JP6595883B2 - ポジショナ、および診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、調節弁の弁開度を制御するポジショナおよび当該ポジショナの診断方法に関し、例えば、ポジショナに搭載された圧力センサの異常の有無を診断するための技術に関する。

従来から、化学プラント等においては、流量のプロセス制御に用いられる調節弁の弁開度を制御するための機器としてポジショナが用いられている（特許文献１参照）

近年、調節弁の弁開度を制御する機能に加えて、制御対象である調節弁および操作器の故障や劣化を診断する診断機能を備えたポジショナが増えつつある。例えば、外部から供給される空気の供給圧力やバルブアクチュエータ等の操作器を制御するための空気信号の圧力を内蔵した圧力センサによって計測し、その計測結果を用いて制御対象である調節弁やその周辺の機器（以下、「調節弁等」という。）の異常の有無等を診断する機能を備えたポジショナが知られている。

特開２０１２−２０７７５６号公報

しかしながら、内蔵の圧力センサを用いて調節弁等の診断を行うバルブポジショナは、その圧力センサ自体の故障や劣化が原因で圧力センサの出力が異常値となっている場合には、その異常値を用いて診断が行われるため、調節弁等の異常を検出することができず、重大な事故を招くおそれがある。

そこで、従来は、ポジショナの内部または外部に一つの測定対象に対して複数の圧力センサを用意し、夫々の圧力センサの計測値を比較することによって圧力センサの異常を検出する等の対策が採られてきた。

しかしながら、上記のように圧力センサを冗長化した場合、必要な圧力センサの個数が増加するとともに、それらの圧力センサを設置するためのスペースをポジショナの内部または外部に確保する必要がある。また、一つの測定対象の圧力を複数の圧力センサによって測定するため、夫々の圧力センサの検出信号を処理するためのハードウェアが新たに必要となる。すなわち、圧力センサを冗長化した場合、従来に比べてポジショナのシステム構成が複雑になり、ポジショナの製造コストおよび消費電力の増大を招く。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、圧力センサを内蔵したポジショナにおいて、製造コストおよび消費電力の増加を抑えつつ、内蔵した圧力センサの異常を検出できるようにすることにある。

本発明に係るポジショナ（１，６）は、制御対象の調節弁（３）の弁開度の設定値（ＳＰ）と調節弁の弁開度の実測値（ＰＶ）との偏差（ＥＲＲ）に応じた電気信号を生成する偏差算出部（１０２）と、外部から供給される空気の供給圧力を上記電気信号に基づいて調整して、調節弁を操作する操作器（２Ａ，２Ｂ）に供給するための空気信号を生成する空気回路（１２，１３）と、空気回路に供給される空気（５）の供給圧力（Ｐｓ）を検出する第１圧力センサ（１４）と、空気回路によって生成される空気信号（Ｓｏ１，Ｓｏ２）の圧力（Ｐｏ１，Ｐｏ２）を検出する第２圧力センサ（１６，１７）と、弁開度に応じた供給圧力および空気信号の圧力を予測する圧力予測部（１０５）と、圧力予測部によって予測された供給圧力および空気信号の圧力の予測値と、第１圧力センサによって検出された供給圧力の実測値および第２圧力センサによって検出された空気信号の圧力の実測値とに基づいて、第１圧力センサおよび第２圧力センサの異常の有無を診断するための診断処理を行う診断部（１０８）とを有することを特徴とする。

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を括弧を付して記載している。

以上説明したことにより、本発明によれば、圧力センサを内蔵したポジショナにおいて、製造コストおよび消費電力の増加を抑えつつ、内蔵した圧力センサの異常を検出できる。

図１は、実施の形態１に係る複動用のポジショナを含むバルブ制御システムの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るポジショナのデータ処理制御部の内部構成を示す図である。 図３は、実施の形態１に係るポジショナにおける圧力予測値テーブルの一例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係るポジショナにおけるヒステリシスを考慮した圧力予測値テーブルの一例を示す図である。 図５は、実施の形態１に係る複動用のポジショナにおいて、オートセットアップの実行時に取得されたＰｏ−Ｐｎ特性の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る複動用のポジショナにおいて、オートセットアップの実行時に取得されたＰｏ−ＰＶ特性の一例を示す図である。 図７は、実施の形態１に係るポジショナの弁開度の設定値ＳＰを変化させたときの供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの特性を示す図である。 図８は、実施の形態１に係るポジショナによる圧力センサ診断処理の概要を示すフロー図である。 図９は、実施の形態１に係るポジショナ１による圧力センサ診断処理の具体的な処理内容を示す図である 図１０は、実施の形態１に係るポジショナ１による出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理の流れを示すフロー図である。 図１１は、実施の形態１に係るポジショナ１による出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理の流れを示すフロー図である。 図１２は、実施の形態１に係るポジショナ１によるノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理の流れを示すフロー図である。 図１３は、実施の形態１に係るポジショナ１による供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理の流れを示すフロー図である。 図１４は、実施の形態１に係るポジショナ１によって生成した圧力予測値テーブルの一例を示す図である。 図１５は、実施の形態１に係るポジショナ１を実際に動作させたときの各圧力センサの実測結果を示す図である。 図１６は、実施の形態２に係る単動用のポジショナを含むバルブ制御システムの構成を示す図である。 図１７は、実施の形態２に係るポジショナにおける圧力予測値テーブルの一例を示す図である。 図１８は、実施の形態２に係る単動用のポジショナにおいて、オートセットアップの実行時に取得されたＰｏ−Ｐｎ特性の一例を示す図である。 図１９は、実施の形態２に係る単動用のポジショナにおいて、オートセットアップの実行時に取得されたＰｏ−ＰＶ特性の一例を示す図である。 図２０は、実施の形態２に係るポジショナの弁開度の設定値ＳＰを変化させたときの供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの特性を示す図である。 図２１は、実施の形態２に係るポジショナによる出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理の流れを示すフロー図である。 図２２は、実施の形態２に係るポジショナによる出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理の流れを示すフロー図である。 図２３は、実施の形態２に係るポジショナによるノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理の流れを示すフロー図である。 図２４は、実施の形態２に係るポジショナによる供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理の流れを示すフロー図である。 図２５は、実施の形態２に係るポジショナによって生成した圧力予測値テーブルの一例を示す図である。 図２６は、実施の形態２に係るポジショナを実際に動作させたときの各圧力センサの実測結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

≪実施の形態１≫
図１は、実施の形態１に係るポジショナを含むバルブ制御システムの構成を示す図である。
図１に示されるバルブ制御システム２００は、調節弁３、操作器２Ａ、上位装置４、およびポジショナ１を有している。

調節弁（バルブ）３は、一方の流路から他方の流路への流体の流れを制御する装置であり、例えば空気圧式調節弁である。操作器２Ａは、例えば空気式のバルブアクチュエータであり、後述するポジショナ１から供給される出力空気圧信号Ｓｏ１，Ｓｏ２に応じて調節弁３の弁軸を操作することにより、調節弁３の開閉動作を制御する。

本実施の形態では、操作器２Ａが、入力された２つの空気信号の圧力差に応じて調節弁３の弁軸の操作量が決まる構造を有する複動式の操作器であるものとして説明する。

上位装置４は、ポジショナ１に対して調節弁３の開閉を指示する上位側の機器であり、調節弁３の弁開度の設定値ＳＰをポジショナ１に対して与える。また、上位装置４は、ポジショナ１に対して、後述する圧力センサ診断処理を含む各種診断処理の実行を指示する。

ポジショナ１は、調節弁３の開閉を制御する装置である。具体的に、ポジショナ１は、上位装置４から与えられた調節弁３の弁開度の設定値ＳＰと調節弁３の弁開度の実測値ＰＶとの偏差を算出し、その偏差に応じた空気圧信号Ｓｃを生成して操作器２Ａに与えることにより、調節弁３の弁開度を制御する。

また、ポジショナ１は、内蔵した圧力センサによってポジショナにおける各種の空気圧力を計測し、その計測結果に基づいて調節弁３や操作器２Ａの異常の有無や劣化の進行状態等を診断する処理（以下、「調節弁等診断処理」とも称する。）を行う。

更に、ポジショナ１は、内蔵した圧力センサ自体の異常の有無を診断する処理（以下、「圧力センサ診断処理」とも称する。）を行う。詳細は後述するが、圧力センサ診断処理では、ポジショナ１は、内蔵した夫々の圧力センサによって検出された圧力の実測値と当該圧力の予測値とに基づいて、夫々の圧力センサの異常の有無を判定する。

ここで、ポジショナ１の具体的な構成について説明する。
図１に示すように、ポジショナ１は、弁開度検出部１１、データ処理制御部１０、電空変換部１２、空気圧増幅部１３、複数の圧力センサ１４〜１７、および表示部１８等の機能部を備えている。これらの機能部は、例えば金属材料から成る筐体内部に収容される。

弁開度検出部１１は、調節弁３の弁開度を調節弁３の弁軸の変位量として検出し、その変位量に応じた検出信号ＳＥＮを生成する変位量検出器である。弁開度検出部１１としては、角度センサや磁気センサ等を例示することができる。

データ処理制御部１０は、調節弁３の弁開度の制御、調節弁等診断処理、および圧力センサ診断処理に関する各種データ処理を行う電子回路である。例えば、データ処理制御部１０は、調節弁３の弁開度の制御に係るデータ処理として、弁開度検出部１１から出力された検出信号ＳＥＮに基づく調節弁３の弁開度の実測値ＰＶと、上位装置４から与えられた調節弁３の弁開度の設定値ＳＰとに基づいて、弁開度の制御するための制御信号ＣＮＴを生成する。
なお、データ処理制御部１０の具体的な構成については後述する。

電空変換部１２および空気圧増幅部１３は、データ処理制御部１０によって生成された電気信号である制御信号ＣＮＴを、空気信号に変換する空気回路を構成している。

具体的に、電空変換部１２は、ポジショナ１の外部に設けられた減圧弁等の空気圧供給源（図示せず）からポジショナ１に供給された空気（エアー）５の圧力（以下、「供給空気圧」と称する。）Ｐｓを制御信号ＣＮＴに応じて変化させることにより、制御信号ＣＮＴに応じた圧力の空気圧信号Ｓｃを生成する。

例えば、電空変換部１２は、一端に固定絞りを介して供給空気圧Ｐｓの空気５が供給され、他端から空気圧力信号Ｓｃを出力するノズルと、制御信号ＣＮＴ（例えば電流信号）に応じて磁界を変化させるコイルと、前記コイルによる磁界の変化に応じて揺動することにより、上記ノズルから出力される空気圧信号Ｓｃの圧力を変化させるフラッパ（鉄片）とから構成されている。以下、空気圧信号Ｓｃの圧力Ｐｎを「ノズル背圧Ｐｎ」と称する。

空気圧増幅部１３は、電空変換部１２によって生成された空気圧信号Ｓｃを増幅することにより、操作器２Ａを駆動するための出力空気圧信号Ｓｏ１，Ｓｏ２を生成する機能部である。例えば、空気圧増幅部１３は、よく知られた複動型のパイロットリレー、または単動型／複動型の切替機能を有するパイロットリレーであり、供給空気圧Ｐｓの空気５を、電空変換部１２から出力された空気圧信号Ｓｃの圧力Ｐｎに応じて調圧することにより、出力空気圧信号Ｓｏ１，Ｓｏ２を夫々生成する。

例えば、調節弁３を正動作させる場合には、出力空気圧信号Ｓｏ１の圧力Ｐｏ１（以下「出力空気圧Ｐｏ１」と称する。）を出力空気圧信号Ｓｏ２の圧力Ｐｏ２（以下、「出力空気圧Ｐｏ２」と称する。）よりも高くし、調節弁３を逆動作させる場合には、出力空気圧Ｐｏ２を出力空気圧Ｐｏ１よりも高くする。操作器２Ａは、出力空気圧Ｐｏ１と出力空気圧Ｐｏ２との差“Ｐｏ１−Ｐｏ２”に応じて調節弁３の弁軸の移動方向および移動量を決定する。

なお、電空変換部１２および空気圧増幅部１３としては、上記の構成のみならず、その他の公知の技術を適用してもよい（例えば、特開２０１５−８６９１７参照）。

圧力センサ１４〜１７は、ポジショナ１における各種の空気圧力を計測するための部品である。具体的に、圧力センサ１４は供給空気圧Ｐｓを検出し、圧力センサ１５はノズル背圧Ｐｎを検出し、圧力センサ１６は出力空気圧Ｐｏ１を検出し、圧力センサ１７は出力空気圧Ｐｏ２を検出する。

表示部１８は、データ処理制御部１０によって制御され、各種の情報を表示するための機能部である。表示部１８としては、例えば液晶ディスプレイ等を例示することができる。表示部１８が、上述した調節弁診断機能による診断結果や圧力センサ診断機能による診断結果等を表示することにより、ユーザに対して必要な情報を提示することができる。

次に、データ処理制御部１０の具体的な構成について説明する。
図２は、実施の形態１に係るポジショナのデータ処理制御部１０の内部構成を示す図である。

データ処理制御部１０は、ＣＰＵやＲＡＭおよびＲＯＭ等の各種メモリを搭載したマイクロコントローラ（ＭＣＵ）等のプログラム処理装置と、外部に対する信号の入力および出力を実現するための各種インターフェース回路と、外部から入力される各種のアナログ信号をディジタル信号に変換して上記プログラム処理装置に入力するためのＡ／Ｄ変換回路等を含む電子回路によって実現されている。

具体的に、データ処理制御部１０は、図２に示すように、弁開度実測値生成部１０１、偏差算出部１０２、制御信号生成部１０３、記憶部１０４、圧力予測部１０５、圧力実測値取得部１０６、安定度判定部１０７、および診断部１０８を備えている。

ここで、弁開度実測値生成部１０１、偏差算出部１０２、および制御信号生成部１０３は、主に制御信号ＣＮＴの生成するための機能部であり、記憶部１０４、圧力予測部１０５、圧力実測値取得部１０６、安定度判定部１０７、および診断部１０８は、主に圧力センサ診断処理を実現するための機能部である。なお、図２では、データ処理制御部１０を構成する各種機能部のうち、上述した調節弁診断機能を実現するための機能部については図示を省略している。

これらの機能部は、例えば、上述したＭＣＵ等の電子回路（ハードウェア資源）が上記メモリに記憶されたプログラムによって制御されることにより、実現される。

弁開度実測値生成部１０１は、弁開度検出部１１から出力された検出信号ＳＥＮに基づいて調節弁３の弁開度の実測値ＰＶを算出する機能部である。
例えば、弁開度検出部１１が調節弁３の弁軸の変動を磁気抵抗素子から成るブリッジ回路の電圧の変化として検出する角度センサである場合、弁開度実測値生成部１０１は、上記ブリッジ回路の電圧の変化を検出する差動増幅回路と、上記差動増幅回路の出力信号をディジタル信号に変換して弁開度の実測値ＰＶとして出力するＡ／Ｄ変換回路とから構成される。

偏差算出部１０２は、上位装置４から与えられた調節弁３の弁開度の設定値ＳＰと弁開度実測値生成部１０１によって生成された弁開度の実測値ＰＶとの偏差ＥＲＲを算出する機能部である。

制御信号生成部１０３は、偏差算出部１０２によって算出された偏差ＥＲＲに基づいて、弁開度の実測値ＰＶが設定値ＳＰと等しくなるように操作器２Ａを操作するための操作量（ＭＶ）を算出し、その操作量に応じた電気信号を制御信号ＣＮＴとして出力する機能部である。

記憶部１０４は、制御信号ＣＮＴの生成や上述した調節弁診断機能および圧力センサ診断機能に係るデータ処理を実現するためのプログラムや各種パラメータ等を記憶するための機能部である。例えば、後述する、圧力予測値テーブル１１１、圧力実測値１１２、安定度判定条件１１３、および診断開始条件１１４等の圧力センサ診断処理に必要な各種データが記憶される。また、制御信号ＣＮＴの生成するために必要な、弁開度の設定値ＳＰ、弁開度の実測値ＰＶ、および偏差ＥＲＲ等の情報も記憶部１０４に記憶される。

圧力予測部１０５は、調節弁３の弁開度毎に、供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの夫々の予測値を算出する。具体的に、圧力予測部１０５は、弁開度の設定値ＳＰ（または実測値ＰＶ）と、そのときの供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの夫々の予測値とを対応させて記憶した圧力予測値テーブル１１１を生成し、記憶部１０４に記憶する。

ここで、圧力予測値テーブル１１１について詳細に説明する。
図３は、実施の形態１に係るポジショナにおける圧力予測値テーブルの一例を示す図である。

図３に示すように、圧力予測値テーブル１１１には、複数の弁開度毎の各圧力センサ１４〜１７の出力の予測値が記憶される。図３には、一例として、弁開度の実測値ＰＶを、０％（全閉），２５％，５０％，７５％，および１００％（全開）とし、夫々の弁開度における各圧力センサ１４〜１７によって検出される供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの夫々の予測値を記憶した圧力予測値テーブル１１１が示されている。

なお、圧力予測値テーブル１１１における項目としての弁開度の実測値（ＰＶ）およびその個数は、図３に示したものに限定されず、圧力センサの診断を行う条件に応じて適宜変更することができる。

また、供給空気圧Ｐｓは、理論上、外部の空気圧供給源の設定値によって決まり、弁開度（ＰＶ）に依らないため圧力予測値テーブル１１１上では固定値としてもよいが、実際には、弁開度（ＰＶ）、出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎ等の値によって多少変化する。そこで、図３に示すように、弁開度（ＰＶ）、出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎ等の条件に応じて使い分けができるように、圧力予測値テーブル１１１には、供給空気圧Ｐｓの予測値を複数用意しておいてもよい。

また、一般に、ポジショナにおける各種の空気信号の圧力特性はヒステリシスを有している。そこで、圧力センサ診断処理の診断精度を更に向上させるために、図４に示すようなヒステリシスを考慮した圧力予測値テーブル１１１Ａを用いてもよい。

図４は、実施の形態１に係るポジショナにおけるヒステリシスを考慮した圧力予測値テーブルの一例を示す図である。
図４に示すように、弁開度の実測値ＰＶを０％から１００％まで変化させたときの供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの夫々の予測値と、弁開度の実測値ＰＶを１００％から０％まで変化させたときの供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの夫々の予測値とを区別して記憶した圧力予測値テーブル１１１Ａを生成してもよい。

次に、圧力予測値テーブル１１１の生成方法について説明する。
圧力予測部１０５は、上述した圧力予測値テーブル１１１を、供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎに関する所定の関係式に基づいて作成する。

例えば、圧力予測部１０５は、先ず、実際にポジショナ１を動作させたときのノズル背圧Ｐｎに対する出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２の特性（Ｐｏ−Ｐｎ特性）と、弁開度の実測値ＰＶに対する出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２の特性（Ｐｏ−ＰＶ特性）を夫々取得する。このとき、供給空気圧Ｐｓの初期値Ｐｓ＿ａｓｕも取得しておく。

上述したＰｏ−Ｐｎ特性、Ｐｏ−ＰＶ特性、および供給空気圧Ｐｓの初期値Ｐｓ＿ａｓｕは、例えば、バルブ制御システム２００にバルブポジショナ１を設置したときの初期設置時やバルブ制御システム２００の運転の開始（再開）時に取得すればよい。具体的には、ポジショナ１が、公知のオートセットアップ機能を有している場合には、そのオートセットアップの実行時に、上述したＰｏ−Ｐｎ特性、Ｐｏ−ＰＶ特性、および供給空気圧Ｐｓの初期値を取得することができる。

ここで、オートセットアップ機能とは、ポジショナ自らが、例えばゼロ／スパン調整、制御パラメータ調整、および操作器作動等を行うことにより、接続された調節弁３に応じて、ポジショナの設定を最適化する機能である。本実施の形態では、ポジショナ１がオートセットアップ機能を有するものとして説明する。なお、データ処理制御部１０を構成する各種メモリには、オートセットアップ機能を実現するためのプログラムや各種パラメータ等が記憶されており、ＭＣＵ等のプログラム処理装置が上記プログラムに従って処理を実行することにより、オートセットアップ機能が実現されるものとする。

図５は、ポジショナ１においてオートセットアップの実行時に取得されたＰｏ−Ｐｎ特性の一例を示す図である。図６は、ポジショナ１においてオートセットアップの実行時に取得されたＰｏ−ＰＶ特性の一例を示す図である。
図５，６に示されるように、圧力予測部１０５は、ポジショナ１のオートセットアップの実行時に、複数のノズル背圧Ｐｎにおける出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２の実測値を夫々取得するとともに、複数の弁開度の実測値ＰＶにおける出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２の実測値を夫々取得する。

次に、圧力予測部１０５は、取得した複数の点から近似式を算出する。
例えば、図５に示すように、圧力予測部１０５は、最小二乗法により、Ｐｏ１−Ｐｎ特性の直線近似式５０と、Ｐｏ２−Ｐｎ特性の直線近似式５１とを夫々算出する。

また、図６に示されるように、弁開度の実測値ＰＶに対する出力空気圧Ｐｏ１，Ｐｏ２の特性はヒステリシスを有するので、上述したように、ヒステリシスを考慮した圧力予測値テーブル１１１（図４参照）を作成する場合には、圧力予測部１０５は、Ｐｏ１−ＰＶ特性としてヒステリシスのある近似式５３と、Ｐｏ２−ＰＶ特性としてヒステリシスのある近似式５４とを夫々算出する。

一方、ヒステリシスを考慮しない圧力予測値テーブル１１１（図３参照）を作成する場合には、圧力予測部１０５は、Ｐｏ１−ＰＶ特性としてヒステリシスのない近似式５５と、Ｐｏ２−ＰＶ特性としてヒステリシスのない近似式５６とを夫々算出すればよい。

圧力予測部１０５は、以上のようにして算出したＰｎ−Ｐｏ特性およびＰｏ−ＰＶ特性に関する関係式（近似式）に基づいて、複数の弁開度における供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの夫々の予測値を算出し、圧力予測値テーブル１１１を作成する。

ここで、弁開度０％におけるＰｏ２およびＰｓと、弁開度１００％におけるＰｏ１，Ｐｎ，およびＰｓについては、上述の方法で算出した予測値を圧力予測値テーブル１１１に記憶してもよいし、図３、４の斜体文字で示すように、他の圧力センサの実測値を参照するようにしてもよい。例えば、弁開度０％の場合には、理論上、出力空気圧Ｐｏ２の値は供給空気圧Ｐｓの値と一致するので、圧力予測値テーブル１１１には、弁開度０％での出力空気圧Ｐｏ２の値として、供給空気圧Ｐｓの実測値を参照することを指示する情報を記憶してもよい。

以上のように、圧力予測部１０５は、例えばオートセットアップの実行時に取得したＰｎ−Ｐｏ特性、Ｐｏ−ＰＶ特性、および供給空気圧Ｐｓの初期値Ｐｓ＿ａｓｕに基づいて、圧力予測テーブル１１１を作成する。また、ポジショナ１に供給される空気５の供給空気圧Ｐｓの設定が変更された場合も同様に、圧力予測部１０５は、変更された供給空気圧Ｐｓにおける圧力予測テーブル１１１を作成する。

圧力実測値取得部１０６は、各圧力センサ１４〜１７による夫々の検出結果を取得し、供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの夫々の実測値を、圧力実測値１１２として記憶部１０４に記憶する。圧力実測値１１２は、上述した圧力予測部１０５による圧力予測値テーブル１１１の生成や後述する圧力センサ診断処理等において利用される。

安定度判定部１０７は、弁開度の実測値ＰＶが安定したか否かを判定するための機能部である。具体的に、安定度判定部１０７は、記憶部１０４に記憶された安定度判定条件１１３に従って、弁開度の実測値ＰＶが安定したか否かを判定する。

例えば、弁開度の実測値ＰＶの変化量ΔＰＶ、および弁開度の設定値ＳＰの変化量ΔＳＰの夫々に対して閾値を設定しておき、それらの閾値の情報を安定度判定条件１１３として記憶部１０４に記憶しておく。そして、安定度判定部１０７は、偏差ＥＲＲ（＝ＳＰ−ＰＶ）、弁開度の実測値ＰＶの変化量ΔＰＶ、および弁開度の設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを夫々算出し、算出した夫々の値が対応する閾値よりも大きいか否かを判定することによって、弁開度の実測値ＰＶが安定したか否かを判定する。例えば、安定度判定部１０７は、ＥＲＲ＜１％，ΔＰＶ＜０．１％，およびΔＳＰ＝０％の各条件を全部満足した場合に、弁開度の実測値ＰＶが安定したと判定する。あるいは、上記条件の何れか一つまたは二つの条件を満たした場合に弁開度の実測値ＰＶが安定したと判定してもよい。

ここで、安定度判定部１０７による弁開度が安定した状態の判定タイミングについて、具体的に説明する。
図７は、ポジショナ１の弁開度の設定値ＳＰを変化させたときの供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの特性を示す図である。
同図には、供給空気圧Ｐｓを４００ｋＰａに設定した場合において、ポジショナ１の弁開度の設定値ＳＰを階段状に０％から１００％まで変化させた後、再び１００％から０％まで変化させたときの出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの各実測値の時間変化が示されている。

図７に示されるように、例えば時刻２０ｓにおいて弁開度の設定値ＳＰを０％から２５％に変化させたとき、弁開度の実測値ＰＶは、設定値ＳＰの変化に追従して急峻に変化するが、オーバーシュートが発生するため、設定値ＳＰとの間に誤差が生じる。その後、時刻３０ｓを過ぎたあたりで、弁開度の実測値ＰＶが設定値ＳＰと略一致する。この場合に、安定度判定部１０７によれば、時刻３０ｓから時刻４０ｓまでの期間内の何れかの時刻ＴＸにおいて、弁開度の実測値ＰＶが安定したと判定することができる。

診断部１０８は、圧力予測部１０５によって算出された各圧力の予測値と、各圧力センサ１４〜１７によって検出された各圧力の実測値とに基づいて圧力センサ診断処理を行う機能部である。

診断部１０８は、例えば、上位装置４から圧力センサ診断処理の実行の指示を受け取った場合、または記憶部１０４に予め記憶された圧力センサ診断処理の開始条件（診断開始条件）１１４を満足した場合に、圧力センサ診断処理を実行する。

診断開始条件１１４としては、例えば、圧力センサ診断処理を実行すべき弁開度の情報（指定弁開度）や、圧力センサ診断処理を実行すべき時刻の情報（指定時刻）等が含まれる。

具体的には、診断部１０８は、ポジショナ１の動作中に上位装置４から指定された弁開度の設定値ＳＰが診断開始条件１１４として記憶された指定弁開度と一致した場合に、圧力センサ診断処理を実行する。例えば、指定弁開度として“０％，５０％，および１００％”が記憶されている場合には、上位装置４から送信された設定値ＳＰが“０％，５０％，および１００％”の何れかであったとき、診断部１０８は圧力センサ診断処理を開始する。

また、診断部１０８は、ポジショナ１の動作中にポジショナ内部の時計（例えばマイクロコントローラの内部タイマ）の時刻が診断開始条件１１４として記憶された指定時刻と一致した場合に、圧力センサ診断処理を開始する。

何れの場合においても、診断部１０８による圧力センサ診断処理の実行は、弁開度の実測値ＰＶが安定した状態（ＰＶ安定状態）において行われる。例えば、診断部１０８は、上位装置４からの指示を受けた後、および診断開始条件１１４を満足した後に、安定度判定部１０７による判定結果を参照し、その判定結果がＰＶ安定状態になるまで圧力センサ診断処理の実行を保留し、ＰＶ安定状態になったら圧力センサ診断処理を開始する。

圧力センサ診断処理では、診断部１０８は、その時の弁開度ＰＶに対応する供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの予測値を圧力予測値テーブル１１１から読み出し、読み出した各圧力の予測値と、各圧力センサ１４〜１７によって検出された供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの実測値とに基づいて、各圧力センサ１４〜１７の異常の有無を判定する。

このとき、ヒステリシス特性を考慮した圧力予測値テーブル１１１Ａを用いる場合には、診断部１０８は、弁開度が変化した方向を検出し、検出した方向に対応する予測値を圧力予測値テーブル１１１Ａから読み出す。

ここで、弁開度が変化した方向の検出は、例えば、安定度判定部１０７による判定処理で用いた“ΔＰＶ”や“ΔＳＰ”の符号（正または負）を判定することによって実現することができる。例えば、診断部１０８は、圧力センサ診断処理を実行する直前の弁開度の実測値ＰＶ₁と、圧力センサ診断処理を実行するときの弁開度の実測値ＰＶ₂の値との差ΔＰＶ＝（ＰＶ₂−ＰＶ₁）が正（＋）である場合には、弁開度が高くなる方向に変化したと判定し、ΔＰＶが負（−）である場合には、弁開度が低くなる方向に変化したと判定する。

例えば、弁開度が０％から２５％に変化した後に圧力センサ診断処理を実行する場合には、弁開度が高くなる方向に変化しているので、図４の圧力予測値テーブル１１１Ａにおける参照符号１１１＿ｕで示される範囲を参照し、出力空気圧Ｐｏ１の予測値“Ｐｏ１ａ＿１”を読み出す。反対に、弁開度が５０％から２５％に変化した後に圧力センサ診断処理を実行する場合には、弁開度が低くなる方向に変化しているので、図４の圧力予測値テーブル１１１Ａにおける参照符号１１１＿ｄで示される範囲を参照し、出力空気圧Ｐｏ１の予測値“Ｐｏ１ａ＿２”を読み出す。

次に、実施の形態１に係るポジショナ１による圧力センサ診断処理の流れについて説明する。
図８は、実施の形態１に係るポジショナ１による圧力センサ診断処理の概要を示すフロー図である。図９は、実施の形態１に係るポジショナ１による圧力センサ診断処理の具体的な処理内容を示す図である。

図８において、例えばバルブ制御システム２００の運転の開始時または再開時に、ポジショナ１のオートセットアップが実行されると、ポジショナ１は、ポジショナ１の各種設定を最適化するとともに、圧力予測値テーブル１１１を作成する（Ｓ１）。具体的には、上述したように、圧力予測部１０５が、オートセットアップ時に取得した各圧力間の諸特性から算出した関係式に基づいて、圧力予測値テーブル１１１を作成する。

その後、ポジショナ１は、ポジショナ１の動作状態が診断開始条件１１４を満足しているか否か、および上位装置４から圧力センサ診断処理の実行の指示があったか否かを判定する（Ｓ２）。具体的には、上述したように、診断部１０８が、弁開度（ＳＶまたはＰＶ）が診断開始条件１１４に設定された指定弁開度と一致したか否か等を判定する。

ステップＳ２において、診断部１０８によってポジショナ１の動作状態が診断開始条件１１４を満足していると判定した場合、または上位装置４から圧力センサ診断処理の実行の指示があった場合には、ポジショナ１は、弁開度の実測値ＰＶが安定しているか否かを判定する（Ｓ３）。具体的には、上述したように、安定度判定部１０７が、弁開度の実測値ＰＶや偏差ＥＲＲ等を安定度判定条件１１３として設定された各種の閾値と比較することによって判定する。このとき、図４に示したようなヒステリシスを考慮した圧力予測値テーブル１１１Ａを用いる場合には、診断部１０８が、上述した手法により、弁開度の変化の方向を検出しておく。

ステップＳ３において、ポジショナ１は、安定度判定部１０７によって弁開度の実測値ＰＶが安定していると判定した場合には、圧力センサ診断処理を開始する（Ｓ４）。具体的には、図９に示すように、診断部１０８が、出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理（Ｓ４１）、出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理（Ｓ４２）、ノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理（Ｓ４３）、および供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理（Ｓ４４）を夫々実行する。

各圧力センサの異常判定処理を実行する順番は、図９に示される順番に限定されるものではなく、適宜順番を入れ替えてもよい。なお、各ステップＳ４１〜Ｓ４４の異常判定処理の詳細については後述する。

ステップＳ４において圧力センサ診断処理が完了したら、ポジショナ１は、その診断結果を出力する（Ｓ５）。例えば、診断部１０８が診断結果を表示部１８に出力し、表示部１８が、受け取った診断結果を画面に表示する。また、診断部１０８（ポジショナ１）が、有線または無線のネットワークを介して、上位装置４やバルブ制御システム２００に接続された監視端末（図示せず）等に診断結果データを送信してもよい。

次に、圧力センサ診断処理における各ステップＳ４１〜Ｓ４４に示す異常判定処理について詳細に説明する。
ステップＳ４１〜Ｓ４４に示す各異常判定処理は、その異常判定処理を開始する時点での調節弁３の弁開度が全閉（ＰＶ＝０％）、中間開度（０％＜ＰＶ＜１００％）、および全開（ＰＶ＝１００％）の何れのモードであるかを判定した後に、それらのモード毎に定められた判定条件に従って、対応する圧力センサが異常であるか否かを判定する処理である。

最初に、ステップＳ４１の出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理について説明する。ここでは、図３に示したヒステリシスを考慮していない圧力予測値テーブル１１１を用いて夫々の異常判定処理を行う場合を例にとり、説明する。

図１０は、実施の形態１に係るポジショナ１による出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理の流れを示すフロー図である。

図１０に示すように、出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理では、先ず、診断部１０８が、弁開度の実測値ＰＶが１％以下（全閉）であるか否かを判定する（Ｓ４１１）。

ステップＳ４１１において、ＰＶ≦１％である場合には、調節弁３は全閉状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における弁開度＝０％の行５００のデータに基づいて所定の判定処理を行う（Ｓ４１３）。具体的には、診断部１０８は、出力空気圧Ｐｏ１の実測値が“Ｐｏ１＝０±ｘ１”を満たすか否かを判定する。

ここで、“ｘ１”は、出力空気圧Ｐｏ１の実測値の圧力予測値テーブル１１１における予測値に対する許容誤差であり、ｘ１の値は、圧力センサ診断処理に要求される診断精度やポジショナ１が適用されるバルブ制御システム２００の構成等によって適宜設定することができる。なお、後述するその他の許容誤差“ｘｎ”（ｎは１以上の整数）についても同様である。

ステップＳ４１３において、出力空気圧Ｐｏ１の実測値が“０±ｘ１”である場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常はないと判定する（Ｓ４１６）。一方、出力空気圧Ｐｏ１の実測値が“０±ｘ１”でない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常があると判定する（Ｓ４１７）。

一方、ステップＳ４１１において、弁開度の実測値ＰＶが１％以下（調節弁３が全閉）でない場合には、診断部１０８は、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上であるか否かを判定する（Ｓ４１２）。

ステップＳ４１２において、ＰＶ≧９９％である場合には、調節弁３が全開状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における弁開度＝１００％の行５０１のデータに基づいて所定の判定処理を行う（Ｓ４１４）。具体的には、診断部１０８は、出力空気圧Ｐｏ１の実測値と供給空気圧Ｐｓの実測値とが“Ｐｏ１＝Ｐｓ±ｘ２”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値とノズル背圧Ｐｎの実測値とが“Ｐｓ＝Ｐｎ±ｘ３”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する。

ステップＳ４１４において、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常はないと判定する（Ｓ４１６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常があると判定する（Ｓ４１７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４とノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

一方、ステップＳ４１２において、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上ではない場合には、調節弁３は中間開度で動作していることから、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における、そのときの弁開度の実測値ＰＶに対応する行のデータ５０２に基づいて所定の判定処理を行う（Ｓ４１５）。具体的に、診断部１０８は、出力空気圧Ｐｏ１の実測値が“Ｐｏ１＝Ｐｏ１ａ±ｘ４”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓａ±ｘ５”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する。

ステップＳ４１５において、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常はないと判定する（Ｓ４１６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常があると判定する（Ｓ４１７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

なお、ヒステリシスを考慮した圧力予測値テーブル１１１Ａ（図４参照）を用いる場合には、ステップＳ３で検出した弁開度の変化の方向に対応する予測値を圧力予測値テーブル１１１Ａから読み出して、上記の処理（Ｓ４１３，Ｓ４１４，およびＳ４１５）を行えばよい。なお、後述する他の圧力センサに関する異常判定処理についても同様である。

次に、ステップＳ４２の出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理について説明する。
図１１は、実施の形態１に係るポジショナ１による出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理の流れを示すフロー図である。

図１１に示すように、出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理の基本的な流れは、図１０に示した出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理と同様である。すなわち、図１１において、圧力センサ診断処理を開始したときの調節弁３の弁開度を判定するまでの処理（ステップＳ４１１およびＳ４１２）は図１０と同様であり、その後の判定処理において用いる判定条件が図１０と相違する。以下、上記の相違点について詳細に説明する。

先ず、ステップＳ４１１においてＰＶ≦１％であった場合には、調節弁３は全閉状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における弁開度＝０％の行５００のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、出力空気圧Ｐｏ２の実測値と供給空気圧Ｐｓの実測値とが“Ｐｏ２＝Ｐｓ±ｘ２”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓｂ±ｘ６”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１３Ａ）。

ステップＳ４１３Ａにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常はないと判定する（Ｓ４２６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常があると判定する（Ｓ４２７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

また、ステップＳ４１２において、ＰＶ≧９９％である場合には、調節弁３が全開状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における弁開度＝１００％の行５０１のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、出力空気圧Ｐｏ２の実測値が“Ｐｏ２＝０±ｘ７”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１４Ａ）。

ステップＳ４１４Ａにおいて、上記条件を満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常はないと判定する（Ｓ４２６）。一方、上記条件を満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常があると判定する（Ｓ４２７）。

一方、ステップＳ４１２において、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上でない場合には、調節弁３は中間開度で動作していることから、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１におけるそのときの弁開度の実測値ＰＶに対応する行のデータ５０２に基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、出力空気圧Ｐｏ２の実測値が“Ｐｏ２＝Ｐｏ２ａ±ｘ８”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓａ±ｘ５”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１５Ａ）。

ステップＳ４１５Ａにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常はないと判定する（Ｓ４２６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常があると判定する（Ｓ４２７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

次に、図９におけるステップＳ４３のノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理について説明する。
図１２は、実施の形態１に係るポジショナ１によるノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理の流れを示すフロー図である。

図１２に示すように、ノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理は、調節弁３の弁開度を判定するまでの処理（ステップＳ４１１およびＳ４１２）が図１０に示した出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理と同様であり、その後の判定処理における判定条件が図１０と相違する。以下、上記の相違点について詳細に説明する。
先ず、ステップＳ４１１においてＰＶ≦１％であった場合には、調節弁３は全閉状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における弁開度＝０％の行５００のデータに基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、ノズル背圧Ｐｎの実測値が“Ｐｎ＝Ｐｎａ±ｘ９”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値と出力空気圧Ｐｏ２とが“Ｐｓ＝Ｐｏ２±ｘ１０”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１３Ｂ）。

ステップＳ４１３Ｂにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常はないと判定する（Ｓ４３６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常があると判定する（Ｓ４３７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶しておいてもよい。

また、ステップＳ４１２において、ＰＶ≧９９％である場合には、調節弁３が全開状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における弁開度＝１００％の行５０１のデータに基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、ノズル背圧Ｐｎの実測値と供給空気圧Ｐｓの実測値とが“Ｐｎ＝Ｐｓ±ｘ２”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値と出力空気圧Ｐｏ１とが“Ｐｓ＝Ｐｏ１±ｘ１１”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１４Ｂ）。

ステップＳ４１４Ｂにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常はないと判定する（Ｓ４３６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常があると判定する（Ｓ４３７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４と出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

一方、ステップＳ４１２において、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上でない場合には、調節弁３は中間開度で動作していることから、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１におけるそのときの弁開度の実測値ＰＶに対応する行のデータ５０２に基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、ノズル背圧Ｐｎの実測値が“Ｐｎ＝Ｐｎｂ±ｘ１２”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓｃ±ｘ１３”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓｄ±ｘ１４”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１５Ｂ）。

ステップＳ４１５Ｂにおいて、上記４つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常はないと判定する（Ｓ４３６）。一方、上記４つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常があると判定する（Ｓ４３７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

最後に、図９におけるステップＳ４４の供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理について説明する。
図１３は、実施の形態１に係るポジショナ１による供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理の流れを示すフロー図である。

図１３に示すように、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理は、調節弁３の弁開度を判定するまでの処理（ステップＳ４１１およびＳ４１２）が図１０に示した出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理と同様であり、その後の判定処理における判定条件が図１０と相違する。以下、上記の相違点について詳細に説明する。

図１３において、先ず、ステップＳ４１１においてＰＶ≦１％であった場合には、調節弁３は全閉状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における弁開度＝０％の行５００のデータに基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、供給空気圧Ｐｓの実測値と出力空気圧Ｐｏ２の実測値とが“Ｐｓ＝Ｐｏ２±ｘ１０”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓｂ±ｘ１５”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１３Ｃ）。

ステップＳ４１３Ｃにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常はないと判定する（Ｓ４４６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常があると判定する（Ｓ４４７）。この場合、診断部１０８は、出力供給圧力Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７およびノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

また、ステップＳ４１２において、ＰＶ≧９９％である場合には、調節弁３が全開状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１における弁開度＝１００％の行５０１のデータに基づいて，所定の判定処理を行う。具体的には、供給空気圧Ｐｓの実測値と出力空気圧Ｐｏ１とが“Ｐｓ＝Ｐｏ１±ｘ２”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値とノズル背圧Ｐｎとが“Ｐｓ＝Ｐｎ±ｘ３”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１４Ｃ）。

ステップＳ４１４Ｃにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常はないと判定する（Ｓ４４６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常があると判定する（Ｓ４４７）。この場合、診断部１０８は、出力供給圧力Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６およびノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶しておいてもよい。

一方、ステップＳ４１２において、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上でない場合には、調節弁３は中間開度で動作していることから、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１におけるそのときの弁開度の実測値ＰＶに対応する行のデータ５０２に基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓａ±ｘ５”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓｃ±ｘ１３”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓｄ±ｘ１４”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１５Ｃ）。

ステップＳ４１５Ｃにおいて、上記条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常はないと判定する（Ｓ４４６）。一方、上記条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常があると判定する（Ｓ４４７）。この場合、診断部１０８は、出力供給圧力Ｐｏ１，Ｐｏ２検出用の圧力センサ１６，１７、およびノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

ここで、実施の形態１に係るポジショナ１によって生成した圧力予測値テーブルと、実際にポジショナ１を動作させたときの各圧力センサ１４〜１７の実測結果を図１４、図１５に夫々示す。

図１４は、実施の形態１に係るポジショナ１によって生成した圧力予測値テーブルの一例を示す図である。同図には、圧力予測値テーブルとして、複動式のポジショナ１において供給空気圧Ｐｓ＝４００ｋＰａに設定したときの各圧力センサ１４〜１７の予測値が示されている。

図１５は、ポジショナ１を実際に動作させたときの各圧力センサ１４〜１７の実測結果を示す図である。同図には、複動式のポジショナ１において供給空気圧Ｐｓ＝４００ｋＰａに設定して動作させたときの各圧力センサ１４〜１７の実測値が示されている。

図１４、１５から理解されるように、ポジショナ１によれば、実際にポジショナ１を動作させたときの各圧力センサ１４〜１７の実測値に対して、誤差の小さい圧力予測値テーブル１１１を作成することができるので、圧力センサ診断処理を高精度に行うことが可能となる。

以上、実施の形態１に係るポジショナ１によれば、圧力センサ１４〜１７によって検出される圧力の予測値と実測値とに基づいて圧力センサ１４〜１７の異常の有無を判定するので、圧力センサを冗長化する場合に比べて、追加の圧力センサを設置するためのスペースを確保する必要がなく、また、追加の圧力センサの検出信号を処理するためのハードウェアを追加する必要はない。

すなわち、実施の形態１に係るポジショナ１によれば、従来の圧力センサを備えたポジショナに対してハードウェア構成を変更する必要がないので、ポジショナ１の製品サイズ、製造コスト、および消費電力の増加を抑えつつ、内蔵した圧力センサ１４〜１７の異常を検出することができる。これにより、ポジショナ１による圧力センサを用いた調節弁等診断処理の精度を更に向上させることができる。

また、実施の形態１に係るポジショナ１において、複数の弁開度毎の供給圧力の予測値および空気信号の圧力の予測値を含む圧力予測値テーブルを記憶部１０４に記憶し、記憶した圧力予測値テーブル１１１を用いて圧力センサ診断処理を行うことにより、各圧力センサの異常判定処理の実行時に、その都度予測値を算出する必要がなく、圧力センサ診断処理に係るプログラム処理装置（ＣＰＵ）の処理負担を軽減することができる。これにより、更なる消費電力の削減が期待できる。

また、実施の形態１に係るポジショナ１において、弁開度が変化する方向を検出し、検出した上記方向に対応する圧力センサ１４〜１７によって検出される圧力の予測値を用いて圧力センサ診断処理を行うことにより、ポジショナ１における各種の空気信号の圧力特性におけるヒステリシスを考慮した診断処理を行うことができ、圧力センサ診断処理の診断精度の更なる向上が期待できる。

また、実施の形態１に係るポジショナ１によれば、弁開度の実測値ＰＶが安定しているか否かを判定し、安定している場合に圧力センサ診断処理を行うので、弁開度が安定していない過渡状態において圧力センサ診断処理を行う場合に比べて、より正確な診断が可能となる。

また、実施の形態１に係るポジショナ１によれば、記憶部１０４に記憶された診断開始条件１１４に従って圧力センサ診断処理を開始するので、バルブ制御システム２００を利用するユーザが希望するタイミングにおいて圧力センサ診断処理を実行することが容易となり、ユーザの利便性の向上が期待できる。

また、実施の形態１に係るポジショナ１によれば、上述したステップＳ４１４、Ｓ４１５等のように、診断対象の圧力センサの異常判定処理を行う際に、その圧力センサの実測値のみならず、その他の圧力センサの実測値も考慮して異常の有無を判定するので、単に診断対象の圧力センサの実測値と予測値とを比較して判定する場合に比べて、診断精度を高めることができる。

≪実施の形態２≫
図１６は、実施の形態２に係るポジショナを含むバルブ制御システムの構成を示す図である。

図１６に示されるバルブ制御システム２０１は、実施の形態２に係るポジショナ６から供給される１つの空気信号の圧力に応じて調節弁３の弁軸の操作量が決まる単動式の操作器２Ｂを有し、ポジショナ６がその単動式の操作器２Ｂを駆動するための空気圧信号を生成する点において、実施の形態１に係るポジショナ１を有するバルブ制御システム２００と相違する。

具体的には、バルブ制御システム２０１におけるポジショナ６は、単動式の操作器２Ｂを駆動するための１つの出力空気圧信号Ｓｏ１を生成する。より具体的には、ポジショナ６における空気圧増幅部１３が、操作器２Ｂを駆動するための出力空気圧信号Ｓｏ１を生成し、出力空気圧信号Ｓｏ１の出力空気圧Ｐｏ１によって操作器２Ｂを駆動する。このとき、空気圧増幅部１３によって生成される出力空気圧信号Ｓｏ２の出力空気圧Ｐｏ２は“０（ゼロ）”である。

また、ポジショナ６は、圧力センサ診断処理に係る圧力予測値テーブルと各圧力センサの異常判定処理に用いる判定条件が、実施の形態１に係るポジショナ１と相違する。
以下、実施の形態２に係るポジショナ６による圧力センサ診断処理について詳細に説明する。

図１７は、実施の形態２に係るポジショナ６の圧力予測値テーブルの一例を示す図である。
同図に示す単動用の圧力予測値テーブル１１１Ｂにおいて、夫々の項目は実施の形態１に係る複動用の圧力予測値テーブル１１１と同様であり、夫々の項目における予測値が相違する。なお、上述したように、出力空気圧Ｐｏ２は“０”であるので、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける“Ｐｏ２ａ”を“０”としてもよい。

図１８は、実施の形態２に係るポジショナ６においてオートセットアップの実行時に取得されたＰｏ−Ｐｎ特性の一例を示す図である。図１９は、実施の形態２に係るポジショナ６においてオートセットアップの実行時に取得されたＰｏ−ＰＶ特性の一例を示す図である。
図１８，１９に示されるように、ポジショナ６は、ポジショナ１と同様に、ポジショナ６のオートセットアップの実行時に取得したＰｏ−Ｐｎ特性およびＰｏ−ＰＶ特性に基づいて近似式６０，６１を算出し、算出した近似式に基づいて単動用の圧力予測値テーブル１１１Ｂを生成する。このとき、ポジショナ１と同様に、ヒステリシスを考慮した圧力予測値テーブル１１１Ｂ作成してもよい。

図２０は、実施の形態２に係るポジショナ６の弁開度の設定値ＳＰを変化させたときの供給空気圧Ｐｓ、出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの特性を示す図である。
同図には、供給空気圧Ｐｓを２７０ｋＰａに設定した場合において、ポジショナ６の弁開度の設定値ＳＰを階段状に０％から１００％まで変化させた後、再び１００％から０％まで変化させたときの出力空気圧Ｐｏ１、出力空気圧Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの各実測値の時間変化が示されている。

図２０に示されるように、実施の形態２に係るポジショナ６も、実施の形態１に係るポジショナ１と同様に、弁開度の設定値ＳＰを変化させた後、弁開度の実測値が安定するまでに多少の時間を要する。したがって、単動用のポジショナ６も、ポジショナ１と同様に、安定度判定部１０７によって弁開度の実測値ＰＶが安定したことを検出した後（例えば時刻ＴＸ）に、圧力センサ診断処理を実行する。

実施の形態２に係るポジショナ６による圧力診断処理の基本的な流れ（図８、９参照）は、実施の形態１に係る複動用のポジショナ１と同様である。一方で、上述したように、各圧力センサ１４〜１７の異常判定処理に用いる判定条件が相違する。以下、ポジショナ６における各圧力センサ１４〜１７の異常判定処理について詳細に説明する。

最初に、実施の形態２に係るポジショナ６における出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理について説明する。
図２１は、実施の形態２に係るポジショナ６における出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理の流れを示すフロー図である。

図２１に示すように、出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理の基本的な流れは、実施の形態１に係るポジショナ１による出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理と同様である（図１０参照）。すなわち、図２１において、圧力センサ診断処理を開始したときの調節弁３の弁開度を判定するまでの処理（ステップＳ４１１およびＳ４１２）は図１０と同様であり、その後の判定処理において用いる判定条件が図１０と相違する。以下、上記の相違点について詳細に説明する。

先ず、ステップＳ４１１においてＰＶ≦１％であった場合には、調節弁３は全閉状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける弁開度＝０％の行のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、出力空気圧Ｐｏ１の実測値が“Ｐｏ１＝０±ｘ３１”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１３Ｅ）。

ステップＳ４１３Ｅにおいて、上記の条件を満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常はないと判定する（Ｓ４１６）。一方、上記条件を満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常があると判定する（Ｓ４１７）。

また、ステップＳ４１２において、ＰＶ≧９９％である場合には、調節弁３が全開状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける弁開度＝１００％の行のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、出力空気圧Ｐｏ１の実測値と供給空気圧Ｐｓの実測値とが“Ｐｏ１＝Ｐｓ±ｘ３２”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｎ±ｘ３３”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１４Ｅ）。

ステップＳ４１４Ｅにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常はないと判定する（Ｓ４１６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常があると判定する（Ｓ４１７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４とノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

一方、ステップＳ４１２において、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上でない場合には、調節弁３は中間開度で動作していることから、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおけるそのときの弁開度の実測値ＰＶに対応する行のデータに基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、出力空気圧Ｐｏ１の実測値が“Ｐｏ１＝Ｐｏ１ａ±ｘ３４”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１５Ｅ）。

ステップＳ４１５Ｅにおいて、上記２つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常はないと判定する（Ｓ４１６）。一方、上記２つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１６に異常があると判定する（Ｓ４１７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

次に、実施の形態２に係るポジショナ６における出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理について説明する。
上述したように、ポジショナ６では１つの出力空気圧Ｐｏ１によって単動式の操作器２Ｂを駆動するため、もう一方の出力空気圧Ｐｏ２はゼロとなる。したがって、単動用のポジショナ６では、出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理（図９のステップＳ４２）を行わなくてもよいが、圧力センサ１７の異常判定処理を行う必要がある場合には、下記図２２の処理フローに従って行えばよい。

図２２は、実施の形態２に係るポジショナ６における出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理の流れを示すフロー図である。

図２２に示すように、出力空気圧Ｐｏ２検出用の圧力センサ１７の異常判定処理は、調節弁３の弁開度を判定するまでの処理（ステップＳ４１１およびＳ４１２）が図１１に示した実施の形態１に係るポジショナ１による異常判定処理と同様であり、その後の判定処理における判定条件が図１１と相違する。以下、上記の相違点について詳細に説明する。

先ず、ステップＳ４１１においてＰＶ≦１％であった場合には、調節弁３は全閉状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける弁開度＝０％の行のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、出力空気圧Ｐｏ２の実測値と供給空気圧Ｐｓの実測値とが“Ｐｏ２＝Ｐｓ±ｘ３５”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１３Ｆ）。

ステップＳ４１３Ｆにおいて、上記の条件を満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常はないと判定する（Ｓ４２６）。一方、上記条件を満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常があると判定する（Ｓ４２７）。

また、ステップＳ４１２において、ＰＶ≧９９％である場合には、調節弁３が全開状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける弁開度＝１００％の行のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、出力空気圧Ｐｏ２の実測値が“Ｐｏ２＝０±ｘ３６”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１４Ｆ）。

ステップＳ４１４Ｆにおいて、上記条件を満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常はないと判定する（Ｓ４２６）。一方、上記条件も満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常があると判定する（Ｓ４２７）。

また、ステップＳ４１２において、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上でない場合には、調節弁３は中間開度で動作していることから、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおけるそのときの弁開度の実測値ＰＶに対応する行のデータに基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、ステップＳ４１４Ｆと同様に、出力空気圧Ｐｏ２の実測値が“Ｐｏ２＝０±ｘ３６”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１５Ｆ）。

ステップＳ４１５Ｆにおいて、上記条件を満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常はないと判定する（Ｓ４２６）。一方、上記条件を満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１７に異常があると判定する（Ｓ４２７）。

次に、ポジショナ６におけるノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理の流れについて説明する。
図２３は、実施の形態２に係るポジショナ６におけるノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理の流れを示すフロー図である。

図２３に示すように、ノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５の異常判定処理は、調節弁３の弁開度を判定するまでの処理（ステップＳ４１１およびＳ４１２）が図１２に示した実施の形態１に係るポジショナ１による異常判定処理と同様であり、その後の判定処理における判定条件が図１２と相違する。以下、上記の相違点について詳細に説明する。

先ず、ステップＳ４１１においてＰＶ≦１％であった場合には、調節弁３は全閉状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける弁開度＝０％の行のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、ノズル背圧Ｐｎの実測値が“Ｐｎ＝Ｐｎａ±ｘ３０”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓｂ±ｘ３７”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１３Ｇ）。

ステップＳ４１３Ｇにおいて、上記の条件を満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常はないと判定する（Ｓ４３６）。一方、上記条件を満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常があると判定する（Ｓ４３７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

また、ステップＳ４１２において、ＰＶ≧９９％である場合には、調節弁３が全開状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける弁開度＝１００％の行のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、ノズル背圧Ｐｎの実測値と供給空気圧Ｐｓの実測値とが“Ｐｎ＝Ｐｓ±ｘ３８”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓと出力空気圧Ｐｏ１とが“Ｐｓ＝Ｐｏ１±ｘ３９”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓが“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１４Ｇ）。

ステップＳ４１４Ｇにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常はないと判定する（Ｓ４３６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常があると判定する（Ｓ４３７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４と出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

一方、ステップＳ４１２において、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上でない場合には、調節弁３は中間開度で動作していることから、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおけるそのときの弁開度の実測値ＰＶに対応する行のデータに基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、ノズル背圧Ｐｎの実測値が“Ｐｎ＝Ｐｎｂ±ｘ４０”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓが“Ｐｓ＝Ｐｓａ±ｘ４１”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓが“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１５Ｇ）。

ステップＳ４１５Ｇにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常はないと判定する（Ｓ４３６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１５に異常があると判定する（Ｓ４３７）。この場合、診断部１０８は、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

最後に、ポジショナ６における供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理の流れについて説明する。
図２４は、実施の形態２に係るポジショナ６における供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理の流れを示すフロー図である。

図２４に示すように、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４の異常判定処理は、調節弁３の弁開度を判定するまでの処理（ステップＳ４１１およびＳ４１２）が図１３に示した実施の形態１に係るポジショナ１による異常判定処理と同様であり、その後の判定処理における判定条件が図１３と相違する。以下、上記の相違点について詳細に説明する。

先ず、ステップＳ４１１においてＰＶ≦１％であった場合には、調節弁３は全閉状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける弁開度＝０％の行のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓｂ±ｘ３７”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１３Ｈ）。

ステップＳ４１３Ｈにおいて、上記２つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常はないと判定する（Ｓ４４６）。一方、上記２つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常があると判定する（Ｓ４４７）。この場合、診断部１０８は、ノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

また、ステップＳ４１２において、ＰＶ≧９９％である場合には、調節弁３が全開状態であるので、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおける弁開度＝１００％の行のデータに基づいて所定の判定処理を行う。具体的には、供給空気圧Ｐｓの実測値と出力空気圧Ｐｏ１の実測値とが“Ｐｓ＝Ｐｏ１±ｘ３９”を満たすか否か、供給空気圧Ｐｓとノズル背圧Ｐｎとが“Ｐｓ＝Ｐｎ±ｘ３３”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓが“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１４Ｈ）。

ステップＳ４１４Ｈにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常はないと判定する（Ｓ４４６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常があると判定する（Ｓ４４７）。この場合、診断部１０８は、ノズル背圧Ｐｎ検出用の圧力センサ１５と出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

一方、ステップＳ４１２において、弁開度の実測値ＰＶが９９％以上でない場合には、調節弁３は中間の弁開度で動作していることから、診断部１０８は、圧力予測値テーブル１１１Ｂにおけるそのときの弁開度の実測値ＰＶに対応する行のデータに基づいて、所定の判定処理を行う。具体的には、供給空気圧Ｐｓの実測値が“Ｐｓ＝Ｐｓａ±ｘ４１”を満たすか否か、出力空気圧Ｐｏ１が“Ｐｏ１＝Ｐｏ１ａ±ｘ３４”を満たすか否か、および供給空気圧Ｐｓが“Ｐｓ＝Ｐｓ＿ａｓｕ”を満たすか否かを判定する（Ｓ４１５Ｈ）。

ステップＳ４１５Ｈにおいて、上記３つの条件を全て満たす場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常はないと判定する（Ｓ４４６）。一方、上記３つの条件の一つでも満足しない場合には、診断部１０８は、圧力センサ１４に異常があると判定する（Ｓ４４７）。この場合、診断部１０８は、出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６にも異常がある可能性があることを示すフラグ情報を記憶部１０４に記憶してもよい。

ここで、実施の形態２に係る単動用のポジショナ６によって生成した圧力予測値テーブルと、実際に単動用のポジショナ６を動作させたときの各圧力センサ１４〜１７の実測結果を示す。
図２５は、実施の形態２に係るポジショナ６によって生成した圧力予測値テーブルの一例を示す図である。同図には、圧力予測値テーブルとして、単動式のポジショナ６において供給空気圧Ｐｓ＝２７０ｋＰａに設定したときの各圧力センサ１４〜１７の予測値が示されている。
図２６は、実際にポジショナ６を動作させたときの各圧力センサ１４〜１７の実測結果を示す図である。同図には、単動式のポジショナ６において供給空気圧Ｐｓ＝２７０ｋＰａに設定して動作させたときの各圧力センサ１４〜１７の実測値が示されている。
図２５、２６から理解されるように、単動用のポジショナ６においても、実際にポジショナ６を動作させたときの各圧力センサ１４〜１７の実測値に対して、誤差の小さい圧力予測値テーブルを作成することができるので、圧力センサ診断処理を高精度に行うことが可能となる。

以上、実施の形態２に係る単動用のポジショナ６によれば、実施の形態１に係る複動用のポジショナ１と同様に、ポジショナ６の製品サイズ、製造コスト、および消費電力の増加を抑えつつ、内蔵した圧力センサ１４〜１７の異常を検出することができる。これにより、ポジショナ６による圧力センサ１４〜１７を用いた調節弁や操作器の診断処理の精度を更に向上させることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、実施の形態１、２において、圧力予測値テーブル１１１等の生成方法として、Ｐｏ−Ｐｎ特性およびＰｏ−ＰＶ特性から近似式を算出して弁開度毎の圧力の予測値を算出することで圧力予測値テーブル１１１を生成する方法を例示したが、この方法に限定されるものではない。例えば、ポジショナ１の製造工程や出荷テスト時において予め取得した測定データ等から弁開度毎の各圧力の関係式を推定しておき、その推定した関係式を予め記憶部１０４に記憶しておく。そして、圧力予測部１０５が圧力予測値テーブル１１１を作成する際に、記憶部１０４に記憶された関係式を用いて各弁開度における各圧力センサの予測値を算出することによって、圧力予測値テーブル１１１を生成してもよい。

あるいは、例えばオートセットアップ時において、作成予定の圧力予測値テーブル１１１の項目に従って弁開度を変化させたときの各圧力センサの出力を測定し、それらの実測値を予測値として圧力予測値テーブル１１１に記憶させてもよい。

また、実施の形態１，２において、ポジショナ１，６が圧力予測値テーブル１１１，１１１Ａ，１１１Ｂを作成する場合を例示したが、これに限られず、上位装置４等のポジショナ１，６以外の外部装置によって圧力予測値テーブル１１１，１１１Ａ，１１１Ｂを作成しておき、作成した圧力予測値テーブル１１１，１１１Ａ，１１１Ｂをポジショナ１，６の記憶部１０４に記憶しておいてもよい。この場合、ポジショナ１，６は、圧力予測部１０５を備えていなくてもよい。

また、実施の形態１，２において、ポジショナ１，６が、上位装置４から圧力センサ診断処理の実行の指示を受け取った後に、ＰＶ安定状態を判定してから圧力センサ診断処理を開始する場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、ポジショナ１から安定度判定部１０７によるＰＶ安定状態の検出結果を上位装置４に送信し、上位装置４がその判定結果を受け取った後に、圧力センサ診断処理の実行の指示をポジショナ１に対して送信するようにしてもよい。この場合、ポジショナ１は、上位装置４から圧力センサ診断処理の実行の指示を受け取った後に、ＰＶ安定状態の判定結果を参照することなく、圧力センサ診断処理を開始すればよい。

また、ポジショナ１，６は、例えばバルブ制御システム２００の運転開始時（再開時）において、ポジショナ１のオートセットアップの実行に引き続き、診断部１０８が圧力センサ診断処理を開始してもよい。
この場合、ポジショナ１，６は、例えば、上位装置４からの指示に従って調節弁３を制御する通常動作モードと、通常の調節弁３に対する制御を停止した状態で圧力センサ診断処理を実行する圧力センサ診断モードの２つの動作モードを有し、圧力センサ診断モードでは、上述の図８に示した処理フローに従って圧力センサ診断処理を行えばよい。このとき、例えば、ポジショナ１，６自らが、弁開度の設定値ＳＰを圧力予測値テーブル１１１に従って変化させ、夫々の弁開度において圧力センサの異常判定処理を行ってもよい。

また、実施の形態１、２において、圧力センサの異常判定処理において、何れか１つの弁開度において異常ありと判定された場合に当該圧力センサが異常であると判定する処理フローを例示したが、これに限られず、複数の弁開度において異常ありと判定された場合に、当該圧力センサが異常であると判定してもよい。例えば、出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の異常判定処理において、弁開度０％において異常あり（Ｓ４１３において“ＮＯ”判定）と判定され、且つ弁開度１００％において異常あり（Ｓ４１４において“ＮＯ”）と判定された場合に、出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６が異常であると診断してもよい。

また、実施の形態１、２において、ポジショナ１，６が４つの圧力センサ１４〜１７を有する場合を例示したが、ポジショナ１，６に内蔵される圧力センサの個数はこれに限定されない。例えば、ポジショナ１，６が、単動用のポジショナであって、供給空気圧Ｐｓ検出用の圧力センサ１４と出力空気圧Ｐｏ１検出用の圧力センサ１６の２つの圧力センサしか備えていない場合には、これら２つの圧力センサについて上述の圧力センサ診断処理を行えばよい。この場合には、圧力センサ１４の予測値と圧力センサ１６の予測値とに基づく圧力予測値テーブルを作成し、上述と同様の手順で各圧力センサの異常判定処理を行えばよい。

また、実施の形態１、２において、ステップＳ２において診断開始条件を満足した場合に、圧力センサ診断処理として全ての圧力センサ１４〜１７の異常判定処理を実行する場合を例示したが、これに限られない。例えば、診断開始条件毎に異常判定処理を行う圧力センサを指定しておき、その診断開始条件を満たした場合にその指定された圧力センサに対する異常判定処理のみを行うようにしてもよい。また、診断開始条件１１４として“０％”および“１００％”のみを指定弁開度として登録しておき、中間の弁開度においては診断処理を行わないようにしてもよい。

このように、記憶部１０４に記憶する診断開始条件１１４を種々変更することによって、診断対象の圧力センサや診断処理を開始するタイミング等をユーザの要求に合せることができる。

また、実施の形態１、２において、ポジショナ１，６が圧力センサ診断処理に関する全ての処理（図８のステップＳ１〜Ｓ５）を実行する場合を例示したが、これらの処理の一部または全部を、上位装置４またはバルブ制御システム２００，２０１にネットワークを介して接続されるサーバ等の情報処理装置（例えば、監視端末）が実行してもよい。

例えば、図８に示した処理フローにおいて、ステップＳ１〜Ｓ４までの処理を上記情報処理装置が実行し、上記情報処理装置が圧力センサ診断処理結果を示すデータをポジショナ１，６に送信し、ポジショナ１，６の表示部１８に表示させてもよい。

また、安定度判定部１０７が弁開度の実測値ＰＶに基づいて弁開度が安定したか否かを判定する場合を例示したが、これに限られず、圧力の実測値も利用して判定を行ってもよい。例えば、安定度判定部１０７は、弁開度の実測値ＰＶの変化量ΔＰＶ、および弁開度の設定値ＳＰの変化量ΔＳＰを夫々算出し、算出した夫々の値が対応する閾値よりも大きいか否かを判定する。更に、安定度判定部１０７は、圧力の実測値（例えば、出力空気圧Ｐｏ１、Ｐｏ２、およびノズル背圧Ｐｎの実測値の少なくとも一つ）が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、安定度判定部１０７は、ＥＲＲ、ΔＰＶ、およびΔＳＰが所定の条件を満足し、且つ圧力の実測値が所定の範囲内に収まっている場合に、弁開度の実測値ＰＶが安定したと判定する。これによれば、より高精度に弁開度の安定度を判定することができる。

２００，２０１…バルブ制御システム、１，６…ポジショナ、２Ａ，２Ｂ…操作器、３…調節弁、４…上位装置、５…空気（エアー）、１０…データ処理制御部、１１…弁開度検出部、１２…電空変換部、１３…空気圧増幅部、１４〜１７…圧力センサ、１８…表示部、１０１…弁開度実測値生成部、１０２…偏差算出部、１０３…制御信号生成部、１０４…記憶部、１０５…圧力予測部、１０７…安定度判定部、１０８…診断部、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ…圧力予測値テーブル、１１２…圧力実測値、１１３…安定度判定条件、１１４…診断開始条件、ＳＰ…弁開度の設定値、ＰＶ…弁開度の実測値、ＥＲＲ…偏差、ＣＮＴ…制御信号、Ｓｃ…空気圧信号、Ｓｏ１，Ｓｏ２…出力空気圧信号、Ｐｓ…供給空気圧、Ｐｎ…ノズル背圧、Ｐｏ１，Ｐｏ２…出力空気圧、ＳＥＮ…検出信号。

Claims (8)

1. 制御対象の調節弁の弁開度の設定値と前記調節弁の弁開度の実測値との偏差に応じた電気信号を生成する偏差算出部と、
   外部から供給される空気の供給圧力を前記電気信号に基づいて調整して、前記調節弁を操作する操作器に供給するための空気信号を生成する空気回路と、
   前記空気回路に供給される空気の供給圧力を検出する第１圧力センサと、
   前記空気回路によって生成される前記空気信号の圧力を検出する第２圧力センサと、
   前記弁開度の実測値に応じた前記供給圧力および前記空気信号の圧力を予測する圧力予測部と、
   前記圧力予測部によって予測された前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値と、前記第１圧力センサによって検出された前記供給圧力の実測値および前記第２圧力センサによって検出された前記空気信号の圧力の実測値とに基づいて、前記第１圧力センサおよび前記第２圧力センサの異常の有無を診断するための診断処理を行う診断部とを有し、
   前記圧力予測部は、前記弁開度を増加させたときの所定の前記設定値における前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を算出するとともに、前記弁開度を減少させたときの前記所定の前記設定値における前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を算出し、
   前記診断部は、前記弁開度が変化する方向を検出するとともに、前記圧力予測部によって算出された予測値のうち、検出した前記方向に対応した前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を用いて前記診断処理を行う
   ことを特徴とするポジショナ。
2. 請求項１に記載のポジショナにおいて、
   前記圧力予測部によって予測された、複数の前記弁開度毎の前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を含む圧力予測値テーブルを記憶する記憶部を更に有し、
   前記診断部は、前記圧力予測テーブルに基づいて前記診断処理を行う
   ことを特徴とするポジショナ。
3. 請求項１または２に記載のポジショナにおいて、
   前記弁開度の実測値が安定しているか否かを判定する安定度判定部を更に有し、
   前記診断部は、前記異常判定処理の判定対象である前記第１圧力センサまたは前記第２圧力センサによる前記実測値が安定している場合に、前記診断処理を行う
   ことを特徴とするポジショナ。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のポジショナにおいて、
   第３圧力センサを更に有し、
   前記空気回路は、
   前記電気信号を、前記電気信号に応じた圧力を有する空気圧力信号に変換する電空変換部と、
   前記空気圧力信号の圧力を前記外部から供給される空気に基づいて増幅して前記空気信号を生成する空気圧増幅部とを含み
   前記第３圧力センサは、前記電空変換部によって変換された前記空気圧力信号の圧力を検出し、
   前記圧力予測部は、更に、前記空気圧力信号の圧力の予測値を算出し、
   前記診断部は、更に、前記診断処理として、前記圧力予測部によって算出された前記空気圧力信号の圧力の予測値と前記第３圧力センサによって検出された前記空気圧力信号の圧力の実測値とに基づいて、前記第３圧力センサの異常の有無を診断する
   ことを特徴とするポジショナ。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載のポジショナにおいて、
   前記診断処理の開始条件の情報を記憶する記憶部を有し、
   前記異常判定部は、前記記憶部に記憶された前記開始条件に基づいて、前記診断処理を開始する
   ことを特徴とするポジショナ。
6. 制御対象の調節弁の弁開度の設定値と前記調節弁の弁開度の実測値との偏差に応じて外部から供給される空気の供給圧力を調整することにより、前記調節弁を操作する操作器を制御するための空気信号を生成する空気回路と、前記空気回路に供給される空気の供給圧力を検出する第１圧力センサと、前記空気回路によって生成される前記空気信号の圧力を検出する第２圧力センサとを備えるポジショナにおける前記第１圧力センサおよび前記第２圧力センサの異常の有無を診断するための診断方法であって、
   前記弁開度の実測値に応じた前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を算出する第１ステップと、
   前記第１ステップにおいて算出された前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値と、前記第１圧力センサによって検出された前記供給圧力の実測値および前記第２圧力センサによって検出された前記空気信号の圧力の実測値とに基づいて、前記第１圧力センサおよび前記第２圧力センサの異常の有無を診断するための診断処理を行う第２ステップとを含み、
   前記第１ステップは、
   前記弁開度を増加させたときの所定の前記弁開度における前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を算出するステップと、
   前記弁開度を減少させたときの前記所定の前記弁開度における前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を算出するステップとを含み、
   前記第２ステップは、
   前記弁開度が変化する方向を検出するとともに、前記第１ステップにおいて算出された予測値のうち、検出した前記方向に対応した前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を用いて前記診断処理を行うステップを含む
   ことを特徴とする診断方法。
7. 請求項６に記載の診断方法において、
   前記第１ステップは、算出した前記供給圧力の予測値および前記空気信号の圧力の予測値を複数の前記弁開度毎に対応させて記憶した圧力予測値テーブルを生成するステップを含み、
   前記第２ステップは、前記圧力予測テーブルに基づいて前記診断処理を行うステップを含む
   ことを特徴とする診断方法。
8. 請求項６または７に記載の診断方法において、
   前記ポジショナにおける前記空気回路は、前記偏差に基づく電気信号を当該電気信号に応じた圧力を有する空気圧力信号に変換する電空変換部と、前記空気圧力信号の圧力を前記外部から供給される空気に基づいて増幅して前記空気信号を生成する空気圧増幅部とを含み、
   前記ポジショナは、前記電空変換部によって変換された前記空気圧力信号の圧力を検出する第３圧力センサを更に有し、
   前記第１ステップは、前記電空変換部によって変換された前記空気圧力信号の圧力の予測値を算出するステップを含み、
   前記第２ステップは、前記診断処理として、前記第１ステップにおいて算出された前記空気圧力信号の圧力の予測値と、前記第３圧力センサによって検出された前記空気圧力信号の圧力の実測値とに基づいて、前記第３圧力センサの異常の有無を診断するステップを含む
   ことを特徴とする診断方法。

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