(57)【要約】請求の範囲の方法及びシステムは、弁のようなプロセス制御装置の部品に対する有効寿命プロファイルを作成し、動作中の装置部品に対する推定残留寿命を定めるためにその寿命プロファイルを使用する。寿命プロファイルは、動作中に受けられるべきものと実質的に同じ動作条件のもとで使用される、同様のプロセス制御装置の実環境動作データを使用することから作成される。プロファイルは、多数の装置部品に対して作成され得、これから、プロセス制御装置全体に対する推定寿命プロファイルが作成される。推定残留寿命に基づいて、通知警告が遠隔コンピュータに送信され得、保守予定が自動的に得られ得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御装置の部品に対する推定寿命プロファイルを作成するための方法であって、
集積診断モジュールにて、前記プロセス制御装置の、前記プロセス制御装置の動作中に機械的摩耗または疲労を徐々に被ることがあり得る前記部品の識別を受信して、前記集積診断モジュールにて、前記部品に対応する動作パラメータを受信することであって、
前記部品の前記機械的摩耗または疲労が前記動作パラメータにおける変化と共に変動する、前記受信することと、
前記集積診断モジュールにて、前記プロセス制御装置が操作されるべき条件に匹敵する条件のもとで前記参照部品の動作中に収集された参照部品の以前記録された性能データを受信することと、
プロファイラにおいて、前記以前記録された性能データに基づいて前記部品に対する前記推定寿命プロファイルを作成することであって、前記推定寿命プロファイルが前記動作パラメータの値に応じた前記部品の推定寿命を指し示す、前記作成することと、を含む、方法。
【請求項２】
各々が前記プロセス制御装置が操作されるべき条件に匹敵する条件の下で収集された、以前記録されたデータを有する、複数の参照部品に対する以前記録された性能データを受信することと、
前記部品の平均推定寿命プロファイルを定めることによって、前記部品の前記推定寿命プロファイルを作成することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各々が前記プロセス制御装置が操作されるべき条件に匹敵する条件の下で収集された、以前記録されたデータを有する、複数の参照部品に対する以前記録された性能データを受信することと、
前記部品の最短推定寿命プロファイルを定めることによって前記部品の前記推定寿命プロファイルを作成することと、
をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記以前記録された性能データが、前記プロセス制御装置が操作されるべき前記プロセスプラント条件に対応する、プロセスプラント条件のもとで操作される前記参照部品から収集された、履歴データである、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記以前記録された性能データが、前記プロセス制御装置が操作されるべき前記条件に匹敵する前記条件のもとで、前記参照部品を試験することから収集される検査室内試験データである、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記プロセス制御装置が、弁アセンブリであり、前記部品が、前記弁アセンブリの、ダイアフラム部品、パッキン押さえ部品、套管部品、封止部品、またはシャフト部品である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記推定寿命プロファイルが、前記動作パラメータに応じて前記弁アセンブリの動作サイクルの推定数に基づいて、前記部品の所望の寿命を指し示す、前記部品に対するサイクル寿命プロファイルである、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記部品に対する前記動作パラメータが、圧力、流量、温度、漏出量、破損％、弁位置、流量、流体レベル、電流／圧力比、及びアクチュエータ位置である、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記プロセス制御装置の動作中に部品に対する動作条件を受信することと、
前記プロファイラにおいて、前記受信された動作条件に基づいて、前記部品に対する前記推定寿命プロファイルを更新することと、
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】
前記受信された動作条件が、圧力、流量、温度、漏出量、破損％、位置、流量、流体レベル、及び電流／圧力比のうちの少なくとも１つのデータを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記受信された動作条件が、経過時間及びサイクル数のうちの少なくとも１つのデータを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記集積診断モジュールにて、前記プロセス制御装置の複数の部品の識別を受信することと、
前記集積診断モジュールにて、各々が前記プロセス制御装置の異なる部品に対応する、複数の参照部品の以前記録された性能データを受信することと、
前記プロファイラにおいて、前記以前記録された性能データに基づいて前記部品の各々に対する推定寿命プロファイルを作成することと、
前記プロファイラにおいて、前記部品に対する前記推定寿命プロファイルに基づいて、前記プロセス制御装置に対する推定寿命プロファイルを作成することと、
をさらに含む、請求項１〜１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記集積診断モジュールが前記プロセス制御装置内に含まれる、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記集積診断モジュールが、前記プロセス制御装置から遠隔で保存され、通信リンクを通じて前記プロセス制御装置と通信する、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記以前記録された性能データが、前記集積診断モジュールから遠隔で保存され、通信リンクを通じて受信される、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
プロセス制御装置の部品に対する推定残留寿命を定めるための方法であって、
集積診断モジュールにおいて、前記部品に対する推定寿命プロファイルを受信することであって、前記推定寿命プロファイルが、前記プロセス制御装置が操作されるべき条件に匹敵する条件のもとで、参照部品の動作中に収集された、以前記録された性能データに基づいて作成され、前記推定寿命プロファイルが動作パラメータに応じて部品の推定寿命を指し示す、前記受信することと、
前記集積診断モジュールにて、前記プロセス制御装置の動作中に前記部品に対する前記動作パラメータの現在のデータを受信することと、
前記部品に対する推定残留寿命を定めるために、寿命データ分析装置において、前記部品に対する前記動作パラメータの前記現在のデータと前記部品に対する前記推定寿命プロファイルとを分析することと、
前記定められた推定残留寿命に基づいて前記部品の操作者通知状態を定めることと、を含む、方法。
【請求項１７】
前記プロセス制御装置が弁アセンブリであり、前記部品が、前記弁アセンブリの、ダイアフラム部品、パッキン押さえ部品、套管部品、封止部品、またはシャフト部品である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記推定寿命プロファイルが、前記動作パラメータに応じて前記弁アセンブリの動作サイクルの推定数に基づいて、前記部品の所望の寿命を指し示す、前記部品に対するサイクル寿命プロファイルである、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記部品に対する前記動作パラメータが、圧力、流量、温度、漏出量、破損％、弁位置、流量、流体レベル、電流／圧力比、またはアクチュエータ位置のうちの１つである、請求項１６〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記操作者通知状態が、（ｉ）通常、前記プロセス制御アセンブリの保守のために動作が必要とされないことを示す、（ｉｉ）保守、通常保守窓内で保守が実行されるべきであることを示す、または、（ｉｉｉ）警告、通常保守窓の前に保守が実行されるべきであることを示す、である、請求項１６〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記通知状態が保守または警告である場合、通知状態データを保守者に通信することをさらに含む、請求項１６〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
通知状態データを遠隔コンピュータまたは遠隔操作者に通信することをさらに含む、請求項１６〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
通知状態データを保守予定者に通信することと、
前記推定残留寿命に基づいて前記プロセス制御部品の保守を自動的に予定することと、
をさらに含む、請求項１６〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
予定された保守に対応する保守発注を自動的に生成することをさらに含む、請求項１６〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記部品の保守または交換を実行するための、推奨される交換部品及び／または推奨される点検作業を含む通知状態データを、遠隔コンピュータまたは遠隔操作者に通信することをさらに含む、請求項１６〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記集積診断モジュールが前記プロセス制御装置内に含まれる、請求項１６〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記集積診断モジュールが、通信リンクを通じて前記プロセス制御装置と通信する遠隔コンピュータシステム内にある、請求項１６〜２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記動作パラメータの前記現在のデータが、前記通信リンクを通じて前記プロセス制御装置から前記遠隔コンピュータシステムに受信される、請求項１６〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
弁コントローラであって、
弁に結合され、且つ前記弁の可動制御要素を作動させるように動作可能である、弁アクチュエータと、
弁制御信号を受信するように、及び前記弁アクチュエータに、対応するアクチュエータ制御信号を生成して送信するように、構成される、アクチュエータ制御信号生成器と、
コントローラから設定点値を受信して、前記弁を制御するための前記弁制御信号を出力するために制御アルゴリズムを実行する、弁位置コントローラと、
前記弁または前記弁アクチュエータが動作している動作環境のパラメータを検出するように構成された、動作条件センサと、
集積診断モジュールであって、
（ａ）前記動作環境の前記検出されたパラメータの指標、及び
（ｂ）（ｉ）前記可動制御要素の位置、
（ｉｉ）前記可動制御要素の移動、
（ｉｉｉ）前記弁制御信号、
（ｉｖ）前記対応するアクチュエータ制御信号、または
（ｖ）前記設定点値、の情報を受信する、前記集積診断モジュールと、を備え
前記受信された情報（ａ）及び（ｂ）を分析するように、ならびに、前記受信された情報（ａ）及び（ｂ）に基づいて、及びさらに前記弁または前記弁アクチュエータに対する所定のプロファイルデータに基づいて、前記弁の部品または前記弁アクチュエータの部品に対する予期残留寿命を定めるように、構成される、前記弁コントローラ。
【請求項３０】
前記所定のプロファイルデータが、所与の動作条件のもとで予想可能な寿命を有する、前記弁の１つ以上の部品及び／または前記アクチュエータの１つ以上の交換可能な部品を、識別する、請求項２９に記載の弁コントローラ。
【請求項３１】
前記所定のプロファイルデータが、前記予想可能な寿命と前記所与の動作条件との間の関係もまた識別する、請求項２９または３０に記載の弁コントローラ。
【請求項３２】
前記集積診断モジュールが、前記動作環境の前記検出されたパラメータの前記指標を受信して、前記動作環境の前記検出されたパラメータの前記受信された指標に従って前記所定のプロファイルデータの対応するサブセットを選択し、前記予期残留寿命を定めるために前記所定のプロファイルデータの前記サブセットを使用する、請求項２９〜３１のいずれかに記載の弁コントローラ。
【請求項３３】
前記集積診断モジュールが、前記情報（ｂ）に従って増分または減分される計数器を実装する、請求項２９〜３２のいずれかに記載の弁コントローラ。
【請求項３４】
前記情報（ｂ）が位置センサから受信される、請求項２９〜３３のいずれかに記載の弁コントローラ。
【請求項３５】
前記所定のプロファイルデータが、前記動作環境に対応する条件のもとで動作する、前記同じ弁または前記同じアクチュエータの実験データから導出される、請求項２９〜３４のいずれかに記載の弁コントローラ。
【請求項３６】
前記集積診断モジュールが、前記部品に対する前記予期残留寿命を指し示す通知状態データを生成して、前記通知状態データを遠隔コンピュータまたは遠隔操作者に通信するように構成される、請求項２９〜３５のいずれかに記載の弁コントローラ。
【請求項３７】
前記通知状態データが、前記部品の保守または交換を実行するための、推奨される交換部品及び／または推奨される点検作業を含む、請求項２９〜３６のいずれかに記載の弁コントローラ。
【請求項３８】
前記部品が、前記弁アセンブリの、ダイアフラム部品、パッキン押さえ部品、套管部品、封止部品、またはシャフト部品である、請求項２９〜３７のいずれかに記載の弁コントローラ。
【請求項３９】
前記予期残留寿命が、前記動作環境の前記パラメータに応じて前記弁アセンブリの動作サイクルの推定数に基づいて前記部品の所望の寿命を指し示す、前記部品に対するサイクル寿命である、請求項２９〜３８のいずれかに記載の弁コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プロセスプラント内のプロセス制御装置に関し、より具体的にはプロセス制御装置についての寿命予測を実行するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存のプロセス制御システムは、弁のようなプロセス制御装置について、そのような装置の操作性及び性能を判定するために周期的な診断を実行し得る。プロセス制御装置の操作性を判定することにより、プロセス制御装置の保守をより良く予定することができ、それにより破損発生と停止時間が減少し得る。これは、効率、安全性、及び収益を高めることになり得る。プロセス制御システムは、プロセス制御装置の特徴を観察するために様々なセンサと他の測定装置とを用い得る。例えば、いくつかの既存の制御システムはデジタル式の弁コントローラを用いて、様々なセンサから制御弁についてのデータを測定し、収集し得る。
【０００３】
制御弁からの収集データの利用の中で、顧客は、プロセスプラント用の予防的保守の計画を立てるためのデータを望み、予想されていない破損により生じる計画にない保守及び生産損失を回避するのを望んでいる。例えば、顧客は、保守を要求する前に弁の推定寿命を知り、どのような修理手続及び交換選択肢が利用可能であり、推奨されるのかを知ることを欲することになる。実際のプロセス条件は顧客毎に、プロセスプラント内でさえ設備毎に著しく変化することになるので、製造者にとって、正確に寿命を予期することは課題である。いくつかの推定データを与える仕様書は、時には顧客により与えられる設計条件に応答して顧客に与えられ得る。しかしながら、温度及び圧力のような因子は、顧客からの設計条件で与えられる因子から著しく変動することが多く、流体の状態（液体または蒸気）及び不純物（固体、液体または蒸気）のような他の変動条件は通常、設計条件で与えられていない、または他の因子の場合と同様に実際の使用中にかなり変動する場合がある。
【０００４】
従来では、平均破損時間（ＭＴＴＦ）及び平均破損間隔（ＭＴＢＦ）を作成するために顧客から点検及び修理履歴データが収集されていた。このＭＴＴＦ及びＭＴＢＦデータは、弁の寿命を予想するのに用いることができた。しかしながら、保守記録が不完全または存在しないことがあり得るので、この履歴データの使用は限定的である場合がある。さらに、顧客は、彼らの動作条件が彼らの競合者に開示されることになり得るとの懸念からそのような情報を共有するのを望まないことがある。結果として、履歴データに基づくＭＴＴＦ及びＭＴＢＦデータは、不完全であり、情報価値が十分ではないことが多い。
【０００５】
ＭＴＴＦ及びＭＴＢＦを予想するための別の技術は、実際の活動条件に限りなく近い条件で作成された実験データの使用によるものである。圧力及び温度条件は通常、良好に整備された検査室において得られやすい。しかしながら、一般に本質的な流体特性、すなわち酸化、非酸化、湿潤、乾燥、潤滑及び非潤滑を得ることはできるが、流体特性及び汚染を模倣するのはよりいっそう難しい。時折、流体流内に粒子とともに周知の汚染物質さえも得ることができる。特に、例えば特定の弁点検アプリケーションを表す同じ温度、圧力及び流体特性での検査室内サイクル試験は、実際の現場データの有効な代用物であり得る。これは特に、通常の機械的摩耗または疲労を被る弁部品に対する事例である。
【０００６】
上記のまたは他の理由で検査室内試験が用いられる場合、ＭＴＴＦ及びＭＴＢＦを定める従来の試験方法では不十分である。その方法では、装置の寿命に影響を及ぼす変動条件及び様々な因子、特に摺動軸弁及び回転弁に関連する変動条件を考慮に入れることができず、摩耗または消耗し結果として弁の破損をもたらし得る様々な部品は、数多く、それぞれ温度、圧力、流体等のような動作条件に対して潜在的に異なる応答を有するものである。
【発明の概要】
【０００７】
例によれば、プロセス制御装置の部品に対する推定寿命プロファイルを作成するための方法が与えられる。本方法は、プロセス制御装置の動作中に機械的摩耗または疲労を徐々に被ることがあり得る部品の識別を受信することと、その部品に対応する動作パラメータを受信することとを含み得る。その部品性能は、その動作パラメータの値が変化する結果として徐々に劣化する。本方法は、プロセス制御装置が操作されるべき条件に匹敵する条件のもとで参照部品の動作中に収集された参照部品の以前記録された性能データを受信することを含み得る。本方法は、以前記録された性能データに基づいてその部品に対する推定寿命プロファイルを作成することをさらに含むことがあり、推定寿命プロファイルは、動作パラメータの値に応じた部品の推定寿命を指し示す。
【０００８】
別の例によれば、プロセス制御装置の部品に対する推定残留寿命を定めるための方法が与えられる。本方法は、部品に対する推定寿命プロファイルを受信することを含んでもよく、推定寿命プロファイルは、プロセス制御装置が操作されるべき条件に匹敵する条件のもとで参照部品の動作中に収集された以前記録された性能データに基づいて作成され、推定寿命プロファイルは、動作パラメータに応じて部品の推定寿命を指し示す。本方法は、プロセス制御装置の動作中に部品に対する動作パラメータの現在のデータを受信することを含んでもよい。本方法は、部品に対する推定残留寿命を定めるためにその現在のデータと推定寿命プロファイルとを分析することをさらに含む。本方法は、定められた推定残留寿命に基づいて部品の操作者通知状態を定めることをさらに含んでもよい。いくつかの例では、部品についての保守を予定するために、通知状態データは、プロセス制御装置の操作者また保守者のような遠隔の人に通信される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プラントの多くの機能領域の間のデータ伝送を受容し、調整するように構成されるプロセスプラントの図である。
【図２】プロセス制御システムに用いられる例示のプロセス制御装置のブロック図であり、例示のプロセス制御装置は、埋込式集積診断モジュールを有する弁アセンブリである。
【図３】プロセス制御システムに用いられる別の例示のプロセス制御装置のブロック図であり、例示のプロセス制御装置は弁アセンブリであり、遠隔コンピュータは集積診断モジュールを含む。
【図４】プロファイリングされ得る様々な弁部品を示す図２及び図３の弁アセンブリの例を示す。
【図５】図４の弁部品の寿命をプロファイリングするのに用いられる集積診断モジュールのブロック図である。
【図６Ａ】図３で識別される弁部品の各々に対する、集積診断モジュールにより作成される推定寿命プロファイルの図である。
【図６Ｂ】図３で識別される弁部品の各々に対する、集積診断モジュールにより作成される推定寿命プロファイルの図である。
【図６Ｃ】図３で識別される弁部品の各々に対する、集積診断モジュールにより作成される推定寿命プロファイルの図である。
【図６Ｄ】図３で識別される弁部品の各々に対する、集積診断モジュールにより作成される推定寿命プロファイルの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下のテキストは数多くの異なる実施形態の詳細な記述を説明するが、本記述の法的範囲は、本特許の最後に説明される請求項の言葉により定められると理解されるべきである。詳細な記述は、模範的なものとしてのみ解釈されるべきであり、あらゆる可能な実施形態を記述することは不可能ではないにしても実施困難であり得るので、あらゆる可能な実施形態を記述していない。現在の技術または本特許の出願日後に開発された技術のどちらかを用いて、尚も請求項の範囲内にあり得る数多くの代わりの実施形態を実施することができるであろう。
【００１１】
ここで図１を参照して、プロセスプラント１０は、１つ以上の通信網により複数の制御・保守システムに相互接続された複数のビジネス上及び他のコンピュータシステムとを含む。
【００１２】
プロセス制御システム１２及び１４は、例えば、テキサス州オースチンのフィッシャー・ローズマウントシステムズ社により販売されるデルタＶＴＭコントローラ、または他の所望の種類のコントローラ、またはコントローラ１２Ｂに結合された且つアナログ及び幹線通信路アドレス割当可能遠隔送信器（ＨＡＲＴ）フィールド装置１５のような様々なフィールド装置に次に結合される入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード１２Ｃに結合された操作者インターフェース１２Ａを含むＤＣＳであり得る。プロセス制御システム１４は、イーサネット（登録商標）バスなどのバスを介して１つ以上の分配型コントローラ１４Ｂに結合される１つ以上の操作者インターフェース１４Ａを含み得る。コントローラ１４Ｂは、Ｉ／Ｏ装置を介して、例えばＨＡＲＴ、またはフィールドバスフィールド装置、または例えばＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商標）、ＷＯＲＬＤＦＩＰ（登録商標）、デバイス・ネット（登録商標）、ＡＳインターフェース及びＣＡＮプロトコルのうちのいずれかを用いるものを含むいずれかの他のスマートまたは非スマートフィールド装置のような１つ以上のフィールド装置１６に接続される。周知のように、フィールド装置１６は、プロセス変数ならびに他の装置情報に関連するコントローラ１４Ｂにアナログまたはデジタル情報を与え得る。操作者インターフェース１４Ａは、例えば制御最適化装置、診断専門家、ニューラルネットワーク、調整器等を含むプロセスの操作を制御するためのプロセス制御操作者に利用可能なツールを保存し、実行し得る。
【００１３】
さらに、設備管理アプリケーションまたは他の装置監視・通信アプリケーションを実行するコンピュータのような保守システムは、保守及び監視活動を実行するために、プロセス制御システム１２及び１４にまたは前記システム内の個別の装置に接続されてもよい。例えば、保守コンピュータ１８は、装置１５と通信するために、いくつかの事例ではその装置についての他の保守活動を再構成または実行するために、（無線または携帯装置ネットワークを含む）いずれかの所望の通信線またはネットワークを介してコントローラ１２Ｂ及び／または装置１５に接続されてもよい。同様に、設備管理アプリケーションは、装置１６の操作状態に関連するデータ収集を含む保守及び監視機能を実行するために、分配型プロセス制御システム１４に関連する１つ以上のユーザインターフェース１４Ａ内に設定され、それらのインターフェースにより実行されてもよい。
【００１４】
プロセスプラント１０は、（バス、無線通信システム、または読み出しのために装置２０に接続され次に取り除かれる携帯装置のような）永久的または一時的通信リンクを介して保守コンピュータ２２に接続されるタービン、モータ等のような様々な回転装置２０も含む。保守コンピュータ２２は、例えばテネシー州ノックスヴィルのＣＳＩコンピュテーショナルシステムズ社からのＣＳＩ２１４０機械健全性分析装置により与えられる周知の監視・診断アプリケーション２３を、または回転装置２０の操作状態を診断し、監視し、最適化するのに用いられる他の周知のアプリケーションを保存し、実行し得る。保守者は通常、回転装置２０の問題を判定し、回転装置２０を修理または交換しなければならない時と場合とを判定するために、プラント１０内の回転装置２０の性能を保守し、監視するためのアプリケーション２３を用いる。
【００１５】
図示される例における様々な設備（すなわち、プロセス制御装置）の保守に関する通信を容易にするために、プロセス制御機能１２及び１４とコンピュータ１８、１４Ａ、２２及び２６内で実施されるもののような保守機能と実務機能とを含むプラント１０内の様々な機能システムに関連するコンピュータまたはインターフェースに通信自在に接続されるコンピュータシステム３０が与えられる。特に、コンピュータシステム３０は、全てはバス３２を介して、プロセス制御システム１２及びその制御システムに関連する保守インターフェース１８に通信自在に接続され、プロセス制御システム１４のプロセス制御及び／または保守インターフェース１４Ａに接続され、回転装置保守コンピュータ２２に接続される。バス３２は、通信のためにいずれかの所望のまたは適切な局所領域ネットワーク（ＬＡＮ）または広領域ネットワーク（ＷＡＮ）プロトコルを用い得る。
【００１６】
図１に示されるように、コンピュータ３０はそのうえ、同じまたは異なる通信網バス３２を介して、例えば企業資源計画（ＥＲＰ）、資材所要量計画（ＭＲＰ）、会計、生産及び顧客注文システム、保守計画システム、または部品・補給品・原材料注文アプリケーション、生産計画アプリケーション等のようないずれかの他の所望の実務アプリケーションを実行し得る、実務システムコンピュータ及び保守計画コンピュータ３５及び３６に接続される。コンピュータ３０はそのうえ、例えばバス３２を介して、プラント範囲内ＬＡＮ３７、企業内ＷＡＮ３８に、ならびに遠隔位置からのプラント１０との通信の遠隔監視を可能にするコンピュータシステム４０に接続され得る。
【００１７】
概して、コンピュータ３０は、プロセス制御システム１２及び１４と保守システム１８、２２及び２６と実務システム３５及び３６とにより生成されるデータ及び他の情報、ならびにこれらのシステムの各々の中のデータ分析ツールにより生成される情報を収集する設備管理システム５０を保存し、実行する。
【００１８】
そのうえ、概して１つ以上のインターフェースルーチン５８は、プラント１０内の１つ以上のコンピュータの中に保存され、それらのコンピュータにより実行され得る。例えば、コンピュータ３０、ユーザインターフェース１４Ａ、実務システムコンピュータ３５またはいずれかの他のコンピュータは、ユーザインターフェースルーチン５８を実行し得る。各々のユーザインターフェースルーチン５８は、設備管理システム５０から情報を受信するまたはそれらの情報に登録することができ、同じまたは異なる組のデータは、ユーザインターフェースルーチン５８の各々に送信され得る。ユーザインターフェースルーチン５８のいずれか１つは、異なる画面を用いて異なるユーザに異なる種類の情報を与えることができる。例えば、ユーザインターフェース５８のうちの１つは、制御操作者または実務者に１画面または一組の画面を与えて、その人が、制限を設定するまたは標準制御ルーチンまたは制御最適化ルーチン用の最適変数を選択するのを可能にし得る。ユーザインターフェースルーチン５８は、ユーザがある協調的な方法で指標生成ソフトウェア５１により生成される指標を検討するのを可能にする制御誘導ツールを与え得る。この操作者誘導ツールにより、操作者またはいずれかの他の人が、装置、制御ループ、ユニット等の状態についての情報を得て、これらのエンティティの問題に係わる情報を、その情報がプロセスプラント１０内の他のソフトウェアにより検出されているときに容易に見ることもでき得る。ユーザインターフェースルーチン５８は、ツール２３及び２７、設備管理アプリケーションのような保守プログラムまたはいずれかの他の保守プログラムにより与えられるまたは生成される、または設備管理システム５０と組み合わせたモデルにより生成されるような、性能監視データを用いて性能監視画面も与え得る。当然、ユーザインターフェースルーチン５８は、ユーザがプラント１０のいずれかのまたは全ての機能領域に用いられる優先度または他の変数を変えることができるように、いずれかのユーザアクセスを与え得る。
【００１９】
プラント１０は、性能が徐々に劣化し且つ保守を必要とし得る様々なプロセス制御装置（例えば、装置１４、１５、１６、２０及び２５）を示す。制御弁または他の装置のような、あるプロセス制御装置は、プロセス制御システム１２及び１４の制御のもとでプロセス制御システム内の流体流を調節または制御するのに用いられる。（この事例では、流体は圧縮窒素ガス等のようなガス流体を含み得る等。）これらは、本明細書に記載される例示の実施形態が空圧制御弁に基づいているが、ポンプ、電気作動弁、緩衝器のような他のプロセス制御装置が、プロセスプラント動作にも影響を及ぼすことになり、本明細書に記載される技術に含まれ得ると当業者により理解されるべきであるので、例として提供されている。
【００２０】
一般に、制御弁アセンブリのようなプロセス制御装置は、付属のアクチュエータ及び位置決め装置を用いて制御弁内の弁プラグのような可動要素の位置を変更することにより流体流を制御するために、導管または配管内に配置され得る。制御要素に対する調節は、選択された流量、圧力、流体レベルまたは温度を維持するために、あるプロセス条件に影響を及ぼすように用いられ得る。
【００２１】
制御弁アセンブリは通常、プラント圧縮機からの空気のような空気流体圧の調整源から操作される。この流体圧は、プロセッサ制御システムから受信される信号に応答して流体圧を制御する位置決め装置または弁制御機器を通じて（摺動軸弁用ばね・ダイアフラムアクチュエータまたは回転弁用ピストンアクチュエータのような）アクチュエータ内に導入される。アクチュエータ内の流体圧の大きさは、アクチュエータ内のばね及びダイアフラムまたはピストンの移動及び位置を定め、それにより制御弁の可動要素に結合される弁軸の位置を制御する。例えばばね・ダイアフラムアクチュエータでは、ダイアフラムは、プロセス制御システム内の流れを変更するために、制御弁の吸入口と吐出口との間の弁通路内に可動要素（すなわち、弁プラグ）の位置を定めるようにバイアスばねに逆らって働かなければならない。アクチュエータは、圧力チャンバ内の流体圧を増加させることにより、可動要素の開口の程度が増加または減少（例えば、直動作または逆動作）するように設計されてもよく、前者の状況が本明細書で仮定される。これらの記述は摺動軸弁に適用されてもよいが、対応する部品及び動作は回転弁に適用されることになるであろう。
【００２２】
図２は、プロセス制御システム１２または１４に用いられ得る一般的な制御弁アセンブリ１００を示す。制御弁１０２は、プロセス流を調節するために、位置決め装置により制御されるアクチュエータ１０４により選択的に位置が定められる弁軸及び弁プラグ（図示されず）のような可動要素を有し得る。弁プラグ可動要素の位置の指標は、弁位置コントローラ１０８内に組み込まれ得るまたは単独動作式位置決め送信器であり得る位置センサ１０６により与えられると当業者により理解される。制御弁１０２は、プロセス制御システム内のプロセス材料の流れを制御するためにプロセス制御システムの流路内に可変穴を作り出す。プロセス制御システムは一般に、プロセスを特徴付けるために、プロセス変数を検出するような送信器１１０を用いる。プロセス変数は、プロセスを制御するようにプロセスプラントの動作を指示するプロセス装置コントローラ１１２に戻るように伝送されてもよい。
【００２３】
弁コントローラ１１４は、弁位置コントローラ１０８、位置センサ１０６を含み、例えばアクチュエータ１０４を駆動させるために弁位置コントローラ１０８から出力信号を生成する、本明細書で与えられたマイクロコンピュータにより制御される電気空圧ステージ（図示されず）を含み得る、アクチュエータ制御信号発生器１１６も含み得る。アクチュエータは電気アクチュエータ（図示されず）であってもよく、アクチュエータ制御信号発生器は電気アクチュエータの位置を制御または変更するために電気制御信号を与えてもよいと当業者により理解されるべきである。アクチュエータ制御信号発生器１１６は、弁位置コントローラ１０８からの出力信号を、アクチュエータ１０４内で設けられるべき対応する制御値に変換する。位置センサ１０６は、点線として示される、位置入力情報のためのアクチュエータ１０４を（アクチュエータ軸位置を介して）または制御弁１０２を（弁軸を介して）監視し得る。
【００２４】
動作中、ユーザは、プロセス全体の制御に係わるプロセスコントローラ１１２に命令を与えるユーザプロセス制御インターフェース１２０で制御弁１０２及びプロセス１１８と相互に対話し、プロセスコントローラ１１２は、プラント内で用いられる他のプロセス制御用制御装置（図示されず）と連通する。プロセスコントローラ１１２は、インターフェース１２０でユーザにより与えられた入力命令を設定点信号命令に翻訳し得る。次に設定点信号命令は、弁コントローラ１１４に、具体的には弁位置コントローラ１０８に送信され得る。弁位置コントローラ１０８は上記のマイクロコンピュータを内部に有し得る。マイクロコンピュータは、受信された設定点信号命令に応答して制御弁１０２を制御するための且つ制御弁１０２位置決め用アクチュエータ１０４内で対応する制御信号を生成するようにアクチュエータ制御信号発生器１１６に指示するためのアルゴリズムに従うようにプログラムが組まれ得る。
【００２５】
図２のシステムでは、設定点命令の大きさの増加により、弁コントローラ１１４内のアクチュエータ制御信号発生器１１６により与えられる空気圧の対応増加が生じることがあり、それによりアクチュエータ１０４を介して、制御弁１０２の可動要素により制御される開口の対応増加をもたらす。結果として得られる可動要素の位置は、プロセスに対する、したがってプロセス変数送信器１１０により監視され検出されるプロセス変数に対する影響を有し得る。プロセス変数送信器１１０は、プロセス変数の代表信号をプロセスコントローラ１１２に戻して伝送する。当業者は、プロセスコントローラ１１２がその代表信号をシステムを制御するための帰還プロセスの状態の指標として用いることを理解するであろう。
【００２６】
上で考察されたように、プロセスコントローラ１１２は、プラント内で用いられる他のプロセス制御用制御装置と連通してもよい。プロセスコントローラ１１２はそのうえ、プロセッサまたは処理装置のような一般的な計算要素を有するコンピュータ、メモリ、入力装置及び表示装置（例えば、モニタ）を含んでもよく、またはそれらに接続されてもよい。プロセッサは、当業者により知られているようなメモリ、表示装置、及び入力装置に接続されてもよい。そのうえ、コンピュータは、ネットワークとコンピュータとの間の通信を与えるために、それらの間を接続するネットワークインターフェースを含んでもよい。一実施形態では、コンピュータは、デジタルプロセスコントローラのようなプロセスコントローラの一部を成し得る。別の実施形態では、ユーザプロセス制御インターフェースは、コンピュータを表し得る。代わりに、コンピュータは、ネットワーク上でプロセスコントローラに接続されてもよいが、プロセスコントローラから物理的に離れてもよい。
【００２７】
弁コントローラ１１４はそのうえ、弁１０２及び／または弁アクチュエータ１０４に対する１つ以上の動作条件及び／または弁１０２が動作している１つ以上の環境条件を監視する動作条件センサ１２２からの情報を含む、または代わりにその情報を受信する。動作条件センサ１２２は、弁１０２または弁アクチュエータ１０４でまたはその近くで動作条件を検出するまたはそうでなければその動作条件を監視するいずれかのセンサまたは送信器であり得る。例えば、動作条件センサは、弁１０２を貫流する流体の温度、弁アクチュエータ１０４を操作する流体の温度、位置コントローラ１０８を通過移動する流体の温度、弁１０２、弁アクチュエータ１０４または弁位置コントローラ１０８の周囲大気温度、上述の流体のうちのいずれかのｐＨレベル、上記の流体のうちのいずれかの圧力（上流または下流）、上記の流体のうちのいずれかの塩度または粘性等を監視し得る。動作条件センサ１２２は、弁１０２の制御に影響を及ぼすための弁位置コントローラ１０８に、及び集積診断モジュール１２４に検出された動作条件データを与えるように結合される。いくつかの実施形態では、動作条件センサ１２２はデータ履歴または他の中央データ収集要素にデータを伝送し、診断モジュール１２４はそれから動作条件データを取り出す。
【００２８】
複数の動作条件センサ１２２及び／または複数の位置センサ１０６は、制御装置及びシステムの特徴を検出及び／または測定するために図２に示されるシステム全体にわたり配置されてもよく、表示装置要素上に表示するためにこの特徴情報またはデータをコンピュータまたはプロセス装置コントローラ１１２に与えてもよい。一実施形態では、センサ１０６及び１２２の両方からのセンサデータは、コンピュータプロセッサとメモリとを含み得る集積診断モジュール１２４により収集される。いくつかの例では、モジュール１２４に結合された診断モニタ１２６は、センサデータまたはモジュール１２４により出力されたデータを表示するコンピュータ表示装置を表す。コンピュータの入力装置要素は、例えばキーボード、接触パッド、マウス、トラックボール、ライトペン、マイクロフォン（例えば、音声命令入力）等であり得る。以下に記載される請求された方法及びシステムの様々な実施形態は、当業者に知られているように、実行用コンピュータのプロセッサ内の一組の命令として実施されてもよいことにも留意する。
【００２９】
集積診断モジュール１２４は、これらの装置及び／または前記装置の様々な部品に対する有効寿命の終わりを予想するために、プロセッサ制御装置に対する予測アルゴリズムを作成し、実施する。本明細書で例示される例示のプロセス制御装置は弁アセンブリである。しかしながら、より広範囲には、集積診断モジュールは、機械的摩耗または疲労を徐々に被る、弁、ポンプ、及び緩衝器のようなプロセス内の流量を調節する装置を含むいずれかのプロセス制御装置とともに用いられてもよく、これらの装置のうちの各々及びいずれかの部品に対する有効寿命の終わりを予期するように実施されてもよい。
【００３０】
集積診断モジュール１２４は、プロセス制御装置を形成し、有効残留寿命（例えば、残留サイクル寿命、推定保守日）データがそれから定められ得る、部品に対する予測アルゴリズムを組み立てる。以下にさらに考察されるように、集積診断モジュール１２４は、装置または部品がその内部に設置されるプラントまたは環境内で、所与の用途に用いられるような同じ種類及び構成材料の複数のプロセス制御装置の詳述された平均のまたは最小の有効寿命点から、フィールド稼働条件（例えば、動作環境）にほとんど近い方法で収集された検査室内データから、及び／または、同一のまたは類似の装置、または装置の部品の履歴データから、これらのアルゴリズムを導出してもよい。したがって、そのようなアルゴリズムは、通常は機械的摩耗または疲労により破損し且つ新しいときに固定のまたは平均の寿命を有するものとして特徴付けられ得る、それらの部品を考慮に入れてもよい。例えば、サイクル寿命を推定する際に、集積診断モジュール１２４は、動作中に受けた各々のサイクル毎に、固定のまたは平均のサイクル寿命を減分してもよい。そのような減分は、例えばプロセス制御装置でまたは操作者入力から、自動センサに応答して自動的に生じることになる。別の例として、集積診断モジュール１２４は、アクチュエータ制御信号発生器１１６により制御されるような、弁位置コントローラ１０８により制御されるような、またはプロセスコントローラ１１２により制御されるような弁アクチュエータ１０４内のまたは弁１０２内で、位置センサ１０４により検出されるような部品（例えば、弁軸）の累積移動毎に、（例えば、弁軸の周りの封止材の）固定のまたは平均の移動寿命を減分してもよい。
【００３１】
いくつかの例では、残留寿命は、通常動作条件を測定するセンサ（例えば、センサ１０６及び１２２）からのデータに少なくとも部分的に基づいて定められ、そのデータは、周期的な所定の時間間隔で、または連続的に、またはある誘発事象に応答して収集される。いくつかの例では、残留寿命は、プロセスコントローラ１１２、弁位置コントローラ１０８、及び／または弁アクチュエータ１０４からの情報に少なくとも部分的に基づいて定められる。例えばいくつかの実施形態では、残留寿命は、センサ１２２により検出されるような１つ以上の動作条件に従って、（アクチュエータ１０４または位置センサ１０６から開口／閉口サイクル数を受信するのではなく）プロセスコントローラ１１２により指示されるような開口／閉口サイクル数に従って定められてもよい。
【００３２】
集積診断モジュール１２４は、プロセス制御装置の各々の交換可能な部品（例えば、プラグ、封止材、套管、軸受等）に対する、ならびにプロセス制御装置全体に対する残留寿命を定めることができる。両方の事例において、残留寿命は、特定のプロセス制御装置または検討中の部品の特徴のみに基づいてもよく、他のプロセスプラント装置またはデータから測定された特徴に基づいてもよい。後者は、検討中の装置に協調して動作する他の装置、そのうえプロセスプラントの一般的な動作条件を含んでもよい。特定の残留寿命データは、例えば図２の弁コントローラ１１４内のような弁構成内の高性能位置決め装置により、コンピュータ読出可能メモリ装置内に保存されてもよい。
【００３３】
集積診断モジュール１２４は、有線または無線通信インターフェースであり得る通信インターフェース１２８を通じて、システムコントローラ１２または１４のような遠隔コンピュータと通信することができ、いくつかの例では、その遠隔コンピュータは、集積診断モジュール１２４から受信されるデータに基づいて、あるプロセス制御動作（例えば、弁の部品の寿命を延長するために弁の使用を、例えば作動速度または頻度を調節すること、冗長な装置／流量に切り替えること等）を取ってもよい。
【００３４】
図２に示されるように、上記のように、集積診断モジュール１２４は、様々な実装中の様々な入力を受信し得る。入力の中でも、入力は、１つ以上の動作条件センサ（複数可）１２２、１つ以上の位置センサ（複数可）１０６、１つ以上のプロセス可変送信器（複数可）１１０、プロセスコントローラ１１２、及び通信インターフェース１２８からのものである。動作条件センサ１２２の各々は、個別のパラメータ（例えば、温度、圧力、粘性、流量等）を検出してもよく、別のセンサと同じパラメータを、しかし異なる位置で検出してもよい（例えば、上流圧力と下流圧力、弁１０２を貫流する流体の温度とアクチュエータ１０４を制御する流体の温度等）。１つ以上の位置センサ１０６の各々は、個別の要素の位置（例えば、弁軸の位置とアクチュエータ軸の位置）を検出し得る。集積診断モジュール１２４はそのうえ、装置または装置部品の残留有効寿命を定める際に用いるデータ及び／またはアルゴリズムを（例えば、メモリ装置内に保存されるように）含み得る、または（例えば、通信インターフェース１２８を介して）取り出し／受信し得る。
【００３５】
図２の例では、集積診断モジュール１２４は、弁アセンブリ１００内に埋め込まれる。例えば、モジュール１２４は、高性能プロセス制御装置内で（コントローラ１１４の）搭載プロセッサにより、またはそのようなプロセッサにより実行され得る命令により実行され得る。図３は、集積診断モジュール１５０が、多重ホストコンピュータ、ＤＣＳシステム、（設備管理システム５０のような）プラント設備管理システム、またはそれらのいずれかの組み合わせのような遠隔コンピュータシステム１５２内に含まれることを除き弁アセンブリ１００の特徴と同じ特徴を有する、弁アセンブリ１００’を備えた別の例示の構成を示す。通信インターフェース１２８’は、センサ（複数可）１２２’及びセンサ（複数可）１０６’から動作条件データを詰め入れ、集積診断モジュール１５０によりプロファイリング用遠隔コンピュータシステム１５２にそれらのデータを伝送する。
【００３６】
図４は、集積診断モジュール（例えば、集積診断モジュール１２４）により定められることになる潜在的に異なる寿命プロファイルをそれぞれ有する様々な部品から構成される弁アセンブリ２００の形態の例示のプロセス制御装置である。図示される例では、弁が受ける動作サイクルの数（例えば、受けた完全な開口／閉口動作の数、または受けた部分的な開口／閉口動作の数）に依存するので、これらの寿命プロファイルはサイクル寿命プロファイルである。図示される例では、弁アセンブリ２００は、実際の使用中弁アセンブリの検査室内試験データまたは事前収集履歴データを用いてプロファイリングされ得る一連の部品で形成される。このように、寿命プロファイルは、プロセスプラント設備内で受けた特定の条件を反映する実環境データから作成されてもよい。図示される特定の部品は、ダイアフラムヘッダー部品２０２と、封止部品２０６に接続され且つパッキン押さえ（套管、または軸受）部品２１０を通じて弁本体２０８とかみ合うシャフト収容器２０４とを含む。
【００３７】
弁コントローラ１１４に対応する弁コントローラ２１２は、弁動作及び位置を全体的にまたは部分的に制御する。弁コントローラ２１２内の集積診断モジュールは、予測アルゴリズムを用いて、これらの様々な部品の各々に対するサイクル寿命プロファイルを定めるための様々な動作データとプロファイルデータとを収集する。図２のようないくつかの例では、予測アルゴリズムは、弁コントローラ内の専用位置決め機器内の搭載プロセッサにより適用される。図３のようないくつかの例では、予測アルゴリズムは、コンピュータシステム３０、３５または３６のような弁コントローラ２１２と連通する多重ホストコンピュータにより適用される。さらなる他の例では、コントローラ２１２と連通する設備管理システム５０のような分配型プロセス制御（ＤＣＳ）システムまたはプラント設備管理システムが用いられ得る。さらなる他の例では、これらの分析構成の組み合わせが用いられることがあり、その組み合わせは、数多くの異なる源からの部品サイクル寿命が用いられる場合に有益であり得る。
【００３８】
図５は、弁制御器３１２または遠隔コンピュータシステム１５２内に含まれ得るような（例えば、集積診断モジュール１２４に対応する）例示の集積診断モジュール４００を示す。モジュール４００は、分析下で特定のプロセス制御装置（例えば、弁アセンブリ、ポンプアセンブリ、緩衝器等）を識別する装置記述子４０２へのアクセスを有するように構成される。装置記述子４０２は、製造者または顧客のどちらかによりプロセス制御装置内に埋め込まれることがあり、様々な実施形態において、固定されるまたは再書込可能であるメモリ装置内に保存されるファイルであり得る。いくつかの例では、装置記述子４０２は、プロファイリングされるべき特定のプロセス制御装置を手動で識別または選択しやすいように、ユーザプロセス制御インターフェース１２０の再書込可能なまたはそうでなければ構成可能な部分である。いずれの事象でも、装置記述子４０２は、プロセス制御装置にまたはシステム１２、１４、３０、３５、または３６のような遠隔コンピュータシステム上の局所的に保存され得る。
【００３９】
装置記述子４０２は、プロセス制御装置を形成する部品を識別し、プロファイリング可能な寿命を有する一覧ファイル４０４にアクセスし、各々の部品に対して、以下に記述されるような、その部品の寿命プロファイルを作成するのに必要とされるいずれかのデータを識別し得る。図４の例では、一覧ファイル４０４は、弁アセンブリ３００のプロファイリング可能な部品として、ダイアフラムヘッダー部品３０２、シャフト収容器３０４、封止部品３０６、及びパッキン押さえ部品３１０を識別する。
【００４０】
いくつかの実施形態では、一覧ファイル４０４内に列挙された部品は、プロセス制御装置の種類に依存する。摺動軸弁アセンブリに対して、例えば、一覧ファイル４０４は、動作中に機械的摩耗または疲労を被る以下の部品：アクチュエータダイアフラムまたはピストン及びロッド封止材、アクチュエータ誘導套管または軸受、弁パッキン、弁軸、軸またはプラグ誘導套管または軸受、弁プラグバランス封止材、弁プラグ、弁ケージ、ベローズ封止材、及び／またはアクチュエータばねのうちのいずれか１つ以上を識別し得る。回転弁アセンブリに対して、一覧ファイル４０４は、アクチュエータダイアフラムまたはピストン及びロッド封止材、アクチュエータ誘導套管または軸受、アクチュエータロッド末端軸受、弁シャフト、弁軸受または套管、封止材、ディスク、ボール、分節ボールまたはプラグ、及び／またはアクチュエータばねを識別し得る。
【００４１】
他の実施形態では、一覧ファイル４０４は、特定ラインの特定種類の装置に対する全ての部品、または製造者の生産ライン全体に対する全ての部品を含み得る。これらの実施形態では、集積診断モジュール４００は、一覧ファイル４０４から、装置記述子４０２により識別される装置に関連するデータのみを取り出し得る。例えば、装置記述子４０２は（例えば、操作者または技術者によりプログラムが組まれる／構成されることにより）、特定の種類のアクチュエータにより作動される特定の種類の弁を識別し得る。次にモジュール４００は、装置記述子４０２から、特定のアクチュエータ及び弁種類に関連する部品に関するデータを取り出し得る。いくつかの実施形態では、一覧ファイル４０４は、ＬＡＮ（例えばそこでは、一覧ファイル４０４がプラントサーバ上に保存される）またはインターネット（例えばそこでは、一覧ファイル４０４は装置製造者サーバ上に保存される）のような通信網を介してアクセス可能なサーバ上でのように遠隔で保存され得る。
【００４２】
一覧ファイル４０４は、ボリュームブースタ、ソレノイド、始動弁、限定スイッチ、位置送信器、機器供給圧力調整器、及び空圧配管のような、弁アセンブリまたは弁位置決め装置に備え付けられた疲労付属部品を識別し得る。
【００４３】
図５では単一の一覧ファイル４０４が示されるが、他の例では、ある一覧ファイル内に標準的な弁部品を列挙し、別の一覧ファイル内に疲労付属部品を列挙することができるように複数の一覧ファイルが用いられ得る。
【００４４】
複数の部品が装置記述子４０２内に保存される場所では、集積診断モジュール４００からの命令のもとで、各々の部分に対する異なる一覧ファイル４０４にアクセスし得る。
【００４５】
一覧ファイル４０４は、操作者入力から、装置製造者または顧客により初期化され、更新され得る。例えば、ＧＵＩインターフェースは、既存の保存された部品登録を選択する、ならびに部品登録を追加及び／または削除することができるように、（インターフェース１２０により）操作者に与えられ得る。したがって一覧ファイル４０４を形成することは、プロセス制御装置を操作することに先だって実行され得る。一覧ファイル４０４は、部分アセンブリの動作中に追加された追加部品を含むように更新され得る。そのような更新は、例えば付属部品が部分アセンブリに追加され、それらの付属部品が部分コントローラにより自動的に検出されるようなシステムに対して、操作者によりまたは自動的に手動登録を通じて生じ得る。
【００４６】
部品を識別することに加えて、一覧ファイル４０４は、列挙された部品の各々に対して、装置の動作中にその部品の機械的摩耗または疲労に影響を及ぼす動作パラメータを識別し得る。各々の部品の寿命は異なる動作条件により影響を受けるので、いくつかの例では、一覧ファイル４０４は、部品寿命プロファイルを作成する際に集積診断モジュール４００によりアクセスされるべき異なる動作パラメータを識別する。例えば、弁位置決め装置は、弁ノズル／フラッパ、圧電結晶、または移動ソレノイド部品が受けた電流対圧力比（Ｉ／Ｐ）のような数多くのパラメータに応答して疲労することがある。追加のパラメータとして、圧力リレー上の圧力、弁内の連結位置、様々な帰還装置の位置が挙げられ、そのような帰還は電位差計、エンコーダまたはリゾルバ装置からのものであるかを問わない。一般的に、これらの動作パラメータは、部品及びプロセス制御装置全体に対する寿命プロファイルを定めるために予測アルゴリズムを用いて、検出され、評価されるべき測定基準を識別する。
【００４７】
以下にさらに考察されるように、集積診断モジュール４００は、以前得られた動作データ、保守データ、平均破損時間、または装置及びその部品の他のデータを有する保存された履歴データ４０６にもアクセスし得る。
【００４８】
図示される例では、集積診断モジュール４００は、プロセス制御装置及び一覧ファイル４０４内に列挙された対応する部品に対する検査室内試験データ４０７にもアクセスする。他の例では、モジュール４００により検査室内試験データ４０７または履歴データ４０６のうちの１つのみにアクセスされる。
【００４９】
図２の構成では、履歴データ４０６及び検査室内試験データ４０７は、局所的に保存され得る、または通信インターフェース１２８を通じて遠隔でアクセスされ得る。図３の構成では、履歴データ４０６及び検査室内試験データ４０７は、例えばコンピュータシステム１２、１４、３０、３５、及び／または３６によりアクセス可能な遠隔コンピュータシステム１５２で保存され得る。
【００５０】
プロセス制御装置の動作を診断し、寿命プロファイルを作成するために、集積診断モジュール４００は、一覧ファイル４０４内に列挙される部品のうちの少なくともいくつかに対する履歴データ４０６と検査室内試験データ４０７とを収集し、保存するプロファイラ４０８を含む。このデータから、プロファイラ４０８は、識別された部品の各々に対して、及びその部品に関連する識別された対応動作パラメータ（複数可）に基づいて寿命プロファイルを定める。プロファイラ４０８は、以前作成された寿命プロファイルを保存し得る、またはそれらを構築し得る。
【００５１】
定められた寿命プロファイルは、図示されるように、複数の異なるプロファイル４１０内に保存される。例示のプロファイルは図６Ａ〜６Ｄに示される。
【００５２】
図６Ａは、ダイアフラム部品３０２に対して、プロファイラ４０８により作成された寿命プロファイルであり、ダイアフラム酸化レベルの寿命（時間）を温度の関数として示し、線形下降傾斜プロファイルを示す。図６Ｂは、パッキン押さえ部品３１０に対するサイクル寿命プロファイルを示し、漏出量（１００万分の１部で測定される）を部品の動作サイクルの関数として示す。サイクル寿命プロファイルは、履歴データ４０６及び／または検査室内試験データ４０７から収集された少なくとも４つの異なるパッキン押さえ部品に対するプロファイルデータを含む。
【００５３】
プロファイラ４０８に複数のデータ集合が与えられる場合、プロファイラ４０８は、平均破損時間を定めるためにデータを平均し得る、すなわち、データ集合は、同じ動作パラメータに対応する。いくつかの例では、保存されたデータは、異なる動作パラメータで取得された履歴データまたは検査室内試験データを含み得る（例えば、収集されたあるデータ集合は実際の寿命を圧力の関数として示し、取得された別のデータ集合は実際の寿命を温度の関数として示す）。そのような事例では、プロファイラ４０８は、部品に対するプロファイルを各々の異なる動作パラメータで作成し得る。
【００５４】
図６Ｃは、封止部品３０６に対して作成されたサイクル寿命プロファイルであり、漏出量を（ｐｐｍで）動作サイクル数の関数として示す。図６Ｄは、シャフト部品３０４に対するサイクル寿命プロファイルであり、百分率破損を動作サイクル数の関数として示す。説明目的のために４つのサイクル寿命プロファイルが示されているが、任意の数のサイクル寿命プロファイルがプロファイラ４０８内に保存され、集積診断モジュール４００により用いられ得ると理解されることになる。
【００５５】
いくつかの例では、プロファイラ４０８は、一覧ファイル４０４内で識別された部品に対する寿命プロファイルを事前に備えており、例えば、部品は同じ動作条件で以前プロファイリングされている。両事例において、プロファイラ４０８は、経過時間、サイクル数、または他のパラメータに基づいて寿命プロファイルを更新することができる。例えば、弁アセンブリに対して、プロファイラ４０８は、弁位置決め装置または弁状態計数器４１４からサイクル数を受信し得る。プロファイラ４０８は、温度センサ（図示されず）から温度値を受信し得る。プロファイラ４０８は、位置センサから弁の位置データを受信し得る。プロファイラ４０８は、これらのパラメータに基づいて部品及び弁アセンブリ全体の寿命プロファイルを調節することができる。
【００５６】
集積診断モジュール４００は、（例えば、センサ１０６及び１２２からの）センサデータを収集し、動作データモジュール４１０内にプロセス制御装置に対する動作条件を保存する。動作条件は、一覧ファイル４０４内で識別される動作パラメータに対応する実時間検出データであり得る。上に考察されたように、弁アセンブリに対する検出データとして、列挙された部品または弁アセンブリ全体の機械的摩耗または疲労に影響を及ぼすこととなる、弁ノズル／フラッパ、圧電結晶、または移動ソレノイド部品が受けた電流対圧力（Ｉ／Ｐ）、圧力、部品温度、周囲温度、流量、漏出量、酸化レベル、弁内の漏れ位置、及び様々な帰還装置の位置を含む、いずれかのパラメータが挙げられ得る。
【００５７】
モジュール４１０からの動作データは、各々の部品に対する及び／またはプロセス制御装置全体に対する推定残留寿命を定めるために、プロファイラ４０８からの寿命プロファイルとともに、その部品に対する現在の動作データを対応するプロファイルに対峙させて分析する残留寿命分析装置４１２に与えられる。後者のために、分析装置４１２は、各々の部品の推定寿命に基づいて推定寿命を定めるために多因子分析アルゴリズムを受信データに加える。推定残留寿命値は、例えば弁アセンブリに対する残留動作サイクルの関数として示される場合、サイクル寿命値であり得る。他の例では、推定残留寿命値は、計数時間または推定破損時間で測定または指示され得る。例えば、寿命分析装置４１２は、計数器４１４からサイクル計数値を受信することがあり、次にその分析装置は、推定残留サイクル寿命を定めるためにプロファイラ４０８からのプロファイルとサイクル計数値を比較する。
【００５８】
分析装置４１２は、プロセス制御装置に対する推定サイクル寿命を十分に精度良く決定するのに十分な動作データ及びプロファイルが分析装置に与えられているのかを評価する信頼決定を含み得る。不十分なセンサデータが収集され、所与の弁部品に対する残留寿命を定めることができない場合は、警告指標が与えられてもよい。
【００５９】
分析装置４１２は、決定についての通知状態を定める決定モジュール４１８に推定サイクル寿命決定を与える。一例では、通知状態は、３つの条件のうちの１つを有する：（ｉ）通常、保守が必要ないことを示す；（ｉｉ）保守、次の予定された点検で保守または交換が必要とされることになることを示す；または（ｉｉｉ）警告、次の予定された点検の前に保守または交換が必要とされることを示す。警告機構は、例えば色コード光または表示を用いて通知状態を指し示すために、プロセス制御装置上に与えられ得る。決定モジュール４１８は、図１に示される遠隔コンピュータシステム１２、１４、３０、３５、及び／または３６のような遠隔コンピュータまたは操作者に通知状態と推定寿命決定とを通信するための（通信インターフェース１２８または１２８’であり得る）通信インターフェース４２０に結合される。通知状態の局所指標を与えることに加えて、通信インターフェース４２０は、ホストコンピュータ、ＤＣＳ、遠隔コンピュータ等に通知状態の指標を与える有線または無線通信インターフェースであってもよく、少なくともいくつかの実施形態では、そのインターフェースにより、コントローラは、通知状態に従って、例えば作動周波数または作動速度を減少させることでまたは冗長な流量に切り替えることでプロセスプラントの動作を変更する。
【００６０】
このように、本技術は、制御室の操作者、保守部門または信頼性工学部門に警告メッセージを与える場合があり、警告メッセージは、部品の破損に対して予測された残留時間を定量化する。いくつかの例では、警告は、推定破損時間の前に生じる予定された保守停止の間に現れる充分前にあらかじめ設定され得る。これは、予想される破損の前に部品の点検または交換の計画を立てる機会を人に与えることになる。警告メッセージは、推奨されるスペア部品または推奨される点検作業のような修復データを含み得る。警告メッセージは、修理を手動で発注しやすいようにまたは部品製造者から交換部品を自動的に発注することができるように、遠隔コンピュータシステムに与えられ得る。警告メッセージは、実務システムコンピュータ及び保守計画コンピュータ３５及び３６に与えられてもよく、それにより、記載されたように交換部品を発注しやすくなるばかりでなく、例えば既に予定された保守停止の間のまたは将来の保守停止の間のそのような交換を予定しやすくなり得る。
【００６１】
いくつかの例では、警告メッセージの時期は、プロセス制御装置の操作者により、プロセス制御装置の評価条件と差し迫った点検の推定とに応じて、以前設定されたものよりも長く設定されても、または短く設定されてもよい。例えば、集積診断モジュール４００は、推定破損点が近づくにつれて、より頻繁な警告メッセージを与えるように構成され得る。警告メッセージの時期は、初期の警告メッセージが送信された後も制御され得る。
【００６２】
プロセス制御装置の性能が劣化するにつれて、より具体的には様々な部品の性能が劣化するにつれて、推定サイクル寿命データならびに最終的な実サイクル寿命データは、履歴データ４０６内に保存される。ここから、部品に対するＭＴＴＦ及びＭＴＢＦのようなデータは、後の参照のために集積診断モジュール４００または別の装置用のモジュールにより保存される場合があり、それにより将来のサイクル寿命推定の精度が向上する。いくつかの例では、そのような履歴データは、部品所有者の同意で、専用有線または無線通信を通じて製造者と共有され得る。例えば、そのようなデータは、共有データベース、ウェブサイトまたは無線ネットワークにアクセスを与え、履歴データ４０６の複写を保存することにより与えられ得る。このデータを与えることにより最終的に、検査室内データを、製造者の側でさらに信頼性のあるアルゴリズムを用いて作成されたデータに置き換えることができる。
【００６３】
特定の用途に対する現場経験に基づいて、本明細書のシステムの予測能力を特別に作り直すことができる。プロファイラ４０８と同様に、経過時間、弁の移動距離、サイクル、温度等のような数多くのパラメータに基づいて、寿命分析装置４１２及び決定モジュール４１８の判定基準を設定することができる。このように、診断能力は、先行設備及び装置コントローラにより収集されたデータについての現場経験に基づく場合がある。
【００６４】
様々な実施形態では、モジュールはハードウェアまたはソフトウェアにおいて実装され得る。例えば、ハードウェアにおいて実装されるモジュールは、ある操作を実行するように（例えば、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）のような特定目的プロセッサとして）永久的に構成される専用回路またはロジックを含み得る。ソフトウェアにおいて実装されるモジュールは、ある操作を実行するようにソフトウェアにより一時的に構成される（例えば、汎用プロセッサまたは他のプログラム可能プロセッサ内に包含されるような）プログラム可能ロジックまたは回路を含み得る。モジュールを、専用のまたは永久的に構成された回路内の、ハードウェアにおいて実装するか、または、一時的に構成された（例えば、ソフトウェアにより構成された）回路内の、ソフトウェアにおいて、実装するかの決定は、費用と時間とを考慮することにより行われ得ると理解されるであろう。
【００６５】
したがって、用語「ハードウェアモジュール」は、ある方法で動作するようにまたは本明細書に記載されたある動作を実行するように物理的に構成される、永久的に構成される（例えば、配線で接続される）、または一時的に構成される（例えば、プログラムが組まれる）実体である有形物を包含すると理解されるべきである。「ハードウェア実装モジュール」は、本明細書で用いられる場合、ハードウェアモジュールを指す。ハードウェアモジュールがその内部に一時的に構成される（例えば、プログラムが組まれる）ような実施形態を考慮すれば、ハードウェアモジュールの各々は、いずれかのある時間事象で構成されるまたは例示化される必要はない。例えば、ハードウェアモジュールが、ソフトウェアを用いて構成された汎用プロセッサを含む場合、汎用プロセッサは、異なる時間でそれぞれ異なるハードウェアモジュールとして構成されてもよい。したがってソフトウェアは、例えばある時間事象で特定のハードウェアモジュールを構成し、異なる時間事象で異なるハードウェアモジュールを構成するようにプロセッサを構成してもよい。
【００６６】
ハードウェアモジュールは、他のハードウェアモジュールに情報を与え、他のハードウェアモジュールから情報を受け取ることができる。したがって、記載されるハードウェアモジュールは、通信自在に結合されているものとみなされ得る。そのようなハードウェアモジュールの多くが同時に存在する場合、通信は、ハードウェアモジュールを接続する（例えば、適切な回路及びバス上での）信号伝達を通じて達成され得る。複数のハードウェアモジュールが異なる時間で構成されるまたは例示化される実施形態では、そのようなハードウェアモジュール間の通信は、例えば、複数のハードウェアモジュールがアクセスしているメモリ構造体内に情報を保存し、取り出すことにより達成され得る。例えば、あるハードウェアモジュールは、操作を実行し、そのモジュールが通信自在に結合されているメモリ装置内にその操作の出力を保存し得る。次にその後に、別のハードウェアモジュールが、保存された出力を取り出し、処理するためにそのメモリ装置にアクセスし得る。ハードウェアモジュールはそのうえ、入力または出力装置との通信を始める場合があり、資源（例えば、収集情報）を操作することができる。
【００６７】
本明細書に記載された例示の方法の様々な動作は、関連動作を実行するように（例えばソフトウェアにより）一時的に構成されるまたは永久的に構成される１つ以上のプロセッサにより少なくとも部分的に実行され得る。一時的にまたは永久的に構成されるかを問わず、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行するように働くプロセッサ実装モジュールを構成し得る。いくつかの例示の実施形態では、本明細書で言及されたモジュールはプロセッサ実装モジュールを備えている。
【００６８】
同様に、本明細書に記載される方法またはルーチンは、少なくとも部分的にプロセッサを実装したものであり得る。例えば、方法の動作の少なくともいくつかは、１つ以上のプロセッサまたはプロセッサ実装ハードウェアモジュールにより実行され得る。ある動作の性能は、１つ以上のプロセッサの中で分配される場合があり、単一の機械の中に在留するばかりでなく、複数の機械の中に展開される。いくつかの例示の実施形態では、プロセッサ（単数）またはプロセッサ（複数）は、単一の場所に（例えば、家庭環境、職場環境またはサーバファーム内に）配置され得る一方で、他の実施形態では、プロセッサは、複数の場所にわたり分配され得る。
【００６９】
尚もさらに、図面は、単なる説明目的のための分布図編集システムの好ましい実施形態を示す。当業者は、以下の考察から、本明細書に示される構造体及び方法の代わりの実施形態が、本明細書に記載される原理から逸脱することなく用いられ得ると容易に認識するであろう。
【００７０】
本開示を読んだ後、当業者は、本明細書で開示される原理を通じて末端ロードセグメントを識別するためのシステム及びプロセスのための追加の代わりの構造的及び機能的設計をさらに理解するであろう。したがって、特定の実施形態及び用途が説明され、記載されているが、開示された実施形態が、本明細書で開示される正確な構造及び部品に限定されないと理解されるべきである。当業者に明らかになる様々な修正、変化及び変更は、付属の請求項で定義される趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書で開示される配置、動作、及び方法及び装置の詳細において行われ得る。
【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６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【国際調査報告】
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