JP4330799B2

JP4330799B2 - System and method for object-oriented control of a plurality of different electromechanical systems using a computer network

Info

Publication number: JP4330799B2
Application number: JP2000550033A
Authority: JP
Inventors: フランク，ジェラルド・エル; ウォールキスト，ダニー・ジェイ，ジュニアー; フランク，ブライアン・エス; サブレット，ジョン・ダブリュー; ジョージス，ダニエル・ピー; ロックウェル，ウィリアム・ジー; オールグッド，オッティー・イー; アダムズ，ロバート・エイ
Original assignee: トリディウム・インコーポレーテッド
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: CN1305611A; KR100563291B1; BR9910512A; CN1305611B; JP2002516432A; HK1038970B; CA2332009A1; AU3993199A; WO1999060487A9; WO1999060487A1; EP1082669A1; CA2332009C; EP1082669A4; HK1038970A1; AU758278B2; KR20010043617A

Description

【０００１】
【関連出願】
この出願は、１９９８年５月１５日に出願された米国仮出願番号第６０／０８５，５３９号に基づくものであり、その開示内容の全体を援用する。
【０００２】
この出願における開示の一部には、出願人が著作権を有する内容が含まれている。出願人は、この出願やこの出願に対して与えられ得る特許のコピーを作成する際に当該内容のコピーが作成されることには異議を申し立てないが、この著作権が成立している内容に関するそれ以外の権利についてはすべて留保する。
【０００３】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、モジュール式のオブジェクト指向制御（コントロール）ソフトウェアであって、制御される側のシステムと関連するローカルなコントローラにおいて動作し、インターネットなどの通信ネットワークを用いて集中的に制御され、モニタされ、更新されるオブジェクト指向制御ソフトウェアを用いて、様々なシステムを制御及びモニタするシステム及び方法に関する。これらのシステム及び方法は、ビル（建物）自動化システム（Building Automation Systems = BAS）アプリケーションにおいて特に有用である。
【０００４】
【従来の技術】
従来は、ビル自動化システムなどの制御システムは、典型的には、プロプラエタリな単一製造者（manufacturer）のソリューションであるか、又は、独立のシステムの複雑な統合体であった。産業界では、標準を定めることにより、そのようなシステムをより効率的に統合することを可能にしようと試みられてはいるが、真に一様なアプローチはこれまでとられてこなかった。
【０００５】
ビル自動化システムのためのＢＡＣネット（BACnet）／ロンマーク（LonMark^TM）などのフィールドバス通信標準がリリースされたことによって、制御ソリューションの風景を一変してしまう可能性があるビル自動化システムが再考され始めた。伝統的なプロプラエタリなビル自動化アーキテクチャは高性能ではあるが、設計やインストールが高価であり、コンフィギュレーションを再構成するのが面倒であって、スタンドアロン設備のサービスを統合するためには多くのソフトウェアが必要となることが多い。これとは対照的に、分散型のＢＡＣネット／ロンマーク・フィールドバス・アーキテクチャでは、ロジック処理は、自律的なマルチベンダ・モジュールの中にカプセル化されている。自律的マルチベンダ・モジュールは、それら相互の間で標準的なソフトウェアを介して通信し、ビル制御の問題を共同して解決する。しかし、既知のビル自動化アーキテクチャでは、制御システムに追加されるデバイスの外部インターフェース特性を、ＢＡＳが新たなデバイスを有効に制御することができる前に、そのデバイスの外部インターフェース特性のデータベース表現の中に入力しなければならない。
【０００６】
このような制御の分散が、インストールの際の配線を最小化し、制御ソフトウェアを最適化し、動作／維持コストを低下させ、システムの拡張を単純化するために求められる。今日の競争が激しい世界市場においては、ユーザは、フィールドバスのフレキシブルかつ再利用可能でありコスト効率のよいビル制御ソリューションが、設備の管理サービスの変化に迅速に対応することを求めている。
【０００７】
コンピューティングの他の分野における進歩であって、しかし、ビル自動化システムの分野には十分に応用されていないものが存在する。例えば、コンピュータ・システムの標準が開発され、システムをプログラムするためのコスト及び開発要件が単純化されている。基本的な技術として、オブジェクト指向ソフトウェア、ジャバ（Java^TM）仮想マシン（ＪＶＭ）及びジャバビーンズ（JavaBeans^TM）がある。
【０００８】
オブジェクト指向プログラミングによると、従来型のプログラミング・メカニズムよりもうまく現実世界と一致するソフトウェア構築ブロックとして、より直接的に、現実世界の実在をモデル化する新たな方法が提供される。この新たなソフトウェア・パラダイムは、ソフトウェアの世界にますます大きな衝撃を与えている。その様子は、マイクロプロセッサがかつてハードウェアの設計や機能性に対して衝撃を与えたのと同様である。
【０００９】
オブジェクト指向プログラミングでは、アプリケーション・プログラムは、自立的な構築用（self-contained building）ブロック・モジュール（オブジェクト）から作られる。新たなプログラムを作成する際にはいつも車輪を新たに発明し直すのではなく、アプリケーション・エンジニアは、予め書かれているアプリケーション・モジュールをライブラリから借りてきて、単にそれをプラグインすることができる。オブジェクト・ライブラリを用いることによって、開発担当者は、適切なオブジェクトを相互にリンクさせ、それらのアプリケーションによって要求されるカスタム・オブジェクトを書くことに集中することができる。カスタム・オブジェクトは、将来の再使用のために、ライブラリに追加することもできる。
【００１０】
ネットワーキングの標準もまた、システム統合のためのコスト及び開発要件を単純化するために開発されてきた。ビル自動化産業において開発された基本的な技術には、全米暖房・冷房・エアコンディショニング技術者協会のビル及び制御ネットワーク（ＢＡＣネット）や、エシュロン・ロントーク・プロトコル（米国カリフォルニア州パロアルト所在のエシュロン（Echelon）社によって開発された）などが含まれる。
【００１１】
それに対して、コンピュータ産業においては、通信標準を開発しようとする努力がなされてきた。しかし、これらの標準は、ビル自動化に関する特定の問題には、真に有効な方法で応用されるということが全くなかった。例えば、インターネット、ＷＷＷ、ジャバ、ＣＯＲＢＡなどの標準の目的は、どのような種類のプログラムを用いるべきか、どのコンピュータ上で動作させたらよいのか、情報のフォーマットは何かなどを考慮することなく、ユーザが望む情報を提供することである。
【００１２】
ハイパーテキストのシステムを通じて、ウェブのユーザは、世界中から情報を選択して見ることができる。しかし、基本的なウェブには、真の対話性、すなわち、ユーザとアプリケーションとの間でのリアルタイムの動的で視覚的な相互作用が欠けている。ジャバを用いることによって、この欠けている対話性をウェブに持ち込むことが可能になる。ジャバ・イネーブルされたウェブ・ブラウザを用いることによって、ユーザは、アニメーションや対話型のアプリケーションに遭遇することができる。
【００１３】
インターネットを介してリアルタイムの制御システムを実現しようとする試みは、これまで、一般に成功しなかった。その理由は、パケットの伝送時間が可変であり、インターネットを介しての搬送が保証されないからである。
【００１４】
結論としては、制御システムは、これまでは、単一の製造者（manufacturer）のプロプラエタリな技術に基本的に依存してきた。これらのアーキテクチャの標準化はこれまでも試みられたが、限定的な成功しか達成できなかった。本発明の発明者らは、制御システムの分野において、特にビル自動化アプリケーションにおいて用いるように構成されているジャバ・ベースの共通オブジェクト・モデルを統合し、インターネットなどの通信ネットワーク標準を用いて集中制御とモニタリングとを提供する高度に統合された標準に対する必要性が存在すると考えている。
【００１５】
【発明の概要】
従って、本発明の一般的な目的は、ＢＡＣネット、ロンマーク、ＣＯＲＢＡ、ジャバ及びインターネットのシステムを共通のオブジェクト・モデルに統合するオブジェクト指向のソフトウェアを用いて制御システム及び方法を提供することである。本発明は、その好適実施例において、複数の産業標準をサポートするマルチ・ベンダ・オープン・システムにおいて真に分散的なアプリケーションを構築するためのキーとして、オブジェクト技術を用いている。ＢＡＣネット／ロンマーク／インターネット／ＣＯＲＢＡアーキテクチャを本発明において組み合わせ、ジャバのオブジェクト指向ソフトウェアの概念を応用することにより、分散型の制御及び情報管理を実現する。メッセージ（イベント）が、オブジェクト技術を用いてデータと機能との両方をカプセル化する自律的なモジュールの間を送られる。これらの機能的なオブジェクトは、再利用のために複製が作られ、グループ化されて他のオブジェクトの作業（work）の上に構築されるより複雑な機能を形成する。ウェブＢＡＳサーバの閲覧（navigational）ツールは、自律的なフィールドバス・モジュールによって制御されるプロセスのグローバルな視野と制限的でない情報フローとを提供する。
【００１６】
本発明の更なる一般的な目的は、予め定義されたオブジェクトとユーザが定義し作成したオブジェクトとの両方が１つの制御システムの中に存在するような制御システム及び方法を提供することである。カスタマイズされたプログラミング言語が、オブジェクトの修正、作成及び管理のために提供される。予め定義されたオブジェクトの組もまた提供される。
【００１７】
本発明の更に別の一般的な目的は、分散型システムにおいてシステム・データの一体性を維持しシステム・データをその分散型システムを通じて要求されているように分散させる制御システム及び方法を、アーカイビング及び同期化技術を用いることによって提供することである。各データのマスタ・コピーは、好ましくは１つの仮想的なマシンにおいて維持され、同期及び非同期のキャッシュのシステムを用いて、その制御システムのオブジェクトが現在のシステム・データへのアクセスを有することが保証される。システム・データがアーカイブされることにより、継続性が提供される。
【００１８】
本発明の更に別の目的は、あるデバイスに関連するオブジェクトの特性が動的に更新されることで当該デバイスの外部インターフェース特性を反映するような制御システム及び方法を提供することである。これを達成するには、制御システムのデバイスは、それらの外部インターフェース特性に対して問合せを受け、それに従って、その関連するオブジェクトの特性が更新される。これによって、予めプログラムされた特定の外部インターフェース表現を要求することなく、デバイスの管理が与えられる。
【００１９】
本発明の上述した及びそれ以外の目的は、援用した文献と図面とを含むこの明細書を検討することによって明らかになるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
オブジェクト指向の制御システム１００の好適実施例は、様々なサイズ及び構成を有する複数のシステムの分散制御に対するソリューションを提供する。好ましくは、一般的なアーキテクチャは、図１に示されているように、クライアント１０１と、ステーション１０２（図１Ａを参照）と、外部デバイス１０５とを備えている。
【００２１】
このシステムのクライアント１０１は、ブラウザ・クライアント１２０と、フル・クライアント１２１とを含む。クライアント１０１は、イントラネット又はインターネットを介してシステムにアクセスする。クライアント１０１は、このアクセスを提供する際に、ステーションにおけるサーバ・ソフトウェアに依存する。ブラウザ・クライアント１２０は、任意の承認されたジャバ・イネーブルド・ブラウザからシステムへのフル・ユーザ・アクセスを提供する。フル・クライアント１２１は、ブラウザ・クライアント１２０のすべての能力とアプリケーション・イネーブラ・ツールとを提供する。
【００２２】
ステーション１０２は、オブジェクト指向制御システム１００の中心である。ステーション１０２は、ウェブＢＡＳサーバ（ＷＢＳ）１１０と、ネットワーク・プロセッサ（ＮＰ）１１１と、フィールド・コントローラ（ＦＣ）１１２とを含む。ステーション１０２は、典型的には、３つの役割の中の１つ又は複数を実行する。
【００２３】
１．ステーション１０２は、複数の外部デバイス１０８をこのシステムに統合する。ＷＢＳ１１０、ＮＰ１１１及びＦＣ１１２がこの役割を実行することができる。
【００２４】
２．ステーション１０２は、他のステーション１０２を管理する。この役割では、ステーション１０２は、それ自体が管理するステーション１０２をこのシステムに統合する。管理には、モニタリングやルーティングなどの要求も含まれる。ＷＢＳ１１０及びＮＰ１１１は、この役割を実行することができる。
【００２５】
３．ステーション１０２は、ローカル・システムのマスタとなることができる。この役割では、ステーション１０２は、すべてのコンフィギュレーション情報の永続的なバックアップを提供する。ＷＢＳ１１０及びＦＣ１１２がこの役割を実行することができる。
【００２６】
統合を行う役割では、ステーション１０２は、情報をオブジェクトの中に持ち込み、それにより、情報が予測可能な振る舞いによってシステムの残りの部分に対して利用可能とする。管理を行う役割では、ステーション１０２は、他のステーション１０２をモニタするが、それには、ステーションの間のシステムの一体性のチェックと、データ及びイベント情報のルーティングとが含まれる。
【００２７】
マスタとして機能しているときには、ステーション１０２は、システムの基本マスタとして定義される。この基本マスタは、すべてのコンフィギュレーション情報のバックアップを提供する。
【００２８】
外部デバイス１０５は、システムと互換性を有してはいるがダウンロード可能なジャバ・ベースのオブジェクトを用いて直接に制御されることはない任意のデバイスを含む。外部デバイス１０５の２つの特定されたタイプとしてＢＡＣネット（BACnet^TM）デバイス１２３とロンマーク・デバイス１２２とがあるが、これらは、業界においてこれらのデバイスに関して策定された標準に従っている。リモート・ホスト１０８は、制御システムのサイト以外のあるサイトにおいてこのシステムのいくつかの機能を提供する。リモート・リスト１０８は、シリアル・モデムを含みＴＣＰ／ＩＰをサポートする任意の通信リンクによって、ジョブにリンクさせることができる。
【００２９】
ステーション１０２は、図９及び図１０に記載されているように通信を行う。ブラウザ・クライアント１２０とフル・クライアント１２１とは、ウェブＢＡＳサーバ１１０とネットワーク・プロセッサ１１１とフィールド・コントローラ１１２とを含むステーション１０２と、ハイパーテキスト・トランスポート・プロトコル（ＨＴＴＰ）及びジャバ・リモート・メソード・インボケーション（ＲＭＩ）とを用いる制御ネットワーク１０６を介して、通信する。ウェブＢＡＳサーバ１１０とフィールド・コントローラ１１２とは、オブジェクト指向制御システム１００のオブジェクトを記憶しそのようなオブジェクトにアクセスするためのオブジェクト・データベース１５０を有している。
【００３０】
オブジェクト指向制御システム１００の好適な実施例は、様々なユーザについて、図１１に説明されている。
ロンマーク・デバイス１２２の分散型制御システムによる管理を可能にするためには、特定のデバイス・タイプに対する外部インターフェースが各ロンマーク・デバイス１２２と関連するオブジェクト特性において表現されることが必要である。外部インターフェース情報には、例えば、その特定のデバイス・タイプに対して利用可能なネットワーク変数が含まれうる。従来は、システムに追加された新たなロンマーク・デバイス１２２それぞれに対して、又は、ロンマーク・デバイス１２２の外部インターフェースへの変化に対して、分散型制御システムのユーザは、まず、この外部インターフェース情報をロンマーク・デバイス１２２と関連するオブジェクト特性の中にプログラム又は入力して、分散型制御システムがロンマーク・デバイス１２２を管理できるようにすることが必要であった。その結果として、新たな又は修正された外部デバイス１０５をオンラインにして分散型制御システムによる制御が可能になることに遅延が生じていた。オブジェクト指向制御システム１００は、ロンマーク・デバイス１２２と関連するオブジェクト特性の動的なロンマーク・デバイスの更新を提供してそのデバイスの外部インターフェース特性を反映するようにすることによって、この制限を克服している。これを達成するために、オブジェクト指向制御システム１００は、その外部インターフェース特性に関してロンマーク・デバイス１２２に問合せを行う。次に、問合せを受けたロンマーク・デバイス１２２と関連する生じているオブジェクト特性（effected object properties）は、その問合せに応答して受け取られた情報に従って更新され構成される。このように、この動的なデバイス外部インターフェースの更新が可能となることによって、従来のようにユーザによって予めプログラムされた特定の外部インターフェース表現が必要になることなく、ロンマーク・デバイス１２２の管理が得られ、それにより、時間が節約され、ロンマーク・デバイス１２２のオブジェクト特性を構成する際にエラーが生じる蓋然性を減少させることができる。
【００３１】
ネットワーク・プロセッサ１１１及びフィールド・コントローラ１１２タイプのステーション１０２は、好ましくは、ＮＰ１１１又はＦＣ１１２に付随するシステムの特定の制御に対するジャバ・オブジェクトを用いてプログラムすることができるジャバ仮想マシン（ＪＶＭ）を実現している。これらのＪＶＭのプログラミングは、オブジェクトの間のリンクを追加、削除又は再構成することによって、リアルタイムで調整することができる。各オブジェクトは、好ましくは、ジャバを用いて実現され、特定の制御機能に対応し、所定のリンクの組を用いて他のオブジェクトにリンクさせることができる。例えば、利用可能なオブジェクトには、関数（function）発生器、アナログ及びデジタル入力及び出力、マルチステート出力、アラーム・オブジェクト、利用可能なステーション・サービス・オブジェクト、及びカスタムのユーザによってプログラムされたオブジェクトなどが含まれる。これらのオブジェクトは、それぞれが、任意の所望の態様で組み合わせて、関係するＪＶＭに接続された１つ又は複数のデバイスに対する仮想的なプログラムされたコントローラを生じさせることができる。
【００３２】
好適実施例では、予め定義されたオブジェクトが、１つのオブジェクト指向制御システム１００の中でユーザが定義したオブジェクトと共存している。オブジェクトの作成を容易にするために、ジャバ言語に基づく、カスタマイズされたプログラミング言語が提供されることが好ましいが、制御アプリケーションのために、カスタマイズと簡略化との両方がなされているものである。このカスタマイズされたプログラミング言語は、オブジェクト指向制御システム１００のプログラム・ノードに対するプログラミング命令を特定するのに用いられる。更に、このカスタマイズされたプログラミング言語を用いて、プログラム・ノードをユーザがプログラムするための開発ツールとして、プログラミング・エディタが提供される。
【００３３】
この明細書と関係する書類とを通じて、「ノード」という用語は、オブジェクト指向制御システム１００によって提供されたあるオブジェクトととの特性とを意味するものとして用いられる。オブジェクト指向制御システム１００の現在論じている好適実施例のコンテキストでは、「ノード」はオブジェクトであるということを理解すべきである。あるノードの処理上の及び機能的な振る舞いは、その関連する特性によって決定されるが、この特性は、プログラマブルである。オブジェクト指向制御システム１００を構成するソフトウェア・アプリケーションのほとんどは、ノードの形式で提供される。
【００３４】
オブジェクト特性（プロパティ）の組が、オブジェクト指向制御システム１００によって提供される。予め定義されたオブジェクトの組は、オブジェクト指向制御システム１００によって提供される。
【００３５】
更に、オブジェクト指向制御システム１００は、カレンダ、スケジュール及びログを提供するが、これらによって、ユーザは、システムのソフトウェア・アプリケーションのコマンド、タイミング及び動作を制御することができる。カレンダによって、システム動作に関して特別に取り扱われるべき日にちの特定が可能となる。スケジュールは、プログラム・コマンドが特定の時刻に実行されることを可能にする。ログは、システム情報をバッファの中に収集して情報をオブジェクト指向制御システム１００の全体で共通するノード及びサービスの組である。
【００３６】
ログは、情報のインテリジェントなアーカイビング（archiving）をサポートするデータベースに永続的に記憶される。ログの特定のタイプには、限定的ではないが次のものが含まれる。
【００３７】
１．数値状態値と出力ストリング値とを収集し記憶する制御ログ。制御ログは、制御（コントロール）エンジンにおいて機能し、他のノードからの情報出力を収集する。
【００３８】
２．エラーとオペレータによってなされた変更とを記録するサービス・ログ。サービス・ログは、ステーション１０２ごとに１回生じる。
３．オブジェクト指向制御システム１００の外部にあるシステムから得られたログ情報を含む外部ログ。
【００３９】
更に、ログサービス（LogService）ソフトウェア・アプリケーションが、ハイパーテキスト・トランスポート・プロトコル（ＨＴＴＰ）を介してすべてのログへのウェブ・ベースのアクセスを提供する。
【００４０】
オブジェクト又はノードへのアクセスは、好ましくは、マルチレベル・セキュリティ・プロトコル（好ましくは、８レベルのプロトコル）を介して制御され、これらのオブジェクトは、様々な詳細レベルでの表示を容易にする「コンテナ」にグループ化されうる。すなわち、オブジェクト動作（operation）をモニタ、制御又はプログラミングする人間は、直近の要件に応じて、様々な詳細レベルでリンクされたオブジェクトを表示することができる。誰がオブジェクト指向制御システム１００にアクセスするか、そして、誰が個別的なオブジェクトにアクセスして修正することができるかを制御する特徴（features）が提供されるが、これには、限定的ではないが、ログオンの際に要求される当初のパスワードと、オブジェクトごとのプログラマブルなセキュリティ・グループとが含まれる。
【００４１】
より詳しくは、このセキュリティ・モデルは、すべてのユーザがシステムにログオンする際には有効なパスワードを用いることを要求する。各ユーザ・オブジェクトには、８つのセキュリティ・グループの８つのアクセス・レベル（セキュリティ許可）のすべてに対する許可が与えられる又は否定されることがありうる。これらのセキュリティ・グループは、相互に独立であって、それらの意味は、ローカルな事柄である。各オブジェクトを、これらの８つのセキュリティ・グループの任意の組合せに割り当てることもできる。このようにして、多くの異なるアクセス定義を同時に定義することが可能となる。
【００４２】
データベースにおいて定義された各ユーザ・オブジェクトは、システムにログオンするために要求されるユーザ名及びパスワードを有している。これらのユーザ・オブジェクトは、それぞれが、８つのセキュリティ・グループのそれぞれにおけるセキュリティ許可の任意のものへの許可を与えられたり、否定されたりすることがある。
【００４３】
このシステムに対して定義されているセキュリティ・グループは、８つある。これらは相互に独立であり、それらの意味はローカルな事柄である。各オブジェクトは、これらの８つのセキュリティ・グループの任意の組合せに、特性セキュリティ・グループを通じて割り当てることができる。デフォルトでは、各オブジェクトは、セキュリティ・グループ０（一般）に割り当てられている。このようにして、多くの異なるセキュリティ許可を同時に定義することができる。デフォルトのセキュリティ・グループは、次の通りである。
０＝一般
１＝ｈｖａｃ
２＝セキュリティ
３＝生命の安全（life safety）
４＝グループ４
５＝グループ５
６＝グループ６
７＝グループ７
セキュリティ許可は、個々のユーザに付与される基本的な権利である。これには、制限的ではないが、オペレータ・リード（Read）、オペレータ・ライト（Write）、管理者リード、管理者ライト、標準コマンド、アクノレッジ・アラーム、緊急コマンド、及び管理者コマンドが含まれる。
【００４４】
オブジェクトへのユーザのアクセス権は、オブジェクトのセキュリティ・グループ特性においてチェック又は指示される各グループへのそのユーザの権利を組み合わせることによって決定される。更に、ユーザがコンテナ（container）への権利を有している場合には、いくつかの権利は、その子供（children）に適用される。ユーザがコンテナへのオペレータ・リード許可を有している場合には、そのユーザは、その子供を作業空間ビュー（workspace view）において見ることができる。ユーザがコンテナへの管理者ライト許可を有している場合には、そのユーザは、コンテナへの多くの機能を実行することができるが、これには、リンク設定（linking）、カット、コピー、複製、削除、名称変更が含まれる。
【００４５】
オブジェクト・セキュリティは、ユーザがオブジェクトに割り当てるセキュリティ・グループの組合せと、その特性のそれぞれのオペレータ又は管理者特性としての指定（designation）とによって決定される。ユーザは、任意のオブジェクトをそのシステムに対して定義された８つのセキュリティ・グループの任意の組合せに割り当てることができる。これは、特性セキュリティ・グループを通じて行われる。デフォルトでは、各オブジェクトは、セキュリティ・グループ０（一般）に割り当てられる。
【００４６】
システムにおける各特性は、オペレータ又は管理者いずれかの特性として指定されている。これによって、ユーザがあるオブジェクトの特性を見る又は編集するためにはどのセキュリティ許可を有していなければならないかが決定される。
【００４７】
オペレータ・セキュリティ許可は、オブジェクトの最低レベルの特徴だけを見る又は編集（edit）する必要があるシステム・オペレータとして要求される機能として定義される。
【００４８】
管理者セキュリティ許可は、システムを構成するのに要求される機能として定義される。この人間は、システムのすべての特徴を見る又は編集する必要がありうる。管理者編集には、特性の編集に加えて、オブジェクトの作成及びオブジェクトのリンク付けが含まれる。
【００４９】
オブジェクト指向制御システム１００は、ユーザ・オブジェクトを通じて新たなユーザを定義するユーザ・サービスを提供する。ユーザ・サービスによって、ユーザ・セキュリティ・グループ及び許可が各ユーザに強制されることが保証される。新たなユーザ・オブジェクトが新たなユーザに対して作成されるが、これは、デフォルトのユーザ名及びパスワードを含む。ユーザは、自分のパスワードを変更することができる。ユーザ又はオブジェクトは、１つ又は複数のセキュリティ・グループに割り当てることができる。個々のユーザのセキュリティ許可は変更することができる。
【００５０】
オブジェクトは、以下のリンクの中の１つを用いて動的に相互にリンクすることができる。リンクの例は、限定的ではないが、ノーマル、トリガ、ロントークローカル（LonTalkLocal）、ロントークネットワーク（LonTalkNetwork）、ＵＩ、復号（Composite）、外部である。
【００５１】
更に、オブジェクト指向制御システム１００は、ＢＡＣネット・コマンドの優先順位付けを用いて、オブジェクト又はノードに対してソフトウェア・アプリケーション・プログラムによって実行される作用（アクション）を仲裁する。ＢＡＣネット・コマンドの優先順位付けは、異なる優先順位（プライオリティ）レベルを、特定のオブジェクト又はノードを命令しそのノードに対する特定の優先順位付け（prioritization）をそのノードにおいてそのノードのオブジェクト特性として記憶することができるアプリケーション・プログラムに割り当てることによって、達成される。各ノード又はオブジェクトは、ソフトウェア・アプリケーション・プログラムから受け取られたコマンドに対して、そのコマンドの優先順位付けレベルに従って作用する。
【００５２】
クライアント１０１、サーバ１１０及びネットワーク・プロセッサ１１１は、好ましくは、マイクロソフト社のウィンドウズ９５又はウィンドウズＮＴオペレーティング・システムで動作しているインテル社のペンティアム（登録商標）ベースのパーソナル・コンピュータなどのパーソナル・コンピュータを用いて実現される。フィールド・コントローラ１１２は、ジャバ仮想マシンとして動作することができる性能が限定されており低コストでシングル・ボードのコンピュータを用いて実現することができる。例えば、いわゆるネットワーク・コンピュータをこの目的に用いることもできる。
【００５３】
本発明のアーキテクチャは、多くの異なるシステム・コンフィギュレーションをサポートする。より一般的なコンフィギュレーションとしては、フィールド・コントローラ・システム（図２）、スモール・ウェブＢＡＳサーバ・システム（図３）、２レベル・システム（図５）、３レベル・システム、及び分散型システム（図６）などが含まれる。
【００５４】
図２を参照すると、フィールド・コントローラ・システムが本発明のコンフィギュレーションであり、この場合には、クライアントは、複数のロンマーク・デバイス１２２に接続されたロンマーク・フィールドバス１０７を管理する１つのフィールド・コントローラ１１２にアクセスする。
【００５５】
図３は、スモール・ウェブＢＡＳサーバ・システムを示しており、この場合には、クライアント１０１（ブラウザ・クライアント１２０若しくはフル・クライアント、又はその両方）は、複数のロンマーク・デバイス１２２に接続されたロンマーク・フィールドバス１０７を管理する１つのウェブＢＡＳサーバ１１０にアクセスする。２レベル・システムは、図４に示されているように、ネットワーク・プロセッサ１１１、フィールド・コントローラ１１２及びＢＡＣネット・デバイス１２３の任意の組合せを直接的に管理するウェブＢＡＳサーバを用いて構成されたシステムである。図５に示されているように、３レベル・システムを提供することもできるが、この場合には、ウェブＢＡＳサーバ１１０が、フィールド・コントローラ１１２を管理するネットワーク・プロセッサ１１１を直接に管理する。最後に、図６には、リモート・ホスト１０８を更に備えている分散型システムとして構成されたオブジェクト指向制御システム１００の別の実施例が示されており、個々では、大型又は小型のシステムの集合体が、リモート・ホスト１０８を介してモデム１０９を用いて接続され管理されている。
【００５６】
このシステムは、オフィス、商業的、保健（healthcare）、教育、及び工業的施設を成功裏に運営及び管理するのに要求される多くのサービスを自動化するシステムを構築し、展開し、動作させるアーキテクチャに及ぶ。
【００５７】
このシステムにおけるデータ・フローは、好ましくは、各ステーション１０２にあり分散型のオブジェクト指向制御システム１００の目的を達成するキーとなる永続的でリアルタイムの情報同期マネジャ（ＰＲＩＳＭ）２００によって管理される。ＰＲＩＳＭ２００は、図７に記載されているアーカイビング及び同期技術を用いることによって、オブジェクト指向制御システム１００の全体におけるシステム・データの一体性（integrity）を維持する。オブジェクト指向制御システム１００に関連するデータは、システム・データ、ジャバ・アプリケーション及び制御エンジン（ＪＡＣＥ）、ノード、及び特性というカテゴリに分けられる。更に、オブジェクト指向制御システム１００における各データは、そのライフサイクルに従ってカテゴリ分けされる。過渡的なデータは、そのホスト仮想マシン（ＶＭ）の寿命の間だけ存在する。永続的なデータは、そのホストＶＭの寿命を超えて存在し、電力の故障又は断絶を通じて存続する。オブジェクト指向制御システム１００の中に存在する仮想マシンには、限定的ではないが、フル・クライアント１２１と関連するフル・ユーザ・インターフェース２０６、ブラウザ・クライアント１２０と関連するブラウザ・ユーザ・インターフェース２０８、Ｔａｚ２１０、及び１つ又は複数のＪＡＣＥ２１２が含まれる。永続的なデータは、それを不揮発性のストレージにセーブすることによってアーカイブされる。この好適実施例では、ＦＬＡＳＨ２０４及び磁気ディスク２０２という不揮発性の記憶媒体（すなわち、Ｐストア）が、アーカイブされた永続的なデータを記憶するのに用いられる。ＪＡＣＥ２１２は、その関連する過渡的及び永続的データのマスタ・コピーを維持する。同期及び非同期のキャッシュがＰＲＩＳＭ２００の制御の下で用いられて、オブジェクトが現在のシステム・データへのアクセスを有することが保証される。各仮想マシンは、その仮想マシンが必要とするすべてのデータを含む少なくとも１つのキャッシュを有している。キャッシュは、調停（reconciliation）方法によって現在の状態に維持される。この方法では、仮想マシンのキャッシュがそれらの管理ステーション１０２のキャッシュと調停され、それらのキャッシュを更新するのに用いられる。次に、ステーション１０２は、自らのキャッシュを相互に調停させる。この実施例では、現在のデータにおける非一貫性を判断するのにチェックサム（checksum）が用いられる。それぞれの管理ステーション１０２は、管理ステーションにおいて記憶されているノードに対する現在の仮想マシンによりキャッシュされたデータを取得し、次に、そのキャッシュのコンテンツ全体にわたるチェックサムと問合せを受けた仮想マシンから受け取られたキャッシュ・データとを計算する。チェックサムが一致しない場合には、非一貫性が検出され、その場合には、管理ステーション１０２は、この問題を訂正するためのステップを行う。これには、限定的ではないが、そのキャッシュを更新してより新しいデータを反映させること、タイムスタンプの比較を行い新しい方のデータを選択すること、又はアラーム又はエラーの指示を行うことが含まれる。
【００５８】
この最も好適な実施例では、１つのウェブＢＡＳサーバ１１０ではなく、オブジェクト指向制御システム１００は、複数のウェブＢＡＳサーバ１１０を含み、これら複数のウェブＢＡＳサーバ１１０のそれぞれは、永続的データに関するそれ自体のデータベースを有している。この最も好適な実施例では、オブジェクトは、データがアーカイブされている特定のウェブＢＡＳサーバ１１０の物理的な位置とは無関係に、永続的なデータにアクセスする。ステーション１０２は、他のステーション１０２と通信することができるが、それは、当該他のステーション１０２がそのローカルなウェブＢＡＳサーバ１１０にも接続されているかどうかとは無関係である。
【００５９】
既に述べたように、あらゆる種類の設備におけるオブジェクトに対する広範囲の要求をサポートするために、本発明の好適実施例は、ジャバ・モジュラ環境を提供するが、この環境によって、ソフトウェア・モジュールが制御システムのどの場所においても「プラグイン」されることが可能となる。このようにして、オブジェクトを、必要とされており最良のリアルタイムでのパフォーマンスが提供される位置に配置することが可能となる。
【００６０】
このシステムは、それ自身をプラットフォームとは独立な方法で実現でき任意のサポートされているプラットフォームでの配送が可能となるように、ジャバ・クラス・ファイルで構成されている。本発明によるコア・クラス階層は、システムに、このような融通性（可撓性、フレキシビリティ）を可能にするノード及びプラットフォームを提供する。この階層は、異なるプラットフォームに対する異なるインターフェース及びプログラマブルに対してコンフィギュレーションを決定するドライバへの融通性のあるアプローチによって、サポートされる。コア・クラス階層に加えて、ユーザ・オブジェクトは、階層的に組織化され、それによって、振る舞いを階層的に引き継ぎ、予測可能なように実行することができる。好適実施例において達成されている階層は、図８において示されている。
【００６１】
この好適実施例では、オブジェクト指向制御システム１００のユーザは、複数のオブジェクト・カテゴリと関連するオブジェクトを作成し操作することができる。これには、限定的ではないが、次のようなオブジェクト・カテゴリが含まれる。すなわち、コントロール、アプリケーション、ユーザ・インターフェース、コンテナ、ロンワーク（LonWork^TM）、ＢＡＣネット、アドミン（管理、Admin）及びサービスなどである。
【００６２】
更に、コントロール・オブジェクト・カテゴリは、以下のサブカテゴリを更に含んでいる。すなわち、アナログ入力、アナログ出力、バイナリ入力、バイナリ出力、比較、ロジック、ループ、数学（Math）、関数発生器、及びトータライザ（Totalizer）である。
【００６３】
更に、アプリケーション・オブジェクト・カテゴリは、以下のサブカテゴリを更に含んでいる。すなわち、スケジュール、カレンダ、プログラム、アナログ・ログ、バイナリ・ログ、及び整数ログである。
【００６４】
更に、ユーザ・インターフェース・オブジェクト・カテゴリは、以下のサブカテゴリを更に含んでいる。すなわち、バーグラフ、ブール・イメージ、バウンド・イメージ、ダンパ（Damper）、ファン、ホスト・スポット、イメージ・スペクトラム、テキスト、及び時間プロットである。
【００６５】
更に、コンテナ・オブジェクト・カテゴリは、復号及びジェネリック・サブカテゴリを更に含む。
更に、ロンワーク・オブジェクト・カテゴリは、以下のサブカテゴリを更に含んでいる。すなわち、Ｓｎｖｔスイッチ・マルチプレクサ（Snvt Switch Mux）、Ｓｎｖｔスイッチ・デマルチプレクサ、ＤｅｍｏＦｃｕ、レバイトン（Leviton）スイッチ、レバイトン・スイッチ４８１、アクション命令（Action Instr）ＡＯ、アクション命令ＡＩ、アクション命令ＤＯ、及びローカル・ロン・ノードである。
【００６６】
更に、ＢＡＣネット・オブジェクト・カテゴリは、以下のサブカテゴリを更に含んでいる。すなわち、デバイス、アナログ入力、アナログ出力、バイナリ入力、及びバイナリ出力である。
【００６７】
更に、サービス・オブジェクト・カテゴリは、以下のサブカテゴリを更に含んでいる。すなわち、コントロール・エンジン、ＵＩエンジン、ユーザ・アクセス、ステーション間リンク、ＨＴＴＰＤサービス、ウェブ・テキスト、ウェブ・ビュー、媒体、プログラム・デバグ、ダイアル・アップ、ロンワーク、ロン通信、ネットワーク変数（Variable）ポール・スケジューラ、ネットワーク変数マネジャ、ＢＡＣネット・サーバ、ＢＡＣネット・クライアント、ＢＡＣネット・ポール、ＢＡＣネット・トランスポート、ＢＡＣネット・ネットワーク、ＢＡＣネット・イーサネット、エラー・アーカイブ、エラー・フォワード、及びメールである。
【００６８】
更に、アドミン・オブジェクト・カテゴリは、ユーザ・サブカテゴリを更に含む。
オブジェクト指向制御システム１００によって提供されるこれらのオブジェクトの目的及び使用には、限定的ではないが、これらのオブジェクト・カテゴリ及びサブカテゴリのそれぞれと関連すると一般的に理解されているものを含む。
【００６９】
リアルタイム環境においてうまく動作するためには、オブジェクトに対するコントロール・エンジンは、予測可能に動作すると共に、ユーザにオブジェクトの実行の順序についてのコントロールを提供しなければならない。本発明は、そのような能力を提供する。この好適実施例では、オブジェクト特性は、実行の頻度と実行の順序とを特定するように提供される。この最も好適な実施例では、５つの異なる実行の頻度を特定することができる。各実行頻度は、１００ミリ秒の整数倍において関連するオブジェクト特性を編集することによって調整することができる。この最も好適な実施例では、３つの実行順序を特定することができる。
【００７０】
サイトのパフォーマンスに関する情報をリモート・サイトに提供するためには、このシステムは、プログラマブルなメール・サービスを提供して、電子メールを、そうするようにプログラムされるときには常にリアルタイムの情報を用いてリモート・サイトに送る。
【００７１】
システムは、そのオブジェクト特性のすべてを、標準データ・タイプとしてアクセス可能である要素として提供する。これによって、ユーザ及びプログラム・オブジェクトは、任意の特性を有効に用いることが可能となる。これらの特性は、次に、他のツールによる操作のためにエクステンデド・マークアップ言語（ＸＭＬ）として露出される。
【００７２】
このシステムは、ユーザがいくつかのアプリケーションのためにカスタム・オブジェクトを作成することを可能とする手段を必要とする。この必要性を満足するために、ユーザ・アクセス及びコントロールのためにシステムをプログラム・オブジェクトにおいて露出するスクリプト言語が定義される。この言語は、単純であり、標準的なオブジェクト・リンクを用い、ライブラリへのアクセスを有し、フル・デバガを提供する。
【００７３】
本発明は、また、インターネットの複合（compound）ドキュメント・パラダイムを新規な態様で制御システムに応用している。これによって、一般的なユニフォーム・リソース・ロケータ（ＵＲＬ）を介して、リソースの普遍的な可視性が提供される。これらのリソースは、相互にリンクされることにより、リソースのハイパーリンクされたウェブを閲覧することが可能となる。
【００７４】
リソースは、システムによって管理されて、アクセス可能性及び有効性が保証されている。システムの中のリソースには、クラス・ファイル、実行可能なもの及びＤＬＬ、媒体、ドキュメンテーション、アプリケーション、特性ファイル、データベース及びログ、並びにサードパーティのソフトウェアが含まれる。
【００７５】
制御システムは、施設管理者、アプリケーション・エンジニア及びインフォーメーション・スペシャリストを含む広い範囲の利用者にとって利用可能でなければならない。一般的に、このシステムは、オブジェクト及び情報にアクセスするカスタマイズされたブラウザ・インターフェースを含む新規でユニークな制御インターフェースを提供する。このインターフェースには、作業空間ディスプレイ、作業空間エディタ、特性ディスプレイ、リンク・ディスプレイ及びヘルプの特徴が含まれる。ユーザは、この制御インターフェースを介して、任意のオブジェクト又はシステムにコマンドを発行し、動作特性を変更することができる。
【００７６】
情報管理及びリアルタイムのエクスパート制御システムを一般的なワークステーションに収めることによって、本発明によるＢＡＳアーキテクチャは簡略化され、カスタマには、情報及び制御の両方への１つのアクセス点が提供される。ウェブＢＡＳサーバ・プラットフォームは、ジャバ・イネーブルされたウェブ・ブラウザ技術に基づいて、施設管理情報及びビル制御アプリケーションのすべてに対して、共通のグラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）を提供している。更に、この開放的で統一されたソフトウェア環境は、任意の産業標準のブラウザを用い、インターネットを介して、情報／フィールドバス・ネットワーク及び制御システム・アプリケーションに対する一貫したコンフィギュレーション・ツールを提供する。
【００７７】
この出願において開示されているウェブＢＡＳサーバ・プラットフォームは、ＢＡＳ産業の最初のソフトウェア技術であって、異なるＢＡＣネット、ロンマーク、及びインターネット／ＣＯＲＢＡ標準を、ジャバ・イネーブルされたウェブ・ブラウザ・インターフェースを介してサポートされた共通オブジェクト・モデル・アプリケーションに統合している。この実施例はまた、ＢＡＣネット／ロンマーク／インターネット／ＣＯＲＢＡシステム・ネットワークの計画、設計、構成、インストール及びメンテナンスの際に、ＢＡＳフィールド・コントラクタ・チャネルをサポートするネットワーク管理ツールを一体化している。
【００７８】
このスケーラブルなウェブＢＡＳサーバ・ソフトウェアは、ＢＡＣネット／ロンマーク・フィールドバスに直接に付属された単一ユーザのフロントエンド・プラットフォームとして、小さなビルで用いることができる。大きなＢＡＳ施設では、このウェブＢＡＳサーバは、イーサネットを介して接続された多数のネットワーク・プロセッサを管理し、制限のないリモート・ウェブ・ブラウザ・オペレータ・インターフェース・ユーザをサポートするように構成することができる。法人の顧客に対しては、ウェブＢＡＳサーバは、ＢＡＳアーキテクチャを、ＩＢＭエンタープライズ情報インフラストラクチャ及び／又はグルーペ・シュナイダ（Groupe Schneider）工業／パワー・システム・アーキテクチャに統合するように構成される。
【００７９】
本発明の著しい特徴の１つとして、ＢＡＳコントローラ・モジュール（ネットワーク・プロセッサ）の開発がある。伝統的なプロプラエタリなＢＡＳコントローラ・プラットフォームは、複数のビル・サービス・アプリケーションをサポートするにはメモリ、速度及びスループットが小さすぎる。従って、ＨＶＡＣやアクセス・コントロールなどの各アプリケーションは、ユーザの現実の問題を解決可能なスタンドアロンの製品に更に分解する別々のコントローラを用いて提供され、全体としての解決をもたらさなかった。この結果として、インストールのためのコストが上昇し、互いに互換性を有さないスタンドアロンのビル・サービスのソリューションの間での統合が達成されなかった。
【００８０】
これらの短所は、本発明において、ＢＡＳコントローラ・プロセッサ技術と相互に動作可能なＢＡＣネット／ロンマーク・フィールドバスとを接続することによって、克服されている。この新たな高性能技術を活用するために、本発明は、利用可能な処理パワーを利用するアプリケーション開発能力を用いている。このようにして、統合及び複数ビルのサービス・アプリケーションが、同じコンピューティング・プラットフォームによって実行されることが可能となる。
【００８１】
今日のＢＡＳコントローラの限定的なアプリケーション開発能力を克服するために、本発明におけるネットワーク・プロセッサは、オブジェクト指向の解析、設計及びプログラミングに基づいてジャバ・アプリケーション環境を用いている。ＮＰは、サン社によるジャバソフト（JavaSoft）技術に基づく強力なジャバ・オブジェクト／ルール・エンジンを用いて、複数のハイレベルのビル・サービス・アプリケーションを統合し、マルチベンダ・フィールドバス・ソリューションをサポートしている。ネットワーク・プロセッサ・アプリケーションの例には、グローバル・アラーミング、グローバル・スケジューリング、トレンディング（trending）／データ・コレクション、診断サービス、及び普及しているビル・サービス製品を統合する要求制限／電源管理が含まれる。
【００８２】
ネットワーク・プロセッサ（ＮＰ）オブジェクト・ソフトウェア環境は、好ましくは、埋め込まれたコントローラ・ハードウェア・プラットフォーム上に提供される。ＮＰプラットフォーム・パッケージは、マルチベンダ・ロンマーク・フィールドバスをサポートし、また、他のＮＰやウェブＢＡＳサーバへのイーサネットによるピア・ツー・ピアのネットワークを提供する（図１の、ＢＡＣネット／ロンマーク／インターネット・アーキテクチャを参照）。
【００８３】
本発明は、図面と関連書類に示されているようなフィールド・コントローラ（ＦＣ）プラットフォームの３つの実施例を提供する。ＦＣプラットフォームは、好ましくは、３２ビットのプロセッサを用い、オプションで、エシュロン（Echelon）社のコプロセッサを介して、相互に動作可能なＢＡＣネット／ロンマーク・フィールドバスに接続することができる。これらのプラットフォームは、ジャバ・オブジェクト／ルール・エンジンをアプリケーションのためにサポートするリアルタイムのオペレーティング・システムを用いている。ＦＣは、ウェブＢＡＳサーバによってフィールドバス上に又はＦＣのローカルＲＳ２３２／モデム・ポート又はビデオ・モデム・インターフェースを介して、構成されている。
【００８４】
第１のＦＣパッケージは、グルーペ・シュナイダによって作られた、ローカルに付属された端末ブロック入力／出力モジュールをサポートする。この統合された設計アプローチは、ハイエンドの工業的及び商業的なコントローラ・アプリケーションに対して、非常に融通性を有し、コスト効果的である。ＢＡＣネット／ロンマーク・オブジェクト／ルール・エンジンは、任意のローカルな入力／出力データ、又は、任意のフィールドバス・デバイス・データを、その強力なアプリケーション環境において用いることができる。
【００８５】
フィールドバスに付属している第２の３２ビット・フィールド・コントローラ・プラットフォームは、ローカルな付属された入力／出力をサポートしないが、統合された安価なプログラマブルなオペレータ・インターフェースとＢＡＣネット／ロンマーク・オブジェクト・エンジンとを含む。ウェブＢＡＳサーバのコンフィギュレーション・ツールは、フィールドバス・ネットワーク上の任意のノード・デバイスへの制御及びデータ・アクセスを有するフレキシブルなオペレータ・インターフェースをプログラムすることができる。
【００８６】
フィールド・コントローラ・パッケージの第３の実施例は、ビデオ・ケーブル・モデムを用いて統合されており、ウェブＢＡＳサーバによる遠隔制御及びデータ・アクセスのための、小さなビルへの低コストのインターネット接続を提供する。
【００８７】
このシステムの動作要素は、それぞれがオブジェクトとしてモデル化され、統合及び使用を簡略化している。これには、ユーザ・プレゼンテーション、ネットワーク管理、ネットワーク制御、リアルタイム制御、及びデバイス・オブジェクトが含まれる。
【００８８】
本発明の別の特徴として、クライアントへのインターネット常時接続とサーバからクライアントまでの長距離電話との比較的高コストとを回避するために、サーバは、単純なダイアルアップ告知機構を用いて、クライアントがサーバへの接続を開放することを生じさせている。動作においては、サーバが、クライアントに付属しているモデムを呼び出し、クライアントが答える前に呼を切断する。クライアント側では、これを、サーバが接触を求めているものと認識する。この呼に応答して、クライアントは、月極めの安価なサービス・アカウントを有しているローカルなＩＳＰに電話をかける。次に、クライアントは、インターネットを介してサーバへの接続を確立する。この機構によれば、アクセスの課金をＩＳＰによって課金される月極めの金額に制限することによって、１回の呼又は１分ごとの課金を回避することができる。
【００８９】
以上で、オブジェクト指向ソフトウェアを用いて、ＢＡＣネット、ロンマーク、ＣＯＲＢＡ、ジャバ及びインターネット・システムを、複数の産業標準をサポートするマルチベンダ型のオープン・システム環境における分散型アプリケーションの一般的なオブジェクト・モデルに統合する制御システム及び方法について説明してきた。本発明による制御システム及び方法は、予め定義されたオブジェクトとユーザの定義によるオブジェクトとの両方を１つの制御システムにおいて提供している。システム・データの一体性及び永続性は、アーカイビング及び同期技術を用いることによって、維持され分散されている。デバイスと関連する特性は、動的に更新され、そのデバイスの外部インターフェース特性が反映される。
【００９０】
この出願では、Gerald Frank他の発明者によって１９９９年５月１４日に出願された"System and Method for Object-Oriented Control of Diverse Electromechanical System Using a Computer Network"と題する米国出力を援用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１及び図１Ａから構成される。図１は、クライアント、ステーション、フォーリン・デバイス及びリモート・ホストを含むオブジェクト指向制御システムの好適な一般的なアーキテクチャである。図１Ａは、オブジェクト指向制御システムの異なるタイプのステーションを図解している。
【図２】フィールド・コントローラ・システムの形態を有するオブジェクト指向の制御システムの構成（コンフィギュレーション）の別の実施例を示しており、この場合、クライアントは、ロンマーク（LonMark^TM）フィールドバスを管理する単一のフィールド・コントローラにアクセスする。
【図３】スモール・ウェブＢＡＳサーバ・システムの形態を有するオブジェクト指向の制御システムの構成の別の実施例を示しており、この場合、クライアントは、ロンマーク・フィールドバスを管理する単一のウェブＢＡＳサーバにアクセスする。
【図４】２レベル・システムの形態を有するオブジェクト指向の制御システムの構成の好適実施例を示しており、この場合、ウェブＢＡＳサーバは、ネットワーク・プロセッサ、フィールド・コントローラ及びＢＡＣネット・デバイスの組合せを直接に管理する。
【図５】３レベル・システムの形態を有するオブジェクト指向の制御システムの構成の別の実施例も提供可能であることを示しており、この場合、ウェブＢＡＳサーバは、ネットワーク・プロセッサを直接に管理し、ネットワーク・プロセッサは、フィールド・コントローラを管理する。
【図６】分散型システムの形態を有するオブジェクト指向制御システムの構成の別の実施例を示しており、この場合、大型又は小型システムの集合体がリモート・ホストを介して接続され管理される。
【図７】オブジェクト指向制御システムのための永続的かつリアルタイムの情報同期マネジャの好適実施例に関する説明である。
【図８】オブジェクト指向制御システムのオブジェクト・クラス階層の全体図である。
【図９】オブジェクト指向制御システムの好適実施例のステーションとクライアントとの間の通信を説明している。
【図１０】オブジェクト指向制御システムの好適実施例のステーションとクライアントとの間の通信を更に説明している。
【図１１】オブジェクト指向制御システムの好適実施例のアーキテクチャを説明している。[0001]
[Related Applications]
This application is based on US Provisional Application No. 60 / 085,539 filed on May 15, 1998, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
[0002]
Part of the disclosure in this application includes content to which the applicant has copyright. Applicant will not challenge the creation of a copy of this content or any patents that may be granted for this application, but will be concerned with the content of this copyright. All other rights are reserved.
[0003]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is generally modular object-oriented control software that operates on a local controller associated with the controlled system and is centrally controlled using a communications network such as the Internet, The present invention relates to a system and method for controlling and monitoring various systems using monitored and updated object-oriented control software. These systems and methods are particularly useful in Building Automation Systems (BAS) applications.
[0004]
[Prior art]
Traditionally, control systems such as building automation systems have typically been either proprietary single manufacturer solutions or complex integrations of independent systems. While industry has attempted to make it possible to integrate such systems more efficiently by setting standards, no truly uniform approach has been taken so far.
[0005]
BACnet (LonMark) for building automation systems ^TM ) And other fieldbus communication standards have been released, and building automation systems that could change the landscape of control solutions have begun to be reconsidered. Traditional proprietary building automation architecture is high performance but expensive to design and install, cumbersome to reconfigure the configuration, and requires a lot of software to integrate stand-alone equipment services Often required. In contrast, in a distributed BAC Net / Lonmark Fieldbus architecture, logic processing is encapsulated in autonomous multi-vendor modules. Autonomous multi-vendor modules communicate with each other via standard software to jointly solve building control problems. However, in the known building automation architecture, the external interface characteristics of the device added to the control system are included in the database representation of the external interface characteristics of the device before BAS can effectively control the new device. Must be entered.
[0006]
Such distributed control is required to minimize wiring during installation, optimize control software, reduce operating / maintenance costs, and simplify system expansion. In today's competitive global marketplace, users want fieldbus flexible, reusable and cost-effective building control solutions to respond quickly to changes in equipment management services.
[0007]
There are advances in other areas of computing that have not been fully applied in the field of building automation systems. For example, computer system standards have been developed to simplify the cost and development requirements for programming the system. Basic technology includes object-oriented software, Java (Java ^TM ) Virtual machine (JVM) and Java beans (JavaBeans) ^TM )
[0008]
Object-oriented programming provides a new way to model real-world reality more directly as a software building block that matches the real world better than traditional programming mechanisms. This new software paradigm is impacting the software world more and more. This is similar to what microprocessors once had an impact on hardware design and functionality.
[0009]
In object-oriented programming, application programs are created from self-contained building block modules (objects). Rather than reinventing the wheel every time you create a new program, an application engineer can borrow a pre-written application module from the library and simply plug it in . By using object libraries, developers can focus on writing the custom objects required by their applications by linking the appropriate objects together. Custom objects can also be added to the library for future reuse.
[0010]
Networking standards have also been developed to simplify the cost and development requirements for system integration. Fundamental technologies developed in the building automation industry include the Building and Control Network (BAC Net) of the National Heating, Cooling and Air Conditioning Engineers Association, Echelon Rontalk Protocol (Echelon, Palo Alto, California, USA) ) Developed by the company).
[0011]
In contrast, in the computer industry, efforts have been made to develop communication standards. However, these standards have never been applied in a truly effective way to the specific problem of building automation. For example, the purpose of the standard such as the Internet, WWW, Java, CORBA, etc., without considering what kind of program should be used, which computer should be operated, what information format is, etc. It is to provide information that the user desires.
[0012]
Through a hypertext system, web users can select and view information from around the world. However, the basic web lacks true interactivity, that is, real-time dynamic visual interaction between the user and the application. By using Java, this lack of interactivity can be brought to the web. By using a Java enabled web browser, the user can encounter animations and interactive applications.
[0013]
Attempts to realize a real-time control system via the Internet have not generally been successful so far. The reason is that the transmission time of the packet is variable, and transport via the Internet is not guaranteed.
[0014]
In conclusion, control systems have traditionally relied essentially on a single manufacturer's proprietary technology. Standardization of these architectures has been attempted, but only limited success has been achieved. The inventors of the present invention integrate a Java-based common object model that is configured for use in the field of control systems, particularly in building automation applications, and use centralized control and communication network standards such as the Internet. We believe there is a need for a highly integrated standard that provides monitoring.
[0015]
Summary of the Invention
Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a control system and method using object oriented software that integrates BAC Net, Ronmark, CORBA, Java and Internet systems into a common object model. The present invention, in its preferred embodiment, uses object technology as a key for building truly distributed applications in multi-vendor open systems that support multiple industry standards. By combining the BAC Net / Lonmark / Internet / CORBA architecture in the present invention and applying the concept of Java's object-oriented software, distributed control and information management is realized. Messages (events) are sent between autonomous modules that encapsulate both data and functionality using object technology. These functional objects are duplicated for reuse and grouped to form more complex functions that are built on top of other objects' work. The web BAS server navigational tool provides a global view of processes controlled by autonomous fieldbus modules and unrestricted information flow.
[0016]
It is a further general object of the present invention to provide a control system and method in which both predefined objects and user-defined and created objects exist in a single control system. A customized programming language is provided for object modification, creation and management. A predefined set of objects is also provided.
[0017]
Yet another general object of the present invention is to provide a control system and method that maintains system data integrity in a distributed system and distributes system data as required through the distributed system. And providing by using synchronization techniques. A master copy of each data is preferably maintained in one virtual machine, using a synchronous and asynchronous cache system to ensure that the control system object has access to the current system data. Is done. System data is archived to provide continuity.
[0018]
Yet another object of the present invention is to provide a control system and method that reflects the external interface characteristics of the device by dynamically updating the characteristics of the object associated with the device. To accomplish this, the control system devices are queried for their external interface characteristics, and the characteristics of their associated objects are updated accordingly. This provides device management without requiring a specific pre-programmed external interface representation.
[0019]
The above and other objects of the invention will become apparent upon review of this specification, including the incorporated literature and drawings.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The preferred embodiment of the object-oriented control system 100 provides a solution for distributed control of multiple systems having various sizes and configurations. Preferably, the general architecture comprises a client 101, a station 102 (see FIG. 1A), and an external device 105, as shown in FIG.
[0021]
The client 101 of this system includes a browser client 120 and a full client 121. The client 101 accesses the system via an intranet or the Internet. The client 101 relies on server software at the station to provide this access. Browser client 120 provides full user access to the system from any authorized Java-enabled browser. Full client 121 provides all the capabilities and application enabler tools of browser client 120.
[0022]
Station 102 is the center of object-oriented control system 100. The station 102 includes a web BAS server (WBS) 110, a network processor (NP) 111, and a field controller (FC) 112. Station 102 typically performs one or more of three roles.
[0023]
1. Station 102 integrates multiple external devices 108 into the system. WBS 110, NP 111, and FC 112 can perform this role.
[0024]
2. The station 102 manages other stations 102. In this role, the station 102 integrates the station 102 that it manages into this system. Management includes requests for monitoring and routing. WBS 110 and NP 111 can perform this role.
[0025]
3. Station 102 can be the master of the local system. In this role, the station 102 provides a permanent backup of all configuration information. WBS 110 and FC 112 can perform this role.
[0026]
In the integration role, the station 102 brings information into the object, thereby making the information available to the rest of the system with predictable behavior. In the administrative role, stations 102 monitor other stations 102, including checking system integrity between stations and routing data and event information.
[0027]
When functioning as a master, station 102 is defined as the basic master of the system. This basic master provides a backup of all configuration information.
[0028]
External device 105 includes any device that is compatible with the system but is not directly controlled using a downloadable Java-based object. BAC net (BACnet) as two identified types of external devices 105 ^TM ) Devices 123 and Ronmark devices 122, which follow standards established for these devices in the industry. The remote host 108 provides some functionality of this system at some site other than the control system site. The remote list 108 can be linked to the job by any communication link that includes a serial modem and supports TCP / IP.
[0029]
The station 102 performs communication as described in FIGS. 9 and 10. The browser client 120 and the full client 121 include a station 102 including a web BAS server 110, a network processor 111, and a field controller 112, a hypertext transport protocol (HTTP), and a Java remote method. Communication is performed via a control network 106 using invocation (RMI). Web BAS server 110 and field controller 112 have an object database 150 for storing objects of object-oriented control system 100 and accessing such objects.
[0030]
A preferred embodiment of the object oriented control system 100 is illustrated in FIG. 11 for various users.
In order to allow management of the Ronmark device 122 by a distributed control system, an external interface for a particular device type needs to be represented in the object characteristics associated with each Ronmark device 122. External interface information can include, for example, network variables available for that particular device type. Traditionally, for each new Ronmark device 122 added to the system, or for changes to the external interface of the Ronmark device 122, the user of the distributed control system first needs to provide this external interface information. It was necessary to program or enter into the object properties associated with the Lonmark device 122 so that the distributed control system can manage the Lonmark device 122. As a result, there has been a delay in enabling a new or modified external device 105 to be brought online and controlled by the distributed control system. The object-oriented control system 100 overcomes this limitation by providing a dynamic Ronmark device update of the object characteristics associated with the Ronmark device 122 to reflect the external interface characteristics of that device. Yes. To accomplish this, the object-oriented control system 100 queries the Ronmark device 122 for its external interface characteristics. Next, the effected object properties associated with the queried Ronmark device 122 are updated and configured according to the information received in response to the query. In this way, the dynamic device external interface can be updated, thereby enabling management of the Ronmark device 122 without requiring a specific external interface representation preprogrammed by the user as in the prior art. Thereby saving time and reducing the likelihood of errors in constructing the object characteristics of the Ronmark device 122.
[0031]
The network processor 111 and field controller 112 type station 102 preferably implements a Java Virtual Machine (JVM) that can be programmed with Java objects for system specific control associated with the NP 111 or FC 112. ing. These JVM programming can be adjusted in real time by adding, deleting or reconfiguring links between objects. Each object is preferably implemented using Java, corresponds to a specific control function, and can be linked to other objects using a predetermined set of links. For example, available objects include function generators, analog and digital inputs and outputs, multi-state outputs, alarm objects, available station service objects, and custom user-programmed objects. Is included. These objects can each be combined in any desired manner to yield a virtual programmed controller for one or more devices connected to the associated JVM.
[0032]
In the preferred embodiment, predefined objects coexist with user-defined objects in one object-oriented control system 100. To facilitate the creation of objects, a customized programming language based on Java language is preferably provided, but is both customized and simplified for the control application. This customized programming language is used to specify programming instructions for the program nodes of the object-oriented control system 100. In addition, a programming editor is provided as a development tool for the user to program program nodes using this customized programming language.
[0033]
Throughout this specification and related documents, the term “node” is used to mean a property with an object provided by the object-oriented control system 100. It should be understood that in the context of the presently discussed preferred embodiment of the object-oriented control system 100, a “node” is an object. The processing and functional behavior of a node is determined by its associated characteristics, which are programmable. Most of the software applications constituting the object-oriented control system 100 are provided in the form of nodes.
[0034]
A set of object characteristics (properties) is provided by the object-oriented control system 100. A predefined set of objects is provided by the object-oriented control system 100.
[0035]
In addition, the object-oriented control system 100 provides calendars, schedules, and logs that allow the user to control the commands, timing, and operation of the system's software applications. The calendar allows the identification of dates that should be treated specially with respect to system operation. The schedule allows program commands to be executed at specific times. A log is a set of nodes and services that collect system information in a buffer and share information throughout the object-oriented control system 100.
[0036]
Logs are stored permanently in a database that supports intelligent archiving of information. Specific types of logs include, but are not limited to:
[0037]
1. A control log that collects and stores numeric state values and output string values. The control log functions in the control engine and collects information output from other nodes.
[0038]
2. A service log that records errors and changes made by the operator. The service log occurs once for each station 102.
3. An external log including log information obtained from a system external to the object-oriented control system 100.
[0039]
In addition, a LogService software application provides web-based access to all logs via the Hypertext Transport Protocol (HTTP).
[0040]
Access to objects or nodes is preferably controlled via a multi-level security protocol (preferably an 8-level protocol), and these objects are “containers” that facilitate display at various levels of detail. Can be grouped together. That is, a person who monitors, controls, or programs object operations can display objects linked at various levels of detail, depending on immediate requirements. Features are provided to control who can access the object-oriented control system 100 and who can access and modify individual objects, but this is not limiting. The initial password required at logon and a programmable security group for each object are included.
[0041]
More specifically, this security model requires that all users use valid passwords when logging on to the system. Each user object may be granted or denied permission for all eight access levels (security permissions) of the eight security groups. These security groups are independent of each other and their meaning is a local matter. Each object can also be assigned to any combination of these eight security groups. In this way, many different access definitions can be defined simultaneously.
[0042]
Each user object defined in the database has a username and password required to log on to the system. Each of these user objects may be granted or denied permission for any of the security permissions in each of the eight security groups.
[0043]
There are eight security groups defined for this system. These are mutually independent and their meaning is a local matter. Each object can be assigned to any combination of these eight security groups through a characteristic security group. By default, each object is assigned to security group 0 (general). In this way, many different security permissions can be defined simultaneously. The default security group is:
0 = General
1 = hvac
2 = Security
3 = life safety
4 = Group 4
5 = Group 5
6 = Group 6
7 = Group 7
Security permission is a basic right granted to individual users. This includes, but is not limited to, operator read (Read), operator write (Write), administrator read, administrator write, standard command, acknowledge alarm, emergency command, and administrator command.
[0044]
A user's access rights to an object are determined by combining the user's rights to each group that is checked or indicated in the security group characteristics of the object. In addition, if the user has rights to the container, some rights apply to the children. If the user has operator lead permission to the container, the user can see the child in the workspace view. If the user has administrator write permission to the container, the user can perform many functions to the container, including linking, cutting, copying, Includes duplication, deletion, and renaming.
[0045]
Object security is determined by the combination of security groups that a user assigns to an object and the designation of that characteristic as the respective operator or administrator characteristic. The user can assign any object to any combination of the eight security groups defined for that system. This is done through a characteristic security group. By default, each object is assigned to security group 0 (general).
[0046]
Each characteristic in the system is designated as either an operator or administrator characteristic. This determines what security permissions the user must have to view or edit the properties of an object.
[0047]
Operator security permissions are defined as functions required as a system operator who only needs to see or edit the lowest level features of an object.
[0048]
Administrator security permissions are defined as the functions required to configure the system. This person may need to view or edit all the features of the system. Administrator editing includes object creation and object linking in addition to property editing.
[0049]
The object-oriented control system 100 provides a user service that defines a new user through a user object. User services ensure that user security groups and permissions are enforced for each user. A new user object is created for the new user, which includes the default username and password. The user can change his / her password. Users or objects can be assigned to one or more security groups. Individual users' security permissions can be changed.
[0050]
Objects can be dynamically linked to each other using one of the following links: Examples of links include, but are not limited to, Normal, Trigger, LonTalkLocal, LonTalkNetwork, UI, Decoding (Composite), and External.
[0051]
Furthermore, the object-oriented control system 100 uses the BAC net command prioritization to arbitrate actions (actions) performed by the software application program on the object or node. Prioritization of BAC net commands orders different priority levels and stores a specific prioritization for that node as an object property of that node at that node. This is accomplished by assigning to an application program that can. Each node or object operates on commands received from the software application program according to the prioritization level of the command.
[0052]
Client 101, server 110, and network processor 111 preferably include a personal computer such as an Intel Pentium® based personal computer running on Microsoft Windows 95 or Windows NT operating system. To be realized. The field controller 112 has limited performance capable of operating as a Java virtual machine, and can be realized using a single board computer at low cost. For example, a so-called network computer can be used for this purpose.
[0053]
The architecture of the present invention supports many different system configurations. More common configurations include field controller systems (Figure 2), small web BAS server systems (Figure 3), two-level systems (Figure 5), three-level systems, and distributed systems ( FIG. 6) and the like are included.
[0054]
Referring to FIG. 2, a field controller system is a configuration of the present invention, in which a client manages a single field control that manages a long mark fieldbus 107 connected to multiple long mark devices 122. Access the controller 112.
[0055]
FIG. 3 illustrates a small web BAS server system in which a client 101 (browser client 120 and / or full client) is connected to a plurality of Ronmark devices 122. Access one web BAS server 110 that manages the fieldbus 107. The two-level system was configured with a web BAS server that directly manages any combination of network processor 111, field controller 112, and BAC net device 123, as shown in FIG. System. As shown in FIG. 5, a three-level system can be provided, but in this case, the web BAS server 110 directly manages the network processor 111 that manages the field controller 112. Finally, FIG. 6 shows another embodiment of an object-oriented control system 100 configured as a distributed system further comprising a remote host 108, each of which is a collection of large or small systems. The body is connected and managed using the modem 109 via the remote host 108.
[0056]
This system is an architecture that builds, deploys, and operates a system that automates many of the services required to successfully operate and manage office, commercial, healthcare, education, and industrial facilities. It extends to.
[0057]
The data flow in this system is preferably managed by a permanent, real-time information synchronization manager (PRISM) 200 at each station 102 that is key to achieving the objectives of the distributed object-oriented control system 100. PRISM 200 maintains the integrity of system data throughout the object-oriented control system 100 by using the archiving and synchronization techniques described in FIG. Data associated with the object-oriented control system 100 is divided into categories: system data, Java application and control engine (JACE), nodes, and characteristics. Furthermore, each data in the object-oriented control system 100 is categorized according to its life cycle. Transient data exists only for the lifetime of the host virtual machine (VM). Persistent data exists beyond the lifetime of its host VM and persists through power failures or interruptions. Virtual machines residing in the object-oriented control system 100 include, but are not limited to, a full user interface 206 associated with the full client 121, a browser user interface 208 associated with the browser client 120, Taz 210. , And one or more JACEs 212 are included. Persistent data is archived by saving it to non-volatile storage. In this preferred embodiment, non-volatile storage media (i.e., P store), FLASH 204 and magnetic disk 202, are used to store archived persistent data. JACE 212 maintains a master copy of its associated transient and persistent data. Synchronous and asynchronous caches are used under the control of PRISM 200 to ensure that the object has access to current system data. Each virtual machine has at least one cache that contains all the data that the virtual machine needs. The cache is maintained in its current state by a reconciliation method. In this manner, virtual machine caches are arbitrated with their management station 102 caches and used to update their caches. Next, the stations 102 arbitrate their caches with each other. In this embodiment, a checksum is used to determine inconsistencies in the current data. Each management station 102 retrieves the data cached by the current virtual machine for the node stored at the management station and then received from the queried virtual machine with a checksum over the contents of that cache. Calculate the cached data. If the checksums do not match, an inconsistency is detected, in which case management station 102 takes steps to correct this problem. This includes, but is not limited to, updating the cache to reflect newer data, comparing timestamps and selecting newer data, or providing an alarm or error indication. It is.
[0058]
In this most preferred embodiment, rather than a single web BAS server 110, the object-oriented control system 100 includes a plurality of web BAS servers 110, each of which is itself associated with persistent data. Has a database of In this most preferred embodiment, the object accesses persistent data regardless of the physical location of the particular web BAS server 110 where the data is archived. A station 102 can communicate with other stations 102, regardless of whether the other stations 102 are also connected to its local web BAS server 110.
[0059]
As already mentioned, in order to support a wide range of requirements for objects in all types of equipment, the preferred embodiment of the present invention provides a Java modular environment that allows software modules to be used in a control system. It can be “plugged in” anywhere. In this way, the object can be placed in a location where it is needed and provides the best real-time performance.
[0060]
The system consists of Java class files so that it can be implemented in a platform independent manner and can be delivered on any supported platform. The core class hierarchy according to the present invention provides the system with nodes and platforms that allow such flexibility. This hierarchy is supported by a flexible approach to drivers that determine configurations for different interfaces and programmables for different platforms. In addition to the core class hierarchy, user objects can be organized hierarchically so that behavior can be inherited hierarchically and executed in a predictable manner. The hierarchy achieved in the preferred embodiment is shown in FIG.
[0061]
In this preferred embodiment, a user of object-oriented control system 100 can create and manipulate objects associated with multiple object categories. This includes, but is not limited to, the following object categories: That is, controls, applications, user interfaces, containers, LonWork ^TM ), BAC Net, Admin (Admin) and services.
[0062]
In addition, the control object category further includes the following subcategories: That is, analog input, analog output, binary input, binary output, comparison, logic, loop, math (Math), function generator, and totalizer.
[0063]
In addition, the application object category further includes the following subcategories: That is, schedule, calendar, program, analog log, binary log, and integer log.
[0064]
In addition, the user interface object category further includes the following subcategories: Bar graph, Boolean image, Bound image, Damper, Fan, Host spot, Image spectrum, Text, and Time plot.
[0065]
Further, the container object category further includes decryption and generic subcategories.
In addition, the Longwork object category further includes the following subcategories: Snvt Switch Multiplexer (Snvt Switch Mux), Snvt Switch Demultiplexer, DemoFcu, Leviton Switch, Leviton Switch 481, Action Instr AO, Action Instruction AI, Action Instruction DO, and Local Ron node.
[0066]
In addition, the BAC net object category further includes the following subcategories: That is, device, analog input, analog output, binary input, and binary output.
[0067]
In addition, the service object category further includes the following subcategories: Control Engine, UI Engine, User Access, Inter-Station Link, HTTPP Service, Web Text, Web View, Media, Program Debug, Dial Up, Long Work, Long Communication, Network Variable (Variable) Paul Scheduler, network variable manager, BAC net server, BAC net client, BAC net poll, BAC net transport, BAC net network, BAC net ethernet, error archive, error forward, and mail.
[0068]
Further, the admin object category further includes a user subcategory.
The purpose and use of these objects provided by the object-oriented control system 100 include, but are not limited to, those generally understood to be associated with each of these object categories and subcategories.
[0069]
In order to work well in a real-time environment, the control engine for the object must operate predictably and provide the user with control over the order of execution of the objects. The present invention provides such a capability. In this preferred embodiment, object characteristics are provided to specify the frequency of execution and the order of execution. In this most preferred embodiment, five different execution frequencies can be specified. Each execution frequency can be adjusted by editing the associated object properties in integer multiples of 100 milliseconds. In this most preferred embodiment, three execution orders can be specified.
[0070]
In order to provide information about site performance to remote sites, this system provides a programmable mail service that allows emails to be remoted using real-time information whenever programmed to do so.・ Send to site.
[0071]
The system provides all of its object characteristics as elements that are accessible as standard data types. As a result, the user and the program object can effectively use arbitrary characteristics. These characteristics are then exposed as Extended Markup Language (XML) for manipulation by other tools.
[0072]
This system requires a means that allows the user to create custom objects for some applications. To satisfy this need, a scripting language is defined that exposes the system in program objects for user access and control. This language is simple, uses standard object links, has access to libraries, and provides a full debugger.
[0073]
The present invention also applies the Internet compound document paradigm to the control system in a novel manner. This provides universal visibility of resources via a generic uniform resource locator (URL). These resources can be linked to each other to view the hyperlinked web of resources.
[0074]
Resources are managed by the system to ensure accessibility and effectiveness. Resources in the system include class files, executables and DLLs, media, documentation, applications, property files, databases and logs, and third party software.
[0075]
The control system must be available to a wide range of users, including facility managers, application engineers and information specialists. In general, the system provides a new and unique control interface that includes a customized browser interface to access objects and information. This interface includes workspace display, workspace editor, property display, link display and help features. Through this control interface, the user can issue commands to any object or system to change the operating characteristics.
[0076]
By housing the information management and real-time expert control system on a typical workstation, the BAS architecture according to the present invention is simplified and the customer is provided with one point of access to both information and control. The Web BAS server platform provides a common graphical user interface (GUI) for all facility management information and building control applications, based on Java-enabled web browser technology. In addition, this open and unified software environment provides a consistent configuration tool for information / fieldbus network and control system applications via the Internet using any industry standard browser.
[0077]
The web BAS server platform disclosed in this application is the first software technology of the BAS industry, which uses different BAC Net, Ronmark, and Internet / CORBA standards via a Java-enabled web browser interface. Integrated into a supported common object model application. This embodiment also integrates network management tools that support the BAS field contractor channel during planning, design, configuration, installation and maintenance of the BAC Net / Lonmark / Internet / CORBA system network.
[0078]
This scalable web BAS server software can be used in small buildings as a single-user front-end platform attached directly to the BAC Net / Lonmark Fieldbus. In large BAS facilities, this web BAS server can be configured to manage a number of network processors connected via Ethernet and to support unlimited remote web browser operator interface users. it can. For corporate customers, the Web BAS server is configured to integrate the BAS architecture into the IBM enterprise information infrastructure and / or the Groupe Schneider industrial / power system architecture.
[0079]
One significant feature of the present invention is the development of a BAS controller module (network processor). Traditional proprietary BAS controller platforms are too small in memory, speed and throughput to support multiple building service applications. Thus, each application, such as HVAC and access control, was provided with a separate controller that further decomposed into a stand-alone product that could solve the user's real problems and did not provide an overall solution. As a result, the cost of installation increased and integration between stand-alone building services solutions that were not compatible with each other was not achieved.
[0080]
These disadvantages are overcome in the present invention by connecting the BAS controller / processor technology to the interoperable BAC Net / Lonmark Fieldbus. To take advantage of this new high performance technology, the present invention uses application development capabilities that utilize available processing power. In this way, integration and multi-building service applications can be executed by the same computing platform.
[0081]
In order to overcome the limited application development capabilities of today's BAS controllers, the network processor in the present invention uses a Java application environment based on object-oriented analysis, design and programming. NP integrates multiple high-level building service applications and supports multi-vendor fieldbus solutions using Sun's powerful Java Object / Rule Engine based on JavaSoft technology is doing. Examples of network processor applications include global alarming, global scheduling, trending / data collection, diagnostic services, and demand limit / power management that integrates popular building service products It is.
[0082]
A network processor (NP) object software environment is preferably provided on the embedded controller hardware platform. The NP platform package supports multi-vendor Ronmark fieldbus and provides an Ethernet peer-to-peer network to other NPs and web BAS servers (Figure 1, BAC Net / Ronmark / See Internet Architecture).
[0083]
The present invention provides three embodiments of a field controller (FC) platform as shown in the drawings and associated documents. The FC platform preferably uses a 32-bit processor and can optionally be connected via an Echelon coprocessor to an interoperable BAC Net / Ronmark fieldbus. These platforms use a real-time operating system that supports Java object / rule engines for applications. The FC is configured by the Web BAS server on the fieldbus or through the FC's local RS232 / modem port or video modem interface.
[0084]
The first FC package supports locally attached terminal block input / output modules made by Groupe Schneider. This integrated design approach is very flexible and cost effective for high-end industrial and commercial controller applications. The BAC Net / Lonmark object / rule engine can use any local input / output data or any fieldbus device data in its powerful application environment.
[0085]
The second 32-bit field controller platform attached to the fieldbus does not support local attached inputs / outputs, but has an integrated, inexpensive programmable operator interface and BAC Net / Lonmark object・ Including engine. The web BAS server configuration tool can program a flexible operator interface with control and data access to any node device on the fieldbus network.
[0086]
The third embodiment of the field controller package is integrated using a video cable modem to provide a low cost internet connection to a small building for remote control and data access by a web BAS server. provide.
[0087]
The operating elements of this system are each modeled as an object, simplifying integration and use. This includes user presentation, network management, network control, real-time control, and device objects.
[0088]
As another feature of the present invention, in order to avoid the constant Internet connection to the client and the relatively high cost of long distance calls from the server to the client, the server uses a simple dial-up notification mechanism to It is causing the connection to the server to be released. In operation, the server calls the modem attached to the client and disconnects the call before the client answers. On the client side, this is recognized as the server seeking contact. In response to this call, the client calls a local ISP that has a monthly, inexpensive service account. The client then establishes a connection to the server via the Internet. According to this mechanism, it is possible to avoid charging for one call or one minute by limiting access charging to a monthly amount charged by the ISP.
[0089]
Thus, using object-oriented software, BAC Net, Ronmark, CORBA, Java, and Internet systems, general object models for distributed applications in a multi-vendor open system environment that supports multiple industry standards A control system and method have been described for integration into the system. The control system and method according to the present invention provides both predefined objects and user-defined objects in one control system. System data integrity and persistence is maintained and distributed by using archiving and synchronization techniques. The characteristics associated with the device are dynamically updated to reflect the external interface characteristics of the device.
[0090]
This application incorporates the US output entitled “System and Method for Object-Oriented Control of Diverse Electromechanical System Using a Computer Network” filed May 14, 1999 by Gerald Frank et al.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is composed of FIG. 1 and FIG. 1A. FIG. 1 is a preferred general architecture of an object-oriented control system including clients, stations, foreign devices, and remote hosts. FIG. 1A illustrates different types of stations in an object-oriented control system.
FIG. 2 shows another embodiment of an object-oriented control system configuration in the form of a field controller system, in which case the client is a LonMark ^TM ) Access a single field controller that manages the fieldbus.
FIG. 3 shows another embodiment of an object-oriented control system configuration in the form of a small web BAS server system, where the client manages a single web BAS that manages the Ronmark Fieldbus Access the server.
FIG. 4 shows a preferred embodiment of an object-oriented control system configuration in the form of a two-level system, in which a web BAS server is a combination of a network processor, field controller and BAC net device Manage directly.
FIG. 5 shows that another embodiment of the configuration of an object-oriented control system having the form of a three-level system can also be provided, in which case the Web BAS server directly manages the network processor The network processor manages the field controller.
FIG. 6 shows another embodiment of the configuration of an object-oriented control system having a distributed system configuration, in which a collection of large or small systems are connected and managed via a remote host.
FIG. 7 is a description of a preferred embodiment of a permanent, real-time information synchronization manager for an object oriented control system.
FIG. 8 is an overall view of an object class hierarchy of an object-oriented control system.
FIG. 9 illustrates communication between a station and a client of a preferred embodiment of an object-oriented control system.
FIG. 10 further illustrates communication between the station and client of the preferred embodiment of the object-oriented control system.
FIG. 11 illustrates the architecture of a preferred embodiment of an object-oriented control system.

Claims

An object-oriented control system,
A client providing access to the object-oriented control system and control and monitoring of the object-oriented control system via an electronic network;
A foreign device that cannot be directly controlled by using downloadable Java-based objects;
A station that integrates the external device into the object-oriented control system using a common object model, manages other stations, and functions as a master for the local system, where the master is responsible for all configuration A station (102) that provides a permanent backup of information;
A flexible and open architecture capable of supporting multiple different configurations of the client, external device and station;
Multiple objects defined by the user,
Multiple object properties,
Multiple object categories,
Object creation means that allows a user to create and modify the object and the property according to a plurality of the object categories;
Multi-level security means for providing access to and modification of information associated with an object according to a security level;
A plurality of predefined objects coexisting with the user-defined objects;
A permanent, real-time information synchronization manager (200) that maintains system data integrity through the use of archiving and synchronization throughout the object-oriented control system;
The core class hierarchy of the object,
A control engine (212) that provides execution of the object in the order and frequency defined in the object;
A programmable email service that sends email notifications containing real-time data to a remote site;
An object-oriented control system comprising:

2. The object-oriented control system according to claim 1, wherein the object creating means further comprises a dynamic device external interface update capability for dynamically updating or adding external interface object characteristics associated with the external device. Characteristic object-oriented control system.

2. The object-oriented control system according to claim 1, wherein access to the object-oriented control system and control and monitoring of the object-oriented control system from a position that is not physically the same as other components of the object-oriented control system. An object-oriented control system, further comprising a remote host that enables the above.

An object-oriented control system,
Access means that allow a user to control and monitor objects of the object-oriented control system using an electronic network;
An integration means for controlling and monitoring a plurality of external devices by the object-oriented control system using a common object model by the integration means;
Management means that operates at a station and allows the station to control and monitor other stations, including the ability to function as a master of a local system;
A new user object creation means that allows a user to create and modify objects according to multiple object categories;
Multi-level security measures that prohibit access to and modification of information associated with an object;
Control engine means for providing execution of the objects in the order and frequency defined in the objects;
A programmable email means to send email notifications containing real-time data to a remote site;
An object-oriented control system comprising:

An object-oriented control system control method,
The system provides one or more clients, accesses the object-oriented control system via a network, controls or monitors the object-oriented control system;
The system maintains a common object model to represent system information in the object-oriented control system;
The system maintains one or more objects in the common object model;
The system maintains a configuration of the one or more clients, one or more external devices and one or more stations, the one or more stations including the one or more external devices; Operable to integrate into the object-oriented control system via a common object model, wherein the one or more external devices are not directly controllable by a downloaded object;
The system maintains integrity of system data through the object-oriented control system by using archiving and synchronization;
The system controlling access to the one or more objects in the common object model by multi-level security measures;
The system controlling the order of execution of the one or more objects;
A method comprising the steps of:

6. The method of claim 5, wherein the system further comprises the step of providing a custom programming language to create and modify objects of the object oriented control system.

The method of claim 5, wherein
The system groups objects into containers to facilitate display at various levels of detail;
The system organizes objects according to a core class hierarchy;
The method of further comprising.

6. The method of claim 5, wherein the system further comprises the step of synchronizing execution of a plurality of tasks.

6. The method of claim 5, wherein the system further comprises providing system performance data to one or more remote sites.

10. The method of claim 9, wherein the step of providing system performance data includes the step of sending an email that includes the system performance data.