(57)【要約】プロセス制御システムにおいて流体供給を管理する方法が提供される。本方法は、パイロット装置のコントローラを介して、プロセスラインの全ての同時動作を可能とするために流体供給源において必要な最小圧力である所定の最小源圧力を識別することを含む。本方法はまた、コントローラを介して、流体供給源の圧力が所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することを含む。本方法は、さらに、コントローラを介して、流体供給源の圧力が所定の最小源圧力未満であるときに流体供給源が変更されることを判定することを含む。
2016525738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御システムにおいて、
流体供給源と、
前記流体供給源に対して動作可能に接続された入口と、調整された圧力で流体を送達するように構成された出口とを含むレギュレータと、
前記レギュレータに接続され、入口バルブを有し且つ前記流体供給源に対して動作可能に接続され且つ前記流体供給源からのローディング流体の供給を受けるように構成された入口ポートと、排出バルブを有する排出ポートと、前記レギュレータに対して制御された圧力を出力するように構成された出口ポートと、前記入口バルブ及び前記排出バルブに対して通信可能に接続され、前記入口バルブ及び前記排出バルブを制御するように動作し、前記入口バルブが前記出口ポートに対するローディング流体の供給を送達するために前記入口ポートを開放するための開放位置と前記入口ポートを閉鎖するための閉鎖位置との間で移動可能であり、前記排出バルブが前記排出ポートを開放して前記レギュレータからの流体を排出するための開放位置と前記排出ポートを閉鎖するための閉鎖位置との間で移動可能なオンボードコントローラとを含むパイロット装置と、
前記レギュレータの出口と前記パイロット装置の前記オンボードコントローラとの間に接続され、前記レギュレータの出口における圧力を定期的に検知し、前記オンボードコントローラに対して前記検知された圧力の大きさを示すフィードバック制御信号を送信するように構成されたフィードバック圧力センサと、
前記レギュレータの出口に接続され、前記調整された圧力で前記流体を使用して動作するように構成された複数のプロセスラインとを備え、
前記オンボードコントローラが、メモリと、プロセッサと、前記メモリに記憶されたロジックとを含み、前記ロジックが、
前記プロセスラインの全ての同時動作を可能とするために前記流体供給源において必要な最小圧力である所定の最小源圧力を識別し、
前記流体供給源の圧力が所定の必要圧力未満であるかどうかを判定し、
前記流体供給源の圧力が前記所定の必要圧力未満であるときに前記流体供給源が変更されることを判定する
ように、前記プロセッサによって実行可能な前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶されている、
プロセス制御システム。
【請求項２】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記流体供給源の圧力が前記レギュレータの出口における圧力に基づいて前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１に記載のプロセス制御システム。
【請求項３】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、
前記フィードバック圧力センサから第１のフィードバック制御信号を受信し、
前記レギュレータの前記出口における圧力が設定点圧力よりも大きいかどうかを判定するために設定点制御値と前記第１のフィードバック制御信号を比較し、
ローディング流体が前記パイロット装置の前記入口ポートに入るように、前記第１のフィードバック制御信号が前記設定点制御値未満であると判定された場合、前記パイロット装置の前記入口バルブを開放し、
前記フィードバック圧力センサから前記第２のフィードバック制御信号を受信し、
前記レギュレータの前記出口における圧力が増加しているかどうかを判定するために前記第１のフィードバック制御信号と前記第２のフィードバック制御信号を比較する
ように、前記プロセッサによって実行可能であり、
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記流体供給
源の圧力が前記レギュレータの出口における圧力が増加していないときに前記所定の最小源圧力未満であることを判定するように前記プロセッサによって実行可能である、
請求項１または２に記載のプロセス制御システム。
【請求項４】
前記所定の必要な圧力が前記プロセス制御システムのオペレータによって決定される、請求項１から３のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項５】
前記所定の最小源圧力が前記オンボードコントローラによって自動的に決定される、請求項１から４のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項６】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記流体供給源が変更されると判定されたときに前記流体供給源を変更するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１から５のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項７】
前記オンボードコントローラが、前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定したときに、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記プロセス制御システムに関する情報を記録するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１から６のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項８】
前記プロセス制御システムに関する前記情報が、前記流体供給源の圧力、前記レギュレータの出口における圧力、前記流体供給源に関する情報、前記流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに動作可能に接続されている時間、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項９】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記流体供給源が前記記録された情報に基づいて変更される必要があるときを予測するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１から８のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項１０】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記流体供給源が変更されることを前記プロセス制御システムのオペレータに通知するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１から９のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項１１】
前記流体供給源が変更されることが判定されたときに、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記プロセス制御システムに関する情報を記録するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１から１０のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項１２】
前記プロセス制御システムに関する前記情報が、前記流体供給源の圧力、前記レギュレータの出口における圧力、前記流体供給源に関する情報、前記流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに動作可能に接続されている時間、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載のプロセス制御システム。
【請求項１３】
プロセス制御システムにおいて、
流体供給源と、
入口と、出口と、制御要素と、ダイアフラムアセンブリとを含み、前記入口が前記流体供給源に対して動作可能に接続され、前記出口が調整された圧力で流体を送達するように構成され、前記ダイアフラムアセンブリが前記制御要素に対して動作可能に接続されたダ
イアフラム及び前記ダイアフラムにおける圧力を検知するように構成されたダイアフラムセンサを有し、前記ダイアフラムが前記入口から前記出口までの流体の流れを制御するように前記ダイアフラムにわたる圧力変化に応じて前記制御要素を移動するように構成されているレギュレータと、
前記ダイアフラムの上面をロードするために前記レギュレータに接続され、入口バルブを有し且つ前記流体供給源に対して動作可能に接続され且つ前記流体供給源からのローディング流体の供給を受けるように構成された入口ポートと、排出バルブを有する排出ポートと、前記レギュレータの前記ダイアフラムの上面と流体的に連通する出口ポートと、前記入口バルブと前記出口バルブと間に配置され且つ前記出口ポート及び前記ダイアフラムの上面と流体的に連通するローディング圧力センサと、前記流体供給源、前記入口バルブ、前記排出バルブ及び前記ローディング圧力センサに対して通信可能に接続され、前記入口バルブが前記出口ポート及び前記ダイアフラムの上面に対するローディング流体の供給を送達するために前記入口ポートを開放するための開放位置と前記入口ポートを閉鎖するための閉鎖位置との間で移動可能であり、前記排出バルブが前記排出ポートを開放して前記ダイアフラムの上面からの流体を排出するための開放位置と前記排出ポートを閉鎖するための閉鎖位置との間で移動可能なオンボードコントローラとを含むパイロット装置と、
前記レギュレータの出口と前記パイロット装置の前記オンボードコントローラとの間に接続され、前記レギュレータの出口における圧力を定期的に検知し、前記オンボードコントローラに対して前記検知された圧力の大きさを示すフィードバック制御信号を送信するように構成されたフィードバック圧力センサと、
前記レギュレータの出口に接続され、前記調整された圧力で前記流体を使用して動作するように構成された複数のプロセスラインとを備え、
前記オンボードコントローラが、メモリと、プロセッサと、前記メモリに記憶されたロジックとを含み、前記ロジックが、
前記プロセスラインの全ての同時動作を可能とするために前記流体供給源において必要な最小圧力である所定の最小源圧力を識別し、
前記流体供給源の圧力が前記レギュレータの出口における圧力及び／または前記ダイアフラムにおける圧力に基づいて前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定し、
前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるときに前記流体供給源が変更されることを判定する
ように、前記プロセッサによって実行可能な前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶されている、
プロセス制御システム。
【請求項１４】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、
前記フィードバック圧力センサから第１のフィードバック制御信号を受信し、
前記レギュレータの出口における圧力が設定点圧力よりも大きいかどうかを判定するために設定点制御値と前記第１のフィードバック制御信号を比較し、
ローディング流体が前記パイロット装置の前記入口ポートに入るように、前記第１のフィードバック制御信号が前記設定点制御値未満であると判定されたときに前記パイロット装置の前記入口バルブを開放し、
前記フィードバック圧力センサから第２のフィードバック制御信号を受信し、
前記レギュレータの出口における圧力が増加しているかどうかを判定するために前記第１のフィードバック制御信号と前記第２のフィードバック制御信号を比較するように、前記プロセッサによって実行可能であり、
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記レギュレータの出口における圧力が増加していないときに前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であることを判定するように前記プロセッサによって実行可能である、
請求項１３に記載のプロセス制御システム。
【請求項１５】
前記所定の最小源圧力が前記プロセス制御システムのオペレータによって決定される、請求項１３または１４に記載のプロセス制御システム。
【請求項１６】
前記所定の最小源圧力が前記オンボードコントローラによって自動的に決定される、請求項１３から１５のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項１７】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記流体供給源が変更されると判定されたときに前記流体供給源を変更するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１３から１６のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項１８】
前記オンボードコントローラが、前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定しているときに、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記プロセス制御システムに関する情報を記録するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１３から１７のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項１９】
前記プロセス制御システムに関する前記情報が、前記流体供給源の圧力、前記レギュレータの出口における圧力、前記流体供給源に関する情報、前記流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに動作可能に接続されている時間、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１３から１８のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項２０】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記流体供給源が前記記録された情報に基づいて変更される必要があるときを予測するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１３から１９のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項２１】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記流体供給源が変更されることを前記プロセス制御システムのオペレータに通知するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１３から２０のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項２２】
前記流体供給源が変更されることが判定されたときに、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記プロセス制御システムに関する情報を記録するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項１３から２１のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項２３】
前記プロセス制御システムに関する前記情報が、前記流体供給源の圧力、前記レギュレータの出口における圧力、前記流体供給源に関する情報、前記流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに動作可能に接続されている時間、またはそれらの組み合わせを含む、請求項２２に記載のプロセス制御システム。
【請求項２４】
プロセス制御システムにおいて、
第１の流体供給源及び第２の流体供給源を備える流体供給システムと、
前記第１の流体供給源に対して動作可能に接続された第１の入口と、前記第２の流体供給源に対して動作可能に接続された第２の入口と、出口とを有し、前記第１の入口が開放し且つ前記第２の入口が閉鎖する第１の位置にあり、前記第２の入口が開放し且つ前記第１の入口が閉鎖する第２の位置に移動可能なバルブと、
入口と、出口と、制御要素と、ダイアフラムアセンブリとを含み、前記入口が前記バルブの前記出口を介して前記流体供給システムに対して動作可能に接続され、前記出口が調
整された圧力で流体を送達するように構成され、前記ダイアフラムアセンブリが前記制御要素に対して動作可能に接続され且つ前記入口から前記出口までの流体の流れを制御するように前記ダイアフラムにわたる圧力変化に応じて前記制御要素を移動させるように構成されたダイアフラムを有するレギュレータと、
前記ダイアフラムの上面をロードするために前記レギュレータに接続され、入口バルブを有し且つ前記流体供給システムに対して動作可能に接続され且つ前記流体供給システムからのローディング流体の供給を受けるように構成された入口ポートと、排出バルブを有する排出ポートと、前記レギュレータの前記ダイアフラムの上面と流体的に連通する出口ポートと、前記入口バルブと前記出口バルブと間に配置され且つ前記出口ポート及び前記ダイアフラムの上面と流体的に連通するローディング圧力センサと、前記流体供給システム、前記入口バルブ、前記排出バルブ及び前記ローディング圧力センサに対して通信可能に接続され、前記入口バルブが前記出口ポート及び前記ダイアフラムの上面に対するローディング流体の供給を送達するために前記入口ポートを開放するための開放位置と前記入口ポートを閉鎖するための閉鎖位置との間で移動可能であり、前記排出バルブが前記排出ポートを開放して前記ダイアフラムの上面からの流体を排出するための開放位置と前記排出ポートを閉鎖するための閉鎖位置との間で移動可能なオンボードコントローラとを含むパイロット装置と、
前記レギュレータの出口と前記パイロット装置の前記オンボードコントローラとの間に接続され、前記レギュレータの出口における圧力を定期的に検知し、前記オンボードコントローラに対して前記検知された圧力の大きさを示すフィードバック制御信号を送信するように構成されたフィードバック圧力センサと、
前記レギュレータの出口に接続され、前記調整された圧力で前記流体を使用して動作するように構成された複数のプロセスラインとを備え、
前記オンボードコントローラが、メモリと、プロセッサと、前記メモリに記憶されたロジックとを含み、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、
前記プロセスラインの全ての同時動作を可能とするために前記流体供給源において必要な最小圧力である所定の最小源圧力を識別し、
前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定し、
前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるときに前記流体供給源が変更され且つ前記第２の位置に前記バルブを移動させる必要があることを判定する
ように、前記プロセッサによって実行可能である、
プロセス制御システム。
【請求項２５】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記第１の流体供給源の圧力が前記レギュレータの出口における圧力に基づいて前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項２４に記載のプロセス制御システム。
【請求項２６】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、
前記フィードバック圧力センサから第１のフィードバック制御信号を受信し、
前記レギュレータの出口における圧力が設定点圧力よりも大きいかどうかを判定するために設定点制御値と前記第１のフィードバック制御信号を比較し、
ローディング流体が前記パイロット装置の前記入口ポートに入るように、前記第１のフィードバック制御信号が前記設定点制御値未満であると判定されたときに前記パイロット装置の前記入口バルブを開放し、
前記フィードバック圧力センサから第２のフィードバック制御信号を受信し、
前記レギュレータの出口における圧力が増加しているかどうかを判定するために前記第１のフィードバック制御信号と前記第２のフィードバック制御信号を比較するように、前記プロセッサによって実行可能であり、
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記レギュレータの出口における圧力が増加していないときに前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であることを判定するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項２４または２５に記載のプロセス制御システム。
【請求項２７】
前記所定の最小源圧力が前記プロセス制御システムのオペレータによって決定される、請求項２４から２６のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項２８】
前記所定の最小源圧力が前記オンボードコントローラによって自動的に決定される、
請求項２４から２７のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項２９】
前記ダイアフラムアセンブリが、さらに、前記ダイアフラムにおける圧力を検知するように構成されたダイアフラムセンサを備え、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記第１の流体供給源の圧力が前記ダイアフラムにおける圧力に基づいて前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項２４から２８のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項３０】
さらに、前記バルブに対して動作可能に接続された流体供給センサを備え、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記第１の流体供給源の圧力が前記流体供給センサを使用して前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項２４から２９のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項３１】
前記オンボードコントローラが、前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定しているときに、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記プロセス制御システムに関する情報を記録するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項２４から３０のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項３２】
前記プロセス制御システムに関する前記情報が、前記第１の流体供給源の圧力、前記レギュレータの出口における圧力、前記ダイアフラムにおける圧力、前記流体供給源に関する情報、前記第１の流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに動作可能に接続されている時間、またはそれらの組み合わせを含む、請求項２４から３１のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項３３】
前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記第１の流体供給源が前記記録された情報に基づいて変更される必要があるときを予測するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項２４から３２のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項３４】
前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるときに、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記第１の流体供給源が変更されることを前記プロセス制御システムのオペレータに通知するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項２４から３３のいずれか１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項３５】
前記第１の流体供給源が変更されることが判定されたときに、前記オンボードコントローラの前記メモリに記憶された前記ロジックが、前記プロセス制御システムに関する情報を記録するように前記プロセッサによって実行可能である、請求項２４から３４のいずれ
か１項に記載のプロセス制御システム。
【請求項３６】
前記プロセス制御システムに関する前記情報が、前記第１の流体供給源の圧力、前記ダイアフラムにおける圧力、前記レギュレータの出口における圧力、前記第１の流体供給源に関する情報、前記第１の流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに動作可能に接続されている時間、またはそれらの組み合わせを含む、請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項３７】
流体供給源と、レギュレータと、パイロット装置と、フィードバックセンサと、複数のプロセスラインとを備えるプロセス制御システムにおいて流体供給を管理する方法において、
前記パイロット装置のコントローラを介して、前記プロセスラインの全ての同時動作を可能とするために前記流体供給源において必要な最小圧力である所定の最小源圧力を識別することと、
前記コントローラを介して、前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することと、
前記コントローラを介して、前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるときに前記流体供給源が変更されることを判定することと
を含む、方法。
【請求項３８】
前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することが、前記流体供給源の圧力が前記レギュレータの出口における圧力に基づいて前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することが、前記流体供給源の圧力が、前記レギュレータの出口における圧力及び前記レギュレータのダイアフラムにおける圧力に基づいて前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することを含む、請求項３７または３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記所定の最小源圧力が前記プロセス制御システムのオペレータによって計算される、請求項３７から３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記所定の最小源圧力が前記コントローラによって自動的に計算される、請求項３７から４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することが、
前記フィードバック圧力センサから第１のフィードバック制御信号を受信することと、
前記レギュレータの前記出口における圧力が設定点圧力よりも大きいかどうかを判定するために設定点制御値と前記第１のフィードバック制御信号を比較することと、
ローディング流体が前記パイロット装置の前記入口ポートに入るように前記第１のフィードバック制御信号が前記設定点制御値未満であると判定された場合、前記パイロット装置の前記入口バルブを開放することと、
前記フィードバック圧力センサから前記第２のフィードバック制御信号を受信することと、
前記レギュレータの前記出口における圧力が増加しているかどうかを判定するために前記第１のフィードバック制御信号と前記第２のフィードバック制御信号を比較することとを含み、
前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるときを判定することが、前記レギュレータの出口における圧力が増加していないことを判定することを含む、請求項３７から４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
さらに、前記流体供給源が変更されると判定されたときに前記流体供給源を変更することを含む、請求項３７から４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
さらに、前記流体供給源が変更されることを前記プロセス制御システムのオペレータに通知することを含む、請求項３７から４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
さらに、オンボードコントローラが前記流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定しているときに前記プロセス制御システムに関する情報を記録することを含む、請求項３７から４４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４６】
前記プロセス制御システムに関する前記情報を記録することが、前記流体供給源の圧力、前記レギュレータの出口における圧力、前記流体供給源に関する情報、前記流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに動作可能に接続されている時間、またはそれらの組み合わせを記録することを含む、請求項３７から４５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
さらに、前記第１流体供給源が前記記録された情報に基づいて再充填する必要があるときを予測することを含む、請求項３７から４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
第１の流体供給源及び第２の流体供給源を含む流体供給システムと、レギュレータと、パイロット装置と、フィードバックセンサと、複数のプロセスラインと、前記第１の流体供給源に接続された第１の入口と、前記第２の流体供給源に接続された第２の入口と、前記レギュレータに接続された出口とを有し、前記第１の流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに流体を供給しているように前記第１の入口が開放し且つ前記第２の入口が閉鎖する第１の位置にあるバルブとを備えるプロセス制御システムにおいて流体供給を管理する方法において、
前記パイロット装置のコントローラを介して、前記プロセスラインの全ての同時動作を可能とするために前記流体供給源において必要な最小圧力である所定の最小源圧力を識別することと、
前記コントローラを介して、前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することと、
前記コントローラを介して、前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるときに前記第１の流体供給源が変更されることを判定し、前記第２の流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに流体を供給しているように前記第１の入口が閉鎖され且つ前記第２の入口が開放する第２の位置に前記バルブを移動させることと
を含む、方法。
【請求項４９】
前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することが、前記第１の流体供給源の圧力が前記レギュレータの出口における圧力に基づいて前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することを含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することが、前記第１の流体供給源の圧力が前記レギュレータの出口における圧力及び前記レギュレータのダイアフラムにおける圧力に基づいて前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することを含む、請求項４８または４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記所定の最小源圧力が前記プロセス制御システムのオペレータによって計算される、請求項４８から５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５２】
前記所定の最小源圧力が前記コントローラによって自動的に計算される、請求項４８から５１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することが、
前記フィードバック圧力センサから第１のフィードバック制御信号を受信することと、
前記レギュレータの前記出口における圧力が設定点圧力よりも大きいかどうかを判定するために設定点制御値と前記第１のフィードバック制御信号を比較することと、
ローディング流体が前記パイロット装置の前記入口ポートに入るように前記第１のフィードバック制御信号が前記設定点制御値未満であると判定された場合、前記パイロット装置の前記入口バルブを開放することと、
前記フィードバック圧力センサから前記第２のフィードバック制御信号を受信することと、
前記レギュレータの前記出口における圧力が増加しているかどうかを判定するために前記第１のフィードバック制御信号と前記第２のフィードバック制御信号を比較することとを含み、
前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるときを判定することが、前記レギュレータの出口における圧力が増加していないことを判定することを含む、
請求項４８から５２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
さらに、前記第１の流体供給源が変更されることを前記プロセス制御システムのオペレータに通知することを含む、請求項４８から５３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５５】
さらに、前記コントローラが前記第１の流体供給源の圧力が前記所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定しているときに前記プロセス制御システムに関する情報を記録することを含む、請求項４８から５４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５６】
前記プロセス制御システムに関する前記情報を記録することが、前記第１の流体供給源の圧力、前記レギュレータの出口における圧力、前記第１の流体供給源に関する情報、前記第１の流体供給源が前記パイロット装置及び前記レギュレータに動作可能に接続されている時間、またはそれらの組み合わせを記録することを含む、請求項４８から５５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５７】
さらに、前記第２の流体供給源が前記記録された情報に基づいて変更される必要があるときを予測することを含む、請求項４８から５６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システムの処理に関し、より具体的には、プロセス制御システムにおいて使用される圧力レギュレータ及び圧力レギュレータについてのパイロットローディング機構などのフィールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学、石油または他のプロセスにおいて使用されるもののような分散またはスケーラブルプロセス制御システムなどのプロセス制御システムは、通常、アナログ、ディジタルまたは複合アナログ／ディジタルバスを介して１つ以上のフィールド装置に対して通信可能に接続された１つ以上のプロセスコントローラを含む。例えば制御バルブ、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）を含むことができるフィールド装置は、バルブ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で機能を実行する。プロセスコントローラは、フィールド装置によって生成されたプロセス測定値及び／またはフィールド装置に関する他の情報を示す信号を受信し、プロセスの動作を制御するためにフィールド装置に対してバスを介して送信される制御信号を生成するように１つ以上の制御ルーチンを実行または実装するためにこの情報を使用する。フィールド装置及びコントローラのそれぞれからの情報は、通常、処理のためのパラメータの設定、プロセスの現在の状態の表示、プロセスの動作の変更など、オペレータがプロセスに関する任意の所望の機能を実行するのを可能とするために、ホストまたはユーザワークステーション、パーソナルコンピュータまたはコンピューティング装置などの１つ以上の他のハードウェア装置によって実行される１つ以上のアプリケーションに利用可能にされる。
【０００３】
圧縮ガス源は、通常、プロセス制御システムに対して加圧ガスを供給する。プロセス制御システムが圧縮ガス源から加圧ガスを引き出すとき、供給圧力は低下する。プロセス制御システムにおける任意のプロセスが不足していないことを保証するために、また、任意の供給の中断を防止するために、プロセス制御システムのオペレータは、プロセス制御システムのニーズを満たす必要があると判定されたガス源の所定の重量を計算する。スケールを使用して、オペレータは、ガス源の重量を監視する。ガス源の重量がこの所定の重量に近付くかまたは下回ったとき、オペレータは、ガス源を変更する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、所定の重量は、全てのプロセスが同時に実行することができるように、全てのプロセスが同時に使用されるという仮定に基づいて計算される。しかしながら、実際には、これがほとんど当てはまらない。多くの場合、これらのプロセスの一部のみが同時に動作する。したがって、プロセス制御システムのオペレータは、大抵の場合、それらが実際に必要とする前にガス源を変更する。これは、高価で且つ時間を要することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の１つの態様は、流体供給源と、レギュレータと、パイロット装置と、フィードバックセンサと、複数のプロセスラインとを有するプロセス制御システムにおいて流体供給を管理する方法を含む。本方法は、パイロット装置のコントローラを介して、プロセスラインの全ての同時動作を可能とするために流体供給源において必要な最小圧力である所定の最小源圧力を識別することを含む。本方法はまた、コントローラを介して、流体供給源の圧力が所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定することを含む。本方法は、さら
に、コントローラを介して、流体供給源の圧力が所定の最小源圧力未満であるときに流体供給源が変更されることを判定することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本開示の原理にしたがって構成された１つ以上のパイロット装置を有するプロセス制御システムの概略図である。
【図２】図２は、本開示の原理にしたがって構成された、インテリジェントレギュレータアセンブリの１バージョン、流体供給システムの１バージョン及びプロセスラインの側断面図である。
【図３】図３は、図２に示されたインテリジェントレギュレータアセンブリのパイロット装置の１バージョンのブロック図である。
【図４】図４は、図２に示されたインテリジェントレギュレータアセンブリのパーソナルコンピューティング装置の１バージョンのブロック図である。
【図５】図５は、本開示にかかるプロセス制御システムにおいて流体供給を管理する方法の１バージョンを示すプロセスフロー図である。
【図６】図６は、プロセスラインのフロー要件の関数として必要なドーム圧力の例示的なグラフィカル表示である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示は、順次複数のプロセスラインに接続されたインテリジェントレギュレータアセンブリに接続された流体供給システムを有するプロセス制御システムに関する。例えば、インテリジェントレギュレータアセンブリは、プロセス制御システムのフィールド装置とすることができるパイロット装置を有する。パイロット装置は、流体供給システムにおける流体供給源によって供給される流体を最大化するために、プロセス制御システムにおける流体供給システムからの液体供給の管理を容易とする。
【０００８】
図１を参照すると、本開示の１バージョンにしたがって構成されたプロセス制御システム１０は、表示画面１４をそれぞれ有するデータ履歴部１２及び１つ以上のユーザワークステーション１３と順次通信するプロセスコントローラ１１と通信する１つ以上のフィールド装置１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２及び７１を組み込んで示されている。そのように構成されたコントローラ１１は、プロセス制御システムを制御するために、フィールド装置１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２及び７１並びにワークステーション１３に対して信号を送受信する。
【０００９】
さらに詳細には、図１に示された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、入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード２６及び２８を介して、ハードワイヤード通信接続を介してフィールド装置１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２に対して接続されている。データ履歴部１２は、データを記憶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若しくは既知のソフトウェア、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とすることができる。さらに、データ履歴部１２は、図１において別個の装置として図示されているが、その代わりにまたはそれに加えて、サーバなどのワークステーション１３または他のコンピュータ装置のいずれかの一部であってもよい。一例として、エマソン・プロセス・マネジメントによって販売されているＤｅｌｔａＶ（商標）コントローラとすることができるコントローラ１１は、例えばイーサネット接続とすることができる通信ネットワーク２９を介してワークステーション１３及びデータ履歴部１２に対して通信可能に接続される。
【００１０】
上述したように、コントローラ１１は、例えば４−２０ｍＡ通信規格を含むハードワイヤード通信を実装するために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の使用を含むことができるハードワイヤード通信方式を使用して、及び／また
は、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）フィールドバス通信プロトコル、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使用して、フィールド装置１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２に対して通信可能に接続されているものとして図示されている。フィールド装置１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２は、センサ、制御バルブアセンブリ、送信機、ポジショナなどの任意のタイプの装置とすることができる一方で、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準拠する任意のタイプのＩ／Ｏ装置とすることができる。図１に図示された実施形態において、フィールド装置１５、１６、１７、１８は、Ｉ／Ｏカード２６に対してアナログ回線を介して通信する４−２０ｍＡ規格装置である一方で、ディジタルフィールド装置１９、２０、２１、２２は、フィールドバスプロトコル通信を使用してＩ／Ｏカード２８に対してディジタルバスを介して通信するＨＡＲＴ（登録商標）通信装置及びフィールドバスフィールド装置などのスマート装置とすることができる。もちろん、フィールド装置１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１及び２２は、将来開発される任意の規格またはプロトコルを含む任意の他の所望の規格またはプロトコルに準拠することができる。
【００１１】
さらに、図１に示された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複数の無線フィールド装置６０、６１、６２、６３、６４及び７１を含む。フィールド装置６０、６１、６２、６３、６４は、送信機（例えば、プロセス変数センサ）として示されている一方で、フィールド装置７１は、例えば、制御バルブ及びアクチュエータを含む制御バルブアセンブリとして示されている。無線通信は、現在既知のまたは後に開発されるハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたは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とフィールド装置６０、６１、６２、６３、６４及び７１との間に確立されることができる。図１に図示されたバージョンにおいて、アンテナ６５は、送信機６０に対して接続され、送信機６０について無線通信を行うように専用とされる一方で、アンテナ６７を有する無線ルータまたは他のモジュール６６は、送信機６１、６２、６３、６４について無線通信をまとめて処理するように接続されている。同様に、アンテナ７２は、制御バルブアセンブリ７１について無線通信を行うように制御バルブアセンブリ７１に接続されている。フィールド装置または関連するハードウェア６０、６１、６２、６３、６４、６６及び７１は、プロセスコントローラ１１と送信機６０、６１、６２、６３、６４及び制御バルブアセンブリ７１との間の無線通信を実施するために、アンテナ６５、６７及び７２を介して無線信号を受信、復号、ルーティング、符号化及び送信するために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の動作を実施することができる。
【００１２】
必要に応じて、送信機６０、６１、６２、６３、６４は、様々なプロセスセンサ（送信機）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、そのため、プロセス性能が低下しないことを確実にするために、コントローラ１１に対して正確な信号を送信することに依存する。したがって、大抵の場合にプロセス変数送信機（ＰＶＴ）と称される送信機６０、６１、６２、６３、６４は、制御プロセス全体の制御において重要な役割を果たすことができる。さらに、制御バルブアセンブリ７１は、制御バルブアセンブリ７１内のセンサによって行われた測定を提供することができ、または、その動作の一部としてコントローラ１１に対して制御バルブアセンブリ７１によって生成または計算された他のデータを提供することができる。もちろん、公知のように、制御バルブアセンブリ７１はまた、プロセス全体内で例えばフローなどの物理的パラメータを達成するために、コントローラ１１から制御信号を受信することができる。
【００１３】
プロセスコントローラ１１は、各アンテナ７５及び７６に対してそれぞれ接続された１つ以上のＩ／Ｏ装置７３及び７４に対して接続されており、これらのＩ／Ｏ装置及びアンテナ７３、７４、７５、７６は、１つ以上の無線通信ネットワークを介して無線フィール
ド装置６１、６２、６３、６４及び７１と無線通信を実行するために送信機／受信機として動作する。フィールド装置（例えば、送信機６０、６１、６２、６３、６４及び制御バルブアセンブリ７１）間の無線通信は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）プロトコル、エンバープロトコル、ＷｉＦｉプロトコル、ＩＥＥＥ無線規格などの１つ以上の既知の無線通信プロトコルを使用して行うことができる。さらに、Ｉ／Ｏ装置７３及び７４は、コントローラ１１と送信機６０、６１、６２、６３、６４及び制御バルブアセンブリ７１との間の無線通信を実施するために、アンテナ７５及び７６を介して無線信号を受信、復号、ルーティング、符号化及び送信するために、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の動作を実施することができる。
【００１４】
図１に図示されるように、コントローラ１１は、従来、メモリ７８に記憶された１つ以上のプロセス制御ルーチン（または任意のモジュール、ブロック若しくはそれらのサブルーチン）を実装または監督するプロセッサ７７を含む。メモリ７８に記憶されたプロセス制御ルーチンは、プロセスプラント内に実装された制御ループを含むかまたはそれに関連付けられることができる。一般的に言えば、一般に公知のように、プロセスコントローラ１１は、１つ以上の制御ルーチンを実行し、任意の所望の方法でプロセスを制御するために、フィールド装置１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、６０、６１、６２、６３、６４及び７１並びにユーザワークステーション１３及びデータ履歴部１２と通信する。さらに、それぞれが制御バルブアセンブリとして図１に示されているフィールド装置１８、２２及び７１の任意のいずれかは、アクチュエータの健全性及び完全性の監視を容易とするために、プロセスコントローラ１１と通信するために本開示の原理にしたがって構成されたインテリジェント制御バルブアクチュエータを含むことができる。
【００１５】
図２を参照すると、説明の便宜上、図１からのフィールド装置７１は、本開示の原理にしたがって構成されたインテリジェントレギュレータアセンブリ１００として示されている。図２に示されるように、流体供給システム１６０は、順次複数のプロセスライン１８０に対して通信可能に接続されたインテリジェントレギュレータアセンブリ１００に対して通信可能に接続されている。
【００１６】
流体供給システム１６０は、インテリジェントレギュレータアセンブリ１００の様々な要素（例えば、レギュレータ１０２、パイロット装置１０４）を介してプロセスライン１８０に圧縮流体を供給するように構成されている。流体供給システム１６０は、アセンブリ１００の要素に加圧ガスまたは加圧液体を供給することができる。図２に示された流体供給システム１６０は、第１の流体供給源１６２と、第２の流体供給源１６４と、第１の流体供給源１６２及び第２の流体供給源１６４の双方に対して通信可能に接続されたスイッチングバルブ１６６とを含む。各流体供給源１６２、１６４は、１つのタンク若しくはシリンダまたは複数のタンク若しくはシリンダ（例えば、バルク供給）とすることができるかまたは含むことができる。三方電磁駆動バルブであるスイッチングバルブ１６６は、第１の入口１６８と、第２の入口１７０と、出口１７２とを含む。第１の流体供給源１６２は、第１の入口１６８を介してスイッチングバルブ１６６に対して通信可能に接続される一方で、第２の流体供給源１６４は、第２の入口１７０を介してスイッチングバルブ１６６に対して通信可能に接続されている。インテリジェントレギュレータアセンブリ１００は、以下により詳細に説明するように、出口１７２を介してスイッチングバルブ１６６に対して通信可能に接続されている。
【００１７】
バルブ１６６は、一般に、プロセスライン１８０に流体を供給している流体供給源１６２、１６４を制御または調整するように構成されている。それゆえに、バルブ１６６は、第１の位置と第２の位置との間において動作可能（例えば、移動可能）である。バルブ１６６が第１の位置にあるとき、第１の流体供給源１６２がプロセスライン１８０に流体を供給しているように、第１の入口１６８は開放し、第２の入口１７０は閉鎖する。バルブ
１６６が第２の位置にあるとき、第２の流体供給源１６４がプロセスライン１８０に流体を供給しているように、第１の入口１６８は閉鎖し、第２の入口１７０は開放する。少なくとも最初は、バルブ１６６は、第１の流体供給源１６２がプロセスライン１８０に流体を供給しているように第１の位置にある。
【００１８】
プロセスライン１８０は、アセンブリ１００の要素を介して、第１の流体供給源１６２によって供給される流体を利用する。加圧流体が使用されるのにともない、第１の流体供給源１６２の供給圧力は低下する。圧力低下の速度は、流体供給源１６２の大きさ及びプロセスライン１８０が加圧流体を消費している速度に依存する。第１の流体供給源１６２がもはや十分な加圧流体を提供することができない（すなわち、再充填または交換される必要がある）場合、バルブ１６６は、第２の位置に切り替えられることができる。換言すれば、バルブ１６６は、アセンブリ１００の要素を介して第２の流体供給源１６４がここでプロセスライン１８０に流体を供給するように、第１の入口１６８を閉鎖し且つ第２の入口１７０を開放することができる。そして、第１の流体供給源１６２は、再充填または交換されることができる。
【００１９】
他の例において、流体供給システム１６０は、任意数の流体供給源を含むことができる。例えば、流体供給システム１６０は、単一の流体供給源（例えば、単一のタンク若しくはシリンダ）または例えば３パックのシリンダなどの３つ以上の流体供給源を含むことができる。同様に、流体供給システム１６０は、異なるスイッチングバルブ１６６及び／またはスイッチングバルブ１６６を含むことができ、流体供給源は、異なるように構成されることができる。例えば、スイッチングバルブ１６６は、電磁駆動バルブである必要はなく、及び／または、（例えば、流体供給システム１６０が３つ以上の流体供給源を含む場合には）異なる数の入口及び／または出口を有することができる。
【００２０】
さらに図２を参照すると、インテリジェントレギュレータアセンブリ１００は、レギュレータ１０２と、パイロット装置１０４と、フィードバック圧力センサ１０６とを含む。さらに、図２は、説明したように、パイロット装置１０４とのユーザ対話を可能とするために、パイロット装置１０４に対して通信可能に接続された任意のパーソナルコンピューティング装置１０８を示している。
【００２１】
レギュレータ１０２は、バルブ本体１１０と、制御アセンブリ１１２とを含む。バルブ本体１１０は、入口１１４と、出口１１６と、座面１２０を画定するギャラリー１１８とを画定する。入口１１４は、出口１７２を介して流体供給システム１６０のバルブ１６６に対して通信可能に接続されている。換言すれば、入口１１４及び出口１７２は、レギュレータ１０２と流体供給システム１６０との間の流体的な連通を提供する。例えば、圧力トランスデューサとすることができる流体供給源圧力センサ１１７は、この流体連通部に対して通信可能に接続されており、センサ１１７の特定の位置に応じて、入口１１４及び／または出口１７２における圧力を検知または検出するように構成されている。出口１１６は、プロセスライン１８０に対して通信可能に接続されており、プロセスライン１８０に調整された圧力で流体を送達するように構成されている。流体供給源センサ１１７はまた、通信可能に接続されている。制御アセンブリ１１２は、バルブ本体１１０内に担持され、ダイアフラムアセンブリ１２４に対して動作可能に接続された制御要素１２２を含む。制御要素１２２は、ダイアフラムアセンブリ１２４にわたる圧力変化に応答して、座面１２０と封止係合した閉鎖位置と座面１２０から離隔された開放位置との間において移動可能である。示されたように、ダイアフラムアセンブリ１２４は、レギュレータ１０２のバルブ本体１１０のダイアフラムキャビティ１２８内に配置されたダイアフラム１２６を含む。ダイアフラムアセンブリ１２４はまた、ダイアフラム１２６の近傍、ダイアフラム１２６におけるまたはダイアフラム１２６上（例えば、ドーム１５２上）の圧力を検知または検出するように構成された例えば圧力トランスデューサとすることができるダイアフ
ラム圧力センサ１２７を含む。ダイアフラム１２６の底面１３０は、バルブ本体１１０の出口１１６と流体的に連通しており、ダイアフラム１２６の上面１３２は、バルブ本体１１０におけるパイロット開口部１５０を介してパイロット装置１０４と流体的に連通している。
【００２２】
パイロット装置１０４は、バルブ本体１３４と、入口バルブ１３６と、排出バルブ１３８と、圧力センサ１４０と、出口アダプタ１４２とを含む。バルブ本体１３４は、入口ポート１４４と、排出ポート１４６と、出口ポート１４８とを画定する。入口ポート１４４は、説明されるように、流体供給システム１６０に対して通信可能に接続されており、レギュレータ１０２のドーム１５２をロードするために流体供給システム１６０からの流体の供給を受けるように構成されている。示されるように、入口バルブ１３６は、入口ポート１４４に隣接して配置され、排出バルブ１３８は、排出ポート１４６に隣接して配置され、出口アダプタ１４２は、出口ポート１４８からバルブ本体１１０におけるパイロット開口部１５０まで延在している。それゆえに、出口アダプタ１４２は、パイロット装置１０４とレギュレータ１０２との間の流体的な連通を提供する。圧力センサ１４０は、入口及び出口バルブ１３６、１３８の間の位置においてパイロット装置１０４のバルブ本体１３４に配置される。そのため、圧力センサ１４０は、出口ポート１４８、出口アダプタ１４２及びダイアフラム１２６の上面１３２に隣接したダイアフラムキャビティ１２８と同様に、入口及び出口バルブ１３６、１３８の間の圧力を検知するように動作可能である。ダイアフラムキャビティ１２８のこの部分は、レギュレータ１０２のドーム１５２と称することができる。パイロット装置１０４の１つのバージョンにおいて、入口及び排出バルブ１３６、１３８は、パルス幅変調（ＰＷＭ）電磁バルブなどの電磁バルブとすることができ、圧力センサ１４０は、圧力トランスデューサとすることができる。さらに、入口及び排出バルブ１３６、１３８並びに圧力センサ１４０は、以下に説明されるように、ロジックを記憶することができる及び／またはパイロット装置１０４の機能の一部または全てを指示することができるオンボードコントローラ１５４に対して通信可能に接続されることができる。
【００２３】
さらに図２を参照すると、アセンブリ１００のフィードバック圧力センサ１０６は、レギュレータ１０２の出口１１６における圧力を検出してパイロット装置１０４に対して、より具体的には、パイロット装置１０４のオンボードコントローラ１５４に対して信号を送信するように構成された圧力変換器を含む。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によって受信された信号に基づいて、パイロット装置１０４は、順次制御要素１２２の位置と最終的にはレギュレータ１０２の出口１１６における圧力とを制御するレギュレータ１０２のドーム１５２内の圧力を制御するために入口及び排出バルブ１３６、１３８を開放及び／または閉鎖する。
【００２４】
具体的には、通常動作中において、レギュレータ１０２の出口１１６における圧力は、レギュレータ１０２のドーム１５２内の圧力を調整することによって所望のように制御されて維持される。これは、パイロット装置１０４及びフィードバック圧力センサ１０６の動作を介して達成される。例えば、１つのバージョンにおいて、フィードバック圧力センサ１０６は、２５ミリ秒毎に出口１１６における圧力を検出し、パイロット装置１０４のオンボードコントローラ１５４に対して信号を送信する。オンボードコントローラ１５４は、所望の設定点圧力と出口１１６における圧力を示すこの信号を比較し、設定点圧力未満か、等しいかまたは大きいかどうかを判定する。この判定に基づいて、パイロット装置１０４は、ドーム１５２内の圧力を調整するために入口及び排出バルブ１３６、１３８のいずれかまたは双方を操作する。すなわち、検知された出口圧力が所望の設定点圧力よりも低い場合には、オンボードコントローラ１５４は、入口バルブ１３６を作動させる（例えば、入口バルブ１３６を開放して排出バルブ１３８を閉鎖するように指示する）。この構成において、ガスは、パイロット装置１０４の入口ポート１４４に入り、ドーム１５２
内の圧力を上昇させ、ダイアフラムアセンブリ１２４に図２の向きに対して下方に制御要素１２２を付勢させ、レギュレータ１０２を開放し、フロー及び最終的に出口１１６における圧力を増加させる。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点圧力よりも高いと判定された場合には、オンボードコントローラ１５４は、排出バルブ１３８を作動させる（例えば、排出バルブ１３８を開放して入口バルブ１３６を閉鎖するように指示する）。この構成において、ドーム１５２内のガスは、パイロット装置１０４の排出ポート１４６を介して排出され、ダイアフラム１２６の上面１３２上の圧力を低下させる。これは、出口圧力が図２の向きに対して上方にダイアフラムアセンブリ１２４及び制御要素１２２を付勢するのを可能とし、レギュレータ１０２を閉鎖し、フロー及び最終的に出口１１６における圧力を減少させる。
【００２５】
上述した説明に基づいて、パイロット装置１０４及びフィードバック圧力センサ１０６は、出口１１６における圧力が設定点圧力に等しくなるまで、間欠的に、さらに頻繁に、レギュレータ１０２の出口１１６における圧力を監視し、ドーム１５２内の圧力を調整するように互いに組み合わせて動作することが理解されるべきである。
【００２６】
図３を参照すると、オンボードコントローラ１５４は、プロセッサ２００と、メモリ２０４と、通信インターフェース２０８と、計算ロジック２１２とを含むことができる。プロセッサ２００は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ、ＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、グラフィック処理ユニット、アナログ回路、ディジタル回路または任意の他の既知の若しくは後に開発されるプロセッサとすることができる。プロセッサ２００は、メモリ２０４内の命令に基づいて動作する。メモリ２０４は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリとすることができる。メモリ２０４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、電気的消去可能プログラム読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）または他のタイプのメモリのうちの１つ以上を含むことができる。メモリ２０４は、光学、磁気（ハードドライブ）または任意の他の形態のデータ記憶装置を含むことができる。
【００２７】
例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、イーサネットポートまたはいくつかの他のポート若しくはインターフェースとすることができる通信インターフェース２０８は、パイロット装置１０４とコンピューティング装置１０８との間の電子通信を可能または容易とするために提供される。この電子通信は、一例として、ＵＳＢ、ＲＳ−２３２、ＲＳ−４８５、ＷｉＦｉ、ブルートゥースまたは任意の他の適切な通信接続を含む任意の既知の方法によって生じることができる。
【００２８】
ロジック２１２は、メモリ２０４に記憶されたコンピュータ読み取り可能な命令として具現化された１つ以上のルーチン及び／または１つ以上のサブルーチンを含む。パイロット装置１０４、特にプロセッサ２００は、レギュレータ１０２、パイロット装置１０４、流体供給システム１６０及び／またはプロセスライン１８０の構成、管理、保守、診断及び／または操作に関連する動作をプロセッサ２００に実行させるようにロジック２１２を実行することができる。ロジック２１２は、実行されると、プロセッサ２００に、パーソナルコンピューティング装置１０８からの信号または要求を受信及び／または取得させ、（コントローラ１５４が通信可能に接続される）流体供給源圧力センサ１１７、（コントローラ１５４が通信可能に接続される）ダイアフラムセンサ１２７及び／またはフィードバックセンサ１０６からの信号またはデータを受信及び／または取得させ、任意の受信及び／または取得された信号または要求の内容を判定させ、圧力センサ１４０によって検出された圧力を監視させ、入口及び／または排出バルブ１３６、１３８を開放及び／または閉鎖させ、開放及び／または閉鎖した入口及び／または排出バルブ１３６、１３８の制御を中断させ、プロセスライン１８０の全てが同時に実行するのを可能とするために必要な最小源圧力を計算させ、バルブ１６６を異なる位置に変更または切り替えさせ（例えば、
第１の位置から第２の位置にバルブ１６６を移動させる）、順次、流体供給源を変更させ、流体供給源１６２または１６４が再充填される必要があることをオペレータに警告または通知させ、流体供給システム１６０に関するまたは関連する情報またはデータを記録させ、流体供給源１６２、１６４のうちの１つ以上が再充填される必要があるときを予測させ、他の所望の機能を実行させ、またはそれらの組み合わせを実行させる。
【００２９】
図４を参照すると、パーソナルコンピューティング装置１０８のさらなる詳細がここで説明される。パーソナルコンピューティング装置１０８は、デスクトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ユーザワークステーション、タブレット、ハンドヘルドコンピューティング装置（例えば、スマートフォン）または他のパーソナルコンピューティング装置とすることができる。１つの実施形態において、パーソナルコンピューティング装置１０８は、図１に関連して説明したユーザワークステーション１３と同じである。
【００３０】
図４に示されるように、パーソナルコンピューティング装置１０８は、プロセッサ２５０と、メモリ２５４と、通信インターフェース２５８と、アプリケーション２６２とを含む。プロセッサ２５０は、汎用プロセッサ、ディジタル信号プロセッサ、ＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、グラフィック処理ユニット、アナログ回路、ディジタル回路または任意の他の既知の若しくは後に開発されるプロセッサとすることができる。プロセッサ２５０は、メモリ２５４内の命令に基づいて動作する。メモリ２５４は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリとすることができる。メモリ２５４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、電気的消去可能プログラム読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）または他のタイプのメモリのうちの１つ以上を含むことができる。メモリ２５４は、光学、磁気（ハードドライブ）または任意の他の形態のデータ記憶装置を含むことができる。
【００３１】
例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポート、イーサネットポートまたはいくつかの他のポート若しくはインターフェースとすることができる通信インターフェース２５８は、パーソナルコンピューティング装置１０８とパイロット装置１０４との間の電子通信を可能または容易とするために提供される。この電子通信は、一例として、ＵＳＢ、ＲＳ−２３２、ＲＳ−４８５、ＷｉＦｉ、ブルートゥースまたは任意の他の適切な通信接続を含む任意の既知の方法によって生じることができる。
【００３２】
アプリケーション２６２は、メモリ２５４または他のメモリに記憶されたコンピュータ読み取り可能な命令として具現化された１つ以上のルーチン及び／または１つ以上のサブルーチンなどの計算ロジックを含む。パーソナルコンピューティング装置１０８、特にプロセッサ２５０は、アセンブリ１００の要素（例えば、パイロット装置１０４）の構成、管理、保守、診断及び／または操作（例えば、制御または調整）に関連する動作をプロセッサ２５０に実行させるようにロジックを実行することができる。アプリケーション２６２は、パイロット装置１０４との自動的対話及び／または手動対話を容易とすることができる。例えば、アプリケーション２６２は、パイロット装置１０４における自動調整処理の性能を促進することができる。アプリケーション２６２は、パイロット装置１０４とのパーソナルコンピューティング装置１０８のユーザについての手動対話を容易とすることができる。このために、アプリケーションは、パイロット装置１０４との（例えば、その制御）ユーザ対話を容易とするユーザインターフェース２６６を含むかまたはユーザに提供することができる。
【００３３】
ユーザインターフェース２６６によりまたはそれを介して、ユーザは、プロセスライン２８０の全てが同時に実行されるのを可能とするために必要な最小源圧力を計算または判定することができる（すなわち、最悪のシナリオに応じて最小源圧力を計算する）。ユーザはまた、以下により詳細に説明されるように、パイロット装置１０４によって中断され
たアセンブリ１００の他の要素（例えば、レギュレータ１０２）の制御であるサスペンド制御モードの起動を選択または要求するためにユーザインターフェース２６６を利用することができる。ユーザはまた、パイロット装置１０４を手動で調整するために、パイロット装置１０４の設定点をプログラミングするために、比例項、導関数及び／または積分値及び／または積分限界及び／または不感帯パラメータを調整するために、制御モードを設定するために、校正を実行するために、制御限界を設定するために、ダイアフラム保護値を設定するために、診断手順（例えば、ソレノイドリークテスト）を実行するためになど、ユーザインターフェース２６６を利用することができる。
【００３４】
上述したように、流体供給システム１６０は、アセンブリ１００の要素を介してプロセスライン１８０に加圧流体を供給するように構成されている。プロセスライン１８０のそれぞれが必要な圧力で十分な量の流体が供給されることを確実にするために、所定量の供給圧力が必要とされる。通常、簡潔に上述したように、プロセス制御システムのオペレータは、（本開示の目的のために、最初はアクティブである）流体供給源１６２がもはや必要な圧力で必要量の流体を提供することができない（すなわち、流体供給源１６２が交換される必要がある）ときを判定するために、スケールを使用して実装される計量システムを使用する。この計量システムの一部として、プロセス制御システムのオペレータは、プロセスライン１８０に対する加圧流体の供給の中断を保証しないであろう流体供給源１６２の最小可能重量を判定する。そして、流体供給源１６２は連続的に計量し、流体供給源１６２の重量がこの最小可能重量に近付くと、それは、流体供給源を交換し、流体供給源１６２を変更して再充填する時間であることをプロセスオペレータに対する信号である。しかしながら、それにもかかわらず同時に実行されるプロセスライン１８０の全てに基づいて所定の重量が計算されることから、実際には、これは非常にまれにしか発生せず、結果は、必要であるよりも流体供給源が大抵の場合に変更されてより頻繁に再充填されるというものである。
【００３５】
本実施形態は、最大量の流体が流体供給システム１６０から使用される一方で、同時にプロセスライン１８０に加圧流体が十分に供給されることを確実にするために、流体供給システム１６０からの加圧流体の供給を管理することにより、この問題に対処することを目的としている。図５は、インテリジェントレギュレータアセンブリ１００、流体供給システム１６０及びプロセスライン１８０を含むプロセス制御システムなどのプロセス制御システムにおいて流体供給を管理する例示的な方法またはプロセスを示している。
【００３６】
パイロット装置１０４のオンボードコントローラ１５４は、最初に、所定の最小源圧力を識別または判定する（ブロック３００）。所定の最小源圧力は、プロセスライン１８０のそれぞれが同時に動作することができるように流体供給源において必要な最小圧力である。そして、少なくとも最初は、所定の最小源圧力は、プロセスライン１８０のそれぞれの同時動作を可能とするために第１の流体供給源１６２において必要な最小圧力である。所定の最小源圧力は、（例えば、ユーザインターフェース２６６を介して）プロセス制御システムのオペレータによって決定されることができ、（例えば、パーソナルコンピューティング装置１０８を介して）プロセス制御システムのオペレータからオンボードコントローラ１５４によって受信されることができる。あるいは、所定の最小源圧力は、オンボードコントローラによって自動的に決定されてもよい。これは、例えば、過去の、現在の及び／または予測されたプロセスライン１８０の流体需要に基づいて行われることができる。
【００３７】
そして、オンボードコントローラ１５４は、流体供給源１６２の圧力が所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定する（ブロック３０４）。オンボードコントローラ１５４は、レギュレータ１０２の出口１１６における圧力、レギュレータ１０２の入口１１４及び／またはバルブ１６６の出口１７２における圧力、ダイアフラム１２６における若しくは
隣接する圧力、またはそれらの組み合わせに基づいてこの判定を行うことができる。そのため、オンボードコントローラ１５４は、上述したように、フィードバック圧力センサ１０６からのフィードバック制御信号、供給圧力センサ１１７からのデータ及び／またはダイアフラム圧力センサ１２７からのデータを受信して分析するように構成されている。
【００３８】
いくつかの実施形態において、流体供給源１６２の圧力が所定の最小源圧力未満であるかどうかの判定は、少なくとも部分的に、レギュレータ１０２の出口１１６における圧力に基づいている。これらの実施形態において、オンボードコントローラ１５４は、フィードバック圧力センサ１５４から第１のフィードバック制御信号を受信し、オンボードコントローラ１５４は、レギュレータ１０２の出口１１６における圧力が設定点圧力よりも大きいかどうかを判定するために設定点制御値と第１のフィードバック制御信号を比較する。第１のフィードバック制御信号が設定点制御値未満である（すなわち、出口圧力が設定点圧力未満である）と判定された場合、オンボードコントローラ１５４は、ガスがパイロット装置の入口ポート１４４に入るようにパイロット装置１０４の入口バルブ１３６を開放し、ドーム１５２内の圧力、最終的に出口１１６における圧力は上昇する。図６は、レギュレータ１０２において必要なドーム圧力がプロセスライン１８０のフロー要件に応じて変化する方法の例示的な例である。
【００３９】
オンボードコントローラ１５４がパイロット装置１０４の入口バルブ１３６を開放した後しばらくして、オンボードコントローラ１５４は、フィードバック圧力センサ１０６から第２のフィードバック制御信号を受信する。オンボードコントローラ１５４は、レギュレータ１０２の出口１１６における圧力が増加しているかどうかを判定するために、第１のフィードバック制御信号と第２のフィードバック制御信号を比較する。（それが通常必要とされるべきであるように）レギュレータ１０２の出口１１６における圧力が増加していない場合、オンボードコントローラ１５４は、流体供給源１６２の圧力が所定の最小源圧力未満であることを判定する（すなわち、オンボードコントローラ１５４は、所定の最小源圧力に到達し、流体供給源１６２が交換されて再充填される必要があると結論付ける）。しかしながら、出口１１６における圧力が上昇した場合には、オンボードコントローラ１５４は、流体供給圧力がまだ所定の最小源圧力に到達していない（すなわち、流体供給圧力が所定の必要圧力よりも大きい）と判定し、上述したようなアセンブリ１００の通常動作を継続する。
【００４０】
代替的または追加的に、オンボードコントローラ１５４は、流体供給源１６２の圧力が所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定するときに、レギュレータ１０２の入口１１４及び／またはバルブ１６６の出口１７２において検出された圧力及び／またはダイアフラム１２６において若しくは隣接して検出された圧力を考慮することができる。例えば、オンボードコントローラ１５４は、流体供給源１６２の圧力が１つ以上の閾値圧力（例えば、入口１１４、出口１７２及び／またはダイアフラム１２６における圧力に対応する閾値圧力）に到達したときに所定の最小源圧力未満であると判定することができる。他の例として、オンボードコントローラ１５４は、様々な圧力値との間の関係（例えば、比、相関）を分析し、所定の関係が存在するときに（例えば、所定の比が見いだされたときに）流体供給源１６２の圧力が所定の最小源圧力未満であると判定してもよい。
【００４１】
流体供給源１６２の圧力が所定の最小源圧力未満であるとオンボードコントローラ１５４が判定した場合、オンボードコントローラ１５４は、流体供給源１６２がもはやプロセスライン１８０に対する加圧流体の十分な供給を提供することができず、変更または交換される必要があると判定する（ブロック３０８）。いくつかの実施形態において、オンボードコントローラ１５４は、この判定を行う際に、プロセスライン１８０に加圧流体を供給する流体供給源を第１の流体供給源１６２から第２の流体供給源１６４に変更することができる。これは、例えば、第１の入口１６８が開放され且つ第２の入口１７０が閉鎖さ
れた第１の位置から第１の入口１６８が閉鎖され且つ第２の入口１７０が開放された第２の位置にバルブ１６６を切り替えるかまたは移動させることによって行うことができる。実際には、第１の位置から第２の位置にバルブ１６６を切り替えることにより、オンボードコントローラ１５４は、第１の流体供給源１６２から第２の流体供給源１６４に流体供給源を切り替える。代替的にまたは追加的に、オンボードコントローラ１５４は、（例えば、ユーザインターフェース２６６を介して、電子メールを介して、通知アラームを介してまたはいくつかの他の方法を介して）流体供給源が変更されることをプロセス制御システムのオペレータに通知または警告することができる。流体供給システム１６０がバルブ１６６を含んでおらず、それゆえに、流体供給源がバルブ１６６を切り替えることによって変更されることができない実施形態において、他の装置またはオペレータは、その代わりに、流体供給源を変更または切り替えることができる。いったん切り替えられると、古い流体供給源１６２は、その後に再充填されることができる。
【００４２】
オンボードコントローラ１５４は、いくつかの実施形態において、オンボードコントローラ１５４が流体供給源１６２の圧力が所定の最小源圧力未満であるかどうかを判定しているとき及び／または流体供給源が変更されることが判定されたときにプロセス制御システムに関する情報またはデータを記録することができる（ブロック３１２）。オンボードコントローラ１５４は、例えば、レギュレータ１０２の入口１１４における圧力、レギュレータ１０２の出口１１６における圧力、バルブ１６６の出口１７２における圧力、流体供給源１６２に関する情報（例えば、源１６２のサイズ、源１６２の製造及び／またはモデル、どの程度長く源１６２がプロセスライン１８０に加圧流体を供給していたか）、流体供給源の切り替えに関する情報（例えば、切り替えの日付及び／または時間）、他の情報若しくはデータまたはそれらの組み合わせを記録することができる。オンボードコントローラ１５４がより多くの情報を記録するのにともない、オンボードコントローラ１５４は、パターン（例えば、流体供給源及び／またはプロセスライン１８０の枯渇率）をインテリジェントに識別することができ、流体供給源が変更される必要があるときを予測することができる。例えば、オンボードコントローラ１５４は、流体供給源１６２が１０時間で変更される必要があることを予測することができる。これにより、オンボードコントローラ１５４は、プロセス制御システムのオペレータが切り替えをより良好に計画するのを可能とすることができる。例えば、プロセス制御システムのオペレータが長いテストを実施することを計画する場合には、オンボードコントローラ１５４は、流体供給源が変更される必要があるときに予測することにより、流体供給源がテスト前または後に変更されるべきかどうかをオペレータが判定するのに役立つことができる。
【００４３】
本願明細書において明示的に記載されていないが、上述した方法及び／またはその中の任意のステップは、任意の回数行われてもよい。例えば、上述した方法は、第１の流体供給源１６２及び第２の流体供給源１６４に関連して及び／または他の流体供給源に関連して利用されることができる。
【００４４】
上述した説明に基づいて、本願明細書に記載された装置及び方法は、プロセス制御システムにおける流体供給の管理を容易とすることを理解すべきである。本願明細書に記載されたように流体供給を管理することにより、開示された装置及び方法は、高価であり且つ大容量の記憶容量を必要とすることがある従来の計量システムの必要をなくし、流体供給システムから使用される流体の量を最大化し、それゆえに、必要があるときに流体源が変更されるのみであることを確実にし、順次、流体源が変更される必要がある頻度を低減する。流体源が変更される必要がある頻度を低減することにより、プロセス制御のオペレータは、費用を節約することができ、それらのプロセス制御システムにおける１つ以上のプロセスラインについてのダウンタイム量を削減することができる。
【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６】
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【国際調査報告】
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