３】
コンピュータ１０８、とりわけ、コンピュータ１０８のプロセッサは、プロセッサに、調整器１００の設定、管理、保守、診断及び／または動作に関連するアクションを実行させる一つ以上のルーチンを実行することができる。例えば、ルーチンの一つは、調整器１００の自動チューニング手順を実行することができる。ルーチンの一つは、調整器１００の手動チューニングを促進することができる。ルーチンは、プロセッサに、一つ以上の刺激に対する調整器の応答を表示させることができ、実施形態では、表示された応答は、実際上図形であってもよい（例えば、プロット画面であってもよい）。ルーチンによって、ユーザは、調整器１００の設定値をプログラムすることができる。コントローラ１５４は、比例・積分・微分（ＰＩＤ）コントローラを含むまたはそれを実装することができる。一つ以上のルーチンによって、ユーザは、ＰＩＤコントローラの比例、微分及び／もしくは積分定数及び／もしくは積分限界、並びに／またはデッドバンドパラメータを調節することができる。他のルーチンによって、ユーザは、調整器１００にデータを獲得及び保存させ、そして保存されたデータを調整器１００から検索することができる。なおも別のルーチンによって、ユーザは、特定の状況において（例えば、特定の圧力、誤差または入力信号が閾値に到達したときに）データを収集するためのトリガをセットアップすることができる。他のルーチンによって、ユーザは、制御モードを設定し、較正を実行し、制御限界を設定し、ダイヤフラム保護値を設定し、診断手順（例えば、電磁漏れ試験）を実行することなどを行うことができる。さらに、一つ以上のルーチンは、調整器１００におけるプロファイルの使用を促進することができる。
【００２４】
実施形態では、一つ以上のルーチンは、調整器１００のコントローラ１５４の初期セットアップを促進し、コンピューティングデバイス１０８とコントローラ１５４との間の通信をセットアップするセットアップルーチンを含む。図３は、実施形態に従う、セットアップルーチンによって生成された、いくつかの実施例のディスプレイ１７０を描写する。ディスプレイ１７０は、ディスプレイのシーケンスにおいてユーザに、例えば、デバイス１００の据え付け時及び起動時に提示することができる。ノード及びモデルウィンドウ１７０ａがユーザに提示され、ユーザは、調整器１００のノードアドレス、及び調整器１００のモデル情報（例えば、モデルタイプ）を入力することができる。ノード及びモデルウィンドウ１７０ａにおいて、ユーザは、コンピューティングデバイス１０８と通信する調整器１００の単一のノードアドレスを入力し、かつ／または例えば、コンピューティングデバイス１０８と通信する複数の調整器がデイジーチェーン方式で接続されている場合には、コンピューティングデバイス１０８と通信する複数の調整器のそれぞれに、いくつかのノードアドレスを入力することができる。制御モードウィンドウ１７０ｂがユーザに提示され、ユーザは、コントローラ１５４についてのフィードバックモードを選択することができる。ドロップダウンメニューにおいて、フィードバックモードのいくつかのオプションをユーザに提示することができる。フィードバックモードのオプションは、外部フィードバックモード、内部フィードバックモード、及びカスケードフィードバックノードのうちの一つ以上を含むことができる。外部フィードバックを選択すると、フィードバックセンサ１０６などの外部ソースからのフィードバックを受信するように、コントローラ１５４をセットアップすることができる。内部フィードバックモードが選択された場合には、コントローラ１５４の内部センサを使用してフィードバックを提供することができる。カスケードフィードバックモードが選択された場合には、例えば、実施形態では、外部センサ及び内部センサを使用してカスケード方式においてフィードバックを提供することができる。
【００２５】
センサレンジウィンドウ１７０ｃにおいて、ユーザは、コントローラ１５４から受信したフィードバックをプロットするのに使用される、測定値のデフォルトレンジ及びデフォルト単位を入力することができる。ウィンドウ１７０ｃにおいて入力される適切な範囲は
、ウィンドウ１７０ｂにおいて選択されたフィードバックモードに応じて決められてもよい。例えば、外部フィードバックモードが選択された場合には、適切な測定単位が「％」であり、適切な範囲は、０〜１００であってもよい。別の実施例として、例えば、内部フィードバックが選択された場合には、適切な単位は、ポンド毎平方インチ（「ｐｓｉｇ」）であり、適切な範囲は、０〜１００であってもよい。
【００２６】
調整器ウィンドウ１７０ｄがユーザに提示され、ユーザは、例えば、調整器１００の品番、調整器１００の製造番号などの調整器１００に関する情報などを入力することができる。次に、ウィンドウ１７０ｅにおいて、ユーザは、デフォルトＰＩＤコントローラ設定をコントローラ１５４にダウンロードすることができる。さらに、ウィンドウ１７０ｆがユーザに提示され、ユーザは、（詳細については後述する）ダイヤフラム保護モードを有効にすることができる。ディスプレイ１７０ａ〜１７０ｆのいくつかをスタートアップルーチンから除外し、かつ／または追加のディスプレイをスタートアップルーチンに追加できることに留意されたい。さらに、スタートアップルーチンのディスプレイは、任意の所望の順序でユーザに提示することができる。
【００２７】
ここで図４を参照すると、例示的なディスプレイ２００が、コンピュータ１０８において動作する一つ以上のルーチンによって生成された画面を描写する。ディスプレイ２００は、プロット画面２０２、一連のプロット画面変数制御２０４、機能タブエリア２０６、及びフッターエリア２０８を描写する。プロット画面２０２は、ユーザに、調整器１００の設定値設定と、設定値に対する調整器１００の応答との間の時々刻々の相互作用の明確な画像表示を提供する。同時に、プロット画面変数制御２０４は、プロット画面２０２に表示された変数の選択及び制御を促進する。プロット画面変数制御２０４は、プロット画面２０２にトラックまたはプロットされ得る変数を表示し、この画面においてユーザは、ユーザがトラック及び／またはプロットを望む、コントローラ１５４への入力ソースを選択することができる。プロット画面２０２においてトラックまたはプロットされる入力ソースは、デフォルトによってプロット画面２０２にプロットされた一つ以上のデフォルト変数、及び／またはユーザがプロット画面２０２においてプロットすることを選択できる、ユーザが選択した変数を含むことができる。実施例のディスプレイ２００では、ポット画面変数制御２０４は、設定値及びフィードバックデータがデフォルトによってプロットされていることを表し、ユーザは、調整器１００内部にあるさまざまなセンサによって提供されたデータなどの最大二つの追加の変数をトラックまたはプロットすることを選択できる。実施形態では、プロット画面２０２に表示する一つ以上の追加の変数が選択されると、一つ以上の追加の変数を表示するための補助的な縦軸を、画面２０２に表示することができる。
【００２８】
機能タブエリア２０６は、前述のさまざまなルーチンの実施及びそれらとの相互作用を促進する。例えば、タブ２１０ａの起動（すなわち、タブ２１０ａに関する情報を最前面に提示）では、調整器１００のパラメータのチューニングに関連する制御を表示し、（図４のディスプレイ２００に描写されるような）タブ２１０ｂの起動では、調整器１００に関するプロファイルの使用に関連する制御を表示し、タブ２１０ｃの起動では、トラッキング、レコーディング、ダウンローディング、及び調整器１００のデータに関連する他のアクションの実行に関連する制御を表示し、タブ２１０ｄの起動では、調整器１００の設定に関連する制御を表示し、タブ２１０ｅの起動では、調整器１００についての診断ルーチンの実行に関連する制御を表示する。
【００２９】
フッターエリア２０８は、コンピュータ１０８と通信的に連結されており、ルーチンを現在動作している調整器１００に関する情報を表示する。例えば、図３のディスプレイ１７０を通じて入力されたいくつかまたはすべての情報を、フッターエリア２０８に表示することができる。フッターエリア２０８における情報は、例えば、モデル情報、製造番号
情報、ノードアドレス情報、品番情報、（例えば、複数の調整器がデイジーチェーン方式で接続されている場合に）ルーチンなどと現在通信しているユニットなどを含むことができる。
【００３０】
前述のように、コンピュータ１０８において動作するルーチンは、コントローラ１５４との相互作用及びその制御を促進することができる。実施形態では、コントローラ１５４は、オンボードコントローラ１５４のメモリデバイスに保存された機械可読命令を実行するように動作可能な多目的プロセッサを備える。他の実施形態では、コントローラ１５４は、例えば、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣなどのプログラマブル論理デバイスを備える。いかなる場合においても、オンボードコントローラ１５４は、例えば、開始または停止動作、設定値変更、動作状態の変化などの状況において、調整器１００が自己調整するように動作できる。例えば、オンボードコントローラ１５４がＰＩＤコントローラを含むまたは実装する場合には、コントローラ１５４は、コンピュータ１０８、より具体的には、コンピュータ１０８によって実行される一つ以上のルーチンと通信するように構成された（例えば、メモリデバイス内に保存された機械可読命令の形態の）チューニングモジュールを含むことができる。これによりユーザは、ＰＩＤコントローラの制御パラメータを設定及びチューニングすることができる。コントローラ１５４のチューニングモジュールは、値がコンピュータ１０８においてユーザによって調節される場合には、コンピュータ１０８からの値として制御パラメータ値を受信し、制御パラメータを受信した制御パラメータ値に設定し、受信した制御パラメータ値に設定された制御パラメータを用いて制御ループ応答を測定し、コンピュータ１０８において測定した応答データをユーザに表示するコンピュータ１０８に提供するように構成できる。それ故に、リアルタイム応答データが、ユーザに利用可能なように構成され、これによりユーザは、ＰＩＤコントローラの制御パラメータをチューニングして所望の制御ループ応答の達成を促進することができる。
【００３１】
大まかに言えば、ＰＩＤコントローラは、出口１１６における所望の圧力（設定値）と、圧力調整器１０２の出口１１６における実際の圧力との差異に基づいて誤差信号を生成するように動作する。とりわけ、ＰＩＤコントローラは、出口１１６における所望の圧力を示す設定値と、出口１１６において測定され、フィードバック圧力センサ１０６から受信した実際の圧力とを比較することによって、所望の圧力と出口１１６における実際の圧力との間の差異を表す誤差信号を生成することができる。所望の圧力と実際の圧力との差異がごくわずかまたは存在しない（ゼロ）場合には、パイロットデバイス１０４におけるいかなる調節も実行する必要がない。しかしながら、無視できないまたはゼロ以外の誤差信号がＰＩＤコントローラによって生成された場合には、コントローラ１５４は、誤差を最小限にするように作用することができる。誤差がコントローラ１５４に提供された設定値の変化によって引き起こされた場合には、コントローラ１５４は、ドーム１５２内の圧力を調節することによって、出口１１６における圧力を新規の設定値に下げるまたは上げるように作用する。設定値が一定のままである場合には、誤差がデバイス１００の動作パラメータの変化に起因するものであり、コントローラ１５４は、ドーム圧力を調節して、出口圧力を、設定値によって示される所望の圧力に戻すように作用する。
【００３２】
図５を手短に参照すると、実施例のＰＩＤコントローラ２４８のブロック図が、比例ブロック２５０、積分ブロック２５１及び微分ブロック２５２を有するものとして例証される。（例えば、図２のセンサ１０６からの）フィードバック信号が微分ブロック２５２に加えられ、ここで、フィードバック信号の微分値（または、変化率）に微分定数Ｋｄを乗算してフィードバック信号を減衰した後、加算ジャンクション２５３においてフィードバック信号と設定値とを比較する。加算ジャンクション２５３の出力における誤差信号が、比例ブロック２５０及び積分ブロック２５１に加えられる。比例ブロック２５０は、誤差信号に比例定数Ｋｐを乗算する。積分ブロック２５１は、累積した誤差の積分を算出または別な方法で決定し、累積した誤差の積分に積分定数Ｋｉを乗算する。ブロック２５０、
２５１の出力は、加算ジャンクション２５４に加えられ、ここでＰＩＤコントローラ２４８の出力誤差信号が生成される。
【００３３】
ＰＩＤコントローラのチューニングは、通常、比例定数Ｋｐ、積分定数Ｋｉ及び／または微分定数Ｋｄなどの、ＰＩＤコントローラ２４８の制御パラメータにとっての最適値を選択することによって、制御ループの所望の応答特性を達成することを含む。実施形態では、ＰＩＤコントローラ２４８のチューニングは、制御パラメータの値を調節することによって、制御ループのさまざまな動作パラメータ間の所望のバランスを達成することを伴う。このさまざまな動作パラメータには、例えば、制御ループによってどの程度速く所望の設定値に到達するかを特徴づける立ち上がり時間、設定値変更に対する制御ループの応答におけるオーバーシュート及び／またはリンギングの量を特徴づける制御ループの不安定性、応答の設定時間、応答におけるオフセットまたは定常偏差などがある。例えば、比例定数Ｋｐの値を増大すると、ＰＩＤコントローラによって生成された誤差の変化に対してより速く応答するが、応答におけるより大きなオーバーシュート及びより高い度合いのリンギングも招き得る。オーバーシュート及び／またはリンギングの程度を減少するために、より低い値の比例定数Ｋｐが要求される場合がある。しかしながら、より低い値の比例定数Ｋｐでは、ループの応答時間がより遅くなる。
【００３４】
いくつかの状況では、制御ループを設定値によって示される所望の値よりもわずかに高いまたは低い値に定め、これにより応答のオフセットまたは定常偏差が生じる。そのようなオフセットは、積分定数Ｋｉの値を増大することによって補正することができる。微分定数Ｋｄの値の調節によって、応答におけるオーバーシュート及びリンギングは補正できるが、システムを過剰減衰し、システム応答もより遅くなる場合がある。実施形態では、コントローラ１５４のＰＩＤコントローラ部分の制御パラメータ（例えば、比例定数、積分定数、微分定数及び／または詳細を後述する他のＰＩＤ制御パラメータ）の注意深い選択及びチューニングは、コンピュータ１０８において動作する一つ以上のルーチンによって促進される。
【００３５】
いくつかの実施形態では、コントローラ１５４に含まれるＰＩＤコントローラは、積分ブロック２５１及び／または微分ブロック２５２を除外する。例えば、積分ブロック２５１及び微分ブロック２５２が除外されている場合には、ＰＩＤコントローラは、比例コントローラとして作用し、比例定数Ｋｐによって重みを付けられた比例項だけに基づいて誤差を生成する。別の実施例として、微分ブロック２５２が除外されている場合には、ＰＩＤコントローラは、比例及び積分コントローラとして作用し、比例定数Ｋｐによって重みを付けられた比例項と、積分定数Ｋｉによって重みを付けられた積分項との和に基づいて誤差信号を生成する。
【００３６】
ここで図６Ａを参照すると、チューニングタブ２１０ａが選択された機能タブエリア２０６の詳細図が例証される。チューニングタブ２１０ａにおいて、ユーザは、設定値変更をコントローラ１５４に提供し、コントローラ１５４のＰＩＤコントローラにおける制御パラメータを調節し、そしてＰＩＤコントローラにおける制御パラメータが、選択された制御パラメータ値に設定されているときの、提供された設定値変更に対するシステム１００の応答を観測することができる。チューニングタブ２１０ａは、設定値パネル３０２及びＰＩＤパラメータパネル３０４を含む。設定値パネル３０２において、ユーザは、コントローラ１５４内のＰＩＤコントローラのチューニングに使用される設定値ソースを選択することができる。エリア３０６は、ドロップボックス、リスト、またはいくつかの使用可能なオプションからあるオプションを選択することができる任意の他の形態のディスプレイであってもよく、これによりユーザは、設定値ソースを選択することができる。実施形態では、設定値ソースのオプションは、アナログ入力ソース、外部デバイス設定値ソース、及び正常モードまたはトグルモードが利用可能である場合には、コンピュータ１０８
内部で生成された設定値を含む。アナログ入力設定値オプションを選択すると、コントローラ１５４が、アナログ入力ソース（例えば、４〜２０ｍＡ入力ソース、１〜５Ｖアナログ入力ソースなど）から設定値を受信するモードに設定される。アナログ入力設定値オプションを選択すると、コントローラ１５４が、プログラマブル論理制御（ＰＬＣ）装置またはトグルスイッチなどの外部デジタルデバイスから設定値を受信するモードに設定される。内部設定値発生器モードを選択すると、設定値信号がコンピュータ１０８内部で生成される。この場合は、設定値パネル３０２において、ユーザは、設定値信号の生成においてトグルモードまたはランプモードをさらに選択することができる。
【００３７】
トグルモードが選択された場合には、設定値変更が、コンピューティングデバイス１０８を通じてコントローラ１５４に提供される。ユーザは、第一の設定値をボックス３０８に入力することによって第一のまたは最小の設定値、及び第二の設定値をボックス３１０に入力することによって第二のまたは最大の設定値を指定することができる。次に、ユーザは、例えば、対応するラジオボタン３１２、３１４を使用する、スペースバーを押す、または別の適切な方法によって、第一の設定値と第二の設定値との間を切り替えることができる。
【００３８】
ランプモードが選択された場合には、コンピューティングデバイス１０８は、例えば、設定値を交互に増減する三角波を生成することによって、ユーザが指定した最大値にかつユーザが指定した速度において設定値を増加、減少することによって設定値信号を生成する。図６Ｂは、ランプモードが選択されているときにユーザに表示される設定値パネル３０２を例証する。ボックス３１６において、ユーザは、設定値変更を増加、減少する速度を指定する速度値を入力し、ボックス３１８において、設定値の最大値を指定することができる。スタートボタン３２０を押して、設定値信号の生成を起動し、設定値ランプ変更に対するシステム１００の応答を画面２０２（図４）において観測することができる。
【００３９】
再度図６Ａを参照するように、ＰＩＤコントローラの制御パラメータの値を、ＰＩＤパネル３０４を使用して調節することができる。ＰＩＤパネル３０４は、比例定数（Ｋｐ）調節セクション３２２ａ、微分定数（Ｋｄ）調節セクション３２２ｂ、及び積分定数（Ｋｉ）調節セクション３２２ｃを含む。ＰＩＤパネル３０４は、積分限界セクション３２２ｄも含む。積分限界セクション３２２ｄにおいて、ユーザは、最大積分限界及び最小積分限界を設定または調節することによって、ＰＩＤコントローラの積分項を制限して、セクション３２２ｄにおいて設定された対応する限界を上回る及び下回る誤差を累積することができる。セクション３２２ｄにおける積分限界の設定によって、システム１００の設定値変更に反応するオーバーシュート、リンギング及び／またはワインドアップのリスクを減少または最小限にしつつ、より高い値の積分定数を使用することができる。より高い値の積分定数は、立ち代わって、例えば、制御ループの動作中に定常偏差をより速く減少及び／または除去することによって、制御ループの定常性能を改善することができる。ＰＩＤパネル３０４は、さらに、ＰＩＤコントローラに提供された設定値前後のデッドバンドレンジをユーザが指定することができるデッドバンド調節セクション３２２ｅを含む。ＰＩＤコントローラの動作中、指定されたデッドバンドレンジ内の誤差は、ＰＩＤコントローラによって無視される。ＰＩＤコントローラについてのデッドバンドレンジの設定によって、システムノイズ及び／または一時的誤差によって引き起こされる、ＰＩＤコントローラによるプロセス調節のトリガを回避することができる。
【００４０】
実施形態では、ユーザは、対応するパラメータセクション３２２内のボックス３２４に値を入力することによって、パネル３０４にパラメータを入力することができる。追加的または代替的に、ユーザは、対応するパラメータセクション３２２内のスライドバー３２６を使用することによって、パラメータ値を調節することができる。パネル３０４における値の調節をさらに促進するために、各ボックス３２６は、明確さのためにセクション３
２２ａに例証する上向き矢印３２８及び下向き矢印３３０を含むことができる。
【００４１】
図６Ａに例証するように、ユーザは、所望のパラメータに関する新規のパラメータ値を対応するボックス３２４内に入力することによってＰＩＤパネル３０２における制御パラメータの調節を作用させる、または対応するスライドバー３２６をスライドさせることによって値を調節することができる。ＰＩＤコントローラチューニングプロセスにおいてユーザを援助するために、いくつかの実施形態では、ＰＩＤパネル３０４は、前述のさまざまな制御パラメータに関する推奨された範囲を表示する。例えば、対応する制御パラメータに関する推奨された範囲を示すために、セクション３２２内のスライドバーの一つ以上の各々の近くに線（例えば、緑色の線）を表示することができる。例えば、対応する制御パラメータに関する推奨された範囲を示すために、セクション３２２内のスライドバーのすぐ下またはすぐ上に線を表示することができる。いくつかの実施形態では、ユーザは、デバイス１００を損傷する可能性がある制御パラメータ値などの制御パラメータの特定の値の入力が回避される。換言すれば、制御パラメータの選択は、制御パラメータの値の特定の限定範囲内に制限することができる。例えば、スライドバー３２６の各々の動きは、制御パラメータの特定の範囲内に限定することができる。これによりユーザは、パラメータの調節に使用されるスライドバーの動作範囲外の値に制御パラメータを設定することが回避される。同様に、各ボックス３２４の上向き矢印３２８及び下の矢印３３０を、対応する制御パラメータに関するそれぞれの最大値及び最小値に制限することができる。例えば、上向き矢印３２８によって、ユーザは、限定範囲内の最大値に達するまで関連するパラメータ値を継続的に変更し、下の矢印３３０によって、限定範囲内の最小値に達するまで制御値を継続的に減少することができる。さらに、各ボックス３２４は、特定の範囲外の値、または対応するパラメータにおける許容値の特定の範囲を受け入れないようにセットアップすることができる。
【００４２】
図７は、プロファイルタブ２１０ｂが選択された機能タブエリア２０６（図４）の詳細図を描写する。プロファイルタブ２１０ｂにおいて、ユーザは、プロファイルを構成し、プロファイルをコントローラ１５４にダウンロードすることができる。実施形態では、プロファイルは多段階のコマンドシーケンスであり、これは、コントローラ１５４のメモリ内に保存され、コントローラ１５４において一つ以上のコマンドを実施するコントローラ１５４のプロセッサにおいて実行することができる。
【００４３】
図８は、データタブ２１０ｃが選択された機能タブエリア２０６（図４）の詳細図を描写する。データタブ２１０ｃが作動状態になると、機能タブエリアは、獲得パネル３５０、出力パネル３５２及びトリガパネル３５４を表示する。獲得パネル３５０は、コントローラ１５４によって収集され、コントローラ１５４からコンピューティングデバイス１０８に伝送することができるデータの獲得に関連するパラメータをユーザが入力できるいくつかのボックスを含む。とりわけ、サンプルレートボックス３５６において、ユーザは、コントローラ１５４によってデータを収集するサンプルレートを入力し、収集時間ボックス３５８において、データを収集すべき期間を入力することができる。出力パネル３５２において、ユーザは、コントローラ１５４から獲得したデータを出力するフォーマットを指定することができる。例えば、コントローラ１５４から獲得したデータは、データファイルに書き込まれ、そのデータファイルは、コンピューティングデバイス１０８内のメモリ内に保存される。ユーザは、出力パネル３５２におけるボックス３５９内に出力ファイル名を入力し、かつ／またはブラウズボタン３６１を使用してファイル名を選択することができる。出力パネル３５２は、ドロップダウンボックス３６０などの選択可能メニューも含み、これによりユーザは、データファイル内のデータカラムを分離するデリミタを選択することができる。実施形態では、メニュー３６０に提供される選択可能デリミタオプションは、「スペース」デリミタ、「カンマ」デリミタ及び「タブ」デリミタを含む。コメントブロックボックス３６２において、ユーザは、データファイルに追加するコメント
を入力することができる。実施形態では、ボックス３６２内に入力されるコメントは、データファイルのヘッダに追加される。
【００４４】
データ獲得は、タブ２１０ｃに提供されたスタートボタン３６４をユーザが押すことによって起動することができる。いくつかの実施形態では、タブ２１０ｃにおいて、ユーザは、データ獲得を自動的にトリガするトリガ事象をセットアップすることもできる。とりわけ、トリガパネル３５４は、データを収集する及び／または収集したデータをコンピューティングデバイス１０８に伝送するようにコントローラ１５４をトリガするための、ユーザがセットアップできるトリガに関するいくつかのオプションを含むことができる。データ獲得トリガオプションは、例えば、内部圧力トリガ、フィードバック圧力トリガ、検出誤差トリガ、及びデジタル入力トリガなどを含むことができる。使用可能なトリガごとに、トリガパネル３５４において、ユーザは、コントローラ１５４からのデータ獲得をトリガするための閾値をセットアップすることができる。例えば、ユーザは、使用可能なトリガに対応する閾値として使用できる「未満」値及び／または「超」値を入力することができる。実施形態では、パネル３５４において、ユーザは、トリガについて閾値未満のみまたは閾値超のみを指定することができる。例えば、パネル３５４において、ユーザは、トリガについての閾値未満または閾値超の他方について「無効」と入力することができる。いくつかの実施形態では、トリガについての閾値は、「低」または「高」に関して指定することができる。
【００４５】
ユーザは、トリガパネル３５４に提供されたトリガのいくつかまたはすべてを個別に選択することができる。選択されたトリガ事象及びトリガについての指定された閾値の表示は、コントローラ１５４に伝送される。コントローラ１５４は、選択されたトリガ事象または状態、及びトリガ事象または状態についての指定された閾値の表示を受信し、トリガ事象または状態を検出するためのシステムを監視し、監視したトリガ事象または状態が検出されたときにデータ獲得を自動的に起動するように構成できる。例えば、コントローラ１５４は、コントローラ１５４のメモリデバイス内に保存された機械可読命令の形態であってもよく、コントローラ１５４のプロセッサによって実行可能であるデータ獲得モジュールを含むことができる。データ獲得モジュールは、プロセッサにおいて実行されたときに、プロセッサに、例えば、データタブ２１０ｃを通じてユーザが指定したデータ獲得及びトリガリングパラメータに従い、トリガ監視及びデータ獲得を実行させるように構成できる。例えば、データ獲得モジュールは、コントローラ１５４によって獲得されるデータに関する一つ以上の変数の表示を受信するように構成できる。データ獲得モジュールは、コントローラ１５４によるデータの収集をトリガするのに使用される一つ以上のトリガ事象の指示を受信するようにも構成できる。動作中、データ獲得モジュールは、指定されたトリガ事象に対応するパラメータ値（例えば、圧力、誤差など）を測定、算出または別な方法で取得することによって、示されたトリガ事象を監視することができる。データ獲得モードでは、取得したパラメータ値と、対応するトリガについて指定された閾値（または、値）とを比較することができる。測定値がトリガについて指定された閾値（または、値）の範囲外であるときには、モジュールは、デバイス１００内の一つ以上の変数に関するデータを収集するためのデータ獲得ルーチンを起動することができる。収集すべきデータに関する一つ以上の変数は、プロット画面変数制御２０４（図４）を通じてユーザが指定することができる。追加的または代替的に、収集されるべきデータに関する一つ以上のデフォルト変数を、コントローラ１５４において予めプログラムすることができる。この場合は、データ獲得モジュールは、コンピュータ１０８からこれらの変数の表示を受信しなくてもよい。いかなる場合においても、一つ以上の変数に関するデータは、サンプルレートボックス３５６において指定されたサンプルレートにおいて、かつ収集時間ボックス３５８において指定された期間の間、コントローラ１５４によって収集することができる。データ収集が完了すると、コントローラ１５４は、データをコンピューティングデバイス１０８に伝送することができる。コンピューティングデバイス１０８は、出力パネル３５
２において指定されたフォーマットに従い、データをデータファイル内に保存することができる。保存されたデータファイルは、後にユーザが検索することができ、適切なビューイングアプリケーションを使用して視認、またはプロットアー２０２（図４）にプロットすることができる。追加的または代替的に、収集したデータは、コントローラ１５４のメモリ内に保存することができ、そしてコンピューティングデバイス１０８などのコンピューティングデバイスによるその後の検索に使用可能であり得る。
【００４６】
図９は、設定タブ２１０ｄが選択された機能タブエリア２０６（図４）の詳細図を描写する。設定タブ２１０ｄは、調整器パネル４００及び制御器設定パネル４０２を含み、これらにおいてユーザは、ディスプレイ１７０（図３）を通じて、デバイス１００についての情報を入力し、セットアップ中に入力されたデバイス１００についての情報を更新することができる。さらに、設定タブ２０１ｄは、制御限界パネル４０６を含み、これにおいてユーザは、コントローラ１５４によって監視すべきさまざまな制御状態を入力することができる。制御状態限界は、例えば、コントローラ１５４に提供されるアナログ設定値についての最大値及び／もしくは最小値、コントローラ１５４の内部センサ（例えば、圧力センサ、温度センサなど）についての最大値及び／もしくは最小値、コントローラ１５４外部のセンサ（例えば、圧力センサ、温度センサなど）についての最大値及び／もしくは最小値、コントローラ１５４によって検出される内部誤差についての最大値及び／もしくは最小値、並びに／またはコントローラ１５４によって検出される外部誤差についての最大値及び／もしくは最小値を含むことができる。制御限界パネル４０６において、ユーザは、コントローラ１５４によって監視したい制御限界ごとの最大値及び／または最小値を入力し、そしてまた状態限界の各々の最小制限値及び／または最大制限値についての監視を無効にすることもできる。制御限界パネル４０６において、ユーザは、制御限界を超えたことを検出したときにコントローラ１５４がそのように作動する制御限界状態を選択することもできる。制御限界状態は、例えば、パイロットデバイス１０４内の入口弁１３６及び排気弁１３８の同時閉鎖を含むことができる。制御限界状態は、例えば、パイロットデバイス１０４内の同時の、入口弁１３６の閉鎖及び排気弁１３８の開放を含むことができる。別の実施例として、制御限界状態は、パイロットデバイス１０４内の同時の、入口弁１３６の閉鎖及び排気弁１３８の開放も含むことができる。
【００４７】
ダイヤフラム保護パネル４０８において、ユーザは、デバイス１００におけるダイヤフラム保護を有効または無効にすることができる。有効であるときには、ダイヤフラム保護特徴は、例えば、ダウンストリーム要求の突然の停止の結果として生じる、デバイス１００のダイヤフラム１２６にわたる圧力のいくらかの不均衡の大きさを減少することができる。さらに、ダイヤフラム保護は、突然の停止後にダウンストリーム要求が戻されたときのスタートアップ応答時間を改善することができる。それによって、ダイヤフラム１２６を保護し、ダイヤフラム１２６の寿命を延ばすことができる。
【００４８】
図１０は、診断ツールタブ２１０ｅが選択された機能タブエリア２０６（図４）の詳細図を描写する。診断ツールタブ２１０ｅは、デバイス１００に関する診断の問題について促進する。例えば、診断ツールタブ２１０ｅにおいて、ユーザは、漏れ試験などの自動試験を実行することができる。例えば、ユーザは、診断タブ２１０ｅに提供されたボタンを押すことによって、自動試験を実行することができる。いくつかの実施形態では、診断ツールタブ２１０ｅにおいて、ユーザは、デバイス１００における診断の問題についてのさまざまな助言をリストしている一つ以上のドキュメントを検索することができる。例えば、システムチェックまたは調整器の漏れ試験を実行するための、さまざまな助言、実例などをリストしているドキュメントを、診断タブ２１０ｅを通じて検索することができる。さらに、診断ツールタブ２１０ｅにおいて、デバイス１００内のＰＩＤコントローラをチューニングするためのチューニングに関する助言などの、デバイス１００を制御するための助言をリストしている一つ以上のドキュメントを検索することができる。
【００４９】
図１１は、いくつかの実施形態における、機能的エリア２０６（図４）に含まれるパワーユーザタブ２１０ｆの詳細図を描写する。実施形態では、パワーユーザタブ２１０ｆは、ディスプレイ２００におけるデフォルトによってはアクティブにならず、ディスプレイ２００におけるヘルプメニューにアクセスすることによって起動することができる。パワーユーザタブ２１０ｆは、追加設定パネル４５０、リード／ライトパネル４５２、電磁設定パネル４５４、アルゴリズム更新レートパネル４５６、及びパルスモードパネル４５８を含む。追加設定パネル４５０は、プロットエリア２０２（図４）に表示されたフィードバック信号として使用される外部フィードバックソースをユーザが選択することができる外部フィードバックソースエリアを含む。さらに、追加設定パネルは、ゼロ設定値始動モードをユーザが有効（または、無効）にすることができる、始動時の設定値がゼロ（０）エリアを含む。ゼロ設定値始動モードが有効であるときには、調整器１５４は、ゼロ値に設定された設定値で初期に始動するようにプログラムされる。ゼロ設定値始動モードが無効であるときには、調整器１５４は、調整器１５４が最後に停止したときの値に設定された設定値で初期に始動する（例えば、調整器１５４が最後に停止したときの値は、調整器１５４におけるメモリ内に保存することができる）。
【００５０】
リード／ライトパネル４５２において、ユーザは、調整器１５４のさまざまな内部変数を視認及び／または変更することができる。パワーユーザタブ２１０ｆを通じて視認及び／または変更することができる変数は、選択可能メニュー、例えば、ドロップボックスメニュー４６０を通じてユーザに提供することができる。リード／ライトパネル４５２は、それぞれ、変数の視認または変更を所望するか否かを選択するためのリードラジオボタン４６２及びライトラジオボタン４６３を含む。ライトラジオボタン４６３を作動させると、ユーザは、変数に関する値をボックス４６４に入力し、そしてまた入力した値に承認するかしないかを選択可能メニュー４６５を通じて指定することもできる。ユーザは、それぞれ、データを調整器１５４から獲得するための変数セットに変数を追加する、またはデータを調整器１５４から獲得するための変数セットから変数を除外することができる。
【００５１】
電磁設定パネル４５４において、ユーザは、パイロットデバイス１０４の入口弁１３６及び出口弁１３８のためのパルス幅変調器についての最小値を設定することができる。最小値を増大すると、コントローラ１５４によって対応する弁１３６、１３８に送信される出力のパルス幅が増大する。その結果、実施形態では、コントローラ１５４によって誤差が生成される場合により低い起動の閾値がもたらされる。電磁設定パネル４５４において、ユーザは、ラジオボタン４６６、４６７を通じて調整器１５４の正常の応答を逆にすることもできる。リバースラジオボタン４６７を作動させた場合には、入口弁１３６及び排気弁１３８の開放及び閉鎖動作を前述の正常動作に対して逆にすることができる。リバース動作の選択によって、流量の増大がフィードバック（例えば、温度）を低減する用途、例えば、冷却誤差が温度に対して調整されるときなどに使用されるコントローラ１５４を構成することができる。
【００５２】
アルゴリズム更新パネル４５６において、ユーザは、調整器１５４が動作する速度を設定することができる。例えば、フィードバックを検知する速度、及びコントローラ１５４によってフィードバックに対する応答が生成される速度を、アルゴリズム更新パネル４５６を通じて調節することができる。パルスモードパネル４５６において、ユーザは、図６Ａに関連して前述したようにチューニングタブ２１０ａにおいて指定されたデッドバンド領域において検出された誤差に反応するように、パルスモードにおいて動作する調整器１５４を構成することができる。とりわけ、パルスモードを有効にすることによって、電磁弁１３６、１３８のショート、パルス、起動に伴う、デッドバンドレンジ内において検出された誤差に反応するコントローラ１５４を構成することができる。パルスモードパネル４５６において、ユーザは、さらに、さまざまなパラメータ、例えば、パルシング作用を
起動する前に調整器１５４がアルゴリズム更新を通じてサイクルする回数を指定する「周期」パラメータ、パルス）期間に電磁弁１３６、１３８が開放を維持するまたは期間を指定する「幅」パラメータ、及びパルシングが作動しないレンジを指定する「デッドバンド」パラメータを設定することができる。
【００５３】
図１２のフロー図は、プロセス制御システム内で動作する圧力調整デバイスからのデータ獲得方法５００を描写する。方法５００は、コンピュータ可読媒体に保存された（一時的な信号を除く）ソフトウェア命令によって実施され、そして例えば、電子コントローラ１５４のプロセッサによって実行されるコンピュータ実施方法である。プロセッサは、データの収集をトリガするための一つ以上のトリガ事象の指示を受信する（ブロック５０２）。プロセッサは、一つ以上のトリガ事象の各々に関連する一つ以上の閾値も受信する（ブロック５０４）。電子コントローラ１５４の動作中、プロセッサは、一つ以上のトリガ事象を監視する（ブロック５０６）。例えば、プロセッサは、トリガ事象に関連する一つ以上の変数の測定値を受信し、受信した測定値とトリガ事象に関連する閾値とを比較する。一つ以上のトリガ事象に関連するトリガ事象変数の少なくとも一つが、対応するトリガ事象について受信された一つ以上の閾値と交差したときに、プロセッサが、データ収集を起動する（ブロック５０８）。
【００５４】
図１３のフロー図は、フィールドデバイスにおけるＰＩＤコントローラのチューニング方法５５０を描写する。方法５００は、コンピュータ可読媒体に保存された（一時的な信号を除く）ソフトウェア命令によって実施され、そして例えば、コンピューティングデバイス１０８のプロセッサによって実行されるコンピュータ実施方法である。制御パラメータに関する値を選択するための限定範囲を提供する（ブロック５５２）。制御パラメータの値を、値の選択が限定範囲内に制限されるように選択する（ブロック５５４）。選択された制御パラメータの値をフィールドデバイスに伝送する（ブロック５５６）。設定値変更に応答するフィールドデバイス応答の測定値を、フィールドデバイスから取得する（ブロック５５８）。次に、取得した測定値をユーザに表示する（ブロック５６０）。
【００５５】
実施形態において、方法５００（図１２）及び／または方法５５０（図１３）に関連して前述したステップのいくつかが、除外、結合、追加または再追加されることに留意されたい。
【００５６】
別途記載がない限り、例えば、「処理」、「計算」、「算出」、「決定」、「識別」、「提示」、「表示」などの用語を使用する本明細書内の議論は、一つ以上のメモリ（例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、またはそれらの組み合わせ）、レジスタ、または情報を受信、保存、伝送もしくは表示する他の機械コンポーネント内の物理的（例えば、電子的、磁気的または光学的）な量として表されたデータを操作または変換する機械（例えば、コンピュータ）のアクションまたはプロセスを指すことができる。
【００５７】
ソフトウェアによって実施される場合には、本明細書に記述されたアプリケーション、サービス、エンジン、ルーチン及びモジュールのいずれかは、任意の有形の非一時的コンピュータ可読メモリ、例えば、磁気ディスク、レーザディスク、固体メモリデバイス、分子メモリストレージデバイス、光ディスク、または他のストレージ媒体、コンピュータまたはプロセッサのＲＡＭまたはＲＯＭなどに保存することができる。本明細書に開示した実施例のシステムは、コンポーネントの中でも、ハードウェアにおいて実行されるソフトウェア及び／またはファームウェアを含むものとして開示したが、そのようなシステムが、単なる例示であることが留意され、限定されるようにはみなされるべきではない。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアコンポーネントのいずれかまたはすべては、ハードウェアに独占的に、ソフトウェアに独占的に、またはハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせにおいて具現できることが考えられる。したがっ
て、当業者は、提供された実施例が、そのようなシステムを実施するための唯一の方法ではないことを容易に認識する。
【００５８】
それ故に、本発明を特定の実施例を参照して記述したが、これらは単なる例示であり、本発明を限定しないものとして意図され、本発明の本質及び範囲から逸脱することなく、開示した実施形態に変更、追加または削除を為せることが当業者に明らかである。
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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