JP2015190877A - フィールド機器の調整方法、フィールド機器の調整装置、及びフィールド機器 - Google Patents

Abstract

【課題】
プロセス値に変動がある場合においても正確なゼロ点調整とスパン調整を行うことができるフィールド機器調整方法、そのフィールド機器調整方法を使用したフィールド機器調整装置、及びそのフィールド機器調整装置を有するフィールド機器を提供することにある。
【解決手段】
フィールド機器の調整装置において、フィールド機器が測定するプロセス値を収集する収集手段と、収集したプロセス値に基づいてプロセス値の搖動値を算出する算出手段と、前記搖動値と所定の搖動閾値とを比較する比較手段と、前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、前記プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより前記搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、前記搖動値が前記搖動閾値よりも小さくなった段階で前記プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始する調整処理実行手段を有することを特徴としているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィールド機器のゼロ点調整とスパン調整を行うフィールド機器の調整方法、フィールド機器の調整装置、及びフィールド機器に関する。

従来のフィールド機器の調整方法は、デジタル信号を用いて自動的にゼロ点調整処理とスパン調整処理を行う方法がある（例えば、特開平１０−２２１１２７号公報参照）。

図６は、従来のフィールド機器の調整方法において、ゼロ点調整とスパン調整の調整量を算出するセンサ信号変換回路を示した図である。

センサ１が出力するセンサ信号をアナログ出力（例えば４〜２０ｍＡ）に変換するセンサ信号変換回路において、センサ信号をアナログ出力に変換する演算増幅器２、ゼロ点調整回路４及び、スパン調整回路５を、アナログ回路で構成する。演算増幅器３は、スパン調整回路５において、スパン調整を行うための増幅器である。ゼロ点調整とスパン調整の調整量を算出する回路をデジタル回路で構成する。ＣＰＵ７は、ＣＰＵ７に設定されたゼロ点調整とスパン調整の調整量のデジタルデータをＤ／Ａ変換器６に送信する。Ｄ／Ａ変換器６は、このデジタルデータをアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号をゼロ点調整回路４とスパン調整回路５に与えてゼロ点調整とスパン調整を行う。

特開平１０−２２１１２７号公報

しかしながら、従来のフィールド機器調整方法は、調整の際に、その周囲の温度変化やモータによるノイズ等があると、プロセス値が変動する場合があり、プロセス値が変動した状態で、ゼロ点調整処理とスパン調整処理を行うと、誤った調整値を設定するおそれがあるという問題があった。
図７は、プロセス値変動が小さい環境と、大きい環境でのゼロ点調整を行った場合の比較を示す。プロセス値変動が小さい場合は、プロセス値の搖動が小さいので、ゼロ点調整を正しく行うことができる（図７の１）。プロセス変動が大きい場合は、プロセス値の搖動が大きく、搖動が大きい状態でゼロ点調整を行うと、ゼロ点調整を誤った調整値で設定するおそれがある（図７の２、３）。

本発明の目的は、プロセス値に変動がある場合においても正確なゼロ点調整とスパン調整を行うことができるフィールド機器の調整方法、フィールド機器の調整装置、及びフィールド機器を提供することにある。

このような課題を達成するために、
請求項１記載の発明は、フィールド機器のゼロ点調整及び/又はスパン調整を行うフィールド機器調整方法において、
フィールド機器が測定するプロセス値を収集し、
収集したプロセス値に基づいてプロセス値の搖動値を算出し、
前記搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、
前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、前記プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより前記搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、前記搖動値が前記搖動閾値よりも小さくなった段階で前記プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始する、
ことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記搖動値の算出で、前記プロセス値の時系列データに基づいて搖動値を算出することを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ゼロ点調整処理及び/又は前記スパン調整処理が終了した後に、前記ダンピング時定数を変更前の値に設定することを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ゼロ点調整処理及び/又は前記スパン調整処理の際、前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、アラームを出力することを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記搖動値のトレンドから前記搖動閾値を変更することを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記搖動値の算出周期を変更することを特徴とするものである。

請求項７記載の発明は、フィールド機器のゼロ点調整及び/又はスパン調整を行うフィールド機器の調整装置において、
フィールド機器が測定するプロセス値を収集する収集手段と、
収集したプロセス値に基づいてプロセス値の搖動値を算出する算出手段と、
前記搖動値と所定の搖動閾値とを比較する比較手段と、
前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、前記プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより前記搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、前記搖動値が前記搖動閾値よりも小さくなった段階で前記プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始する調整処理実行手段と、
を有することを特徴とするものである。

請求項８記載の発明は、ゼロ点調整及び/又はスパン調整を行う機能を有するフィールド機器において、フィールド機器が測定するプロセス値を収集する収集手段と、
収集したプロセス値に基づいてプロセス値の搖動値を算出する算出手段と、
前記搖動値と所定の搖動閾値とを比較する比較手段と、
前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、前記プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより前記搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、前記搖動値が前記搖動閾値よりも小さくなった段階で前記プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始する調整処理実行手段と、
を有することを特徴とするものである。

本発明によれば以下のような効果がある。
搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、搖動値が搖動閾値よりも大きい場合に、プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較しプロセス値の搖動値が搖動閾値よりも小さくなった段階でプロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始するので、プロセス値に変動がある場合においても正確なゼロ点調整とスパン調整を行うことができる。
また、プロセス値の搖動値の算出周期を可変にすることにより、プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理の処理を行うときは、搖動値の算出周期を短くすることで、搖動値の算出処理時間を短くすることができる。

本発明の実施例を示した、フィールド機器の調整装置の構成図。 ゼロ点調整とスパン調整を行うフィールド機器の構成図。 圧力センサ等のフィールド機器に内蔵されたゼロ点調整とスパン調整を行うフィールド機器の調整装置の構成図。 図１のフィールド機器の調整装置における、スパン調整、及びゼロ点調整の処理手順を示したフローチャート。 プロセス値の搖動値の算出周期を可変にすることができることを示した図。 従来のゼロ点調整とスパン調整の調整量を算出するセンサ信号変換回路を示した構成図。 プロセス値変動が小さい場合と大きい場合のゼロ点調整を示した図。

図１は、本発明の実施例を示した、フィールド機器の調整装置の構成図である。
図１で、
物理量は、例えば、温度、圧力などである。
センサ１０は、特許請求の範囲のフィールド機器に相当し、フィールドで発生する圧力などのプロセス値を測定する。
ＭＰＵ１１は、後述の通り、プロセス値収集手段１２、搖動算出手段１３、搖動比較手段１４、ＲＡＭ１５、ＲＯＭ１６、調整処理実行手段１７から構成され、フィールド機器の調整装置において、プロセス値の測定の際に、ゼロ点調整、スパン調整を行う中心部分である。ＲＡＭ１５は、図１のようにＭＰＵ１１に内蔵する構成であってもよいし、ＭＰＵ１１に外付けする構成であってもよい。
プロセス値収集手段１２は、センサ１０が出力する圧力などのプロセス値を収集する。
搖動算出手段１３は、プロセス値の搖動値を算出する。
搖動比較手段１４は、プロセス搖動値とプロセス搖動閾値との比較を行う。
ＲＡＭ１５は、プロセス値の搖動値を格納する。また、プロセス値を算出するための補正係数や中間値を格納する。さらに、プラントのオペレータなどがプロセス値の調整のために使用する設定値、すなわち、圧力値などのプロセス値を算出するための設定補正値、例えば、ゼロ点調整量、スパン調整量、圧力値カーブの補正近似値などを格納する。なお、これらの補正係数、中間値、及びオペレータの使用する設定値は、ＲＡＭ１５のほか、後述のＥＥＰＲＯＭ１９に格納する場合や、ＲＡＭ１５とＥＥＰＲＯＭ１９の双方に格納する場合もある。
ＲＯＭ１６は、プロセス値の搖動閾値を格納する。
調整処理実行手段１７は、プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を行う。
外部ゼロ調整スイッチ１８は、このスイッチがオンにされると、ＭＰＵ１１に対し、プロセス値のゼロ点の調整のコマンドを送信する。
ＥＥＰＲＯＭ１９は、プロセス値を算出するための補正係数や中間値などの、ゼロ点調整値とスパン調整値を格納する。また、プラントのオペレータなどがプロセス値の調整のために使用する設定値を格納する。ＥＥＰＲＯＭ１９は、図１のようにＭＰＵ１１に外付けする構成であってもよいし、ＭＰＵ１１に内蔵する構成であってもよい。
Ｄ／Ａ変換器２０は、プロセス値のデジタル入力信号をアナログ信号に変換する。
Ｄ／Ａ変換器２０が変換したプロセス値のアナログ信号は、例えば、４〜２０ｍＡのアナログ信号である。

次に、図１のフィールド機器の調整装置の動作を説明する。

プロセス値収集手段１２は、フィールド機器のプロセス圧などセンサ１０からのプロセス値を収集する。

搖動算出手段１４は、収集したプロセス値の時系列データに基づいて、プロセス値の搖動値を算出し、算出した搖動値を順次、ＲＡＭ１５に格納する。

ＭＰＵ１１は、ＤＣＳなどから、ゼロ点調整命令及び/又はスパン調整命令が出されると、搖動比較手段１３により、ＲＡＭ１５に格納されているプロセス値の搖動値と、ＲＯＭ１６に格納されているプロセス値の搖動閾値とを比較する。比較の結果、プロセス搖動値が所定のプロセス搖動閾値よりも大きい場合に、プロセス値のダンピング時定数の値を増加させることによりプロセス値の搖動値を減少させる。プロセス値の搖動値が所定のプロセス搖動閾値よりも小さくなった段階で、調整処理実行手段１７により、プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を行う。処理後、ＭＰＵ１１は、プロセス値のダンピング時定数の値を変更した場合は、変更前の値に設定する。

なお、ゼロ点調整及び/又はスパン調整は、外部ゼロ調整スイッチ１８からのゼロ点調整命令よるものの他、４〜２０ｍＡに重畳したＢＲＡＩＮ／ＨＡＲＴ通信などのデジタル通信を使用して、ハンドヘルドターミナルやＤＣＳ（分散制御システム）などの上位機種からのゼロ点調整命令及び/又はスパン調整命令によっても行うことができる。

ＭＰＵ１１は、プロセス搖動値が所定のプロセス搖動閾値よりも大きい場合に、アラームを、ＤＣＳなどの上位機種に出力することができる。ＭＰＵ１１は、ＢＲＡＩＮ／ＨＡＲＴ通信などのデジタル信号を４〜２０ｍＡに重畳した通信、またはフィールドバス通信の場合には、デジタル信号として、アラームを、ＤＣＳなどの上位機種に出力することができる。

また、ＭＰＵ１１は、プロセス搖動値のトレンドから搖動閾値を変更することができる。さらに、ＭＰＵ１１は、プロセス搖動値の算出周期を変更することができる。

ＭＰＵ１１は、調整処理後のゼロ点調整値及び/又はスパン調整値をＥＥＰＲＯＭ１９に格納する。

ＭＰＵ１１は、調整処理後のゼロ点調整値及び/又はスパン調整値に従い、Ｄ／Ａ変換器２０に対する入力値を調整する。

Ｄ／Ａ変換器２０は、当該入力値であるプロセス値のデジタル信号を、プロセス値に応じた４〜２０ｍＡのアナログ信号に変換する。

Ｄ／Ａ変換器２０は、モデム機能を具備することもでき、この場合は、ＭＰＵ１１から入力されるプロセス値やアラームなどの情報を、４〜２０ｍＡに重畳したＢＲＡＩＮ／ＨＡＲＴ通信などのデジタル信号として、ＤＣＳなどの上位機種に伝達することができる。

さらに、Ｄ／Ａ変換器２０は、ファウンデーションフィールドバス（ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ ＦＩＥＬＤＢＵＳ（登録商標））やプロフィバス（ＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商標））のようなフィールドバス通信機器の規格に準拠した場合には、ＩＥＣ６１１５８−２（ＩＥＣ：国際電気標準会議）に準拠したデジタル信号として、バスラインに送信することにより、ＤＣＳなどの上位機種に伝達することができる。

ＭＰＵ１１は、変換された４〜２０ｍＡのアナログ信号をＤＣＳなどの上位機種に伝達する。
なお、ＭＰＵ１１は、当該４〜２０ｍＡのアナログ信号の他、プロセス値のデジタル通信信号をＤＣＳなどの上位機種に伝達することもできる。

図２の構成のとおり、ゼロ点調整とスパン調整を行う調整装置は、フィールド機器として調整装置単体として構成することができる。また、図３の構成のとおり、圧力センサなどのフィールド機器に内蔵した構成にすることもできる。

図４は、図１のフィールド機器の調整装置において、スパン調整、及びゼロ点調整の処理手順を示したフローチャートである。

プロセス値搖動算出の処理Ｓ４０では、プロセス値の時系列データに基づいて、プロセス値の搖動値を算出する。プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を行う場合は、搖動値の算出周期を短くすることで、調整処理時間を短くすることができる。また、プロセス値の搖動値のトレンドから、プロセス搖動閾値を変更することができる。

ゼロ・スパン調整開始判断の処理Ｓ４１では、ゼロ点調整命令及び/又はスパン調整命令が出されない場合は、プロセス値搖動算出の処理Ｓ４０での処理に従いプロセス値の搖動値を算出する。ＭＰＵ１１に対し、ゼロ・スパン調整外部スイッチ１８やＤＣＳなどの上位機種から、ゼロ点調整命令及び/又はスパン調整命令が出されると、後述の搖動値比較の処理Ｓ４２に入る。

搖動値比較の処理Ｓ４２では、プロセス搖動値と所定のプロセス搖動閾値とを比較し、プロセス搖動値が所定のプロセス搖動閾値よりも大きい場合は、後述のダンピング時定数増加の処理Ｓ４６で、プロセス値のダンピング時定数の値を増加する。また、この場合、ＤＣＳなどの外部装置にアラームを出力することもできる。ダンピング時定数の値を増加後、後述のプロセス値搖動算出の処理Ｓ４７で、再度、プロセス値の搖動値を算出し、算出後、再度、搖動値比較の処理Ｓ４２で、プロセス搖動値と所定のプロセス搖動閾値とを比較する。プロセス値の搖動値が所定のプロセス搖動閾値よりも小さくなった段階で、後述のゼロ・スパン調整処理の処理Ｓ４３に入る。

ゼロ・スパン調整処理の処理Ｓ４３では、プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を行う。

ダンピング時定数比較の処理Ｓ４４では、ダンピング時定数の値の比較を行う。ダンピング時定数を変更した場合は、後述のダンピング時定数変更の処理Ｓ４５に入る。

ダンピング時定数変更の処理Ｓ４５では、プロセス値のダンピング時定数の設定を行う。プロセス値のダンピング時定数を変更した場合は、ゼロ点調整処理及び/又は前記スパン調整処理後に、プロセス値のダンピング時定数を変更前に設定する。

ダンピング時定数加算の処理Ｓ４６では、プロセス搖動値が所定のプロセス搖動閾値よりも大きい場合は、プロセス値のダンピング時定数の値を増加する。

プロセス値搖動算出の処理Ｓ４７では、プロセス値の時系列データに基づいてプロセス値の搖動値を算出する。

このように、搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、搖動値が搖動閾値よりも大きい場合に、プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、プロセス値の搖動値が搖動閾値よりも小さくなった段階でプロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始するので、プロセス値に変動がある場合においても正確なゼロ点調整とスパン調整を行うことができる。

１０ センサ
１３ 搖動算出手段
１４ 搖動比較手段
１７ 調整処理実行手段

Claims (8)

1. フィールド機器のゼロ点調整及び/又はスパン調整を行うフィールド機器の調整方法において、
   フィールド機器が測定するプロセス値を収集し、
   収集したプロセス値に基づいてプロセス値の搖動値を算出し、
   前記搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、
   前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、前記プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより前記搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、前記搖動値が前記搖動閾値よりも小さくなった段階で前記プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始する、
   ことを特徴とするフィールド機器の調整方法。
2. 前記搖動値の算出で、前記プロセス値の時系列データに基づいて搖動値を算出することを特徴とする、請求項１記載のフィールド機器の調整方法。
3. 前記ゼロ点調整処理及び/又は前記スパン調整処理が終了した後に、前記ダンピング時定数を変更前の値に設定することを特徴とする、請求項１記載のフィールド機器の調整方法。
4. 前記ゼロ点調整処理及び/又は前記スパン調整処理の際、前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、アラームを出力することを特徴とする、請求項１記載のフィールド機器の調整方法。
5. 前記搖動値のトレンドから前記搖動閾値を変更することを特徴とする、請求項１記載のフィールド機器の調整方法。
6. 前記搖動値の算出周期を変更することを特徴とする、請求項１記載のフィールド機器の調整方法。
7. フィールド機器のゼロ点調整及び/又はスパン調整を行うフィールド機器の調整装置において、
   フィールド機器が測定するプロセス値を収集する収集手段と、
   収集したプロセス値に基づいてプロセス値の搖動値を算出する算出手段と、
   前記搖動値と所定の搖動閾値とを比較する比較手段と、
   前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、前記プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより前記搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、前記搖動値が前記搖動閾値よりも小さくなった段階で前記プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始する調整処理実行手段と、
   を有することを特徴とするフィールド機器の調整装置。
8. ゼロ点調整及び/又はスパン調整を行う機能を有するフィールド機器において、
   フィールド機器が測定するプロセス値を収集する収集手段と、
   収集したプロセス値に基づいてプロセス値の搖動値を算出する算出手段と、
   前記搖動値と所定の搖動閾値とを比較する比較手段と、
   前記搖動値が前記搖動閾値よりも大きい場合に、前記プロセス値のダンピング時定数の値を増加することにより前記搖動値を減少させ、減少させた搖動値と所定の搖動閾値とを比較し、前記搖動値が前記搖動閾値よりも小さくなった段階で前記プロセス値に対するゼロ点調整処理及び/又はスパン調整処理を開始する調整処理実行手段と、
   を有することを特徴とするフィールド機器。