JP2002523820A - 抵抗型プロセス制御装置の診断 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 抵抗型プロセス制御装置の診断を提供する。 【解決手段】プロセス制御システム（２）内の装置は、抵抗（２１２）を有する電気素子（２１０）を含む。前記素子（２１０）に接続された自己発熱回路（２０８）は、素子（２１０）の抵抗（２１２）に関係する自己発熱信号を供給する。診断回路（２０２）は、自己発熱信号出力の関数として診断出力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の背景 本発明は、プロセス制御産業で用いられる型式の装置に関する。より詳細には
、本発明は、診断が抵抗の関数であるようなプロセス制御装置の診断に関する。

【０００２】 プロセス制御装置は、プロセス変数を監視して産業工程を制御するために用い
られる。例えば、あるプロセス制御伝送器は温度を監視し、その情報を制御室へ
伝送する。さらに、バルブ（弁）コントローラなどのプロセスコントローラがプ
ロセスを制御するために用いられる。

【０００３】 センサが素子あるいはその他の部品を制御したり、苛酷な環境にさらされたり
するのにつれて、システムの精度は低下する傾向がある。装置を定期的に再較正
することによって、この精度低下を補正することが可能である。そのためには、
典型的には、作業者が現場に入り、装置を現場で較正することが要求される。こ
のことは不便であり、また作業者にとっては時間の浪費である。さらに、究極的
な故障に先立って、装置の状態を判定することは困難である。

【０００４】 装置あるいはその部品が老朽化するにつれて、それらを定期的に交換すること
も必要である。しかしながら、いつ、そのような交換をしなければならないかを
正確に決定することは難しい。したがって、典型的には、部品はその故障よりも
十分前に交換されるし、またある場合には、予定外のシステム停止を余儀なくさ
せるような予期しない時に故障したりする。

【０００５】 発明の概要 プロセス制御システム内の装置は、抵抗を有する電気素子を含む。前記素子に
接続された自己発熱回路は、電気素子の抵抗に関係する自己発熱信号を供給する
。診断回路は、自己発熱信号出力の関数として、例えば素子の推定残寿命や較正
出力などの出力を供給する。

【０００６】 図面の簡単な説明 図１は、本発明による伝送器を含むプロセス制御システムを示す。 図２は、本発明の伝送器のブロック図である。 図３は、本発明の１つの実施例による伝送器の簡略化された流れ図である。 図４は、本発明のある実施例による簡略化されたブロック図である。 図５は、本発明によるプロセス制御装置の簡略化されたブロック図である。 図６は、本発明の１つの実施例によるコリオリ流量計の簡略化されたブロック
図である。

【０００７】 好ましい実施例の詳細な説明 図１は、それぞれ２線式プロセス制御ループ６および１４を介して制御室４に
電気的に接続され、現場に設置される温度伝送器４０およびバルブコントローラ
１２を含むプロセス制御システム２を示す図である。マニホールド上に設置され
、マニホールドを介してパイプに連結された伝送器４０は、プロセスパイプ８内
のプロセス流体のプロセス変数を監視する。本発明は、プロセス制御装置内のあ
らゆる電気素子に適用できる。抵抗を有するプロセス変数センサは、例えば圧力
、流量、ｐH、濁度、レベル用等のセンサを含む。

【０００８】 １つの実施例では、伝送器４０はループ６を流れる電流を制御することによっ
て、ループ６を介して、温度情報を制御室４に伝送する温度伝送器である。例え
ば、ループ６を通る電流は、４〜２０ｍＡの間で制御されて、温度を示すように
較正されることができる。本発明による伝送器は、ＨＡＲＴ（登録商標）あるい
はフィールドバス（Fieldbus）などの全デジタルプロトコルの様式で、付加的あ
るいは選択的に、ループ６を介して、温度に関するデジタル情報を制御室４に伝
送することができる。伝送器４０は、本明細書によって詳細に説明される回路を
含み、その回路は、センサの動作に関する高等な診断を提供する。

【０００９】 本発明の１つの特徴は、時には線形関係であるような、ＲＴＤセンサの「アル
ファ」（alpha）を示す自己発熱（ＳＨ）の緊密な相関関係の認識を含む。周知
のとおり、センサのアルファは、センサの較正に関連があり、故にセンサの寿命
に関連がある。したがって、ＳＨ指標を測定すれば、センサの寿命を推定するこ
とができる。さらにセンサ出力は、劣化の量（例えば、ＳＨ指標の予め設定した
値と現在の実際値との差）の関数としてリアルタイムで補正されることができる
。このことによって、伝送器出力は自動補正される。

【００１０】 本発明の１つの特徴は、伝送器内の抵抗性素子のＳＨ指標を決定するための新
しい技術を含む。典型的には、従来技術による自己発熱指標測定は、印加された
電流による素子内の温度変化を監視することによって実行された。しかしながら
プロセス制御装置では、電力に制限があり、温度測定を別個に行なわなければな
らないので、前述のような測定を実行することは実用的でない。本発明は、電気
素子への入力電力の与えられた変化に対する電気素子の抵抗の変化として、自己
発熱指標を定義することを含む。

【００１１】 この技術は、温度に対して較正されるための抵抗性素子を必要としないので、
プロセス制御装置にとって好ましい。さらにこの技術は、素子をプロセスから取
り外す必要がないので、プロセスを中断することによる問題なしに、しかも費用
をかけずに、（瞬時的な）リアルタイム・データを収集することができる。自己
発熱指標は、プロセス制御装置内で、２つの異なる入力電流、例えば５ｍＡと１
５ｍＡとを電気素子に印加することによって計算されることができる。その結果
として生ずる、抵抗両端間の電圧が測定され、前記２つの異なる電流値での素子
の抵抗が、例えば式Ｒ＝Ｖ／Ｉを用いて計算される。素子に供給される電力は、
Ｐ＝Ｉ・Ｖとして２つの異なる電流に対して決定される。自己発熱指標は式１に
よって計算される。 ＳＨＩ＝（Ｒ₁−Ｒ₂）／（Ｐ₁−Ｐ₂） 式１

【００１２】 本発明は、プロセスシステム制御システム内の任意の多数の場所で実行される
ことができる。特に、ソフトウェアおよびマイクロプロセッサで実現される本発
明は、中央コントローラ、あるいはバルブ、モータ、またはスイッチなどの最終
制御素子内に備わることができる。さらに、フィールドバス、プロフィバス（Pr
ofibus）、およびその他の最新のデジタルプロトコルは、本発明を実行するため
のソフトウェアがプロセス制御システム内の素子間で伝送されることを可能にし
、またプロセス変数が１つの伝送器内で感知された後に前記ソフトウェアへ送ら
れることを可能にする。

【００１３】 図２は、ＲＤＴ温度センサ１０に接続された温度伝送器４０内に装備される本
発明の簡略化されたブロック図である。伝送器４０は端子ブロック４４、電流源
４５、マルチプレクサ４６、差動増幅器４８、高精度Ａ／Ｄ変換器５０、マイク
ロプロセッサ５２、クロック回路５４、メモリ５６、および入出力回路５８を含
む。

【００１４】 端子ブロック４４は、例えばＲＴＤ温度センサ１０に接続されるための端子１
〜４を含む。センサ１０は伝送器４０の内部および外部のどちらにも配置される
ことができる。センサ１０は抵抗Ｒ₁を有するＲＴＤセンサ素子６１を含み、そ
の抵抗Ｒ₁は環境温度の変化によって変化する。リード１６は、４つの素子リー
ド６２、６４、６６、および６８を含む。リード６２はセンサ素子６１と端子４
との間に、リード６４はセンサ素子６１と端子３との間に、リード６６はセンサ
素子６１と端子２との間に、またリード６８はセンサ素子６１と端子１との間に
それぞれ接続される。

【００１５】 電流源４５は端子ブロック４４と接続され、端子４、センサ素子６１、端子１
、基準抵抗Ｒ_REF、プルダウン抵抗Ｒ₂、およびグランド端子７２を通る測定電流
Ｉ_Sを供給する。センサ素子６１は端子２と端子３との間に、抵抗Ｒ₁すなわちセ
ンサ素子６１の温度の関数である電圧降下を生じる。基準抵抗Ｒ_REFが端子１と
プルダウン抵抗Ｒ₂との間に接続される。

【００１６】 マルチプレクサ４６は２つの部分、すなわち、差動増幅器４８の非反転入力に
接続された出力を有する能動マルチプレクサ、および差動増幅器４８の反転入力
に接続された出力を有する基準マルチプレクサに分けられる。

【００１７】 マイクロプロセッサ５２はマルチプレクサ４６を制御し、端子１〜３からの信
号を含む適当なアナログ信号の組を差動増幅器４８の非反転および反転入力へ選
択供給する。差動増幅器４８はＡ／Ｄ変換器５０に接続された出力を有する。あ
る実施例では、Ａ／Ｄ変換器５０は１７ビットの精度および１４サンプル／秒の
変換率（速度）を有する。Ａ／Ｄ変換器５０は、差動増幅器４８の出力に生じた
電圧をデジタル値に変換し、分析のため、あるいは入出力回路５８を介してプロ
セス制御ループ６上で通信するために、その値をマイクロプロセッサ５２へ供給
する。

【００１８】 好ましい実施例では、入出力回路５８は、選択されたプロトコルによる周知の
手法で、ループ６を介するアナログあるいは双方向デジタル通信を行なうための
、ＨＡＲＴ（登録商標）通信部、フィールドバス（FIELDBUS）通信部、および４
−２０ｍＡアナログループ部を含む。他のプロトコルもまた用いられることがで
きる。例えば、分離した電圧源から電力を受ける４線式構造が使用可能である。
ループ６はまた、入出力回路５８を通じて、伝送器４０の多数の部品に給電もす
る。伝送器４０は、全面的に（完全に）２線式ループ６によって給電されるのが
好ましい。

【００１９】 メモリ５６はマイクロプロセッサ５２のための命令および情報を記憶し、マイ
クロプロセッサ５２はクロック回路６０によって決定される速度で作動する。ク
ロック回路６０は、リアルタイムクロックとプレシジョン（精細：precision）
高速クロックとを含み、それらはＡ／Ｄ変換器５０の動作シーケンスのためにも
用いられる。マイクロプロセッサ５２は、マルチプレクサ４６およびＡ／Ｄ変換
器５０の制御、ループ６を介する通信の制御、温度補償、伝送器構造の変数の記
憶、およびセンサ診断の遂行を含む様々な機能を果たす。

【００２０】 マイクロプロセッサ５２は次の式２を用いてＲＴＤセンサ素子６１の温度を計
算する。 Ｒ₁＝（Ｒ_REFNOM）Ｖ_R1／Ｖ_RRFEF 式２ ここで、Ｒ₁＝ＲＴＤセンサ素子６１の抵抗、 Ｖ_R1＝ＲＴＤセンサ素子６１両端間の電圧降下、 Ｖ_RRFEF＝抵抗Ｒ_REF両端間の電圧降下、 Ｒ_REFNOM＝基準抵抗Ｒ_REFの、および／あるいはメモリ５６に記 憶された抵抗の公称抵抗（Ω）

【００２１】 マイクロプロセッサ５２は、端子２と端子３との間にあるＲＴＤセンサ素子６
１の両端間の電圧降下Ｖ_R1、および基準抵抗Ｒ_REFの両端間の電圧降下（Ｖ_RREF
）をマルチプレクサ４６によって測定する。図２に示されるような４線式抵抗測
定では、電流Ｉ_Sのほとんど全てが端子１と端子４との間を流れるので、端子２
および端子３への接続部での電圧降下は大幅に低減され、その結果、測定の精度
にほとんど影響を与えない。マイクロプロセッサ５２は、メモリ３０に記憶され
たルックアップ表あるいは適切な数式によって、測定された抵抗Ｒ₁を温度単位
に変換する。

【００２２】 例えば、前記式の１つは次のカレンダ−ヴァン デュ−ゼン（Callender-Van
Dusen）式である。 Ｒ（ｔ）＝Ｒ₀[１＋α{ｔ−δ(ｔ／１００)(ｔ／１００−１) −β(ｔ／１００−１) (ｔ／１００)³}] 式３ ここで、Ｒ（ｔ）＝温度ｔでの抵抗（Ω）、 Ｒ₀＝温度０での抵抗（Ω）、 ｔ＝温度（℃）、 α、δ、β＝較正定数、 ｔ＞０℃の時、β＝０である。

【００２３】 しかしながら、記憶されたルックアップ表あるいは式２のどちらも、特定のＲ
ＴＤ温度センサのためには適当に較正されなければならない。さらに前記のよう
な較正は、時間の経過にともない、センサのアルファ（α）がドリフトするのに
従って変化する傾向がある。定数α、Ｒ₀、およびδを正確に決定するために、
多数の正しい温度値を取得するように、ＲＴＤの較正には正確な温度計基準が必
要である。式３および伝送器較正は、ローズマウント社によって発行され、援用
によって本発明書に組み込まれた、１９８５年２月付けのＰＲＴハンドブック・
ブルテン（Bulletin）に説明されている。

【００２４】 ＳＨ指標は、電流源１４０をセンサ素子６１に接続するようにマイクロプロセ
ッサ５２がスイッチ１３８を作動する時に計算される。式１のＰ₁およびＲ₁は、
センサ６１を流れる電流源１４０からの電流Ｉ_SHを用いて計算される。マイクロ
プロセッサ５２は、電流源４５からの電流Ｉ_SによってP₂およびR₂を決定する。
ＳＨ指標は式１を用いて計算される。伝送器４０がループ６から完全に給電され
る場合には、電流Ｉ_SHおよびＩ_Sはループ６内の電流Ｉに制限され、伝送器４０
内の回路を作動するために必要とされるいかなる電流よりも少ない。

【００２５】 マイクロプロセッサ５２は、ＳＨ指標を用いて伝送器４０の動作に関する診断
を実行する。伝送器４０内に診断回路を実現（形成）するための多数の実施例を
以下に述べる。前記診断はセンサの健全さを判定すること、差し迫ったセンサの
故障を示すことがある残寿命を推定すること、あるいは温度測定を自動補正する
ことなどを含む。

【００２６】 本発明の他の特徴は、アルファ（α）およびＲ₀内のドリフトによる誤差を低
減するために、自己発熱指標を用いて温度測定を補正することを含む。ＲＴＤセ
ンサが老朽化するにつれて、センサのための定数アルファ（α）およびＲ₀（式
３に代入される）が変化し、その結果、温度測定の不正確さを生じさせる。ＳＨ
指標と、アルファ（α）およびＲ₀内のドリフトによって生じる温度測定の誤差
との間には、実質的な直線関係が存在することが発見された。温度は次式を用い
て補正される。 Ｔ_corrected＝Ｔ_measured・ΔＳＨＩ・Ｋ 式４ ここで、Ｔ_measuredは測定された温度であり、 Ｋは比例定数であり、 ΔＳＨＩは自己発熱指標の変化であり、また Ｔ_correctedは自動補正された温度である。

【００２７】 図３は、ＳＨ指標の関数としての温度出力の自動補正に関して本発明を示す流
れ図１５０である。図１５０は、図２のマイクロプロセッサ５２によって典型的
に実行される動作を示す。ブロック１５２で、例えばメモリ５６から、自己発熱
指標（ＳＨＩ₁）の先行値が取得される。この値は製造時にメモリ内に記憶され
るか、マイクロプロセッサ５２によって事前に生成されるか、または伝送器が指
示されたとき、もしくは伝送器４０の動作中の予め選定された時でさえも決定し
て記憶されることができる。

【００２８】 ブロック１５４で、ＳＨ指標の現在値（ＳＨ₂）がマイクロプロセッサ５２に
よって決定される。もしも、変化の割合ｍが許容変化割合の最大値（ｍ_MAX）以
上である場合には、判断ブロック１５８が警報出力を供給する。一般的には、Ｓ
ＨＩ₂とＳＨＩ₁との差を示す値がブロック１５６で決定（評価）される。このよ
うな差の決定機能のための好ましい方法は、２つのＳＨＩ値の時間に対する傾き
を計算することである。しかしながら、差の大きさを評価するその他の方法（そ
のいくつかは、閾値に対してＳＨＩ₂を単に比較するように単純である）がブロ
ック１５６なしに実行されることもできる。

【００２９】 出力は、例えばループ６を介して伝送され、故障が差し迫っており、交換が必
要である程度にまでセンサが劣化してしまったことを示すことができる。１９９
６年１１月７日に出願された米国親特許出願第０８／７４４，９８０号で述べら
れているような、他の型式の診断もまた実行されることができる。ｍ_MAXの値は
メモリ５６に記憶され、かつ特定のプロセスのためにユーザが所望する正確さに
基づいて構成することが可能（user configuration）である。ブロック１５８の
警報機能はオプションであるが、本発明にとっては好ましいものである。

【００３０】 警報状態が存在しない場合には、制御は判定ブロック１６０に進み、測定され
た自己発熱指標（ＳＨＩ₂）が記憶された自己発熱指標（ＳＨＩ₁）と比較される
。それらがほとんど等しい場合には、制御はブロック１６２に進み、温度が決定
される。一方、もしも２つの値に差がある場合には、ブロック１６４で、マイク
ロプロセッサ５２によって、式４のΔＳＨＩのための新しい値が計算される。さ
らに他の一層複雑な曲線当てはめ技術が、ＳＨＩをセンサ較正と相関させるため
に用いられることができる。制御はブロック１６２に進み、式４のΔＳＨＩのた
めの新しい値が温度を決定するのに用いられる。ΔＳＨＩのための新しい値は、
前回の値に代ってメモリに記憶される。

【００３１】 図３に示された様々な機能は、プロセス制御装置内、制御室内、オフサイト（
off-site）配設されたコンピュータ内、あるいはそれらの配置の組合せ内で、遠
隔的に実行されることができる。一般的には、本発明はプロセスシステム制御シ
ステム内の任意の多数の場所で実行されることができる。例えば、ソフトウェア
およびマイクロプロセッサで実現される本発明は、中央コントローラ内に配置さ
れることができ、あるいは図１に示されるようなバルブ、モータ、またはスイッ
チなどの最終制御素子内にさえも配備されることができる。

【００３２】 さらに、フィールドバス、プロフィバス、およびその他の最新のデジタルプロ
トコルは、本発明を実行するソフトウェアがプロセス制御システム内の素子間で
交信されることを可能にし、またプロセス変数が１つの伝送器内で感知された後
に前記ソフトウェアへ伝送されることを可能にする。

【００３３】 本発明の診断回路の１つの実施例は、ＳＨ指標の関数である実験モデルや多項
式曲線への当てはめ（fitting）を用いる。例えば、推定残寿命を計算するため
に、ＳＨ指標の関数である多項式が用いられる。定数および／あるいは式は、２
線式ループを介して伝送器４０へ送られることができる。他の診断回路は多層神
経回路網で実現される。異なる目標のための神経回路網モデルを開発するために
、多数の訓練アルゴリズムが用いられることができるけれども、１つの実施例は
、１組の入力と出力Ｓ（複数）との間の非線形関係を獲得するであろう神経回路
網モジュールを開発するために、周知のバックプロパゲーション（Backpropagat
ion）回路網（ＢＰＮ）を含む。

【００３４】 診断回路５２の他の実施例は、１組のｉｆ−ｔｈｅｎルールを用いて温度セン
サＲＴＤ６１の状態についての結論に達するものである。ＳＨ指標が監視され、
その現在値が上限および下限値と比較される。上限および下限値は、多数のＲＴ
Ｄセンサのテストによって実験的に設定される。決定は比較結果に基づいてなさ
れる。

【００３５】 本発明の他の特徴では、ＳＨ指標の変化の割合（ＲＯＣ）がセンサ６１の期待
寿命と相関付けられる。センサの推定残寿命が最小値以下に低下した時の警報を
含む、推定残寿命を示す出力を供給するマイクロプロセッサ５２内に装備された
診断回路に、ＳＨ指標のＲＯＣが供給される。

【００３６】 図５は、本発明のさらに一般的な特徴によるプロセス制御装置２００の簡略化
されたブロック図であり、プロセス制御ループ６に接続されている。装置２００
は、測定可能な抵抗を有する電気素子を含む任意の型式のプロセス制御装置であ
ってよい。図１の伝送器４０は計器２０２の１例である。装置２００は入／出力
回路２０４を介してループ６に接続され、かつメモリ２０６にも接続されたマイ
クロプロセッサ２０２を含む。

【００３７】 自己発熱回路２０８はプロセス制御素子２１０に接続されて、マイクロプロセ
ッサ２０２に自己発熱信号を供給する。プロセス制御素子２１０は電気抵抗を有
する抵抗素子２１２を含み、前記抵抗のための自己発熱値が本発明による技術を
用いて自己発熱回路２０８によって決定される。抵抗２１２への接続は、より正
確な測定を得るために、４点ケルビン（Kelvin）接続を介する接続であってよい
。破線は素子２１０とマイクロプロセッサ２０２との間の接続を示す。線２１４
は、例えば素子２１０とマイクロプロセッサ２０２との間のあらゆる信号の接続
や変換・授受を示す。

【００３８】 例えば、素子２１０がプロセス変数センサである場合には、接続２１４はマイ
クロプロセッサ２０２にプロセス変数データを供給する。同様に、素子２１０が
制御素子である場合には、接続２１４はマイクロプロセッサ２０２から素子２１
０へ制御入力を供給する。本発明の１つの特徴は、任意の型式のプロセス制御素
子に対する診断を実行するために、自己発熱診断技術を用いることを含む。

【００３９】 例えば、本明細書で用いられているように、「プロセス制御素子」は、あるプ
ロセス内の、抵抗を有するあらゆる素子（伝送器、ＲＴＤ、ひずみ計、ピックア
ップあるいは駆動コイル等）を含む。プロセス制御装置は、バルブアクチュエー
タ、ソレノイドなどの制御装置ばかりでなく、流量計（コリオリ、磁気、渦、差
圧等）圧力、レベル、ｐＨ、濁度熱などを測定するための装置をも含む。ある種
のプロセス制御素子は、例えば、電気コイル、センサ、成端（終端）、端子ブロ
ックなどに接続する結線、ひずみ計またはその他のセンサ、アクチュエータ、あ
るいは電気部品ばかりでなく、前述のＲＤＴ６１をも含む。

【００４０】 装置２００は、１９９３年８月３日に発行された米国特許第５，２３１，８８
４号に述べられるようなコリオリ流量計よりなることができ、そこでは、プロセ
ス制御素子２１０は速度センサまたはドライバ内で用いられるコイルである。例
えば図６は、本発明の１つの実施例によるコリオリ流量計２３０の簡略化された
ブロック図であり、それは流体管２３２およびメータ電子回路２３４を含む。

【００４１】 測定管２３６は流体管２３２に連結し、駆動素子内の駆動コイル２４０は駆動
信号に反応して管２３６を振動させ、かつ感知コイル２４２および感知磁石２４
４を含むセンサ素子は、その結果として生ずる管２３６の振動に関する左右の速
度信号を発生する。ＲＴＤ温度センサ２４６は、管２３６の温度に関するＲＴＤ
信号を供給する。コリオリ流量計２３０内に含まれる本発明の診断回路は、コイ
ル２４０または２４２、あるいはＲＴＤセンサ２４６を監視し、それぞれに対応
して診断出力を供給するために用いられることができる。

【００４２】 つまり、本発明は、電気部品の腐食を含む、プロセス装置内の様々な型式の故
障を検出することができる。例えば、ワイヤ、端子、コイル、ＲＴＤ、熱電対、
プリント回路基板上の電気的トレース（trace）、あるいは時間の経過につれて
腐食するその他の電気的部品内には、それに相応して抵抗の増大を生じさせる領
域（面積）の減少が存在する。本発明は、装置の最終的な故障の前に前述のよう
な劣化を検出することができる。電気部品は、結果的に生じる疲労故障をも引き
起こし得るような複合使用（multiple uses）によって劣化することがある。本
発明の自己発熱技術は、そのようは疲労を検出する。さらに、「冷間」半田（ろ
う）付けで生じるようなルーズ（loose）成端も、成端の劣化として検出される
ことができる。

【００４３】 本発明を用いて検出されることができる様々な故障は、例えばコイル結線、成
端、あるいは粗末な半田接合内の破断（断線）、回路基板上の傷ついたトレース
、粗末な被覆線の成端、半田付けの不良、取扱い不良による線または部品を損傷
する粗末なコネクタ、温度循環による結線部品の損傷を含む。再び図３を参照し
て、例えば、自己発熱指標の変化（ΔＳＨＩ）が閾値と比較され、故障状態を示
すために用いられるようなブロック１５８で、前述のような故障が検出されるこ
とができる。本発明の他の特徴では、診断出力は、電気素子内の劣化を補償する
ために用いられる。例えば、制御素子に供給される入力信号ばかりでなくセンサ
からの出力が補正されることができる。

【００４４】 本発明を好ましい実施態様を参照して説明してきたが、本発明の精神や範囲か
ら逸脱することなく、形式や詳細な点において変更が可能であることが当業者に
は明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による伝送器を含むプロセス制御システムを示す。

【図２】 本発明の伝送器のブロック図である。

【図３】 本発明の１つの実施例による伝送器の簡略化された流れ図である。

【図４】 本発明のある実施例による簡略化されたブロック図である。

【図５】 本発明によるプロセス制御装置の簡略化されたブロック図である。

【図６】 本発明の１つの実施例によるコリオリ流量計の簡略化されたブロック図である
。

【符号の説明】

６……プロセス制御ループ、２００……プロセス制御装置、２０２……計器、
２０４……入／出力回路、２０６……メモリ、２０８……自己発熱回路、２１０
……プロセス制御素子、２１２……抵抗素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 エリューレク，エブレン アメリカ合衆国 55410 ミネソタ州、ミ ネアポリス、ヨーク アベニュー サウス 4952 (72)発明者 ワリオル，ジョゲシュ アメリカ合衆国 94040 カリフォルニア 州、マウンテン ビュー、ランニングウッ ド サークル 805 (72)発明者 パッテン，アンドリュー，ティー． アメリカ合衆国 80027 コロラド州、ル イズビル、セント アンドリューズ レー ン 825 Ｆターム(参考） 5H223 AA01 BB01 CC01 EE02 FF06 5H323 AA01 BB17 GG04 HH02 KK05 NN03 QQ02 RR10 SS03 TT09

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気抵抗を有する電気素子、 プロセス制御機能を実行するように、前記電気素子に接続されたプロセス制御
   装置回路、 前記電気素子に接続され、前記電気抵抗による前記電気素子の自己発熱指標に
   関する自己発熱信号を供給する自己発熱回路、 前記装置をループに接続するように、プロセス制御ループに接続された回路、
   および 前記自己発熱回路に接続され、前記自己発熱信号の関数として前記電気素子の
   健全さに関する診断出力を応答的に供給する、診断回路を含むプロセス制御シス
   テム内のプロセス制御装置。
2. 【請求項２】 前記自己発熱信号に関する、少なくとも１つの、所望の結果
   を記憶するメモリを含む請求項１の装置。
3. 【請求項３】 前記診断回路が神経回路網よりなる請求項１の装置。
4. 【請求項４】 前記診断回路がファジィ論理よりなる請求項１の装置。
5. 【請求項５】 前記診断回路が回帰モデルよりなる請求項１の装置。
6. 【請求項６】 前記診断出力が前記電気素子の推定残寿命に関するものであ
   る請求項１の装置。
7. 【請求項７】 前記診断回路が、前記自己発熱信号の変化の割合（ＲＯＣ）
   の関数として、前記推定残寿命を決定する請求項６の装置。
8. 【請求項８】 前記自己発熱回路が電源および電圧測定回路を含む請求項１
   の装置。
9. 【請求項９】 前記自己発熱回路が、前記電気素子に印加される電力の変化
   に対応する前記電気素子の抵抗の変化の関数として、ＳＨ指標を決定する請求項
   １の装置。
10. 【請求項１０】 前記ＳＨ指標が（Ｒ₁−Ｒ₂）／（Ｐ₁−Ｐ₂）として計算さ
    れる請求項８の装置。
11. 【請求項１１】 前記出力回路が、前記自己発熱信号の関数として電気素子
    を較正する請求項１の装置。
12. 【請求項１２】 前記電気素子がひずみ計よりなる請求項１の装置。
13. 【請求項１３】 前記電気素子が制御素子よりなる請求項１の装置。
14. 【請求項１４】 前記電気素子が感知素子よりなる請求項１の装置。
15. 【請求項１５】 前記電気素子が熱電対よりなる請求項１の装置。
16. 【請求項１６】 前記電気素子がコイルよりなる請求項１の装置。
17. 【請求項１７】 前記コイルがコリオリ流量計内のセンサよりなる請求項１
    ６の装置。
18. 【請求項１８】 前記コイルがコリオリ流量計のドライバよりなる請求項１
    ６の装置。
19. 【請求項１９】 プロセス制御装置内の電気素子を診断するための方法であ
    って、 前記装置の、抵抗を有する電気素子のための自己発熱指標（ＳＨＩ）を取得す
    ること、および ＳＨＩの関数として電気素子診断出力を供給することを含む方法。
20. 【請求項２０】 前記ＳＨＩの取得が、前記電気素子に印加される電力の変
    化に対応する、前記電気素子の抵抗の変化を測定することよりなる請求項１９の
    方法。
21. 【請求項２１】 前記自己発熱指標が、（Ｒ₁−Ｒ₂）／（Ｐ₁−Ｐ₂）として
    計算される請求項２０の方法。
22. 【請求項２２】 前記ＳＨＩの変化の割合に基づいて前記電気素子の残寿命
    を推定することを含む請求項１９の方法。
23. 【請求項２３】 前記ＳＨＩの取得が、前記電気素子内に少なくとも２つの
    異なる電流レベルを順次的に注入すること、およびその結果として生ずる前記電
    気素子両端の電圧降下を測定することを含む請求項２２の方法。
24. 【請求項２４】 前記診断出力の関数として前記電気素子の寿命予測を決定
    することを含む請求項１９の方法。
25. 【請求項２５】 前記ＳＨＩの関数として前記電気素子を較正することを含
    む請求項１９の方法。
26. 【請求項２６】 プロセス制御ループに接続さるように適合された入／出力
    回路、 抵抗を有する電気素子、 前記電気素子に接続されて前記電気素子に給電する電流源、 前記電気素子に接続され、前記電気素子の両端の電圧降下に関する出力を供給
    する電圧測定回路、および 供給された電流および前記抵抗に起因する前記電気素子両端の電圧降下の関数
    として、自己発熱（ＳＨ）指標出力を供給する診断回路を具備したプロセス制御
    システム内で用いられるための装置。
27. 【請求項２７】 前記診断回路が、前記ＳＨ指標の関数として、前記電気素
    子の寿命予測出力を供給する請求項２６の装置。
28. 【請求項２８】 前記電気素子からの出力および前記ＳＨ指標の関数として
    、プロセス変数に関する出力を供給する測定回路を含む請求項２６の装置。
29. 【請求項２９】 前記ＳＨ指標が、前記電気素子に印加される電圧の変化に
    対応する、前記電気素子の抵抗の変化の関数として決定される請求項２６の装置
    。
30. 【請求項３０】 前記自己発熱指標が、（Ｒ₁−Ｒ₂）／（Ｐ₁−Ｐ₂）として
    計算される請求項２６の装置。
31. 【請求項３１】 前記電気素子がひずみ計よりなる請求項２６の装置。
32. 【請求項３２】 前記電気素子が制御素子よりなる請求項２６の装置。
33. 【請求項３３】 前記電気素子が感知素子よりなる請求項２６の装置。
34. 【請求項３４】 前記電気素子がコイルよりなる請求項２６の装置。
35. 【請求項３５】 前記電気素子が熱電対よりなる請求項２６の装置。