JP2011185912A

JP2011185912A - 伝送器の設定サポートツール

Info

Publication number: JP2011185912A
Application number: JP2010054758A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Suzuki; 義英鈴木
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】マルチバリアブル伝送器が無くても流量演算結果を提供し、ユーザ設定値やセンサー値を用いてマルチバリアブル伝送器で算出された模擬的な流量結果が正しいことを容易に確かめることを可能とする設定サポートツールを実現する。
【解決手段】信号伝送ラインに接続され、プロセスの測定値と設定されるパラメータに基づいて質量流量を演算する伝送器に対し、前記信号伝送ラインを介する通信により前記パラメータを生成してダウンロードすると共に、前記伝送器の演算結果をアップロードして表示する伝送器の設定サポートツールにおいて、
前記パラメータ及び前記伝送器より取得した前記測定値に基づいて質量流量を演算する、仮想質量流量演算手段と、
この仮想質量流量演算手段の演算結果を取得して表示手段に表示させる、仮想質量流量演算結果取得手段と、
を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号伝送ラインに接続され、プロセスの測定値と設定されるパラメータに基づいて質量重量を演算する伝送器に対し、前記信号伝送ラインを介する通信により前記パラメータを生成してダウンロードすると共に、前記伝送器の演算結果をアップロードして表示する伝送器の設定サポートツールの機能拡張に関する。

図４は、マルチバリアブル伝送器を含むプロセスの計装例である。プロセス流体Ｆの配管１には、複数の伝送器２、３、４が取り付けられている。伝送器２は、マルチバリアブル伝送器であり、オリフィスプレート等の絞り機構の上下流の圧力差からプロセス流量を測定し、差圧、静圧、温度並びに設定されるパラメータから演算される質量流量Ｑｍを算出して、信号伝送ライン５介して4〜20mAアナログ信号やデジタル信号をコントロールルームのホスト６に送信する。ホスト６は、プロセスの制御・監視を実行する。

伝送器３は、例えば、差圧伝送器のような、差圧,静圧等の複数の出力値を出せる圧力測定器であり、信号伝送ライン５介してホスト６に送信する。伝送器４は、例えば、複数の入力をもつ温度伝送器であり、その測定出力を信号伝送ライン５を介してホスト６に送信する。

マルチバリアブル伝送器２は、小型の２線式伝送器である。このためメモリサイズや通信速度等の制限があり、データ総数を抑えるために、演算に必要な各種のパラメータを信号伝送ライン５に接続された設定サポートツール７で生成してマルチバリアブル伝送器２にダウンロードする。伝送器側ではこれらのパラメータ値と流量演算に必要な差圧値、圧力値、温度値の測定値を用いて質量流量演算を実行する。

設定サポートツール７でマルチバリアブル伝送器２に設定してダウンロードするパラメータの代表的なものとしては、Tag、レンジ情報、メモ情報、ダンピング値、ゼロ調、スパン調データである。

設定サポートツール７は、上記のパラメータに加えて、気体の膨張補正係数等の係数群データ、若しくは係数情報ファイルを生成して、信号伝送ライン５を介してマルチバリアブル伝送器２にダウンロードする。設定サポートツールについては、特許文献１及び特許文献２に詳細技術が開示されている

図５は、マルチバリアブル伝送器２と設定サポートツール７の連携を説明する機能ブロック図である。マルチバリアブル伝送器２は、配管１に形成されたオリフィス８の上流側圧力ＰＨと下流側圧力ＰＬを導圧して差圧ΔＰ及び静圧Ｐを測定すると共に、測温抵抗体、熱電対等の温度センサー９の測定値ＶＴを入力し流体Ｆの温度Ｔを測定する。

設定サポートツール７は、ＦＤＴ（Field Device Tool）、ＤＴＭ（Device Type Manager）等、メーカを問わずに設定管理可能な設定サポートツールを搭載したＰＣである。この設定サポートツール７より、質量流量演算に必要な、膨張補正係数や温度係数等のパラメータ値をユーザが入力し、伝送路ライン５を介して、例えばHART通信、Fieldbus通信、Profibus通信等のデジタル通信によって、マルチバリアブル伝送器２へダウンロードしてパラメータ設定を行うものである。

マルチバリアブル伝送器２における質量流量Ｑｍは、（１）式で演算される。
Ｑｍ＝Ｃ／√（１−β⁴）・πｄ²／４・ε・√（２ΔＰ／ρ）（１）

ここで、Ｃは流出係数、βはベータ比（ｄ（オリフィス内径）／Ｄ（配管内径））、εはガス膨張係数、ΔＰは差圧、ρは流体密度である。設定サポートツール７からは、流出係数Ｃ、ベータ比β、ガス膨張係数ε等がパラメータとしてダウンロードされる。

密度ρは、静圧Ｐと温度Ｔの関数であり、（２）式で演算される。
ρ＝Ｋ_ρ0＋Ｋ_ρ1・ｆ（Ｔ，Ｐ）＋Ｋ_ρ2・ｆ（Ｔ²，Ｐ²）（２）

設定サポートツール７は、実測で得られた複数組の温度、圧力、密度表から最小二乗法による近似計算で、係数Ｋ_ρ0、Ｋ_ρ1、Ｋ_ρ2を計算してマルチバリアブル伝送器２にダウンロードする。マルチバリアブル伝送器２は、この係数を用いて（２）式より密度ρを算出し、（１）式より質量流量Ｑｍを算出する。

マルチバリアブル伝送器２における質量流量の演算結果及び差圧，静圧，温度の測定値は、信号伝送ライン５を介してホスト６に送信されると共に、設定差サポートツール７にアップロードされる。

図６は、マルチバリアブル伝送器２の内部構成を示す機能ブロック図である。ＣＰＵを備える計算手段２Ａは、通信手段２Ｂをインターフェースとして信号伝送ライン５を介してホスト６及び設定サポートツール７と通信する。

計算手段２Ａは、RAMやEEPROM等のメモリ資源よりなるデータやプログラムの保存手段２Ｃと通信し、設定や計算結果をＬＣＤ等の表示手段２Ｄで外部表示すると共に、出力手段２Ｅより通信手段２Ｂを介して信号伝送ライン５に接続された上位機器に出力する。

差圧・静圧検出手段２Ｆは、オリフィスの上流側圧力ＰＨ及び下流側圧力ＰＬを入力して測定し、デジタル信号変換して計算手段２Ａに渡す。同様に、温度検出手段２Ｇは温度センサー９の検出値ＶＴを入力し、デジタル信号変換して計算手段２Ａに渡す。

計算手段２Ａは、検出手段２Ｆ，２Ｇによって検出されたプロセス量を変換、補正、ユーザ指定の例えば％値等のスケーリング値に換算する。また、周辺デバイスの制御や診断を行う。

図７は、従来の設定サポートツール７とマルチバリアブル伝送器２の情報授受関連を示す機能ブロック図である。設定サポートツール７は、パラメータ設定手段７１、補正係数計算手段７２、シミュレーション値入力手段７３、質量流量演算結果取得手段７４、表示手段７５を備える。

マルチバリアブル伝送器２は、センサー値計算手段２１、質量流量演算手段２２を備える。センサー値計算手段２１は、計測・算出された差圧値、静圧値、温度値入力の保存機能をもつ。

質量流量演算手段２２は、保存されたセンサー値またはユーザ設定のシミュレーション値とダウンロードされたパラメータに基づき、前記（１）式、（２）式により質量流量を模擬演算する。

設定サポートツール７において、パラメータ設定手段７１は、補正演算計算補助機能であって、絞り直径、配管径、流体物性等の補正演算計算に必要なパラメータの入力補助を行う。

補正係数計算手段７２は、パラメータ設定手段７１で設定されたパラメータから密度補正係数、気体の膨張補正係数等の補正係数を算出し、マルチバリアブル伝送器２の質量流量演算手段２２にダウンロードする。

シミュレーション値入力手段７３は、模擬流量演算で使用するためのユーザ設定の差圧値、静圧値、温度値を設定し、マルチバリアブル伝送器２の質量流量演算手段２２にダウンロードする。

質量流量演算結果取得手段７４は、マルチバリアブル伝送器２の質量流量演算手段２２で演算されたセンサー値に基づく質量流量Ｑａ、ユーザ設定値に基づく質量流量Ｑｂ、センサー値を質量流量演算手段２２からアップロードして取得する。

表示手段７５は、パラメータ設定手段７１、補正係数計算手段７２、シミュレーション値入力手段７３、質量流量演算結果取得手段７４の設定値、計算値、シミュレーション値、演算結果の取得情報をユーザに表示する。

特開２００９−０３１２００号公報特開２００５−２１４７８９号公報

設定サポートツールは、シミュレーション機能としてユーザが自由に設定した差圧値、圧力値、温度値をマルチバリアブル伝送器側にダウンロードし、伝送器側ではそれらの値から模擬的な流量演算結果を設定サポートツールに返信することができる。

しかしこのシミュレーション機能は、設定サポートツールとマルチバリアブル伝送器が一緒に無ければ、流量演算の実施ができないだけでなく、ユーザ設定値やセンサー値から算出された模擬的な流量結果が正しいかどうかを確認することが困難である。

例えば過去のある設定時にダウンロードした係数群もしくは係数ファイルを保存しておき、再度ダウンロードすることで一旦機器の係数を過去の状態に戻し、その後シミュレーション機能を実行することで流量値の一致を確認するという方法で模擬的な流量値の再現を確認する必要があった。

この方法は、例えばバージョンアップ等で過去のある設定時にダウンロードした係数群もしくは係数ファイルが使用できなくなった環境下では、さらに流量値が正しいかどうかの確認は難しくなる。

本発明の目的は、マルチバリアブル伝送器が無くても流量演算結果を提供し、ユーザ設定値やセンサー値を用いてマルチバリアブル伝送器で算出された模擬的な流量結果が正しいことを容易に確かめることを可能とする設定サポートツールを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）信号伝送ラインに接続され、プロセスの測定値と設定されるパラメータに基づいて質量流量を演算する伝送器に対し、前記信号伝送ラインを介する通信により前記パラメータを生成してダウンロードすると共に、前記伝送器の演算結果をアップロードして表示する伝送器の設定サポートツールにおいて、
前記パラメータ及び前記伝送器より取得した前記測定値に基づいて質量流量を演算する、仮想質量流量演算手段と、
この仮想質量流量演算手段の演算結果を取得して表示手段に表示させる、仮想質量流量演算結果取得手段と、
を備えたことを特徴とする伝送器の設定サポートツール。

（２）前記伝送器及び前記仮想質量流量演算手段は、前記設定サポートツールにおいてユーザが設定する測定値のシミュレーション値に基づく演算を実行することを（１）に記載の伝送器の設定サポートツール。

（３）前記仮想質量流量演算結果取得手段は、前記シミュレーション値に基づく演算結果を取得して表示手段に表示させることを特徴とする（２）に記載の伝送器の設定サポートツール。

（４）前記仮想質量流量演算結果取得手段は、前記伝送器から取得するセンサー値を前記表示手段に表示させることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の伝送器の設定サポートツール。

（５）前記伝送器より取得される測定値は、前記伝送器が接続された状態において予め前記仮想質量流量演算手段に保持されることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の伝送器の設定サポートツール。

（６）前記表示手段は、前記伝送器が接続されていない状態では、前記仮想質量流量演算結果取得手段から与えられる情報を表示することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の伝送器の設定サポートツール。

（７）前記仮想質量流量演算手段で使用予定の補正係数と前記伝送器の質量流量演算手段で使用される予定の補正係数を比較し、差異のある場合には対象のパラメータの明示とコピーを実行する補正係数等値化手段を備えることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の伝送器の設定サポートツール。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）マルチバリアブル伝送器の実機とは別に、設定サポートツール側にも実機と同一機能の流量演算機能を持つ仮想機器を設けることで、実機が接続されていない場合でも、実機で予想される流量出力値を容易に算出することができる。

（２）これにより、実機が無い場合に、複雑な設定情報および設定サポートツールを要するマルチバリアブル伝送器の流量演算値を確認したい場合、及び実際に伝送器の流量演算値が正しいかどうかを容易に比較確認することが可能となる。

本発明を適用した設定サポートツールの一実施例を示す機能ブロック図である。仮想機器の動作を説明するフローチャートである。本発明を適用した設定サポートツールの表示画面例である。マルチバリアブル伝送器を含むプロセスの計装例である。マルチバリアブル伝送器と設定サポートツールの連携を説明する機能ブロック図である。マルチバリアブル伝送器の内部構成を示す機能ブロック図である。従来の設定サポートツールとマルチバリアブル伝送器の情報授受関連を示す機能ブロック図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した設定サポートツールの一実施例を示す機能ブロック図である。図７で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

図７の従来構成に対して追加された本発明の特徴部は、設定サポートツール７内に仮想機器を形成する仮想質量流量演算手段１００、この仮想機器による仮想質量流量演算手結果取得手段２００、補正計数等値化手段３００を備える構成にある。

仮想質量流量演算手段１００は、マルチバリアブル伝送器２が備える質量流量演算手段２２と同一の演算処理機能を具備しており、補正係数計算手段７２から演算に必要なパラメータがダウンロードされる。

仮想質量流量演算手段１００は、マルチバリアブル伝送器２が接続されている状態ではセンサー値計算手段２１より差圧、静圧、温度の計測値をアップロードして保持し、質量流量演算手段２２と同一の演算処理結果を仮想質量流量演算手結果取得手段２００に出力する。

仮想質量流量演算手段１００には、シミュレーション値入力手段７３よりユーザ設定の差圧値、静圧値、温度値がダウンロードされ、これらのシミュレーション値及びパラメータ値に基づく質量流量演算結果を仮想質量流量演算手結果取得手段２００に出力する。

仮想質量流量演算手結果取得手段２００が取得するセンサー値に基づく質量流量値Ｑａ及びユーザ設定のシミュレーション値に基づく質量流量値Ｑｂの情報は、表示手段７５に渡されて選択的又は並列的に表示される。

補正係数等値化手段３００は、仮想質量流量演算手段１００で使用予定の補正係数とマルチバリアブルア伝送器２の質量流量演算手段２２で使用される予定の補正係数を比較し、差異のある場合には対象のパラメータの明示とコピーを実行し、補正係数の等値化を実行する。

図２は、仮想機器の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１では、設定サポートールが利用可能であり、伝送器とオンラインであるかどうかの確認をする。伝送器不在の場合にはステップＳ２に、接続されている場合にはステップＳ３の処理に分岐する。

ステップＳ２は、伝送器不在の場合の模擬流量演算手順である。ユーザはシミュレーション値入力手段７３を介して模擬流量演算で使用するためのユーザ設定の差圧値、静圧値、温度値を設定し、設定サポートツールの補正演算計算手段７２からの補正係数等のパラメータにより仮想流量演算計算手段１００によって得られた仮想質量流量演算結果を、仮想質量流量演算結果取得手段２００を経由し表示手段７５により確認する。

ステップＳ３に分岐した場合には、ステップＳ４に進み、模擬流量演算で使用するための差圧値、静圧値、温度値をユーザ設定値とするか、実機によるセンサー値とするかを選択する。

更に、模擬流量演算が実施される前に、補正係数等値化手段３００を介して、仮想機器の仮想質量流量演算手段１００による模擬流量演算で使用される予定の補正係数と、マルチバリアブル伝送器２の質量流量演算手段２２で使用される予定の補正係数とを比較し、差異のある場合は対象のパラメータの明示及びコピーを実行して一致させる。

ユーザ設定のシミュレーション値を利用する場合はステップＳ５に進み、シミュレーション値をマルチバリアブル伝送器及び仮想機器にダウンロードし、必要に応じて補正係数の計算結果も各機器にダウンロードする。その後、各機器での質量流量演算結果を取得表示する。

伝送器のセンサー値を利用した質量流量演算をする場合は、ステップＳ６に進み、必要に応じて事前に補正係数の計算結果を各機器にダウンロードする。各機器の質量流量演算に使用する予定の実測センサー値である差圧値、静圧値、温度値を予めマルチバリアブル伝送器２内に保存すると共に、設定サポートツール７の仮想機器にもアップロードしておく。その後、各機器での流量演算結果を取得表示する。

図３は、本発明を適用した設定サポートツール７の表示画面例である。領域Ｄ１には、ユーザ設定の差圧値、静圧値、温度値が表示される。領域Ｄ２には、マルチバリアブル伝送器２から取得した、質量流量演算に使用される予定のセンサー値が表示される。

領域Ｄ３には、各補正係数と仮想機器で計算されたシミュレーション流量演算結果が表示される。領域Ｄ３には、各補正係数とマルチバリアブル伝送機器で計算されたシミュレーション流量演算結果が表示される。

２マルチバリアブル伝送器
２１センサー値計算手段
２２質量流量演算手段
７設定サポートツール
７１補正係数計算設定入力手段
７２補正係数計算手段
７３シミュレーション値入力手段
７４質量流量演算結果取得手段
７５表示手段
１００仮想質量流量演算手段
２００仮想質量流量演算結果取得手段
３００補正係数等値化手段

Claims

信号伝送ラインに接続され、プロセスの測定値と設定されるパラメータに基づいて質量流量を演算する伝送器に対し、前記信号伝送ラインを介する通信により前記パラメータを生成してダウンロードすると共に、前記伝送器の演算結果をアップロードして表示する伝送器の設定サポートツールにおいて、
前記パラメータ及び前記伝送器より取得した前記測定値に基づいて質量流量を演算する、仮想質量流量演算手段と、
この仮想質量流量演算手段の演算結果を取得して表示手段に表示させる、仮想質量流量演算結果取得手段と、
を備えたことを特徴とする伝送器の設定サポートツール。
前記伝送器及び前記仮想質量流量演算手段は、前記設定サポートツールにおいてユーザが設定する測定値のシミュレーション値に基づく演算を実行することを特徴とする請求項１に記載の伝送器の設定サポートツール。
前記仮想質量流量演算結果取得手段は、前記シミュレーション値に基づく演算結果を取得して表示手段に表示させることを特徴とする請求項２に記載の伝送器の設定サポートツール。
前記仮想質量流量演算結果取得手段は、前記伝送器から取得するセンサー値を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の伝送器の設定サポートツール。
前記伝送器より取得される測定値は、前記伝送器が接続された状態において予め前記仮想質量流量演算手段に保持されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の伝送器の設定サポートツール。
前記表示手段は、前記伝送器が接続されていない状態では、前記仮想質量流量演算結果取得手段から与えられる情報を表示することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の伝送器の設定サポートツール。
前記仮想質量流量演算手段で使用予定の補正係数と前記伝送器の質量流量演算手段で使用される予定の補正係数を比較し、差異のある場合には対象のパラメータの明示とコピーを実行する補正係数等値化手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の伝送器の設定サポートツール。