JP6444867B2 - 制御信号保護装置 - Google Patents
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Description
化学、石油、および他のプロセスで使用されるもののようなプロセス制御システムは、アナログ、デジタル、または複合型アナログ/デジタルバスを経由して、少なくとも1つのホストワークステーション、ならびに1つ以上のプロセス制御および計装装置に通信可能に結合された、1つ以上の集中型または分散型プロセス制御器を一般に含む。バルブ、バルブポジショナ、スイッチ、送信機、およびセンサー(例えば、温度、圧力、または流量センサー)のようなフィールド装置は、バルブの開閉またはプロセスパラメータの測定などのプロセス中の様々な機能を実行する。プロセス制御器は、フィールド装置により作成されたまたはそれらと関連付けられたプロセス測定値またはプロセス変数を示す信号を(通信バス経由で)受信し、受信した情報に基づいて制御ルーチンを実装し、プロセスの動作を制御するために、1つ以上のバスでフィールド装置へ送信される制御信号を生成する。フィールド装置および制御器からの情報は、典型的には、プロセスの現在状態を見る、プロセスの動作を変更するなどのようなプロセスに関してオペレータが希望の機能を実行することを可能にするために、ホストワークステーションによって実行される1つ以上のアプリケーションに対して利用可能にされる。
Claims (18)
- 第1の動作モードおよび第2の動作モードを有する制御信号保護装置であって、
前記信号保護装置を制御システムに接続する第1の端子対であって、前記制御システムが電流ループを介してフィールド装置に制御信号を提供する、第1の端子対と、
制御信号保護装置をフィールド装置に接続する第2の端子対と、
電流ループからの電気エネルギーの一時的な蓄積のための電力貯蔵素子と、
電力貯蔵素子にエネルギを蓄積する速度を制御する要素と、
前記信号保護装置の動作モードを制御するための切り替え回路と、を備え、
電気エネルギーが前記第1の動作モードで、制御システムからの制御信号に干渉しないように、前記電力貯蔵素子に貯蔵され、
前記電力貯蔵素子に貯蔵される電気エネルギーが、前記第2の動作モードにおいて前記第2の端子対の正端子に供給される、制御信号保護装置。 - 前記電力貯蔵素子が少なくとも1つのコンデンサを含む、請求項1に記載の制御信号保護装置。
- 前記電力貯蔵素子が第1のコンデンサおよび第2のコンデンサを含み、電気エネルギーが前記第1のコンデンサおよび前記第2のコンデンサから前記出力端子に供給される、請求項1又は2に記載の制御信号保護装置。
- 前記切り替え回路が、前記信号保護装置に入る入力電流における変化に応じて、前記動作モードを制御する、請求項1〜3のいずれかに記載の制御信号保護装置。
- 電流監視回路をさらに備え、前記電流監視回路が、
前記信号保護装置に入る電流が閾値未満であるときは、前記制御信号保護装置を前記第1の動作モードから前記第2の動作モードへ遷移させ、
前記信号保護装置に入る電流が前記閾値を超えるときは、制御信号保護装置を前記第2の動作モードから前記第1の動作モードへ遷移させる、請求項1〜4のいずれかに記載の制御信号保護装置。 - 前記閾値が2mAである、請求項5に記載の制御信号保護装置。
- 正常動作モード中に前記入力端子の両端の電圧レベルに対応する、フィルタ処理されスケール変更された電圧のバージョンを維持するための電圧維持素子をさらに備える、請求項1〜6のいずれかに記載の制御信号保護装置。
- 前記出力端子の両端の電圧が、前記第2の動作モードで前記フィルタ処理された電圧に維持される、請求項7に記載の制御信号保護装置。
- 前記第1の動作モードが、前記制御信号が前記入力端子において提供される正常モードであり、前記第2の動作モードが、前記制御信号が前記入力端子において提供されない保護モードである、請求項1〜8のいずれかに記載の制御信号保護装置。
- プロセス制御システムにおいてフィールド装置に提供される制御信号を保護する方法であって、
ホストステーションを提供する工程と、
第1のカードおよび第2のカードを含む複数の入出力(I/O)カードに前記ホストステーションを通信可能に結合することであって、動作が前記第1のカードから前記第2のカードへ選択的に切り替えられる、結合する工程と、
前記ホストステーションからの制御信号を前記第1のカードまたは前記第2のカードを経由して制御信号保護装置に提供する工程であって、制御信号を電流ループを介して前記制御信号保護装置に通す工程を含む工程と、
制御信号の通信に干渉しないように、制御された速度でエネルギを貯蔵する工程と、
前記第1のカードから前記第2のカードへの動作の遷移の間、前記制御信号保護装置を第1の動作モードから第2の動作モードに切り替わらせる工程と、を含み、
前記制御信号保護装置は、前記第1のカードと前記第2のカードの動作の遷移の間、制御信号保護装置の出力部における制御信号を維持し、
前記制御信号保護装置が、
(i) 前記第1の動作モードで電気エネルギーを電力貯蔵素子に貯蔵し、該電気エネルギーは電流ループから抽出され、
(ii) 前記電力貯蔵素子に貯蔵される電気エネルギーを、前記第2の動作モードにおいて前記制御信号保護装置の出力端子に供給する、方法。 - 前記電力貯蔵素子に電気エネルギーを貯蔵することが、第1のコンデンサおよび第2のコンデンサにエネルギーを貯蔵する工程を含み、電気エネルギーを供給することが、貯蔵される電気エネルギーを前記第1のコンデンサおよび前記第2のコンデンサから前記制御信号保護装置の前記出力端子へ移す工程を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記制御信号保護装置を前記第1の動作モードから前記第2の動作モードに切り替えさせる工程が、
前記信号保護装置に入る電流が閾値未満であるときは、前記制御信号保護装置を前記第1の動作モードから前記第2の動作モードへ遷移させる工程と、
前記信号保護装置に入る電流が前記閾値を超えるときは、制御信号保護装置を前記第1の動作モードから前記第2の動作モードへ遷移させる工程と、を含む、請求項10又は11に記載の方法。 - プロセス制御システムにおいてフィールド装置を制御するための制御システムであって、
ホストステーションと、
前記フィールド装置に制御信号を提供するための前記ホストステーションに結合された複数の入力/出力(I/O)カードであって、主I/Oカードおよび予備I/Oカードを含む、複数のI/Oカードと、
前記主I/Oカードと前記予備I/Oカードとを選択的に切り替えるように構成されたI/Oカード制御器と、
前記I/Oカードおよび前記フィールド装置に通信可能に結合された制御信号保護装置であって、前記制御信号保護装置の入力端子における電流レベルを監視し、制御信号の通信に干渉しないように、制御された速度でエネルギを貯蔵し、前記電流レベルが閾値未満であることを検知することに応じて、前記制御信号保護装置の動作を前記第1の動作モードから前記第2の動作モードへ切り替え、前記主カードI/Oカードと前記予備I/Oカードとの間の切り替え動作中に、第1の動作モードで電気エネルギーを電力貯蔵素子に貯蔵し、該電力貯蔵素子に貯蔵された電気エネルギーを第2の動作モードにおいて前記制御信号保護装置の出力端子に供給することにより、前記信号保護装置の出力において前記制御信号を維持する、制御信号保護装置と、を備える、制御システム。 - 前記フィールド装置に制御信号を提供することが、制御信号を電流ループを介してフィールド装置に通すことを含み、
前記制御信号保護装置が、
電気エネルギーを第1の動作モードで電力貯蔵素子に貯蔵し、該電気エネルギーは電流ループから抽出され、かつ
前記電力貯蔵素子に貯蔵される電気エネルギーを、第2の動作モードにおいて前記制御信号保護装置の出力端子に供給するように構成される、請求項13に記載の制御システム。 - 前記電力貯蔵素子が少なくとも1つのコンデンサを含む、請求項14に記載の制御システム。
- 前記電力貯蔵素子が第1のコンデンサおよび第2のコンデンサを含み、電気エネルギーが、前記第1のコンデンサおよび前記第2のコンデンサから、制御信号保護装置の前記出力端子に供給される、請求項14又は15のいずれかに記載の制御システム。
- 前記電力貯蔵素子が電荷ポンプを含む、請求項14乃至16のいずれかに記載の制御システム。
- 前記制御信号保護装置がフィールド装置と別個の素子として提供される、請求項13〜17のいずれかに記載の制御システム。
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