JP4035585B2 - 異常診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、調節弁と電空ポジショナとコントローラとを備えた調節弁制御システムに必要に応じて接続され、この調節弁制御システムの異常を診断する異常診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に特開平１１−１６６６５５号公報（文献１：特願平９−３３７５０３号）に開示された調節弁制御システムの概略を示す。同図において、１はコントローラ、２は調節弁、３は調節弁２の弁開度を制御する電空ポジショナ、Ｌ１，Ｌ２はコントローラ１と電空ポジショナ３との間を接続する通信線である。この通信線Ｌ１，Ｌ２を介してコントローラ１より電空ポジショナ３へ４〜２０ｍＡの入力電流Ｉが調節弁２への設定値データとして与えられる。
【０００３】
電空ポジショナ３は、通信ライン駆動部３Ａと、データ処理制御部３Ｂと、電空変換部３Ｃと、角度センサ３Ｄとを備えている。通信ライン駆動部３Ａは、コントローラ１との間でデータの通信を行うインターフェイス３Ａ１と、ハンドヘルドコミュニケータ（ＳＦＣ）４との間でデータの通信を行うインターフェイス３Ａ２とを有している。ＳＦＣ４は、作業者が持つ携帯型の設定器であり、必要に応じて調節弁制御システム１００（電空ポジショナ３）に接続される。
【０００４】
データ処理制御部３Ｂは、ＣＰＵ３Ｂ１とメモリ３Ｂ２とを有し、コントローラ１からの通信ライン駆動部３Ａを介する設定値データを受けてこれを処理し、コントローラ１からの入力電流Ｉ＝４ｍＡに対して電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを０ｍＡとし、入力電流Ｉ＝２０ｍＡに対して電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを最大値とする。電空変換部３Ｃは、データ処理制御部３Ｂからのコイル駆動電流ＩＭを空気圧（電空変換信号）に変換し、調節弁２へ供給する。調節弁２は、電空ポジショナ２からの電空変換信号を受ける操作器２Ａを備えており、この操作器２Ａを介して弁２Ｃの開度が制御される。
【０００５】
角度センサ３Ｄは、弁２Ｃの開度をフィードバックレバー（図９に示す５）の回転角度位置（弁開度位置）として検出するセンサで、その検出した弁開度位置をデータ処理制御部３Ｂへ送る。データ処理制御部３Ｂは、角度センサ３Ｄからの弁開度位置に基づき、弁２Ｃの開度をフィードバック制御する。
【０００６】
図９は電空ポジショナ３の角度センサ３Ｄと調節弁２との配置関係を示す図である。調節弁２は操作器２Ａと弁軸２Ｂと弁２Ｃとを備えている。操作器２Ａは、ダイアフラムを有してなり、電空変換部３Ｃからの空気圧に応じ弁軸２Ｂを上下動させて、弁２Ｃの開度を調整する。
【０００７】
この弁軸２Ｂのリフト位置、すなわち弁２Ｃの開度を検出するべく、角度センサ３Ｄと弁軸２Ｂとの間にフィードバックレバー５が連結されている。フィードバックレバー５は、弁軸２Ｂのリフト位置に応じて角度センサ３Ｄの中心Ｏを軸心として、回動する。このフィードバックレバー５の回転角度位置（弁開度位置）から弁２Ｃの開度を知ることができる。
【０００８】
〔オートセットアップ〕
この調節弁制御システム１００では、電空ポジショナ３を現場に設置して実際に調節弁２を制御する前に、ＳＦＣ４から電空ポジショナ３に指令を与えて、オートセットアップを行う。このオートセットアップでは、「全閉／全開位置」，「操作器動作の形式」，「入力電流設定値」，「異常時電気信号出力方向（バーンアウト方向）」などの設定やゼロ／スパン調整、制御パラメータの自動チューニングなどを行う。なお、このオートセットアップは使用開始時の他、メンテナンス時などにも行う。
【０００９】
オートセットアップの実行時の電空ポジショナ３での動作例を図８を用いて説明する。図８（ａ）はデータ処理制御部３Ｂから電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを示し、図８（ｂ）は同図（ａ）に示したコイル駆動電流ＩＭに応ずる弁２Ｃの開度変化を示す。
【００１０】
データ処理制御部３ＢのＣＰＵ３Ｂ１は、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUT（ＩＭSHU＝０）を電空変換部３Ｃへ与え、これにより弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ１点において、角度センサ３Ｄによって検出される弁開度位置Ｘ０をゼロ点位置Ｘzeroとしてメモリ３Ｂ２に記憶するとともに、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPEN（ＩＭOPEN＝最大値）を電空変換部３Ｃへ与える。
【００１１】
これにより、ＩＭOPENに応じた空気圧が電空変換部３Ｃを介して調節弁２の操作器２Ａへ与えられ、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（ｔ２点）、やがてＩＭOPENに応じた開度位置（実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度位置、例えば１１０％位置）となる（ｔ３点）。
【００１２】
次に、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ４点において、角度センサ３Ｄによって検出される弁開度位置を仮の全開度位置（仮の全開位置）Ｘ110 として求め、この仮の全開度位置Ｘ110 から下記（１）式によって実際の全開度位置（実際の全開位置）Ｘ100 を求める。すなわち、仮の全開位置Ｘ110 をオーバストローク補正することによって、実際の全開位置Ｘ100 を求める。そして、この求めた実際の全開位置Ｘ100 をスパン点位置Ｘspanとしてメモリ３Ｂ２に記憶する。
Ｘ100 ＝〔（Ｘ110−Ｘ０）／１．１〕＋Ｘ０ ・・・・（１）
【００１３】
また、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ４点において、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUTを電空変換部３Ｃへ与える。これにより、ＩＭSHUTに応じた空気圧が電空変換部３Ｃを介して調節弁２の操作器２Ａへ与えられ、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（ｔ５点）、やがてＩＭSHUTに応じた開度位置（全閉位置）となる（ｔ６点）。
【００１４】
そして、弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ７点において、ＣＰＵ３Ｂ１は、再度、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPENを電空変換部３Ｃへ与える。これにより、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（ｔ８点）、やがてＩＭOPENに応じた開度位置（最大開度位置）となる（ｔ９点）。
【００１５】
ＣＰＵ３Ｂ１は、ゼロ点位置Ｘzeroを０％位置、スパン点位置Ｘspanを１００％位置とし、ｔ５点からｔ６点の間の９９％位置から１％位置までの動作時間Ｔdownを計測する。また、ｔ８点からｔ９点の間の１％位置から９９％位置までの動作時間Ｔupを計測する。そして、この計測した動作時間ＴupとＴdownの平均として、１％位置〜９９％位置間の応答時間ＴRES （ＴRES ＝（Ｔup＋Ｔdown）／２）を求める。そして、この求めた応答時間ＴRES より、図１０に示す操作器サイズ−応答時間テーブルから操作器２Ａのサイズを決定し、動作時間Ｔup、Ｔdown、応答時間ＴRES とともにメモリ３Ｂ２に記憶する。
【００１６】
次に、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ１０点において、電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを５０％位置に応じた値ＩＭ50とし、その後、ＩＭ50での弁２Ｃの静止状態を確認のうえ、５２％位置に応じた値ＩＭ52とする（ｔ１１点）、さらに、ＩＭ52での弁２Ｃの静止状態を確認のうえ、５４％位置に応じた値ＩＭ54とする（ｔ１２点）。これにより、弁２Ｃの開度位置が最大開度位置から５０％位置へと変化し、その後、５０％位置から５２％位置、５２％位置から５４％位置へとステップ応答する。
【００１７】
ＣＰＵ３Ｂ１は、調節弁２の弁開度の設定値を５２％位置から５４％位置へ変更した後、この設定値の変更により実駆動される弁開度の実値が５４％位置に達してから所定時間内のオーバシュート量を積算し、この積算したオーバシュート量の平均値を平均誤差として求める。すなわち、５２％位置から５４％位置へのステップ応答に際する所定時間Ｔｅ（ｔａ〜ｔｂ）内の誤差面積Ｅｓを測定し、この測定した誤差面積Ｅｓより平均誤差ＥＡを求める。この場合、誤差面積ＥｓはＥｓ＝∫ta tb｜Ｅ｜ｄｔとして、平均誤差ＥＡ（％）はＥＡ＝Ｅｓ／（ｔｂ−ｔａ）として求める。そして、ＣＰＵ３Ｂ１は、この求めた平均誤差ＥＡより、図１１に示すテーブルを参照してヒステリシスレベルＨＹＳを決定し、平均誤差ＥＡとともにメモリ３Ｂ２に記憶する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
文献１に示された調節弁制御システム１００は、ＳＦＣ４からの指令によってオートセットアップが自動的に実行される点で優れている。しかしながら、調節弁制御システム１００においては、調節弁２のグランドパッキンの緩みや調節弁２に対する電空ポジショナ３の取り付け異常（ゼロ点／スパン点位置のずれ）などが生じることがあり、このような異常が生じているか否かの診断をＳＦＣ４で行わせたり、異常診断結果をＳＦＣ４において知るということはできなかった。
【００１９】
なお、グランドパッキンとは、調節弁２の弁軸２Ｂに連結されたバルブステムに挿通された部材であり、弁２Ｃからのプロセス流体のリークを防止するために設けられている。図１２にその要部を示す。同図において、２−１はバルブステム、２−２は上蓋、２−３はクランドパッキンである。クランドパッキン２−３は、複数のリング状のパッキン２−４とパッキン２−４の上下面に設けられたパッキンスプリング２−５とによって構成され、バルブステム２−１に挿通されている。
【００２０】
バルブステム２−１は上蓋２−２の軸孔２−６に挿通され、軸孔２−６の内壁面とバルブステム２−１の外周面との間にクランドパッキン２−３が位置している。クランドパッキン２−３の下端は軸孔２−６の内段部２−７によりその位置が規制されている。クランドパッキン２−３の上端は、スタッドボルト２−１０により上蓋２−２の上端に締め付けられたパッキンフランジ２−９により、パッキン押さえ２−８を介して押さえつけられている。
【００２１】
スタッドボルト２−１０を締め付けたり、緩めたりすることによって、バルブステム２−１が摺動する際のグランドパッキン２−３のバルブステム２−１の外周面への密着力を調整することができる。すなわち、グランドパッキン２−３は摩耗などにより次第に緩み、グランドパッキン２−３とバルブステム２−１との隙間からプロセス流体がリークする虞れがある。このような場合、スタッドボルト２−１０の締め直しを適宜行って、密着力の最適化を図る。
【００２２】
〔グランドパッキンの異常診断〕
グランドパッキンの異常診断を行う技術として、特開平５−１８７４０５号公報（文献２）や特開平８−２１９３０５号公報（文献３）などに開示されたものがある。
文献２に示された技術では、電空ポジショナにおいて、診断開始信号が出力されてから診断開始に応じて弁開度の変化信号を受信するまでの時間差を計測し、この時間差が設定値以下となったら、グランドパッキンが緩んでいると判定する。
【００２３】
文献３に示された技術では、電空ポジショナにおいて、調節弁の弁開度の制御を継続しながら、ゲインを発振限界の上限値又は下限値に変更して、所定時間中に入力信号の変化回数と弁開度信号の変化回数との差が所定値以上になった変化回数を求め、この変化回数が基準値以上になったときに異常と判定する。異常と判定されたときのゲインが発振限界の上限値のときはグランドパッキンが緩んでいると判定し、異常と判定されたときのゲインが発振限界の下限値のときは弁プラグとガイドリングとの間やグランドパッキンとロッドとの間に不純物が混入したか、あるいはグランドパッキンが変質して硬化したものと判定する。
【００２４】
〔文献２に示された技術の問題〕
グランドパッキンの異常は弁開度が第１の開度から第２の開度に設定変更されたときの整定性の悪化を引き起こす。この整定性の変化を試験しないと調節弁の弁開度制御に及ぼすグランドパッキンの異常は正確に判定することができない。すなわち、文献２に示された技術では、弁の動き始めに要する時間の変化だけで、グランドパッキンの異常を判定するようにしているので、正確さに欠ける。
【００２５】
〔文献３に示された技術の問題〕
文献３に示された技術では、グランドパッキンの異常を判定するために決めておかなくてはならないしきい値が多く、１つの事象に対して多段階に設定するようにしているため、各しきい値を決める手間が大変である。また、適切なしきい値に設定するのも難しく、異常診断を行うための処理も複雑となる。
【００２６】
〔ゼロ点／スパン点位置の異常診断〕
調節弁のゼロ点／スパン点位置の異常診断を自動で行う技術は確立されておらず、定期点検時に調節弁の制御を中断したうえで、保守作業者がダイヤルゲージを使ってメンテナンス時のゼロ点位置とスパン点位置を調整している。そして、ゼロ点位置、スパン点位置がそれぞれどの程度ずれれば異常かどうかは、保守作業者の判断に委ねられている。
【００２７】
この手動による異常診断では、ダイヤルゲージを使ってゼロ点位置、スパン点位置を調べる作業が非常に面倒である。
また、問題となるゼロ点位置、スパン点位置のずれ量が作業者の判断に委ねられているので、その判断が妥当であるかどうかは保証されない。
また、問題となるゼロ点／スパン点位置のずれはストロークの長さの違いによって異なる。すなわち、ストローク長が短い場合には少しのずれでも大きな誤差となるが、ストローク長が長ければ許容されるずれは大きくなる。このようなストロークの長さの違いによって異なるゼロ点／スパン点位置のずれの問題に対し、明確な指標がなく、ストロークの長短に拘わらず一律に所定以上のずれがあった場合に保守作業者が異常と判断しているので、正確さに欠ける。
【００２８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、弁開度制御システムに必要に応じて接続し、主として調節弁に対する電空ポジショナの取り付け異常を、電空ポジショナのオートセットアップ機能を利用した簡単な処理動作で、また簡単なしきい値で、しかも正確に判定することのできる異常診断装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、調節弁の弁開度を全閉になるように制御し、この調節弁の弁開度が全閉になったことを確認した時点での弁開度位置をゼロ点位置として求める一方、調節弁の弁開度を実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度になるように制御し、この調節弁の弁開度が最大開度になったことを確認した時点での弁開度位置を仮の全開度位置として求め、この仮の全開度位置をオーバストローク補正することによって調節弁の実際の全開度位置をスパン点位置として求めるゼロ／スパン計測手段と、このゼロ／スパン計測手段によって計測されるオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を記憶する記憶手段とを有する電空ポジショナを備えた調節弁制御システムに必要に応じて接続される例えばＳＦＣを異常診断装置とし、この異常診断装置に、電空ポジショナに異常診断指令を送る異常診断指令送信手段と、この異常診断指令送信手段からの異常診断指令に応えて電空ポジショナから送られてくるオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を初期ゼロ点位置および初期スパン点位置として読み取る初期位置読取手段と、異常診断指令送信手段からの異常診断指令を受けて電空ポジショナのゼロ／スパン計測手段が計測するゼロ点位置およびスパン点位置を診断時ゼロ点位置および診断時スパン点位置として読み取る現在位置読取手段と、初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置と現在位置読取手段により読み取られた診断時ゼロ点位置との差をゼロ点偏差として求め、初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差の割合が予め設定されている第１の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する第１の異常判定手段と、初期位置読取手段により読み取られた初期スパン点位置と現在位置読取手段により読み取られた診断時スパン点位置との差をスパン点偏差として求め、初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するスパン点偏差の割合が予め設定されている第２の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する第２の異常判定手段とを設けたものである。
【００３２】
この発明によれば、異常診断装置から電空ポジショナに異常診断指令を送ると、ゼロ／スパン計測手段によって計測され記憶手段に記憶されているオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置が電空ポジショナから送られてくる。異常診断装置は、この電空ポジショナから送られてくるオートセットアップの実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を初期ゼロ点位置および初期スパン点位置として読み取る。
また、電空ポジショナのゼロ／スパン計測手段は、異常診断装置からの異常診断指令を受けて、調節弁の弁開度を全閉になるように制御し、この調節弁の弁開度が全閉になったことを確認した時点での弁開度位置をゼロ点位置として求める一方、調節弁の弁開度を実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度になるように制御し、この調節弁の弁開度が最大開度になったことを確認した時点での弁開度位置を仮の全開度位置として求め、この仮の全開度位置をオーバストローク補正することによって調節弁の実際の全開度位置をスパン点位置として求め、この求めたゼロ点位置およびスパン点位置を異常診断装置へ送る。
異常診断装置は、この電空ポジショナから送られてくるゼロ点位置およびスパン点位置を診断時ゼロ点位置および診断時スパン点位置として読み取り、初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差（初期ゼロ点位置と診断時ゼロ点位置との差）の割合が予め設定されている第１の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する。また、初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するスパン点偏差（初期スパン点位置と診断時スパン点位置との差）の割合が予め設定されている第２の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する。これにより、主として、調節弁に対する電空ポジショナの取り付け異常が検出される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る異常診断装置の一実施の形態の概略を示すブロック図である。この異常診断装置は図７に示したＳＦＣ４内に異常診断機能を付加したものである。以下、図７に示した従来のＳＦＣ４と区別するために、図１に示した異常診断装置をＳＦＣ４’とする。
【００３５】
ＳＦＣ４’は、ＣＰＵ４−１と、ＲＡＭ４−２と、ＲＯＭ４−３と、Ｅ2 ＰＲＯＭなどのメモリ４−４と、ディスプレイ４−５と、操作キー４−６と、プリンタ４−７と、インターフェイス４−８〜４−１１とを備えている。ＣＰＵ４−１は、ＲＡＭ４−２やメモリ４−４にアクセスしながら、ＲＯＭ４−３に格納されたプログラムに従って動作する。メモリ４−４には後述する各種の異常診断用のしきい値が格納されている。
【００３６】
このＳＦＣ４’は、従来のＳＦＣ４と同様に、必要に応じて調節弁制御システム１００に接続される。ＳＦＣ４’は、従来のＳＦＣ４が有していた電空ポジショナ３にオートセットアップを行わせる機能に加えて、オートセットアップの実行時に電空ポジショナ３のメモリ３Ｂ２に記憶されたパラメータと電空ポジショナ３が有するオートセットアップ機能の一部を利用して異常診断を行う機能を有している。以下、ＳＦＣ４’において行われる異常診断処理動作について、図２〜図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
なお、この異常診断に際し、調整弁制御システム１００の電空ポジショナ３ではすでにオートセットアップが行われており、メモリ３Ｂ２にオートセットアップ実行時のパラメータとして応答時間ＴRES 、動作時間Ｔup，Ｔdown、平均誤差ＥＡ、ゼロ点位置Ｘzero、スパン点位置Ｘspanが記憶されているものとする。
【００３８】
〔異常診断処理〕
異常診断を行う場合、作業者はＳＦＣ４’を調節弁制御システム１００の電空ポジショナ３に接続し、操作キー４−６を介してＣＰＵ４−１へ異常診断を行う旨の指示を行う。ＣＰＵ４−１は、この作業者からの指示を受けて、電空ポジショナ３へ異常診断指令を送る（図２に示すステップ２０１）。
【００３９】
この異常診断指令は、インターフェイス３Ａ２を介して、電空ポジショナ３のＣＰＵ３Ｂ１へ与えられる。ＣＰＵ３Ｂ１は、ＳＦＣ４’からの異常診断指令を受診すると（図３に示すステップ３０１）、メモリ３Ｂ２に格納されているオートセットアップ実行時のパラメータＴRES ，Ｔup，Ｔdown，ＥＡ，Ｘzero，Ｘspanを読み出し、インターフェイス３Ａ２を介してＳＦＣ４’へ送信する（ステップ３０２）。
【００４０】
ＳＦＣ４’のＣＰＵ４−１は、電空ポジショナ３から送られてくるオートセットアップ実行時のパラメータＴRES ，Ｔup，Ｔdown，ＥＡ，Ｘzero，Ｘspanを初期値ＴRES (i)，Ｔup(i)，Ｔdown(i)，ＥＡ(i)，Ｘzero(i)，Ｘspan(i)として読み取る（ステップ２０２）。
【００４１】
オートセットアップ実行時のパラメータの送信後、電空ポジショナ３のＣＰＵ３Ｂ１は、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUT（ＩＭSHUT＝０）を電空変換部３Ｃへ与える（ステップ３０３）。そして、弁２Ｃが静止状態となったことを確認のうえ（ステップ３０４のＹＥＳ：図８に示すｔ１点）、この時の角度センサ３Ｄによって検出される弁開度位置Ｘ０をゼロ点位置Ｘzeroとして求める（ステップ３０５）。
【００４２】
また、ｔ１点において、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPEN（ＩＭOPEN＝最大値）を電空変換部３Ｃへ与える（ステップ３０６） これにより、ＩＭOPENに応じた空気圧が電空変換部３Ｃを介して調節弁２の操作器２Ａへ与えられ、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（図８に示すｔ２点）、やがてＩＭOPENに応じた開度位置（実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度位置、例えば１１０％位置）となる（図８に示すｔ３点）。
【００４３】
次に、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認すると（ステップ３０７のＹＥＳ：図８に示すｔ４点）、角度センサ３Ｄによって検出される弁開度位置を仮の全開度位置（仮の全開位置）Ｘ110 として求め（ステップ３０８）、この仮の全開度位置Ｘ110 を前記（１）式によってオーバストローク補正し、実際の全開度位置（実際の全開位置）Ｘ100 を求める（ステップ３０９）。そして、この求めた実際の全開位置Ｘ100 をスパン点位置Ｘspanとするとともに（ステップ３１０）、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUT（ＩＭSHUT＝０）を電空変換部３Ｃへ与える（ステップ３１１）。
【００４４】
これにより、ＩＭSHUTに応じた空気圧が電空変換部３Ｃを介して調節弁２の操作器２Ａへ与えられ、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（図８に示すｔ５点）、やがてＩＭSHUTに応じた開度位置（全閉位置）となる（図８に示すｔ６点）。そして、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認のうえ（ステップ３１２のＹＥＳ：図８に示すｔ７点）、ｔ５点からｔ６点の間の９９％位置から１％位置までの動作時間Ｔdownを測定するとともに（ステップ３１３）、再度、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPENを電空変換部３Ｃへ与える（ステップ３１４）。
【００４５】
これにより、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（図８に示すｔ８点）、やがてＩＭOPENに応じた開度位置（最大開度位置）となる（図８に示すｔ９点）。そして、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認のうえ（ステップ３１５のＹＥＳ：図８に示すｔ１０点）、ｔ８点からｔ９点の間の１％位置から９９％位置までの動作時間Ｔupを測定する（ステップ３１６）。そして、この測定した動作時間ＴupとＴdownの平均として、１％位置〜９９％位置間の応答時間ＴRES （ＴRES ＝（Ｔup＋Ｔdown）／２）を求める（ステップ３１７）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ３Ｂ１は、電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを５０％位置に応じた値ＩＭ50とし（ステップ３１８）、その後、ＩＭ50での弁２Ｃの静止状態を確認のうえ（ステップ３１９のＹＥＳ）、５２％位置に応じた値ＩＭ52とする（ステップ３２０：図８に示すｔ１１点）。さらに、ＩＭ52での弁２Ｃの静止状態を確認のうえ（ステップ３２１のＹＥＳ）、５４％位置に応じた値ＩＭ54とする（ステップ３２２：図８に示すｔ１２点）。これにより、弁２Ｃの開度位置が最大開度位置から５０％位置へと変化し、その後、５０％位置から５２％位置、５２％位置から５４％位置へとステップ応答する。
【００４７】
ＣＰＵ３Ｂ１は、調節弁２の弁開度の設定値を５２％位置から５４％位置へ変更した後、５２％位置から５４％位置へのステップ応答に際する所定時間Ｔｅ（ｔａ〜ｔｂ）内の誤差面積Ｅｓを測定し（ステップ３２２）、この測定した誤差面積Ｅｓより平均誤差ＥＡを求める（ステップ３２３）。この場合、誤差面積ＥｓはＥｓ＝∫ta tb｜Ｅ｜ｄｔとして、平均誤差ＥＡ（％）はＥＡ＝Ｅｓ／（ｔｂ−ｔａ）として求める。
【００４８】
そして、ＣＰＵ３Ｂ１は、ステップ３０５で求めたゼロ点位置Ｘzero、ステップ３１０で求めたスパン点位置Ｘspan、ステップ３１３で計測した動作時間Ｔdown、ステップ３１６で計測した動作時間Ｔup、ステップ３２４で求めた平均誤差ＥＡを、診断時のパラメータとしてインターフェイス３Ａ２を介してＳＦＣ４’へ送信する（ステップ３２５）。
【００４９】
ＳＦＣ４’のＣＰＵ４−１は、電空ポジショナ３から送られてくる診断時のパラメータＴRES ，Ｔup，Ｔdown，ＥＡ，Ｘzero，Ｘspanを現在値ＴRES(p)、，Ｔup(p)，Ｔdown(p)，ＥＡ(p)，Ｘzero(p)，Ｘspan(p) として読み取る（ステップ２０３）。なお、図３に示したステップ３０１〜３２４の処理は、電空ポジショナ３が有するオートセットアップ機能の一部を利用して行われる。また、調節弁２の種類などによっては、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUTを最大値、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPENを０とすることもある。
【００５０】
次に、ＣＰＵ４−１は、メモリ４−４に格納されている異常診断用のしきい値を読み出す（ステップ２０４）。メモリ４−４には、応答時間ＴRES に対する異常診断用のしきい値としてＴａが、動作時間Ｔupに対する異常診断用のしきい値としてＴｕが、動作時間Ｔdownに対する異常診断用のしきい値としてＴｄが、平均誤差ＥＡに対する異常診断用のしきい値としてＹが、ゼロ点位置Ｘzeroに対する異常診断用のしきい値としてＺzeが、スパン点位置Ｘspanに対する異常診断用のしきい値としてＺspが格納されている。
【００５１】
図５に異常診断用のしきい値Ｔａ，ｔｕ，Ｔｄ，Ｙ，Ｚze，Ｚspのデフォルト値を示す。この実施の形態では、Ｔａ，Ｔｕ，Ｔｄがそれぞれ１sec 、ＥＡが０．３％、Ｚzeが１．０％、Ｚspが３．０％とされている。
【００５２】
次に、ＣＰＵ４−１は、ステップ２０２で読み取ったオートセットアップ実行時のパラメータ（初期値）と、ステップ２０３で読み取った診断時のパラメータ（現在値）と、ステップ２０４で読み取った異常診断用のしきい値とから異常診断を行う（ステップ２０５）。
【００５３】
図４にステップ２０５における異常診断のサブルーチンを示す。ＣＰＵ４−１は、応答時間ＴRES の初期値ＴRES (i)と現在値ＴRES (p)との差の絶対値ΔＴRES を求め、このΔＴRES と異常診断用のしきい値Ｔａとを比較し（ステップ４０１）、ΔＴRES が異常診断用のしきい値Ｔａよりも大きければ（ΔＴRES ＞Ｔａ）、フラグＦRES をＦRES ＝１とする（ステップ４０２）。ΔＴRES が異常診断用のしきい値Ｔａよりも小さければ（ΔＴRES ≦Ｔａ）、フラグＦRES をＦRES ＝０とする（ステップ４０３）。
【００５４】
次に、ＣＰＵ４−１は、動作時間Ｔupの初期値Ｔup(i)と現在値Ｔup(p)との差の絶対値ΔＴupを求め、このΔＴupと異常診断用のしきい値Ｔｕとを比較し（ステップ４０４）、ΔＴupが異常診断用のしきい値Ｔｕよりも大きければ（ΔＴup＞Ｔｕ）、フラグＦｕをＦｕ＝１とする（ステップ４０５）。ΔＴupが異常診断用のしきい値Ｔｕよりも小さければ（ΔＴup≦Ｔｕ）、フラグＦｕをＦｕ＝０とする（ステップ４０６）。
【００５５】
また、ＣＰＵ４−１は、動作時間Ｔdownの初期値Ｔdown(i)と現在値Ｔdown(p)との差の絶対値ΔＴdownを求め、このΔＴdownと異常診断用のしきい値Ｔｄとを比較し（ステップ４０７）、ΔＴdownが異常診断用のしきい値Ｔｄよりも大きければ（ΔＴdown＞Ｔｄ）、フラグＦｄをＦｄ＝１とする（ステップ４０８）。ΔＴdownが異常診断用のしきい値Ｔｄよりも小さければ（ΔＴdown≦Ｔｄ）、フラグＦｄをＦｄ＝０とする（ステップ４０９）。
【００５６】
次に、ＣＰＵ４−１は、平均誤差ＥＡの初期値ＥＡ(i)と現在値ＥＡ(p)との差の絶対値ΔＥＡを求め、このΔＥＡと異常診断用のしきい値Ｙとを比較し（ステップ４１０）、ΔＥＡが異常診断用のしきい値Ｙよりも大きければ（ΔＥＡ＞Ｙ）、フラグＦEAをＦEA＝１とする（ステップ４１１）。ΔＥＡが異常診断用のしきい値Ｙよりも小さければ（ΔＥＡ≦Ｙ）、フラグＦEAをＦEA＝０とする（ステップ４１２）。
【００５７】
続いて、ＣＰＵ４−１は、ゼロ点位置Ｘzeroの初期値Ｘzero(i)と現在値Ｘzero(p)との偏差、すなわち初期ゼロ点位置Ｘzero(i)と診断時ゼロ点位置Ｘzero(p)との差をゼロ点偏差として求め、初期ゼロ点位置Ｘzero(i) から初期スパン点位置Ｘspan(i) までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差の割合をＺzeroとして求める（ステップ４１３）。
【００５８】
また、ＣＰＵ４−１は、スパン点位置Ｘspanの初期値Ｘspan(i)と現在値Ｘspan(p)との偏差、すなわち初期スパン点位置Ｘspan(i)と診断時スパン点位置Ｘspan(p) との差をスパン点偏差として求め、初期ゼロ点位置Ｘzero(i)から初期スパン点位置Ｘspan(i)までの初期ストローク長に対するスパン点偏差の割合をＺspanとして求める（ステップ４１４）。
【００５９】
そして、ＣＰＵ４−１は、ステップ４１３で得たゼロ点偏差の割合Ｚzeroと異常診断用のしきい値Ｚzeとを比較し（ステップ４１５）、Ｚzeroが異常診断用のしきい値Ｚzeよりも大きければ（Ｚzero＞Ｚze）、フラグＦｚをＦｚ＝１とする（ステップ４１６）。Ｚzeroが異常診断用のしきい値Ｚzeよりも小さければ（Ｚzero≦Ｚze）、フラグＦｚをＦｚ＝０とする（ステップ４１７）。
【００６０】
また、ＣＰＵ４−１は、ステップ４１４で得たスパン点偏差の割合Ｚspanと異常診断用のしきい値Ｚspとを比較し（ステップ４１８）、Ｚspanが異常診断用のしきい値Ｚspよりも大きければ（Ｚspan＞Ｚsp）、フラグＦｓをＦｓ＝１とする（ステップ４１９）。Ｚspanが異常診断用のしきい値Ｚspよりも小さければ（Ｚspan≦Ｚsp）、フラグＦｓをＦｓ＝０とする（ステップ４２０）。
【００６１】
そして、ＣＰＵ４−１は、ステップ４０１〜４２０の処理によって求めたフラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄ，ＦEA，Ｆｚ，Ｆｓの値に基づいて、各種項目毎に正常／異常の判定を行う（ステップ４２１）。この場合、フラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄ，ＦEA，Ｆｚ，Ｆｓの１つでもその値が「１」であれば、総合的なバルブ診断結果を「異常（バルブシンダンＮＧ）」とする。フラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄ，ＦEA，Ｆｚ，Ｆｓの全てが「０」であれば、総合的なバルブ診断結果を「正常（バルブシンダンＯＫ）」とする。
【００６２】
また、フラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄの１つでもその値が「１」であれば、調節弁のの作動スピードに対する診断結果を「異常（サドウスピードＮＧ）」とする。フラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄの全てが「０」であれば、調節弁のの作動スピードに対する診断結果を「正常（サドウスピードＯＫ）」とする。また、フラグＦEAが「１」であれば、グランドパッキンに対する診断結果を「異常（グランドパッキンＮＧ）」とする。フラグＦEAが「０」であれば、グランドパッキンに対する診断結果を「正常（グランドパッキンＯＫ）」とする。また、フラグＦｚ，Ｆｓの１つでもその値が「１」であれば、電空ポジショナの取り付け状態に対する診断結果を「異常（ＡＶＰトリツケＮＧ）」とする。フラグＦｚ，Ｆｓが共に「０」であれば、電空ポジショナの取り付け状態に対する診断結果を「正常（ＡＶＰトリツケＯＫ）」とする。
【００６３】
フラグＦRES が「１」であるということは、ステップ４０１でのΔＴRES がΔＴRES ＞Ｔａであるということであり、図８に示した弁開度の１％位置から９９％位置間の応答時間ＴRES （ＴRES ＝（Ｔup＋Ｔdown）／２）がオートセットアップの実行時よりもＴａを超えて大きくなった、あるいはＴａを超えて小さくなったことを意味している。すなわち、何らかの異常によって、調節弁の作動スピードが遅くなった、あるいは速くなったことを示している。
【００６４】
例えば、操作器のスプリングの異常（バネ定数）やシール部品の異常（劣化、脱落、切断）、電空ポジショナの空気回路（ノズル・フラッパ、絞り）の異常（つまり、エア漏れ、緩み）などの異常の発生を示している。このような異常をΔＴRES とＴａとの比較によって知ることができる。なお、応答時間ＴRES が問題がなくても、動作時間Ｔup，Ｔdownの何れか一方に問題が生じていることもあるので、ステップ４０４やステップ４０７でΔＴupやΔＴdownをチェックするようにしている。
【００６５】
フラグＦEAが「１」であるということは、ステップ４１０でのΔＥＡがΔＥＡ＞Ｙであるということであり、図８に示した弁開度の５２％位置から５４％位置へのステップ応答に際する所定時間Ｔｅ内の誤差面積Ｅｓより求められる平均誤差ＥＡがオートセットアップの実行時よりもＹを超えて大きくなった、あるいはＹを超えて小さくなったことを意味している。
【００６６】
調節弁２のグランドパッキン２−３が緩むと、バルブステム２−１との間の摩擦が減るため、誤差面積Ｅｓが小さくなる。調節弁２のグランドパッキン２−３が変質して硬化したり、グランドパッキン２−３とバルブステム２−１との間に不純物が混入したりすると、バルブステム２−１との間の摩擦が増すため、誤差面積Ｅｓが大きくなる。
【００６７】
ステップ４１０では、このようなグランドパッキンの異常をＹという１つのしきい値で知ることができる。また、しきい値が１つでよいので、しきい値の設定が容易である。また、電空ポジショナ３のオートセットアップ機能を利用して平均誤差ＥＡの初期値および現在値を求めているので、ＳＦＣ４’での処理も簡単となる。また、整定性の変化を考慮しているので、グランドパッキンの異常判定が正確に行われる。
【００６８】
フラグＦｚが「１」であるということは、ステップ４１５でのＺzeroがＺzero＞Ｚzeであるということであり、初期ゼロ点位置Ｘzero(i) から初期スパン点位置Ｘspan(i) までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差の割合ＺzeroがＺzeよりも大きく、オートセットアップ実行時のゼロ点位置Ｘzero(i) に対して診断時のゼロ点位置Ｘzero(p) のずれが大きいことを意味している。
【００６９】
また、フラグＦｓが「１」であるということは、ステップ４１８でのＺspanがＺspan＞Ｚspでであるということであり、初期ゼロ点位置Ｘzero(i)から初期スパン点位置Ｘspan(i)までの初期ストローク長に対するスパン点偏差の割合ＺspanがＺspよりも大きく、オートセットアップ実行時のスパン点位置Ｘspan(i) に対して診断時のスパン位置Ｘspan(p)のずれが大きいことを意味している。
【００７０】
ゼロ点位置Ｘzeroやスパン点位置Ｘspanは電空ポジショナの取り付けネジの緩みなどによって変化する。ステップ４１５や４１８では、このような電空ポジショナの取り付け異常をＺzeやＺspという２つのしきい値で知ることができる。この場合、しきい値Ｚze，Ｚspは１つの事象に対して１つであるので、しきい値の設定が容易である。また、電空ポジショナ３のオートセットアップ機能を利用してゼロ点位置Ｘzeroやスパン点位置Ｘspanの初期値および現在値を求めているので、ＳＦＣ４’での処理も簡単となる。また、初期ストローク長に対するゼロ点偏差／スパン点偏差の割合を異常診断の指標としていることにより、調節弁の大小（ストロークの長さの違い）を考慮に入れ、同じ診断方法であらゆる調節弁のゼロ点／スパン点位置の異常診断を行うことができる。
【００７１】
ＣＰＵ４−１は、このステップ４０１〜４２１（ステップ２０５）で得た異常診断結果（ＮＧ／ＯＫ）を、その異常診断に際して用いた異常診断用のしきい値と併せてディスプレイ４−５に表示する。あるいは、プリンタ４−７によって紙面上に印字する（紙面上で表示する）。図６にプリンタ４−７による印字例を示す。
【００７２】
異常診断用のしきい値は調節弁の種類や大きさによって異なる。本実施の形態では、異常診断結果と異常診断用のしきい値とを併せて表示するようにしているので、この異常診断結果と異常診断用のしきい値を見ながら、実験を重ねて行くことによって、適切なしきい値を決めることができる。一度適切なしきい値が決まれば、次回の異常診断からはしきい値の設定は不要となる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、調節弁の作動スピードに対する異常診断と、グランドパッキンの異常診断と、電空ポジショナの取り付け状態に対する異常診断とを連続して行うようにしたが、それぞれ独立して行わせるようにしてもよい。この場合、ＳＦＣ４’からは、異常診断の種別毎に異常診断指令を送る。
【００７４】
また、本実施の形態では、ステップ４１０でのΔＥＡがΔＥＡ＞Ｙとなった場合をグランドパッキンの異常と判断するようにしたが、ΔＥＡ＞Ｙとなるのはグランドパッキンが異常である場合に限られない。すなわち、グランドパッキンの異常以外の要因でΔＥＡ＞Ｙとなることもある。例えば、弁本体におけるガイドの固着やかじり、操作器におけるステムのかじり、電空ポジショナにけるレバーの軸受けの固着やかじりなどで、ΔＥＡ＞Ｙとなることもある。本実施の形態では、ΔＥＡ＞Ｙとなる主要因として、グランドパッキンの異常と表示するようにしている。
【００７５】
また、本実施の形態では、ステップ４１５でＺzero＞Ｚzeとなった場合やステップ４１８でＺspan＞Ｚspとなった場合を電空ポジショナの取り付け異常と判断するようにしたが、Ｚzero＞Ｚzeとなったり、Ｚspan＞Ｚspとなるのは電空ポジショナの取り付け状態が異常となった場合に限られない。すなわち、電空ポジショナの取り付け異常以外の要因でＺzero＞Ｚzeとなったり、Ｚspan＞Ｚspとなることもある。例えば、弁本体におけるシートの固着やかじり、電空ポジショナでのフィードパックレバー／ピンの折損、操作器におけるスプリングの折損や倒れ、ステムの曲がりや緩みなどで、Ｚzero＞Ｚzeとなったり、Ｚspan＞Ｚspとなったりする。本実施の形態では、Ｚzero＞Ｚzeとなったり、Ｚspan＞Ｚspとなる主要因として、電空ポジショナの取り付け異常と表示するようにしている。
【００７６】
このように、本実施の形態では、原因の特定までとは行かないが、かなりの精度で異常部位を知らせることが可能であり、調整ミス、誤操作などを発見でき、手直しを示唆することができ、調節弁異常診断システムの健全性を診断する簡易診断ツールとして大きな威力を発揮する。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、電空ポジショナから送られてくるオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を初期ゼロ点位置および初期スパン点位置として読み取り、電空ポジショナのゼロ／スパン計測手段により計測される診断時のゼロ点位置およびスパン点位置を診断時ゼロ点位置および診断時スパン点位置として読み取り、初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差の割合が予め設定されている第１の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定するようにし、また、初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するスパン点偏差の割合が予め設定されている第２の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定するようにしたので、弁開度制御システムに必要に応じて接続し、主として調節弁に対する電空ポジショナの取り付け異常を、電空ポジショナのオートセットアップ機能を利用した簡単な処理動作で、また簡単なしきい値で、しかも正確に判定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る異常診断装置の一実施の形態の概略を示すブロック図である。
【図２】 この異常診断装置（ＳＦＣ）における異常診断処理動作を示すフローチャートである。
【図３】 この異常診断装置からの異常診断処理指令を受信した電空ポジショナでの異常診断時の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】 図２に示したステップ２０５での異常診断のサブルーチンを示す図である。
【図５】 この異常診断装置のメモリに格納されている異常診断用のしきい値Ｔａ，ｔｕ，Ｔｄ，Ｙ，Ｚze，Ｚspのデフォルト値を示す図である。
【図６】 この異常診断装置のプリンタによる異常診断結果と異常診断用のしきい値とを併せた印字例を示す図である。
【図７】 文献１に示された調節弁制御システムの概略を示すシステム構成図である。
【図８】 オートセットアップの実行時の電空ポジショナでの動作例を説明する図である。
【図９】 電空ポジショナの角度センサと調節弁との配置関係を示す図である。
【図１０】 操作器サイズ−応答時間テーブルを示す図である。
【図１１】 ＨＹＳ（ヒステリシスレベル）−ＥＡ（平均誤差）テーブルを例示する図である。
【図１２】 調節弁におけるグランドパッキンの取付部の要部を示す図である。
【符号の説明】
１…コントローラ、２…調節弁、２−１…バルブステム、２−２…上蓋、２−３…グランドパッキン、２−４…パッキン、２−５…パッキンスプリング、２−６…軸孔、２−８…パッキン押さえ、２−９…パッキンフランジ、２−１０…スタッドボルト、２Ａ…操作器、２Ｂ…弁軸、２Ｃ…弁、３…電空ポジショナ、３Ａ…通信ライン駆動部、３Ｂ…データ処理部、３Ｂ１…ＣＰＵ、３Ｂ２…メモリ、３Ｃ…電空変換部、３Ｄ…角度センサ、４’…ハンドヘルドコミュニケータ（ＳＦＣ）、４−１…ＣＰＵ、４−２…ＲＡＭ、４−３…ＲＯＭ、４−４…メモリ、４−５…ディスプレイ、４−６…操作キー、４−７…プリンタ、４−８〜４−１１…インターフェイス、５…フィードバックレバー、１００…調節弁制御システム。
【発明の属する技術分野】
この発明は、調節弁と電空ポジショナとコントローラとを備えた調節弁制御システムに必要に応じて接続され、この調節弁制御システムの異常を診断する異常診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に特開平１１−１６６６５５号公報（文献１：特願平９−３３７５０３号）に開示された調節弁制御システムの概略を示す。同図において、１はコントローラ、２は調節弁、３は調節弁２の弁開度を制御する電空ポジショナ、Ｌ１，Ｌ２はコントローラ１と電空ポジショナ３との間を接続する通信線である。この通信線Ｌ１，Ｌ２を介してコントローラ１より電空ポジショナ３へ４〜２０ｍＡの入力電流Ｉが調節弁２への設定値データとして与えられる。
【０００３】
電空ポジショナ３は、通信ライン駆動部３Ａと、データ処理制御部３Ｂと、電空変換部３Ｃと、角度センサ３Ｄとを備えている。通信ライン駆動部３Ａは、コントローラ１との間でデータの通信を行うインターフェイス３Ａ１と、ハンドヘルドコミュニケータ（ＳＦＣ）４との間でデータの通信を行うインターフェイス３Ａ２とを有している。ＳＦＣ４は、作業者が持つ携帯型の設定器であり、必要に応じて調節弁制御システム１００（電空ポジショナ３）に接続される。
【０００４】
データ処理制御部３Ｂは、ＣＰＵ３Ｂ１とメモリ３Ｂ２とを有し、コントローラ１からの通信ライン駆動部３Ａを介する設定値データを受けてこれを処理し、コントローラ１からの入力電流Ｉ＝４ｍＡに対して電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを０ｍＡとし、入力電流Ｉ＝２０ｍＡに対して電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを最大値とする。電空変換部３Ｃは、データ処理制御部３Ｂからのコイル駆動電流ＩＭを空気圧（電空変換信号）に変換し、調節弁２へ供給する。調節弁２は、電空ポジショナ２からの電空変換信号を受ける操作器２Ａを備えており、この操作器２Ａを介して弁２Ｃの開度が制御される。
【０００５】
角度センサ３Ｄは、弁２Ｃの開度をフィードバックレバー（図９に示す５）の回転角度位置（弁開度位置）として検出するセンサで、その検出した弁開度位置をデータ処理制御部３Ｂへ送る。データ処理制御部３Ｂは、角度センサ３Ｄからの弁開度位置に基づき、弁２Ｃの開度をフィードバック制御する。
【０００６】
図９は電空ポジショナ３の角度センサ３Ｄと調節弁２との配置関係を示す図である。調節弁２は操作器２Ａと弁軸２Ｂと弁２Ｃとを備えている。操作器２Ａは、ダイアフラムを有してなり、電空変換部３Ｃからの空気圧に応じ弁軸２Ｂを上下動させて、弁２Ｃの開度を調整する。
【０００７】
この弁軸２Ｂのリフト位置、すなわち弁２Ｃの開度を検出するべく、角度センサ３Ｄと弁軸２Ｂとの間にフィードバックレバー５が連結されている。フィードバックレバー５は、弁軸２Ｂのリフト位置に応じて角度センサ３Ｄの中心Ｏを軸心として、回動する。このフィードバックレバー５の回転角度位置（弁開度位置）から弁２Ｃの開度を知ることができる。
【０００８】
〔オートセットアップ〕
この調節弁制御システム１００では、電空ポジショナ３を現場に設置して実際に調節弁２を制御する前に、ＳＦＣ４から電空ポジショナ３に指令を与えて、オートセットアップを行う。このオートセットアップでは、「全閉／全開位置」，「操作器動作の形式」，「入力電流設定値」，「異常時電気信号出力方向（バーンアウト方向）」などの設定やゼロ／スパン調整、制御パラメータの自動チューニングなどを行う。なお、このオートセットアップは使用開始時の他、メンテナンス時などにも行う。
【０００９】
オートセットアップの実行時の電空ポジショナ３での動作例を図８を用いて説明する。図８（ａ）はデータ処理制御部３Ｂから電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを示し、図８（ｂ）は同図（ａ）に示したコイル駆動電流ＩＭに応ずる弁２Ｃの開度変化を示す。
【００１０】
データ処理制御部３ＢのＣＰＵ３Ｂ１は、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUT（ＩＭSHU＝０）を電空変換部３Ｃへ与え、これにより弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ１点において、角度センサ３Ｄによって検出される弁開度位置Ｘ０をゼロ点位置Ｘzeroとしてメモリ３Ｂ２に記憶するとともに、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPEN（ＩＭOPEN＝最大値）を電空変換部３Ｃへ与える。
【００１１】
これにより、ＩＭOPENに応じた空気圧が電空変換部３Ｃを介して調節弁２の操作器２Ａへ与えられ、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（ｔ２点）、やがてＩＭOPENに応じた開度位置（実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度位置、例えば１１０％位置）となる（ｔ３点）。
【００１２】
次に、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ４点において、角度センサ３Ｄによって検出される弁開度位置を仮の全開度位置（仮の全開位置）Ｘ110 として求め、この仮の全開度位置Ｘ110 から下記（１）式によって実際の全開度位置（実際の全開位置）Ｘ100 を求める。すなわち、仮の全開位置Ｘ110 をオーバストローク補正することによって、実際の全開位置Ｘ100 を求める。そして、この求めた実際の全開位置Ｘ100 をスパン点位置Ｘspanとしてメモリ３Ｂ２に記憶する。
Ｘ100 ＝〔（Ｘ110−Ｘ０）／１．１〕＋Ｘ０ ・・・・（１）
【００１３】
また、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ４点において、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUTを電空変換部３Ｃへ与える。これにより、ＩＭSHUTに応じた空気圧が電空変換部３Ｃを介して調節弁２の操作器２Ａへ与えられ、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（ｔ５点）、やがてＩＭSHUTに応じた開度位置（全閉位置）となる（ｔ６点）。
【００１４】
そして、弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ７点において、ＣＰＵ３Ｂ１は、再度、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPENを電空変換部３Ｃへ与える。これにより、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（ｔ８点）、やがてＩＭOPENに応じた開度位置（最大開度位置）となる（ｔ９点）。
【００１５】
ＣＰＵ３Ｂ１は、ゼロ点位置Ｘzeroを０％位置、スパン点位置Ｘspanを１００％位置とし、ｔ５点からｔ６点の間の９９％位置から１％位置までの動作時間Ｔdownを計測する。また、ｔ８点からｔ９点の間の１％位置から９９％位置までの動作時間Ｔupを計測する。そして、この計測した動作時間ＴupとＴdownの平均として、１％位置〜９９％位置間の応答時間ＴRES （ＴRES ＝（Ｔup＋Ｔdown）／２）を求める。そして、この求めた応答時間ＴRES より、図１０に示す操作器サイズ−応答時間テーブルから操作器２Ａのサイズを決定し、動作時間Ｔup、Ｔdown、応答時間ＴRES とともにメモリ３Ｂ２に記憶する。
【００１６】
次に、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認したｔ１０点において、電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを５０％位置に応じた値ＩＭ50とし、その後、ＩＭ50での弁２Ｃの静止状態を確認のうえ、５２％位置に応じた値ＩＭ52とする（ｔ１１点）、さらに、ＩＭ52での弁２Ｃの静止状態を確認のうえ、５４％位置に応じた値ＩＭ54とする（ｔ１２点）。これにより、弁２Ｃの開度位置が最大開度位置から５０％位置へと変化し、その後、５０％位置から５２％位置、５２％位置から５４％位置へとステップ応答する。
【００１７】
ＣＰＵ３Ｂ１は、調節弁２の弁開度の設定値を５２％位置から５４％位置へ変更した後、この設定値の変更により実駆動される弁開度の実値が５４％位置に達してから所定時間内のオーバシュート量を積算し、この積算したオーバシュート量の平均値を平均誤差として求める。すなわち、５２％位置から５４％位置へのステップ応答に際する所定時間Ｔｅ（ｔａ〜ｔｂ）内の誤差面積Ｅｓを測定し、この測定した誤差面積Ｅｓより平均誤差ＥＡを求める。この場合、誤差面積ＥｓはＥｓ＝∫ta tb｜Ｅ｜ｄｔとして、平均誤差ＥＡ（％）はＥＡ＝Ｅｓ／（ｔｂ−ｔａ）として求める。そして、ＣＰＵ３Ｂ１は、この求めた平均誤差ＥＡより、図１１に示すテーブルを参照してヒステリシスレベルＨＹＳを決定し、平均誤差ＥＡとともにメモリ３Ｂ２に記憶する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
文献１に示された調節弁制御システム１００は、ＳＦＣ４からの指令によってオートセットアップが自動的に実行される点で優れている。しかしながら、調節弁制御システム１００においては、調節弁２のグランドパッキンの緩みや調節弁２に対する電空ポジショナ３の取り付け異常（ゼロ点／スパン点位置のずれ）などが生じることがあり、このような異常が生じているか否かの診断をＳＦＣ４で行わせたり、異常診断結果をＳＦＣ４において知るということはできなかった。
【００１９】
なお、グランドパッキンとは、調節弁２の弁軸２Ｂに連結されたバルブステムに挿通された部材であり、弁２Ｃからのプロセス流体のリークを防止するために設けられている。図１２にその要部を示す。同図において、２−１はバルブステム、２−２は上蓋、２−３はクランドパッキンである。クランドパッキン２−３は、複数のリング状のパッキン２−４とパッキン２−４の上下面に設けられたパッキンスプリング２−５とによって構成され、バルブステム２−１に挿通されている。
【００２０】
バルブステム２−１は上蓋２−２の軸孔２−６に挿通され、軸孔２−６の内壁面とバルブステム２−１の外周面との間にクランドパッキン２−３が位置している。クランドパッキン２−３の下端は軸孔２−６の内段部２−７によりその位置が規制されている。クランドパッキン２−３の上端は、スタッドボルト２−１０により上蓋２−２の上端に締め付けられたパッキンフランジ２−９により、パッキン押さえ２−８を介して押さえつけられている。
【００２１】
スタッドボルト２−１０を締め付けたり、緩めたりすることによって、バルブステム２−１が摺動する際のグランドパッキン２−３のバルブステム２−１の外周面への密着力を調整することができる。すなわち、グランドパッキン２−３は摩耗などにより次第に緩み、グランドパッキン２−３とバルブステム２−１との隙間からプロセス流体がリークする虞れがある。このような場合、スタッドボルト２−１０の締め直しを適宜行って、密着力の最適化を図る。
【００２２】
〔グランドパッキンの異常診断〕
グランドパッキンの異常診断を行う技術として、特開平５−１８７４０５号公報（文献２）や特開平８−２１９３０５号公報（文献３）などに開示されたものがある。
文献２に示された技術では、電空ポジショナにおいて、診断開始信号が出力されてから診断開始に応じて弁開度の変化信号を受信するまでの時間差を計測し、この時間差が設定値以下となったら、グランドパッキンが緩んでいると判定する。
【００２３】
文献３に示された技術では、電空ポジショナにおいて、調節弁の弁開度の制御を継続しながら、ゲインを発振限界の上限値又は下限値に変更して、所定時間中に入力信号の変化回数と弁開度信号の変化回数との差が所定値以上になった変化回数を求め、この変化回数が基準値以上になったときに異常と判定する。異常と判定されたときのゲインが発振限界の上限値のときはグランドパッキンが緩んでいると判定し、異常と判定されたときのゲインが発振限界の下限値のときは弁プラグとガイドリングとの間やグランドパッキンとロッドとの間に不純物が混入したか、あるいはグランドパッキンが変質して硬化したものと判定する。
【００２４】
〔文献２に示された技術の問題〕
グランドパッキンの異常は弁開度が第１の開度から第２の開度に設定変更されたときの整定性の悪化を引き起こす。この整定性の変化を試験しないと調節弁の弁開度制御に及ぼすグランドパッキンの異常は正確に判定することができない。すなわち、文献２に示された技術では、弁の動き始めに要する時間の変化だけで、グランドパッキンの異常を判定するようにしているので、正確さに欠ける。
【００２５】
〔文献３に示された技術の問題〕
文献３に示された技術では、グランドパッキンの異常を判定するために決めておかなくてはならないしきい値が多く、１つの事象に対して多段階に設定するようにしているため、各しきい値を決める手間が大変である。また、適切なしきい値に設定するのも難しく、異常診断を行うための処理も複雑となる。
【００２６】
〔ゼロ点／スパン点位置の異常診断〕
調節弁のゼロ点／スパン点位置の異常診断を自動で行う技術は確立されておらず、定期点検時に調節弁の制御を中断したうえで、保守作業者がダイヤルゲージを使ってメンテナンス時のゼロ点位置とスパン点位置を調整している。そして、ゼロ点位置、スパン点位置がそれぞれどの程度ずれれば異常かどうかは、保守作業者の判断に委ねられている。
【００２７】
この手動による異常診断では、ダイヤルゲージを使ってゼロ点位置、スパン点位置を調べる作業が非常に面倒である。
また、問題となるゼロ点位置、スパン点位置のずれ量が作業者の判断に委ねられているので、その判断が妥当であるかどうかは保証されない。
また、問題となるゼロ点／スパン点位置のずれはストロークの長さの違いによって異なる。すなわち、ストローク長が短い場合には少しのずれでも大きな誤差となるが、ストローク長が長ければ許容されるずれは大きくなる。このようなストロークの長さの違いによって異なるゼロ点／スパン点位置のずれの問題に対し、明確な指標がなく、ストロークの長短に拘わらず一律に所定以上のずれがあった場合に保守作業者が異常と判断しているので、正確さに欠ける。
【００２８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、弁開度制御システムに必要に応じて接続し、主として調節弁に対する電空ポジショナの取り付け異常を、電空ポジショナのオートセットアップ機能を利用した簡単な処理動作で、また簡単なしきい値で、しかも正確に判定することのできる異常診断装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、調節弁の弁開度を全閉になるように制御し、この調節弁の弁開度が全閉になったことを確認した時点での弁開度位置をゼロ点位置として求める一方、調節弁の弁開度を実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度になるように制御し、この調節弁の弁開度が最大開度になったことを確認した時点での弁開度位置を仮の全開度位置として求め、この仮の全開度位置をオーバストローク補正することによって調節弁の実際の全開度位置をスパン点位置として求めるゼロ／スパン計測手段と、このゼロ／スパン計測手段によって計測されるオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を記憶する記憶手段とを有する電空ポジショナを備えた調節弁制御システムに必要に応じて接続される例えばＳＦＣを異常診断装置とし、この異常診断装置に、電空ポジショナに異常診断指令を送る異常診断指令送信手段と、この異常診断指令送信手段からの異常診断指令に応えて電空ポジショナから送られてくるオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を初期ゼロ点位置および初期スパン点位置として読み取る初期位置読取手段と、異常診断指令送信手段からの異常診断指令を受けて電空ポジショナのゼロ／スパン計測手段が計測するゼロ点位置およびスパン点位置を診断時ゼロ点位置および診断時スパン点位置として読み取る現在位置読取手段と、初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置と現在位置読取手段により読み取られた診断時ゼロ点位置との差をゼロ点偏差として求め、初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差の割合が予め設定されている第１の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する第１の異常判定手段と、初期位置読取手段により読み取られた初期スパン点位置と現在位置読取手段により読み取られた診断時スパン点位置との差をスパン点偏差として求め、初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するスパン点偏差の割合が予め設定されている第２の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する第２の異常判定手段とを設けたものである。
【００３２】
この発明によれば、異常診断装置から電空ポジショナに異常診断指令を送ると、ゼロ／スパン計測手段によって計測され記憶手段に記憶されているオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置が電空ポジショナから送られてくる。異常診断装置は、この電空ポジショナから送られてくるオートセットアップの実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を初期ゼロ点位置および初期スパン点位置として読み取る。
また、電空ポジショナのゼロ／スパン計測手段は、異常診断装置からの異常診断指令を受けて、調節弁の弁開度を全閉になるように制御し、この調節弁の弁開度が全閉になったことを確認した時点での弁開度位置をゼロ点位置として求める一方、調節弁の弁開度を実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度になるように制御し、この調節弁の弁開度が最大開度になったことを確認した時点での弁開度位置を仮の全開度位置として求め、この仮の全開度位置をオーバストローク補正することによって調節弁の実際の全開度位置をスパン点位置として求め、この求めたゼロ点位置およびスパン点位置を異常診断装置へ送る。
異常診断装置は、この電空ポジショナから送られてくるゼロ点位置およびスパン点位置を診断時ゼロ点位置および診断時スパン点位置として読み取り、初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差（初期ゼロ点位置と診断時ゼロ点位置との差）の割合が予め設定されている第１の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する。また、初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するスパン点偏差（初期スパン点位置と診断時スパン点位置との差）の割合が予め設定されている第２の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する。これにより、主として、調節弁に対する電空ポジショナの取り付け異常が検出される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る異常診断装置の一実施の形態の概略を示すブロック図である。この異常診断装置は図７に示したＳＦＣ４内に異常診断機能を付加したものである。以下、図７に示した従来のＳＦＣ４と区別するために、図１に示した異常診断装置をＳＦＣ４’とする。
【００３５】
ＳＦＣ４’は、ＣＰＵ４−１と、ＲＡＭ４−２と、ＲＯＭ４−３と、Ｅ2 ＰＲＯＭなどのメモリ４−４と、ディスプレイ４−５と、操作キー４−６と、プリンタ４−７と、インターフェイス４−８〜４−１１とを備えている。ＣＰＵ４−１は、ＲＡＭ４−２やメモリ４−４にアクセスしながら、ＲＯＭ４−３に格納されたプログラムに従って動作する。メモリ４−４には後述する各種の異常診断用のしきい値が格納されている。
【００３６】
このＳＦＣ４’は、従来のＳＦＣ４と同様に、必要に応じて調節弁制御システム１００に接続される。ＳＦＣ４’は、従来のＳＦＣ４が有していた電空ポジショナ３にオートセットアップを行わせる機能に加えて、オートセットアップの実行時に電空ポジショナ３のメモリ３Ｂ２に記憶されたパラメータと電空ポジショナ３が有するオートセットアップ機能の一部を利用して異常診断を行う機能を有している。以下、ＳＦＣ４’において行われる異常診断処理動作について、図２〜図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
なお、この異常診断に際し、調整弁制御システム１００の電空ポジショナ３ではすでにオートセットアップが行われており、メモリ３Ｂ２にオートセットアップ実行時のパラメータとして応答時間ＴRES 、動作時間Ｔup，Ｔdown、平均誤差ＥＡ、ゼロ点位置Ｘzero、スパン点位置Ｘspanが記憶されているものとする。
【００３８】
〔異常診断処理〕
異常診断を行う場合、作業者はＳＦＣ４’を調節弁制御システム１００の電空ポジショナ３に接続し、操作キー４−６を介してＣＰＵ４−１へ異常診断を行う旨の指示を行う。ＣＰＵ４−１は、この作業者からの指示を受けて、電空ポジショナ３へ異常診断指令を送る（図２に示すステップ２０１）。
【００３９】
この異常診断指令は、インターフェイス３Ａ２を介して、電空ポジショナ３のＣＰＵ３Ｂ１へ与えられる。ＣＰＵ３Ｂ１は、ＳＦＣ４’からの異常診断指令を受診すると（図３に示すステップ３０１）、メモリ３Ｂ２に格納されているオートセットアップ実行時のパラメータＴRES ，Ｔup，Ｔdown，ＥＡ，Ｘzero，Ｘspanを読み出し、インターフェイス３Ａ２を介してＳＦＣ４’へ送信する（ステップ３０２）。
【００４０】
ＳＦＣ４’のＣＰＵ４−１は、電空ポジショナ３から送られてくるオートセットアップ実行時のパラメータＴRES ，Ｔup，Ｔdown，ＥＡ，Ｘzero，Ｘspanを初期値ＴRES (i)，Ｔup(i)，Ｔdown(i)，ＥＡ(i)，Ｘzero(i)，Ｘspan(i)として読み取る（ステップ２０２）。
【００４１】
オートセットアップ実行時のパラメータの送信後、電空ポジショナ３のＣＰＵ３Ｂ１は、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUT（ＩＭSHUT＝０）を電空変換部３Ｃへ与える（ステップ３０３）。そして、弁２Ｃが静止状態となったことを確認のうえ（ステップ３０４のＹＥＳ：図８に示すｔ１点）、この時の角度センサ３Ｄによって検出される弁開度位置Ｘ０をゼロ点位置Ｘzeroとして求める（ステップ３０５）。
【００４２】
また、ｔ１点において、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPEN（ＩＭOPEN＝最大値）を電空変換部３Ｃへ与える（ステップ３０６） これにより、ＩＭOPENに応じた空気圧が電空変換部３Ｃを介して調節弁２の操作器２Ａへ与えられ、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（図８に示すｔ２点）、やがてＩＭOPENに応じた開度位置（実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度位置、例えば１１０％位置）となる（図８に示すｔ３点）。
【００４３】
次に、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認すると（ステップ３０７のＹＥＳ：図８に示すｔ４点）、角度センサ３Ｄによって検出される弁開度位置を仮の全開度位置（仮の全開位置）Ｘ110 として求め（ステップ３０８）、この仮の全開度位置Ｘ110 を前記（１）式によってオーバストローク補正し、実際の全開度位置（実際の全開位置）Ｘ100 を求める（ステップ３０９）。そして、この求めた実際の全開位置Ｘ100 をスパン点位置Ｘspanとするとともに（ステップ３１０）、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUT（ＩＭSHUT＝０）を電空変換部３Ｃへ与える（ステップ３１１）。
【００４４】
これにより、ＩＭSHUTに応じた空気圧が電空変換部３Ｃを介して調節弁２の操作器２Ａへ与えられ、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（図８に示すｔ５点）、やがてＩＭSHUTに応じた開度位置（全閉位置）となる（図８に示すｔ６点）。そして、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認のうえ（ステップ３１２のＹＥＳ：図８に示すｔ７点）、ｔ５点からｔ６点の間の９９％位置から１％位置までの動作時間Ｔdownを測定するとともに（ステップ３１３）、再度、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPENを電空変換部３Ｃへ与える（ステップ３１４）。
【００４５】
これにより、やや遅れて弁２Ｃの開度が変化し始め（図８に示すｔ８点）、やがてＩＭOPENに応じた開度位置（最大開度位置）となる（図８に示すｔ９点）。そして、ＣＰＵ３Ｂ１は、弁２Ｃが静止状態となったことを確認のうえ（ステップ３１５のＹＥＳ：図８に示すｔ１０点）、ｔ８点からｔ９点の間の１％位置から９９％位置までの動作時間Ｔupを測定する（ステップ３１６）。そして、この測定した動作時間ＴupとＴdownの平均として、１％位置〜９９％位置間の応答時間ＴRES （ＴRES ＝（Ｔup＋Ｔdown）／２）を求める（ステップ３１７）。
【００４６】
次に、ＣＰＵ３Ｂ１は、電空変換部３Ｃへのコイル駆動電流ＩＭを５０％位置に応じた値ＩＭ50とし（ステップ３１８）、その後、ＩＭ50での弁２Ｃの静止状態を確認のうえ（ステップ３１９のＹＥＳ）、５２％位置に応じた値ＩＭ52とする（ステップ３２０：図８に示すｔ１１点）。さらに、ＩＭ52での弁２Ｃの静止状態を確認のうえ（ステップ３２１のＹＥＳ）、５４％位置に応じた値ＩＭ54とする（ステップ３２２：図８に示すｔ１２点）。これにより、弁２Ｃの開度位置が最大開度位置から５０％位置へと変化し、その後、５０％位置から５２％位置、５２％位置から５４％位置へとステップ応答する。
【００４７】
ＣＰＵ３Ｂ１は、調節弁２の弁開度の設定値を５２％位置から５４％位置へ変更した後、５２％位置から５４％位置へのステップ応答に際する所定時間Ｔｅ（ｔａ〜ｔｂ）内の誤差面積Ｅｓを測定し（ステップ３２２）、この測定した誤差面積Ｅｓより平均誤差ＥＡを求める（ステップ３２３）。この場合、誤差面積ＥｓはＥｓ＝∫ta tb｜Ｅ｜ｄｔとして、平均誤差ＥＡ（％）はＥＡ＝Ｅｓ／（ｔｂ−ｔａ）として求める。
【００４８】
そして、ＣＰＵ３Ｂ１は、ステップ３０５で求めたゼロ点位置Ｘzero、ステップ３１０で求めたスパン点位置Ｘspan、ステップ３１３で計測した動作時間Ｔdown、ステップ３１６で計測した動作時間Ｔup、ステップ３２４で求めた平均誤差ＥＡを、診断時のパラメータとしてインターフェイス３Ａ２を介してＳＦＣ４’へ送信する（ステップ３２５）。
【００４９】
ＳＦＣ４’のＣＰＵ４−１は、電空ポジショナ３から送られてくる診断時のパラメータＴRES ，Ｔup，Ｔdown，ＥＡ，Ｘzero，Ｘspanを現在値ＴRES(p)、，Ｔup(p)，Ｔdown(p)，ＥＡ(p)，Ｘzero(p)，Ｘspan(p) として読み取る（ステップ２０３）。なお、図３に示したステップ３０１〜３２４の処理は、電空ポジショナ３が有するオートセットアップ機能の一部を利用して行われる。また、調節弁２の種類などによっては、全閉位置コイル駆動電流ＩＭSHUTを最大値、全開位置コイル駆動電流ＩＭOPENを０とすることもある。
【００５０】
次に、ＣＰＵ４−１は、メモリ４−４に格納されている異常診断用のしきい値を読み出す（ステップ２０４）。メモリ４−４には、応答時間ＴRES に対する異常診断用のしきい値としてＴａが、動作時間Ｔupに対する異常診断用のしきい値としてＴｕが、動作時間Ｔdownに対する異常診断用のしきい値としてＴｄが、平均誤差ＥＡに対する異常診断用のしきい値としてＹが、ゼロ点位置Ｘzeroに対する異常診断用のしきい値としてＺzeが、スパン点位置Ｘspanに対する異常診断用のしきい値としてＺspが格納されている。
【００５１】
図５に異常診断用のしきい値Ｔａ，ｔｕ，Ｔｄ，Ｙ，Ｚze，Ｚspのデフォルト値を示す。この実施の形態では、Ｔａ，Ｔｕ，Ｔｄがそれぞれ１sec 、ＥＡが０．３％、Ｚzeが１．０％、Ｚspが３．０％とされている。
【００５２】
次に、ＣＰＵ４−１は、ステップ２０２で読み取ったオートセットアップ実行時のパラメータ（初期値）と、ステップ２０３で読み取った診断時のパラメータ（現在値）と、ステップ２０４で読み取った異常診断用のしきい値とから異常診断を行う（ステップ２０５）。
【００５３】
図４にステップ２０５における異常診断のサブルーチンを示す。ＣＰＵ４−１は、応答時間ＴRES の初期値ＴRES (i)と現在値ＴRES (p)との差の絶対値ΔＴRES を求め、このΔＴRES と異常診断用のしきい値Ｔａとを比較し（ステップ４０１）、ΔＴRES が異常診断用のしきい値Ｔａよりも大きければ（ΔＴRES ＞Ｔａ）、フラグＦRES をＦRES ＝１とする（ステップ４０２）。ΔＴRES が異常診断用のしきい値Ｔａよりも小さければ（ΔＴRES ≦Ｔａ）、フラグＦRES をＦRES ＝０とする（ステップ４０３）。
【００５４】
次に、ＣＰＵ４−１は、動作時間Ｔupの初期値Ｔup(i)と現在値Ｔup(p)との差の絶対値ΔＴupを求め、このΔＴupと異常診断用のしきい値Ｔｕとを比較し（ステップ４０４）、ΔＴupが異常診断用のしきい値Ｔｕよりも大きければ（ΔＴup＞Ｔｕ）、フラグＦｕをＦｕ＝１とする（ステップ４０５）。ΔＴupが異常診断用のしきい値Ｔｕよりも小さければ（ΔＴup≦Ｔｕ）、フラグＦｕをＦｕ＝０とする（ステップ４０６）。
【００５５】
また、ＣＰＵ４−１は、動作時間Ｔdownの初期値Ｔdown(i)と現在値Ｔdown(p)との差の絶対値ΔＴdownを求め、このΔＴdownと異常診断用のしきい値Ｔｄとを比較し（ステップ４０７）、ΔＴdownが異常診断用のしきい値Ｔｄよりも大きければ（ΔＴdown＞Ｔｄ）、フラグＦｄをＦｄ＝１とする（ステップ４０８）。ΔＴdownが異常診断用のしきい値Ｔｄよりも小さければ（ΔＴdown≦Ｔｄ）、フラグＦｄをＦｄ＝０とする（ステップ４０９）。
【００５６】
次に、ＣＰＵ４−１は、平均誤差ＥＡの初期値ＥＡ(i)と現在値ＥＡ(p)との差の絶対値ΔＥＡを求め、このΔＥＡと異常診断用のしきい値Ｙとを比較し（ステップ４１０）、ΔＥＡが異常診断用のしきい値Ｙよりも大きければ（ΔＥＡ＞Ｙ）、フラグＦEAをＦEA＝１とする（ステップ４１１）。ΔＥＡが異常診断用のしきい値Ｙよりも小さければ（ΔＥＡ≦Ｙ）、フラグＦEAをＦEA＝０とする（ステップ４１２）。
【００５７】
続いて、ＣＰＵ４−１は、ゼロ点位置Ｘzeroの初期値Ｘzero(i)と現在値Ｘzero(p)との偏差、すなわち初期ゼロ点位置Ｘzero(i)と診断時ゼロ点位置Ｘzero(p)との差をゼロ点偏差として求め、初期ゼロ点位置Ｘzero(i) から初期スパン点位置Ｘspan(i) までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差の割合をＺzeroとして求める（ステップ４１３）。
【００５８】
また、ＣＰＵ４−１は、スパン点位置Ｘspanの初期値Ｘspan(i)と現在値Ｘspan(p)との偏差、すなわち初期スパン点位置Ｘspan(i)と診断時スパン点位置Ｘspan(p) との差をスパン点偏差として求め、初期ゼロ点位置Ｘzero(i)から初期スパン点位置Ｘspan(i)までの初期ストローク長に対するスパン点偏差の割合をＺspanとして求める（ステップ４１４）。
【００５９】
そして、ＣＰＵ４−１は、ステップ４１３で得たゼロ点偏差の割合Ｚzeroと異常診断用のしきい値Ｚzeとを比較し（ステップ４１５）、Ｚzeroが異常診断用のしきい値Ｚzeよりも大きければ（Ｚzero＞Ｚze）、フラグＦｚをＦｚ＝１とする（ステップ４１６）。Ｚzeroが異常診断用のしきい値Ｚzeよりも小さければ（Ｚzero≦Ｚze）、フラグＦｚをＦｚ＝０とする（ステップ４１７）。
【００６０】
また、ＣＰＵ４−１は、ステップ４１４で得たスパン点偏差の割合Ｚspanと異常診断用のしきい値Ｚspとを比較し（ステップ４１８）、Ｚspanが異常診断用のしきい値Ｚspよりも大きければ（Ｚspan＞Ｚsp）、フラグＦｓをＦｓ＝１とする（ステップ４１９）。Ｚspanが異常診断用のしきい値Ｚspよりも小さければ（Ｚspan≦Ｚsp）、フラグＦｓをＦｓ＝０とする（ステップ４２０）。
【００６１】
そして、ＣＰＵ４−１は、ステップ４０１〜４２０の処理によって求めたフラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄ，ＦEA，Ｆｚ，Ｆｓの値に基づいて、各種項目毎に正常／異常の判定を行う（ステップ４２１）。この場合、フラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄ，ＦEA，Ｆｚ，Ｆｓの１つでもその値が「１」であれば、総合的なバルブ診断結果を「異常（バルブシンダンＮＧ）」とする。フラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄ，ＦEA，Ｆｚ，Ｆｓの全てが「０」であれば、総合的なバルブ診断結果を「正常（バルブシンダンＯＫ）」とする。
【００６２】
また、フラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄの１つでもその値が「１」であれば、調節弁のの作動スピードに対する診断結果を「異常（サドウスピードＮＧ）」とする。フラグＦRES ，Ｆｕ，Ｆｄの全てが「０」であれば、調節弁のの作動スピードに対する診断結果を「正常（サドウスピードＯＫ）」とする。また、フラグＦEAが「１」であれば、グランドパッキンに対する診断結果を「異常（グランドパッキンＮＧ）」とする。フラグＦEAが「０」であれば、グランドパッキンに対する診断結果を「正常（グランドパッキンＯＫ）」とする。また、フラグＦｚ，Ｆｓの１つでもその値が「１」であれば、電空ポジショナの取り付け状態に対する診断結果を「異常（ＡＶＰトリツケＮＧ）」とする。フラグＦｚ，Ｆｓが共に「０」であれば、電空ポジショナの取り付け状態に対する診断結果を「正常（ＡＶＰトリツケＯＫ）」とする。
【００６３】
フラグＦRES が「１」であるということは、ステップ４０１でのΔＴRES がΔＴRES ＞Ｔａであるということであり、図８に示した弁開度の１％位置から９９％位置間の応答時間ＴRES （ＴRES ＝（Ｔup＋Ｔdown）／２）がオートセットアップの実行時よりもＴａを超えて大きくなった、あるいはＴａを超えて小さくなったことを意味している。すなわち、何らかの異常によって、調節弁の作動スピードが遅くなった、あるいは速くなったことを示している。
【００６４】
例えば、操作器のスプリングの異常（バネ定数）やシール部品の異常（劣化、脱落、切断）、電空ポジショナの空気回路（ノズル・フラッパ、絞り）の異常（つまり、エア漏れ、緩み）などの異常の発生を示している。このような異常をΔＴRES とＴａとの比較によって知ることができる。なお、応答時間ＴRES が問題がなくても、動作時間Ｔup，Ｔdownの何れか一方に問題が生じていることもあるので、ステップ４０４やステップ４０７でΔＴupやΔＴdownをチェックするようにしている。
【００６５】
フラグＦEAが「１」であるということは、ステップ４１０でのΔＥＡがΔＥＡ＞Ｙであるということであり、図８に示した弁開度の５２％位置から５４％位置へのステップ応答に際する所定時間Ｔｅ内の誤差面積Ｅｓより求められる平均誤差ＥＡがオートセットアップの実行時よりもＹを超えて大きくなった、あるいはＹを超えて小さくなったことを意味している。
【００６６】
調節弁２のグランドパッキン２−３が緩むと、バルブステム２−１との間の摩擦が減るため、誤差面積Ｅｓが小さくなる。調節弁２のグランドパッキン２−３が変質して硬化したり、グランドパッキン２−３とバルブステム２−１との間に不純物が混入したりすると、バルブステム２−１との間の摩擦が増すため、誤差面積Ｅｓが大きくなる。
【００６７】
ステップ４１０では、このようなグランドパッキンの異常をＹという１つのしきい値で知ることができる。また、しきい値が１つでよいので、しきい値の設定が容易である。また、電空ポジショナ３のオートセットアップ機能を利用して平均誤差ＥＡの初期値および現在値を求めているので、ＳＦＣ４’での処理も簡単となる。また、整定性の変化を考慮しているので、グランドパッキンの異常判定が正確に行われる。
【００６８】
フラグＦｚが「１」であるということは、ステップ４１５でのＺzeroがＺzero＞Ｚzeであるということであり、初期ゼロ点位置Ｘzero(i) から初期スパン点位置Ｘspan(i) までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差の割合ＺzeroがＺzeよりも大きく、オートセットアップ実行時のゼロ点位置Ｘzero(i) に対して診断時のゼロ点位置Ｘzero(p) のずれが大きいことを意味している。
【００６９】
また、フラグＦｓが「１」であるということは、ステップ４１８でのＺspanがＺspan＞Ｚspでであるということであり、初期ゼロ点位置Ｘzero(i)から初期スパン点位置Ｘspan(i)までの初期ストローク長に対するスパン点偏差の割合ＺspanがＺspよりも大きく、オートセットアップ実行時のスパン点位置Ｘspan(i) に対して診断時のスパン位置Ｘspan(p)のずれが大きいことを意味している。
【００７０】
ゼロ点位置Ｘzeroやスパン点位置Ｘspanは電空ポジショナの取り付けネジの緩みなどによって変化する。ステップ４１５や４１８では、このような電空ポジショナの取り付け異常をＺzeやＺspという２つのしきい値で知ることができる。この場合、しきい値Ｚze，Ｚspは１つの事象に対して１つであるので、しきい値の設定が容易である。また、電空ポジショナ３のオートセットアップ機能を利用してゼロ点位置Ｘzeroやスパン点位置Ｘspanの初期値および現在値を求めているので、ＳＦＣ４’での処理も簡単となる。また、初期ストローク長に対するゼロ点偏差／スパン点偏差の割合を異常診断の指標としていることにより、調節弁の大小（ストロークの長さの違い）を考慮に入れ、同じ診断方法であらゆる調節弁のゼロ点／スパン点位置の異常診断を行うことができる。
【００７１】
ＣＰＵ４−１は、このステップ４０１〜４２１（ステップ２０５）で得た異常診断結果（ＮＧ／ＯＫ）を、その異常診断に際して用いた異常診断用のしきい値と併せてディスプレイ４−５に表示する。あるいは、プリンタ４−７によって紙面上に印字する（紙面上で表示する）。図６にプリンタ４−７による印字例を示す。
【００７２】
異常診断用のしきい値は調節弁の種類や大きさによって異なる。本実施の形態では、異常診断結果と異常診断用のしきい値とを併せて表示するようにしているので、この異常診断結果と異常診断用のしきい値を見ながら、実験を重ねて行くことによって、適切なしきい値を決めることができる。一度適切なしきい値が決まれば、次回の異常診断からはしきい値の設定は不要となる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、調節弁の作動スピードに対する異常診断と、グランドパッキンの異常診断と、電空ポジショナの取り付け状態に対する異常診断とを連続して行うようにしたが、それぞれ独立して行わせるようにしてもよい。この場合、ＳＦＣ４’からは、異常診断の種別毎に異常診断指令を送る。
【００７４】
また、本実施の形態では、ステップ４１０でのΔＥＡがΔＥＡ＞Ｙとなった場合をグランドパッキンの異常と判断するようにしたが、ΔＥＡ＞Ｙとなるのはグランドパッキンが異常である場合に限られない。すなわち、グランドパッキンの異常以外の要因でΔＥＡ＞Ｙとなることもある。例えば、弁本体におけるガイドの固着やかじり、操作器におけるステムのかじり、電空ポジショナにけるレバーの軸受けの固着やかじりなどで、ΔＥＡ＞Ｙとなることもある。本実施の形態では、ΔＥＡ＞Ｙとなる主要因として、グランドパッキンの異常と表示するようにしている。
【００７５】
また、本実施の形態では、ステップ４１５でＺzero＞Ｚzeとなった場合やステップ４１８でＺspan＞Ｚspとなった場合を電空ポジショナの取り付け異常と判断するようにしたが、Ｚzero＞Ｚzeとなったり、Ｚspan＞Ｚspとなるのは電空ポジショナの取り付け状態が異常となった場合に限られない。すなわち、電空ポジショナの取り付け異常以外の要因でＺzero＞Ｚzeとなったり、Ｚspan＞Ｚspとなることもある。例えば、弁本体におけるシートの固着やかじり、電空ポジショナでのフィードパックレバー／ピンの折損、操作器におけるスプリングの折損や倒れ、ステムの曲がりや緩みなどで、Ｚzero＞Ｚzeとなったり、Ｚspan＞Ｚspとなったりする。本実施の形態では、Ｚzero＞Ｚzeとなったり、Ｚspan＞Ｚspとなる主要因として、電空ポジショナの取り付け異常と表示するようにしている。
【００７６】
このように、本実施の形態では、原因の特定までとは行かないが、かなりの精度で異常部位を知らせることが可能であり、調整ミス、誤操作などを発見でき、手直しを示唆することができ、調節弁異常診断システムの健全性を診断する簡易診断ツールとして大きな威力を発揮する。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、電空ポジショナから送られてくるオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を初期ゼロ点位置および初期スパン点位置として読み取り、電空ポジショナのゼロ／スパン計測手段により計測される診断時のゼロ点位置およびスパン点位置を診断時ゼロ点位置および診断時スパン点位置として読み取り、初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するゼロ点偏差の割合が予め設定されている第１の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定するようにし、また、初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対するスパン点偏差の割合が予め設定されている第２の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定するようにしたので、弁開度制御システムに必要に応じて接続し、主として調節弁に対する電空ポジショナの取り付け異常を、電空ポジショナのオートセットアップ機能を利用した簡単な処理動作で、また簡単なしきい値で、しかも正確に判定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る異常診断装置の一実施の形態の概略を示すブロック図である。
【図２】 この異常診断装置（ＳＦＣ）における異常診断処理動作を示すフローチャートである。
【図３】 この異常診断装置からの異常診断処理指令を受信した電空ポジショナでの異常診断時の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】 図２に示したステップ２０５での異常診断のサブルーチンを示す図である。
【図５】 この異常診断装置のメモリに格納されている異常診断用のしきい値Ｔａ，ｔｕ，Ｔｄ，Ｙ，Ｚze，Ｚspのデフォルト値を示す図である。
【図６】 この異常診断装置のプリンタによる異常診断結果と異常診断用のしきい値とを併せた印字例を示す図である。
【図７】 文献１に示された調節弁制御システムの概略を示すシステム構成図である。
【図８】 オートセットアップの実行時の電空ポジショナでの動作例を説明する図である。
【図９】 電空ポジショナの角度センサと調節弁との配置関係を示す図である。
【図１０】 操作器サイズ−応答時間テーブルを示す図である。
【図１１】 ＨＹＳ（ヒステリシスレベル）−ＥＡ（平均誤差）テーブルを例示する図である。
【図１２】 調節弁におけるグランドパッキンの取付部の要部を示す図である。
【符号の説明】
１…コントローラ、２…調節弁、２−１…バルブステム、２−２…上蓋、２−３…グランドパッキン、２−４…パッキン、２−５…パッキンスプリング、２−６…軸孔、２−８…パッキン押さえ、２−９…パッキンフランジ、２−１０…スタッドボルト、２Ａ…操作器、２Ｂ…弁軸、２Ｃ…弁、３…電空ポジショナ、３Ａ…通信ライン駆動部、３Ｂ…データ処理部、３Ｂ１…ＣＰＵ、３Ｂ２…メモリ、３Ｃ…電空変換部、３Ｄ…角度センサ、４’…ハンドヘルドコミュニケータ（ＳＦＣ）、４−１…ＣＰＵ、４−２…ＲＡＭ、４−３…ＲＯＭ、４−４…メモリ、４−５…ディスプレイ、４−６…操作キー、４−７…プリンタ、４−８〜４−１１…インターフェイス、５…フィードバックレバー、１００…調節弁制御システム。
Claims (1)
- 流体の流れる通路を開閉する調節弁と、
この調節弁の弁開度を全閉になるように制御し、この調節弁の弁開度が全閉になったことを確認した時点での弁開度位置をゼロ点位置として求める一方、前記調節弁の弁開度を実際の全開度位置に対して余裕をみて大きめに設定されている最大開度になるように制御し、この調節弁の弁開度が最大開度になったことを確認した時点での弁開度位置を仮の全開度位置として求め、この仮の全開度位置をオーバストローク補正することによって前記調節弁の実際の全開度位置をスパン点位置として求めるゼロ／スパン計測手段と、このゼロ／スパン計測手段によって計測されるオートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を記憶する記憶手段とを有する電空ポジショナと、
この電空ポジショナへ前記調節弁への設定値データを送るコントローラと
を備えた調節弁制御システムに必要に応じて接続され、この調節弁制御システムの異常を診断する異常診断装置であって、
前記電空ポジショナに異常診断指令を送る異常診断指令送信手段と、
この異常診断指令送信手段からの異常診断指令に応えて前記電空ポジショナから送られてくる前記オートセットアップ実行時のゼロ点位置およびスパン点位置を初期ゼロ点位置および初期スパン点位置として読み取る初期位置読取手段と、
前記異常診断指令送信手段からの異常診断指令を受けて前記電空ポジショナの前記ゼロ／スパン計測手段が計測するゼロ点位置およびスパン点位置を診断時ゼロ点位置および診断時スパン点位置として読み取る現在位置読取手段と、
前記初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置と前記現在位置読取手段により読み取られた診断時ゼロ点位置との差をゼロ点偏差として求め、前記初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対する前記ゼロ点偏差の割合が予め設定されている第１の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する第１の異常判定手段と、
前記初期位置読取手段により読み取られた初期スパン点位置と前記現在位置読取手段により読み取られた診断時スパン点位置との差をスパン点偏差として求め、前記初期位置読取手段により読み取られた初期ゼロ点位置から初期スパン点位置までの初期ストローク長に対する前記スパン点偏差の割合が予め設定されている第２の異常診断用のしきい値を超えている場合に異常と判定する第２の異常判定手段と
を備えたことを特徴とする異常診断装置。
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