JP2015201066A - 管理装置および管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置コントロールレベルでの温度センサを扱うＦＰ機能を強化する。
【解決手段】管理装置は、制御量ＰＶが第１の温度帯域にあるときの温度センサの実用累積時間ＴＵ１を計測する第１温度帯域時間計測部２０と、実用累積時間ＴＵ１を記憶する第１温度帯域時間記憶部２１と、制御量ＰＶが第２の温度帯域にあるときの温度センサの実用累積時間ＴＵ２を計測する第２温度帯域時間計測部２２と、実用累積時間ＴＵ２を記憶する第２温度帯域時間記憶部２３と、外部からリセット信号を受け取ったときに実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２をゼロにリセットするリセット部２４と、実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２とを温調計外部に出力する実用累積時間出力部２５とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温度センサの実用累積時間を管理する管理装置および管理方法に関するものである。

半導体製造装置では、ＥＥＳ（Equipment Engineering System）が実用段階へと移行してきている。ＥＥＳは、半導体製造装置が正常に機能しているかどうかをデータでチェックし、装置の信頼性や生産性を向上させるシステムである。ＥＥＳの主な目的は、装置自体を対象とする不具合検知（ＦＤ：Fault Detection）、不具合予知（ＦＰ：Fault Prediction）である（非特許文献１参照）。

ＦＤ／ＦＰには、装置コントロールレベル、モジュールレベル、サブシステムレベル、Ｉ／Ｏデバイスレベルという階層化の捉え方がある。装置コントロールレベルのＦＤ／ＦＰは、ホストまたはオペレータから指示された処理条件の基で装置機能が装置スペックの許容範囲内で動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。モジュールレベルのＦＤ／ＦＰは、デバイスもしくはサブシステムから構成されるモジュールが、指示値どおりに処理を行うことができるかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。サブシステムレベルのＦＤ／ＦＰは、フィードバック制御を行うような複数のデバイスからなる複合システムが、いくつかのパラメータ設定の基で安定して動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。Ｉ／ＯデバイスレベルのＦＤ／ＦＰは、装置を構成するセンサやアクチュエータが設計値どおりに安定して動作しているかを監視／検知するＦＤ／ＦＰである。このように、Ｉ／Ｏデバイスレベルの主体は、センサやアクチュエータである。

アクチュエータのＦＤ／ＦＰに関しては、（０，１）のビット列のデータ（アクチュエータデータ）で済むシーケンス制御的な動作については、特に実用段階にあると言える。
一方で、センサのＦＤ／ＦＰに関しては、温度、圧力、流量などのプロセス量が対象データになる。これらのデータについては、ｍｓｅｃ．レベルで全てのデータを保存するのが合理的とは言えない。そこで、センサのデータを装置が管理する処理単位毎に、あるいは一定の期間毎に代表値化して、代表値化した値をチェックするＥＥＳ対応の基板処理装置（特許文献１参照）などが提案されている。代表値とは、最大値、最小値、平均値などである。これらの代表値によりＦＤ／ＦＰが実現できれば、全てのデータを監視する場合と比較して通信量、必要メモリ量などを大幅に削減できるので効率的である。

代表値を利用したＦＤ／ＦＰとしては、劣化によるヒータ断線のＦＰや、過電流によるヒータ断線のＦＤなどが知られている。ヒータが劣化する場合、ヒータの抵抗値（非プロセス量）の平均値が徐々に上昇していくので、ヒータの抵抗値の平均値を代表値としてチェックすれば、劣化によるヒータの断線を予知することができる。また、過電流によってヒータが断線した場合、ヒータの抵抗値の最大値が突発的に上昇するので、ヒータの抵抗値の最大値を代表値としてチェックすれば、過電流によるヒータの断線を検知することができる。

また、温度センサに関しては、温度計測値のレンジ外への急変を検出して、温度センサの断線を検知する状態監視装置が提案されている（特許文献２参照）。この状態監視装置は、代表値を利用するものとは異なるＩ／ＯデバイスレベルのＦＤ機能を実現するものと言える。

特開２０１０−２１９４６０号公報 特開２００９−１４６３４６号公報

「装置レベルでの装置機能の性能確認に関する解説書」，社団法人電子情報技術産業協会，２００５年３月２３日

以上のようにヒータの場合であれば断線を予知するＦＰ機能は実現されており、また温度センサの場合には断線を検知するＦＤ機能が実現されている。しかしながら、温度センサについても断線を予知するＦＰ機能が必要であり、単純に実用累積時間で温度センサの断線を予測するだけではなく、簡易な方法で予測精度を向上することが求められている。なお、ヒータ断線予知との併用という意味で言えば、温度制御系で利用される温度センサということになるので、コントローラレベル（サブシステムレベル）での実装も考えられる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、装置コントロールレベルでの温度センサを扱うＦＰ機能を強化することができる管理装置および管理方法を提供することを目的とする。換言するならば、本発明は、簡易型の装置コントロールレベルで内蔵も外付けも可能な簡易型のＦＤ／ＦＰ関連機能を提供する。

本発明の管理装置は、設定値ＳＰと温度センサによって計測される制御量ＰＶとに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、前記操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、前記操作量算出手段による温度制御の実行中に前記制御量ＰＶが複数の異なる温度帯域のうち１つの温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間を、温度帯域別に計測する温度帯域時間計測手段と、前記実用累積時間を温度帯域別に記憶する温度帯域時間記憶手段と、外部からリセット信号を受け取ったときに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間をゼロにリセットするリセット手段と、外部から出力要求を受けたときに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間をコントローラ外部に出力する実用累積時間出力手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の管理装置の１構成例は、さらに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている温度帯域別の実用累積時間に、各々重み付けをして加算することにより、実質累積時間ＴＡを算出する実質累積時間算出手段と、外部から出力要求を受けたときに、前記実質累積時間ＴＡをコントローラ外部に出力する実質累積時間出力手段とを備え、前記重みは、高温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが大きく、低温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが小さくなるように設定されることを特徴とするものである。

また、本発明の管理装置の１構成例は、さらに、前記設定値ＳＰが所定の閾値以下の数値に設定変更されたときに、前記実用累積時間出力手段に対して出力指示を出す出力指示手段を備え、前記実用累積時間出力手段は、前記出力指示手段からの出力指示に応じて、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間を、前記温度センサの記憶手段に記録することを特徴とするものである。
また、本発明の管理装置の１構成例は、さらに、前記温度制御の動作モードが待機モードに変更されたときに、前記実用累積時間出力手段に対して出力指示を出す出力指示手段を備え、前記実用累積時間出力手段は、前記出力指示手段からの出力指示に応じて、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間を、前記温度センサの記憶手段に記録することを特徴とするものである。
また、本発明の管理装置の１構成例において、前記温度帯域時間計測手段は、前記制御量ＰＶが第１の温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間ＴＵ１を計測する第１温度帯域時間計測手段と、前記制御量ＰＶが前記第１の温度帯域よりも少なくとも一部の帯域が高い第２の温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間ＴＵ２を計測する第２温度帯域時間計測手段とからなり、前記温度帯域時間記憶手段は、前記実用累積時間ＴＵ１を記憶する第１温度帯域時間記憶手段と、前記実用累積時間ＴＵ２を記憶する第２温度帯域時間記憶手段とからなることを特徴とするものである。

また、本発明の管理方法は、設定値ＳＰと温度センサによって計測される制御量ＰＶとに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、前記操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、前記操作量算出ステップによる温度制御の実行中に前記制御量ＰＶが複数の異なる温度帯域のうち１つの温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間を、温度帯域別に計測する温度帯域時間計測ステップと、この温度帯域時間計測ステップで計測した実用累積時間を温度帯域別に温度帯域時間記憶手段に格納する温度帯域時間記憶ステップと、外部からリセット信号を受け取ったときに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間をゼロにリセットするリセットステップと、外部から出力要求を受けたときに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間をコントローラ外部に出力する実用累積時間出力ステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、温度帯域時間計測手段と温度帯域時間記憶手段とリセット手段と実用累積時間出力手段とを設けることにより、温度センサの実用状態を従来よりも詳細に管理することができるので、装置コントロールレベルでの温度センサを扱うＦＰ機能を強化することができ、温度センサの寿命を見積もることが可能になる。

また、本発明では、実質累積時間算出手段と実質累積時間出力手段とを設け、実質累積時間ＴＡを算出する際の重みを、高温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが大きく、低温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが小さくなるように設定することにより、より実質的な使用累積時間に相当する単一の指標を得ることができる。

また、本発明では、設定値ＳＰが所定の閾値以下の数値に設定変更されたとき、または温度制御の動作モードが待機モードに変更されたときに、温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間を温度センサの記憶手段に記録することにより、温度センサが新たな温度制御系に再利用されるときに、温度センサに記録されている実用累積時間を読み出すことが可能となる。その結果、実用累積時間の計測を温度センサに記録されている値から再開することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る管理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る管理装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る管理装置の動作例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る管理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る管理装置の動作を示すフローチャートである。

［発明の原理１］
温度センサが断線に至るまでの標準的な寿命は、温度センサの実用累積時間で見積もることができるが、温度センサが使用されるシステムが加熱制御系であれば、温度センサが“実用されている状態”とは、定格範囲内で高温に維持されている状態を計測している状態である。すなわち、温度センサが高温に晒されているほど“実用されている状態”らしいのであり、低温に晒されているならば“実用されている状態”らしいとは言えないのである。

このような前提において、発明者は、温度制御系では制御周期という精密な時間管理が必ず併用されていることに着眼した。そして、複数の温度帯域を予め設定し、計測されている温度帯域別に温度センサの実用累積時間を簡易型のコントローラ（温調計など）に記録し、そのコントローラでは実用累積時間をゼロにリセットできるようにすれば、温度センサの交換に伴い、個々の温度センサの実用状態を従来よりも詳細に管理できることに想到した。

［発明の原理２］
温度センサが高温に晒されているときの実用累積時間に大きめの重み付けをし、温度センサが低温に晒されているときの実用累積時間に小さめの重み付けをして、これらの実用累積時間を加算することにより、より実質的な使用累積時間に相当する単一の指標を得られることになる。これにより、温度センサの実用状態を従来よりも詳細に管理することの手間が低減できる。

［発明の原理３］
コントローラと温度センサの組合せについて言えば、実用されていた温度制御系の見直しなどに伴い、実用実績のある温度センサを新たな温度制御系に使い回すということもあり得る。その場合、温度センサ自体（Ｉ／Ｏデバイスレベル）にも、実用累積時間を記録できるようにしておくことが好ましい。ただし、その目的のみのために温度センサにＣＰＵ（Central Processing Unit）を実装するのは現実的ではないので、コントローラ側に記録した実用累積時間を、温度センサ側が備える記憶部に転送するようにする。この場合、転送のタイミングは制御が重要なフェーズにないときが好ましいので、加熱制御系であれば、降温動作に切り換わったタイミングを、実用累積時間の転送のタイミングとする。例えば、設定値ＳＰが低い数値に設定変更されたタイミングや、待機モード（操作量ＭＶの出力が強制的に低い数値に維持されるモード）に変更されたタイミングが、転送のタイミングとなる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る管理装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理１、発明の原理２に対応する例である。ここでは、管理装置を簡易型のコントローラ（温調計）で実現する例として説明する。また、説明を簡単化するため、温度センサの実用状態を区別するための温度帯域を２個とする。本実施の形態の管理装置は、従来から温調計に設けられている一般的構成である温調計制御機能部１と、本実施の形態の特徴的構成であるＦＤ／ＦＰ機能部２とから構成される。

温調計制御機能部１は、設定値ＳＰを温調計外部から入力する設定値入力部１０と、制御量ＰＶを温度センサから入力する制御量入力部１１と、設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出部１２と、操作量ＭＶを温調計外部に出力する操作量出力部１３とを備えている。

ＦＤ／ＦＰ機能部２は、制御量ＰＶ（温度）が第１の温度帯域（例えば低温の帯域として２００℃未満）にあるときの温度センサの実用累積時間ＴＵ１を計測する第１温度帯域時間計測部２０と、実用累積時間ＴＵ１を記憶する第１温度帯域時間記憶部２１と、制御量ＰＶ（温度）が第２の温度帯域（例えば高温の帯域として２００℃以上）にあるときの温度センサの実用累積時間ＴＵ２を計測する第２温度帯域時間計測部２２と、実用累積時間ＴＵ２を記憶する第２温度帯域時間記憶部２３と、外部からリセット信号を受け取ったときに、第１温度帯域時間記憶部２１に記憶されている実用累積時間ＴＵ１と第２温度帯域時間記憶部２３に記憶されている実用累積時間ＴＵ２とをゼロにリセットするリセット部２４と、実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２とを温調計外部に出力する実用累積時間出力部２５と、実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２とに各々重み付けをして加算することにより、実質累積時間ＴＡを算出する実質累積時間算出部２６と、実質累積時間ＴＡを温調計外部に出力する実質累積時間出力部２７とを備えている。第１温度帯域時間記憶部２１と第２温度帯域時間記憶部２３とは、ＦＤ／ＦＰ機能部２の電源が切断されても情報を保持できる不揮発性のメモリでもよいし、電源が切断されると情報が失われる揮発性のメモリでもよい。

図２は本実施の形態の適用対象となる加熱装置の構成を示すブロック図である。加熱装置は、処理対象の被加熱物を加熱する加熱チャンバー１００と、電気ヒータ１０１と、加熱チャンバー１００内の温度を計測する温度センサ１０２と、加熱チャンバー１００内の温度を制御する温調計１０３と、電力調整器１０４と、電力供給回路１０５と、加熱装置全体を制御するＰＬＣ（Programmable Logic Controller）１０６とから構成される。

温調計１０３は、温度センサ１０２が計測した制御量ＰＶ（温度）が設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。設定値ＳＰは例えばオペレータによって設定される。電力調整器１０４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１０５を通じて電気ヒータ１０１に供給する。こうして、温調計１０３は、加熱チャンバー１００内の被加熱物の温度を制御する。図１の温調計制御機能部１とＦＤ／ＦＰ機能部２とは温調計１０３に実装される。

以下、本実施の形態の管理装置の動作を図３、図４を参照して説明する。図３は管理装置の動作を示すフローチャート、図４は管理装置の動作例を示す図である。図４の横軸は時間、縦軸は制御量ＰＶ（温度）である。ここでは、設定値ＳＰを温度設定値、制御量ＰＶを温度計測値とし、例えば図２に示した加熱装置の温度制御中のデータを収集する場合について説明する。

初期状態において外部からリセット信号を受け取ったことにより、ＦＤ／ＦＰ機能部２のリセット部２４は、第１温度帯域時間記憶部２１に記憶されている実用累積時間ＴＵ１と、第２温度帯域時間記憶部２３に記憶されている実用累積時間ＴＵ２とを０にリセットする（図３ステップＳ１００）。リセット信号が発生する状況としては、例えば温度センサ１０２の交換に伴ってオペレータが端末装置（不図示）を使ってリセット信号を温調計１０３に入力する等の状況がある。

温調計の制御動作が起動すると、温調計制御機能部１の操作量算出部１２は、周知の制御演算アルゴリズムに従って、設定値入力部１０から入力された設定値ＳＰと制御量入力部１１から入力された制御量ＰＶとが一致するように操作量ＭＶを算出する（図３ステップＳ１０１）。制御演算アルゴリズムとしては、例えばＰＩＤがある。操作量出力部１３は、操作量算出部１２によって算出された操作量ＭＶを制御対象に出力する（図３ステップＳ１０２）。図２の例では、電気ヒータ１０１に電力を供給する電力調整器１０４が、操作量ＭＶの実際の出力先となる。

次に、ＦＤ／ＦＰ機能部２の第１温度帯域時間計測部２０は、温調計の制御動作が起動しているときに、温度センサ１０２によって計測され制御量入力部１１を介してＦＤ／ＦＰ機能部２に入力された制御量ＰＶ（温度）が第１の温度帯域（例えば２００℃未満の低温の帯域）にあるとき（図３ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、実用累積時間ＴＵ１を次式のように更新する（図３ステップＳ１０４）。
ＴＵ１←ＴＵ１＋ｄＴ ・・・（１）
ｄＴは制御周期である。こうして、図４に示すように制御量ＰＶ（温度）が第１の温度帯域にあるときの温度センサ１０２の実用累積時間ＴＵ１を計測することができる。
ＦＤ／ＦＰ機能部２の第１温度帯域時間記憶部２１は、第１温度帯域時間計測部２０により更新された実用累積時間ＴＵ１を記憶する（図３ステップＳ１０５）。

一方、ＦＤ／ＦＰ機能部２の第２温度帯域時間計測部２２は、温調計の制御動作が起動しているときに、制御量ＰＶ（温度）が第２の温度帯域（例えば２００℃以上の高温の帯域）にあるとき（図３ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、実用累積時間ＴＵ２を次式のように更新する（図３ステップＳ１０７）。
ＴＵ２←ＴＵ２＋ｄＴ ・・・（２）
こうして、図４に示すように制御量ＰＶ（温度）が第２の温度帯域にあるときの温度センサ１０２の実用累積時間ＴＵ２を計測することができる。
ＦＤ／ＦＰ機能部２の第２温度帯域時間記憶部２３は、第２温度帯域時間計測部２２により更新された実用累積時間ＴＵ２を記憶する（図３ステップＳ１０８）。

次に、ＦＤ／ＦＰ機能部２の実質累積時間算出部２６は、第１温度帯域時間記憶部２１に記憶されている最新の実用累積時間ＴＵ１と第２温度帯域時間記憶部２３に記憶されている最新の実用累積時間ＴＵ２に、各々重み付けをして加算することにより、実質累積時間ＴＡを算出する（図３ステップＳ１０９）。ここでは、温度センサ１０２が高温に晒されている状態が“実用されている状態”であり、温度センサ１０２が低温に晒されている状態は“実用されている状態”ではないので、実用累積時間ＴＵ１（低温の帯域）に対する所定の重みＷ１を例えば０．５とし、実用累積時間ＴＵ２（高温の帯域）に対する所定の重みＷ２を例えば１．０（すなわちＷ１＜Ｗ２）として、次式により実質累積時間ＴＡを算出する。
ＴＡ＝Ｗ１×ＴＵ１＋Ｗ２×ＴＵ２＝０．５ＴＵ１＋ＴＵ２ ・・・（３）

ＦＤ／ＦＰ機能部２の実用累積時間出力部２５は、外部から実用累積時間の出力要求を受けた場合（図３ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、第１温度帯域時間記憶部２１に記憶されている最新の実用累積時間ＴＵ１と第２温度帯域時間記憶部２３に記憶されている最新の実用累積時間ＴＵ２とを、温調計外部に出力する（図３ステップＳ１１１）。

また、ＦＤ／ＦＰ機能部２の実質累積時間出力部２７は、外部から実質累積時間の出力要求を受けた場合（図３ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、実質累積時間算出部２６が算出した実質累積時間ＴＡを、温調計外部に出力する（図３ステップＳ１１３）。
ステップＳ１１０，Ｓ１１２の出力要求が発生する状況としては、例えば温度センサ１０２の寿命を見積もるために、時間ＴＵ１，ＴＵ２，ＴＡを読み出そうとするオペレータが端末装置（不図示）を使って出力要求を温調計１０３に入力する等の状況がある。

以上のようなステップＳ１０１〜Ｓ１１３の処理が、例えばオペレータからの指令によってＦＤ／ＦＰ機能部２の動作が終了するまで（図３ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、制御周期ｄＴ毎に繰り返し実行される。

こうして、温度センサの実用状態を従来よりも詳細に管理することができるので、装置コントロールレベルでの温度センサを扱うＦＰ機能を強化することができ、温度センサの寿命を見積もることが可能になる。

本実施の形態では、温度帯域を２個としているが、これに限るものではなく、温度帯域を３個以上にしてもよい。温度帯域を３個以上にする場合には、温度帯域時間計測部（２０，２２）と温度帯域時間記憶部（２１，２３）とをそれぞれ温度帯域毎に設けるようにすればよい。また、実質累積時間算出部２６は、温度帯域別の実用累積時間を各々重み付けして、重み付けした値を加算することにより、実質累積時間ＴＡを算出するようにすればよい。このとき、各実用累積時間に乗じる重みは、高温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが大きく、低温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが小さくなるように予め設定しておけばよい。これにより、高温に晒されているのが“実用されている状態”であり、低温に晒されているのが“実用されている状態”ではないという意味で、温度センサのＦＰ機能を強化することができる。なお、各温度帯域は、隣接する温度帯域と少なくとも一部の帯域が異なるように設定されていればよく、隣接する温度帯域と重なる部分があってもよい。

なお、本発明は、温度センサ以外にも、電気ヒータのＦＰ機能としても活用できる。すなわち、電気ヒータについても、温度センサで測定される温度帯域に対応して、高温・低温の各経過時間が概ね見積れるように実装されている場合（電気ヒータ近傍に温度センサが実装されている場合）、電気ヒータが“実用されている状態”を管理する機能としても本発明を活用することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係る管理装置の構成を示すブロック図であり、図１、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態は、上記発明の原理１、発明の原理３に対応する例である。本実施の形態においても、管理装置を簡易型のコントローラ（温調計１０３）で実現する例で説明する。図５の温調計制御機能部１とＦＤ／ＦＰ機能部２ａとは温調計１０３に実装される。

温調計制御機能部１の構成は第１の実施の形態で説明したとおりである。ＦＤ／ＦＰ機能部２ａは、第１温度帯域時間計測部２０と、第１温度帯域時間記憶部２１と、第２温度帯域時間計測部２２と、第２温度帯域時間記憶部２３と、リセット部２４と、後述する出力指示部からの出力指示に応じて、第１温度帯域時間記憶部２１に記憶されている実用累積時間ＴＵ１と第２温度帯域時間記憶部２３に記憶されている実用累積時間ＴＵ２とを温度センサ１０２の記憶部に記録する実用累積時間出力部２５ａと、設定値ＳＰの変化を監視し、設定値ＳＰが低い数値に設定変更されたときに、実用累積時間出力部２５ａに対して出力指示を出す第１の出力指示部２８と、温調計１０３の動作モードを監視し、待機モード（操作量ＭＶの出力が強制的に低い数値に維持されるモード）に変更されたときに、実用累積時間出力部２５ａに対して出力指示を出す第２の出力指示部２９とを備えている。

温度センサ１０２は、温度を計測する温度センサ機能部１０２０と、実用累積時間ＴＵ１を記憶する第１温度帯域時間記憶部１０２１と、実用累積時間ＴＵ２を記憶する第２温度帯域時間記憶部１０２２とを備えている。この温度センサ１０２は、ＣＰＵを備えていないハードウェアで構成されるものである。なお、第１温度帯域時間記憶部１０２１と第２温度帯域時間記憶部１０２２とは、温度センサ１０２の電源が切断されても情報を保持できる不揮発性のメモリであることが好ましい。

以下、本実施の形態の管理装置の動作を図６を参照して説明する。図６のステップＳ１００〜Ｓ１０８の処理は第１の実施の形態で説明したとおりである。
ＦＤ／ＦＰ機能部２ａの第１の出力指示部２８は、温調計制御機能部１の設定値入力部１０から入力される設定値ＳＰの変化を監視し、設定値ＳＰが所定の閾値以下の低い数値に設定変更されたときに（図６ステップＳ１１５においてＹＥＳ）、実用累積時間出力部２５ａに対して出力指示を出す（図６ステップＳ１１６）。

ＦＤ／ＦＰ機能部２ａの実用累積時間出力部２５ａは、第１の出力指示部２８からの出力指示に応じて、第１温度帯域時間記憶部２１に記憶されている最新の実用累積時間ＴＵ１を温度センサ１０２の第１温度帯域時間記憶部１０２１に記録すると共に、第２温度帯域時間記憶部２３に記憶されている最新の実用累積時間ＴＵ２を温度センサ１０２の第２温度帯域時間記憶部１０２２に記録する（図６ステップＳ１１７）。

また、ＦＤ／ＦＰ機能部２ａの第２の出力指示部２９は、温調計１０３の動作モードを監視し、待機モードに変更されたときに（図６ステップＳ１１８においてＹＥＳ）、実用累積時間出力部２５ａに対して出力指示を出す（図６ステップＳ１１９）。
実用累積時間出力部２５ａは、第２の出力指示部２９から出力指示があると、第１の出力指示部２８から出力指示があったときと同じ処理を行なう（ステップＳ１１７）。

以上のようなステップＳ１０１〜Ｓ１０８，Ｓ１１５〜Ｓ１１９の処理が、例えばオペレータからの指令によってＦＤ／ＦＰ機能部２ａの動作が終了するまで（図６ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御周期ｄＴ毎に繰り返し実行される。
設定値ＳＰが閾値以下の状態が継続するか、温調計１０３の待機モードが継続する場合、温度センサ１０２に記録される実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２も制御周期ｄＴ毎に更新されることになる。

こうして、本実施の形態では、実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２を温度センサ１０２に記録しておくことができ、温度センサ１０２が新たな温度制御系に再利用されるときに、温度センサ１０２に記録されている実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２を読み出すことが可能となる。その結果、実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２の計測を温度センサ１０２に記録されている値から再開することが可能となる。第１の実施の形態で説明したとおり、温度帯域は３個以上であってもよい。

本実施の形態では、実用累積時間出力部２５ａに対して出力指示が出されるタイミングにおいて、制御量ＰＶ（温度）がどのような状態であるかは管理されていない。すなわち、温度センサ１０２に記憶される実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２について、技術的意義のない情報転送不足（偶然の誤差）を発生させることになる。しかし、通常の温調計１０３における設定値ＳＰの変更頻度や動作モードの変更頻度に伴う情報転送サイクル時間は、温度センサ１０２の通常の実用累積時間に比べれば十分に短くなるはずである。したがって、情報転送不足としての誤差分は、大きな影響を与えるものにはならない（大きな影響を与えるようになる確率は極めて低い）。

なお、実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２の計測を温度センサ１０２に記録されている値から再開するために、例えばオペレータからの指示に応じて温度センサ１０２の第１温度帯域時間記憶部１０２１、第２温度帯域時間記憶部１０２２から温度帯域別の実用累積時間ＴＵ１と実用累積時間ＴＵ２を読み出す読出手段と、この読出手段が読み出した温度帯域別の実用累積時間ＴＵ１、実用累積時間ＴＵ２をそれぞれ第１温度帯域時間計測部２０、第２温度帯域時間計測部２２に設定する設定手段とを、ＦＤ／ＦＰ機能部２ａに設けるようにしてもよい。温度センサ１０２から読み出した実用累積時間ＴＵ１、実用累積時間ＴＵ２を第１温度帯域時間計測部２０、第２温度帯域時間計測部２２に設定することにより、第１温度帯域時間計測部２０と第２温度帯域時間計測部２２とは、それぞれ設定された値を初期値として時間計測を開始することになる。

背景技術ではＥＥＳの装置内分散配置を課題として取り上げているが、第１、第２の実施の形態は、ＥＥＳに限らず、建物の空調制御や化学プラントなどで利用される装置コントロールレベルも対象範囲に入る。

第１、第２の実施の形態で説明した管理装置を構成する温度センサ１０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、温度センサの断線を予知する技術に適用することができる。

１…温調計制御機能部、２…ＦＤ／ＦＰ機能部、１０…設定値入力部、１１…制御量入力部、１２…操作量算出部、１３…操作量出力部、２０…第１温度帯域時間計測部、２１…第１温度帯域時間記憶部、２２…第２温度帯域時間計測部、２３…第２温度帯域時間記憶部、２４…リセット部、２５，２５ａ…実用累積時間出力部、２６…実質累積時間算出部、２７…実質累積時間出力部、２８…第１の出力指示部、２９…第２の出力指示部、１０２…温度センサ、１０３…温調計、１０２０…温度センサ機能部、１０２１…第１温度帯域時間記憶部、１０２２…第２温度帯域時間記憶部。

Claims (10)

1. 設定値ＳＰと温度センサによって計測される制御量ＰＶとに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、
   前記操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、
   前記操作量算出手段による温度制御の実行中に前記制御量ＰＶが複数の異なる温度帯域のうち１つの温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間を、温度帯域別に計測する温度帯域時間計測手段と、
   前記実用累積時間を温度帯域別に記憶する温度帯域時間記憶手段と、
   外部からリセット信号を受け取ったときに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間をゼロにリセットするリセット手段と、
   外部から出力要求を受けたときに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間をコントローラ外部に出力する実用累積時間出力手段とを備えることを特徴とする管理装置。
2. 請求項１記載の管理装置において、
   さらに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている温度帯域別の実用累積時間に、各々重み付けをして加算することにより、実質累積時間ＴＡを算出する実質累積時間算出手段と、
   外部から出力要求を受けたときに、前記実質累積時間ＴＡをコントローラ外部に出力する実質累積時間出力手段とを備え、
   前記重みは、高温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが大きく、低温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが小さくなるように設定されることを特徴とする管理装置。
3. 請求項１または２記載の管理装置において、
   さらに、前記設定値ＳＰが所定の閾値以下の数値に設定変更されたときに、前記実用累積時間出力手段に対して出力指示を出す出力指示手段を備え、
   前記実用累積時間出力手段は、前記出力指示手段からの出力指示に応じて、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間を、前記温度センサの記憶手段に記録することを特徴とする管理装置。
4. 請求項１または２記載の管理装置において、
   さらに、前記温度制御の動作モードが待機モードに変更されたときに、前記実用累積時間出力手段に対して出力指示を出す出力指示手段を備え、
   前記実用累積時間出力手段は、前記出力指示手段からの出力指示に応じて、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間を、前記温度センサの記憶手段に記録することを特徴とする管理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の管理装置において、
   前記温度帯域時間計測手段は、
   前記制御量ＰＶが第１の温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間ＴＵ１を計測する第１温度帯域時間計測手段と、
   前記制御量ＰＶが前記第１の温度帯域よりも少なくとも一部の帯域が高い第２の温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間ＴＵ２を計測する第２温度帯域時間計測手段とからなり、
   前記温度帯域時間記憶手段は、
   前記実用累積時間ＴＵ１を記憶する第１温度帯域時間記憶手段と、
   前記実用累積時間ＴＵ２を記憶する第２温度帯域時間記憶手段とからなることを特徴とする管理装置。
6. 設定値ＳＰと温度センサによって計測される制御量ＰＶとに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、
   前記操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、
   前記操作量算出ステップによる温度制御の実行中に前記制御量ＰＶが複数の異なる温度帯域のうち１つの温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間を、温度帯域別に計測する温度帯域時間計測ステップと、
   この温度帯域時間計測ステップで計測した実用累積時間を温度帯域別に温度帯域時間記憶手段に格納する温度帯域時間記憶ステップと、
   外部からリセット信号を受け取ったときに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間をゼロにリセットするリセットステップと、
   外部から出力要求を受けたときに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間をコントローラ外部に出力する実用累積時間出力ステップとを含むことを特徴とする管理方法。
7. 請求項６記載の管理方法において、
   さらに、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている温度帯域別の実用累積時間に、各々重み付けをして加算することにより、実質累積時間ＴＡを算出する実質累積時間算出ステップと、
   外部から出力要求を受けたときに、前記実質累積時間ＴＡをコントローラ外部に出力する実質累積時間出力ステップとを含み、
   前記重みは、高温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが大きく、低温の温度帯域の実用累積時間ほど重みが小さくなるように設定されることを特徴とする管理方法。
8. 請求項６または７記載の管理方法において、
   さらに、前記設定値ＳＰが所定の閾値以下の数値に設定変更されたときに、前記実用累積時間出力ステップに対して出力指示を出す出力指示ステップと、
   前記出力指示に応じて、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間を、前記温度センサの記憶手段に記録する記録ステップとを含むことを特徴とする管理方法。
9. 請求項６または７記載の管理方法において、
   さらに、前記温度制御の動作モードが待機モードに変更されたときに、前記実用累積時間出力ステップに対して出力指示を出す出力指示ステップと、
   前記出力指示に応じて、前記温度帯域時間記憶手段に記憶されている実用累積時間を、前記温度センサの記憶手段に記録する記録ステップとを含むことを特徴とする管理方法。
10. 請求項６乃至９のいずれか１項に記載の管理方法において、
    前記温度帯域時間計測ステップは、
    前記制御量ＰＶが第１の温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間ＴＵ１を計測する第１温度帯域時間計測ステップと、
    前記制御量ＰＶが前記第１の温度帯域よりも少なくとも一部の帯域が高い第２の温度帯域にあるときの前記温度センサの実用累積時間ＴＵ２を計測する第２温度帯域時間計測ステップとを含み、
    前記温度帯域時間記憶ステップは、
    前記実用累積時間ＴＵ１を前記温度帯域時間記憶手段に格納する第１温度帯域時間記憶ステップと、
    前記実用累積時間ＴＵ２を前記温度帯域時間記憶手段に格納する第２温度帯域時間記憶ステップとを含むことを特徴とする管理方法。

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