JP2000293202A - 自動チューナおよび制御要素をチューニングする方法 - Google Patents
自動チューナおよび制御要素をチューニングする方法Info
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
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- G05B11/00—Automatic controllers
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 分散化制御機能を有するプロセス制御ネット
ワーク内で制御要素をチューニングするのに用いられる
自動チューナを提供する。 【解決手段】 自動チューナは、制御要素６２が動作し
ている第１のフィールド装置４４内に位置した第１のチ
ューニング要素６６と、通信ネットワークによって第１
の装置と通信する異なる装置１４内に位置する第２のチ
ューニング要素７１とを含む。第１のチューニング要素
は、自動チューニング手続きの間にデータを集め、プロ
セス特性を決定し、通信ネットワークによって、決定さ
れたプロセス特性を第２のチューニング要素に伝える。
第２のチューニング要素は、送信されたプロセス特性に
基づいて制御要素のための新しいチューニングパラメー
タを決定し、通信ネットワークによって、これを制御要
素に送り、それにより、制御要素を再チューニングす
る。
ワーク内で制御要素をチューニングするのに用いられる
自動チューナを提供する。 【解決手段】 自動チューナは、制御要素６２が動作し
ている第１のフィールド装置４４内に位置した第１のチ
ューニング要素６６と、通信ネットワークによって第１
の装置と通信する異なる装置１４内に位置する第２のチ
ューニング要素７１とを含む。第１のチューニング要素
は、自動チューニング手続きの間にデータを集め、プロ
セス特性を決定し、通信ネットワークによって、決定さ
れたプロセス特性を第２のチューニング要素に伝える。
第２のチューニング要素は、送信されたプロセス特性に
基づいて制御要素のための新しいチューニングパラメー
タを決定し、通信ネットワークによって、これを制御要
素に送り、それにより、制御要素を再チューニングす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般にプロセス制御
ネットワークに関し、より特定的にはプロセス制御環境
中に分散された制御要素に対し自動チューニングを行な
う装置および方法に関する。
ネットワークに関し、より特定的にはプロセス制御環境
中に分散された制御要素に対し自動チューニングを行な
う装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決すべき課題】化学処理、
石油処理、または他の処理で用いられるもののように、
プロセス制御ネットワークは一般に、例えば、弁ポジシ
ョナ、スイッチ、センサ（温度、圧力、および流量セン
サ）などのひとつ以上のフィールド装置に通信結合され
た集中型プロセスコントローラを含んでいた。これらの
フィールド装置はプロセス内の物理的な制御機能（弁の
開閉のような）を行なっても、プロセスの動作を制御す
るのに用いられるプロセス内の測定値の測定を行なって
も、プロセス内で他の所望の機能を実行してもよい。プ
ロセスコントローラは、例えば、フィールド装置へそし
てそこから４ないし２０（以下、○−○のように表す）
ｍＡ（ミリアンペア）の信号を搬送し得るひとつ以上の
アナログ信号線またはバスによってフィールド装置に接
続されていた。一般に、プロセスコントローラは、ひと
つ以上のフィールド装置により測定された測定値、およ
び／またはフィールド装置に関する他の情報を示す信号
を受け取り、この情報を用いて典型的には複雑な制御ル
ーチンを実行し、ついで制御信号を生成し、この制御信
号はアナログ信号バスによってフィールド装置に送られ
て、それによってプロセスの動作を制御する。
石油処理、または他の処理で用いられるもののように、
プロセス制御ネットワークは一般に、例えば、弁ポジシ
ョナ、スイッチ、センサ（温度、圧力、および流量セン
サ）などのひとつ以上のフィールド装置に通信結合され
た集中型プロセスコントローラを含んでいた。これらの
フィールド装置はプロセス内の物理的な制御機能（弁の
開閉のような）を行なっても、プロセスの動作を制御す
るのに用いられるプロセス内の測定値の測定を行なって
も、プロセス内で他の所望の機能を実行してもよい。プ
ロセスコントローラは、例えば、フィールド装置へそし
てそこから４ないし２０（以下、○−○のように表す）
ｍＡ（ミリアンペア）の信号を搬送し得るひとつ以上の
アナログ信号線またはバスによってフィールド装置に接
続されていた。一般に、プロセスコントローラは、ひと
つ以上のフィールド装置により測定された測定値、およ
び／またはフィールド装置に関する他の情報を示す信号
を受け取り、この情報を用いて典型的には複雑な制御ル
ーチンを実行し、ついで制御信号を生成し、この制御信
号はアナログ信号バスによってフィールド装置に送られ
て、それによってプロセスの動作を制御する。
【０００３】最近、プロセス制御環境内でフィールドベ
ースのディジタル通信を実現するために、プロセス制御
産業内で動きがあった。例えば、プロセス制御産業は、
ＨＡＲＴ（登録商標）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商
標）、ＷＯＲＬＤＦＩＰ（登録商標）、Ｄｅｖｉｃｅ−
Ｎｅｔ（登録商標）、およびＣＡＮプロトコルなど、多
くの標準的、開放的、ディジタルのまたは組み合わされ
たディジタルおよびアナログの通信プロトコルを開発し
てきた。これらのディジタル通信プロトコルによって、
一般に、より多くのフィールド装置が特定のバスに接続
されるようになり、フィールド装置とコントローラとの
間でより多くのかつ高速の通信を支援し、および／また
は、フィールド装置が、フィールド装置自身の状態およ
び機器構成に関する情報のようなより多くのかつ様々な
種類の情報をプロセスコントローラに送ることが可能と
なる。さらに、これらの標準的なディジタルプロトコル
によって、様々な製造業者により製造されたフィールド
装置が同じプロセス制御ネットワーク内で一緒に用いら
れるようになる。
ースのディジタル通信を実現するために、プロセス制御
産業内で動きがあった。例えば、プロセス制御産業は、
ＨＡＲＴ（登録商標）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商
標）、ＷＯＲＬＤＦＩＰ（登録商標）、Ｄｅｖｉｃｅ−
Ｎｅｔ（登録商標）、およびＣＡＮプロトコルなど、多
くの標準的、開放的、ディジタルのまたは組み合わされ
たディジタルおよびアナログの通信プロトコルを開発し
てきた。これらのディジタル通信プロトコルによって、
一般に、より多くのフィールド装置が特定のバスに接続
されるようになり、フィールド装置とコントローラとの
間でより多くのかつ高速の通信を支援し、および／また
は、フィールド装置が、フィールド装置自身の状態およ
び機器構成に関する情報のようなより多くのかつ様々な
種類の情報をプロセスコントローラに送ることが可能と
なる。さらに、これらの標準的なディジタルプロトコル
によって、様々な製造業者により製造されたフィールド
装置が同じプロセス制御ネットワーク内で一緒に用いら
れるようになる。
【０００４】現在、プロセス制御を非集中化（分散化）
し、それによってプロセスコントローラを簡単化するた
めに、プロセス制御産業内で動きがある。非集中化され
た制御は、弁ポジショナ、送信機などのようなフィール
ド装着プロセス制御装置に、典型的には機能ブロックま
たは制御ブロックと称されるものを用いてひとつ以上の
プロセス制御機能を実行させることにより、そして他の
制御機能を実行する際に他のプロセス制御装置（または
機能ブロック）により用いられるバス構造によってデー
タを伝えることにより得られる。これらの制御機能を実
行するために、各プロセス制御装置は典型的には、標準
的なかつ開放的な通信プロトコルを用いて他のプロセス
制御装置と通信する能力だけでなくひとつ以上の機能ブ
ロックを実行する性能（capability）を有するマイクロ
プロセッサを含む。このように、フィールド装置は、集
中化されたプロセスコントローラの介在なしに、プロセ
ス制御ネットワーク内で相互接続されて、互いと通信
し、制御ループを形成するひとつ以上の制御機能を実行
することが可能である。Foundation(登録商標) Fieldbu
s（以後“フィールドバス”）プロトコルとして知られ
ているフィールドバスファウンデーションにより今現在
宣伝されている全ディジタル、２線式バスプロトコル
は、様々な製造業者により製造された装置が標準的なバ
スによって互いに相互動作し通信して、プロセス内で非
集中化された制御を達成する開放的通信プロトコルであ
る。
し、それによってプロセスコントローラを簡単化するた
めに、プロセス制御産業内で動きがある。非集中化され
た制御は、弁ポジショナ、送信機などのようなフィール
ド装着プロセス制御装置に、典型的には機能ブロックま
たは制御ブロックと称されるものを用いてひとつ以上の
プロセス制御機能を実行させることにより、そして他の
制御機能を実行する際に他のプロセス制御装置（または
機能ブロック）により用いられるバス構造によってデー
タを伝えることにより得られる。これらの制御機能を実
行するために、各プロセス制御装置は典型的には、標準
的なかつ開放的な通信プロトコルを用いて他のプロセス
制御装置と通信する能力だけでなくひとつ以上の機能ブ
ロックを実行する性能（capability）を有するマイクロ
プロセッサを含む。このように、フィールド装置は、集
中化されたプロセスコントローラの介在なしに、プロセ
ス制御ネットワーク内で相互接続されて、互いと通信
し、制御ループを形成するひとつ以上の制御機能を実行
することが可能である。Foundation(登録商標) Fieldbu
s（以後“フィールドバス”）プロトコルとして知られ
ているフィールドバスファウンデーションにより今現在
宣伝されている全ディジタル、２線式バスプロトコル
は、様々な製造業者により製造された装置が標準的なバ
スによって互いに相互動作し通信して、プロセス内で非
集中化された制御を達成する開放的通信プロトコルであ
る。
【０００５】ひとつ以上の集中化されたコントローラ内
に位置する全体のプロセス制御ルーチン（例えば制御ル
ーチンの機能ブロック全て）またはその部分を有する先
行技術のシステム内で制御ブロックまたは制御ループを
チューニングすることはかなり単純である。なぜならば
全体のチューニングは集中化されたコントローラ内に記
憶可能であるからだ。このような集中化された制御ルー
チンの制御ループのチューニングが望まれる場合、集中
化されたコントローラ内の別個のチューニングルーチン
は、誘導された発振手続きのようなチューニング手続き
を経て、比例・積分（ＰＩ）または比例・積分・微分
（ＰＩＤ）制御ブロックのような適切な制御ブロック
に、プロセスまたはループの予め定められた特性を強制
的に決定させる。チューニング手続きのこの動的データ
キャプチャ（取りこみ）段階の間、チューニングルーチ
ンはループにより生成されたデータを集め、このデータ
は、正規動作毎に、集中化されたコントローラに送られ
ているが、チューニングルーチンはこのデータから、プ
ロセスの極限利得、時定数などのようなひとつ以上のプ
ロセス特性を決定する。いったん所望のプロセス特性が
計算されると、チューニングルーチンは、制御ブロック
または制御ループのための新しいチューングパラメータ
を決定するために、計算されたプロセス特性を用いて一
組の規則または他のアルゴリズムを応用する。このステ
ップは通常、チューニング手続きの規則アプリケーショ
ン段階と称される。その後、チューニングルーチンは、
新しいチューニングパラメータを制御ブロック（または
制御ループ）に送り、チューニング手続きが完了する。
なぜなら、集中化されたプロセス制御システムにおい
て、制御機能の全てはコントローラ内に位置し、チュー
ニングのために必要なデータ全てはプロセスの正規動作
の間にコントローラに与えられるので、チューニングル
ーチンは、制御ブロックに直接アクセスし、チューニン
グルーチンを実行するために必要なデータに直接アクセ
スする。
に位置する全体のプロセス制御ルーチン（例えば制御ル
ーチンの機能ブロック全て）またはその部分を有する先
行技術のシステム内で制御ブロックまたは制御ループを
チューニングすることはかなり単純である。なぜならば
全体のチューニングは集中化されたコントローラ内に記
憶可能であるからだ。このような集中化された制御ルー
チンの制御ループのチューニングが望まれる場合、集中
化されたコントローラ内の別個のチューニングルーチン
は、誘導された発振手続きのようなチューニング手続き
を経て、比例・積分（ＰＩ）または比例・積分・微分
（ＰＩＤ）制御ブロックのような適切な制御ブロック
に、プロセスまたはループの予め定められた特性を強制
的に決定させる。チューニング手続きのこの動的データ
キャプチャ（取りこみ）段階の間、チューニングルーチ
ンはループにより生成されたデータを集め、このデータ
は、正規動作毎に、集中化されたコントローラに送られ
ているが、チューニングルーチンはこのデータから、プ
ロセスの極限利得、時定数などのようなひとつ以上のプ
ロセス特性を決定する。いったん所望のプロセス特性が
計算されると、チューニングルーチンは、制御ブロック
または制御ループのための新しいチューングパラメータ
を決定するために、計算されたプロセス特性を用いて一
組の規則または他のアルゴリズムを応用する。このステ
ップは通常、チューニング手続きの規則アプリケーショ
ン段階と称される。その後、チューニングルーチンは、
新しいチューニングパラメータを制御ブロック（または
制御ループ）に送り、チューニング手続きが完了する。
なぜなら、集中化されたプロセス制御システムにおい
て、制御機能の全てはコントローラ内に位置し、チュー
ニングのために必要なデータ全てはプロセスの正規動作
の間にコントローラに与えられるので、チューニングル
ーチンは、制御ブロックに直接アクセスし、チューニン
グルーチンを実行するために必要なデータに直接アクセ
スする。
【０００６】ＰＩ、ＰＩＤ、ファジイ論理などの制御ブ
ロックのような制御ブロックまたは制御要素がプロセス
制御ネットワーク中に分散されて位置している非集中化
された通信プロトコルを用いると、制御ブロック（また
はこれらのブロックが動作している制御ループ）をチュ
ーニングするのは難しい。なぜなら、制御ブロックは、
チューニングルーチンが典型的には記憶されている集中
化コントローラ（または他の装置）から離れて位置して
いるからである。分散化プロセス制御環境においてチュ
ーニングを実行するのに用いられる当該技術で公知のシ
ステムにおいては、全体のチューニング手続きは集中化
プロセスコントローラ内にあるままである。しかしなが
ら、このシステムは、高速チューニングを行なうことは
できない。なぜなら、それは、バスネットワーク（プロ
セス内で他の通信を与えている）によって通信を行なっ
てチューニングルーチンの間に生じたデータを受信しな
ければならないからであり、そして、残念なことに、デ
ータの量（またはチューニングルーチンがこのデータを
受信することが出来る速度）はバススループットの制約
により制限されるからである。さらに、バス通信は別個
のバスコントローラにより制御されているのであって、
チューニングルーチンにより制御されているわけではな
いので、チューニングルーチンは、チューニング手続き
の様々なセグメントを開始、停止、および実行するため
にチューニング制御信号が制御ブロックに送られる正確
な時間を厳密に制御することはできない。これは、チュ
ーニング制御ルーチンは、チューニング手続きのタイミ
ングに対し厳密な制御を有しないということを意味し、
このことは不正確な結果につながる。
ロックのような制御ブロックまたは制御要素がプロセス
制御ネットワーク中に分散されて位置している非集中化
された通信プロトコルを用いると、制御ブロック（また
はこれらのブロックが動作している制御ループ）をチュ
ーニングするのは難しい。なぜなら、制御ブロックは、
チューニングルーチンが典型的には記憶されている集中
化コントローラ（または他の装置）から離れて位置して
いるからである。分散化プロセス制御環境においてチュ
ーニングを実行するのに用いられる当該技術で公知のシ
ステムにおいては、全体のチューニング手続きは集中化
プロセスコントローラ内にあるままである。しかしなが
ら、このシステムは、高速チューニングを行なうことは
できない。なぜなら、それは、バスネットワーク（プロ
セス内で他の通信を与えている）によって通信を行なっ
てチューニングルーチンの間に生じたデータを受信しな
ければならないからであり、そして、残念なことに、デ
ータの量（またはチューニングルーチンがこのデータを
受信することが出来る速度）はバススループットの制約
により制限されるからである。さらに、バス通信は別個
のバスコントローラにより制御されているのであって、
チューニングルーチンにより制御されているわけではな
いので、チューニングルーチンは、チューニング手続き
の様々なセグメントを開始、停止、および実行するため
にチューニング制御信号が制御ブロックに送られる正確
な時間を厳密に制御することはできない。これは、チュ
ーニング制御ルーチンは、チューニング手続きのタイミ
ングに対し厳密な制御を有しないということを意味し、
このことは不正確な結果につながる。
【０００７】分散化プロセス制御環境内でチューニング
を与える別の当該技術で公知のシステムにおいては、全
体のチューニングルーチンは、チューニングされるべき
制御ブロック（ＰＩＤ機能ブロックのような）と同じ装
置内に配置され、事実、制御ブロックの機能性内に実際
に組み込まれている。このシステムは、正確にチューニ
ング手続きのタイミングを制御し、所望の速度でデータ
を集めることが出来るが（なぜならチューニングルーチ
ンはバスによって制御ブロックと通信する必要はないの
で）、チューニングルーチンは制御ブロックと一緒にか
つ同時にコンパイルされなければならず、これは、自動
チューニングルーチンの機能性が制御ループの正規動作
の間に比較的あまり使用されずとも、プロセスの正規動
作の間に制御ブロックを用いることに関連したオーバー
ヘッド（例えばタイミング、処理、メモリなどの要件）
を増大させる。さらに、制御ブロックが各制御ブロック
の自動チューニングを可能化するために位置している各
々異なる装置内に完全な自動チューニングルーチンが配
置されなければならず、これはプロセス制御システムに
不必要な冗長性を付加し、プロセス制御システムの費用
を増大させる。
を与える別の当該技術で公知のシステムにおいては、全
体のチューニングルーチンは、チューニングされるべき
制御ブロック（ＰＩＤ機能ブロックのような）と同じ装
置内に配置され、事実、制御ブロックの機能性内に実際
に組み込まれている。このシステムは、正確にチューニ
ング手続きのタイミングを制御し、所望の速度でデータ
を集めることが出来るが（なぜならチューニングルーチ
ンはバスによって制御ブロックと通信する必要はないの
で）、チューニングルーチンは制御ブロックと一緒にか
つ同時にコンパイルされなければならず、これは、自動
チューニングルーチンの機能性が制御ループの正規動作
の間に比較的あまり使用されずとも、プロセスの正規動
作の間に制御ブロックを用いることに関連したオーバー
ヘッド（例えばタイミング、処理、メモリなどの要件）
を増大させる。さらに、制御ブロックが各制御ブロック
の自動チューニングを可能化するために位置している各
々異なる装置内に完全な自動チューニングルーチンが配
置されなければならず、これはプロセス制御システムに
不必要な冗長性を付加し、プロセス制御システムの費用
を増大させる。
【０００８】本発明は、分散化制御機能を有するプロセ
ス制御ネットワーク内で制御要素をチューニングするの
に用いられる自動チューナ及びチューニング方法を提供
することを目的としている。
ス制御ネットワーク内で制御要素をチューニングするの
に用いられる自動チューナ及びチューニング方法を提供
することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】分散化制御機能を有する
プロセス制御ネットワークにおいて制御要素（制御ブロ
ックのような）をチューニングするのに用いられる自動
チューナは、制御要素が動作しているコントローラまた
はフィールド装置内に位置した第１のチューニング要素
と、第１のチューニング要素が位置するコントローラま
たはフィールド装置に接続されたオペレータワークステ
ーション、パソコン、または集中化コントローラのよう
な異なる装置に位置する第２の装置とを含み、第２のチ
ューニング要素はバスまたは他の通信ネットワークによ
って第１のチューニング要素と通信する。第１のチュー
ニング要素は、自動チューニング手続きの動的データキ
ャプチャ段階の間に制御ブロックの動作を制御し、自動
チューニング手続きのこの段階の間にデータを集め、好
ましくは、集められたデータからひとつ以上のプロセス
（例えばループ）特性を計算する。第１のチューニング
要素は、自動チューナの第２のチューニング要素に通信
ネットワークによって、計算されたプロセス特性（また
は集められたデータ）を送る。第２のチューニング要素
は一つ以上の記憶された組（ファジイ論理規則組、ニュ
ーラルネットワーク構成もしくは規則組または他の組の
アルゴリズムのような）を用いて、第１のチューニング
要素により生じさせられたプロセス特性に基づいて制御
要素のために新しいパラメータを決定する。第２のチュ
ーニング要素は次いで通信ネットワークによって制御要
素に新しいチューニングパラメータを送って、制御要素
または制御要素が位置している制御ループを再チューニ
ングする。
プロセス制御ネットワークにおいて制御要素（制御ブロ
ックのような）をチューニングするのに用いられる自動
チューナは、制御要素が動作しているコントローラまた
はフィールド装置内に位置した第１のチューニング要素
と、第１のチューニング要素が位置するコントローラま
たはフィールド装置に接続されたオペレータワークステ
ーション、パソコン、または集中化コントローラのよう
な異なる装置に位置する第２の装置とを含み、第２のチ
ューニング要素はバスまたは他の通信ネットワークによ
って第１のチューニング要素と通信する。第１のチュー
ニング要素は、自動チューニング手続きの動的データキ
ャプチャ段階の間に制御ブロックの動作を制御し、自動
チューニング手続きのこの段階の間にデータを集め、好
ましくは、集められたデータからひとつ以上のプロセス
（例えばループ）特性を計算する。第１のチューニング
要素は、自動チューナの第２のチューニング要素に通信
ネットワークによって、計算されたプロセス特性（また
は集められたデータ）を送る。第２のチューニング要素
は一つ以上の記憶された組（ファジイ論理規則組、ニュ
ーラルネットワーク構成もしくは規則組または他の組の
アルゴリズムのような）を用いて、第１のチューニング
要素により生じさせられたプロセス特性に基づいて制御
要素のために新しいパラメータを決定する。第２のチュ
ーニング要素は次いで通信ネットワークによって制御要
素に新しいチューニングパラメータを送って、制御要素
または制御要素が位置している制御ループを再チューニ
ングする。
【００１０】ここで述べられる自動チューナの実施の形
態は、正確にチューニングパラメータのタイミングを制
御し、必要なだけのデータを取りこんで所望のプロセス
特性を決定する。なぜなら制御およびデータキャプチャ
機能は、制御要素と同じ装置内で実行され、その結果、
チューニング手続きの動的データキャプチャ段階の間に
バスによって制御要素と通信する必要はないからであ
る。しかしながら、この自動チューナは、制御要素内で
不必要なオーバーヘッドを生じさせない。なぜなら、チ
ューニングパラメータの計算は、制御要素から離れて位
置する別の装置内で行なわれ、その結果、制御要素は、
これらの機能を組み込むのにコンパイルされる必要はな
い。さらに、単一のチューニングパラメータ計算ルーチ
ンは、ネットワーク内で様々な種類および様々なものの
制御要素のチューニングパラメータを計算するのに用い
られ得る。なぜなら、このルーチンは、チューニングさ
れている様々な種類の制御要素の各々に対して異なる組
の規則を記憶し、用いるからである。さらに、同じ自動
チューナ機能ブロックまたは機能性は、制御要素を有す
る装置の各々内に配置可能である。なぜなら、様々な制
御ループが、例えば、ＰＩ、ＰＩＤおよびファジイ論理
制御ブロックを含め、様々な種類の制御ブロックを用い
るとしても、これらの制御ループと関連するプロセス特
性は同じ方法で決定できるからである。これらの利点に
よって、自動チューナをより汎用性があるようにし、制
御要素を有する各装置において別個の完全な自動チュー
ナを配置する必要がなくなる。さらに、この自動チュー
ナは、アドオンケイパビリティとしてプロセス制御ネッ
トワークの一部内に容易に実現可能である。
態は、正確にチューニングパラメータのタイミングを制
御し、必要なだけのデータを取りこんで所望のプロセス
特性を決定する。なぜなら制御およびデータキャプチャ
機能は、制御要素と同じ装置内で実行され、その結果、
チューニング手続きの動的データキャプチャ段階の間に
バスによって制御要素と通信する必要はないからであ
る。しかしながら、この自動チューナは、制御要素内で
不必要なオーバーヘッドを生じさせない。なぜなら、チ
ューニングパラメータの計算は、制御要素から離れて位
置する別の装置内で行なわれ、その結果、制御要素は、
これらの機能を組み込むのにコンパイルされる必要はな
い。さらに、単一のチューニングパラメータ計算ルーチ
ンは、ネットワーク内で様々な種類および様々なものの
制御要素のチューニングパラメータを計算するのに用い
られ得る。なぜなら、このルーチンは、チューニングさ
れている様々な種類の制御要素の各々に対して異なる組
の規則を記憶し、用いるからである。さらに、同じ自動
チューナ機能ブロックまたは機能性は、制御要素を有す
る装置の各々内に配置可能である。なぜなら、様々な制
御ループが、例えば、ＰＩ、ＰＩＤおよびファジイ論理
制御ブロックを含め、様々な種類の制御ブロックを用い
るとしても、これらの制御ループと関連するプロセス特
性は同じ方法で決定できるからである。これらの利点に
よって、自動チューナをより汎用性があるようにし、制
御要素を有する各装置において別個の完全な自動チュー
ナを配置する必要がなくなる。さらに、この自動チュー
ナは、アドオンケイパビリティとしてプロセス制御ネッ
トワークの一部内に容易に実現可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】さて、図１を参照して、プロセス
制御ネットワーク１０はブロック図の形で示される。プ
ロセス制御ネットワーク１０は、ひとつ以上の集中化さ
れたプロセスコントローラ１２を含み（そのひとつのみ
が図１に示される）。このコントローラ１２は、記憶さ
れているプロセス制御ルーチンを実行すること、および
／または、プロセス制御ネットワーク１０中に分散され
たフィールド装置内に位置した機能ブロックのような制
御要素と通信することが出来る。コントローラ１２は、
例えば、フィッシャローズモントシステムズ（Fisher-R
osemont Systems）により販売されているＤｅｌｔａＶ
（登録商標）コントローラであり、ハブ１６およびイー
サネット（登録商標）接続１８によってパソコン（Ｐ
Ｃ）１４のような無数のワークステーションに接続され
て良い。この構成においては、ＰＣ１４は、一人以上の
オペレータまたはユーザにより用いられて、プロセスコ
ントローラ１２またはフィールド装置と通信し、それに
よりプロセス制御ネットワーク１０の要素に関する情報
を得、プロセス制御ネットワーク１０内の要素の状態を
見直すか変更し、プロセス制御ネットワーク１０内の個
々のフィールド装置に関する情報を得るなどを行なう。
コントローラ１２がＤｅｌｔａＶコントローラであるな
らば、コントローラ１２内のプロセス制御ルーチンの図
形的表示をＰＣ１４のひとつによってユーザに与えて良
く、これは、プロセス制御ルーチン内の機能ブロックま
たは他の制御要素と、プロセスの制御を与えるようにこ
れらの機能ブロックが互いに接続される方法を示す。さ
らに、所望であれば、ユーザまたはオペレータは、ＰＣ
１４のひとつから機能ブロックまたは制御ループのうち
のひとつ以上のチューニングを開始することが出来る。
制御ネットワーク１０はブロック図の形で示される。プ
ロセス制御ネットワーク１０は、ひとつ以上の集中化さ
れたプロセスコントローラ１２を含み（そのひとつのみ
が図１に示される）。このコントローラ１２は、記憶さ
れているプロセス制御ルーチンを実行すること、および
／または、プロセス制御ネットワーク１０中に分散され
たフィールド装置内に位置した機能ブロックのような制
御要素と通信することが出来る。コントローラ１２は、
例えば、フィッシャローズモントシステムズ（Fisher-R
osemont Systems）により販売されているＤｅｌｔａＶ
（登録商標）コントローラであり、ハブ１６およびイー
サネット（登録商標）接続１８によってパソコン（Ｐ
Ｃ）１４のような無数のワークステーションに接続され
て良い。この構成においては、ＰＣ１４は、一人以上の
オペレータまたはユーザにより用いられて、プロセスコ
ントローラ１２またはフィールド装置と通信し、それに
よりプロセス制御ネットワーク１０の要素に関する情報
を得、プロセス制御ネットワーク１０内の要素の状態を
見直すか変更し、プロセス制御ネットワーク１０内の個
々のフィールド装置に関する情報を得るなどを行なう。
コントローラ１２がＤｅｌｔａＶコントローラであるな
らば、コントローラ１２内のプロセス制御ルーチンの図
形的表示をＰＣ１４のひとつによってユーザに与えて良
く、これは、プロセス制御ルーチン内の機能ブロックま
たは他の制御要素と、プロセスの制御を与えるようにこ
れらの機能ブロックが互いに接続される方法を示す。さ
らに、所望であれば、ユーザまたはオペレータは、ＰＣ
１４のひとつから機能ブロックまたは制御ループのうち
のひとつ以上のチューニングを開始することが出来る。
【００１２】図１に示されるように、集中化コントロー
ラ１２は、プロセス（参照番号１９で包括的に示され
る）中に位置した無数のフィールド装置に接続される。
集中化コントローラ１２は、標準的なタイプのＩ／Ｏカ
ード２０、２２を介して、典型的なフィールド装置２
６、２８、３０、３２、３４、３６と通信してよく、こ
れらのフィールド装置はコントローラ１２から集中化さ
れた制御を受ける。Ｉ／Ｏカード２０は、例えば、アナ
ログＩ／Ｏカードであってよく、これはコントローラ１
２をアナログフィールド装置２６、２８に接続し、この
フィールド装置２６、２８は４−２０ｍＡバス３８によ
って通信を行なう。同様に、Ｉ／Ｏカード２２は、ディ
ジタルかまたは組み合わされたディジタルおよびアナロ
グのＩ／Ｏカードであってよく、これは例えば４−２０
ｍＡアナログフォーマットまたは他の所望のフォーマッ
トを用いて、ディジタルかまたは混合のディジタルおよ
びアナログのフィールド装置と通信する。当然、フィー
ルド装置２６、２８、３０、３２、３４、３６は、送信
機、センサ、弁ポジショナ、弁コントローラなどを含む
どんな種類のフィールド装置であってよい。図１に示さ
れる例示のプロセス制御ネットワーク１０のために理解
されるように、フィールド装置２６−３６は、コントロ
ーラ１２内で記憶される制御ルーチンによる集中化され
た制御を受けるプロセス１９の部分と関連する。
ラ１２は、プロセス（参照番号１９で包括的に示され
る）中に位置した無数のフィールド装置に接続される。
集中化コントローラ１２は、標準的なタイプのＩ／Ｏカ
ード２０、２２を介して、典型的なフィールド装置２
６、２８、３０、３２、３４、３６と通信してよく、こ
れらのフィールド装置はコントローラ１２から集中化さ
れた制御を受ける。Ｉ／Ｏカード２０は、例えば、アナ
ログＩ／Ｏカードであってよく、これはコントローラ１
２をアナログフィールド装置２６、２８に接続し、この
フィールド装置２６、２８は４−２０ｍＡバス３８によ
って通信を行なう。同様に、Ｉ／Ｏカード２２は、ディ
ジタルかまたは組み合わされたディジタルおよびアナロ
グのＩ／Ｏカードであってよく、これは例えば４−２０
ｍＡアナログフォーマットまたは他の所望のフォーマッ
トを用いて、ディジタルかまたは混合のディジタルおよ
びアナログのフィールド装置と通信する。当然、フィー
ルド装置２６、２８、３０、３２、３４、３６は、送信
機、センサ、弁ポジショナ、弁コントローラなどを含む
どんな種類のフィールド装置であってよい。図１に示さ
れる例示のプロセス制御ネットワーク１０のために理解
されるように、フィールド装置２６−３６は、コントロ
ーラ１２内で記憶される制御ルーチンによる集中化され
た制御を受けるプロセス１９の部分と関連する。
【００１３】コントローラ１２はインターフェースカー
ド４０にも通信結合され、このカード４０は、プロセス
制御が分散的に行なわれるプロセス制御ネットワークに
（またはその一部）に接続される。図１に示される実施
の形態においては、プロセス１９の非集中化されたプロ
セス制御部分は、インターフェースカード４０と、バス
４２と、バス４２に接続された無数のフィールド装置４
３、４４、４６、４８、５０とを含む。装置４３は、例
えば、何らかのプロセス変数を測定する送信機であって
よく、装置４４は、プロセス１９内で流量を制御するポ
ジショナ／弁装置であってよい。図１の分散プロセス制
御ネットワークは、例えば、フィールド通信プロトコル
を用いるフィールドバスネットワークであってよく、イ
ンターフェースカード４０は、フィールドバス通信プロ
トコルと関連するリンクアクティブスケジューラ（link
active scheduler）であってよい。
ド４０にも通信結合され、このカード４０は、プロセス
制御が分散的に行なわれるプロセス制御ネットワークに
（またはその一部）に接続される。図１に示される実施
の形態においては、プロセス１９の非集中化されたプロ
セス制御部分は、インターフェースカード４０と、バス
４２と、バス４２に接続された無数のフィールド装置４
３、４４、４６、４８、５０とを含む。装置４３は、例
えば、何らかのプロセス変数を測定する送信機であって
よく、装置４４は、プロセス１９内で流量を制御するポ
ジショナ／弁装置であってよい。図１の分散プロセス制
御ネットワークは、例えば、フィールド通信プロトコル
を用いるフィールドバスネットワークであってよく、イ
ンターフェースカード４０は、フィールドバス通信プロ
トコルと関連するリンクアクティブスケジューラ（link
active scheduler）であってよい。
【００１４】コントローラ１２内に位置する集中化され
たプロセス制御ルーチンは、フィールド装置２６−３６
から、そして可能性としては４３−５０から、入力を受
け取り、計算および制御ルーチンと関連する他の活動を
行ない、ついで、Ｉ／Ｏカード２０、２２、およびイン
ターフェースカード４０によってフィールド装置にコマ
ンドを送り、プロセス１９の所望の制御を実行する。し
かしながら、プロセス制御ネットワーク１０の非集中化
されたプロセス制御部分（すなはち図１のバス４２と関
連するもの）は、コントローラ１２により行なわれてい
る制御と関連して（またはその代わりに）非集中的に、
それ自身のプロセス制御ルーチンを実行して良いことに
注目されたい。このように、コントローラ１２は、バス
４２に接続された装置４３−５０とつながり（interfac
e）し、それらに対し制御を行なって良いが、これらの
装置は、コントローラ１２により行なわれる制御と関連
しないがそのかわりにバス４２に接続された装置中に分
散された制御ブロックまたは機能ブロックを実行しても
よい。いづれにせよ、本発明の自動チューナは、図１の
フィールド装置２６−３６および４３−５０またはコン
トローラ１２のいづれかにおいて位置したいづれかの制
御要素（機能ブロックのような）をチューニングするの
に用いられてよい。
たプロセス制御ルーチンは、フィールド装置２６−３６
から、そして可能性としては４３−５０から、入力を受
け取り、計算および制御ルーチンと関連する他の活動を
行ない、ついで、Ｉ／Ｏカード２０、２２、およびイン
ターフェースカード４０によってフィールド装置にコマ
ンドを送り、プロセス１９の所望の制御を実行する。し
かしながら、プロセス制御ネットワーク１０の非集中化
されたプロセス制御部分（すなはち図１のバス４２と関
連するもの）は、コントローラ１２により行なわれてい
る制御と関連して（またはその代わりに）非集中的に、
それ自身のプロセス制御ルーチンを実行して良いことに
注目されたい。このように、コントローラ１２は、バス
４２に接続された装置４３−５０とつながり（interfac
e）し、それらに対し制御を行なって良いが、これらの
装置は、コントローラ１２により行なわれる制御と関連
しないがそのかわりにバス４２に接続された装置中に分
散された制御ブロックまたは機能ブロックを実行しても
よい。いづれにせよ、本発明の自動チューナは、図１の
フィールド装置２６−３６および４３−５０またはコン
トローラ１２のいづれかにおいて位置したいづれかの制
御要素（機能ブロックのような）をチューニングするの
に用いられてよい。
【００１５】好ましい実施の形態において、プロセス制
御ネットワーク１０の非集中化された部分はフィールド
バス通信および制御プロトコルを用いているが、将来に
おいて開発されるプロトコルを含め、同様に他の公知の
または所望のプロトコルを用いることが出来る。一般的
に、フィールドバスプロトコルは、例えば、工場または
プラントの器械またはプロセス制御環境に位置するセン
サ、アクチュエータ、装置コントローラ、弁などのよう
な２線式ループまたはバス相互接続「フィールド」機器
に、標準化された物理的インターフェースを与える全デ
ィジタル、シリアル、双方向の通信プロトコルである。
事実上、フィールドバスプロトコルは、プロセス内のフ
ィールド計器（フィールド装置）のためのローカルエリ
アネットワークを与え、これにより、これらのフィール
ド装置が、プロセス機構中に分散された位置で制御機能
を実行し、全体の制御戦略を実行するためにこれらの制
御機能を実行した前後に互いに通信できるようになる。
フィールドバスプロトコルによって、制御機能がプロセ
ス制御ネットワーク中に分散可能となるので、集中化プ
ロセスコントローラ１２の作業負荷を低減したり、それ
らのフィールド装置またはプロセスのエリアのために集
中化コントローラ１２を必要としなくなる。フィールド
バスプロトコルは、プロセス制御ネットワークで用いら
れるように開発された比較的新しい全ディジタル通信プ
ロトコルであるが、このプロトコルは当該技術で公知で
あり、とりわけ、テキサス州、オースチンに本社のある
営利団体ではないフィールドバスファウンデーション
（Fieldbus Foundation）により出版され、流通され、
そこから入手できる多くの記事、パンフレットおよび仕
様書に詳細に記載されている。従って、フィールドバス
通信プロトコルの詳細はここでは述べられない。
御ネットワーク１０の非集中化された部分はフィールド
バス通信および制御プロトコルを用いているが、将来に
おいて開発されるプロトコルを含め、同様に他の公知の
または所望のプロトコルを用いることが出来る。一般的
に、フィールドバスプロトコルは、例えば、工場または
プラントの器械またはプロセス制御環境に位置するセン
サ、アクチュエータ、装置コントローラ、弁などのよう
な２線式ループまたはバス相互接続「フィールド」機器
に、標準化された物理的インターフェースを与える全デ
ィジタル、シリアル、双方向の通信プロトコルである。
事実上、フィールドバスプロトコルは、プロセス内のフ
ィールド計器（フィールド装置）のためのローカルエリ
アネットワークを与え、これにより、これらのフィール
ド装置が、プロセス機構中に分散された位置で制御機能
を実行し、全体の制御戦略を実行するためにこれらの制
御機能を実行した前後に互いに通信できるようになる。
フィールドバスプロトコルによって、制御機能がプロセ
ス制御ネットワーク中に分散可能となるので、集中化プ
ロセスコントローラ１２の作業負荷を低減したり、それ
らのフィールド装置またはプロセスのエリアのために集
中化コントローラ１２を必要としなくなる。フィールド
バスプロトコルは、プロセス制御ネットワークで用いら
れるように開発された比較的新しい全ディジタル通信プ
ロトコルであるが、このプロトコルは当該技術で公知で
あり、とりわけ、テキサス州、オースチンに本社のある
営利団体ではないフィールドバスファウンデーション
（Fieldbus Foundation）により出版され、流通され、
そこから入手できる多くの記事、パンフレットおよび仕
様書に詳細に記載されている。従って、フィールドバス
通信プロトコルの詳細はここでは述べられない。
【００１６】図２はある制御ループを構成する相互接続
された機能ブロックの概略的なブロック図であり、この
制御ループは、制御ループ内の機能ブロックが、バスの
ような通信ネットワークにより相互接続された様々な装
置内に位置した、例えば、フィールドバスネットワーク
または他の分散化制御環境内で実現されてよい。図２に
示される制御ループは、アナログ入力（ＡＩ）機能ブロ
ック６０（これは、例えば、図１の送信機４３内に位置
してよい）と、ＰＩＤ機能ブロック６２と、アナログ出
力（ＡＯ）機能ブロック６４とを含む。図２の例示のル
ープのために、ＰＩＤ機能ブロック６２およびＡＯ機能
ブロック６４は、図１のポジショナ／弁４４内に位置す
る。機能ブロック６０、６２、６４の間の通信接続は、
これらの機能ブロックのプロセスおよび制御入力と出力
とを接続する線を用いて図２に示される。このように、
ＡＩ機能ブロック６０の出力は、プロセス可変性測定値
またはプロセスパラメータ信号を含んでよく、フィール
ドバス電線４２によってＰＩＤ機能ブロック６２の入力
に通信結合され、機能ブロック６２は、ＡＯ機能ブロッ
ク６４の入力に通信結合された制御信号を含む出力を有
する。ＡＯ機能ブロック６４の出力は、例えば弁４４の
位置を示すフィードバック信号を含み、ＰＩＤ機能ブロ
ック６２の制御入力に接続される。ＰＩＤ機能ブロック
６２はこのフィードバック信号をＡＩ機能ブロック６０
からのプロセス測定値信号（そして可能性として他の信
号または設定点）と一緒に用いてＡＯ機能ブロック６４
の所望の制御を行ない、それにより、ＡＩ機能ブロック
６０により測定されたプロセス変数を制御する。図２の
制御ループ図内の線により示される接続は、ＡＯ機能ブ
ロック６４およびＰＩＤ機能ブロック６２の場合と同様
に、機能ブロックが同じフィールド装置内にあるとき
に、フィールド装置内で内的に行なわれてよい。
された機能ブロックの概略的なブロック図であり、この
制御ループは、制御ループ内の機能ブロックが、バスの
ような通信ネットワークにより相互接続された様々な装
置内に位置した、例えば、フィールドバスネットワーク
または他の分散化制御環境内で実現されてよい。図２に
示される制御ループは、アナログ入力（ＡＩ）機能ブロ
ック６０（これは、例えば、図１の送信機４３内に位置
してよい）と、ＰＩＤ機能ブロック６２と、アナログ出
力（ＡＯ）機能ブロック６４とを含む。図２の例示のル
ープのために、ＰＩＤ機能ブロック６２およびＡＯ機能
ブロック６４は、図１のポジショナ／弁４４内に位置す
る。機能ブロック６０、６２、６４の間の通信接続は、
これらの機能ブロックのプロセスおよび制御入力と出力
とを接続する線を用いて図２に示される。このように、
ＡＩ機能ブロック６０の出力は、プロセス可変性測定値
またはプロセスパラメータ信号を含んでよく、フィール
ドバス電線４２によってＰＩＤ機能ブロック６２の入力
に通信結合され、機能ブロック６２は、ＡＯ機能ブロッ
ク６４の入力に通信結合された制御信号を含む出力を有
する。ＡＯ機能ブロック６４の出力は、例えば弁４４の
位置を示すフィードバック信号を含み、ＰＩＤ機能ブロ
ック６２の制御入力に接続される。ＰＩＤ機能ブロック
６２はこのフィードバック信号をＡＩ機能ブロック６０
からのプロセス測定値信号（そして可能性として他の信
号または設定点）と一緒に用いてＡＯ機能ブロック６４
の所望の制御を行ない、それにより、ＡＩ機能ブロック
６０により測定されたプロセス変数を制御する。図２の
制御ループ図内の線により示される接続は、ＡＯ機能ブ
ロック６４およびＰＩＤ機能ブロック６２の場合と同様
に、機能ブロックが同じフィールド装置内にあるとき
に、フィールド装置内で内的に行なわれてよい。
【００１７】制御要素６２をチューニングするのに用い
られる自動チューナは、ポジショナ／弁４４内に位置し
た自動チューニング機能ブロック６６を含む。自動チュ
ーニング機能ブロック６６は、チューニング手続きの動
的データキャプチャ段階の動作の間にＰＩＤ機能ブロッ
ク６２に通信結合されて、その入力に信号を送り、出力
を変更することなどにより、ＰＩＤ機能ブロック６２を
制御する。特に、チューニング手続きの動的データキャ
プチャ段階の間に、制御要素コントローラ６７（これ
は、ハードウェアまたはソフトウェアにおいて実現され
る信号発生器でもよい）は、機能ブロック６０、６２、
６４を含む制御ループを駆動して、制御された誘導され
た発振手続き内に入らせる（または制御ループを駆動し
て他の所望のチューニング手続きを実行する）。データ
収集ユニット（データＣＯＬ）６８は、この手続きの間
にＰＩＤ機能ブロック６２（またはループの他の部分）
により生成されまたはそれに送られるデータを集め、そ
して好ましくはこのデータを装置４４のメモリ内に記憶
する。プロセス特性決定ユニット（プロセスＣＨＲ）６
９は次いで、公知のまたは所望の手続きを用いて、集め
られたデータから、所望のプロセス特性（プロセス、ル
ープまたは装置特性であってよい）を決定して良い。そ
の後、通信ユニット７０は、計算されたプロセス特性
（またはこのような特性を決定するのに必要なデータ）
をチューニングコントローラ７１に与え、このコントロ
ーラ７１は好ましくは、オペレータワークステーション
またはＰＣ１４のひとつに位置しているが、自動チュー
ニング機能ブロック６６が位置している装置４４から離
れて、集中化コントローラ１２内などに位置していても
よい。
られる自動チューナは、ポジショナ／弁４４内に位置し
た自動チューニング機能ブロック６６を含む。自動チュ
ーニング機能ブロック６６は、チューニング手続きの動
的データキャプチャ段階の動作の間にＰＩＤ機能ブロッ
ク６２に通信結合されて、その入力に信号を送り、出力
を変更することなどにより、ＰＩＤ機能ブロック６２を
制御する。特に、チューニング手続きの動的データキャ
プチャ段階の間に、制御要素コントローラ６７（これ
は、ハードウェアまたはソフトウェアにおいて実現され
る信号発生器でもよい）は、機能ブロック６０、６２、
６４を含む制御ループを駆動して、制御された誘導され
た発振手続き内に入らせる（または制御ループを駆動し
て他の所望のチューニング手続きを実行する）。データ
収集ユニット（データＣＯＬ）６８は、この手続きの間
にＰＩＤ機能ブロック６２（またはループの他の部分）
により生成されまたはそれに送られるデータを集め、そ
して好ましくはこのデータを装置４４のメモリ内に記憶
する。プロセス特性決定ユニット（プロセスＣＨＲ）６
９は次いで、公知のまたは所望の手続きを用いて、集め
られたデータから、所望のプロセス特性（プロセス、ル
ープまたは装置特性であってよい）を決定して良い。そ
の後、通信ユニット７０は、計算されたプロセス特性
（またはこのような特性を決定するのに必要なデータ）
をチューニングコントローラ７１に与え、このコントロ
ーラ７１は好ましくは、オペレータワークステーション
またはＰＣ１４のひとつに位置しているが、自動チュー
ニング機能ブロック６６が位置している装置４４から離
れて、集中化コントローラ１２内などに位置していても
よい。
【００１８】チューニング手続きの間、自動チューニン
グ機能ブロック６６は、プロセスループに強制的にある
変更を行なわせ、プロセス制御ループ内に存在する様々
な数量または信号を感知して、プロセスまたは制御ルー
プのひとつ以上のプロセス特性を決定する。プロセス特
性（またはチューニング手続きの間に取りこまれたデー
タ）は、チューニングコントローラ７１に送られるが、
このコントローラ７１はユーザインターフェース支援お
よび一組以上の制御またはチューニングパラメータを生
じさせるのに用いられるように異なる装置に位置してい
る。ＰＩＤ機能ブロック６２を用いることははあくまで
例示的であり、自動チューニング機能ブロック６６を、
なんらかの他の制御ループ内の他の種類の機能ブロック
とともに用いることが出来ることが理解されるだろう。
さらに、チューニングコントローラ７１は、例えばユー
ザまたはオペレータインターフェース装置（ワークステ
ーションのような）、コントローラ、または別のフィー
ルド装置を含め、他の何らかの装置に位置することも出
来る。
グ機能ブロック６６は、プロセスループに強制的にある
変更を行なわせ、プロセス制御ループ内に存在する様々
な数量または信号を感知して、プロセスまたは制御ルー
プのひとつ以上のプロセス特性を決定する。プロセス特
性（またはチューニング手続きの間に取りこまれたデー
タ）は、チューニングコントローラ７１に送られるが、
このコントローラ７１はユーザインターフェース支援お
よび一組以上の制御またはチューニングパラメータを生
じさせるのに用いられるように異なる装置に位置してい
る。ＰＩＤ機能ブロック６２を用いることははあくまで
例示的であり、自動チューニング機能ブロック６６を、
なんらかの他の制御ループ内の他の種類の機能ブロック
とともに用いることが出来ることが理解されるだろう。
さらに、チューニングコントローラ７１は、例えばユー
ザまたはオペレータインターフェース装置（ワークステ
ーションのような）、コントローラ、または別のフィー
ルド装置を含め、他の何らかの装置に位置することも出
来る。
【００１９】自動チューニング機能ブロック６６の個々
の要素が所望の方法で実行されると理解されるだろう。
例えば、好ましい実施の形態において、これらの要素の
各々は、自動チューニング機能ブロック６６が記憶され
ている装置と関連するプロセッサ上で実行されるソフト
ウェアで実現される。この場合、制御要素コントローラ
６７は、ＰＩＤ機能ブロック６２またはチューニングさ
れている他の機能ブロックへの入力およびその出力と通
信し、それらを制御するのに用いられるべき一連の命令
であってよい。同様に、データ収集ユニット６８は、例
えば、ＰＩＤ機能ブロック６２と関連するある所望の信
号を監視し、装置４４のメモリ内にこれらの信号を示す
データを記憶する。プロセス特性決定ユニット６９は、
記憶されるかまたは集められるデータからひとつ以上の
プロセス特性を計算するかまたはそうでなければ決定す
るようにソフトウェアで実現されて良く、通信ユニット
７０は、装置４４の通信プロトコルまたはセットアップ
を用いて、チューニングコントローラ７１と通信しても
よい。例えば、フィールド装置においては、通信ユニッ
ト７０は、装置４４内ですでに与えられている通信シス
テムがフィールドバス４２によってチューニングコント
ローラ７１にプロセス特性を伝えるようにしてよい。フ
ィールドバス環境においては、個々のユニット６７、６
８、６９、７０は、独立型フィールドバス機能ブロック
として一緒に実装されても、ＰＩＤ機能ブロック６２内
で与えられても良い。代替的には、ユニット６７、６
８、６９および／または７０のいづれかまたは全ては、
プロセス制御環境においてはソフトウェア、ハードウェ
アまたはファームウェアで実現可能である。自動チュー
ニング機能ブロック６６そして、より特定的には、チュ
ーニング手続きの間に開放ループまたは閉ループチュー
ニング技術のような所望のチューニング手続きを用いて
よい。同様に、自動チューニング機能ブロック６６は、
例えば、ＡＯ機能ブロック６４の出力、ＰＩＤ機能ブロ
ック６２の設定ポイント、ＡＩ機能ブロック６０の出力
などを含め、所望の変数を測定し、所望のプロセスまた
はループ特性を決定してよい。好ましい実施の形態にお
いて、自動チューニング機能ブロック６６は、制御され
誘導された発振手続きを用いて所望のプロセス特性を決
定するように構成されてよい。このような構成では、自
動チューニング機能ブロック６６のコントローラ６７
は、誘導された発振が開始される前に、ＰＩＤ機能ブロ
ック６２の制御入力に、ＰＩＤ機能ブロック６２に送ら
れる制御信号の値辺りに中心を置かれた２ｄの選択可能
なピーク対ピーク値を有する矩形波信号を与える。この
ような矩形波信号に応答して、図２の制御ループは、誘
導された発振を行ない、ＡＩ機能ブロック６０の出力
（すなはちプロセス変数）はピーク対ピーク振幅２ａお
よび期間Ｔｕを有して発振する。プロセス変数の振幅ａ
および矩形波信号の振幅から、プロセスの極限（ultima
te）利得Ｋｕは等式Ｋｕ＝４ｄ／πａに従って導出され
る。
の要素が所望の方法で実行されると理解されるだろう。
例えば、好ましい実施の形態において、これらの要素の
各々は、自動チューニング機能ブロック６６が記憶され
ている装置と関連するプロセッサ上で実行されるソフト
ウェアで実現される。この場合、制御要素コントローラ
６７は、ＰＩＤ機能ブロック６２またはチューニングさ
れている他の機能ブロックへの入力およびその出力と通
信し、それらを制御するのに用いられるべき一連の命令
であってよい。同様に、データ収集ユニット６８は、例
えば、ＰＩＤ機能ブロック６２と関連するある所望の信
号を監視し、装置４４のメモリ内にこれらの信号を示す
データを記憶する。プロセス特性決定ユニット６９は、
記憶されるかまたは集められるデータからひとつ以上の
プロセス特性を計算するかまたはそうでなければ決定す
るようにソフトウェアで実現されて良く、通信ユニット
７０は、装置４４の通信プロトコルまたはセットアップ
を用いて、チューニングコントローラ７１と通信しても
よい。例えば、フィールド装置においては、通信ユニッ
ト７０は、装置４４内ですでに与えられている通信シス
テムがフィールドバス４２によってチューニングコント
ローラ７１にプロセス特性を伝えるようにしてよい。フ
ィールドバス環境においては、個々のユニット６７、６
８、６９、７０は、独立型フィールドバス機能ブロック
として一緒に実装されても、ＰＩＤ機能ブロック６２内
で与えられても良い。代替的には、ユニット６７、６
８、６９および／または７０のいづれかまたは全ては、
プロセス制御環境においてはソフトウェア、ハードウェ
アまたはファームウェアで実現可能である。自動チュー
ニング機能ブロック６６そして、より特定的には、チュ
ーニング手続きの間に開放ループまたは閉ループチュー
ニング技術のような所望のチューニング手続きを用いて
よい。同様に、自動チューニング機能ブロック６６は、
例えば、ＡＯ機能ブロック６４の出力、ＰＩＤ機能ブロ
ック６２の設定ポイント、ＡＩ機能ブロック６０の出力
などを含め、所望の変数を測定し、所望のプロセスまた
はループ特性を決定してよい。好ましい実施の形態にお
いて、自動チューニング機能ブロック６６は、制御され
誘導された発振手続きを用いて所望のプロセス特性を決
定するように構成されてよい。このような構成では、自
動チューニング機能ブロック６６のコントローラ６７
は、誘導された発振が開始される前に、ＰＩＤ機能ブロ
ック６２の制御入力に、ＰＩＤ機能ブロック６２に送ら
れる制御信号の値辺りに中心を置かれた２ｄの選択可能
なピーク対ピーク値を有する矩形波信号を与える。この
ような矩形波信号に応答して、図２の制御ループは、誘
導された発振を行ない、ＡＩ機能ブロック６０の出力
（すなはちプロセス変数）はピーク対ピーク振幅２ａお
よび期間Ｔｕを有して発振する。プロセス変数の振幅ａ
および矩形波信号の振幅から、プロセスの極限（ultima
te）利得Ｋｕは等式Ｋｕ＝４ｄ／πａに従って導出され
る。
【００２０】この場合、プロセスの極限期間Ｔｕは、プ
ロセス変数の発振の期間に等しいものとして計算可能で
ある。自動チューニング機能ブロック６６は当然のこと
ながら、他のデータを測定してよく、例えば、時間遅延
Ｔｄおよびプロセスの支配的時定数を含む他の所望のプ
ロセス特性を決定してよい。
ロセス変数の発振の期間に等しいものとして計算可能で
ある。自動チューニング機能ブロック６６は当然のこと
ながら、他のデータを測定してよく、例えば、時間遅延
Ｔｄおよびプロセスの支配的時定数を含む他の所望のプ
ロセス特性を決定してよい。
【００２１】このようなプロセス特性を計算した後、自
動チューニング機能ブロック６６は、これらの特性をチ
ューニングコントローラ７１に与え、これは、数量Ｋｕ
およびＴｕから、例えば、ＰＩＤ制御機能ブロック６２
の比例利得Ｋｐ、積分時定数Ｔｉ、および微分時定数Ｔ
ｄを含む仮の一組の制御またはチューニングパラメータ
を決定する。しかしながら、所望であれば、自動チュー
ニング機能ブロック６６は、必要なデータを取りこみ、
そのデータを記憶し、非実時間でバスによって記憶され
たデータをチューニングコントローラ７１に与え、その
場合、チューニングコントローラ７１は所望の方法で所
望のプロセスまたはループ特性を計算して良い。
動チューニング機能ブロック６６は、これらの特性をチ
ューニングコントローラ７１に与え、これは、数量Ｋｕ
およびＴｕから、例えば、ＰＩＤ制御機能ブロック６２
の比例利得Ｋｐ、積分時定数Ｔｉ、および微分時定数Ｔ
ｄを含む仮の一組の制御またはチューニングパラメータ
を決定する。しかしながら、所望であれば、自動チュー
ニング機能ブロック６６は、必要なデータを取りこみ、
そのデータを記憶し、非実時間でバスによって記憶され
たデータをチューニングコントローラ７１に与え、その
場合、チューニングコントローラ７１は所望の方法で所
望のプロセスまたはループ特性を計算して良い。
【００２２】上記の説明にかかわらず、自動チューニン
グ機能ブロック６６はＰＩ、ＰＩＤ、ファジイ論理また
は他の種類の制御要素を有する制御ループに対し公知の
無数のルーチンを含む所望の動的データキャプチャルー
チンを実行してよい。例えば、自動チューニング機能ブ
ロック６６は米国特許第４，５４９，１２３号（その開
示をここに引用により援用する）に記載されているハグ
ランドアストロム中継チューニング手続きのような制御
された誘導された発振手続きを実行してよい。中継タイ
プのチューニング方法では、自動チューニング機能ブロ
ック６６はプロセスループ（機能ブロック６０、６２、
６４で構成された）を、例えば非線形フィードバック機
能を用いて自己発振させ、プロセスループの応答を測定
して、極限利得および極限期間のような所望のプロセス
特性を決定する。
グ機能ブロック６６はＰＩ、ＰＩＤ、ファジイ論理また
は他の種類の制御要素を有する制御ループに対し公知の
無数のルーチンを含む所望の動的データキャプチャルー
チンを実行してよい。例えば、自動チューニング機能ブ
ロック６６は米国特許第４，５４９，１２３号（その開
示をここに引用により援用する）に記載されているハグ
ランドアストロム中継チューニング手続きのような制御
された誘導された発振手続きを実行してよい。中継タイ
プのチューニング方法では、自動チューニング機能ブロ
ック６６はプロセスループ（機能ブロック６０、６２、
６４で構成された）を、例えば非線形フィードバック機
能を用いて自己発振させ、プロセスループの応答を測定
して、極限利得および極限期間のような所望のプロセス
特性を決定する。
【００２３】代替的には、自動チューニング機能ブロッ
ク６６は、１９９３年８月１１日に出願され、「自動チ
ューニングを備えたファジイ論理制御のための方法およ
び装置 "Method and Apparatus for Fuzzy logic Contr
ol with Automatic Tuning"」と題された同時係属中の
親出願連続番号０８／１０５、８９９（その開示をそこ
に引用により援用する）に記載されているチューナのい
づれかの設計を組み込んで良い。例えば、自動チューニ
ング機能ブロック６６（特にプロセス特性計算機６９）
は、モデル突き合わせチューニング手続きを行なって良
く、この手続きにおいては、プロセス変数に対しシグネ
チュア(signature)解析を行なって、複数の記憶された
数学的モデルから、プロセスまたはループをもっとも正
確に特徴付けるモデルを選択する。プロセスループのプ
ロセス特性はついで、選択されたモデルから決定され
る。
ク６６は、１９９３年８月１１日に出願され、「自動チ
ューニングを備えたファジイ論理制御のための方法およ
び装置 "Method and Apparatus for Fuzzy logic Contr
ol with Automatic Tuning"」と題された同時係属中の
親出願連続番号０８／１０５、８９９（その開示をそこ
に引用により援用する）に記載されているチューナのい
づれかの設計を組み込んで良い。例えば、自動チューニ
ング機能ブロック６６（特にプロセス特性計算機６９）
は、モデル突き合わせチューニング手続きを行なって良
く、この手続きにおいては、プロセス変数に対しシグネ
チュア(signature)解析を行なって、複数の記憶された
数学的モデルから、プロセスまたはループをもっとも正
確に特徴付けるモデルを選択する。プロセスループのプ
ロセス特性はついで、選択されたモデルから決定され
る。
【００２４】さらに、自動チューニング機能ブロック６
６は、米国特許第４６０２、３２６号（その開示をここ
に引用により援用される）において開示されるもののよ
うなプロセス特性化のパターン認識方法を用いてループ
のプロセス特性を決定してよい。チューニングのパター
ン認識方法において、プロセスまたはループの特性は、
それがプロセス混乱状況に反応するときにプロセス変数
を観察することにより決定される。プロセス混乱状況の
結果として生成されたプロセス変数のパターンは次いで
解析されて、プロセスまたはループの所望の特性を決定
する。
６は、米国特許第４６０２、３２６号（その開示をここ
に引用により援用される）において開示されるもののよ
うなプロセス特性化のパターン認識方法を用いてループ
のプロセス特性を決定してよい。チューニングのパター
ン認識方法において、プロセスまたはループの特性は、
それがプロセス混乱状況に反応するときにプロセス変数
を観察することにより決定される。プロセス混乱状況の
結果として生成されたプロセス変数のパターンは次いで
解析されて、プロセスまたはループの所望の特性を決定
する。
【００２５】さらに、自動チューニング機能ブロック６
６は、例えば、米国特許第５、２８３、７２９号、およ
び１９９３年５月２８日に出願され、「プロセスコント
ローラを自動的にチューニングするシステムおよび方
法"System and Method For Automatically Tuning a Pr
ocess Controller"」と題された同時係属中の米国特許
出願連続番号０８／０７０、０９０（その開示をここに
引用により援用する）に開示されたもののようなプロセ
ス（例えばループ）の特性を決定する信号注入方法を用
いて良い。しかしながら、所望のごとく、他のどんなチ
ューニング手続きが用いられても良く、自動チューニン
グコントローラ６７は、ここに述べられたまたは引用さ
れた具体的なチューニング手続きとともに用いることに
限定されない。
６は、例えば、米国特許第５、２８３、７２９号、およ
び１９９３年５月２８日に出願され、「プロセスコント
ローラを自動的にチューニングするシステムおよび方
法"System and Method For Automatically Tuning a Pr
ocess Controller"」と題された同時係属中の米国特許
出願連続番号０８／０７０、０９０（その開示をここに
引用により援用する）に開示されたもののようなプロセ
ス（例えばループ）の特性を決定する信号注入方法を用
いて良い。しかしながら、所望のごとく、他のどんなチ
ューニング手続きが用いられても良く、自動チューニン
グコントローラ６７は、ここに述べられたまたは引用さ
れた具体的なチューニング手続きとともに用いることに
限定されない。
【００２６】同様に、チューニングコントローラ７１
は、自動チューニング機能ブロック６６により計算され
るか集められたプロセスまたはループ特性（または生デ
ータ）からチューニングパラメータを決定する所望の方
法を用いて良い。例えば、チューニングコントローラ７
１は、米国特許第５、７４８、４６７号（その開示をこ
こに引用により援用する）に記載され引用されるチュー
ニングパラメータ計算方法、例えば、いくつか例を挙げ
ると、内部モデル制御（ＩＭＣ）チューニング、コーエ
ン（Ｃｏｈｅｎ）およびクーン（Ｃｏｏｎ）チューニン
グ、ツィーグラー・ニコルズチューニング（Ｚｉｅｇｌ
ｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ）、または修正されたツィーグラ
ー・ニコルズチューニングのいくつかを用いてよい。一
般に、チューニングコントローラ７１は、ひと組以上の
規則（ファジイ論理規則組、ニューラルネットワーク機
器構成または規則組、または線形か非線形アルゴリズム
の組のような）を記憶して、これらを用いて、チューニ
ングされている機能ブロックの種類に従って利得および
時定数のようなチューニングパラメータを決定する。さ
らに、チューニングコントローラ７１（これは、様々な
装置内のどんな数の様々な自動チューニング機能ブロッ
クと通信してよい）は、様々な種類の制御ブロックまた
はループのため異なる組のチューニングパラメータ計算
規則を記憶して良く、そしてこのようにして、プロセス
制御システム内のＰＩＤ、ＰＩ、ファジイ論理または他
の制御要素のいづれかか全てをチューニングするのに用
いられてよい。チューニングコントローラ７１は、様々
な種類の制御要素とともに用いられるべき多くの異なる
組の規則を記憶して良く、自動チューニング機能ブロッ
ク６６により決定される動的プロセス特性に基づいて新
しいチューニングパラメータを計算するときにどんな組
の規則であれ適切なものを応用することができるので、
単一のチューニングコントローラ７１だけがプロセス制
御ネットワーク内に位置する必要がある。チューニング
コントローラ７１が新しいチューニングパラメータを決
定した後、それは、バス４２によって図２のＰＩＤ機能
ブロック６２のような適切な制御要素にこれらのパラメ
ータを与える。所望であれば、チューニングコントロー
ラ７１は、チューニングパラメータを自動チューニング
機能ブロック６６に与えて良く、自動チューニング機能
ブロック６６は次いでこれらのパラメータをＰＩＤ機能
ブロック６２に与えて良い。チューニングの動的データ
キャプチャ段階の間に実行される機能がチューニングの
規則アプリケーション段階の間に実行される機能から分
離されるような、上で述べた分離された機能セットアッ
プを用いて、自動チューナは、チューニング手続きの動
的データキャプチャ段階の間に非常に正確に制御ループ
の動作のタイミングを制御することができる。さらに、
この自動チューナは、チューニングされている制御ルー
プのプロセス特性を正確に決定するのに必要なだけのデ
ータを検出し、記憶することが出来る。なぜなら、デー
タ通信は、バスによって実時間において生じていないか
らである。また、プロセスまたはループ特性（かなり複
雑である）に基づいて新しいチューニングパラメータを
決定することと関連する規則適用機能は、装置において
またはループを制御するのに用いられる機能ブロックに
より実行されないので、これらの機能は、動作ループ内
に符号化される必要はない。これにより、全体のチュー
ニングルーチンが、チューニングされている制御ブロッ
ク内に位置するシステムと比較すると、ループのオーバ
ーヘッドを低減する。
は、自動チューニング機能ブロック６６により計算され
るか集められたプロセスまたはループ特性（または生デ
ータ）からチューニングパラメータを決定する所望の方
法を用いて良い。例えば、チューニングコントローラ７
１は、米国特許第５、７４８、４６７号（その開示をこ
こに引用により援用する）に記載され引用されるチュー
ニングパラメータ計算方法、例えば、いくつか例を挙げ
ると、内部モデル制御（ＩＭＣ）チューニング、コーエ
ン（Ｃｏｈｅｎ）およびクーン（Ｃｏｏｎ）チューニン
グ、ツィーグラー・ニコルズチューニング（Ｚｉｅｇｌ
ｅｒ−Ｎｉｃｈｏｌｓ）、または修正されたツィーグラ
ー・ニコルズチューニングのいくつかを用いてよい。一
般に、チューニングコントローラ７１は、ひと組以上の
規則（ファジイ論理規則組、ニューラルネットワーク機
器構成または規則組、または線形か非線形アルゴリズム
の組のような）を記憶して、これらを用いて、チューニ
ングされている機能ブロックの種類に従って利得および
時定数のようなチューニングパラメータを決定する。さ
らに、チューニングコントローラ７１（これは、様々な
装置内のどんな数の様々な自動チューニング機能ブロッ
クと通信してよい）は、様々な種類の制御ブロックまた
はループのため異なる組のチューニングパラメータ計算
規則を記憶して良く、そしてこのようにして、プロセス
制御システム内のＰＩＤ、ＰＩ、ファジイ論理または他
の制御要素のいづれかか全てをチューニングするのに用
いられてよい。チューニングコントローラ７１は、様々
な種類の制御要素とともに用いられるべき多くの異なる
組の規則を記憶して良く、自動チューニング機能ブロッ
ク６６により決定される動的プロセス特性に基づいて新
しいチューニングパラメータを計算するときにどんな組
の規則であれ適切なものを応用することができるので、
単一のチューニングコントローラ７１だけがプロセス制
御ネットワーク内に位置する必要がある。チューニング
コントローラ７１が新しいチューニングパラメータを決
定した後、それは、バス４２によって図２のＰＩＤ機能
ブロック６２のような適切な制御要素にこれらのパラメ
ータを与える。所望であれば、チューニングコントロー
ラ７１は、チューニングパラメータを自動チューニング
機能ブロック６６に与えて良く、自動チューニング機能
ブロック６６は次いでこれらのパラメータをＰＩＤ機能
ブロック６２に与えて良い。チューニングの動的データ
キャプチャ段階の間に実行される機能がチューニングの
規則アプリケーション段階の間に実行される機能から分
離されるような、上で述べた分離された機能セットアッ
プを用いて、自動チューナは、チューニング手続きの動
的データキャプチャ段階の間に非常に正確に制御ループ
の動作のタイミングを制御することができる。さらに、
この自動チューナは、チューニングされている制御ルー
プのプロセス特性を正確に決定するのに必要なだけのデ
ータを検出し、記憶することが出来る。なぜなら、デー
タ通信は、バスによって実時間において生じていないか
らである。また、プロセスまたはループ特性（かなり複
雑である）に基づいて新しいチューニングパラメータを
決定することと関連する規則適用機能は、装置において
またはループを制御するのに用いられる機能ブロックに
より実行されないので、これらの機能は、動作ループ内
に符号化される必要はない。これにより、全体のチュー
ニングルーチンが、チューニングされている制御ブロッ
ク内に位置するシステムと比較すると、ループのオーバ
ーヘッドを低減する。
【００２７】さて図３を参照して、本発明の自動チュー
ナのさらなる実施の形態は、集中化および非集中化され
た方法で実行される制御ブロックまたは制御機能を有す
る環境内で用いられるように示される。この例において
は、ＡＩ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブロック６４
は図１の集中化コントローラ１２内に位置しそれにより
実行され、コントローラ１２は、送信機装置および／ポ
ジショナ装置（図１の装置２６、２８、３０、３２、３
４、または３６のいづれであってもよい。）と通信し
て、これらの機能ブロックの入力および出力を得る。し
かしながら、ＰＩＤ機能ブロック６２は図１の非集中化
フィールドバスネットワーク内のポジショナ／弁装置４
４内に記憶され、これにより実行され、図１のフィール
ドバスリンク４２およびインターフェースカード４０に
よって、集中化されたコントローラ１２と通信する。
ナのさらなる実施の形態は、集中化および非集中化され
た方法で実行される制御ブロックまたは制御機能を有す
る環境内で用いられるように示される。この例において
は、ＡＩ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブロック６４
は図１の集中化コントローラ１２内に位置しそれにより
実行され、コントローラ１２は、送信機装置および／ポ
ジショナ装置（図１の装置２６、２８、３０、３２、３
４、または３６のいづれであってもよい。）と通信し
て、これらの機能ブロックの入力および出力を得る。し
かしながら、ＰＩＤ機能ブロック６２は図１の非集中化
フィールドバスネットワーク内のポジショナ／弁装置４
４内に記憶され、これにより実行され、図１のフィール
ドバスリンク４２およびインターフェースカード４０に
よって、集中化されたコントローラ１２と通信する。
【００２８】この実施の形態においては、集中化コント
ローラ１２は、影（shadow）ＰＩＤ機能ブロック７２を
含み（破線ブロックにより示される）、これは、ＰＩＤ
機能ブロック６２と関連する入力および出力ならびに他
のデータを映し、ＰＩＤ機能ブロック６２がまるで集中
化コントローラ１２内に記憶されそれにより実行されて
いるかのようにＡＩ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブ
ロック６４と通信する。より特定的には、影ＰＩＤ機能
ブロック７２がＡＩ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブ
ロック６４からリンクによって、入力を受け取ると、そ
れはすぐにポジショナ／弁装置４４内の実際のＰＩＤ機
能ブロック６２にこれらの入力を送る。図３に破線で示
されるように、影ＰＩＤ機能ブロック７２および実際の
ＰＩＤ機能ブロック６２間の通信は、フィールド装置４
４と関連する通信プロトコルを用いて、この場合は、フ
ィールドバスプロトコルを用いて行なわれる。実際のＰ
ＩＤ機能ブロック６２は次いで、ＡＩ機能ブロック６０
およびＡＯ機能ブロック６４がフィールドバスネットワ
ーク内のフィールドバス機能ブロックであるかのよう
に、標準的な方法で、受け取られた入力に基づいてその
制御機能を実行する。
ローラ１２は、影（shadow）ＰＩＤ機能ブロック７２を
含み（破線ブロックにより示される）、これは、ＰＩＤ
機能ブロック６２と関連する入力および出力ならびに他
のデータを映し、ＰＩＤ機能ブロック６２がまるで集中
化コントローラ１２内に記憶されそれにより実行されて
いるかのようにＡＩ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブ
ロック６４と通信する。より特定的には、影ＰＩＤ機能
ブロック７２がＡＩ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブ
ロック６４からリンクによって、入力を受け取ると、そ
れはすぐにポジショナ／弁装置４４内の実際のＰＩＤ機
能ブロック６２にこれらの入力を送る。図３に破線で示
されるように、影ＰＩＤ機能ブロック７２および実際の
ＰＩＤ機能ブロック６２間の通信は、フィールド装置４
４と関連する通信プロトコルを用いて、この場合は、フ
ィールドバスプロトコルを用いて行なわれる。実際のＰ
ＩＤ機能ブロック６２は次いで、ＡＩ機能ブロック６０
およびＡＯ機能ブロック６４がフィールドバスネットワ
ーク内のフィールドバス機能ブロックであるかのよう
に、標準的な方法で、受け取られた入力に基づいてその
制御機能を実行する。
【００２９】同様に、影ＰＩＤ機能ブロック７２は、実
際のＰＩＤ機能ブロック６２の状態を示す出力および他
のデータの周期的に更新したものを受信して、適切な時
間にＡＩ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブロック６４
にコントローラ１２内のこのようなデータをリンクによ
って伝えるように構成されている。このようにして、Ａ
Ｉ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブロック６４には、
ＰＩＤ制御機能が集中化コントローラ１２内で与えられ
ているように見える。これらのブロックは、これらのブ
ロックが集中化コントローラ１２により実行される他の
機能ブロックと通信するのと同じ方法で影ＰＩＤ機能ブ
ロック７２と通信可能である。影機能ブロックの実現化
例の詳細は、本発明の主題ではないが、１９９８年９月
１０日に出願された「プロセス制御ネットワークで用い
られる影機能ブロックインターフェース“A Shadow Fun
ction Block Interface For Use in a Process Control
Network”」と題された米国出願連続番号０９／１５
１、０８４に詳細に説明され、これは本発明の譲受人に
より譲渡され、その開示はここに引用により援用され
る。
際のＰＩＤ機能ブロック６２の状態を示す出力および他
のデータの周期的に更新したものを受信して、適切な時
間にＡＩ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブロック６４
にコントローラ１２内のこのようなデータをリンクによ
って伝えるように構成されている。このようにして、Ａ
Ｉ機能ブロック６０およびＡＯ機能ブロック６４には、
ＰＩＤ制御機能が集中化コントローラ１２内で与えられ
ているように見える。これらのブロックは、これらのブ
ロックが集中化コントローラ１２により実行される他の
機能ブロックと通信するのと同じ方法で影ＰＩＤ機能ブ
ロック７２と通信可能である。影機能ブロックの実現化
例の詳細は、本発明の主題ではないが、１９９８年９月
１０日に出願された「プロセス制御ネットワークで用い
られる影機能ブロックインターフェース“A Shadow Fun
ction Block Interface For Use in a Process Control
Network”」と題された米国出願連続番号０９／１５
１、０８４に詳細に説明され、これは本発明の譲受人に
より譲渡され、その開示はここに引用により援用され
る。
【００３０】図３の実施の形態においては、自動チュー
ニング機能ブロック６６はポジショナ／弁４４内に位置
し、図２に関して説明されたように、チューニング手続
きを実行するように実際のＰＩＤ機能ブロック６２と通
信し、これを制御する。ＰＩＤ機能ブロック６２と同様
に、自動チューニング機能ブロック６６はコントローラ
１２内に位置する影自動チューニング機能ブロック７６
を有する。実際の自動チューニング機能ブロック６６
は、影自動チューニング機能ブロック７６と通信して、
データ（計算されたプロセスまたはループ特性のよう
な）を影自動チューニング機能ブロック７６に送り、自
動チューニング機能ブロック７６からコマンドまたは他
のデータを受信する。図２の実施の形態と同様に、自動
チューナのチューニングコントローラ７１はワークステ
ーションまたはＰＣ１４内に記憶されこれにより実行さ
れるが、その代わりに、コントローラ１２内または他の
所望の装置内であってよい。チューニングコントローラ
７１は影自動チューニング機能ブロック７６と通信し
て、例えば、チューニングを開始するか、自動チューニ
ング機能ブロック６６により生じさせられたプロセスま
たはループ特性を受け取るか、または自動チューニング
機能ブロック６６により集められたまたはその状態を示
すデータを受信する。
ニング機能ブロック６６はポジショナ／弁４４内に位置
し、図２に関して説明されたように、チューニング手続
きを実行するように実際のＰＩＤ機能ブロック６２と通
信し、これを制御する。ＰＩＤ機能ブロック６２と同様
に、自動チューニング機能ブロック６６はコントローラ
１２内に位置する影自動チューニング機能ブロック７６
を有する。実際の自動チューニング機能ブロック６６
は、影自動チューニング機能ブロック７６と通信して、
データ（計算されたプロセスまたはループ特性のよう
な）を影自動チューニング機能ブロック７６に送り、自
動チューニング機能ブロック７６からコマンドまたは他
のデータを受信する。図２の実施の形態と同様に、自動
チューナのチューニングコントローラ７１はワークステ
ーションまたはＰＣ１４内に記憶されこれにより実行さ
れるが、その代わりに、コントローラ１２内または他の
所望の装置内であってよい。チューニングコントローラ
７１は影自動チューニング機能ブロック７６と通信し
て、例えば、チューニングを開始するか、自動チューニ
ング機能ブロック６６により生じさせられたプロセスま
たはループ特性を受け取るか、または自動チューニング
機能ブロック６６により集められたまたはその状態を示
すデータを受信する。
【００３１】チューニングが図３の実施の形態において
望まれるならば、チューニングコントローラ７１はコマ
ンドを（例えば、ユーザからまたはプロセス制御ネット
ワーク内のさらなるコントローラから）受け取り、チュ
ーニングを開始する。チューニングコントローラ７１は
次いでチューニング開始コマンドを影自動チューニング
機能ブロック７６に送り、ブロック７６はこのコマンド
を実際の自動チューニング機能ブロック６６に送る。こ
のコマンドに応答して、実際の自動チューニング機能ブ
ロック６６は、図２の実施の形態に関して上で述べたよ
うなもののいくつかのようなチューニング手続きを開始
し、チューニング手続きの間にループにより生成された
データを集め、次いでひとつ以上の所望のプロセス特性
を計算するかまたは決定する。実際の自動チューニング
機能ブロック６６は、次いで、これらの特性を（または
集められたデータ）を影自動チューニング機能ブロック
７６に与え、ブロック７６は、この情報をチューニング
コントローラ７１に伝える。
望まれるならば、チューニングコントローラ７１はコマ
ンドを（例えば、ユーザからまたはプロセス制御ネット
ワーク内のさらなるコントローラから）受け取り、チュ
ーニングを開始する。チューニングコントローラ７１は
次いでチューニング開始コマンドを影自動チューニング
機能ブロック７６に送り、ブロック７６はこのコマンド
を実際の自動チューニング機能ブロック６６に送る。こ
のコマンドに応答して、実際の自動チューニング機能ブ
ロック６６は、図２の実施の形態に関して上で述べたよ
うなもののいくつかのようなチューニング手続きを開始
し、チューニング手続きの間にループにより生成された
データを集め、次いでひとつ以上の所望のプロセス特性
を計算するかまたは決定する。実際の自動チューニング
機能ブロック６６は、次いで、これらの特性を（または
集められたデータ）を影自動チューニング機能ブロック
７６に与え、ブロック７６は、この情報をチューニング
コントローラ７１に伝える。
【００３２】代替的には、影自動チューニング機能ブロ
ック７６またはチューニングコントローラ７１は、影Ｐ
ＩＤ機能ブロック７２の状態を変更してよい（影ＰＩＤ
機能ブロック７２は実際のＰＩＤ機能ブロック６２の状
態を変更するが、これは、実際のＰＩＤ機能ブロック６
２に強制的に実際の自動機能ブロック６６を呼び出させ
るかまたはこれと通信させて、それによってチューニン
グ手続きを実行させる）。この場合、ＰＩＤ機能ブロッ
ク６２の状態に変化があるとすぐに、影自動チューニン
グ機能ブロック７６は開始されるかまたは自動的にイン
ストールされてよい。
ック７６またはチューニングコントローラ７１は、影Ｐ
ＩＤ機能ブロック７２の状態を変更してよい（影ＰＩＤ
機能ブロック７２は実際のＰＩＤ機能ブロック６２の状
態を変更するが、これは、実際のＰＩＤ機能ブロック６
２に強制的に実際の自動機能ブロック６６を呼び出させ
るかまたはこれと通信させて、それによってチューニン
グ手続きを実行させる）。この場合、ＰＩＤ機能ブロッ
ク６２の状態に変化があるとすぐに、影自動チューニン
グ機能ブロック７６は開始されるかまたは自動的にイン
ストールされてよい。
【００３３】いづれにせよ、チューニングコントローラ
７１は、所望のチューニングパラメータ計算方法を用い
て、受信されたデータ（計算されたループまたはプロセ
ス特性のような）に基づいて、新しいチューニングパラ
メータを決定する。チューニングコントローラ７１は次
いでこのようなチューニングパラメータを影ＰＩＤ機能
ブロック７２（または必要に応じて他のどんな機能ブロ
ックにでも）に送り、影ＰＩＤ機能ブロック７２は、こ
れらの新しいチューニングパラメータを実際のＰＩＤ機
能ブロック６２を送り、ここでそれらはループの正規動
作の間にＰＩＤ機能ブロック６２により用いられる。
７１は、所望のチューニングパラメータ計算方法を用い
て、受信されたデータ（計算されたループまたはプロセ
ス特性のような）に基づいて、新しいチューニングパラ
メータを決定する。チューニングコントローラ７１は次
いでこのようなチューニングパラメータを影ＰＩＤ機能
ブロック７２（または必要に応じて他のどんな機能ブロ
ックにでも）に送り、影ＰＩＤ機能ブロック７２は、こ
れらの新しいチューニングパラメータを実際のＰＩＤ機
能ブロック６２を送り、ここでそれらはループの正規動
作の間にＰＩＤ機能ブロック６２により用いられる。
【００３４】影自動チューニング機能ブロック７６を用
いることは望ましいが必要ではなく、その代わりに、チ
ューニングコントローラ７１は、直接自動チューニング
機能ブロック６６と通信してチューニング手続きを実行
することは理解されるであろう。さらに、図２および３
の実施の形態は、ＰＩＤ機能ブロック６２とは別個の機
能ブロックとして自動チューニング機能ブロック６６を
示しているが、そのかわりに自動チューニング機能ブロ
ック６６の機能性は、別個の機能ブロックであるかわり
にＰＩＤ（または他の制御）機能ブロック６２内に組み
込み可能である。
いることは望ましいが必要ではなく、その代わりに、チ
ューニングコントローラ７１は、直接自動チューニング
機能ブロック６６と通信してチューニング手続きを実行
することは理解されるであろう。さらに、図２および３
の実施の形態は、ＰＩＤ機能ブロック６２とは別個の機
能ブロックとして自動チューニング機能ブロック６６を
示しているが、そのかわりに自動チューニング機能ブロ
ック６６の機能性は、別個の機能ブロックであるかわり
にＰＩＤ（または他の制御）機能ブロック６２内に組み
込み可能である。
【００３５】好ましくは、自動チューニング影機能ブロ
ック７６は、フィールドバス装置の自動チューニング機
能ブロック６６の属性と同一の属性を有する。しかしな
がら、ある実施の形態においては、ＳＴＲＡＴＥＧＹ、
ＡＬＥＲＴ＿ＫＥＹ、ＭＯＤＥ＿ＢＬＫ、およびＢＬＯ
ＣＫ＿ＥＲＲの標準的なフィールドバス属性は、実際の
自動チューニング機能ブロック６６において与えられる
が、影自動チューニング機能ブロック７６において与え
られる必要はない。また、自動チューニング影機能ブロ
ック７６はユーザに直接見える必要はない。なぜなら、
それは、チューニング手続きの識別段階（すなはち動的
データキャプチャ段階）の間のみ、制御を開始し、チュ
ーニングコントローラ７１と自動チューニング機能ブロ
ック６６との間の通信を与えるのに用いられるからであ
る。にもかかわらず、自動チューニング影機能ブロック
７６のパラメータは、チューニングコントローラ７１お
よびチューニングユーザインターフェースアプリケーシ
ョンにより利用可能であり、これらにより用いられ、そ
して所望であれば、ユーザアプリケーションにより得ら
れる。さらに、フィールドバスＰＩＤ機能ブロック６２
は好ましくは、自動チューニング機能ブロック６６の開
始指数を含むように修正され、この指数は、影自動チュ
ーニング機能ブロック７６により用いられるように利用
可能である。これによって、ＰＩＤ機能ブロック６２は
自動チューニング機能ブロック６６により制御可能とな
る。
ック７６は、フィールドバス装置の自動チューニング機
能ブロック６６の属性と同一の属性を有する。しかしな
がら、ある実施の形態においては、ＳＴＲＡＴＥＧＹ、
ＡＬＥＲＴ＿ＫＥＹ、ＭＯＤＥ＿ＢＬＫ、およびＢＬＯ
ＣＫ＿ＥＲＲの標準的なフィールドバス属性は、実際の
自動チューニング機能ブロック６６において与えられる
が、影自動チューニング機能ブロック７６において与え
られる必要はない。また、自動チューニング影機能ブロ
ック７６はユーザに直接見える必要はない。なぜなら、
それは、チューニング手続きの識別段階（すなはち動的
データキャプチャ段階）の間のみ、制御を開始し、チュ
ーニングコントローラ７１と自動チューニング機能ブロ
ック６６との間の通信を与えるのに用いられるからであ
る。にもかかわらず、自動チューニング影機能ブロック
７６のパラメータは、チューニングコントローラ７１お
よびチューニングユーザインターフェースアプリケーシ
ョンにより利用可能であり、これらにより用いられ、そ
して所望であれば、ユーザアプリケーションにより得ら
れる。さらに、フィールドバスＰＩＤ機能ブロック６２
は好ましくは、自動チューニング機能ブロック６６の開
始指数を含むように修正され、この指数は、影自動チュ
ーニング機能ブロック７６により用いられるように利用
可能である。これによって、ＰＩＤ機能ブロック６２は
自動チューニング機能ブロック６６により制御可能とな
る。
【００３６】プロセス特性情報は、例えば、影自動チュ
ーニング機能ブロック７６だけでなくフィールドバス自
動チューニング機能ブロック６６内に、他の種類のフィ
ールドバス機能ブロックと関連する他の属性と同じ方法
で属性として含まれる。当業者は、用いられている様々
な種類のチューニング、および自動チューナが位置する
システムの様々な局面に依って、様々な属性を影自動チ
ューニング機能ブロック７６だけでなく実際の自動チュ
ーニング機能ブロック６６において与えることが可能で
ある。自動チューニング機能ブロックにより与えられる
例示のプロセス特性は以下の通りに規定される：Ｔ＿Ｉ
ＰＧＡＩＮ-積分プロセス利得-入力におけるユニットス
テップ変更に対するプロセス出力の変更のレート；Ｔ＿
ＵＧＡＩＮ-極限利得-ループがかろうじて安定してい
る、つまり、安定性と不安定性との間の境界上にある比
例コントローラ利得の値；Ｔ＿ＵＰＥＲＩＯＤ-極限期
間-そのコントローラ利得がプロセスの極限利得に設定
されるループの発振期間；Ｔ＿ＰＳＧＡＩＮ-プロセス
静的利得-プロセス出力変更のプロセス入力変更に対す
る比；Ｔ＿ＰＴＩＭＥＣ；プロセス時定数-システムが
ステップ入力に応答し始めるときと、システムがその最
終の着実な状態の値の６３パーセントに達するときとの
間の持続時間；およびＴ＿ＰＤＴＩＭＥ-プロセス遅延
時間-制御動作が行なわれているときとプロセスがこの
動作に応答するときとの間の時間の長さ。
ーニング機能ブロック７６だけでなくフィールドバス自
動チューニング機能ブロック６６内に、他の種類のフィ
ールドバス機能ブロックと関連する他の属性と同じ方法
で属性として含まれる。当業者は、用いられている様々
な種類のチューニング、および自動チューナが位置する
システムの様々な局面に依って、様々な属性を影自動チ
ューニング機能ブロック７６だけでなく実際の自動チュ
ーニング機能ブロック６６において与えることが可能で
ある。自動チューニング機能ブロックにより与えられる
例示のプロセス特性は以下の通りに規定される：Ｔ＿Ｉ
ＰＧＡＩＮ-積分プロセス利得-入力におけるユニットス
テップ変更に対するプロセス出力の変更のレート；Ｔ＿
ＵＧＡＩＮ-極限利得-ループがかろうじて安定してい
る、つまり、安定性と不安定性との間の境界上にある比
例コントローラ利得の値；Ｔ＿ＵＰＥＲＩＯＤ-極限期
間-そのコントローラ利得がプロセスの極限利得に設定
されるループの発振期間；Ｔ＿ＰＳＧＡＩＮ-プロセス
静的利得-プロセス出力変更のプロセス入力変更に対す
る比；Ｔ＿ＰＴＩＭＥＣ；プロセス時定数-システムが
ステップ入力に応答し始めるときと、システムがその最
終の着実な状態の値の６３パーセントに達するときとの
間の持続時間；およびＴ＿ＰＤＴＩＭＥ-プロセス遅延
時間-制御動作が行なわれているときとプロセスがこの
動作に応答するときとの間の時間の長さ。
【００３７】チューニングテストが完了したとき、これ
らの属性は、自動チューニング機能ブロック６６におい
て計算され、次いで、例えば、ワークステーション１４
内にチューニングコントローラ７１に提示され、これ
は、これらのプロセス特性情報または属性のうちのひと
つ以上を用いて、例えば、ＰＩまたはＰＩＤまたはファ
ジイ論理コントローラのための利得、積分時間（リセッ
トの逆）および微分時間（レート）のようなチューニン
グパラメータを決定する。ある実施の形態においては、
上に挙げられた属性は、浮動小数点データであってよ
く、静的データとして不揮発性メモリ内に記憶されて良
く、リードオンリーデータとしてアクセスされてよい。
また、上に挙げられた属性の各々は、フィールドバスま
たはＤｅｌｔａＶプロトコルのビュー１および３におい
て利用可能であってよい。フィールドバスまたはＤｅｌ
ｔａＶプロトコルにおけるビューリストは、機能ブロッ
クからの情報に対する単一の要求（すなはちあるビュ
ー）により与えられるパラメータを規定すると理解され
るだろう。このように、ビュー要求を用いて、影自動チ
ューニング機能ブロック６６は、自動チューニング機能
ブロック６６から大多数の利用可能な属性の最新値を得
て良い。
らの属性は、自動チューニング機能ブロック６６におい
て計算され、次いで、例えば、ワークステーション１４
内にチューニングコントローラ７１に提示され、これ
は、これらのプロセス特性情報または属性のうちのひと
つ以上を用いて、例えば、ＰＩまたはＰＩＤまたはファ
ジイ論理コントローラのための利得、積分時間（リセッ
トの逆）および微分時間（レート）のようなチューニン
グパラメータを決定する。ある実施の形態においては、
上に挙げられた属性は、浮動小数点データであってよ
く、静的データとして不揮発性メモリ内に記憶されて良
く、リードオンリーデータとしてアクセスされてよい。
また、上に挙げられた属性の各々は、フィールドバスま
たはＤｅｌｔａＶプロトコルのビュー１および３におい
て利用可能であってよい。フィールドバスまたはＤｅｌ
ｔａＶプロトコルにおけるビューリストは、機能ブロッ
クからの情報に対する単一の要求（すなはちあるビュ
ー）により与えられるパラメータを規定すると理解され
るだろう。このように、ビュー要求を用いて、影自動チ
ューニング機能ブロック６６は、自動チューニング機能
ブロック６６から大多数の利用可能な属性の最新値を得
て良い。
【００３８】さらに、上に挙げられた属性またはプロセ
ス特性は自動チューナのひとつの可能な実現化例と関連
し、本発明に従って動作するように他の方法で構成され
る他の自動チューナにより与えられる他の属性および情
報があることが理解されるだろう。
ス特性は自動チューナのひとつの可能な実現化例と関連
し、本発明に従って動作するように他の方法で構成され
る他の自動チューナにより与えられる他の属性および情
報があることが理解されるだろう。
【００３９】このような他のプロセス特性情報は、極限
利得、静的利得、および積分利得のような所望の種類の
利得と、極限期間、不動作時間、および微分時間のよう
な時間と、プロセスと関連する時定数と、他の所望の情
報とを含んで良い。
利得、静的利得、および積分利得のような所望の種類の
利得と、極限期間、不動作時間、および微分時間のよう
な時間と、プロセスと関連する時定数と、他の所望の情
報とを含んで良い。
【００４０】理解されるように、実行される自動チュー
ニングの正確な種類は本発明にとっては重要でなく、上
で挙げられたリストは、チューニングコントローラ７１
に利用可能にされてチューニングコントローラ７１がひ
とつ以上のチューニングパラメータを決定することが可
能なプロセス特性情報のなんらかの種類の単なる例にす
ぎない。所望であれば、チューニングコントローラ７１
は、なんらかの種類のＰＩＤ、ファジイ論理、ニューラ
ルネットワークなどのプロセスを用いて、極限利得、極
限期間、および不動作時間のような入力から、コントロ
ーラ利得、リセットなどのようなチューニングパラメー
タを決定して良い。
ニングの正確な種類は本発明にとっては重要でなく、上
で挙げられたリストは、チューニングコントローラ７１
に利用可能にされてチューニングコントローラ７１がひ
とつ以上のチューニングパラメータを決定することが可
能なプロセス特性情報のなんらかの種類の単なる例にす
ぎない。所望であれば、チューニングコントローラ７１
は、なんらかの種類のＰＩＤ、ファジイ論理、ニューラ
ルネットワークなどのプロセスを用いて、極限利得、極
限期間、および不動作時間のような入力から、コントロ
ーラ利得、リセットなどのようなチューニングパラメー
タを決定して良い。
【００４１】好ましい実施の形態においては、自動チュ
ーニングアプリケーション（すなはちチューニングコン
トローラ７１）は、フィールドバス装置（すなはち実際
のＰＩＤ機能ブロック６２）内で関連する機能ブロック
に自動チューニングが行なわれるべきであると示すた
め、影ＰＩＤ機能ブロック７２のＴＵＮＳＫＩ属性に書
き込みをする。この属性変更に応答して、影自動チュー
ニングブロック７６のインスタンスが集中化コントロー
ラ１２内で作成される。（付随的に、チューニングコン
トローラ７１は、いつ自動チューニングが完了するかを
示すためにＴＵＮＳＫＩ属性に書き込みをし、これによ
って、影自動チューニング機能７６は廃棄される）。影
自動チューニング機能ブロック７６が作成された後、フ
ィールドバス装置内の関連する自動チューニング機能ブ
ロック６６の状態が読まれる。自動チューニング機能ブ
ロック６６の状態がクリア（Ｔ＿Ｒｅｑｕｅｓｔ＝０）
であるならば、チューニングは着手されてよい。
ーニングアプリケーション（すなはちチューニングコン
トローラ７１）は、フィールドバス装置（すなはち実際
のＰＩＤ機能ブロック６２）内で関連する機能ブロック
に自動チューニングが行なわれるべきであると示すた
め、影ＰＩＤ機能ブロック７２のＴＵＮＳＫＩ属性に書
き込みをする。この属性変更に応答して、影自動チュー
ニングブロック７６のインスタンスが集中化コントロー
ラ１２内で作成される。（付随的に、チューニングコン
トローラ７１は、いつ自動チューニングが完了するかを
示すためにＴＵＮＳＫＩ属性に書き込みをし、これによ
って、影自動チューニング機能７６は廃棄される）。影
自動チューニング機能ブロック７６が作成された後、フ
ィールドバス装置内の関連する自動チューニング機能ブ
ロック６６の状態が読まれる。自動チューニング機能ブ
ロック６６の状態がクリア（Ｔ＿Ｒｅｑｕｅｓｔ＝０）
であるならば、チューニングは着手されてよい。
【００４２】しかしながら、もし、Ｔ＿Ｒｅｑｕｅｓｔ
属性が０でなければ、チューニングはフィールド装置内
でアクティブ（活動最中）である。この場合、チューニ
ング要求は尊重されず、影自動チューニング機能ブロッ
ク７６のインスタンスは消去され、それにより自動チュ
ーニングを停止する。
属性が０でなければ、チューニングはフィールド装置内
でアクティブ（活動最中）である。この場合、チューニ
ング要求は尊重されず、影自動チューニング機能ブロッ
ク７６のインスタンスは消去され、それにより自動チュ
ーニングを停止する。
【００４３】影自動チューニング機能ブロック７６のイ
ンスタンスが作成されると、その静的および動的属性
は、自動チューニング機能ブロック６６のものに反映す
る。これらの値は、まるで集中化コントローラ１２内の
ＰＩＤ機能ブロックがチューニングされているかのよう
に自動チューニングアプリケーションによるアクセスさ
れるだろう。このように、もし自動チューニングアプリ
ケーション（コントローラ）７１が新しい値を影自動チ
ューニング機能ブロック７６の属性に書き込むならば、
影自動チューニング機能ブロック７６は、関連の自動チ
ューニング機能ブロック６６に対しこの属性値の書き込
みを開始する。同様に、自動チューニング機能６６がフ
ィールドバス装置内でアクティブに働いているとき、影
自動チューニング機能ブロック７６は周期的に自動チュ
ーニング機能ブロック６６の動的属性値を得る（フィー
ルドバスプロトコルにおけるビュー３）。自動チューニ
ング機能ブロック６６が機能ブロックとして規定されて
いるので、このビューは他のブロックと同じ方法でアク
セスされる。ビュー要求に応答して与えられた動的属性
値は次いで、その動的属性値を更新させるために影ブロ
ック７６において用いられる。フィールドバスインター
フェースカード４０（図１）が静的属性値において変更
を見ると、それは、自動チューニング機能ブロック６６
から静的属性の全て（ビュー４）を要求する。この要求
に応答して受け取られた静的値は次いで、影自動チュー
ニング機能ブロック７６の属性を更新させるのに用いら
れる。
ンスタンスが作成されると、その静的および動的属性
は、自動チューニング機能ブロック６６のものに反映す
る。これらの値は、まるで集中化コントローラ１２内の
ＰＩＤ機能ブロックがチューニングされているかのよう
に自動チューニングアプリケーションによるアクセスさ
れるだろう。このように、もし自動チューニングアプリ
ケーション（コントローラ）７１が新しい値を影自動チ
ューニング機能ブロック７６の属性に書き込むならば、
影自動チューニング機能ブロック７６は、関連の自動チ
ューニング機能ブロック６６に対しこの属性値の書き込
みを開始する。同様に、自動チューニング機能６６がフ
ィールドバス装置内でアクティブに働いているとき、影
自動チューニング機能ブロック７６は周期的に自動チュ
ーニング機能ブロック６６の動的属性値を得る（フィー
ルドバスプロトコルにおけるビュー３）。自動チューニ
ング機能ブロック６６が機能ブロックとして規定されて
いるので、このビューは他のブロックと同じ方法でアク
セスされる。ビュー要求に応答して与えられた動的属性
値は次いで、その動的属性値を更新させるために影ブロ
ック７６において用いられる。フィールドバスインター
フェースカード４０（図１）が静的属性値において変更
を見ると、それは、自動チューニング機能ブロック６６
から静的属性の全て（ビュー４）を要求する。この要求
に応答して受け取られた静的値は次いで、影自動チュー
ニング機能ブロック７６の属性を更新させるのに用いら
れる。
【００４４】さらに、集中化コントローラ１２と関連す
る装置ライブラリ内の装置がＰＩＤ機能ブロックを含む
とき、このテンプレート情報は、図３のポジショナ／弁
４４内のような装置内でそれと関連する自動チューニン
グ機能ブロックの開始のオブジェクトディクショナリ指
数を規定するＰＩＤ機能ブロックと関連するひとつの静
的属性を含んで良い。一般的に、ひとつ以上のＰＩＤ
（および／または他の制御）ブロックを含む装置内にひ
とつの自動チューニング機能ブロックが存在する必要が
ある。しかしながら、自動チューング機能ブロック６６
は好ましくは、装置テンプレート内のブロックとして規
定されないだろうし、したがってライブラリには示され
ないだろう。にもかかわらず、影自動チューニング機能
ブロック７６が集中化コントローラ１２により作成され
るとき、自動チューング機能ブロック６６の指数は影自
動チューニングブロック７６により用いられるだろう。
この指数に基づいて、プロキシは、自動チューニング機
能ブロック６６のためのフィールドバスインターフェー
スカード４０において確立されるだろう。このようにし
て、遠隔装置（例えばフィールドバス）装置における自
動チューニング属性は、自動チューナアプリケーション
が活性化され、関連のＰＩＤ機能ブロック６２がチュー
ニングのために選択されてしまうと、アクセスされる。
ＰＩＤ機能ブロック６２が遠隔装置で実行されていると
き、その装置内の自動チューニング機能ブロックに対す
るＰＩＤ機能ブロック基準がわかるだろう。もしＰＩＤ
機能ブロックが集中化コントローラ１２内で実行されて
いるならば、自動チューニングブロックは、自動チュー
ニングの開始時にＰＩＤブロックによってインスタンス
生成が行なわれるだろう。
る装置ライブラリ内の装置がＰＩＤ機能ブロックを含む
とき、このテンプレート情報は、図３のポジショナ／弁
４４内のような装置内でそれと関連する自動チューニン
グ機能ブロックの開始のオブジェクトディクショナリ指
数を規定するＰＩＤ機能ブロックと関連するひとつの静
的属性を含んで良い。一般的に、ひとつ以上のＰＩＤ
（および／または他の制御）ブロックを含む装置内にひ
とつの自動チューニング機能ブロックが存在する必要が
ある。しかしながら、自動チューング機能ブロック６６
は好ましくは、装置テンプレート内のブロックとして規
定されないだろうし、したがってライブラリには示され
ないだろう。にもかかわらず、影自動チューニング機能
ブロック７６が集中化コントローラ１２により作成され
るとき、自動チューング機能ブロック６６の指数は影自
動チューニングブロック７６により用いられるだろう。
この指数に基づいて、プロキシは、自動チューニング機
能ブロック６６のためのフィールドバスインターフェー
スカード４０において確立されるだろう。このようにし
て、遠隔装置（例えばフィールドバス）装置における自
動チューニング属性は、自動チューナアプリケーション
が活性化され、関連のＰＩＤ機能ブロック６２がチュー
ニングのために選択されてしまうと、アクセスされる。
ＰＩＤ機能ブロック６２が遠隔装置で実行されていると
き、その装置内の自動チューニング機能ブロックに対す
るＰＩＤ機能ブロック基準がわかるだろう。もしＰＩＤ
機能ブロックが集中化コントローラ１２内で実行されて
いるならば、自動チューニングブロックは、自動チュー
ニングの開始時にＰＩＤブロックによってインスタンス
生成が行なわれるだろう。
【００４５】さて図４を参照して、別の実施の形態は、
実際の自動チューニング機能ブロック６６がコントロー
ラ１２内に位置し、コントローラ１２内に位置するＰＩ
Ｄ機能ブロック６２をチューニングするのに用いられる
場合を示す。この構成は、例えば、非スマート装置また
は他の装置を制御する制御ブロックをチューニングする
ことが望まれる場合、用いられて良く、その動作は集中
化コントローラ１２により実行される制御機能ブロック
により制御される。チューニングコントローラ７１は、
コントローラ７１が実際の自動チューニング機能ブロッ
ク６６と直接通信し、機能ブロック６６が実際のＰＩＤ
機能ブロック６２と通信し、その両方がコントローラ１
２内に記憶されることを除いては、図３の実施の形態と
同じ方法で動作することが理解されるだろう。
実際の自動チューニング機能ブロック６６がコントロー
ラ１２内に位置し、コントローラ１２内に位置するＰＩ
Ｄ機能ブロック６２をチューニングするのに用いられる
場合を示す。この構成は、例えば、非スマート装置また
は他の装置を制御する制御ブロックをチューニングする
ことが望まれる場合、用いられて良く、その動作は集中
化コントローラ１２により実行される制御機能ブロック
により制御される。チューニングコントローラ７１は、
コントローラ７１が実際の自動チューニング機能ブロッ
ク６６と直接通信し、機能ブロック６６が実際のＰＩＤ
機能ブロック６２と通信し、その両方がコントローラ１
２内に記憶されることを除いては、図３の実施の形態と
同じ方法で動作することが理解されるだろう。
【００４６】好ましい実施の形態において、自動チュー
ニング機能ブロック６６は、遠隔（例えばフィールドバ
ス）装置内でまたはコントローラ１２内で修正子（modi
fier）機能ブロックとして与えられる。一般的に、修正
子機能ブロックは、オリジナルまたは基本機能ブロック
（ＰＩＤ機能ブロック６２のような）のアルゴリズムを
修正する機能ブロックであり、オリジナルまたは基本機
能ブロックの一部ではない。
ニング機能ブロック６６は、遠隔（例えばフィールドバ
ス）装置内でまたはコントローラ１２内で修正子（modi
fier）機能ブロックとして与えられる。一般的に、修正
子機能ブロックは、オリジナルまたは基本機能ブロック
（ＰＩＤ機能ブロック６２のような）のアルゴリズムを
修正する機能ブロックであり、オリジナルまたは基本機
能ブロックの一部ではない。
【００４７】修正子機能ブロックの概念は図５に関して
詳細に述べられるだろう。図５は、基本またはオリジナ
ル機能ブロック７８を示し、これは、この例では、図
２、３、および４のＰＩＤ機能ブロック６２である。理
解されるように、基礎またはオリジナル機能ブロック７
８は、プロセッサにより実行されるコードまたは他の種
類のコードのラインを有するアルゴリズム８０を含む。
ポイント８２および８４として図５に示されるコード内
のひとつまたは多くの点では、中断または分岐点はアル
ゴリズム８０内に設定される。これらの分岐点８２、８
４のひとつまたは両方は、アルゴリズム８０内で向上さ
せられた性能を与えるのに用いられてよく、このような
向上させられた性能は、アルゴリズム９４を有する修正
子機能９０ブロックにより与えられる。
詳細に述べられるだろう。図５は、基本またはオリジナ
ル機能ブロック７８を示し、これは、この例では、図
２、３、および４のＰＩＤ機能ブロック６２である。理
解されるように、基礎またはオリジナル機能ブロック７
８は、プロセッサにより実行されるコードまたは他の種
類のコードのラインを有するアルゴリズム８０を含む。
ポイント８２および８４として図５に示されるコード内
のひとつまたは多くの点では、中断または分岐点はアル
ゴリズム８０内に設定される。これらの分岐点８２、８
４のひとつまたは両方は、アルゴリズム８０内で向上さ
せられた性能を与えるのに用いられてよく、このような
向上させられた性能は、アルゴリズム９４を有する修正
子機能９０ブロックにより与えられる。
【００４８】一般的に言って、分岐点８２、８４は、他
の所望の分岐点といっしょに、それが作成されるときに
基本機能ブロック７８内にセットアップされる。しかし
ながら、これらの分岐点のコンテンツは、基本機能ブロ
ック７８をコンパイルした後、修正子機能ブロック９０
かまたは基本アルゴリズム８０内の次ぎのラインのコー
ドに対するポインタを含むように変更されてよい。最初
に、中断点８２でのポインタは、基本アルゴリズム８０
内の次ぎのラインのコードを指し示すように、またはア
ルゴリズム８０がこれに続くようにするために設定さ
れ、したがって、アルゴリズム８０が、向上させられた
性能なしに動作するようになる。しかしながら、なんら
かの向上させられた性能または機能性が基本機能ブロッ
ク７８に付加されることが望まれる場合、ひとつ以上の
分岐点でのポインタ（例えば点８２）は、アルゴリズム
８０がその分岐点に達すると、アルゴリズム８０が修正
子機能ブロック９０内のアルゴリズム９４を呼び出す
か、またはそうでなければ、アルゴリズム９４に制御を
転送するように設定される。所望であれば、ポインタ８
２は、メモリ内で修正子機能ブロック９０のアドレスを
示すアドレスを格納してよく、修正子機能ブロック９０
に制御を渡すのに用いられる他の分岐装置または方法で
あってよい。
の所望の分岐点といっしょに、それが作成されるときに
基本機能ブロック７８内にセットアップされる。しかし
ながら、これらの分岐点のコンテンツは、基本機能ブロ
ック７８をコンパイルした後、修正子機能ブロック９０
かまたは基本アルゴリズム８０内の次ぎのラインのコー
ドに対するポインタを含むように変更されてよい。最初
に、中断点８２でのポインタは、基本アルゴリズム８０
内の次ぎのラインのコードを指し示すように、またはア
ルゴリズム８０がこれに続くようにするために設定さ
れ、したがって、アルゴリズム８０が、向上させられた
性能なしに動作するようになる。しかしながら、なんら
かの向上させられた性能または機能性が基本機能ブロッ
ク７８に付加されることが望まれる場合、ひとつ以上の
分岐点でのポインタ（例えば点８２）は、アルゴリズム
８０がその分岐点に達すると、アルゴリズム８０が修正
子機能ブロック９０内のアルゴリズム９４を呼び出す
か、またはそうでなければ、アルゴリズム９４に制御を
転送するように設定される。所望であれば、ポインタ８
２は、メモリ内で修正子機能ブロック９０のアドレスを
示すアドレスを格納してよく、修正子機能ブロック９０
に制御を渡すのに用いられる他の分岐装置または方法で
あってよい。
【００４９】制御が修正子機能ブロック９０に渡される
と、ある予め規定されたデータが修正子機能ブロック９
０に送られるかまたはそれに利用可能にされ、修正子機
能ブロック９０は、アルゴリズム９４の動作の間にこの
データを用いるか変更する。このデータは好ましくは、
インターフェース９６として図５に示される固定された
または予め規定されたインターフェースを介して与えら
れる。インターフェース９６は典型的には、基本機能ブ
ロック７８内のどこに制御を戻すべきかで修正子機能ブ
ロック９０で用いられるのに必要なパラメータまたはデ
ータ値（またはアドレスのようなそれに対するポイン
タ）のうちのいづれか、および／または、制御を取り、
実行し、制御を基本機能ブロック７８に制御を戻すため
に必要とされる他のデータまたは情報を含む。制御を受
け取ると、修正子機能ブロック９０は、インターフェー
ス９６によって与えられたデータ上に作用するそのアル
ゴリズム９４を実行し、そして、終了すると、制御がそ
こから解放された中断点または分岐点からすぐに先に進
むかまたは続くような（実行の意味で）基本機能ブロッ
ク７８のアルゴリズム８０内の点に制御を戻す。修正子
機能ブロック９６は、インターフェース９６によって
（修正子機能ブロック９０に制御を送るのに用いられる
ものと同じであるかまたは異なるインターフェースであ
ってよく）あるデータを戻し、そのデータは基本機能ブ
ロック７８内のアルゴリズム８０により用いられる。
と、ある予め規定されたデータが修正子機能ブロック９
０に送られるかまたはそれに利用可能にされ、修正子機
能ブロック９０は、アルゴリズム９４の動作の間にこの
データを用いるか変更する。このデータは好ましくは、
インターフェース９６として図５に示される固定された
または予め規定されたインターフェースを介して与えら
れる。インターフェース９６は典型的には、基本機能ブ
ロック７８内のどこに制御を戻すべきかで修正子機能ブ
ロック９０で用いられるのに必要なパラメータまたはデ
ータ値（またはアドレスのようなそれに対するポイン
タ）のうちのいづれか、および／または、制御を取り、
実行し、制御を基本機能ブロック７８に制御を戻すため
に必要とされる他のデータまたは情報を含む。制御を受
け取ると、修正子機能ブロック９０は、インターフェー
ス９６によって与えられたデータ上に作用するそのアル
ゴリズム９４を実行し、そして、終了すると、制御がそ
こから解放された中断点または分岐点からすぐに先に進
むかまたは続くような（実行の意味で）基本機能ブロッ
ク７８のアルゴリズム８０内の点に制御を戻す。修正子
機能ブロック９６は、インターフェース９６によって
（修正子機能ブロック９０に制御を送るのに用いられる
ものと同じであるかまたは異なるインターフェースであ
ってよく）あるデータを戻し、そのデータは基本機能ブ
ロック７８内のアルゴリズム８０により用いられる。
【００５０】２つの分岐点８２、８４が図５に示されて
いるが、１つ、３つ、または他の数の分岐点が、アルゴ
リズム８０内のひとつ以上の点で向上させられた性能を
与えるためにオリジナル機能ブロック８０内に配置可能
である。さらに、基本機能ブロック７８内の分岐点は、
修正子機能ブロック９０内のアルゴリズム９４の異なる
部分またはサブルーチンを呼び出すために設定されて、
それにより、基本アルゴリズム８０の異なる部分で異な
る向上させられた機能を与えてよい。この機能性は、基
本アルゴリズム８０内で様々な点に付加された様々な性
能を有することが必要であるかもしれない基本機能ブロ
ック７８内でチューニングのような完全に新しい手続き
を実現するのに必要であるかもしれない。当然、基本ア
ルゴリズム８０内の様々な分岐点は、単一の修正子機能
ブロックの同じまたは異なる部分を呼び出すためにセッ
トアップされても、様々な修正子機能ブロックを呼び出
すのにセットアップされてもよい。
いるが、１つ、３つ、または他の数の分岐点が、アルゴ
リズム８０内のひとつ以上の点で向上させられた性能を
与えるためにオリジナル機能ブロック８０内に配置可能
である。さらに、基本機能ブロック７８内の分岐点は、
修正子機能ブロック９０内のアルゴリズム９４の異なる
部分またはサブルーチンを呼び出すために設定されて、
それにより、基本アルゴリズム８０の異なる部分で異な
る向上させられた機能を与えてよい。この機能性は、基
本アルゴリズム８０内で様々な点に付加された様々な性
能を有することが必要であるかもしれない基本機能ブロ
ック７８内でチューニングのような完全に新しい手続き
を実現するのに必要であるかもしれない。当然、基本ア
ルゴリズム８０内の様々な分岐点は、単一の修正子機能
ブロックの同じまたは異なる部分を呼び出すためにセッ
トアップされても、様々な修正子機能ブロックを呼び出
すのにセットアップされてもよい。
【００５１】最初に販売されている場合、基本機能ブロ
ック７８には分岐点８２、８４（他の所望の分岐点だけ
でなく）が設けられてよく、これにより、修正子機能ブ
ロックの向上させられた性能を後日ユーザに与えられ
る。ユーザが修正子機能ブロックと関連する機能性を実
現する必要がないかまたはこれを欲しないとき、ユーザ
は、ナル値、または、アルゴリズム８０が修正子機能ブ
ロックを呼び出すことなく継続すべきであると示す、基
本アルゴリズム８０内の分岐点での他の何らかの指示を
記憶させる必要があるだけである。修正子機能ブロック
ケイパビリティが付加されるべきであるとき、基本アル
ゴリズム８０内のひとつ以上の分岐点でのポインタの値
は、その分岐点に達すると、基本アルゴリズム８０が適
切な修正子機能ブロックを呼びだすように変更される。
典型的には、これは、基本機能ブロック７８を再コンパ
イルすることなく行なうことが可能である。その後、修
正子機能ブロック９０は、基本アルゴリズム８０が分岐
点に達すると呼び出される。呼び出されると、修正子機
能ブロック９０は、基本機能ブロック７８内でアルゴリ
ズム８０の機能性を向上させるか変更させるためにアル
ゴリズム９４を実行する。しかしながら、向上させられ
たかまたは新しい機能性がもはや望まれない場合、例え
ば、チューニング手続きの終わりに、分岐点は、基本機
能ブロック７８が修正子機能ブロック９０を呼び出さな
いようにリセット可能である。
ック７８には分岐点８２、８４（他の所望の分岐点だけ
でなく）が設けられてよく、これにより、修正子機能ブ
ロックの向上させられた性能を後日ユーザに与えられ
る。ユーザが修正子機能ブロックと関連する機能性を実
現する必要がないかまたはこれを欲しないとき、ユーザ
は、ナル値、または、アルゴリズム８０が修正子機能ブ
ロックを呼び出すことなく継続すべきであると示す、基
本アルゴリズム８０内の分岐点での他の何らかの指示を
記憶させる必要があるだけである。修正子機能ブロック
ケイパビリティが付加されるべきであるとき、基本アル
ゴリズム８０内のひとつ以上の分岐点でのポインタの値
は、その分岐点に達すると、基本アルゴリズム８０が適
切な修正子機能ブロックを呼びだすように変更される。
典型的には、これは、基本機能ブロック７８を再コンパ
イルすることなく行なうことが可能である。その後、修
正子機能ブロック９０は、基本アルゴリズム８０が分岐
点に達すると呼び出される。呼び出されると、修正子機
能ブロック９０は、基本機能ブロック７８内でアルゴリ
ズム８０の機能性を向上させるか変更させるためにアル
ゴリズム９４を実行する。しかしながら、向上させられ
たかまたは新しい機能性がもはや望まれない場合、例え
ば、チューニング手続きの終わりに、分岐点は、基本機
能ブロック７８が修正子機能ブロック９０を呼び出さな
いようにリセット可能である。
【００５２】このように、基本機能ブロック７８は、更
新された性能なしに最初に販売可能であり、これは、そ
の機能ブロックと関連するドキュメンテーションおよび
オーバーヘッドを減らす。しかしながら、基本機能ブロ
ック７８は、単に適切な修正子機能ブロック９０を、基
本機能ブロック７８が記憶されている装置に付加し、基
本機能ブロック７８のアルゴリズム８０内のポインタを
変更するだけで更新可能である。これにより、完全な新
しい基本ブロックをインストールする必要なく、また基
本機能ブロック７８を再コンパイルする必要なく、基本
機能ブロックを向上させるかまたは後日変更することが
出来、これによって、基本機能ブロック７８を容易に更
新できる。さらに、様々な修正子機能ブロックは、シス
テムを更新させることに関してユーザにより多くの選択
肢を与える同じ基本機能ブロックのために開発可能であ
る。これにより、機能ブロックプロバイダが比較的簡単
に修正子機能ブロックの様々なバージョンを与えたり更
新したりできるようにもなる。さらに、基本機能ブロッ
ク７８のアルゴリズム８０は、修正子機能ブロックに対
する標準的なインターフェースを支援するようにブロッ
クが設計される付加的な性能を与えるように修正される
必要はない。同様に、付加された機能性のための支援
は、機器構成の間またはチューニングアプリケーション
のようなカスタムアプリケーションを通じて設定された
ブロック属性により示されるように呼び出されるだけで
ある。これは、修正子機能ブロックにより与えられる特
徴がプロセスの正規動作の間に必要でないときに、メモ
リおよびＣＰＵ要件を低減させる。理解されるように、
修正子機能ブロックを用いるとき、基本機能ブロック
は、それが修正子機能ブロックを呼び出す性能（ケイパ
ビリティ）を有しなければならず、すなはちその中にひ
とつ以上のリセット可能な分岐点を有しなければならな
いという事実を除いては同じままである。
新された性能なしに最初に販売可能であり、これは、そ
の機能ブロックと関連するドキュメンテーションおよび
オーバーヘッドを減らす。しかしながら、基本機能ブロ
ック７８は、単に適切な修正子機能ブロック９０を、基
本機能ブロック７８が記憶されている装置に付加し、基
本機能ブロック７８のアルゴリズム８０内のポインタを
変更するだけで更新可能である。これにより、完全な新
しい基本ブロックをインストールする必要なく、また基
本機能ブロック７８を再コンパイルする必要なく、基本
機能ブロックを向上させるかまたは後日変更することが
出来、これによって、基本機能ブロック７８を容易に更
新できる。さらに、様々な修正子機能ブロックは、シス
テムを更新させることに関してユーザにより多くの選択
肢を与える同じ基本機能ブロックのために開発可能であ
る。これにより、機能ブロックプロバイダが比較的簡単
に修正子機能ブロックの様々なバージョンを与えたり更
新したりできるようにもなる。さらに、基本機能ブロッ
ク７８のアルゴリズム８０は、修正子機能ブロックに対
する標準的なインターフェースを支援するようにブロッ
クが設計される付加的な性能を与えるように修正される
必要はない。同様に、付加された機能性のための支援
は、機器構成の間またはチューニングアプリケーション
のようなカスタムアプリケーションを通じて設定された
ブロック属性により示されるように呼び出されるだけで
ある。これは、修正子機能ブロックにより与えられる特
徴がプロセスの正規動作の間に必要でないときに、メモ
リおよびＣＰＵ要件を低減させる。理解されるように、
修正子機能ブロックを用いるとき、基本機能ブロック
は、それが修正子機能ブロックを呼び出す性能（ケイパ
ビリティ）を有しなければならず、すなはちその中にひ
とつ以上のリセット可能な分岐点を有しなければならな
いという事実を除いては同じままである。
【００５３】フィールドバス環境において用いられると
き、修正子機能ブロック９０（この場合自動チューニン
グ機能ブロック６６）は、基礎機能ブロック（例えばＰ
ＩＤ機能ブロック６２）と同じ実行時間フレーム内で実
行されるだろう。さらに、修正子機能ブロック９０は、
ユーザにはシステム内の機能ブロックとして見える必要
はない。なぜならば、それは単に基本機能ブロック７８
のアルゴリズム８０を修正しているだけであるからだ。
しかしながら、所望であれば、自動チューナアプリケー
ションユーザインターフェースは、周知のＯＰＣプロト
コルを用いて修正子機能ブロック９０から情報を得るこ
とが出来る。さらに、単に、修正子機能ブロック９０の
コードを単に変更することにより基本機能ブロック７８
のコードを変更することは容易であるが、修正子機能ブ
ロック９０は基本機能ブロック７８よりもより簡単にシ
ステムに付加可能であり、システムから消去可能であ
る。これは、高度の制御性能の開発を非常にスピードア
ップさせ、カスタマがそれらの機能を用いる特定のアプ
リケーションを有するときに、そのカスタマが基本機能
ブロックにオーバーヘッドを付加しさえすればよいとい
うことを意味する。つまり、修正子機能ブロックに与え
られる付加的な機能性が必要でないときに、カスタマ
は、修正子機能ブロックを用いることおよびコンパイル
することなくシステムのオーバーヘッドを低減させる。
き、修正子機能ブロック９０（この場合自動チューニン
グ機能ブロック６６）は、基礎機能ブロック（例えばＰ
ＩＤ機能ブロック６２）と同じ実行時間フレーム内で実
行されるだろう。さらに、修正子機能ブロック９０は、
ユーザにはシステム内の機能ブロックとして見える必要
はない。なぜならば、それは単に基本機能ブロック７８
のアルゴリズム８０を修正しているだけであるからだ。
しかしながら、所望であれば、自動チューナアプリケー
ションユーザインターフェースは、周知のＯＰＣプロト
コルを用いて修正子機能ブロック９０から情報を得るこ
とが出来る。さらに、単に、修正子機能ブロック９０の
コードを単に変更することにより基本機能ブロック７８
のコードを変更することは容易であるが、修正子機能ブ
ロック９０は基本機能ブロック７８よりもより簡単にシ
ステムに付加可能であり、システムから消去可能であ
る。これは、高度の制御性能の開発を非常にスピードア
ップさせ、カスタマがそれらの機能を用いる特定のアプ
リケーションを有するときに、そのカスタマが基本機能
ブロックにオーバーヘッドを付加しさえすればよいとい
うことを意味する。つまり、修正子機能ブロックに与え
られる付加的な機能性が必要でないときに、カスタマ
は、修正子機能ブロックを用いることおよびコンパイル
することなくシステムのオーバーヘッドを低減させる。
【００５４】この説明は、単一の自動チューニング機能
ブロック６６と単一のチューニングコントローラ７１と
を有する自動チューナの実現化およびこれを用いること
に向けられてきたが、自動チューナは、単一または多数
のチューニングコントローラ７１、および／または異な
る装置に位置する多数の自動チューニング機能ブロック
６６を含むことが可能であることが理解されるだろう。
さらに、単一の自動チューニング機能ブロック６６は、
同じ装置内で多数の異なる制御ブロックの動的データキ
ャプチャ段階を実行するのに用いられることが出来、そ
してそのようなわけで２つ以上の制御ブロックを有する
装置は依然としてひとつの自動チューニング機能ブロッ
クを有する必要があるだけである。同様に、同じ種類の
自動チューニング機能ブロックは、異なる種類の制御ブ
ロック（ＰＩ、ＰＩＤおよびファジイ論理制御ブロック
のような）とともに用いられることが出来る。なぜなら
ば、同じ動的データキャプチャ技術を、これらの異なる
種類の制御要素の各々を有するループのために用いるこ
とが出来るからである。自動チューニング機能ブロック
は、外部プロセス制御通信プロトコル（フィールドバス
プロトコル）を用いて実現可能であり、フィールドバス
プロトコルにより特定されかつこれにより支援される様
々な機能ブロックと同様であるかまたは同じである機能
ブロックを含め、なんらかの種類の機能ブロックと通信
するのに用いられて良い。さらに、自動チューニング機
能ブロックはここではフィールドバス「機能ブロック」
として述べられているが、ここで「機能ブロック」とい
う表現を用いることは、フィールドバスプロトコルが機
能ブロックとして特定するものに限定されないが、その
かわりに、なんらかの種類の制御システムおよび／また
は通信プロトコルと関連し、なんらかの制御機能を実行
するのに用いられるどんな他の種類のブロック、プログ
ラム、ハードウェア、ファームウェアなどを含む。この
ように、機能ブロックは典型的にはオブジェクト指向プ
ログラミング環境内でオブジェクトの形をとっている
が、その必要はなく、その代わりに、プロセス制御環境
内で特定の制御（入力および出力を含む）機能を実行す
るのに用いられる他の論理ユニットであってよい。
ブロック６６と単一のチューニングコントローラ７１と
を有する自動チューナの実現化およびこれを用いること
に向けられてきたが、自動チューナは、単一または多数
のチューニングコントローラ７１、および／または異な
る装置に位置する多数の自動チューニング機能ブロック
６６を含むことが可能であることが理解されるだろう。
さらに、単一の自動チューニング機能ブロック６６は、
同じ装置内で多数の異なる制御ブロックの動的データキ
ャプチャ段階を実行するのに用いられることが出来、そ
してそのようなわけで２つ以上の制御ブロックを有する
装置は依然としてひとつの自動チューニング機能ブロッ
クを有する必要があるだけである。同様に、同じ種類の
自動チューニング機能ブロックは、異なる種類の制御ブ
ロック（ＰＩ、ＰＩＤおよびファジイ論理制御ブロック
のような）とともに用いられることが出来る。なぜなら
ば、同じ動的データキャプチャ技術を、これらの異なる
種類の制御要素の各々を有するループのために用いるこ
とが出来るからである。自動チューニング機能ブロック
は、外部プロセス制御通信プロトコル（フィールドバス
プロトコル）を用いて実現可能であり、フィールドバス
プロトコルにより特定されかつこれにより支援される様
々な機能ブロックと同様であるかまたは同じである機能
ブロックを含め、なんらかの種類の機能ブロックと通信
するのに用いられて良い。さらに、自動チューニング機
能ブロックはここではフィールドバス「機能ブロック」
として述べられているが、ここで「機能ブロック」とい
う表現を用いることは、フィールドバスプロトコルが機
能ブロックとして特定するものに限定されないが、その
かわりに、なんらかの種類の制御システムおよび／また
は通信プロトコルと関連し、なんらかの制御機能を実行
するのに用いられるどんな他の種類のブロック、プログ
ラム、ハードウェア、ファームウェアなどを含む。この
ように、機能ブロックは典型的にはオブジェクト指向プ
ログラミング環境内でオブジェクトの形をとっている
が、その必要はなく、その代わりに、プロセス制御環境
内で特定の制御（入力および出力を含む）機能を実行す
るのに用いられる他の論理ユニットであってよい。
【００５５】ここで説明された自動チューニング機能ブ
ロックおよびチューングコントローラは好ましくは、コ
ントローラまたは他のプロセス制御装置内に記憶された
ソフトウェアで実行されているが、それらは、所望のご
とくハードウェア、ファームウェア、などで代替的にま
たは付加的に実行されてもよい。ソフトウェアで実行さ
れるときは、本発明の自動チューニング機能ブロックお
よびチューニングコントローラは、磁気ディスク、レー
ザディスク、または他の記憶媒体上のようなコンピュー
タ読み取可能なメモリ内で、コンピュータ、コントロー
ラー、フィールド装置のＲＡＭまたはＲＯＭなどにおい
て記憶されてよい。同様に、このソフトウェアは、電話
回線、インターネットなどのような通信チャンネルによ
ってを含め、公知のまたは所望の送り方法によって、ユ
ーザまたは装置に送られても良い。
ロックおよびチューングコントローラは好ましくは、コ
ントローラまたは他のプロセス制御装置内に記憶された
ソフトウェアで実行されているが、それらは、所望のご
とくハードウェア、ファームウェア、などで代替的にま
たは付加的に実行されてもよい。ソフトウェアで実行さ
れるときは、本発明の自動チューニング機能ブロックお
よびチューニングコントローラは、磁気ディスク、レー
ザディスク、または他の記憶媒体上のようなコンピュー
タ読み取可能なメモリ内で、コンピュータ、コントロー
ラー、フィールド装置のＲＡＭまたはＲＯＭなどにおい
て記憶されてよい。同様に、このソフトウェアは、電話
回線、インターネットなどのような通信チャンネルによ
ってを含め、公知のまたは所望の送り方法によって、ユ
ーザまたは装置に送られても良い。
【００５６】また、本発明の自動チューナは、一組のフ
ィールドバス装置を用いて非集中化または分散化した方
法でプロセス制御機能を実行するプロセス制御ネットワ
ークと関連して詳細に説明されたが、本発明の自動チュ
ーナは、アナログおよび／またはディジタル通信を支援
する２線式バスおよびプロトコル以外のものを信頼する
プロトコルを含め、他の種類のフィールド装置および通
信プロトコルを用いて制御機能を実行するプロセス制御
ネットワークとともに用いられて良いことが理解される
だろう。例えば、本発明の自動チューナは、ＨＡＲＴ、
ＰＲＯＦＩＢＵＳなどの通信プロトコル、または既存で
あるか将来において開発されるかもしれない他の通信プ
ロトコルに従う装置を用いるプロセス制御ネットワーク
において用いられることが出来る。
ィールドバス装置を用いて非集中化または分散化した方
法でプロセス制御機能を実行するプロセス制御ネットワ
ークと関連して詳細に説明されたが、本発明の自動チュ
ーナは、アナログおよび／またはディジタル通信を支援
する２線式バスおよびプロトコル以外のものを信頼する
プロトコルを含め、他の種類のフィールド装置および通
信プロトコルを用いて制御機能を実行するプロセス制御
ネットワークとともに用いられて良いことが理解される
だろう。例えば、本発明の自動チューナは、ＨＡＲＴ、
ＰＲＯＦＩＢＵＳなどの通信プロトコル、または既存で
あるか将来において開発されるかもしれない他の通信プ
ロトコルに従う装置を用いるプロセス制御ネットワーク
において用いられることが出来る。
【００５７】本発明は、具体例を参照して説明された
が、これらは、あくまでも例示的であり、本発明を限定
するものではないが、本発明の精神および範囲を逸脱す
ることなく、開示された実施の形態に、変更、追加、お
よびまたは消去を加えてよいことは当業者には明らかで
ある。
が、これらは、あくまでも例示的であり、本発明を限定
するものではないが、本発明の精神および範囲を逸脱す
ることなく、開示された実施の形態に、変更、追加、お
よびまたは消去を加えてよいことは当業者には明らかで
ある。
【図１】自動チューナを用いる分散化制御要素を有する
プロセス制御ネットワークの概略的なブロック図であ
る。
プロセス制御ネットワークの概略的なブロック図であ
る。
【図２】分散化プロセス制御環境内の制御ループにおい
て用いられる自動チューナの実施の形態の概略的なブロ
ック図である。
て用いられる自動チューナの実施の形態の概略的なブロ
ック図である。
【図３】分散化および集中化制御要素の両方を有するプ
ロセス制御環境内で制御ループにおいて用いられる自動
チューナのさらなる実施の形態の概略的なブロック図で
ある。
ロセス制御環境内で制御ループにおいて用いられる自動
チューナのさらなる実施の形態の概略的なブロック図で
ある。
【図４】集中化制御要素を有するプロセス制御環境内の
制御ループにおいて用いられる自動チューナのさらなる
実施の形態の概略的なブロック図である。
制御ループにおいて用いられる自動チューナのさらなる
実施の形態の概略的なブロック図である。
【図５】プロセス制御環境内で修正子機能ブロックとし
て実行される自動チューニング機能ブロックの概略的な
ブロック図である。
て実行される自動チューニング機能ブロックの概略的な
ブロック図である。
４４ 第１の装置 １４ 第２の装置 ６２ 制御要素 ４４ 第１のチューニング要素 ６７ 制御要素コントローラ ６８ データ収集ユニット ７９ コミュニケータ ７１ 第２のチューニング要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス エル． スティーブンソン アメリカ合衆国 78681 テキサス ラウ ンド ロック セイバートゥース ドライ ブ 16904 (72)発明者 ウィルヘルム ケー． ウォズニス アメリカ合衆国 78681 テキサス ラウ ンド ロック ヒルサイド ドライブ 17004
Claims (29)
- 【請求項１】 通信ネットワークによって通信結合され
た第１および第２の装置と、第１の装置内に位置した制
御要素とを有するプロセス制御システムにおいて用いら
れる自動チューナであって、 第１の装置内に位置した第１のチューニング要素を含
み、前記第１のチューニング要素は、 第１の装置内で制御要素に通信結合され、チューニング
手続きの間に制御要素の動作を制御するように適合され
る制御要素コントローラと、 チューニング手続きの間に生成されたデータを集めるデ
ータ収集ユニットと、 通信ネットワークによって第２の装置にプロセス特性情
報を伝えるコミュニケータとを含み、前記自動チューナ
はさらに、 第２の装置内に位置し、通信ネットワークを介して第１
のチューニング要素に通信結合された第２のチューニン
グ要素を含み、前記第２のチューニング要素は、プロセ
ス特性情報から制御要素のためのチューニングパラメー
タを決定する自動チューナ。 - 【請求項２】 前記第１のチューニング要素はさらに、
集められたデータからプロセス特性を計算するプロセス
特性計算機をさらに含み、プロセス特性情報は計算され
たプロセス特性を示す、請求項１に記載の自動チュー
ナ。 - 【請求項３】 プロセス特性情報は、集められたデータ
を含む、請求項１に記載の自動チューナ。 - 【請求項４】 前記第２のチューニング要素は、特定の
種類の制御要素のためのチューニングパラメータを決定
するのに用いられる一組の規則を含む、請求項１に記載
の自動チューナ。 - 【請求項５】 一組の規則は、比例・積分・微分制御要
素のためのチューニングパラメータを決定するように構
成される、請求項４に記載の自動チューナ。 - 【請求項６】 一組の規則は、比例・積分制御要素のた
めのチューニングパラメータを決定するように構成され
る、請求項４に記載の自動チューナ。 - 【請求項７】 一組の規則は、ファジイ論理制御要素の
ためのチューニングパラメータを決定するように構成さ
れる、請求項４に記載の自動チューナ。 - 【請求項８】 一組の規則は、ニューラルネットワーク
を用いてチューニングパラメータを決定するように構成
される、請求項４に記載の自動チューナ。 - 【請求項９】 第２のチューニング要素は、複数組の規
則を含み、該複数組の規則の各々は、異なる種類の制御
要素のためのチューニングパラメータを決定するように
構成される、請求項１に記載の自動チューナ。 - 【請求項１０】 第１の装置はフィールドバス装置であ
り、前記第１のチューニング要素は、フィールドバスプ
ロトコルに従う自動チューナ機能ブロックである、請求
項１に記載の自動チューナ。 - 【請求項１１】 前記第２のチューニング要素は、決定
されたチューニングパラメータを制御要素に送る、請求
項１に記載の自動チューナ。 - 【請求項１２】 前記第２のチューニング要素は、プロ
セス制御システムと関連する集中化コントローラ内に位
置している、請求項１に記載の自動チューナ。 - 【請求項１３】 前記第２のチューニング要素は、プロ
セス制御システムと関連するユーザワークステーション
内に位置している、請求項１に記載の自動チューナ。 - 【請求項１４】 第１の装置はフィールド装置である、
請求項１に記載の自動チューナ。 - 【請求項１５】 前記第１のチューニング要素は第１の
フィールド装置内に位置し、前記第２のチューニング要
素は第２のフィールド装置内に位置する、請求項１に記
載の自動チューナ。 - 【請求項１６】 第３の装置内に位置した第３のチュー
ニング要素をさらに含み、第３の装置はさらなる制御要
素を含み、前記第３のチューニング要素は、 第３の装置内でさらなる制御要素に通信結合され、さら
なるチューニング手続きの間にさらなる制御要素の動作
を制御するように適合される第２の制御要素コントロー
ラと、 さらなるチューニング手続きの間に生成されたデータを
集める第２のデータ収集ユニットと、 さらなる制御要素のためのチューニングパラメータを決
定するのに用いるために、通信ネットワークによって第
２の装置にさらなる制御要素と関連するプロセス特性情
報を伝える第２のコミュニケータとを含む、請求項１に
記載の自動チューナ。 - 【請求項１７】 通信ネットワークによって通信結合さ
れた第１および第２の装置と、第１および第２の装置の
各々内でソフトウェアを実行することが出来るプロセッ
サと、第１および第２の装置内の各々内のメモリと、第
１の装置内に位置する制御要素とを有するプロセス制御
システムにおいてチューニング手続きを実行するのに用
いられる自動チューナであって、 第１の装置のメモリ内に記憶され、第１の装置のプロセ
ッサ上で実行されるように適合されるチューニング機能
ブロックソフトウェアを含み、前記チューニング機能ブ
ロックソフトウェアは、 チューニング手続きの間に第１の装置内の制御要素の動
作を制御する制御ルーチンと、 チューニング手続きの間に生成されたデータを集め、第
１の装置のメモリ内に集められたデータを記憶するデー
タ収集ルーチンと、 通信ネットワークによってプロセス特性情報を第２の装
置に伝える通信ルーチンとを含み、前記自動チューナは
さらに、 第２の装置のメモリ内に記憶され、プロセス特性情報か
ら第１の装置の制御要素のためのチューニングパラメー
タを決定する第２の装置のプロセッサ上で実行されるよ
うに適合されるチューニングパラメータ計算ソフトウェ
アを含む、自動チューナ。 - 【請求項１８】 前記チューニング機能ブロックソフト
ウェアは、集められたデータからプロセス特性を計算す
るプロセス特性計算ルーチンを含み、プロセス特性情報
は、計算されたプロセス特性を示す、請求項１７に記載
の自動チューナ。 - 【請求項１９】 前記チューニングパラメータ計算ソフ
トウェアは、計算されたプロセス特性から特定の種類の
制御要素のためのチューニングパラメータを決定するの
に用いられる一組の規則を含む、請求項１８に記載の自
動チューナ。 - 【請求項２０】 一組の規則は、比例・積分・微分制御
要素のためのチューニングパラメータを決定するように
構成される、請求項１９に記載の自動チューナ。 - 【請求項２１】 一組の規則は、ファジイ論理制御要素
のためのチューニングパラメータを決定するように構成
される、請求項１９に記載の自動チューナ。 - 【請求項２２】 一組の規則は、ニューラルネットワー
クを用いてチューニングパラメータを決定するように構
成される、請求項１９に記載の自動チューナ。 - 【請求項２３】 第１の装置はフィールドバスフィール
ド装置であり、前記チューニング機能ブロックソフトウ
ェアは、フィールドバスプロトコルに従う自動チューナ
機能ブロックである、請求項１８に記載の自動チュー
ナ。 - 【請求項２４】 通信ネットワークによって通信結合さ
れた第１の装置および第２の装置を有するプロセス制御
システムの第１の装置内に位置した制御要素をチューニ
ングする方法であって、 第１の装置内に記憶された制御手続きを実行して制御要
素の動作を制御し、それによってチューニング手続きを
実行するステップと、 第１の装置においてチューニング手続きの間に生成され
たデータを集めるステップと、 通信ネットワークによって、集められたデータから展開
されたプロセス特性情報を第２の装置に伝えるステップ
と、 第２の装置においてプロセス特性情報から制御要素のた
めのチューニングパラメータを決定するステップとを含
む、制御要素をチューニングする方法。 - 【請求項２５】 第１の装置において、集められたデー
タからプロセス特性を決定するステップをさらに含み、
プロセス特性情報は、決定されたプロセス特性を示す、
請求項２４に記載の制御要素をチューニングする方法。 - 【請求項２６】 プロセス特性情報は集められたデータ
を含む、請求項２４に記載の制御要素をチューニングす
る方法。 - 【請求項２７】 前記チューニングパラメータを決定す
るステップは、第２の装置内で特定の種類の制御要素の
ためのチューニングパラメータを決定するのに用いられ
る一組の規則を記憶するステップと、記憶された一組の
規則を用いて、プロセス特性情報に基づいてチューニン
グパラメータを決定するステップとを含む、請求項２４
に記載の制御要素をチューニングする方法。 - 【請求項２８】 前記チューニングパラメータを決定す
るステップは、複数組の規則を記憶するステップを含
み、該複数組の規則の各々は異なる種類の制御要素のた
めのチューニングパラメータを決定するように構成さ
れ、前記決定するステップはさらに、チューニングされ
ている制御要素の種類に依って複数組の規則のうちの異
なるものを用いるステップを含む、請求項２４に記載の
制御要素をチューニングする方法。 - 【請求項２９】 前記チューニングパラメータを決定す
るステップの後に、通信ネットワークによってチューニ
ングパラメータを制御要素に送るステップをさらに含
む、請求項２４に記載の制御要素をチューニングする方
法。
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