JP3137643B2 - 現場に設置される制御ユニット - Google Patents
現場に設置される制御ユニットInfo
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
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- G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
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- G05B2219/31119—Fielddevice comprises also controller and pneumatic actuator and sensor
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- G05B2219/31154—Actuator sensor bus, asi, intelligent actuator, motor, sensor
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- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
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Description
【発明の詳細な説明】 1.発明の属する分野 この発明は、２線式回路によって通信し、プロセスに
よって生成されるプロセス変数を表す出力を発生する送
信機に関する。
よって生成されるプロセス変数を表す出力を発生する送
信機に関する。
2.発明の背景 送信機は、遠隔装置によって制御されるプロセスを表
すプロセス変数を計測し、２線式回路を介して、プロセ
ス変数を表す送信出力を制御装置に伝送する。送信機
は、典型的には本質的な安全性を提供するために電流お
よび電圧のレベルが制限された現場領域に設置される。
この送信出力は、使用者が設定できるスパン、ゼロ点お
よび減衰（ダンピング）のようなパラメータによってス
ケーリング（scale）される。スパンおよびゼロ調整
は、使用者が送信機の計測範囲の限界を特定の送信機の
出力レベルに参照され、所望の出力範囲を設定すること
を可能にする。減衰はプロセス変数の変化に対する送信
機の応答時間に影響を与える。スケーリングされた送信
機出力は２線式回路を介して制御装置に伝送される。
すプロセス変数を計測し、２線式回路を介して、プロセ
ス変数を表す送信出力を制御装置に伝送する。送信機
は、典型的には本質的な安全性を提供するために電流お
よび電圧のレベルが制限された現場領域に設置される。
この送信出力は、使用者が設定できるスパン、ゼロ点お
よび減衰（ダンピング）のようなパラメータによってス
ケーリング（scale）される。スパンおよびゼロ調整
は、使用者が送信機の計測範囲の限界を特定の送信機の
出力レベルに参照され、所望の出力範囲を設定すること
を可能にする。減衰はプロセス変数の変化に対する送信
機の応答時間に影響を与える。スケーリングされた送信
機出力は２線式回路を介して制御装置に伝送される。
典型的には制御室に配置される制御装置は、送信機の
出力を他のプロセス変数を表す信号と結合して指令出力
信号を発生する。典型的には、指令出力信号は、指令出
力に従ってプロセスを制御するバルブのような遠隔装置
に、別個の対のワイヤを介して伝送される。ある応用に
おいて、制御装置は、制御されようとしているプロセス
および必要な精度に応じて、複数組の指示の中からプロ
セス制御のためにもっとも適した指令の組を選択する。
出力を他のプロセス変数を表す信号と結合して指令出力
信号を発生する。典型的には、指令出力信号は、指令出
力に従ってプロセスを制御するバルブのような遠隔装置
に、別個の対のワイヤを介して伝送される。ある応用に
おいて、制御装置は、制御されようとしているプロセス
および必要な精度に応じて、複数組の指示の中からプロ
セス制御のためにもっとも適した指令の組を選択する。
他の応用においては、制御装置は、遠くはなれた装置
のための指令出力を決定するために、プロセス変数を表
すいくつかの送信機出力を検出する。典型的には、別個
の送信機が、それぞれのプロセス変数を検出する。これ
らの送信機は、検出したプロセス変数を表す信号を、２
線式回路を介して制御装置に伝送し、制御装置は、指令
出力を決定し、バルブの位置、ポンプの速度、サーモス
タットの設定などのように遠隔装置を制御する。
のための指令出力を決定するために、プロセス変数を表
すいくつかの送信機出力を検出する。典型的には、別個
の送信機が、それぞれのプロセス変数を検出する。これ
らの送信機は、検出したプロセス変数を表す信号を、２
線式回路を介して制御装置に伝送し、制御装置は、指令
出力を決定し、バルブの位置、ポンプの速度、サーモス
タットの設定などのように遠隔装置を制御する。
従来技術によるこの種装置の１つの制約は、送信機、
遠く離れた装置および制御装置、帰還ループにおける諸
要素が、プロセスの制御のためにすべて連続的に動作し
なければならないということである。他の制約は、帰還
ループの要素を結合するケーブルの接続の量である。遠
隔装置と送信機が普通は現場にあり、物理的に相互にお
よびプロセスに近接しているのに対して、制御装置は、
典型的にはプロセスから遠く離れており、制御室内にあ
る。それぞれのケーブルが、制御室と現場装置との間の
インタフェースに本質的な安全防護装置の実装を必要と
するため、設置と保守の複雑さがさらに他の制約とな
る。多数のプロセス変数が制御装置によって用いられる
場合、各送信機と制御装置との間にケーブルを敷設する
ことが必要となる。いくつかの接続のうちの１つの故障
がプロセス制御に悪影響を与えるため、帰還ループの信
頼性が第４の制約となる。
遠く離れた装置および制御装置、帰還ループにおける諸
要素が、プロセスの制御のためにすべて連続的に動作し
なければならないということである。他の制約は、帰還
ループの要素を結合するケーブルの接続の量である。遠
隔装置と送信機が普通は現場にあり、物理的に相互にお
よびプロセスに近接しているのに対して、制御装置は、
典型的にはプロセスから遠く離れており、制御室内にあ
る。それぞれのケーブルが、制御室と現場装置との間の
インタフェースに本質的な安全防護装置の実装を必要と
するため、設置と保守の複雑さがさらに他の制約とな
る。多数のプロセス変数が制御装置によって用いられる
場合、各送信機と制御装置との間にケーブルを敷設する
ことが必要となる。いくつかの接続のうちの１つの故障
がプロセス制御に悪影響を与えるため、帰還ループの信
頼性が第４の制約となる。
これらの制約を低減するため、プロセス変数送信機は
制御出力を直接提供し、これによって制御装置そのもの
をバイパスする。他のプロセス変数を表す出力は、制御
装置ではなく送信機に通信される。この送信機は、依然
として共通の２線式リンクを通して制御装置と通信でき
るが、このリンクは制御を中断することなく解除するこ
とができる。設置の複雑性、保守の複雑性およびコスト
を低減させながら、プロセス制御の信頼性および応答時
間が改善され、少ない通信のやり取りで制御が実現され
る。
制御出力を直接提供し、これによって制御装置そのもの
をバイパスする。他のプロセス変数を表す出力は、制御
装置ではなく送信機に通信される。この送信機は、依然
として共通の２線式リンクを通して制御装置と通信でき
るが、このリンクは制御を中断することなく解除するこ
とができる。設置の複雑性、保守の複雑性およびコスト
を低減させながら、プロセス制御の信頼性および応答時
間が改善され、少ない通信のやり取りで制御が実現され
る。
3.発明の概要 この発明は、プロセスを制御するための指令出力を提
供し、ユニットに電力を供給する２線式回路を介して通
信する。現場に設置できる優れた（smart）制御ユニッ
トに関する。制御ユニットは、２線式回路上の１以上の
プロセス変数を表すプロセス信号を受信し、プロセス信
号の値を特有のものとして記憶する入力部を有してい
る。また、このユニットは、指令出力を提供しこの値を
記憶するための、入力部に結合された制御部を有してい
る。指令出力は、記憶されたプロセス信号の関数であ
る。記憶された前回の指令出力は、また、この指令出力
を提供するために使用することができる。
供し、ユニットに電力を供給する２線式回路を介して通
信する。現場に設置できる優れた（smart）制御ユニッ
トに関する。制御ユニットは、２線式回路上の１以上の
プロセス変数を表すプロセス信号を受信し、プロセス信
号の値を特有のものとして記憶する入力部を有してい
る。また、このユニットは、指令出力を提供しこの値を
記憶するための、入力部に結合された制御部を有してい
る。指令出力は、記憶されたプロセス信号の関数であ
る。記憶された前回の指令出力は、また、この指令出力
を提供するために使用することができる。
この発明の１実施例は、空気、流体または電磁エネル
ギーを受信し、指令出力の関数としてプロセスに印加さ
れるそのようなエネルギーを調節するための、制御部に
結合されたエネルギー変換部を有している。
ギーを受信し、指令出力の関数としてプロセスに印加さ
れるそのようなエネルギーを調節するための、制御部に
結合されたエネルギー変換部を有している。
他の実施例では、制御部に結合され、第１のプロセス
変数を検出してスケーリングする検出装置を有してい
る。このような場合、指令出力を決定するためのプロセ
ス信号はスケーリングされた第１のプロセス変数を含ん
でいる。
変数を検出してスケーリングする検出装置を有してい
る。このような場合、指令出力を決定するためのプロセ
ス信号はスケーリングされた第１のプロセス変数を含ん
でいる。
これらの実施例において、２線式回路から受信された
プロセス信号は、指令出力を発生する際に、制御手段の
動作を決定することができる。代案においては、プロセ
ス信号は、２線式回路を介して制御ユニットにもたらさ
れたプロセス変数、または指令出力を決定するために２
線式回路を介して伝送された指令の組合せからなる。プ
ロセス信号がプロセスの望ましい状態を表す設定点であ
る場合、制御部は設定点とプロセス変数との差の関数と
なるような指令出力を発生することができる。この制御
されるプロセスに特有のものとして、制御部は、プロセ
ス変数とプロセス変数の時間積分との線形結合を含む方
程式を、指令出力を決定するために使用できる。適用が
必要なため、指令出力を決定するための方程式はプロセ
ス変数の時間変化率を含む。
プロセス信号は、指令出力を発生する際に、制御手段の
動作を決定することができる。代案においては、プロセ
ス信号は、２線式回路を介して制御ユニットにもたらさ
れたプロセス変数、または指令出力を決定するために２
線式回路を介して伝送された指令の組合せからなる。プ
ロセス信号がプロセスの望ましい状態を表す設定点であ
る場合、制御部は設定点とプロセス変数との差の関数と
なるような指令出力を発生することができる。この制御
されるプロセスに特有のものとして、制御部は、プロセ
ス変数とプロセス変数の時間積分との線形結合を含む方
程式を、指令出力を決定するために使用できる。適用が
必要なため、指令出力を決定するための方程式はプロセ
ス変数の時間変化率を含む。
4.図面の簡単な説明 第１図は、この発明の制御ユニット、統括マスターユ
ニットおよびマスター制御装置を備えたプロセス制御シ
ステムの１部を示す模式図である。
ニットおよびマスター制御装置を備えたプロセス制御シ
ステムの１部を示す模式図である。
第２図は、制御ユニットおよび遠隔装置の第１の好ま
しい実施例のブロック図を示す。
しい実施例のブロック図を示す。
第３図は、制御ユニットの第２の好ましい実施例のブ
ロック図を示す。
ロック図を示す。
第４図は、遠隔装置に結合された制御ユニットの第３
好ましい実施例のブロック図を示す。
好ましい実施例のブロック図を示す。
第５図は、制御ユニットの第４の好ましい実施例のブ
ロック図を示す。
ロック図を示す。
5.好ましい実施例の詳細な説明 第１図は、石油化学タンク施設１などにおいて、流体
２がパイプ網４を流れるような工業プロセス制御への応
用例を示す。マスター制御装置６は、ケーブル12を介し
て統括マスターユニット10に指令を発する。統括マスタ
ーユニット10は、２線式回路18を介して帰還ループ14と
通信し、それがパイプ部分20中の流れを制御する。帰還
ループ14は、制御ユニット22、およびタンク30からパイ
プ網４への液体の流れＱを制御する２端子遠隔装置26か
らなる。タンク施設１の容量は、パイプ部分20A,20B、2
0Cおよび20Dに位置する付加的な帰還ループによって拡
張されることが可能であり、統括マスター10によって制
御されることができる。より大規模な拡張は、より多く
の付加的な帰還ループおよび付加的な統括マスターユニ
ットを必要とする。容量に関係なく、タンク施設１は、
本質的な安全装置を必要とする現場領域34とブロック36
で示される制御室領域とに分離される。電圧および電流
を特定のレベルに制限する本質的な安全保護装置16は、
制御室36と現場34との境界のケーブル12上に装備され
る。制御室36と現場34との間の各付加的なケーブルは、
そのような保護装置の設置を必要とする。
２がパイプ網４を流れるような工業プロセス制御への応
用例を示す。マスター制御装置６は、ケーブル12を介し
て統括マスターユニット10に指令を発する。統括マスタ
ーユニット10は、２線式回路18を介して帰還ループ14と
通信し、それがパイプ部分20中の流れを制御する。帰還
ループ14は、制御ユニット22、およびタンク30からパイ
プ網４への液体の流れＱを制御する２端子遠隔装置26か
らなる。タンク施設１の容量は、パイプ部分20A,20B、2
0Cおよび20Dに位置する付加的な帰還ループによって拡
張されることが可能であり、統括マスター10によって制
御されることができる。より大規模な拡張は、より多く
の付加的な帰還ループおよび付加的な統括マスターユニ
ットを必要とする。容量に関係なく、タンク施設１は、
本質的な安全装置を必要とする現場領域34とブロック36
で示される制御室領域とに分離される。電圧および電流
を特定のレベルに制限する本質的な安全保護装置16は、
制御室36と現場34との境界のケーブル12上に装備され
る。制御室36と現場34との間の各付加的なケーブルは、
そのような保護装置の設置を必要とする。
パイプ部分20の流れＱは以下の式で与えられる。
Ｑ＝ｋ｛ρ＊DP｝0.5 ……式１ ここで、Ｑは質量流速、ρは液体２の密度、DPはパイ
プ部分20のオリフィス両側の圧力差、そしてｋは比例常
数である。この流れの計算は、圧力差を表す１つのプロ
セス変数を必要とする。
プ部分20のオリフィス両側の圧力差、そしてｋは比例常
数である。この流れの計算は、圧力差を表す１つのプロ
セス変数を必要とする。
しかし、ρが石油化学において典型的であるごとくに
変化する場合、より正確な流れＱの評価は以下の式で与
えられる。
変化する場合、より正確な流れＱの評価は以下の式で与
えられる。
Ｑ＝ｋ′｛AP＊DP/AT｝0.5 ……式２ ここで、APはパイプ部分20での絶対圧力、ｋ′は他の
比例常数、そしてATは液体２の絶対温度である。この場
合は２つの付加的なプロセス変数、絶対温度および絶対
圧力が必要とされる。
比例常数、そしてATは液体２の絶対温度である。この場
合は２つの付加的なプロセス変数、絶対温度および絶対
圧力が必要とされる。
第２図は、統括マスターユニット10と２線式回路18を
介して通信するための、入力手段50および制御手段52か
らなる“優れた”制御ユニット22の第１の好ましい実施
例を示す。ここで“優れた”とは、演算機能が制御ユニ
ット中にあり、マイクロプロセッサーによって行われる
ようなことを意味する。制御ユニットは、各種の方法で
２線式回路に接続されている。それぞれの２線式回路
は、回路上の機器に電力を供給する電源に接続されてい
る。
介して通信するための、入力手段50および制御手段52か
らなる“優れた”制御ユニット22の第１の好ましい実施
例を示す。ここで“優れた”とは、演算機能が制御ユニ
ット中にあり、マイクロプロセッサーによって行われる
ようなことを意味する。制御ユニットは、各種の方法で
２線式回路に接続されている。それぞれの２線式回路
は、回路上の機器に電力を供給する電源に接続されてい
る。
第１の構成においては、統括マスターユニット10は制
御ユニットに電力を供給する電源を含んでいる。付加的
な制御ユニットは、統括マスターユニットから電力が供
給され、電源に並列に接続されるようにできる。
御ユニットに電力を供給する電源を含んでいる。付加的
な制御ユニットは、統括マスターユニットから電力が供
給され、電源に並列に接続されるようにできる。
第２の構成においては、統括マスターユニットは、電
源に直列に接続された少なくとも１つの制御ユニットと
少なくとも１つの遠隔装置とに電力を供給する電源を含
んでいる。
源に直列に接続された少なくとも１つの制御ユニットと
少なくとも１つの遠隔装置とに電力を供給する電源を含
んでいる。
第３の構成においては、第１の構成で使用される制御
ユニットが１またはそれ以上の遠隔装置、制御ユニット
またはこれら両者に電力を供給する。電力を受け取る機
器の数は、典型的には使用可能な電流によって制限され
るが、遠隔装置に対しては代替電源が場合によって利用
可能である。遠隔装置は１対のワイヤによって制御ユニ
ットに接続され得るが、その代わりに、第２の２線式回
路によって接続されるかもしれない。
ユニットが１またはそれ以上の遠隔装置、制御ユニット
またはこれら両者に電力を供給する。電力を受け取る機
器の数は、典型的には使用可能な電流によって制限され
るが、遠隔装置に対しては代替電源が場合によって利用
可能である。遠隔装置は１対のワイヤによって制御ユニ
ットに接続され得るが、その代わりに、第２の２線式回
路によって接続されるかもしれない。
制御ユニット22は、上述した第１の構成のように２線
式回路18によって接続されるが、上述した他の構成のよ
うに接続されてもよい。入力手段50は、プロセス信号を
受信するために２線式回路18に接続された受信手段54、
およびプロセス信号55を記憶するために受信手段54に接
続された記憶手段56を有する。制御手段52は、必要に応
じて入力手段50の受信手段54および記憶手段56からプロ
セス信号55を受信する。記憶手段53は、指令出力58を受
信して前回の指令出力60を出力する。指令出力58は、ブ
ロック52aによって、プロセス信号55と前回の指令出力6
0の関数として生成され、構成に応じた第２の２線式回
路の１部であるケーブル57に結合される。指令出力58
は、ある応用においてはプロセス信号55のみの関数とし
て生成され得る。
式回路18によって接続されるが、上述した他の構成のよ
うに接続されてもよい。入力手段50は、プロセス信号を
受信するために２線式回路18に接続された受信手段54、
およびプロセス信号55を記憶するために受信手段54に接
続された記憶手段56を有する。制御手段52は、必要に応
じて入力手段50の受信手段54および記憶手段56からプロ
セス信号55を受信する。記憶手段53は、指令出力58を受
信して前回の指令出力60を出力する。指令出力58は、ブ
ロック52aによって、プロセス信号55と前回の指令出力6
0の関数として生成され、構成に応じた第２の２線式回
路の１部であるケーブル57に結合される。指令出力58
は、ある応用においてはプロセス信号55のみの関数とし
て生成され得る。
このような制御ユニットは、指令信号を生成するため
に帰還（フィードバック）が用いられないフィードフォ
ーワード制御の応用において用いられる。いずれの応用
においても、遠隔装置26は、電流の大きさを圧力調整に
用いるもので、プロセス制御技術において電流−圧力
（I/P）コンバータとして知られるようなトランスデュ
ーサである。しかし、カスケード化された制御への応用
においては、１つの制御ユニットの指令出力は、他の制
御ユニットの設定点を表すプロセス信号として用いられ
る。従って、カスケード化された制御への応用におい
て、遠隔装置26は他の制御ユニット22となる。
に帰還（フィードバック）が用いられないフィードフォ
ーワード制御の応用において用いられる。いずれの応用
においても、遠隔装置26は、電流の大きさを圧力調整に
用いるもので、プロセス制御技術において電流−圧力
（I/P）コンバータとして知られるようなトランスデュ
ーサである。しかし、カスケード化された制御への応用
においては、１つの制御ユニットの指令出力は、他の制
御ユニットの設定点を表すプロセス信号として用いられ
る。従って、カスケード化された制御への応用におい
て、遠隔装置26は他の制御ユニット22となる。
遠隔装置26は、空気圧のエネルギー源59を指令出力58
の関数としてプロセスに印加する。指令出力58を生成す
ために使用されるプロセス信号は、所望のプロセス状態
を表す設定点、プロセスによって生じたプロセス変数、
制御手段52の動作を指示する指令、制御手段52の動作の
ための部分的または全体の指示の組み合わせ、制御手段
52のための項の係数、および統括マスターユニット10か
らの制御ユニット22についてのステータス情報を求める
要求からなる。制御ユニット22およびプロセス制御の用
途に応じて、異なるタイプのプロセス信号が制御ユニッ
ト22に伝送される。
の関数としてプロセスに印加する。指令出力58を生成す
ために使用されるプロセス信号は、所望のプロセス状態
を表す設定点、プロセスによって生じたプロセス変数、
制御手段52の動作を指示する指令、制御手段52の動作の
ための部分的または全体の指示の組み合わせ、制御手段
52のための項の係数、および統括マスターユニット10か
らの制御ユニット22についてのステータス情報を求める
要求からなる。制御ユニット22およびプロセス制御の用
途に応じて、異なるタイプのプロセス信号が制御ユニッ
ト22に伝送される。
第１のタイプのプロセス信号はプロセス変数である。
プロセス変数は、それらが帰還ループによって制御され
るべき変数を直接表す場合には、一次プロセス変数とし
て分類される。制御ユニット22の一次プロセス変数は流
れである。二次プロセス変数は一次プロセス変数に影響
し、典型的には、より正確に一次プロセス変数を評価す
るために使用される。そのような補償の技術は、この出
願と同じ譲り受け人によって所有されている“圧力補償
された差動圧力センサおよび方法”という名称の米国特
許第4,598,381号に開示されている。選択枝として、同
じ測定対象を表す２つのプロセス変数が、同じ帰還ルー
プ上の異なる機器から制御ユニット22に伝送され、臨界
的測定の冗長性を提供する。この実施例において、送信
機64は、パイプ部分20のオリフィス66の両側に生ずる圧
力差および圧力インレット65を介した絶対圧力を検出す
る。温度送信機68は、熱電対69を介して液体２の絶対温
度を検出する。制御手段52は、送信機64および68から２
線式回路を介して伝送される圧力差、絶対圧力および絶
対温度を表すプロセス信号55を用い、式２に従って指令
出力58を調整する。
プロセス変数は、それらが帰還ループによって制御され
るべき変数を直接表す場合には、一次プロセス変数とし
て分類される。制御ユニット22の一次プロセス変数は流
れである。二次プロセス変数は一次プロセス変数に影響
し、典型的には、より正確に一次プロセス変数を評価す
るために使用される。そのような補償の技術は、この出
願と同じ譲り受け人によって所有されている“圧力補償
された差動圧力センサおよび方法”という名称の米国特
許第4,598,381号に開示されている。選択枝として、同
じ測定対象を表す２つのプロセス変数が、同じ帰還ルー
プ上の異なる機器から制御ユニット22に伝送され、臨界
的測定の冗長性を提供する。この実施例において、送信
機64は、パイプ部分20のオリフィス66の両側に生ずる圧
力差および圧力インレット65を介した絶対圧力を検出す
る。温度送信機68は、熱電対69を介して液体２の絶対温
度を検出する。制御手段52は、送信機64および68から２
線式回路を介して伝送される圧力差、絶対圧力および絶
対温度を表すプロセス信号55を用い、式２に従って指令
出力58を調整する。
第２のタイプのプロセス信号は、所望のプロセス状態
を示す設定点である。この応用において、設定点の例は
パイプ部分20における所望の流れ10リットル／分であ
る。典型的には、設定点およびプロセス変数を表すプロ
セス信号55は制御ユニット22に伝送される。一次プロセ
ス変数は、典型的には、回路18を介して伝送される他の
プロセス変数によって補償される。制御手段52は、設定
点と補償されたプロセス変数との差を評価し、指令出力
58を調整する。
を示す設定点である。この応用において、設定点の例は
パイプ部分20における所望の流れ10リットル／分であ
る。典型的には、設定点およびプロセス変数を表すプロ
セス信号55は制御ユニット22に伝送される。一次プロセ
ス変数は、典型的には、回路18を介して伝送される他の
プロセス変数によって補償される。制御手段52は、設定
点と補償されたプロセス変数との差を評価し、指令出力
58を調整する。
さらに他のタイプのプロセス信号は、指令出力58を供
給するために制御ユニット22内に記憶された指示の組み
合わせの中から選択する指令を表す。例えば、遮断指令
は、指令出力58が、帰還ループ14を安全に遮断するため
の指示の組み合わせによって支配されるようにする。遮
断指令は、帰還ループ14の手動による介入を許可する。
他のタイプの指令は、制御手段52の動作に適応してそれ
自身の指示の組み合わせを設定するように制御ユニット
22を指示する。適応制御において、指示の組み合わせ
は、時間の関数として変化するであろう。そのような態
様では、制御ユニット22は、制御手段52の動作のために
必要とされるように、所望に応じて、それ自体の項およ
び係数を演算する。その代わりに、プロセス変数が特定
の限界を越えた場合のみ、それが統括マスターユニット
10と通信するような例外的態様で、他の指令が制御ユニ
ット22を動作させることができる。
給するために制御ユニット22内に記憶された指示の組み
合わせの中から選択する指令を表す。例えば、遮断指令
は、指令出力58が、帰還ループ14を安全に遮断するため
の指示の組み合わせによって支配されるようにする。遮
断指令は、帰還ループ14の手動による介入を許可する。
他のタイプの指令は、制御手段52の動作に適応してそれ
自身の指示の組み合わせを設定するように制御ユニット
22を指示する。適応制御において、指示の組み合わせ
は、時間の関数として変化するであろう。そのような態
様では、制御ユニット22は、制御手段52の動作のために
必要とされるように、所望に応じて、それ自体の項およ
び係数を演算する。その代わりに、プロセス変数が特定
の限界を越えた場合のみ、それが統括マスターユニット
10と通信するような例外的態様で、他の指令が制御ユニ
ット22を動作させることができる。
例外的態様の動作は、タンク施設１内の機器間の通信
を減少させ、統括マスターユニット10を帰還ループ14と
の連続的な通信から解放する。結果としての通信負荷
（オーバーヘッド:overhead）の減少は、これまで以上
に多数の帰還ループの監視およびより多くの機能の実行
の余地を統括マスターユニット10に与える。
を減少させ、統括マスターユニット10を帰還ループ14と
の連続的な通信から解放する。結果としての通信負荷
（オーバーヘッド:overhead）の減少は、これまで以上
に多数の帰還ループの監視およびより多くの機能の実行
の余地を統括マスターユニット10に与える。
指示の組み合わせを表すプロセス信号は、部分的にま
たは全体として、制御手段52の動作を指示するために、
制御ユニット22に伝送される。部分的な指示の組み合わ
せは、指示の組み合わせのサブセットが指令出力58を調
整するために必要なとき制御ユニット22に伝送される。
たは全体として、制御手段52の動作を指示するために、
制御ユニット22に伝送される。部分的な指示の組み合わ
せは、指示の組み合わせのサブセットが指令出力58を調
整するために必要なとき制御ユニット22に伝送される。
代表的な指示の組み合わせが指令出力58を調整する。
制御の一般的方程式は以下の通り与えられる。
制御の一般的方程式は以下の通り与えられる。
ここでqkは、ｋ回目の指令出力、riおよびyiは、それ
ぞれ設定点およびｋ回目のプロセス変数の値であり、ｉ
は０からｋまで変化し、そしてaiおよびbiは時間変化す
ることのある用途ごとの特定常数である。多くの用途で
は、プロセス変数、プロセス変数の時間積分およびプロ
セス変数の時間的変化率の実質的線形結合に比例する制
御、すなわち時々比例積分微分（PID）動作と呼ばれる
制御を必要とする。次の方程式は、PID制御動作のため
に式４から常数aiおよびbiを定義する。今回の常数aiお
よび２つの前回の評価が式４・1a−ｃで定義される。
ぞれ設定点およびｋ回目のプロセス変数の値であり、ｉ
は０からｋまで変化し、そしてaiおよびbiは時間変化す
ることのある用途ごとの特定常数である。多くの用途で
は、プロセス変数、プロセス変数の時間積分およびプロ
セス変数の時間的変化率の実質的線形結合に比例する制
御、すなわち時々比例積分微分（PID）動作と呼ばれる
制御を必要とする。次の方程式は、PID制御動作のため
に式４から常数aiおよびbiを定義する。今回の常数aiお
よび２つの前回の評価が式４・1a−ｃで定義される。
ak＝Kp＋KI ……式４・1a ここで、KpおよびKIは比例または積分の利得常数と定
義される。
義される。
ak-1＝−Kp ……式４・1b ak-x＝０（ここでｘ≧２） ……式４・1c 現時点の常数biおよび２つの前回の評価は式４・2a−
ｃで定義される。
ｃで定義される。
bk＝｛R/（１−Ｑ）−kp−kI｝ ……式４・2a ここで、Ｒ＝（KDTDN）／（TD＋Nh）、 Ｑ＝TD/（TD＋Nh） であり、KDは微分利得常数、TDは微分時定数、Ｎは比率
限定常数、またｈは指令出力58を調整するために必要な
時間量の尺度である。さらに、 bk-1＝｛−2R/（１−Ｑ）＋kp ……式４・2b bk-2＝R/（１−Ｑ） ……式４・2c ここでＸ≧３ならば、全てのbK-X＝０である。
限定常数、またｈは指令出力58を調整するために必要な
時間量の尺度である。さらに、 bk-1＝｛−2R/（１−Ｑ）＋kp ……式４・2b bk-2＝R/（１−Ｑ） ……式４・2c ここでＸ≧３ならば、全てのbK-X＝０である。
式４・1a−ｃおよび式４・2a−ｃを一般制御式４に代
入して、第３項が０に設定されたときPI方程式となるよ
うな、３項PID制御方程式４・３が得られる。
入して、第３項が０に設定されたときPI方程式となるよ
うな、３項PID制御方程式４・３が得られる。
ΔqK＝ΔPK＋ΔIK＋ΔDK ……式４・３ ここで、 ΔPK＝KP｛EK−EK-1｝、 ΔIK＝KIEK、 ΔDK＝｛R/（１−Ｑ）｝｛yK−2yK-1＋yK-2｝ であり、EK＝rK−yKは時間Ｋでのプロセス変数と設定点
との差であり、誤差を表す。
との差であり、誤差を表す。
プロセス制御の応用は、PIまたはPID制御方程式の適
用を命令する。流れおよび液体圧力の用途で代表される
ように、制御用途の比例利得が比較的低くて広範囲に変
化し、制御される変数がゆっくり変化するときは、微分
制御動作は必要でなく、積分制御動作が必要となる。こ
のような制御には、PI制御動作がもっともよく使用され
る。一方、PID制御動作は、比例利得が低く、その値が
狭い範囲に限られ、かつ制御される変数がゆっくり変化
する、温度制御のような用途にもっとも適している。
用を命令する。流れおよび液体圧力の用途で代表される
ように、制御用途の比例利得が比較的低くて広範囲に変
化し、制御される変数がゆっくり変化するときは、微分
制御動作は必要でなく、積分制御動作が必要となる。こ
のような制御には、PI制御動作がもっともよく使用され
る。一方、PID制御動作は、比例利得が低く、その値が
狭い範囲に限られ、かつ制御される変数がゆっくり変化
する、温度制御のような用途にもっとも適している。
他のタイプのプロセス信号は、制御ユニット22に既に
記憶されている指示の組み合わせの項の係数を表すもの
である。例えば、もしパイプ網４における修正が必要と
なったとき、統括マスターユニット10は、式４・1aにお
けるKPの新しい値を制御ユニット22に伝送する。
記憶されている指示の組み合わせの項の係数を表すもの
である。例えば、もしパイプ網４における修正が必要と
なったとき、統括マスターユニット10は、式４・1aにお
けるKPの新しい値を制御ユニット22に伝送する。
最後のタイプのプロセス信号は、制御ユニット22から
の情報の要求を表すものである。この要求は、必要に応
じて他の制御ユニットから、および統括マスターユニッ
ト10から発生する。プロセス制御統計、電流動作モー
ド、プロセス変数値およびユニットの通し番号のような
ステータス情報がモニターされるであろう。
の情報の要求を表すものである。この要求は、必要に応
じて他の制御ユニットから、および統括マスターユニッ
ト10から発生する。プロセス制御統計、電流動作モー
ド、プロセス変数値およびユニットの通し番号のような
ステータス情報がモニターされるであろう。
各種の遠隔装置26は制御ユニット22とともに用いられ
る。既に検討したように、遠隔装置26は、指令出力58の
関数としてバルブ62の位置決めをするために空気圧59を
印加する指令出力58を受信するようにしたI/Pコンバー
タである。他のプロセス制御の用途では、絶対圧力、温
度、伝導率、pH、酸素濃度、塩素濃度、密度、力、懸
濁、運動等を制御することができるであろう。これらの
用途では、遠隔装置26は、圧力ゲージの応用分野ではモ
ータやバルブ、温度制御の応用分野では必要に応じてス
イッチおよび接点、pH、水準（level）の応用分野また
は他の装置においてはリレーを包含しているであろう。
る。既に検討したように、遠隔装置26は、指令出力58の
関数としてバルブ62の位置決めをするために空気圧59を
印加する指令出力58を受信するようにしたI/Pコンバー
タである。他のプロセス制御の用途では、絶対圧力、温
度、伝導率、pH、酸素濃度、塩素濃度、密度、力、懸
濁、運動等を制御することができるであろう。これらの
用途では、遠隔装置26は、圧力ゲージの応用分野ではモ
ータやバルブ、温度制御の応用分野では必要に応じてス
イッチおよび接点、pH、水準（level）の応用分野また
は他の装置においてはリレーを包含しているであろう。
制御ユニット22の第２の好ましい実施例が第３図に示
されている。第２図に示されたような制御ユニット22
は、さらに指令出力58によって制御手段52に結合され、
プロセスを制御するエネルギー変換手段80を備えてい
る。このような制御ユニット22の実施例は、現場（fiel
d）アクチュエータとも呼ばれている。制御ユニット22
は、前述した第１の実施例と同様に２線式回路に接続さ
れているが、他の構成に関して述べたように接続されて
も良い。エネルギー変換手段80は、エネルギー導管84を
通して現場においてふつうに利用可能な圧搾空気82を受
けとり、バルブ90を指令出力58の関数として位置決めす
るためにこのような空気82を印加する。ケーブル57およ
び遠隔装置26（第２図）はこの実施例には含まれておら
ず、このプロセスは遠隔装置26によってではなく制御ユ
ニット22により制御される。プロセス制御の用途に応じ
て、エネルギー変換手段80は、油圧または電磁エネルギ
ーのような他の形式のエネルギーを使用する。電磁エネ
ルギーの周波数範囲は、実質的に周波数がゼロの直流か
ら光ファイバ上を伝送される可変周波数の光エネルギー
まで及ぶであろう。
されている。第２図に示されたような制御ユニット22
は、さらに指令出力58によって制御手段52に結合され、
プロセスを制御するエネルギー変換手段80を備えてい
る。このような制御ユニット22の実施例は、現場（fiel
d）アクチュエータとも呼ばれている。制御ユニット22
は、前述した第１の実施例と同様に２線式回路に接続さ
れているが、他の構成に関して述べたように接続されて
も良い。エネルギー変換手段80は、エネルギー導管84を
通して現場においてふつうに利用可能な圧搾空気82を受
けとり、バルブ90を指令出力58の関数として位置決めす
るためにこのような空気82を印加する。ケーブル57およ
び遠隔装置26（第２図）はこの実施例には含まれておら
ず、このプロセスは遠隔装置26によってではなく制御ユ
ニット22により制御される。プロセス制御の用途に応じ
て、エネルギー変換手段80は、油圧または電磁エネルギ
ーのような他の形式のエネルギーを使用する。電磁エネ
ルギーの周波数範囲は、実質的に周波数がゼロの直流か
ら光ファイバ上を伝送される可変周波数の光エネルギー
まで及ぶであろう。
制御ユニット22の第３の実施例が第４図に示されてい
る。制御ユニット22の好ましい第１の実施例は、さらに
検出手段102またはスケーリング（scaling）手段104の
いずれかからの検出出力112を有する検出装置100を有し
ている。この用途では、圧力差を表すプロセス変数のみ
を必要とする式１によって、流れが演算される。検出装
置100において、検出手段102は、液体２の中に突き出さ
れたオリフィス106の両側の圧力を検出する。必要に応
じて、スケーリング手段104は、ユーザーが定義可能な
（測定）スパン、ゼロ点および減衰（ダンピング）特性
のような常数に従って、検出されたプロセス変数を調整
する。減衰はプロセス変数入力の変化に対するユニット
の時間応答に影響するが、スパンおよびゼロ点調整は、
既知の圧力を検出手段102の（測定）範囲の限界に対す
る基準にすることを可能とする。プロセス変数をスケー
リングすることは、利用者が選択可能であって、代表的
に「ゼロ」および「スパン」として知られている２つの
出力の間で、プロセス変数を直線的に再調整（re−rang
e）する。「ゼロ」設定は、プロセス変数のすべての値
に対して平等に影響するという点でオフセット調節に相
当する。それは、選択されたセンサの読みがプロセスの
ゼロであり、4mAの電流をもたらさなければならないこ
とを表わしている。「スパン」スイッチはプロセスの最
大値を20mAまたはフルスケール値に設定する。
る。制御ユニット22の好ましい第１の実施例は、さらに
検出手段102またはスケーリング（scaling）手段104の
いずれかからの検出出力112を有する検出装置100を有し
ている。この用途では、圧力差を表すプロセス変数のみ
を必要とする式１によって、流れが演算される。検出装
置100において、検出手段102は、液体２の中に突き出さ
れたオリフィス106の両側の圧力を検出する。必要に応
じて、スケーリング手段104は、ユーザーが定義可能な
（測定）スパン、ゼロ点および減衰（ダンピング）特性
のような常数に従って、検出されたプロセス変数を調整
する。減衰はプロセス変数入力の変化に対するユニット
の時間応答に影響するが、スパンおよびゼロ点調整は、
既知の圧力を検出手段102の（測定）範囲の限界に対す
る基準にすることを可能とする。プロセス変数をスケー
リングすることは、利用者が選択可能であって、代表的
に「ゼロ」および「スパン」として知られている２つの
出力の間で、プロセス変数を直線的に再調整（re−rang
e）する。「ゼロ」設定は、プロセス変数のすべての値
に対して平等に影響するという点でオフセット調節に相
当する。それは、選択されたセンサの読みがプロセスの
ゼロであり、4mAの電流をもたらさなければならないこ
とを表わしている。「スパン」スイッチはプロセスの最
大値を20mAまたはフルスケール値に設定する。
検出手段102および必要な場合にはスケーリング手段1
04の検出出力112は、制御手段52において使用され、ま
たは必要に応じてケーブル57に直結される。検出出力11
2がケーブル57に接続される場合、ケーブル57上の信号
は送信機からのような、検出されたプロセス信号を表
す。送信機は、プロセス変数を検出し、検出されたプロ
セス信号を表す信号を出力する。送信機は公知であり、
同じ譲り受け人の保有する“モデュラー送信機”という
名称のフリック（Frick）等による米国特許第4,833,922
号に開示されている。
04の検出出力112は、制御手段52において使用され、ま
たは必要に応じてケーブル57に直結される。検出出力11
2がケーブル57に接続される場合、ケーブル57上の信号
は送信機からのような、検出されたプロセス信号を表
す。送信機は、プロセス変数を検出し、検出されたプロ
セス信号を表す信号を出力する。送信機は公知であり、
同じ譲り受け人の保有する“モデュラー送信機”という
名称のフリック（Frick）等による米国特許第4,833,922
号に開示されている。
第４図に示される制御ユニット22は、前述したように
第２の実施例と同様に２線式回路に接続されるが、他の
構成で接続されてもよい。遠隔装置26の１つの端子は、
ケーブル57を介して制御ユニット22に接続され、他の端
子は、２線式回路18によって統括マスターユニット10に
接続される。
第２の実施例と同様に２線式回路に接続されるが、他の
構成で接続されてもよい。遠隔装置26の１つの端子は、
ケーブル57を介して制御ユニット22に接続され、他の端
子は、２線式回路18によって統括マスターユニット10に
接続される。
送信機または制御装置として機能する制御ユニット22
の性能は、数種類のプロセス変数の使用を可能にする。
プロセス変数を表すプロセス信号として、異なる選択が
利用可能である。
の性能は、数種類のプロセス変数の使用を可能にする。
プロセス変数を表すプロセス信号として、異なる選択が
利用可能である。
プロセス変数を表すプロセス信号55および設定点を表
す信号は、２線式回路18を介して伝送され、指令出力58
を供給するために制御手段52によって使用される。制御
ユニット22に伝送されるプロセス変数は、代表的には、
流れを演算するためおよび検出手段100によって検出さ
れた一次プロセス変数を補償するために式２が用いられ
る場合のように、二次的プロセス変数を表すものであ
る。その代りに、冗長性をもって検出された一次プロセ
ス変数を表すプロセス信号55は、臨界的な用途における
大きな信頼性を得るため２線式回路18を介して伝送され
る。第３の指令が、制御モードおよび送信モードの同時
実行のために供給される。このような二重動作モードに
おいては、指令出力58はアナログ形式でケーブル57に結
合され、ケーブル57の電流の強度が指令出力58として変
化する。遠隔装置26は、ケーブル57の電流強度の関数と
してバルブ62を調節する。４−20mAおよび10−50mA電流
ループ通信標準のようないくつかの通信標準に応じて、
伝送される情報の関数としての電流値が変化する。その
代りに、ケーブル57上の電圧は１−5Vのような電圧値通
信標準によって表される。同時に、制御ユニット22は、
検出されたプロセス変数112をケーブル57にキャリヤ変
調方式で、デジタル的に結合する。例えば、指令出力を
表す信号は、４−20mAに標準によってコード化され、プ
ロセス変数を表す信号は、キャリヤ変調方式によってデ
ジタル的にコード化される。代表的には、使用され得る
キャリヤ変調通信標準は、周波数・シフト・キー（FS
K）、振幅変調（AM）、位相変調（PM）、周波数変調（F
M）、直角振幅変調（QAM）および直角位相・シフト・キ
ー（QPSK）である。選択枝として、マンチェスターのよ
うなベースバンド通信標準が２線式ケーブル57上のプロ
セス変数112をコード化するために使用される。
す信号は、２線式回路18を介して伝送され、指令出力58
を供給するために制御手段52によって使用される。制御
ユニット22に伝送されるプロセス変数は、代表的には、
流れを演算するためおよび検出手段100によって検出さ
れた一次プロセス変数を補償するために式２が用いられ
る場合のように、二次的プロセス変数を表すものであ
る。その代りに、冗長性をもって検出された一次プロセ
ス変数を表すプロセス信号55は、臨界的な用途における
大きな信頼性を得るため２線式回路18を介して伝送され
る。第３の指令が、制御モードおよび送信モードの同時
実行のために供給される。このような二重動作モードに
おいては、指令出力58はアナログ形式でケーブル57に結
合され、ケーブル57の電流の強度が指令出力58として変
化する。遠隔装置26は、ケーブル57の電流強度の関数と
してバルブ62を調節する。４−20mAおよび10−50mA電流
ループ通信標準のようないくつかの通信標準に応じて、
伝送される情報の関数としての電流値が変化する。その
代りに、ケーブル57上の電圧は１−5Vのような電圧値通
信標準によって表される。同時に、制御ユニット22は、
検出されたプロセス変数112をケーブル57にキャリヤ変
調方式で、デジタル的に結合する。例えば、指令出力を
表す信号は、４−20mAに標準によってコード化され、プ
ロセス変数を表す信号は、キャリヤ変調方式によってデ
ジタル的にコード化される。代表的には、使用され得る
キャリヤ変調通信標準は、周波数・シフト・キー（FS
K）、振幅変調（AM）、位相変調（PM）、周波数変調（F
M）、直角振幅変調（QAM）および直角位相・シフト・キ
ー（QPSK）である。選択枝として、マンチェスターのよ
うなベースバンド通信標準が２線式ケーブル57上のプロ
セス変数112をコード化するために使用される。
統括マスターユニット10、制御ユニット22および遠隔
装置26が直列に接続されているため、そしてまた、遠隔
装置26はその受動的性質のため回路18上の電流を変化さ
せることができないため、統括マスター10はプロセス変
数を監視し、一方制御ユニット22が遠隔装置26を同時に
制御する。このような動作は、プロセス制御に要求され
る２線式回路の数が、各帰還ループに対して２つの回路
から１つの回路へと減少されるため、コストおよび効率
の面での優位性を提供する。
装置26が直列に接続されているため、そしてまた、遠隔
装置26はその受動的性質のため回路18上の電流を変化さ
せることができないため、統括マスター10はプロセス変
数を監視し、一方制御ユニット22が遠隔装置26を同時に
制御する。このような動作は、プロセス制御に要求され
る２線式回路の数が、各帰還ループに対して２つの回路
から１つの回路へと減少されるため、コストおよび効率
の面での優位性を提供する。
このモードでない場合には、第１の２線式回路がプロ
セス変数を送信機と統括マスター10との間で通信し、第
２の２線式回路が指令出力を統括マスター10と遠隔装置
26との間で通信する。このモードの場合、統括マスター
10、制御ユニット22および遠隔装置26を直列に結合して
いる単一の２線式回路が、プロセスを制御する。現場に
おける配線設備経費は高価であり、各帰還ループの配線
接続は送信機および遠隔装置の投資額とほぼ等しくな
る。
セス変数を送信機と統括マスター10との間で通信し、第
２の２線式回路が指令出力を統括マスター10と遠隔装置
26との間で通信する。このモードの場合、統括マスター
10、制御ユニット22および遠隔装置26を直列に結合して
いる単一の２線式回路が、プロセスを制御する。現場に
おける配線設備経費は高価であり、各帰還ループの配線
接続は送信機および遠隔装置の投資額とほぼ等しくな
る。
第２に、２線式回路18上を伝送された指令を表すプロ
セス信号55は２つの動作モードを選択する。この指令
は、制御ユニット22が検出されたプロセス変数112また
は指令出力58をケーブル57に結合するように指示する。
この指令により、同じ制御ユニット22は送信機または制
御装置としてそれぞれ機能する。制御装置としての動作
中、例外処理ベースによる動作を指示する指令が回路18
上に伝送される。例外処理ベースの動作は、ユニットが
受信または検出したプロセス変数が特定の限界内でない
場合に限って、制御ユニット22に統括マスター10と通信
するように指示する。そのような指令は、統括マスター
10の監視または制御ユニット22の動作への介入を減少さ
せ、その結果、プロセス制御の維持のための通信を少な
くすることとなる。他の利点は、このモードでのプロセ
スを害することなくケーブル12が中断され得るため、プ
ロセス制御の信頼性が向上することである。
セス信号55は２つの動作モードを選択する。この指令
は、制御ユニット22が検出されたプロセス変数112また
は指令出力58をケーブル57に結合するように指示する。
この指令により、同じ制御ユニット22は送信機または制
御装置としてそれぞれ機能する。制御装置としての動作
中、例外処理ベースによる動作を指示する指令が回路18
上に伝送される。例外処理ベースの動作は、ユニットが
受信または検出したプロセス変数が特定の限界内でない
場合に限って、制御ユニット22に統括マスター10と通信
するように指示する。そのような指令は、統括マスター
10の監視または制御ユニット22の動作への介入を減少さ
せ、その結果、プロセス制御の維持のための通信を少な
くすることとなる。他の利点は、このモードでのプロセ
スを害することなくケーブル12が中断され得るため、プ
ロセス制御の信頼性が向上することである。
第３に、変化した指示の組み合わせを表すプロセス信
号55は、上述したプロセス制御の用途に適合するように
制御ユニット22に伝送される。変更された用途におい
て、さまざまな機能が達成される。例えば、制御ユニッ
ト22は、第１の指示の組が制御手段52を支配するとき
に、流れの制御プロセスにおいて圧力差を検出し、第２
の指示の組が制御手段52を支配するとき、レベルの制御
プロセスにおいて圧力差を検出する。その代りに、制御
ユニット22は、プロセス信号55の関数としてそのような
指令出力58を変えながら、異なる形式の遠隔装置26に対
する指令出力58を供給する。
号55は、上述したプロセス制御の用途に適合するように
制御ユニット22に伝送される。変更された用途におい
て、さまざまな機能が達成される。例えば、制御ユニッ
ト22は、第１の指示の組が制御手段52を支配するとき
に、流れの制御プロセスにおいて圧力差を検出し、第２
の指示の組が制御手段52を支配するとき、レベルの制御
プロセスにおいて圧力差を検出する。その代りに、制御
ユニット22は、プロセス信号55の関数としてそのような
指令出力58を変えながら、異なる形式の遠隔装置26に対
する指令出力58を供給する。
制御ユニット22の第４の好ましい実施例が第５図に示
されている。第３図に示されているようなエネルギー変
換手段80は、制御ユニット22の第３の好ましい実施例に
おいて述べられたような制御ユニット22に結合されてお
り、そこで述べたように作用する。ケーブル57および遠
隔装置26が、この実施例では除去されており、プロセス
は制御ユニット22から制御される。エネルギー変換手段
80は油圧または電磁エネルギーのような他の形式のエネ
ルギーを使用する。
されている。第３図に示されているようなエネルギー変
換手段80は、制御ユニット22の第３の好ましい実施例に
おいて述べられたような制御ユニット22に結合されてお
り、そこで述べたように作用する。ケーブル57および遠
隔装置26が、この実施例では除去されており、プロセス
は制御ユニット22から制御される。エネルギー変換手段
80は油圧または電磁エネルギーのような他の形式のエネ
ルギーを使用する。
フロントページの続き (72)発明者 オース，ケリー エム. アメリカ合衆国、55124 ミネソタ州、 アップル ヴァレー、ハイヴュー ドラ イブ 15621 (72)発明者 ティエレンス，クレイグ アール. アメリカ合衆国、55419 ミネソタ州、 ミネアポリス、アルドリッヒ アヴェニ ュー サウス 5149 (56)参考文献 特開 昭56−159800（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−119139（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−136431（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 3/00 - 3/60
Claims (10)
- 【請求項１】プロセス変数を感知してこれを表わすプロ
セス変数信号を発生する感知手段を有する検出装置と、 直流２線式プロセス制御ループに接続されてそこから電
力を受ける入力手段であって、前記２線式プロセス制御
ループを介して少なくとも１つのプロセス信号を受信
し、これを記憶する入力手段と、 前記検出装置および入力手段に接続され、プロセス制御
用装置のための指令出力を発生する制御手段とを具備し
た現場設置形２線式制御ユニットであって、 前記指令出力が前記の記憶されたプロセス信号、プロセ
ス変数信号および前に記憶された指令出力の値の関数で
ある場合は、前記制御手段はまた前記指令出力を記憶
し、かつ 制御ユニットはキャリア変調形であって前記指令出力に
重畳されるデジタル出力信号を発生するように適合され
たことを特徴とする現場設置形２線式制御ユニット。 - 【請求項２】ループ電流を流す２線式プロセス制御回路
に接続される現場設置形制御ユニットであって、２線式
回路は電源、遠隔装置、および制御ユニットと電気的に
直列に接続され、前記制御ユニットは、 ２線式回路に作動的に接続されるように適合された入力
回路であって、２線式回路を通して電源から電力を受け
て制御ユニットの全電力を給電し、かつプロセス信号を
２線式回路から受信するように適合された入力回路と、 感知されたプロセス変数を提供するプロセス変数センサ
と、 入力回路、プロセス変数センサおよび２線式回路と作動
的に接続された制御回路とを具備し、 これにより、制御ユニットが２線式回路と電気的に直列
に接続されるようになり、 制御回路は感知されたプロセス変数および設定点のいず
れか、ならびに前の指令出力値の関数として、２線式回
路のための指令出力を発生する現場設置形制御ユニッ
ト。 - 【請求項３】ループ電流を流す２線式プロセス制御回路
に接続される現場設置形制御ユニットであって、 ２線式回路に作動的に接続されるように適合された入力
回路であって、２線式回路を通して電源から電力を受け
て制御ユニットの全電力を給電するように適合された入
力回路と、 感知されたプロセス変数を提供するプロセス変数センサ
と、 入力回路、プロセス変数センサおよび２線式回路と作動
的に接続され、感知されたプロセス変数および前の指令
出力値の関数であるデジタル形式の、外部制御装置のた
めの指令出力を発生する現場設置形制御ユニット。 - 【請求項４】プロセス制御ループを制御する２線式プロ
セス制御回路に接続される現場設置形制御ユニットであ
って、 ２線式回路に作動的に接続されるように適合され、２線
式回路を通して電源から電力を受けて制御ユニットの全
電力を給電するように適合され、さらに２線式回路から
指令を受けるように適合された入力回路と、 感知されたプロセス変数を提供するプロセス変数センサ
と、 入力回路およびプロセス変数センサと作動的に接続さ
れ、少なくとも１組の指示を含み、かつ指令に応答して
指示を選択し、遠隔装置のための指令出力を感知された
プロセス変数の関数として提供する制御回路とを具備し
た現場設置形制御ユニット。 - 【請求項５】ループ電流を流す２線式プロセス制御回路
に接続される現場設置形制御ユニットであって、２線式
回路は電源、遠隔装置、および制御ユニットと電気的に
直列に接続される現場設置形制御ユニットであって、 ２線式回路に作動的に接続されるように適合され、２線
式回路を通して電源から電力を受けて制御ユニットの全
電力を給電するように適合され、さらに２線式回路から
設定点を受信するように適合された入力回路と、 感知されたプロセス変数を提供するプロセス変数センサ
と、 入力回路、プロセス変数センサおよび２線式回路と作動
的に接続された制御回路とを具備し、 これにより、制御ユニットが２線式回路と電気的に直列
に接続されるようになり、 制御回路は設定点の関数として、２線式回路のための指
令出力を発生し、 入力回路はさらに、制御ユニット内に記憶された指示を
選択する、２線式回路からの指令を受信するように適合
された現場設置形制御ユニット。 - 【請求項６】ループ電流を流す２線式プロセス制御回路
に接続される現場設置形制御ユニットであって、２線式
回路は電源、遠隔装置、および制御ユニットと電気的に
直列に接続される現場設置形制御ユニットであって、 ２線式回路に作動的に接続されるように適合され、２線
式回路を通して電源から電力を受けて制御ユニットの全
電力を給電するように適合され、さらに２線式回路から
設定点を受信するように適合された入力回路と、 感知されたプロセス変数を提供するプロセス変数センサ
と、 入力回路、プロセス変数センサおよび２線式回路と作動
的に接続された制御回路とを具備し、 これにより、制御ユニットが２線式回路と電気的に直列
に接続されるようになり、 制御回路は設定点の関数として、２線式回路のための指
令出力を発生し、 入力回路はさらに、制御ユニット内に記憶された指示の
組合せの項の係数を２線式回路から受信するように適合
された現場設置形制御ユニット。 - 【請求項７】ループ電流を流す２線式プロセス制御回路
に接続される現場設置形制御ユニットであって、２線式
回路は電源、遠隔装置、および制御ユニットと電気的に
直列に接続される現場設置形制御ユニットであって、 ２線式回路に作動的に接続されるように適合され、２線
式回路を通して電源から電力を受けて制御ユニットの全
電力を給電するように適合され、さらに２線式回路から
設定点を受信するように適合された入力回路と、 感知されたプロセス変数を提供するプロセス変数センサ
と、 入力回路、プロセス変数センサおよび２線式回路と作動
的に接続された制御回路とを具備し、 これにより、制御ユニットが２線式回路と電気的に直列
に接続されるようになり、 制御回路は設定点の関数として、２線式回路のための指
令出力を発生し、 制御回路はさらに制御回路の通し番号を表わす、２線式
回路のためのデジタル信号を提供するように適合された
現場設置形制御ユニット。 - 【請求項８】ループ電流を流す２線式プロセス制御回路
に接続される現場設置形制御ユニットであって、２線式
回路は電源、遠隔装置、および制御ユニットと電気的に
直列に接続される現場設置形制御ユニットであって、 ２線式回路に作動的に接続されるように適合され、２線
式回路を通して電源から電力を受けて制御ユニットの全
電力を給電するように適合され、さらに２線式回路から
設定点を受信するように適合された入力回路と、 感知されたプロセス変数を提供するプロセス変数センサ
と、 入力回路、プロセス変数センサおよび２線式回路と作動
的に接続された制御回路とを具備し、 これにより、制御ユニットが２線式回路と電気的に直列
に接続されるようになり、 制御回路は設定点の関数として、２線式回路のための指
令出力を発生し、 前記関数はPI、PIDのいずれかである現場設置形制御ユ
ニット。 - 【請求項９】ループ電流を流す２線式プロセス制御回路
に接続される現場設置形制御ユニットであって、２線式
回路は電源、遠隔装置、および制御ユニットと電気的に
直列に接続される現場設置形制御ユニットであって、 ２線式回路に作動的に接続されるように適合され、２線
式回路を通して電源から電力を受けて制御ユニットの全
電力を給電するように適合され、さらに２線式回路から
設定点を受信するように適合された入力回路と、 感知されたプロセス変数を提供するプロセス変数センサ
と、 入力回路、プロセス変数センサおよび２線式回路と作動
的に接続された制御回路とを具備し、 これにより、制御ユニットが２線式回路と電気的に直列
に接続されるようになり、 制御回路は設定点の関数として、２線式回路のための指
令出力を発生し、 前記指令出力は設定点と感知されたプロセス変数の差の
関数である現場設置形制御ユニット。 - 【請求項１０】前記入力回路および制御回路が共通のハ
ウジング内に配置された請求項１〜９のいずれかに記載
の現場設置形制御ユニット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US41618089A | 1989-10-02 | 1989-10-02 | |
| US416,180 | 1989-10-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05501492A JPH05501492A (ja) | 1993-03-18 |
| JP3137643B2 true JP3137643B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=23648905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02515518A Expired - Lifetime JP3137643B2 (ja) | 1989-10-02 | 1990-10-01 | 現場に設置される制御ユニット |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US5392162A (ja) |
| EP (1) | EP0495001B1 (ja) |
| JP (1) | JP3137643B2 (ja) |
| AU (1) | AU638507B2 (ja) |
| CA (1) | CA2066743C (ja) |
| DE (2) | DE69032954T2 (ja) |
| WO (1) | WO1991005293A1 (ja) |
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