JP6835589B2 - 制御ループにおけるコントローラ更新の低減、被制御デバイスを制御する方法、プロセス制御システム、プロセスコントローラ - Google Patents
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Description
図4に例示されるように、暗黙のアクチュエータ位置を提供するために、アクチュエータ102からのポジティブフィードバック経路を使用する1つの利点は、コントローラ出力が、すなわちリミッタ114によって高制限または低制限されたときに、リセット寄与が終了することを自動的に防止することである。
表I
プロセス PID調整
ゲイン=1 ゲイン=1
時定数=6秒 リセット=8秒/繰り返し
DT=2秒 レート=0
表II
*無線送信機を無線弁とともに使用
表III
表IV
表V
(1)新しい目標値を弁に通信し、応答を受信するためにゲートウェイに必要とされる時間よりもはるかに速くPIDブロックを実行した。
(2)PIDを実行する度に(1秒に1回以上)、変化要求コマンドをPIOに送信した。しかしながら、同じコマンド(同じ目標値)をPIOに送信した場合は、関連付けられる弁応答が返された。関連付けられる目標値は、AOブロックのREAD_BACKパラメータに反映された。
(3)AOブロックのREAD_BACKパラメータのステータスが、不良通信不具合に変化した場合、同じ変化要求をゲートウェイに伝送し続け、新しいコマンドであるとみなした。
表VI
Claims (58)
- 制御信号を使用してプロセス内で被制御デバイスを制御する方法であって、
多数の繰り返しの各々の間に前記被制御デバイスを制御するための制御信号値を発生させるために、プロセスコントローラコンピューティングデバイスで制御ルーチンの前記多数の繰り返しを実施することと、
前記制御ルーチンの複数の繰り返しの各々の間に、
所定の最小通信期間を経過したかどうかを判定すること、及び
前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが以前の制御信号を受信したことを示す肯定応答を受信したかどうかを判定することと、
少なくとも、前記所定の最小通信期間を経過し、かつ前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが前記以前の制御信号を受信したことを示す肯定応答を受信したときに、更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定することと、
前記所定の最小通信期間を経過し、かつ前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが前記以前の制御信号を受信したことを示す肯定応答を受信し、そして、前記更なるシグナリング条件を満たすときにだけ、通信リンクを介して新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信すること、を含む、前記プロセスコントローラコンピューティングデバイスに連結されるコンピュータ処理デバイス内で通信ルーチンを実施することと、
を含み、
前記通信リンクを介して前記新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信することが、新しい制御信号値及び前記被制御デバイスで前記新しい制御信号値を実施する所定の時間を送信することを含み、
前記制御ルーチンは、前記被制御デバイスが、前記以前の制御信号値を実施するために前記所定の時間で前記以前の制御信号の以前の制御信号値を実施したとの仮定に基づいて、前記新しい制御信号を生成し、前記新しい制御信号は、前記以前の制御信号に関連付けられたフィードバック信号の指示を前記制御ルーチンが受信するより前に生成された、
方法。 - 前記更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定することが、制御ルーチン繰り返しのために発生させた前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、閾値よりも大きいかどうかを判定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定することが、前記以前の制御信号が前記被制御デバイスに送信されてからの時間が、最大閾値時間値を超えたかどうかを判定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定することが、制御ルーチン繰り返しのために発生させた前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、閾値よりも大きいかどうか、または前記以前の制御信号が前記被制御デバイスに送信されてからの時間が、最大閾値時間値を超えたかどうか、のいずれかを判定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プロセスコントローラコンピューティングデバイスに連結されるコンピュータ処理デバイス内で前記通信ルーチンを実施することが、前記制御ルーチンの多数の連続的な繰り返しの各々の間に、前記通信ルーチンを実施することを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 通信リンクを介して新しい信号を前記被制御デバイスに送信することが、制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、最大変化閾値よりも大きいかどうかを判定すること、及び前記制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、前記最大変化閾値よりも大きいときに、前記制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値の最後に送信した制御又は目標値に最大変化値を加算又は当該制御又は目標値から最大変化値を減算した値として前記新しい制御信号を送信することを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 通信リンクを介して前記新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信することが、無線通信リンクを介して前記新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信することを含む、請
求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 - 通信リンクを介して前記新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信することが、有線通信リンクを介して前記新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信することを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記新しい制御信号値を実施する前記時間を送信することが、オフセット時間として前記時間を送信することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記新しい制御信号値を実施する前記時間を送信することが、絶対時間として前記時間を送信することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プロセスコントローラコンピューティングデバイスで制御ルーチンの多数の繰り返しを実施することが、比例、積分、微分タイプの前記制御ルーチンを実施することを含む、請求項1〜10のうちのいずれか一項に記載の方法。
- 無線通信リンクを介して前記フィードバック信号を受信することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 有線通信リンクを介して前記フィードバック信号を受信することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 制御信号を使用してプロセス内で被制御デバイスを制御する際に使用するためのプロセス制御システムであって、
制御ルーチンを記憶し、多数の繰り返しの各々の間に前記被制御デバイスを制御するための制御信号値を発生させるために、前記多数の繰り返し中に前記制御ルーチンを実施するプロセスコントローラと、
前記プロセスコントローラに連結されるコンピュータ処理デバイス内で実施される通信ルーチンであって、前記制御ルーチンの前記多数の繰り返しの各々のための前記発生させた制御信号値を受信し、また、
所定の最小通信期間を経過したかどうかを判定するように、及び
前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが以前の制御信号を受信したことを示す肯定応答を受信したかどうかを判定するように実行し、
更に、少なくとも、前記所定の最小通信期間を経過し、かつ前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが以前の制御信号を受信したことを示す前記肯定応答を受信したと
きに、更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定するように実行し、
前記所定の最小通信期間を経過し、かつ前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが前記以前の制御信号を受信したことを示す肯定応答を受信し、そして、前記更なるシグナリング条件を満たすときにだけ、通信リンクを介して新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信する、通信ルーチンと、を備え、
前記通信ルーチンが、新しい制御信号値及び前記被制御デバイスで前記新しい制御信号値を実施する時間を含むように、前記新しい制御信号を生成し
前記制御ルーチンは、前記被制御デバイスが、前記以前の制御信号値を実施するために前記所定の時間で前記以前の制御信号の以前の制御信号値を実施したとの仮定に基づいて、前記新しい制御信号を生成し、前記新しい制御信号は、前記以前の制御信号に関連付けられたフィードバック信号の指示を前記制御ルーチンが受信するより前に生成された、
プロセス制御システム。 - 前記通信ルーチンが、制御ルーチン繰り返しのために発生させた前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、閾値よりも大きいかどうかを判定することによって、前記更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定する、請求項14に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信ルーチンが、前記以前の制御信号が前記被制御デバイスに送信されてからの時間が、最大閾値時間値を超えたかどうかを判定することによって、前記更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定する、請求項14に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信ルーチンが、制御ルーチン繰り返しのために発生させた前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、閾値よりも大きいかどうか、または前記以前の制御信号が前記被制御デバイスに送信されてからの時間が、最大閾値時間値を超えたかどうか、のいずれかを判定することによって、前記更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定する、請求項14に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信ルーチンが、前記プロセスコントローラ内のコンピュータ処理デバイスによって実施される、請求項14〜17のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信ルーチンが、制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、最大変化閾値よりも大きいかどうかを判定し、前記制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、前記最大変化閾値よりも大きいときに、前記制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値の最後に送信した制御又は目標値に最大変化値を加算又は当該制御又は目標値から最大変化値を減算した値として前記新しい制御信号を発生させる、請求項14〜18のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 通信ルーチンが、無線通信信号として前記新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信する、請求項14〜19のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記新しい制御信号値を実施する前記時間が、オフセット時間である、請求項14に記載のプロセス制御システム。
- 前記新しい制御信号値を実施する前記時間が、絶対時間である、請求項14に記載のプロセス制御システム。
- 前記制御ルーチンが、比例、積分、微分タイプの制御ルーチンである、請求項14〜22のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記制御ルーチンが、比例、積分、微分(PID)タイプの制御ルーチンであり、前記プロセスコントローラが、無線通信リンクを介して、PIDタイプの制御ルーチンにおいてフィードバック信号として使用されるフィードバック信号を受信する、請求項14〜23のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- プロセスを制御するためのプロセス制御システムであって、
1つ以上のプロセッサ、メモリ、及び通信インターフェースを含むプロセスコントローラと、
通信リンクと、
前記プロセス内に配置され、前記通信リンクを介して前記プロセスコントローラに通信可能に連結される被制御デバイスと、を備え、
前記プロセスコントローラが、前記被制御デバイスを制御する際に使用するための制御信号値を発生させるために、多数の繰り返しの各々の間に、前記1つ以上のプロセッサで実行する、前記メモリに記憶される制御ルーチンを含み、
前記通信インターフェースが、前記1つ以上のプロセッサで
(1)以前の制御信号を前記被制御デバイスに送信してから、所定の最小期間を経過したかどうかを判定すること、
(2)前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが前記以前の制御信号を受信したことを示す肯定応答を受信したかどうかを判定すること、及び
(3)更なるシグナリング条件を満たすかどうかを判定すること、を実行する、前記メモリに記憶されるインターフェースルーチンを含み、
前記インターフェースルーチンが、(1)前記以前の制御信号を前記被制御デバイスに送信してから、前記所定の最小期間を経過したとき、(2)前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが前記以前の制御信号を受信したことを示す前記肯定応答を受信したとき、かつ(3)前記更なるシグナリング条件を満たすときに、繰り返し中に前記制御ルーチンによって発生させた前記制御信号値に基づいて、前記通信リンクを介して、新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信し、また、(1)以前の制御信号を前記被制御デバイスに送信してから、前記所定の最小期間を経過していないとき、(2)前記被制御デバイスから、前記被制御デバイスが前記以前の制御信号を受信したことを示す肯定応答を受信していないとき、または(3)前記更なるシグナリング条件を満たしていないときに、繰り返し中に前記制御ルーチンによって発生させた前記制御信号値に基づいて、前記通信リンクを介して、新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信せず、
前記制御ルーチンが、目標値及び前記被制御デバイスで前記目標値を実施する時間を含む信号として、新しい制御信号を作成し、
前記制御ルーチンは、前記被制御デバイスが、前記以前の制御信号値を実施するために所定の時間で前記以前の制御信号の以前の制御信号値を実施したとの仮定に基づいて、前記新しい制御信号を作成し、前記新しい制御信号は、前記以前の制御信号に関連付けられたフィードバック信号の指示を前記制御ルーチンが受信するより前に生成された、
プロセス制御システム。 - 前記インターフェースルーチンが、制御ルーチン繰り返しのために発生させた前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、閾値よりも大きい場合に、前記更なるシグナリング条件を満たしていると判定する、請求項25に記載のプロセス制御システム。
- 前記インターフェースルーチンが、前記以前の制御信号が前記被制御デバイスに送信されてからの時間が、最大閾値時間値を超えた場合に、前記更なるシグナリング条件を満たすと判定する、請求項25に記載のプロセス制御システム。
- 前記インターフェースルーチンが、制御ルーチン繰り返しのために発生させた前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、閾値よりも大きいか、または前記以前の制御信号が前記被制御デバイスに送信されてからの時間が、最大閾値時間値を超えたか、のいずれかの場合に、前記更なるシグナリング条件を満たすと判定する、請求項25に記載のプロセス制御システム。
- 前記インターフェースルーチンが更に、制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、最大変化閾値よりも大きいかどうかを判定し、そして、前記制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値と、被制御デバイスに送信された前記以前の制御信号の値との差が、前記最大変化閾値よりも大きいときに、前記制御ルーチン繰り返しのための前記制御信号値の最後に送信した制御又は目標値に最大変化値を加算又は当該制御又は目標値から最大変化値を減算した値として前記新しい制御信号を作成する、請求項25〜28のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信リンクが、無線通信リンクである、請求項25〜29のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信リンクが、有線通信リンクである、請求項25〜29のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記目標値を実施する前記時間が、オフセット時間である、請求項25に記載のプロセス制御システム。
- 前記制御ルーチンが、比例、積分、微分(PID)タイプの制御ルーチンである、請求項25〜32のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記制御ルーチンが、前記制御信号値を発生させるために、測定されたプロセス変数を示す更なるフィードバック信号を使用する、請求項25に記載のプロセス制御システム。
- プロセス変数を測定するために前記プロセス内に配置されるセンサ、及び前記プロセスコントローラと前記センサとの間に配置される更なる通信リンクを更に含み、前記制御ルーチンが、前記制御信号値を決定するために、前記センサによって測定される前記プロセス変数を使用する、請求項25〜34のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信リンク及び前記更なる通信リンクがどちらも、無線通信リンクである、請求項25〜35のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信リンク及び前記更なる通信リンクがどちらも、有線通信リンクである、請求項25〜35のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信リンクが、有線通信リンクであり、前記更なる通信リンクが、無線通信リンクである、請求項25〜35のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- 前記通信リンクが、無線通信リンクであり、前記更なる通信リンクが、有線通信リンクである、請求項25〜35のいずれか一項に記載のプロセス制御システム。
- プロセス内で被制御デバイスを制御する際に使用するためのプロセスコントローラであって、
プロセッサと、
メモリと、
前記プロセス内で前記被制御デバイスを制御するための制御信号値を発生させるために、多数の繰り返しの各々の間に、前記プロセッサで実行する、前記メモリに記憶されるプロセス制御ルーチンであって、前記プロセス制御ルーチンが、前記制御信号値を発生させるために、フィードバック変数として前記被制御デバイスの測定された属性を使用する、フィードバックタイプの制御ルーチンを備える、プロセス制御ルーチンと、
前記制御信号値に基づいて、新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信するために、前記多数の繰り返しのうちの1つ以上の間に前記プロセッサで実行する、前記メモリに記憶される通信ルーチンであって、前記新しい制御信号が、前記被制御デバイスの目標値及び前記目標値を実施する時間を含む、通信ルーチンと、を備え、
前記プロセス制御ルーチンが、前記被制御デバイスが前記多数の繰り返しのうちの1つ以上の間に、前記目標値を実施する前記時間に前記目標値を実施したものとみなし、前記フィードバック変数として、前記被制御デバイスの前記測定された属性を決定し、
前記被制御デバイスの新しい測定された属性の指示を受信する前に、前記目標値を実施するための前記時間で、前記被制御デバイスが前記目標値を実施することを仮定するように前記プロセス制御ルーチンが構成されるように、前記プロセス制御ルーチンが、前記フィードバック変数として、前記被制御デバイスの前記測定された属性を決定する、
プロセスコントローラ。 - 前記プロセス制御ルーチンが、比例、積分、微分タイプの制御ルーチンを備える、請求項40に記載のプロセスコントローラ。
- 前記プロセス制御ルーチンが、前記制御信号値に対するリセット寄与を決定するために、前記フィードバック変数を使用する、請求項40または41に記載のプロセスコントローラ。
- 前記通信ルーチンが、無線通信リンクを介して、前記新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信する、請求項40〜42のいずれか一項に記載のプロセスコントローラ。
- 前記目標値を実施する前記時間が、オフセット時間である、請求項40〜43のいずれか一項に記載のプロセスコントローラ。
- 前記目標値を実施する前記時間が、絶対時間である、請求項40〜43のいずれか一項に記載のプロセスコントローラ。
- 制御信号を使用してプロセス内で被制御デバイスを制御する方法であって、
多数の繰り返しの各々の間に、前記被制御デバイスを制御するための制御信号値を発生させるために、プロセスコントローラコンピューティングデバイスで制御ルーチンの前記多数の繰り返しを実施することであって、前記制御ルーチンの前記多数の繰り返しの各々の間に、前記制御信号値を発生させるために、フィードバック変数として前記被制御デバ
イスの測定された属性を使用することを更に含む、実施することと、
前記多数の繰り返しのうちの1つ以上の新しい制御信号を発生させることであって、前記新しい制御信号が、前記被制御デバイスの目標値及び前記目標値を実施する時間を含む、発生させることと、
前記被制御デバイスへの通信リンクを通じて、前記新しい制御信号を送信することと、を含み、
前記制御ルーチンの前記多数の繰り返しのうちの1つ以上の間に、前記被制御デバイスが前記目標値を実施する前記時間に前記目標値を実施したものとみなし、前記フィードバック変数として、前記被制御デバイスの前記測定された属性を決定することを更に含み、
前記被制御デバイスが前記目標値を実施する前記時間に前記目標値を実施したと仮定して前記フィードバック変数として、前記被制御デバイスの前記測定された属性を決定することは、前記被制御デバイスの新しい測定された属性値の指示を受信する前に、前記多数の繰り返しの少なくとも1つにおいて前記目標値が実施されたものと仮定することを含む、
方法。 - 前記制御ルーチンを実施することが、比例、積分、微分タイプの制御ルーチンを実施することを含む、請求項46に記載の方法。
- 前記制御信号値に対するリセット寄与を決定するために、前記フィードバック変数を使用することを更に含む、請求項46又は請求項47に記載の方法。
- 通信リンクを通じて前記新しい制御信号を前記被制御デバイスに送信することが、無線通信リンクを介して、前記新しい制御信号を送信することを含む、請求項46〜48のいずれか一項に記載の方法。
- 新しい制御信号を発生させることが、オフセット時間として前記目標値を実施する前記時間を発生させることを含む、請求項46〜49のいずれか一項に記載の方法。
- 新しい制御信号を発生させることが、絶対時間として前記目標値を実施する前記時間を発生させることを含む、請求項46〜49のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィードバック信号の前記指示は、前記被制御デバイスとは異なる第2の被制御デバイスから起因する、請求項1に記載の方法。
- 前記フィードバック信号の前記指示は、前記被制御デバイスから起因する、請求項1に記載の方法。
- 前記フィードバック信号から判定された前記被制御デバイスの属性は、更なる新しい制御信号値を生成するために更なる繰り返しの間前記制御ルーチンによって使用される、請求項1に記載の方法。
- 前記制御信号及び前記新しい制御信号の各々は、(1)有線通信及び(2)無線通信の1つを介して送信され、
前記被制御デバイスは、前記無線通信のために第1の無線コントローラ誤差値に関連付けられ、前記被制御デバイスは、前記有線通信のための有線コントローラ誤差値と関連付けられており、前記制御ルーチンは、前記無線通信を行うためのカスタムコマンドを実施するように構成され、
前記カスタムコマンドは、前記被制御デバイスの無線コントローラ誤差値を減少させるために、前記第1の無線コントローラ誤差値を減少することによって、前記被制御デバイスを修正する、
請求項1に記載の方法。 - 前記制御信号及び前記新しい制御信号の各々は、前記無線通信を介して送信され、
前記カスタムコマンドに基づいて、前記被制御デバイスの無線誤差比は、前記被制御デバイスの無線誤差比に等しい又は略等しい、
請求項55に記載の方法。 - 前記減少された無線コントローラ誤差値と及び前記有線コントローラ誤差値の各々は、積分絶対誤差(IAE)値であり、前記減少された無線コントローラ誤差値及び前記有線コントローラ誤差値は、300IAEの値以上に異ならない、請求項56に記載の方法。
- 前記カスタムコマンドは、WirelessHARTベースのネットワークのために構成されたコマンドである、請求項55に記載の方法。
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