フィールドベースのアセット管理装置及びアーキテクチャ
フィールド取り付け可能なインタフェースモジュール（１２０、３０２）が提供される。知的インタフェースモジュールは、データ通信ネットワーク（１１８、１２２、３１４）に結合するように構成された少なくとも１個のデータ接続ポート及びフィールド装置バス（１３２、１３４、３０７Ａ、３０７Ｂ、３０７Ｃ、３０７Ｄ）に結合するように構成された少なくとも１個のプロセス通信接続ポート（１２４、１２６、１２８、１３０）を含む。知的インタフェースモジュール（１２０、３０２）はまた、制御装置（３２０）及び制御装置（３２０）に結合されたメモリ（３２４）を含む。制御装置（３２０）は、１個以上のフィールド装置及び／又はフィールド装置バスに対して高位機能を提供するように構成されている。高位機能は、較正サポート、複合装置サポート、診断サポート、分散制御システムサポート及び仮想フィールド装置機能を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
化学、石油又は他のタイプの工業プロセスで使用されるようなプロセスモニタリング・制御システムは通常、アナログ又はデジタル通信路を介してオペレータ又はユーザのワークステーション及び１個以上のフィールド装置に通信的に結合された集中モニタリング・制御システムを含む。フィールド装置は、プロセスパラメータ（たとえば温度、圧力、流量など）をモニタリングするように適合されたセンサ及び／又は工業プロセスに対して動作（たとえば弁の開閉など）を実行するように適合されたアクチュエータを含むことができる。
【０００２】
一般に、集中モニタリング・制御システムは、フィールド装置によって実施されたプロセス計測を示す信号及び／又はフィールド装置に関する情報を、アナログ式又はデジタル式であることができる入出力（Ｉ／Ｏ）装置又はモジュールを介して受信する。モニタリングシステムは、プロセス計測を示す信号を受信し、受信した信号に基づいてプロセスの様々な局面をモニタリングする。モニタリングシステムは、計測したプロセスデータを既定の限界値に対して比較し、その限界値が超えられるならば、動作を起動する（たとえばアラーム信号を発する）ように適合されることができる。
【０００３】
モニタリング・制御システムのプロセス制御装置は、計測値及び他の情報を使用してプロセスをモニタリングし、制御ルーチンを実施することができる。プロセス制御装置は制御信号を発することができ、その制御信号が、バス又は他の通信路もしくはチャネル上、アナログ又はデジタルＩ／Ｏ装置を介してフィールド装置に送られて、特定のプロセスの動作を制御することができる。
【０００４】
工業プラントの制御は非常に複雑で重要なプロセスである。効果的な制御は、関連するすべてのプロセス変量を正確に感知することだけでなく、弁アクチュエータなどのような変換器を介してプロセスと効果的に対話することにも依存する。所与のプロセス施設は、プロセス制御を容易にするために協働する何十個又は何百個ものフィールド装置を含むこともある。時間とともに、種々のフィールド装置に対し、そのような装置がプロセス計測及び／又は制御タスクを効果的に実行することができることを保証するため、定例の保守、修繕又は較正を実施することが必要になるかもしれない。
【０００５】
プロセス制御に関して、アセット管理とは、フィールド装置に関する膨大な機能を集合的に指す語である。アセット管理は、フィールド装置及び／又は他のプロセス制御アセットの診断及びモニタリング、そのような装置の構成管理、フィールド装置の較正、フィールド装置のドキュメンテーションならびに企業統合を含む。事実、数々のアセット管理関連製品が、米テキサス州AustinのFisher-Rosemount Systems社から市販されているＡＭＳ（商標）パッケージで利用可能である。ＡＭＳ（商標）パッケージは、ＡＭＳポータル、ＡＭＳデバイスマネージャ、ＡＭＳマシーナリマネージャ、ＡＭＳパフォーマンスモニタ及びＡＭＳオプチマイザのような製品を含む。これらの製品に関する詳細は、http://www.emersonprocess.com/optimize/amssinde.htmで見ることができる。
【０００６】
工業プロセス制御及び管理においてフィールド装置のためのより効果的なアセット管理を提供することは、当該技術に対して有意な利益となる。
【０００７】
発明の概要
フィールド取り付け可能な知的インタフェースモジュールが提供される。知的インタフェースモジュールは、データ通信ネットワークに結合するように構成された少なくとも１個のデータ接続ポート及びフィールド装置バスに結合するように構成された少なくとも１個のプロセス通信接続ポートを含む。知的インタフェースモジュールはまた、制御装置及び制御装置に結合されたメモリを含む。制御装置は、１個以上のフィールド装置及び／又はフィールド装置バスに対して高位機能を提供するように構成されている。高位機能は、較正サポート、複合装置サポート、診断サポート、分散制御システムサポート及び仮想フィールド装置機能を含む。
【０００８】
詳細な説明
図１は、従来技術のプロセス制御・計測施設の略図である。システム１０は、ローカルエリアネットワーク、たとえばイーサネットネットワーク１８を介して結合された複数のワークステーション１２、１４、１６を含む。また、複数のフィールド装置マルチプレクサ２０、２２、２４がイーサネットローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１８に結合されている。各マルチプレクサ２０、２２、２４は、プロセス工業規格通信ネットワークとローカルエリアネットワーク１８との間でインタフェースすることができる公知の装置である。たとえば、マルチプレクサ２０は、ＨＡＲＴ（登録商標）通信ループ２６とＬＡＮ１８との間でインタフェースすることができるＨＡＲＴ（登録商標）マルチプレクサである。したがって、ＨＡＲＴ（登録商標）通信ループ２６に結合されているフィールド装置２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄは、ある程度、インタフェース装置２０を介してワークステーション１２、１４、１６にとってアクセス可能である。同様に、マルチプレクサ装置２２は、ＬＡＮ１８とＨ１ FOUNDATION（商標）フィールドバスプロセス通信セグメント３０との間のインタフェースである。したがって、フィールドバス装置３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ及び３２Ｆは、何らかの形で、マルチプレクサ２２を介してワークステーション１２、１４、１６にとってアクセス可能である。
【０００９】
フィールド装置３４Ａ、３４Ｂ及び３４Ｃは、プロセス通信ループ３６に結合され、ＡＳＩプロセス通信プロトコルにしたがって通信する。ＡＳＩループ／セグメント３６がマルチプレクサ２４に結合され、このマルチプレクサはDeviceNetセグメント又はループ３８に結合され、それに対してフィールド装置４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃが結合されている。マルチプレクサ２０、２２、２４を介して、ワークステーション１２、１４及び１６のいずれか又はすべてがフィールド装置のいずれか又はすべてに関して、コアアセット管理機能を実行することができる。このような機能は、種々のフィールド装置の診断及びモニタリング、フィールド装置の構成管理、フィールド装置のいずれか又はすべてに関する較正サポート、フィールド装置のいずれか又はすべてに関する追跡記録、注記及び図面をはじめとするドキュメンテーションならびに企業統合を含む。
【００１０】
本発明の実施態様にしたがって、米ミネソタ州ChanhassenのRosemount社から商品名Model 3420の下で販売されているものと同種の知的インタフェースモジュールを使用することにより、１個以上のフィールド装置とのより高レベルの対話が提供される。
【００１１】
図２は、本発明の実施態様のプロセス計測・制御システム１００の略図である。システム１００は、それぞれイーサネットネットワーク１１８及びModBusネットワーク１２２を介して知的インタフェースモジュール１２０に結合されているワークステーション１１２及び１１４を含む。知的インタフェースモジュール１２０は、複数のセグメント接続ポート１２４、１２６、１２８及び１３０を含む。ポート１２４及び１３０は、複数のプロセス通信ループ又はセグメント１３２及び１３４にそれぞれ結合された状態で示されている。ループ１３２は、ＨＡＲＴ（登録商標）通信ループとして示されているが、適当なプロセス通信プロトコルを含むことができる。ループ１３２は、最大３６個のフィールド装置１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃを結合することができる。同様に、ループ１３４はFOUNDATION（商標）フィールドバスプロセス通信セグメントである。しかし、本発明の実施態様にしたがって、部品１２４、１２６、１２８及び１３０のための適当なプロセス工業通信プロトコル。ループ１３４は、フィールド装置１３８Ａ、１３８Ｂ及び１３８Ｃに結合されているが、プロセス通信プロトコルに依存して、適当な数の装置を結合することができる。
【００１２】
各ポート１２４、１２６、１２８及び１３０は、特定のプロセス通信プロトコルを有する特定のプロセス通信ループ又はセグメントに結合するように設計されている。したがって、知的インタフェースモジュール１２０は、一つ以上の指定されたプロセス通信プロトコルとでの動作のために任意の４個のポートを有するようにオーダすることができる。さらに図２で示すように、本発明の実施態様はまた、モジュール１４０及び１４２が同じくModBus１２２に結合された状態で示されているため、複数の知的インタフェースモジュールを用いることを含む。知的インタフェースモジュール１２０は、以下さらに詳細に開示するフィールド装置機能及び／又は高位アセット管理機能及び制御・モニタリング機能へのアクセスを提供する。さらには、知的インタフェースモジュール１２０はまた、好ましくは、モジュール１２０によって提供される種々の機能との対話が、ワークステーション１１２又は１１４上で実行される市販のブラウザソフトウェアを介する対話であることができるような統合ウェブサーバを含む。
【００１３】
現在、ますます多くのフィールド装置製造業者が、５〜１０年間又は場合によってそれを超える期間、較正を要しないフィールド装置を提供している。このようなフィールド装置は一般に、較正のたびに自らの較正傾向を局所的に管理するだけでなく、較正データをメモリ内に数年間維持するのに十分な知能及びメモリを含む。このような知的フィールド装置が増えるにつれ、１個以上の知的インタフェースモジュールを使用する高位フィールド装置機能、たとえばアセット管理の使用がますます重要になる。
【００１４】
図３は、本発明の実施態様のプロセスモニタリング・制御システム内の知的インタフェースモジュールのブロック図である。一般に、知的インタフェースモジュール３０２は、複数のフィールド装置バス３０７Ａ〜３０７Ｄと１個以上の制御ネットワーク３０４及び３０６との間で双方向データ伝送を提供するように適合されている。知的インタフェースモジュール３０２は一般に、イーサネット入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール（又はイーサネットインタフェース）３１６ならびに、場合によっては、制御ネットワーク３０４及び３０６と通信するように適合された１個以上のネットワークＩ／Ｏモジュール（又は他のネットワークインタフェース）３１８を含む。制御装置３２０は、プロセッサ３２２、メモリ３２４及び１個以上の電力調整器３３６を含むことができる。制御装置３２０は、複数のフィールド装置に電力を印加し、それらと通信するために、複数のＩ／Ｏモジュール、たとえばセグメントＩ／Ｏモジュール３２８に結合されている。たとえば、Ｉ／Ｏモジュール３２８は、フィールド装置セグメント３０７Ａと通信するように適合されたセグメントＩ／Ｏモジュールであることができる。さらに別のモジュールは、フィールド装置バス又はネットワーク３０７Ｂと通信するためのバス又はネットワークＩ／Ｏモジュールであることができる。さらに別のモジュールは、ワイヤレスネットワーク３０７Ｃを介して、ワイヤレスに通信するように適合された１個以上のフィールド装置と通信するように適合されたワイヤレストランシーバであることができる。最後に、さらに別のモジュールは、フィールド装置が結合されているＨＡＲＴ（登録商標）ネットワーク３０７Ｄに結合された４−２０mAのＨＡＲＴ（登録商標）Ｉ／Ｏモジュールであることができる。
【００１５】
制御装置３２０は、種々のフィールド装置を介して工業プロセスに対して多様な機能を実行するように適合されている。制御装置３２０は、プロセッサ３２２を介して、１個以上のフィールド装置に関する記憶されたデータを処理したり（制御システム３１０による使用に備えて情報をコンディショニングするため）、メモリ３２４からの記憶された参照データに対して計測値を比較したりすることができる。制御装置３２０は、イーサネットケーブル３１４を介して制御システム３１０と通信したり、デジタル又はデジタル・アナログ複合フォーマットで他の知的インタフェースモジュールと通信したりすることができる。さらには、各フィールド装置及び／又は知的インタフェースモジュール３０２は、較正、識別、診断などのような二次的機能を実行するように適合されていることもできる。
【００１６】
制御装置３２０は、知的インタフェースモジュール３０２のための基礎を形成する。制御装置３２０は、一般に、その中に記憶された命令及び／又はメモリ３２４の中に記憶された命令を実行して多様な適当な機能を実行することができる。高位対話を容易にする一つの機能は、制御装置３２０によるウェブサーバ機能性の提供である。したがって、ワークステーション１１２又は１１４のところにいるユーザが、便利でユビキタスなブラウザソフトウェアを使用して知的インタフェースモジュール３０２と速やかかつ容易に対話することができる。以下さらに詳細に説明する高位機能は、非限定的に、較正サポート、複合装置のためのサポート、中継装置診断及び分散制御システム又はアセット管理パッケージ内のより高レベルの機能のためのデバイスイネーブラ及び制御ループ又は特定のプロセス装備品、たとえば熱交換器に関する高レベル診断の提供を含む。
【００１７】
図４は、本発明の実施態様の知的インタフェースモジュール１２０、３０２によって提供される典型的なユーザインタフェース４００の略図である。好ましくは、インタフェース４００は、クライアントブラウザ、たとえばワークステーション１１２上のクライアントブラウザからの要求に応じて制御装置３２０上で稼働するウェブサーバソフトウェアによって提供される。インタフェース４００は、中にリストされた一連の機能が較正に関するものであることを示すタイトルバー４０２を含む。インタフェース４００は、選択されると、遠隔地のユーザが試験スキームを決定することを可能にするユーザインタフェース要素４０４を含む。本明細書で定義する「試験スキーム」とは、指定のフィールド装置に対して実行される一つ以上の較正動作の事前に選択されたセットである。較正動作は一般に、既知の物理的条件、たとえば温度又は圧力をフィールド装置に適用し、それに対するフィールド装置の応答を観測することを含む。逆に、較正動作はまた、既知の信号をフィールド装置に印加し、その信号の物理的影響、たとえば弁の変位を実測することを含むこともできる。一般に、フィールド装置は複数の較正オプションを要し、知的インタフェースモジュール３０２中への記憶の前の時点で試験スキームを決定することは、技術者が全体的較正をより効果的に実行することを可能にする。
【００１８】
ユーザインタフェース要素４０６は、選択されると、遠隔地のユーザがルートを決定することを可能にする。所与のプロセス施設が多数のフィールド装置を利用するかもしれない。所与の技術者の稼働において、多数のフィールド装置が保守を要するかもしれない。ルートを決定することは、特定の稼働に関して又はある特定の日において技術者が保守を要するフィールド装置に対応する順序を遠隔地のユーザが生成することを可能にする。
【００１９】
ユーザインタフェース要素４０８は、選択されると、遠隔地のユーザがフィールド装置較正をスケジューリングすることを可能にする。知的インタフェースモジュール１２０、３０２は、それに結合されたすべてのフィールド装置の指示を外に見えるようにする。すると、知的インタフェースモジュール１２０、３０２の遠隔地のユーザは、取り付けられたフィールド装置のいずれか又はすべてに関して較正スケジュールをセットすることができる。較正スケジュールは、較正が実施されるべき特定の間隔を決定すること及び／又は較正が実施されるべき特定の期日又は日付を決定することを含むことができる。
【００２０】
ユーザインタフェース要素４１０は、そのユーザが、ドキュメンテーション較正器との間でデータをダウンロード及び／又はアップロードすることを可能にする。ドキュメンテーション較正器は、フィールド装置保守技術者が、既知の条件をフィールド装置に適用し、その既知の条件にしたがってフィールド装置を調節し、その調節をドキュメンテーションするために使用する公知の装置である。ドキュメンテーション較正器へのデータのダウンロードは、非限定的に、ユーザによって決定された一つ以上の試験スキームをダウンロードすること及び／又は保守稼働中に技術者が使用すべきルートをダウンロードすることを含む。データのアップロードは、非限定的に、１個以上のフィールド装置に対して実施された調節を示す記録及び保守稼働中にドキュメンテーション較正器が取得したかもしれない他の適当な情報をアップロードすることを含む。ユーザがワークステーション１１４を介して知的インタフェースモジュール１２０、３０２と対話しているとき、このアップロード／ダウンロードプロセスは、公知の技術にしたがって単にドキュメンテーション較正器をワークステーション１１２に結合することを含むこともできる。しかし、先に述べたように、知的インタフェースモジュール１２０、３０２はワイヤレストランシーバを含むことができる。さらに、ドキュメンテーション較正器がワイヤレストランシーバを含み、知的インタフェースモジュール１２０、３０２の範囲内にワイヤレストランシーバを備えたドキュメンテーション較正器を有するフィールド技術者が、そのウェブサーバインタフェースを介するやり方を含む適当なやり方で、潜在的にインタフェースモジュール１２０、３０２と直接対話することができるということが考えられる。このように、アップロード／ダウンロード機能は、ドキュメンテーション較正器とインタフェースモジュール１２０、３０２との間で、ワークステーション１１２を使用することなく生じさせることができる。
【００２１】
インタフェース４００はまた、ユーザによって選択されると、較正履歴を示すデータを表示するユーザインタフェース要素４１２を含む。較正履歴は、特定のフィールド装置又はフィールド装置の群に固有であるように選択することもできるし、適当なやり方でグループ分け、表示又は報告することもできる。
【００２２】
図５は、ユーザがインタフェース要素４１２を選択することに応答して提供される典型的な画面の略図である。ユーザインタフェース５００は、ユーザインタフェース４００と同様、好ましくは、制御装置３２０及びその上で実行されるウェブサーバソフトウェアによって提供される。インタフェース５００は、その中に表示されているコンテンツ又は情報が「較正履歴」であることを示すタイトルバーを含む。較正履歴は、好ましくはユーザがタブ５０４、５０６、５０８又は５１０をクリックすることによって対話しながら、多数の方法で表示又は整列することができる。タブ５０４をクリックすると、較正履歴が利用可能であるフィールド装置の識別に関する情報が整列又は表示される。タブ５０６をクリックすると、１個以上の選択されたフィールド装置に関するサービス情報が提供される。タブ５０８をクリックすると、較正に使用された試験器具に関する情報が整列又は表示され、タブ５１０をクリックすると、較正中に存在する多数の試験条件又は他の要因が表示される。表示装置５００は、１個以上のフィールド装置に関して、最初（as found）／最後（as left）の情報を表示することもできるし、履歴又は概要情報を表示することもできる。具体的には、図５は、誤差が日付ごとにスケーリングされ、表示された誤差タイプが「最大」である特定のフィールド装置を示す。確かに、他の形態のスケーリング及び誤差タイプが本発明の実施態様の範囲内であり、それぞれドロップダウンボックス５１３、５１４と対話することによって選択することができる。図５は、この特定のフィールド装置が３回較正されており、最初の較正は、装置が、−１．３の最大誤差率（最初（as found）の情報）を有し、約＋０．３の最後（as left）の情報における最大誤差値を有することを見いだした。２回目の較正は、装置が約−０．６の最大誤差率を有し、約−０．３％の最後（as left）の情報における最大誤差を有することを見いだしている。最後の較正は、フィールド装置が約＋０．６の最大誤差率を有し、約＋０．３の最後（as left）の情報における誤差を有することを見いだしている。当業者は、本発明の実施態様にしたがって数々の較正履歴表示及び報告オプションを使用することができることを理解するであろう。ある特定の利点は、表示され、報告されるこの較正情報及び変量較正情報が、フィールド取り付け可能ユニットである知的インタフェースモジュール１２０、３０２によって提供されるという事実から生じる。したがって、プロセス施設及びワークステーション１１２、１１４のいずれかによって利用されるデータネットワークに対して有意な変化が起こることができる。しかし、較正情報は、任意のワークステーションのブラウザを知的インタフェースモジュール１２０、３０２のネットワークアドレスに向けるだけで容易に入手可能である。
【００２３】
知的インタフェースモジュール１２０、３０２によって提供されるもう一つの重要な機能は、複合フィールド装置をサポートする機能である。複合フィールド装置の例は、非限定的に、米ミネソタ州Eden PrairieのRosemount社によって商品名Model 3095MVの下で販売されている多変量質量流速トランスミッタならびに商品名Mass ProBar（登録商標）及びMass ProPlate（商標）流量計の下で販売されているRosemount社製品を含む。さらなる複合フィールド装置としては、非限定的に、コリオリ型質量流速計及びレーダレベルトランスミッタがある。このような装置の複雑さの一つは、これらの装置が一つ以上のプロセス変量を計測することができ、計測したプロセス変量の一つ以上を使用する計算に基づくさらなるプロセス変量を提供することもできることから生じる。通常、計算の局面は、特定の用途の物性、たとえば特定の流体の密度又は化学組成に応じて異なる。これに関して、知的インタフェースモジュール３０２は、プロセス流体（気体及び液体）の物性データベースをメモリ３２４内に含む。適当な及び／又は公知の計算法を使用して、知的インタフェースモジュール１２０、３０２は、１個以上の取り付けられたフィールド装置によって計測又は受信されたプロセス変量情報をメモリ３２４内の物性データベース内に記憶された流体情報と組み合わせて、密度、圧縮率、粘度又は他の適当な流体関連データを動的に計算することができる。
【００２４】
図６は、上記のような複合フィールド装置をサポートするために制御装置３２０によって提供される一つの典型的なユーザインタフェースの略図である。具体的には、インタフェース６００は、そのユーザが、複合フィールド装置がさらされるプロセス流体のタイプを選択することを可能にする。ウィンドウ６０２は、データベースのための可能な選択肢、すなわち蒸気、データベース：気体、データベース：液体、カスタム：気体、カスタム：液体及び天然ガスを含む。図６に示すように、ある特定の流体タイプ、たとえば蒸気６０３を選択すると、知的インタフェースモジュール６０４によって計算又は他のやり方で提供されることができる種々の機能がウィンドウ６０４に示される。そのような機能の一例が飽和蒸気トラッキング６０５である。最後に、ウィンドウ６０６がプロセス流体の名称を示す。
【００２５】
本発明の実施態様にしたがって、知的インタフェースモジュール１２０、３０２はまた、機能強化された診断サポートを提供することができる。たとえば、知的インタフェースモジュール１２０、３０２は、好ましくは、それが接続されている各フィールド装置に関する情報をモニタリングし、記憶する。一つのそのような例は、各フィールド装置がさらされる最大温度及び圧力をトラッキングすることを含む。一般に、フィールド装置は、それがさらされる最大温度及び／又は圧力に関する情報を計測し、記憶することができる。しかし、破局的事象が起こり、フィールド装置が不可逆的に損傷するならば、そのような情報が失われるかもしれない。全く対照的に、知的インタフェースモジュール１２０、３０２は、そのような情報を、好ましくは最大温度及び／又は圧力が発生した時間を含め、実際のフィールド装置から離れた場所に記憶する。したがって、破局的事象がフィールド装置に起こるとしても、データは失われない。
【００２６】
知的インタフェースモジュール１２０はまた、大きめの装備、たとえばポンプ、熱交換器に関するより高レベルの診断及び制御ループ診断を提供する。ポンプ診断は、既知のポンプ曲線ならびにポンプの上流及び下流に配置された１個以上のフィールド装置によって観測された圧力及び圧力差計測値を使用することによって実施することができる。ポンプ曲線は、圧力及び／又は圧力差計測値との比較で所与のポンプ性能曲線に関して４点曲線当てはめを使用することにより、知的インタフェースモジュール１２０内で容易に再現することができる。ポンプ診断に関するさらなる詳細は、Fisher-Rosemount Systems社に発行された米国特許第６，９５４，７１３号で見ることができる。
【００２７】
図７は、比較的複雑な装備品である熱交換器７００に関する高レベル診断（ファウリングモニタリング）を提供する知的インタフェースモジュール１２０の略図である。図示するように、フィールド装置７０２及び７０４が熱交換器７００の上流に配置され、フィールド装置７０６及び７０８がその下流に配置されている。フィールド装置７０２及び７０４は、たとえば上流の温度及びゲージ圧を計測することができ、下流のフィールド装置７０６及び７０８は、下流のゲージ圧及び温度を計測することができる。さらには、フィールド装置７１０は、熱交換器７００をはさんでの圧力差を計測するように構成されている。これら種々のフィールド装置は、知的インタフェースモジュール１２０に結合されているプロセス通信ループ上７１２にプロセス変量を提供する。知的インタフェースモジュール１２０は、上流プロセス変量、下流プロセス変量及び熱交換器７００をはさんでの圧力差をモニタリングし、熱交換器７００が目詰まりした又は漏れを起こしたなどの障害を速やかに診断することができる。
【００２８】
知的インタフェースモジュール１２０、３０２によって提供される診断のさらに別の重要な機能は、知的インタフェースモジュールが接続されている一つ以上のプロセス通信ループ上で入手可能な診断情報を中継及び／又は処理する機能に関する。たとえば、１個以上のフィールド装置からの診断情報を解析及び／又は要約したのち、相応に、一つ以上のデータ通信路、たとえばイーサネット通信リンクに中継することができる。あるいはまた、フィールド装置診断情報は、単に、知的インタフェースモジュール１２０、３０２によってフィールドプロセス制御ループからデータ通信ネットワークに中継することもできる。
【００２９】
知的インタフェースモジュール１２０、３０２はまた、分散制御システム（ＤＣＳ）又はアセット管理パッケージで支援を行うための高位機能を提供する。そのようなデバイスイネーブラの例は、プロセス変量データ又は他の適当なデータをモニタリング、記憶及び解析して公知の統計的プロセス制御機能を提供することを含む。統計的プロセス制御は、所与のプロセスを特性決定することができるように経時的なプロセス変動性を調査するための公知の技術である。さらには、統計的プロセス制御は、プロセスを制御しきれなくなった時点を速やかに識別するために使用することができ、潜在的な誤差要因を識別するのに役立つことができる。
【００３０】
知的インタフェースモジュール１２０、３０２により、その精巧な制御装置及び種々のフィールド装置への結合のおかげで提供されることができるさらに別の重要な機能は、知的インタフェースモジュール１２０、３０２を、仮想フィールド装置であるように、又は仮想フィールド装置の機能を提供するように構成することができることである。仮想フィールド装置として作動するとき、構成及び／又は制御技術ならびにアルゴリズムは、使いやすいウェブサーバインタフェースを介して選択する、又はそうでなければ変更することができ、取り付けられたフィールド装置は、本質的に、仮想フィールド装置に対する入力又は出力としてマッピングされることができる。一つ以上の入力及び一つ以上の出力、たとえばプロセス変量出力及び／又はアラーム出力の間の関係を選択することもできる。
【００３１】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の本質及び範囲を逸することなく、その形態及び詳細に変更を加えることができることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術のプロセス制御・計測施設の略図である。
【図２】本発明の実施態様のプロセス制御・計測施設の略図である。
【図３】本発明の実施態様の知的インタフェースモジュールのブロック図である。
【図４】本発明の実施態様の知的インタフェースモジュールによって提供されるユーザインタフェースの略図である。
【図５】本発明の実施態様の知的インタフェースモジュールによって提供されるもう一つのユーザインタフェースの略図である。
【図６】本発明の実施態様の知的インタフェースモジュールによって提供されるさらに別のユーザインタフェースの略図である。
【図７】多数のフィールド装置と対話して複合フィールド装置に関する高位診断を提供する知的インタフェースモジュールの略図である。
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
化学、石油又は他のタイプの工業プロセスで使用されるようなプロセスモニタリング・制御システムは通常、アナログ又はデジタル通信路を介してオペレータ又はユーザのワークステーション及び１個以上のフィールド装置に通信的に結合された集中モニタリング・制御システムを含む。フィールド装置は、プロセスパラメータ（たとえば温度、圧力、流量など）をモニタリングするように適合されたセンサ及び／又は工業プロセスに対して動作（たとえば弁の開閉など）を実行するように適合されたアクチュエータを含むことができる。
【０００２】
一般に、集中モニタリング・制御システムは、フィールド装置によって実施されたプロセス計測を示す信号及び／又はフィールド装置に関する情報を、アナログ式又はデジタル式であることができる入出力（Ｉ／Ｏ）装置又はモジュールを介して受信する。モニタリングシステムは、プロセス計測を示す信号を受信し、受信した信号に基づいてプロセスの様々な局面をモニタリングする。モニタリングシステムは、計測したプロセスデータを既定の限界値に対して比較し、その限界値が超えられるならば、動作を起動する（たとえばアラーム信号を発する）ように適合されることができる。
【０００３】
モニタリング・制御システムのプロセス制御装置は、計測値及び他の情報を使用してプロセスをモニタリングし、制御ルーチンを実施することができる。プロセス制御装置は制御信号を発することができ、その制御信号が、バス又は他の通信路もしくはチャネル上、アナログ又はデジタルＩ／Ｏ装置を介してフィールド装置に送られて、特定のプロセスの動作を制御することができる。
【０００４】
工業プラントの制御は非常に複雑で重要なプロセスである。効果的な制御は、関連するすべてのプロセス変量を正確に感知することだけでなく、弁アクチュエータなどのような変換器を介してプロセスと効果的に対話することにも依存する。所与のプロセス施設は、プロセス制御を容易にするために協働する何十個又は何百個ものフィールド装置を含むこともある。時間とともに、種々のフィールド装置に対し、そのような装置がプロセス計測及び／又は制御タスクを効果的に実行することができることを保証するため、定例の保守、修繕又は較正を実施することが必要になるかもしれない。
【０００５】
プロセス制御に関して、アセット管理とは、フィールド装置に関する膨大な機能を集合的に指す語である。アセット管理は、フィールド装置及び／又は他のプロセス制御アセットの診断及びモニタリング、そのような装置の構成管理、フィールド装置の較正、フィールド装置のドキュメンテーションならびに企業統合を含む。事実、数々のアセット管理関連製品が、米テキサス州AustinのFisher-Rosemount Systems社から市販されているＡＭＳ（商標）パッケージで利用可能である。ＡＭＳ（商標）パッケージは、ＡＭＳポータル、ＡＭＳデバイスマネージャ、ＡＭＳマシーナリマネージャ、ＡＭＳパフォーマンスモニタ及びＡＭＳオプチマイザのような製品を含む。これらの製品に関する詳細は、http://www.emersonprocess.com/optimize/amssinde.htmで見ることができる。
【０００６】
工業プロセス制御及び管理においてフィールド装置のためのより効果的なアセット管理を提供することは、当該技術に対して有意な利益となる。
【０００７】
発明の概要
フィールド取り付け可能な知的インタフェースモジュールが提供される。知的インタフェースモジュールは、データ通信ネットワークに結合するように構成された少なくとも１個のデータ接続ポート及びフィールド装置バスに結合するように構成された少なくとも１個のプロセス通信接続ポートを含む。知的インタフェースモジュールはまた、制御装置及び制御装置に結合されたメモリを含む。制御装置は、１個以上のフィールド装置及び／又はフィールド装置バスに対して高位機能を提供するように構成されている。高位機能は、較正サポート、複合装置サポート、診断サポート、分散制御システムサポート及び仮想フィールド装置機能を含む。
【０００８】
詳細な説明
図１は、従来技術のプロセス制御・計測施設の略図である。システム１０は、ローカルエリアネットワーク、たとえばイーサネットネットワーク１８を介して結合された複数のワークステーション１２、１４、１６を含む。また、複数のフィールド装置マルチプレクサ２０、２２、２４がイーサネットローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１８に結合されている。各マルチプレクサ２０、２２、２４は、プロセス工業規格通信ネットワークとローカルエリアネットワーク１８との間でインタフェースすることができる公知の装置である。たとえば、マルチプレクサ２０は、ＨＡＲＴ（登録商標）通信ループ２６とＬＡＮ１８との間でインタフェースすることができるＨＡＲＴ（登録商標）マルチプレクサである。したがって、ＨＡＲＴ（登録商標）通信ループ２６に結合されているフィールド装置２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄは、ある程度、インタフェース装置２０を介してワークステーション１２、１４、１６にとってアクセス可能である。同様に、マルチプレクサ装置２２は、ＬＡＮ１８とＨ１ FOUNDATION（商標）フィールドバスプロセス通信セグメント３０との間のインタフェースである。したがって、フィールドバス装置３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ及び３２Ｆは、何らかの形で、マルチプレクサ２２を介してワークステーション１２、１４、１６にとってアクセス可能である。
【０００９】
フィールド装置３４Ａ、３４Ｂ及び３４Ｃは、プロセス通信ループ３６に結合され、ＡＳＩプロセス通信プロトコルにしたがって通信する。ＡＳＩループ／セグメント３６がマルチプレクサ２４に結合され、このマルチプレクサはDeviceNetセグメント又はループ３８に結合され、それに対してフィールド装置４０Ａ、４０Ｂ及び４０Ｃが結合されている。マルチプレクサ２０、２２、２４を介して、ワークステーション１２、１４及び１６のいずれか又はすべてがフィールド装置のいずれか又はすべてに関して、コアアセット管理機能を実行することができる。このような機能は、種々のフィールド装置の診断及びモニタリング、フィールド装置の構成管理、フィールド装置のいずれか又はすべてに関する較正サポート、フィールド装置のいずれか又はすべてに関する追跡記録、注記及び図面をはじめとするドキュメンテーションならびに企業統合を含む。
【００１０】
本発明の実施態様にしたがって、米ミネソタ州ChanhassenのRosemount社から商品名Model 3420の下で販売されているものと同種の知的インタフェースモジュールを使用することにより、１個以上のフィールド装置とのより高レベルの対話が提供される。
【００１１】
図２は、本発明の実施態様のプロセス計測・制御システム１００の略図である。システム１００は、それぞれイーサネットネットワーク１１８及びModBusネットワーク１２２を介して知的インタフェースモジュール１２０に結合されているワークステーション１１２及び１１４を含む。知的インタフェースモジュール１２０は、複数のセグメント接続ポート１２４、１２６、１２８及び１３０を含む。ポート１２４及び１３０は、複数のプロセス通信ループ又はセグメント１３２及び１３４にそれぞれ結合された状態で示されている。ループ１３２は、ＨＡＲＴ（登録商標）通信ループとして示されているが、適当なプロセス通信プロトコルを含むことができる。ループ１３２は、最大３６個のフィールド装置１３６Ａ、１３６Ｂ、１３６Ｃを結合することができる。同様に、ループ１３４はFOUNDATION（商標）フィールドバスプロセス通信セグメントである。しかし、本発明の実施態様にしたがって、部品１２４、１２６、１２８及び１３０のための適当なプロセス工業通信プロトコル。ループ１３４は、フィールド装置１３８Ａ、１３８Ｂ及び１３８Ｃに結合されているが、プロセス通信プロトコルに依存して、適当な数の装置を結合することができる。
【００１２】
各ポート１２４、１２６、１２８及び１３０は、特定のプロセス通信プロトコルを有する特定のプロセス通信ループ又はセグメントに結合するように設計されている。したがって、知的インタフェースモジュール１２０は、一つ以上の指定されたプロセス通信プロトコルとでの動作のために任意の４個のポートを有するようにオーダすることができる。さらに図２で示すように、本発明の実施態様はまた、モジュール１４０及び１４２が同じくModBus１２２に結合された状態で示されているため、複数の知的インタフェースモジュールを用いることを含む。知的インタフェースモジュール１２０は、以下さらに詳細に開示するフィールド装置機能及び／又は高位アセット管理機能及び制御・モニタリング機能へのアクセスを提供する。さらには、知的インタフェースモジュール１２０はまた、好ましくは、モジュール１２０によって提供される種々の機能との対話が、ワークステーション１１２又は１１４上で実行される市販のブラウザソフトウェアを介する対話であることができるような統合ウェブサーバを含む。
【００１３】
現在、ますます多くのフィールド装置製造業者が、５〜１０年間又は場合によってそれを超える期間、較正を要しないフィールド装置を提供している。このようなフィールド装置は一般に、較正のたびに自らの較正傾向を局所的に管理するだけでなく、較正データをメモリ内に数年間維持するのに十分な知能及びメモリを含む。このような知的フィールド装置が増えるにつれ、１個以上の知的インタフェースモジュールを使用する高位フィールド装置機能、たとえばアセット管理の使用がますます重要になる。
【００１４】
図３は、本発明の実施態様のプロセスモニタリング・制御システム内の知的インタフェースモジュールのブロック図である。一般に、知的インタフェースモジュール３０２は、複数のフィールド装置バス３０７Ａ〜３０７Ｄと１個以上の制御ネットワーク３０４及び３０６との間で双方向データ伝送を提供するように適合されている。知的インタフェースモジュール３０２は一般に、イーサネット入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール（又はイーサネットインタフェース）３１６ならびに、場合によっては、制御ネットワーク３０４及び３０６と通信するように適合された１個以上のネットワークＩ／Ｏモジュール（又は他のネットワークインタフェース）３１８を含む。制御装置３２０は、プロセッサ３２２、メモリ３２４及び１個以上の電力調整器３３６を含むことができる。制御装置３２０は、複数のフィールド装置に電力を印加し、それらと通信するために、複数のＩ／Ｏモジュール、たとえばセグメントＩ／Ｏモジュール３２８に結合されている。たとえば、Ｉ／Ｏモジュール３２８は、フィールド装置セグメント３０７Ａと通信するように適合されたセグメントＩ／Ｏモジュールであることができる。さらに別のモジュールは、フィールド装置バス又はネットワーク３０７Ｂと通信するためのバス又はネットワークＩ／Ｏモジュールであることができる。さらに別のモジュールは、ワイヤレスネットワーク３０７Ｃを介して、ワイヤレスに通信するように適合された１個以上のフィールド装置と通信するように適合されたワイヤレストランシーバであることができる。最後に、さらに別のモジュールは、フィールド装置が結合されているＨＡＲＴ（登録商標）ネットワーク３０７Ｄに結合された４−２０mAのＨＡＲＴ（登録商標）Ｉ／Ｏモジュールであることができる。
【００１５】
制御装置３２０は、種々のフィールド装置を介して工業プロセスに対して多様な機能を実行するように適合されている。制御装置３２０は、プロセッサ３２２を介して、１個以上のフィールド装置に関する記憶されたデータを処理したり（制御システム３１０による使用に備えて情報をコンディショニングするため）、メモリ３２４からの記憶された参照データに対して計測値を比較したりすることができる。制御装置３２０は、イーサネットケーブル３１４を介して制御システム３１０と通信したり、デジタル又はデジタル・アナログ複合フォーマットで他の知的インタフェースモジュールと通信したりすることができる。さらには、各フィールド装置及び／又は知的インタフェースモジュール３０２は、較正、識別、診断などのような二次的機能を実行するように適合されていることもできる。
【００１６】
制御装置３２０は、知的インタフェースモジュール３０２のための基礎を形成する。制御装置３２０は、一般に、その中に記憶された命令及び／又はメモリ３２４の中に記憶された命令を実行して多様な適当な機能を実行することができる。高位対話を容易にする一つの機能は、制御装置３２０によるウェブサーバ機能性の提供である。したがって、ワークステーション１１２又は１１４のところにいるユーザが、便利でユビキタスなブラウザソフトウェアを使用して知的インタフェースモジュール３０２と速やかかつ容易に対話することができる。以下さらに詳細に説明する高位機能は、非限定的に、較正サポート、複合装置のためのサポート、中継装置診断及び分散制御システム又はアセット管理パッケージ内のより高レベルの機能のためのデバイスイネーブラ及び制御ループ又は特定のプロセス装備品、たとえば熱交換器に関する高レベル診断の提供を含む。
【００１７】
図４は、本発明の実施態様の知的インタフェースモジュール１２０、３０２によって提供される典型的なユーザインタフェース４００の略図である。好ましくは、インタフェース４００は、クライアントブラウザ、たとえばワークステーション１１２上のクライアントブラウザからの要求に応じて制御装置３２０上で稼働するウェブサーバソフトウェアによって提供される。インタフェース４００は、中にリストされた一連の機能が較正に関するものであることを示すタイトルバー４０２を含む。インタフェース４００は、選択されると、遠隔地のユーザが試験スキームを決定することを可能にするユーザインタフェース要素４０４を含む。本明細書で定義する「試験スキーム」とは、指定のフィールド装置に対して実行される一つ以上の較正動作の事前に選択されたセットである。較正動作は一般に、既知の物理的条件、たとえば温度又は圧力をフィールド装置に適用し、それに対するフィールド装置の応答を観測することを含む。逆に、較正動作はまた、既知の信号をフィールド装置に印加し、その信号の物理的影響、たとえば弁の変位を実測することを含むこともできる。一般に、フィールド装置は複数の較正オプションを要し、知的インタフェースモジュール３０２中への記憶の前の時点で試験スキームを決定することは、技術者が全体的較正をより効果的に実行することを可能にする。
【００１８】
ユーザインタフェース要素４０６は、選択されると、遠隔地のユーザがルートを決定することを可能にする。所与のプロセス施設が多数のフィールド装置を利用するかもしれない。所与の技術者の稼働において、多数のフィールド装置が保守を要するかもしれない。ルートを決定することは、特定の稼働に関して又はある特定の日において技術者が保守を要するフィールド装置に対応する順序を遠隔地のユーザが生成することを可能にする。
【００１９】
ユーザインタフェース要素４０８は、選択されると、遠隔地のユーザがフィールド装置較正をスケジューリングすることを可能にする。知的インタフェースモジュール１２０、３０２は、それに結合されたすべてのフィールド装置の指示を外に見えるようにする。すると、知的インタフェースモジュール１２０、３０２の遠隔地のユーザは、取り付けられたフィールド装置のいずれか又はすべてに関して較正スケジュールをセットすることができる。較正スケジュールは、較正が実施されるべき特定の間隔を決定すること及び／又は較正が実施されるべき特定の期日又は日付を決定することを含むことができる。
【００２０】
ユーザインタフェース要素４１０は、そのユーザが、ドキュメンテーション較正器との間でデータをダウンロード及び／又はアップロードすることを可能にする。ドキュメンテーション較正器は、フィールド装置保守技術者が、既知の条件をフィールド装置に適用し、その既知の条件にしたがってフィールド装置を調節し、その調節をドキュメンテーションするために使用する公知の装置である。ドキュメンテーション較正器へのデータのダウンロードは、非限定的に、ユーザによって決定された一つ以上の試験スキームをダウンロードすること及び／又は保守稼働中に技術者が使用すべきルートをダウンロードすることを含む。データのアップロードは、非限定的に、１個以上のフィールド装置に対して実施された調節を示す記録及び保守稼働中にドキュメンテーション較正器が取得したかもしれない他の適当な情報をアップロードすることを含む。ユーザがワークステーション１１４を介して知的インタフェースモジュール１２０、３０２と対話しているとき、このアップロード／ダウンロードプロセスは、公知の技術にしたがって単にドキュメンテーション較正器をワークステーション１１２に結合することを含むこともできる。しかし、先に述べたように、知的インタフェースモジュール１２０、３０２はワイヤレストランシーバを含むことができる。さらに、ドキュメンテーション較正器がワイヤレストランシーバを含み、知的インタフェースモジュール１２０、３０２の範囲内にワイヤレストランシーバを備えたドキュメンテーション較正器を有するフィールド技術者が、そのウェブサーバインタフェースを介するやり方を含む適当なやり方で、潜在的にインタフェースモジュール１２０、３０２と直接対話することができるということが考えられる。このように、アップロード／ダウンロード機能は、ドキュメンテーション較正器とインタフェースモジュール１２０、３０２との間で、ワークステーション１１２を使用することなく生じさせることができる。
【００２１】
インタフェース４００はまた、ユーザによって選択されると、較正履歴を示すデータを表示するユーザインタフェース要素４１２を含む。較正履歴は、特定のフィールド装置又はフィールド装置の群に固有であるように選択することもできるし、適当なやり方でグループ分け、表示又は報告することもできる。
【００２２】
図５は、ユーザがインタフェース要素４１２を選択することに応答して提供される典型的な画面の略図である。ユーザインタフェース５００は、ユーザインタフェース４００と同様、好ましくは、制御装置３２０及びその上で実行されるウェブサーバソフトウェアによって提供される。インタフェース５００は、その中に表示されているコンテンツ又は情報が「較正履歴」であることを示すタイトルバーを含む。較正履歴は、好ましくはユーザがタブ５０４、５０６、５０８又は５１０をクリックすることによって対話しながら、多数の方法で表示又は整列することができる。タブ５０４をクリックすると、較正履歴が利用可能であるフィールド装置の識別に関する情報が整列又は表示される。タブ５０６をクリックすると、１個以上の選択されたフィールド装置に関するサービス情報が提供される。タブ５０８をクリックすると、較正に使用された試験器具に関する情報が整列又は表示され、タブ５１０をクリックすると、較正中に存在する多数の試験条件又は他の要因が表示される。表示装置５００は、１個以上のフィールド装置に関して、最初（as found）／最後（as left）の情報を表示することもできるし、履歴又は概要情報を表示することもできる。具体的には、図５は、誤差が日付ごとにスケーリングされ、表示された誤差タイプが「最大」である特定のフィールド装置を示す。確かに、他の形態のスケーリング及び誤差タイプが本発明の実施態様の範囲内であり、それぞれドロップダウンボックス５１３、５１４と対話することによって選択することができる。図５は、この特定のフィールド装置が３回較正されており、最初の較正は、装置が、−１．３の最大誤差率（最初（as found）の情報）を有し、約＋０．３の最後（as left）の情報における最大誤差値を有することを見いだした。２回目の較正は、装置が約−０．６の最大誤差率を有し、約−０．３％の最後（as left）の情報における最大誤差を有することを見いだしている。最後の較正は、フィールド装置が約＋０．６の最大誤差率を有し、約＋０．３の最後（as left）の情報における誤差を有することを見いだしている。当業者は、本発明の実施態様にしたがって数々の較正履歴表示及び報告オプションを使用することができることを理解するであろう。ある特定の利点は、表示され、報告されるこの較正情報及び変量較正情報が、フィールド取り付け可能ユニットである知的インタフェースモジュール１２０、３０２によって提供されるという事実から生じる。したがって、プロセス施設及びワークステーション１１２、１１４のいずれかによって利用されるデータネットワークに対して有意な変化が起こることができる。しかし、較正情報は、任意のワークステーションのブラウザを知的インタフェースモジュール１２０、３０２のネットワークアドレスに向けるだけで容易に入手可能である。
【００２３】
知的インタフェースモジュール１２０、３０２によって提供されるもう一つの重要な機能は、複合フィールド装置をサポートする機能である。複合フィールド装置の例は、非限定的に、米ミネソタ州Eden PrairieのRosemount社によって商品名Model 3095MVの下で販売されている多変量質量流速トランスミッタならびに商品名Mass ProBar（登録商標）及びMass ProPlate（商標）流量計の下で販売されているRosemount社製品を含む。さらなる複合フィールド装置としては、非限定的に、コリオリ型質量流速計及びレーダレベルトランスミッタがある。このような装置の複雑さの一つは、これらの装置が一つ以上のプロセス変量を計測することができ、計測したプロセス変量の一つ以上を使用する計算に基づくさらなるプロセス変量を提供することもできることから生じる。通常、計算の局面は、特定の用途の物性、たとえば特定の流体の密度又は化学組成に応じて異なる。これに関して、知的インタフェースモジュール３０２は、プロセス流体（気体及び液体）の物性データベースをメモリ３２４内に含む。適当な及び／又は公知の計算法を使用して、知的インタフェースモジュール１２０、３０２は、１個以上の取り付けられたフィールド装置によって計測又は受信されたプロセス変量情報をメモリ３２４内の物性データベース内に記憶された流体情報と組み合わせて、密度、圧縮率、粘度又は他の適当な流体関連データを動的に計算することができる。
【００２４】
図６は、上記のような複合フィールド装置をサポートするために制御装置３２０によって提供される一つの典型的なユーザインタフェースの略図である。具体的には、インタフェース６００は、そのユーザが、複合フィールド装置がさらされるプロセス流体のタイプを選択することを可能にする。ウィンドウ６０２は、データベースのための可能な選択肢、すなわち蒸気、データベース：気体、データベース：液体、カスタム：気体、カスタム：液体及び天然ガスを含む。図６に示すように、ある特定の流体タイプ、たとえば蒸気６０３を選択すると、知的インタフェースモジュール６０４によって計算又は他のやり方で提供されることができる種々の機能がウィンドウ６０４に示される。そのような機能の一例が飽和蒸気トラッキング６０５である。最後に、ウィンドウ６０６がプロセス流体の名称を示す。
【００２５】
本発明の実施態様にしたがって、知的インタフェースモジュール１２０、３０２はまた、機能強化された診断サポートを提供することができる。たとえば、知的インタフェースモジュール１２０、３０２は、好ましくは、それが接続されている各フィールド装置に関する情報をモニタリングし、記憶する。一つのそのような例は、各フィールド装置がさらされる最大温度及び圧力をトラッキングすることを含む。一般に、フィールド装置は、それがさらされる最大温度及び／又は圧力に関する情報を計測し、記憶することができる。しかし、破局的事象が起こり、フィールド装置が不可逆的に損傷するならば、そのような情報が失われるかもしれない。全く対照的に、知的インタフェースモジュール１２０、３０２は、そのような情報を、好ましくは最大温度及び／又は圧力が発生した時間を含め、実際のフィールド装置から離れた場所に記憶する。したがって、破局的事象がフィールド装置に起こるとしても、データは失われない。
【００２６】
知的インタフェースモジュール１２０はまた、大きめの装備、たとえばポンプ、熱交換器に関するより高レベルの診断及び制御ループ診断を提供する。ポンプ診断は、既知のポンプ曲線ならびにポンプの上流及び下流に配置された１個以上のフィールド装置によって観測された圧力及び圧力差計測値を使用することによって実施することができる。ポンプ曲線は、圧力及び／又は圧力差計測値との比較で所与のポンプ性能曲線に関して４点曲線当てはめを使用することにより、知的インタフェースモジュール１２０内で容易に再現することができる。ポンプ診断に関するさらなる詳細は、Fisher-Rosemount Systems社に発行された米国特許第６，９５４，７１３号で見ることができる。
【００２７】
図７は、比較的複雑な装備品である熱交換器７００に関する高レベル診断（ファウリングモニタリング）を提供する知的インタフェースモジュール１２０の略図である。図示するように、フィールド装置７０２及び７０４が熱交換器７００の上流に配置され、フィールド装置７０６及び７０８がその下流に配置されている。フィールド装置７０２及び７０４は、たとえば上流の温度及びゲージ圧を計測することができ、下流のフィールド装置７０６及び７０８は、下流のゲージ圧及び温度を計測することができる。さらには、フィールド装置７１０は、熱交換器７００をはさんでの圧力差を計測するように構成されている。これら種々のフィールド装置は、知的インタフェースモジュール１２０に結合されているプロセス通信ループ上７１２にプロセス変量を提供する。知的インタフェースモジュール１２０は、上流プロセス変量、下流プロセス変量及び熱交換器７００をはさんでの圧力差をモニタリングし、熱交換器７００が目詰まりした又は漏れを起こしたなどの障害を速やかに診断することができる。
【００２８】
知的インタフェースモジュール１２０、３０２によって提供される診断のさらに別の重要な機能は、知的インタフェースモジュールが接続されている一つ以上のプロセス通信ループ上で入手可能な診断情報を中継及び／又は処理する機能に関する。たとえば、１個以上のフィールド装置からの診断情報を解析及び／又は要約したのち、相応に、一つ以上のデータ通信路、たとえばイーサネット通信リンクに中継することができる。あるいはまた、フィールド装置診断情報は、単に、知的インタフェースモジュール１２０、３０２によってフィールドプロセス制御ループからデータ通信ネットワークに中継することもできる。
【００２９】
知的インタフェースモジュール１２０、３０２はまた、分散制御システム（ＤＣＳ）又はアセット管理パッケージで支援を行うための高位機能を提供する。そのようなデバイスイネーブラの例は、プロセス変量データ又は他の適当なデータをモニタリング、記憶及び解析して公知の統計的プロセス制御機能を提供することを含む。統計的プロセス制御は、所与のプロセスを特性決定することができるように経時的なプロセス変動性を調査するための公知の技術である。さらには、統計的プロセス制御は、プロセスを制御しきれなくなった時点を速やかに識別するために使用することができ、潜在的な誤差要因を識別するのに役立つことができる。
【００３０】
知的インタフェースモジュール１２０、３０２により、その精巧な制御装置及び種々のフィールド装置への結合のおかげで提供されることができるさらに別の重要な機能は、知的インタフェースモジュール１２０、３０２を、仮想フィールド装置であるように、又は仮想フィールド装置の機能を提供するように構成することができることである。仮想フィールド装置として作動するとき、構成及び／又は制御技術ならびにアルゴリズムは、使いやすいウェブサーバインタフェースを介して選択する、又はそうでなければ変更することができ、取り付けられたフィールド装置は、本質的に、仮想フィールド装置に対する入力又は出力としてマッピングされることができる。一つ以上の入力及び一つ以上の出力、たとえばプロセス変量出力及び／又はアラーム出力の間の関係を選択することもできる。
【００３１】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を説明したが、当業者は、本発明の本質及び範囲を逸することなく、その形態及び詳細に変更を加えることができることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術のプロセス制御・計測施設の略図である。
【図２】本発明の実施態様のプロセス制御・計測施設の略図である。
【図３】本発明の実施態様の知的インタフェースモジュールのブロック図である。
【図４】本発明の実施態様の知的インタフェースモジュールによって提供されるユーザインタフェースの略図である。
【図５】本発明の実施態様の知的インタフェースモジュールによって提供されるもう一つのユーザインタフェースの略図である。
【図６】本発明の実施態様の知的インタフェースモジュールによって提供されるさらに別のユーザインタフェースの略図である。
【図７】多数のフィールド装置と対話して複合フィールド装置に関する高位診断を提供する知的インタフェースモジュールの略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ通信ネットワークに結合するように構成された少なくとも１個のデータネットワーク接続ポートと、
フィールド装置バスに結合するように構成された少なくとも１個のプロセス通信接続ポートと、
制御装置と、
制御装置に結合されたメモリと
を含み、制御装置が、較正サポート、複合装置サポート、診断サポート、分散制御システムサポート及び仮想フィールド装置からなる群より選択される高位機能を提供するように構成されている知的インタフェースモジュール。
【請求項２】
制御装置及びメモリが、ウェブサーバ機能性を提供するように構成されている、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項３】
高位機能が較正サポートであり、較正サポートが、ウェブサーバ機能性によって提供されるユーザインタフェースを介して提供される、請求項２記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項４】
較正サポートが、ユーザが少なくとも１個のフィールド装置に関して試験スキームを決定することを可能にすることを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項５】
較正サポートが、ユーザが複数のフィールド装置に関してルートを決定することを可能にすることを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項６】
較正サポートが、ユーザがドキュメンテーション較正器から情報をダウンロードして知的インタフェースモジュールに記憶することを可能にすることを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項７】
較正サポートが、ユーザがドキュメンテーション較正器に情報をアップロードすることを可能にすることを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項８】
較正サポートが、ユーザインタフェースを介して較正履歴の表示を提供することを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項９】
高位機能が複合装置サポートを含み、複合装置サポートがユーザインタフェースを介して提供される、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１０】
メモリが物性データベースに関する情報を記憶する、請求項９記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１１】
制御装置が、物性データベースからのデータ及び少なくとも一つの計測されたプロセス変量を使用して少なくとも一つの計算を提供するように構成されている、請求項１０記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１２】
高位機能が診断を含み、少なくとも一つのフィールド装置バスに存在する診断情報が少なくとも一つのデータネットワークに中継される、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１３】
高位機能が診断サポートを含み、診断サポートが、フィールド装置バス上で複数の診断データを処理することを含む、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１４】
制御装置がさらに、診断処理に基づいて診断情報の要約を少なくとも一つのデータネットワーク接続に提供するように構成されている、請求項１３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１５】
高位機能が複合装置サポートを含み、知的インタフェースモジュールが、複合装置に関して計測された変量を提供する複数のフィールド装置に動作的に結合されている、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１６】
高位機能が分散制御システムサポートである、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１７】
制御装置が、少なくとも一つのデータネットワーク接続を介して統計的プロセス制御（ＳＰＣ）情報を提供するように構成されている、請求項１６記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１８】
高位機能が仮想フィールド装置であり、知的インタフェースが少なくとも一つのフィールド装置バスを介して複数のフィールド装置に結合されている、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１９】
制御装置のウェブサーバ機能性を介して提供されるユーザインタフェースが、ユーザが、少なくとも一つのユーザ変更可能な機能を介して入力及び出力をマッピングすることを可能にする、請求項１８記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１】
データ通信ネットワークに結合するように構成された少なくとも１個のデータネットワーク接続ポートと、
フィールド装置バスに結合するように構成された少なくとも１個のプロセス通信接続ポートと、
制御装置と、
制御装置に結合されたメモリと
を含み、制御装置が、較正サポート、複合装置サポート、診断サポート、分散制御システムサポート及び仮想フィールド装置からなる群より選択される高位機能を提供するように構成されている知的インタフェースモジュール。
【請求項２】
制御装置及びメモリが、ウェブサーバ機能性を提供するように構成されている、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項３】
高位機能が較正サポートであり、較正サポートが、ウェブサーバ機能性によって提供されるユーザインタフェースを介して提供される、請求項２記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項４】
較正サポートが、ユーザが少なくとも１個のフィールド装置に関して試験スキームを決定することを可能にすることを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項５】
較正サポートが、ユーザが複数のフィールド装置に関してルートを決定することを可能にすることを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項６】
較正サポートが、ユーザがドキュメンテーション較正器から情報をダウンロードして知的インタフェースモジュールに記憶することを可能にすることを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項７】
較正サポートが、ユーザがドキュメンテーション較正器に情報をアップロードすることを可能にすることを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項８】
較正サポートが、ユーザインタフェースを介して較正履歴の表示を提供することを含む、請求項３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項９】
高位機能が複合装置サポートを含み、複合装置サポートがユーザインタフェースを介して提供される、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１０】
メモリが物性データベースに関する情報を記憶する、請求項９記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１１】
制御装置が、物性データベースからのデータ及び少なくとも一つの計測されたプロセス変量を使用して少なくとも一つの計算を提供するように構成されている、請求項１０記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１２】
高位機能が診断を含み、少なくとも一つのフィールド装置バスに存在する診断情報が少なくとも一つのデータネットワークに中継される、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１３】
高位機能が診断サポートを含み、診断サポートが、フィールド装置バス上で複数の診断データを処理することを含む、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１４】
制御装置がさらに、診断処理に基づいて診断情報の要約を少なくとも一つのデータネットワーク接続に提供するように構成されている、請求項１３記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１５】
高位機能が複合装置サポートを含み、知的インタフェースモジュールが、複合装置に関して計測された変量を提供する複数のフィールド装置に動作的に結合されている、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１６】
高位機能が分散制御システムサポートである、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１７】
制御装置が、少なくとも一つのデータネットワーク接続を介して統計的プロセス制御（ＳＰＣ）情報を提供するように構成されている、請求項１６記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１８】
高位機能が仮想フィールド装置であり、知的インタフェースが少なくとも一つのフィールド装置バスを介して複数のフィールド装置に結合されている、請求項１記載の知的インタフェースモジュール。
【請求項１９】
制御装置のウェブサーバ機能性を介して提供されるユーザインタフェースが、ユーザが、少なくとも一つのユーザ変更可能な機能を介して入力及び出力をマッピングすることを可能にする、請求項１８記載の知的インタフェースモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００９−５０５２３２（Ｐ２００９−５０５２３２Ａ）
【公表日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２６１５０（Ｐ２００８−５２６１５０）
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３０９６６
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０２１７１２
【国際公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
【出願人】（５０６２６６０２３）フィッシャー−ローズマウント・システムズ・インコーポレーテッド (37)
【氏名又は名称原語表記】Ｆｉｓｈｅｒ−Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月８日（２００６．８．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３０９６６
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０２１７１２
【国際公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．イーサネット
【出願人】（５０６２６６０２３）フィッシャー−ローズマウント・システムズ・インコーポレーテッド (37)
【氏名又は名称原語表記】Ｆｉｓｈｅｒ−Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
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