JP2001502085A - 分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークをデバッグし、チューニングする方法および機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バス上で到達可能となるように（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｖｅｌｙ）リンクされる１組のフィールドデバイスにより実現される分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークをデバッグし、チューニングするためのシステムおよび方法は、フィールドデバイスによって実行される多くのプロセス制御機能および通信機能のそれぞれの実行をスケジュールし、プロセス制御スキームが自動的にまたは条件付で割り込まれ、それによってプロセス制御ネットワークのデバッグおよび／またはチューニングを可能にする、プロセス制御スキームおよびインジケータを定義する操作スケジューラを含む。コントローラは示されるフローロケーションでプロセス制御スキームの実行を中断し、プロセスデータをユーザに通信し、現在または過去のプロセスの状態をユーザに表示し、プロセス制御スキームの動作を実行する前にユーザ入力を待機する。チューニングモードでは、コントローラは、プロセスパラメータデータに基づいたプロセス制御スキーム内で使用される、取得のような新規チューニングパラメータを決定するプロセスパラメータに関するデータを、チューニングデバイスまたはユーザへ送達する。

Description

【発明の詳細な説明】 分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークをデバッグし、チューニング する方法および機器 関連出願 これは、１９９６年１０月４日に出願された米国特許出願連続番号第０８／７ ２６，２６３号の一部継続出願である。 発明の分野 本発明は、概してプロセス制御ネットワークに関し、特に分散型制御機能を有 するプロセス制御ネットワークをデバッグし、チューニングする際に使用するた めの方法および機器に関する。 関連する技術 化学プロセス、石油プロセス、およびその他の製造プロセスおよび精製プロセ スのような大型プロセスは、プロセスパラメータを測定、制御し、それによって プロセスの制御を達成するために、多様な場所に配置される多数のフィールドデ バイスを含んでいる。これらのフィールドデバイスとは、例えば、弁およびスイ ッチなどの制御部品だけではなく温度センサ、圧力センサおよび流量センサのよ うなセンサであることもある。歴史的に、プロセス制御産業は、液位計および圧 力計を手作業で読み取ったり、バルブホイールを回すなどの手作業の動作を使用 し、プロセス内の測定フィールドデバイスおよび制御フィールドデバイスを運転 してきた。２０世紀に始まったプロセス制御産業は、局所的な空気式調節計の使 用を開始し、局所的な空気式調節計、送信機、および弁位置決め装置が、一定の プラント 要素の制御を達成するためにプロセスプラント内のさまざまな場所に配置された 。マイクロプロセッサをベースにした分散型制御システム（ＤＣＳ）が１９７０ 年代に出現し、分散型電子プロセス制御が、プロセス制御産業で一般的になった 。 知られているように、ＤＣＳは、プロセス中に配置される電子センサ、送信機 、電流・圧力変換器、弁位置決め器などの多数の電子監視制御装置に接続される プログラマブル論理コントローラのようなアナログコンピュータまたはデジタル コンピュータを含む。ＤＣＳコンピュータは、いくつかの総合的な制御スキーム に従ってプロセスパラメータの測定および制御を達成するために、集中化された 、および頻繁に複雑な制御スキームを記憶し、実現する。しかしながら、通常、 ＤＣＳによって実現される制御スキームは、同様にＤＣＳの拡大、アップグレー ド、再プログラムおよび保守を、ＤＣＳのプロバイダがこれらの活動のどれかを 実行するためには一体となって関与しなければならないという理由から、困難か つ高価にするＤＣＳ製造メーカに独占的なものになっている。さらに、特定のＤ ＣＳが使用または接続することができる装置は、ＤＣＳの独占的な性質、および ＤＣＳプロバイダが、一定のデバイスや他のベンダにより製造されるデバイスの 機能をサポートしない可能性があるという事実のために制限されることがある。 独占的なＤＣＳの使用に固有な問題点のいくつかを克服するために、プロセス 制御産業は、さまざまな製造メーカにより製造されたフィールドデバイスを同じ プロセス制御ループ内でいっしよに使用できるようにする、例えばＨＡＲＴプロ トコル、ＰＲＯＦＩＢＵＳプロトコル、ＷＯＲＬＤＦＩＰプロトコル、ＬＯＮＷ ＯＲＫＳプロトコル、Ｄｅｖｉｃｅ−Ｎｅｔプロトコル、およびＣＡＮプロトコ ルのような多数の標準開放通信プロ トコルを開発してきた。実際、これらのプロトコルの内の１つに準拠するフィー ルドデバイスは、たとえそのフィールドデバイスがＤＣＳコントローラ製造メー カ以外の製造メーカによって製造されていても、ＤＣＳまたはそのプロトコルを サポートする他のコントローラと通信し、それにより制御されるためにプロセス で使用することができる。 さらに、いまでは、プロセス制御業界内には、プロセス制御を分散し、それに よってＤＣＳコントローラを簡略化するか、ＤＣＳコントローラに対するニーズ を大きく排除する動きが出てきている。分散化制御は、弁位置決め装置、送信機 などのプロセス制御装置に１つまたは複数のプロセス制御機能を実行させ、他の プロセス制御装置によって使用されるバス構造全体でデータを通信することによ り得られる。制御機能を実現するために、各プロセス制御装置は、標準開放通信 プロトコルを使用して他のプロセス制御装置と通信する能力だけではなく、１つ または複数の基本制御機能を実行することができるマイクロプロセッサを含む。 このようにして、さまざまな製造メーカによって製造されたフィールドデバイス は、互いに通信し、ＤＣＳの介入を受けずに１つまたは複数のプロセス制御機能 や制御ループを実行するためにプロセス制御ループ内で相互接続することができ る。現在、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮＴＭ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（これ以降「Ｆｉｅｌ ｄｂｕｓプロトコル」）として知られているフィールドバス財団（Ｆｉｅｌｄｂ ｕｓ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ）によって公表されているデジタル二線式ループプ ロトコルは、さまざまな製造メーカによって製造されるデバイスが、１つのプロ セス内で分散化制御を達成するために標準バスを介して相互運用し、互いと通信 できるようにする１つの開放通信プロトコルである。 前記に注記されたように、プロセス制御機能の分散化は、同様に、プロセス制 御ネットワークのための制御スキームを実現、変更またはアップグレードするた めにプロセスオペレータがＤＣＳ製造メーカに依存する必要性を削減する独占的 なＤＣＳの必要性を簡略化、場合によっては排除する。事実上、基本プロセス制 御機能を標準通信バスにより相互接続されるフィールドデバイス内に配置するこ とにより、プロセスを構成し直したり、アップグレードしたり、拡大したり、そ れ以外の場合にはフィールドデバイスが互いに通信する方法を構成し直すことに より、変更することが可能になる。ただし、制御機能を実行するデバイスのすべ てが１つの開放通信規格に準拠しているため、このような通信再構成は、比較的 簡単である。その結果、このような制御スキームの再構成は、ある特定の製造メ ーカの独占情報を必要または使用したり、独占的な方法でのデバイスの再プログ ラミングを必要とすることはない。さらに、分散化制御は、プロセス制御装置の それぞれがＤＣＳや他のコントローラに直接接続される必要はないが、代わりに デバイスのすべてを１つのバスタイプアーキテクチャを使用して同時に接続する ことができるため、プロセス環境内で必要とされるワイヤの数や長さを削減する 。また、分散化制御を行うと、各信号が移動しなければならない距離が短くなっ たため、および典型的にはＤＣＳコントローラで発生するデータフローボトルネ ックが削減されるために、プロセスの総体的な制御速度が加速される結果となる 。 正確には、さまざまな制御機能が、プロセス制御ネットワーク全体に分散され るいろいろなデバイスにより異なるときに実現されるために、分散化制御はプロ セス制御ネットワークをさらに構成し直しやすくする一方で、例えばネットワー クの起動 などのプロセス制御ネットワークをデバッグし、チューニングする手順をはるか に困難にする。実際、Ｆｉｅｌｄｂｕｓネットワークなどの分散化された制御機 能を有するプロセス制御ネットワークは、バス上で同期通信を使用しきわめて複 雑に対話し、そのため多様な制御要素と機能デバイスの間の対話をモデル化する のが困難であり、プロセス制御システムの設計に一体となって関与していなかっ たオペレータによって完全に理解されない可能性がある、多くの制御要素および 機能デバイスを含む。最大の複雑度と操作難易度が、プロセスネットワークが初 めて初期化されるとき、つまり「オンラインにされる」ときに生じるのは言うまで もない。不安定になるプロセス制御ネットワークは、特に石油とガスのパイプラ イン用途、原子力発電所、化学処理用途、および類似物などにおいてきわめて危 険であるため、初期化プロセスは、一般的にはかなりの技能を必要とする。さら に、プロセス制御システムがいったん稼動中になると、システムのチューニング または再チューニングが必要となることがある。 分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークは、異なる動作のそれぞれ をステップごとに実行したり、プロセス制御スキームのデバッグとチューニング を可能にするために所定の時間で停止するようにプログラムできる総合的な制御 アルゴリズムを記憶する集中制御装置を含まないため、これらのシステムがオン ラインにされるときにそれらのシステムをデバッグすることは困難であり、これ らのシステムをチューニングし直すことは困難となる可能性がある。実際、総合 的な制御スキームのさまざまな機能は、バス上で発生する同期通信に基づき、プ ロセス制御ネットワーク内の異なった場所で実行され、これらの異なった制御機 能は所定の時間に実現するようにスケジュー ルされるため、そのすべてが、新規制御スキームを実現するときや、プロセス制 御スキームをデバッグまたはチューニングし直すときに有利である、可変値など を表示するために多様なポイントで制御スキームを停止し、制御スキームを通し て一度に１つづつ動作を実行したり、制御スキームをチューニングし直すための 機構はない。 発明の要約 本発明は、分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークをデバッグし、 チューニングするための方法および機器を目的とする。本発明の１つの態様に従 って、分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークの初期化およびチュー ニングの間、方法は、実行中のプロセスループを停止し、ユーザに表示するため にプロセス制御情報を保存する。それ以降、ユーザによって命令されると、方法 はプロセス制御ネットワークの実行を続行し、システムエラーを隔離、つまり「 バグ」する。また、方法は、制御機能パラメータをループ実行速度でリアルタイ ムで監視し、保存し、プロセス制御ネットワークをチューニングしたり、チュー ニングし直す際に有効である「トレース」機能を提供する。 本発明の別の態様に従って、方法および機器は、選択されたプロセス制御パラ メータをチューニングするためのリクエストを受け取り、バス上でパラメータを 調整し、プロセス制御ループ内でリアルタイムで制御機能の入力パラメータと出 力パラメータを監視し、オペレータが、分散型制御機能を有するプロセス制御ル ープが適切にチューニングされているかどうかを判断できるようにする。 本発明のさらなる態様に従って、二線式両方向デジタル通信 環境で動作するプロセス制御ループは、プロセス制御ループの実行中にリアルタ イムでプロセス制御変数およびその変数を記憶するメモリにアクセスするための 制御論理回路を含む。プロセス制御変数は、プロセス制御ループ内のデバイスが 局所的に、またはプロセス制御ループに接続または結合されるホストデバイスに 周辺で使用できる可能性がある。１つの実施例においては、プロセス制御ループ は、１つまたは複数のブレークポイントを定義し、特定のイベント、条件または プログラムコード実行アドレスが発生するブレークポイントまで実行するように 制御ループに命令するルーチンを含む可能性がある。また、プロセス制御ループ は、プロセス制御スキームのそれ以降の機能ブロックを単一ステップで進むため に、ブレークポイントの発生時に、またはそれ以外のフロー制御位置で有効であ るルーチンを含む可能性もある。 ブレークポイントは、制御機能の間と、プロセス制御ループ内のプロセス制御 装置内に記憶される制御機能の内側の両方で実現してよい。例えば、１つのブレ ークポイントが、データがバス上でフィールドデバイスの中にラッチされてから 設定され、第２ブレークポイントが、フィールドデバイスが制御機能を実行して から設定されることがある。別の例では、第１ブレークポイントは、制御アルゴ リズムが実行されてからではあるが、データが同じまたは異なるプロセス制御デ バイス内に存在することがある別の制御機能に転送される前に設定されるが、第 ２ブレークポイントは、データがあるデバイスから別のデバイスに伝送された後 であるが、次のプロセス制御機能に対応するアルゴリズムが実行を開始する前に 設定される。 本発明の方法および機器を使用すると、分散型制御機能を有するプロセス制御 ネットワーク内でプロセス制御スキームを単 一ステップで進み、所定のブレークポイントでのようなプロセス制御スキームを 停止させる能力のために、診断試験時間が大幅に縮小される。 図面の簡単な説明 図１は、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルを使用する例のプロセス制御ネットワー クの概略ブロック図である。 図２は、その中の３つの機能ブロックのセットを有するＦｉｅｌｄｂｕｓデバ イスの概略ブロック図である。 図３は、図１のプロセス制御ネットワークのデバイスのいくつかの中での機能 ブロックを示す概略ブロック図である。 図４は、図１のプロセス制御ネットワーク内のプロセス制御ループの制御ルー プ概略図である。 図５は、図１のプロセス制御ネットワークのバスのセグメントのマクロサイク ルのタイミング概略図である。 図６Ａは、図１のプロセス制御ネットワークをデバッグする上で使用するため のブレークポイントルーチンの動作を示すフローチャートである。 図６Ｂは、図１のプロセス制御ネットワークをデバッグする上で使用するため のステップルーチンの動作を示すフローチャートである。 図６Ｃは、図１のプロセス制御ネットワークをチューニングする上で使用する ためのチューニングルーチンの動作を示すフローチャートである。 図７は、チューニングルーチンの間の図４のプロセス制御ループでの機能ブロ ックのセットの動作を示す概略ブロック図である。 図８は、本発明に従ったブレークポイント単一ステップおよ びチューニングを可能にするトレースチューニング機能ブロックの図である。 好ましい実施例の説明 本発明のプロセス制御ネットワークをデバッグし、チューニングするための方 法および機器は、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ（フィールドバス）デバイスのセットを使用 し、分散化または分散型手法でプロセス制御機能を実現するプロセス制御ネット ワークといっしょに詳細に説明されるが、本発明のデバッグおよびチューニング の方法と機器が、二線式バス以外に依存するプロトコル、およびアナログ通信だ け、またはアナログ通信とデジタル通信の両方をサポートするプロトコルを含む 、それ以外のタイプのフィールドデバイスと通信プロトコルを使用して、分散型 制御機能を実行するプロセス制御ネットワークとともに使用できることが注記さ れなければならない。したがって、このプロセス制御ネットワークがＨＡＲＴ（ ハート）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（プロフィバス）などの通信プロトコル、または現 在存在するか、将来開発される可能性のあるそれ以外の任意の通信プロトコルを 使用するとしても、例えば、本発明のデバッグし、チューニングする方法および 機器は、分散型制御機能を実行する任意の制御プロセスネットワークで使用する ことができる。 本発明のデバッグし、チューニングする方法および機器の詳細を説明する前に 、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル、このプロトコルに従って構成されたフィールド デバイス、およびＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルを使用するプロセス制御ネットワ ーク内で通信がどのように発生するのかについての一般的な説明が示される。た だし、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルはプロセス制御ネットワーク内で使用するた めに開発された比較的新しい全デジ タル通信プロトコルである一方で、このプロトコルが技術で既知であり、出版、 配布され、とりわけテキサス州オースティン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）に本 拠がある非営利団体であるＦｉｅｌｄｂｕｓ財団から入手できる多数の記事、パ ンフレット、および仕様書に詳細に説明されていることを理解する必要がある。 特に、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル、およびＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルを使用 するデバイスと通信し、そのデバイスにデータを記憶する手法は、ここに全体的 に参照して組み込まれる、フィールドバス財団の通信技術仕様書およびユーザレ イヤ技術仕様書として知られるマニュアルに詳しく説明される。 Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルは、計器または例えば工場やプラントなどのプロ セス制御環境に位置するセンサ、アクチュエータ、コントローラ、弁などの「フ ィールド」装置を相互接続する二線式ループつまりバスへの標準化された物理イ ンタフェースを提供する、全デジタル、シリアル両方向通信プロトコルである。 Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルは、実質的には、プロセス設備内にフィールド計器 （フィールドデバイス）用ローカルエリアネットワークを提供し、これらのフィ ールドデバイスがプロセス全体で分散された場所にある制御機能を実行し、総合 的な制御戦略を実現するためにこれらの制御機能が実行される前後に互いに通信 できるようにする。Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルは制御機能をプロセス制御ネッ トワーク全体に分散できるようにするため、それは典型的にはＤＣＳ（分散型制 御システム）と対応する集中プロセスコントローラの複雑度を削減するか、その 必要性をまったく排除する。 図１を参照すると、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルを使用するプロセス制御ネッ トワーク１０は、プログラム論理コントローラ（ＰＬＣ）１３、多くのコントロ ーラ１４、別のホストデバ イス１５、およびフィールドデバイス１６，１８，２０，２２，２４，２６，２ ８，３０、および３２のセットなどの多くのそれ以外のデバイスに、二線式Ｆｉ ｅｌｄｂｕｓループつまりバス３４を介して接続されるホスト１２を含むことが ある。バス３４は、ブリッジデバイス３０および３２によって分離される、さま ざまなセクションまたはセグメント３４ａ、３４ｂ、および３４ｃを含む。セク ション３４ａ、３４ｂ、および３４ｃのそれぞれは、バス３４に接続されるデバ イスのサブセットを相互接続し、後述されるようにデバイス間の通信を可能にす る。言うまでもなく、図１のネットワークは説明のためだけであり、プロセス制 御ネットワークをＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルを使用して構成できるそれ以外の 多くの方法がある。典型的には、構成者は、フィールドデバイスがバス３４から 取り除かれるときに新しいフィールドデバイスがバス３４に接続される時点を認 識し、フィールドデバイス１６〜３２により生成されるデータを受け取り、ホス ト１２または何らかの手法でホスト１２に接続されるそれ以外のデバイス内に位 置することがある１つまたは複数のユーザ端末とインタフェースするだけではな く、（そのそれぞれが通信、および場合によっては制御機能を実行することがで きるマイクロプロセッサを含むという点で「スマート」なデバイスである）デバ イスのそれぞれをセットアップしたり、構成する責任を負うホスト１２のような デバイスの内の１つに位置する。 バス３４は、二線式の、純粋にデジタルな通信をサポートするか、可能にし、 フィールドデバイス１６〜３２のようなそれに接続されるデバイスの任意のもの またはすべてに電力信号を提供することがある。代わりに、デバイス１２〜３２ のどれかまたはすべてが専用の電源を備えたり、別個のワイヤ（図示さ れていない）を介して外部電源に接続されることがある。デバイス１２〜３２は 、複数のデバイスがバスセグメント３４ａ、３４ｂ、および３４ｃを構成する同 じワイヤの組に接続される標準型バスタイプコネクションでバス３４に接続され ているとして図１に説明されているが、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルは、各デバ イスが（通常４〜２０ｍＡのアナログＤＣＳシステムに類似する）別個の二線式 組を介してコントローラまたはホストに接続される２地点間通信、および各デバ イスが、例えばプロセス制御ネットワーク内のフィールドデバイスの内の１つで のジャンクションボックスや端末領域である場合がある二線式バスでの１つの共 通ポイントに接続されるツリー、つまり「支線」コネクションを含むその他のデ バイス／ワイヤトポロジを可能にする。 データは、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルに従って同じまたは異なる通信ボーレ ートつまり速度で、異なるバスセグメント３４ａ、３４ｂ、および３４ｃ上を送 信されることがある。例えば、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルは、図１のバスセグ メント３４ｂと３４ｃによって使用されているとして示される毎秒３１．２５Ｋ ｂｉｔの通信速度（Ｈ１）、および通常、高度プロセス制御、遠隔入出力、およ び高速工場自動化用途に使用され、図１のバスセグメント３４ａによって使用さ れているとして示される毎秒１．０Ｍｂｉｔおよび／または毎秒２．５Ｍｂｉｔ （Ｈ２）通信速度を提供する。同様に、データは、電圧モードシグナリングまた は電流モードシグナリングを使用して、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルに従ったバ スセグメント３４ａ、３４ｂ、および３４ｃ上で送信されることがある。言うま でもなく、バス３４の各セグメントの最大長は、厳密に制限されていないが、代 わりにそのセクションの通信速度、ケーブル種類、ワイ ヤサイズ、バス電力オプションなどによって決定される。 Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルは、バス３４に接続できるデバイスを３つのカテ ゴリ、つまり基本デバイス、リンクマスタデバイス、およびブリッジデバイスに 分類する。（図１のデバイス１８，２０，２４、および２８などの）基本デバイ スは通信する、つまりバス３４上でまたはバス３４から通信信号を送受すること ができるが、バス３４で発生する通信の順序またはタイミングを制御することは できない。（図１のホスト１２だけではなく、デバイス１６、２２および２６な どの）リンクマスタデバイスは、バス３４上で通信し、バス３４上で通信信号の フローおよびタイミングを制御することができるデバイスである。（図１のデバ イス３０および３２などの）ブリッジデバイスは、さらに大きなプロセス制御ネ ットワークを作成するために、Ｆｉｅｌｄｂｕｓの個々のセグメントや分岐で通 信し、相互接続するように構成されたデバイスである。希望される場合、ブリッ ジデバイスは、バス３４の異なるセグメント上で使用される異なるデータ速度お よび／または異なるデータシグナリングフォーマットの間で変換し、バス３４の セグメントの間で移動する信号を増幅し、バス３４のさまざまなセグメントの間 で流れる信号を濾波し、ブリッジが結合される先のバスセグメントの１つでデバ イスによって受信されるように当てられたそれらの信号だけを通す、および／ま たはバス３４の異なるセグメントをリンクするために必要なそれ以外の処置を講 じることがある。異なる速度で動作するバスセグメントを接続するブリッジデバ イスは、ブリッジのさらに低速のセグメント側でリンクマスタ機能を備えなけれ ばならない。ホスト１２と１５、ＰＬＣ１３、およびコントローラ１４は、任意 のタイプのフィールドバスデバイスでよいが、通常はリンクマスタデバイスとな る。 デバイス１２〜３２のそれぞれはバス３４で通信する機能を備え、重要なこと に、バス３４上での通信信号を介してプロセスから、または別のデバイスから、 デバイスによって取得されるデータを使用して１つまたは複数のプロセス制御機 能を独立して実行する機能を備える。したがって、Ｆｉｅｌｄｂｕｓデバイスは 、過去においてはＤＣＳの集中デジタルコントローラにより実行されていた総合 的な制御戦略の部分を直接実現することができる。制御機能を実行するために、 各Ｆｉｅｌｄｂｕｓデバイスは、デバイス内のマイクロプロセッサで実現される １つまたは複数の標準化された「ブロック」を含む。特に、各Ｆｉｅｌｄｂｕｓ デバイスは、１つのリソースブロック、ゼロ個または１個以上の機能ブロック、 およびゼロ個または１個以上の変換器ブロックを含む。これらのブロックはブロ ックオブジェクトと呼ばれる。 リソースブロックは、例えばデバイスタイプ、デバイス改訂表示、他のデバイ スに特殊な情報がデバイスのメモリ内で入手できる場所の表示などを含むＦｉｅ ｌｄｂｕｓデバイスの特性のいくつかに関するデバイスに特殊なデータを記憶し 、通信する。さまざまなデバイス製造メーカが異なるタイプのデータをフィール ドデバイスのリソースブロックに記憶するが、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルに準 拠する各フィールドデバイスはデータを記憶するリソースブロックを含む。 機能ブロックは、フィールドデバイスに関連する入力機能、出力機能、または 制御機能を定義し、実現するので、機能ブロックは、通常、入力機能ブロック、 出力機能ブロック、および制御機能ブロックと呼ばれる。しかし、ハイブリッド 機能ブロックのようなそれ以外のカテゴリの機能ブロックが存在、または将来開 発される可能性がある。各入力または出力機能ブロッ クは、（プロセス測定デバイスからのプロセス変数のような）少なくとも１つの プロセス制御入力または（作動デバイスに送信される弁位置のような）プロセス 制御出力を作成するが、各制御機能ブロックは（性質が独占的である可能性があ る）アルゴリズムを使用し、１つまたは複数のプロセス入力および制御入力から 、１つまたは複数のプロセス出力を作成する。標準的な機能ブロックの例は、ア ナログ入力（ＡＩ）、アナログ出力（ＡＯ）、バイアス（Ｂ）、制御セレクタ（ ＣＳ）、分離入力（ＤＩ）、分離出力（ＤＯ）、手動ローダ（ＭＬ）、比例／微 分（ＰＤ）、比例／積分／微分（ＰＩＤ）、率（ＲＡ）、および信号セレクタ（ ＳＳ）機能ブロックを含む。ただし、他の種類の機能ブロックが存在し、新しい タイプの機能ブロックが定義または作成され、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ環境で動作する 可能性がある。 変換器ブロックは、機能ブロックの入力および出力を、センサおよびデバイス アクチュエータのようなローカルハードウェアデバイスを結合し、機能ブロック が、ローカルセンサの出力を読み取り、ローカルデバイスに弁部材を移動するな どの１つまたは複数の機能を実行するように命令する。変換器ブロックは、通常 、ローカルデバイスによって送達される信号を解釈し、ローカルデバイスのタイ プ、ローカルデバイスに関連する較正情報などを識別する情報などの、ローカル ハードウェアデバイスを適切に制御するために必要な情報を記憶する。 大部分の機能ブロックは、所定の基準に基づいて警報やイベント表示を作成す ることができ、さまざまなモードで異なるように動作することができる。一般的 には、機能ブロックは、例えば、ある機能ブロックのアルゴリズムが自動的に動 作する自動モードで、例えば、機能ブロックの入力または出力が手動で 制御されるオペレータモードで、ブロックが動作しない休止モード、ブロックの 動作が別のブロックの出力から影響を受ける（によって決定される）カスケード モードで、およびリモートコンピュータがブロックのモードを決定する１つまた は複数のリモートモードで動作することがある。 重要なことには、各ブロックは、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルによって定義さ れる標準的なメッセージフォーマットを使用して、Ｆｉｅｌｄｂｕｓバス３４上 で同じまたは異なるフィールドデバイス内の他のブロックと通信することができ る。その結果、（同じデバイスまたは別のデバイスの）機能ブロックの組み合わ せは、１つまたは複数の分散化制御ループを作成するために互いに通信できる。 したがって、例えば、１つのフィールドデバイスでのＰＩＤ機能ブロックは、第 ２フィールドデバイス内のＡＩ機能ブロックの出力を受け取り、データを第３フ ィールドデバイス内のＡＯ機能ブロックに送達し、フィードバックとしてＡＯ機 能ブロックの出力を受け取り、ＤＣＳコントローラとは別個で、それから離れた プロセス制御ループを作成するために、バスを介して接続されることがある。こ のようにして、機能ブロックの組み合わせは、集中ＤＣＳ環境から制御機能を移 動し、ＤＣＳマルチ機能コントローラが監督機能または調整機能を実行できるよ うにしたり、それらを完全に全体で排除できるようにする。さらに、機能ブロッ クは、プロセスの容易な構成のためのグラフィックによるブロック指向型構造を 提供し、これらのブロックは１つの一貫した通信プロトコルを使用できるため、 異なる供給業者のフィールドデバイスの間での機能の分散を可能にする。 ブロックオブジェクトを含み、実現することに加え、各フィールドデバイスは 、リンクオブジェクト、傾向オブジェクト、 警報オブジェクト、およびビューオブジェクトを含む１つまたは複数のオブジェ クトを含む。リンクオブジェクトは、フィールドデバイスの内部で、およびＦｉ ｅｌｄｂｕｓバス３４全体の両方で（機能ブロックのような）ブロックの入力と 出力の間のリンクを定義する。 傾向オブジェクトは、図１のホスト１２やコントローラ１４のような他のデバ イスによるアクセスのための機能ブロックパラメータの局所的な傾向変動を可能 にする。傾向オブジェクトは、例えば機能ブロックパラメータなどに関する短期 履歴データを保持し、このデータを非同期でバス３４を経由して他のデバイスや 機能ブロックに報告する。警報オブジェクトは、バス３４上で警報およびイベン トを報告する。これらの警報またはイベントは、デバイスまたはデバイスのブロ ックの内の１つで発生するイベントに関係することがある。ビューオブジェクト は、標準的な人間／機械インタフェースで使用されるブロックパラメータの事前 に定義されるグループ分けであり、ときどき表示するために他のデバイスに送信 できる。 図２を参照すると、例えば図１のフィールドデバイス１６〜２８の内のどれか である可能性がある３つのＦｉｅｌｄｂｕｓデバイスが、リソースブロック４８ 、機能ブロック５０，５１または５２、および変換器ブロック５３と５４を含む として示されている。フィールドデバイスでは、（入力機能ブロックである場合 がある）機能ブロック５０が、変換器ブロック５３を通して、例えば温度センサ 、設定ポイント表示センタなどである場合があるセンサ５５に結合される。第２ デバイスでは、（出力機能ブロックである場合がある）機能ブロック５１が、変 換器ブロック５４を通して、弁５６のような出力装置に結合される。第３デバイ スでは、（制御機能ブロックである場合が ある）機能ブロック５２は、機能ブロック５２の入力パラメータの傾向を変動す る（ｔｒｅｎｄｉｎｇ）ためにそれと関連する傾向オブジェクト５７を有する。 リンクオブジェクト５８は、関連するブロックのそれぞれのブロックパラメー タを定義し、警報オブジェクト５９は関連するブロックのそれぞれに警報または イベント通知を提供する。ビューオブジェクト６０は、機能ブロック５０，５１ 、および５２のそれぞれに関連し、それらが関連する機能ブロックのデータリス トを含むまたは分類する。これらのリストには、さまざまな定義されたビューの セットのそれぞれに必要な情報が含まれている。言うまでもなく、図２のデバイ スは単に例示的であり、ブロックオブジェクト、リンクオブジェクト、警報オブ ジェクト、傾向オブジェクト、およびビューオブジェクトなどの他の数の、およ び他のタイプのブロックオブジェクトが任意のフィールドデバイスで提供される ことがある。 図３を参照すると、デバイス１６，１８および２４を位置決め装置／弁デバイ スとして、およびデバイス２０，２２，２６および２８を送信機として描くブロ ック図は、位置決め装置／弁１６、送信機２０、およびブリッジ３０に関連する 機能ブロックも示す。図３に示されるように、位置決め装置／弁１６は、リソー ス（ＲＳＣ）ブロック６１、変換器（ＸＤＣＲ）ブロック６２、および１個のア ナログ出力（ＡＯ）機能ブロック６３、２個のＰＩＤ機能ブロック６４と６５、 および１個の信号選択（ＳＳ）機能ブロック６９を含む多くの機能ブロックを含 む。送信機２０は、１個のリソースブロック６１、２個の変換器ブロック６２、 ２個のアナログ入力（ＡＩ）機能ブロック６６と６７を含む。また、ブリッジ３ ０は、リソースブロック６１およびＰＩＤ機能ブロック６８を含む。 理解されるように、図３のさまざまな機能ブロックは、多くの制御ループで（ バス３４上で通信することによって）いっしよに動作し、位置決め装置／弁１６ 、送信機２０、およびブリッジ３０の機能ブロックが位置する制御ループは、こ れらの機能ブロックのそれぞれに接続されるループ識別ブロックにより図３で識 別される。このようにして、図３に示されるように、位置決め装置／弁１６のＡ Ｏ機能ブロック６３およびＰＩＤ機能ブロック６４、および送信機２０のＡＩ機 能ブロック６６は、ＬＯＯＰ１（ループ１）として示される制御ループ内で接続 されるが、位置決め装置／弁１６のＳＳ機能ブロック６９、送信機２０のＡＩ機 能ブロック６７、およびブリッジ３０のＰＩＤ機能ブロック６８は、ＬＯＯＰ２ （ループ２）として示される制御ループでされる。位置決め装置／弁１６の他の ＰＩＤ機能ブロック６５は、ＬＯＯＰ３（ループ３）として示される制御ループ 内で接続される。 図３のＬＯＯＰ１として示される制御ループを構成する相互接続された機能ブ ロックは、図４に描かれるこの制御ループの概略図でさらに詳細に示される。図 ４からわかるように、制御ループＬＯＯＰ１は、位置決め装置／弁１６のＡＯ機 能ブロック６３とＰＩＤ機能ブロック６４、および送信機２０のＡＩ機能ブロッ ク６６の間の通信リンクにより完全に形成されている。図４の制御ループ図は、 これらの機能ブロックのプロセスおよび制御の入力と出力を接続する回線を使用 するこれらの機能ブロックの間の通信相互接続を示す。したがって、プロセス測 定またはプロセスパラメータ信号を含むことがあるＡＩ機能ブロック６６の出力 は、バスセグメント３４ｂを介して、ＡＯ機能ブロック６３の入力に到達可能と なるように（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｖｅｌｙ）結合される制御信号を含む出力 を有するＰ ＩＤ機能ブロック６４の入力に到達可能となるように結合される。例えば、弁１ ６の位置を示すフィードバック信号を含む、ＡＯ機能ブロック６３の出力は、Ｐ ＩＤ機能ブロック６４の制御入力に接続される。ＰＩＤ機能ブロック６４は、Ａ Ｉ機能ブロック６６からのプロセス測定信号とともにこのフィードバック信号を 使用し、ＡＯ機能ブロック６３の適切な制御を実現する。言うまでもなく、図４ の制御ループ図で回線によって示されるコネクションは、ＡＯ機能ブロックおよ びＰＩＤ機能ブロック６３と６４の場合でのように、機能ブロックが同じフィー ルドデバイス（例えば、位置決め装置／弁１６）内にあるときに、フィールドデ バイス内で内部的に実行されることがあるか、これらの機能は標準的なＦｉｅｌ ｄｂｕｓ同期通信を使用して二線式通信バス３４で実現されることがある。言う までもなく、他の制御ループは、他の構成で到達可能となるように相互接続され る他の機能ブロックにより実現される。 通信と制御の活動を実現し、実行するために、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルは 、物理層、通信「スタック」、およびユーザ層として識別される技術の３つの一 般的なカテゴリを使用する。ユーザ層は、（機能ブロックのような）ブロックお よび特定のプロセス制御デバイスつまりフィールドデバイス内のオブジェクトと いう形で提供される制御機能および構成機能を含む。ユーザ層は、典型的にはデ バイス製造メーカによって独占的に設計されるが、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル によって定義される標準メッセージフォーマットに従ってメッセージを送受信し 、標準的にユーザによって構成されることができなければならない。物理層およ び通信スタックは、二線式ワイヤバス３４を使用して標準化された手法でさまざ まなフィールドデバイスのさまざまなブロックの間で通信を達成するために必要 とされ、よ く知られている開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）で層化された通信モデルに よってモデル化される可能性がある。 ＯＳＩ層１に相当する物理層は、各フィールドデバイスおよびバス３４に埋め 込まれ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ伝送媒体（二線式バス３４）から受け取られる電磁信 号を、フィールドデバイスの通信スタックによる使用が可能なメッセージに変換 するために動作する。物理層は、バス３４、およびフィールドデバイスの入力と 出力でバス３４に存在する電磁信号と見なしてよい。 各Ｆｉｅｌｄｂｕｓデバイスに存在する通信スタックは、ＯＳＩ層２に相当す るデータリンク層、Ｆｉｅｌｄｂｕｓアクセスサブレイヤ（ｓｕｂｌａｙｅｒ） 、およびＯＳＩ層６に相当するＦｉｅｌｄｂｕｓメッセージ指定層を含む。Ｆｉ ｅｌｄｂｕｓプロトコルではＯＳＩ層３〜５用の対応する構造はない。ただし、 フィールドバスデバイスのアプリケーションは層７を含むが、ユーザ層はＯＳＩ プロトコルでは定義されていない層８である。通信スタック内の各層が、Ｆｉｅ ｌｄｂｕｓバス３４で送信されるメッセージまたは信号の一部を符号化または復 号かする責任を負う。その結果、通信スタックの層は、プリアンブル、フレーム 開始デリミタとフレーム終了デリミタのようなＦｉｅｌｄｂｕｓ信号の一定の部 分を追加または削除し、場合によってはＦｉｅｌｄｂｕｓ信号のフレーム除去（ ｓｔｒｉｐｐｅｄ）部分を復号化し、信号やメッセージの残りがどこで送信され なければならないのか、または信号が、例えば受信フィールドデバイス内にない 機能ブロックのメッセージやデータを含んでいるために廃棄されなければならな いかどうかを特定する。 データリンク層は、さらに詳細に後述されるリンクアクティブスケジューラと 呼ばれる集中化バススケジューラに従って、 バス３４へのメッセージの伝送を制御し、バス３４へのアクセスを管理する。デ ータリンク層は、伝送媒体上の信号からプリアンブルを削除し、受信されたプリ アンブルを使用し、入信Ｆｉｅｌｄｂｕｓ信号とフィールドデバイスの内蔵クロ ックを同期することができる。同様に、データリンク層は、通信スタック上のメ ッセージを物理的なＦｉｅｌｄｂｕｓ信号に変換し、これらの信号をクロック情 報で符号化し、二線式バス３４での伝送のための適切なプリアンブルを有する「 同期シリアル」信号を作成する。復号化プロセスの間に、データリンク層は、フ レーム開始デリミタとフレーム終了デリミタのようなプリアンブル内の特殊符号 を認識し、特定のＦｉｅｌｄｂｕｓメッセージの始まりと終わりを識別し、バス ３４から受信される信号またはメッセージの完全性を検証するためにチェックサ ムを実行することがある。同様に、データリンク層は、フレーム開始デリミタと フレーム終了デリミタを通信スタックで追加し、これらの信号を適切なときに伝 送媒体に配置することによって、バス３４上でＦｉｅｌｄｂｕｓ信号を送信する 。 Ｆｉｅｌｄｂｕｓメッセージ仕様層は、ユーザ層（つまり、フィールドデバィ スの機能ブロック、オブジェクトなど）が、メッセージフォーマットの標準セッ トを使用しバス３４全体で通信できるようにし、通信サービス、メッセージフォ ーマット、および通信スタック上に置かれ、ユーザ層に提供されるメッセージを 構築するために必要とされるプロトコル動作を記述する。Ｆｉｅｌｄｂｕｓメッ セージ仕様層は、ユーザ層用の標準化された通信を供給するため、特定のＦｉｅ ｌｄｂｕｓメッセージ仕様通信サービスが、前述の目的のタイプごとに定義され る。例えば、Ｆｉｅｌｄｂｕｓメッセージ仕様層は、ユーザがデバイスのオブジ ェクトディショナリを読み取ることができるよう にするオブジェクトディクショナリサービスを含む。オブジェクトディクショナ リは、デバイスの（ブロックオブジェクトのような）オブジェクトのそれぞれを 記述するか、識別するオブジェクト記述を記憶する。Ｆｉｅｌｄｂｕｓメッセー ジ仕様層は、ユーザが、デバイスの１つまたは複数のオブジェクトに関連して、 この後に記述される仮想通信関係（ＶＣＲ）として知られる通信関係を読み取り 、変更することができるようにするコンテキスト管理サービスも提供する。さら に、依然として、Ｆｉｅｌｄｂｕｓメッセージ仕様層は、そのすべてがＦｉｅｌ ｄｂｕｓプロトコルではよく知られており、したがってここではさらに詳細に説 明されない可変アクセスサービス、イベントサービス、アップロードサービスと ダウンロードサービス、およびプログラム呼出しサービスを提供する。Ｆｉｅｌ ｄｂｕｓアクセスサブレイヤは、Ｆｉｅｌｄｂｕｓメッセージ仕様層をデータリ ンク層にマッピングする。 これらの層の動作を許す、つまり可能にするために、各Ｆｉｅｌｄｂｕｓデバ イスは、ＶＣＲ、動的変数、統計、リンクアクティブスケジューラタイミングス ケジュール、機能ブロック実行タイミングスケジュール、およびデバイスタグと アドレス情報を記憶するデータベースである管理情報ベース（ＭＩＢ）を含む。 言うまでもなく、ＭＩＢ内の情報は、標準的なＦｉｅｌｄｂｕｓメッセージやコ マンドを使用して任意の時点でアクセスまたは変更することができる。さらに、 デバイス記述が、通常、各デバイスで提供され、ユーザやホストにＶＦＤ内の情 報の拡張図を提供する。ホストによって使用されるために、典型的にはトークン 化されなければならないデバイス記述は、ホストがデバイスのＶＦＤ内のデータ の意味を理解するために必要とされる情報を記憶する。 理解されるように、プロセス制御ネットワーク全体で分散される機能ブロック を使用して任意の制御戦略を実現するためには、機能ブロックの実行は、特定の 制御ループ内の他の機能ブロックの実行に関して正確にスケジュールされなけれ ばならない。同様に、さまざまな機能ブロックの間の通信は、適切なデータが、 そのブロックが実行する前に各機能ブロックに提供されるように、バス３４上で 正確にスケジュールされなければならない。 さまざまなフィールドデバイス（およびフィールドデバイス内のさまざまなブ ロック）がＦｉｅｌｄｂｕｓ伝送媒体上でどのように通信するのかは、ここで図 １に関して説明される。通信が発生するために、バス３４の各セグメントでのリ ンクマスタデバイスの１つ（例えば、デバイス１２，１６、および２６）が、バ ス３４の関連するセグメント上での通信をアクティブにスケジュールし、制御す るリンクアクティブスケジューラ（ＬＡＳ）として動作する。バス３４の各セグ メントごとのＬＡＳは、各デバイスの各機能ブロックがバス３４で定期的な通信 活動を開始することがスケジュールされている時間、およびこの通信活動が発生 する時間の長さを含む通信スケジュール（リンクアクティブスケジュール）を記 憶し、更新する。バス３４のセグメントごとに一方の１つだけのアクティブＬＡ Ｓしかない場合があるが、（セグメント３４ｂでのデバイス２２のような）他方 のリンクマスタデバイスはバックアップＬＡＳとして役立ち、例えば現在のＬＡ Ｓが失敗するとアクティブになる。基本デバイスは、任意の時点でＬＡＳになる 機能は備えていない。 一般的には、バス３４での通信活動は、そのそれぞれがバス３４の特定のセグ メントでアクティブな機能ブロックごとに１ つの同期通信、およびバス３４のセグメントでアクティブな１つまたは複数の機 能ブロックに１つまたは複数の非同期通信を含む、繰り返されたマクロサイクル に分けられる。デバイスは、たとえそれが物理的にバス３４の別のセグメントに 接続されていても、バス３４上でのブリッジおよびＬＡＳの調整された動作によ り、アクティブとなる、つまりバス３４の任意のセグメントにデータを送信し、 そこからデータを受信することができる。 各マクロサイクルの間、バス３４の特定のセグメントでアクティブである機能 ブロックのそれぞれは、通常、別であるが正確にスケジュールされた（同期）時 間で、および別の正確にスケジュールされた時間で実行し、適切なＬＡＳにより 作成される強制データコマンドに応えてバス３４のそのセグメントでその出力デ ータを公表する。好ましくは、各機能ブロックは、機能ブロックの実行期間の終 了直後にその出力データを公表するようにスケジュールされる。さらに、さまざ まな機能ブロックのデータ公表時間は、バス３４のある特定のセグメントでの２ つの機能ブロックが同時にデータを発表しないように、連続してスケジュールさ れる。同期通信が発生していない時間中、各フィールドデバイスは、同様に、警 報データ、表示データなどを、トークン駆動型通信を使用して非同期で伝送する ことが許される。実行時間および各機能ブロックの実行を完了するために必要な 時間の量は、機能ブロックが常駐するデバイスの管理情報ベース（ＭＩＢ）に記 憶されるが、前記に注記されるようにバス３４のセグメント上のデバイスのそれ ぞれに強制データコマンドを送信するための時間はそのセグメントのＬＡＳデバ イスのＭＩＢに記憶される。これらの時間は、機能ブロックが、バス３４に接続 されるデバイスのすべてによって知られている 「絶対リンクスケジュール開始時間」の開始からのオフセットとして、データを 実行または送信する時間を特定するため、通常、オフセット時間として記憶され る。 各マクロサイクルの間に通信を達成するには、ＬＡＳ、例えば、バスセグメン ト３４ｂのＬＡＳ１６は、リンクアクティブスケジュールに記憶される伝送時間 のリストに従ってバスセグメント３４ｂのデバイスのそれぞれに強制データコマ ンドを送信する。強制データコマンドを受信すると、デバイスの機能ブロックは 、特定の時間量の間、その出力データをバス３４で公表する。機能ブロックのそ れぞれは、通常、そのブロックの実行がブロックが強制データコマンド受信する ことがスケジュールされる直前に完了されるようにスケジュールされるため、強 制データコマンドに応えて公表されるデータは、機能ブロックのもっとも最近の 出力データでなければならない。ただし、機能ブロックがゆっくりと実行してお り、強制データコマンドを受信したときに新しい出力をラッチしていない場合に は、機能ブロックは、機能ブロックの前回の実行中に生成された出力データを発 表し、タイムスタンプを使用して、発表されたデータが古いデータであることを 示す。 ＬＡＳがバス３４の特定のセグメント上の機能ブロックのそれぞれに強制デー タコマンドを送信した後、損機能ブロックが実行している時間の間、ＬＡＳは、 非同期通信活動を発生させる可能性がある。非同期通信を達成するためには、Ｌ ＡＳはパストークンメッセージをある特定のフィールドデバイスに送信する。フ ィールドデバイスがパストークンメッセージを受信すると、そのフィールドデバ イスはバス３４（またはそのセグメント）に完全なアクセスを得て、警報メッセ ージ、傾向データ、オペレータ設定ポイント変更などの非同期メッセージを、メ ッ セージが完了するまで、または割り当てられた最大「トークン保持時間」が満了 するまで送信することができる。その後で、フィールドデバイスはバス３４（ま たはその特定のセグメント）をリリースし、ＬＡＳはパストークンメッセージを 別のデバイスに送信する。このプロセスは、マクロサイクルの最後まで、または ＬＡＳが強制データコマンドを送信し、同期通信を達成するようにスケジュール されるまで繰り返す。言うまでもなく、メッセージトラフィックの量およびバス の特定のセグメントに結合されるデバイスとブロックの数に応じて、必ずしもす べてのデバイスが各マクロサイクル中にパストークンメッセージを受け取らない 可能性がある。 図５は、図１のバスセグメント３４ｂの機能ブロックが、バスセグメント３４ ｂの各マクロサイクルの間に実行する時間、および同期通信が、バスセグメント ３４ｂと対応する各マクロサイクルの間に発生する時間を描くタイミング概略図 を示す。図５のタイミングスケジュールでは、時間は水平軸に示され、（図３の ）位置決め装置／弁１６および送信機２０の異なった機能ブロックに対応する活 動は垂直軸に示される。機能ブロックのそれぞれが動作する制御ループは、サブ スクリプト名称として図５に特定される。したがって、ＡＩＬＯＯＰ１は送信機 ２０のＡＩ機能ブロック６６を指し、ＰＩＤＬＯＯＰ１は位置決め装置／弁１６ などのＰＩＤ機能ブロック６４を指す。示された機能ブロックのそれぞれのブロ ック実行期間はクロスハッチされたボックスによって描かれるが、スケジュール された各同期通信は図５の垂直バーによって特定される。 このようにして、セグメント３４ｂ（図１）の特定のマクロサイクル中に、図 ５のタイミングスケジュールに従い、ＡＩＬＯＯＰ１機能ブロックがまずボック ス７０により指定される時間 期間実行する。それから、垂直バー７２によって示される時間期間中、ＡＩＬＯ ＯＰ１機能ブロックの出力は、バスセグメント３４ｂのＬＡＳからの強制データ コマンドに応えてバスセグメント３４ｂ上で公表される。同様に、ボックス７４ ，７６，７８，８０および８１が、（異なるブロックのそれぞれに対し異なる） 機能ブロックＰＩＤＬＯＯＰ１，ＡＩＬＯＯＰ２、ＡＯＬＯＯＰ１、ＳＳＬＯＯ Ｐ２およびＰＩＤＬＯＯＰ３それぞれの実行時間を示す一方、垂直バー８２、８ ４、８６、８８および８９が、機能ブロックＰＩＤＬＯＯＰ１、ＡＩＬＯＯＰ２ 、ＡＯＬＯＯＰ１、ＳＳＬＯＯＰ２、およびＰＩＤＬＯＯＰ３それぞれがバスセ グメント３４ｂ上でデータを公表する時間を示す。 明らかとなるように、図５のタイミング概略図は、機能ブロックのどれかの実 行時間中、および機能ブロックが実行していないマクロサイクルの最後での時間 中、および同期通信がバスセグメント３４ｂで発生しているときに発生する可能 性のある、非同期通信活動に使用できる時間も示す。言うまでもなく、希望され る場合には、さまざまな機能ブロックを同時に実行するように意図的にスケジュ ールすることが可能であり、例えば他のデバイスが機能ブロックによって作成さ れるデータに加入していない場合、すべてのブロックがバスでデータを公表しな ければならないわけではない。 フィールドデバイスは、各フィールドデバイスのスタックのＦｉｅｌｄｂｕｓ アクセスサブレイヤに定義される仮想通信関係（ＶＣＲ）を使用して、データお よびメッセージをバス３４上で公表または伝送することができる。クライアント ／サーバＶＣＲは、バス３４上のデバイス間の待ち行列に入れられた、スケジュ ールされていないユーザによって始動される１対１の通 信に使用される。このような待ち行列に入れられたメッセージは、過去のメッセ ージを上書きすることなく、その優先順位に従い、伝送のために提出された順序 で送受される。したがって、フィールドデバイスは、ＬＡＳからパストークンメ ッセージを受信し、リクエストメッセージをバス３４上の別のデバイスに送信す るときにクライアント／サーバＶＣＲを使用することができる。要求者が「クラ イアント」と呼ばれ、リクエストを受け取るデバイスが「サーバ」と呼ばれる。 サーバは、ＬＡＳからパストークンメッセージを受け取ると応答を送信する。ク ライアント／サーバＶＣＲは、例えば、設定ポイント変更、チューニングパラメ ータのアクセスと変更、警報肯定応答、およびデバイスアップロードとダウンロ ードなどのオペレータが始動するリクエストを達成するために使用される。 レポート分配ＶＣＲは、待ち行列に入れられ、スケジュールされず、ユーザに よって始動される１対多通信に使用される。例えば、イベントまたは傾向レポー トを持つフィールドデバイスがＬＡＳからパストークンを受信すると、そのフィ ールドデバイスはそのメッセージをそのデバイスの通信スタックのＦｉｅｌｄｂ ｕｓアクセスサブレイヤに定義される「グループアドレス」に送信する。そのＶ ＣＲ上で傾聴するように構成されるデバイスがレポートを受け取る。レポート分 配ＶＣＲタイプは、通常、オペレータコンソールに警報通知を送信するためにＦ ｉｅｌｄｂｕｓデバイスによって使用される。 公表者／加入者ＶＣＲタイプは、バッファに入れられる１対多通信に使用され る。バッファに入れられた通信とは、データの最新バージョンだけを記憶、送信 する通信であるため、新しいデータは過去のデータを完全に上書きする。機能ブ ロック出力は、例えばバッファに入れられるデータを含む。「公表者」 フィールドデバイスは、公表者／加入者ＶＣＲタイプ使用して、公表者デバイス がＬＡＳからまたは加入者デバイスから強制データメッセージを受信すると、バ ス３４上の「加入者」フィールドデバイスのすべてにメッセージを公表または一 斉送信する。公表者／加入者関係は事前に決められ、各フィールドデバイスの通 信スタックのＦｉｅｌｄｂｕｓアクセスサブレイヤ内に定義、記憶される。 バス３４上で適切の通信活動を保証するために、各ＬＡＳは定期的に時間分配 メッセージをバス３４のセグメントに接続されるフィールドデバイスのすべてに 送信し、受信側デバイスが互いに同期するようにそのローカルアプリケーション 時間を調整できるようにする。これらの同期メッセージの間、クロック時間は、 それ自体の内蔵クロックに基づき各デバイス内で独自に維持される。クロック同 期により、フィールドデバイスは、例えば、データが作成された時間を示すため にＦｉｅｌｄｂｕｓネットワーク全体でデータにタイムスタンプを付けることが できる。 さらに、各バスセグメント上の各ＬＡＳ（およびそれ以外のリンクマスタデバ イス）は、バス３４のそのセグメントに接続されているすべてのデバイス、つま りパストークンメッセージに適切に応答しているデバイスのすべてのリストであ る「ライブリスト」を記憶する。ＬＡＳは、ライブリスト上にないプローブノー ドメッセージを定期的に送信することによって、継続的にバスセグメントに追加 される新しいデバイスを認識する。実際、各ＬＡＳは、それが、パストークンメ ッセージをライブリスト中のフィールドデバイスのすべてに送信するサイクルを 完了した後に、少なくとも１つのアドレスを調べるように要求される。フィール ドデバイスが調べられたアドレスに存在し、 プローブノードメッセージを受信すると、デバイスはただちにプローブ応答メッ セージを返す。プローブ応答メッセージを受信すると、ＬＡＳはそのデバイスを ライブリストに追加し、ノード起動メッセージを調べられたフィールドデバイス に送信することによって確認する。フィールドデバイスは、そのフィールドデバ イスがパストークンメッセージに適切に応答する限り、ライブリストにとどまる 。ただし、ＬＡＳは、フィールドデバイスが、３回連続して試した後に、トーク ンを使用しないか、またはただちにトークンをＬＡＳに返さない場合、フィール ドデバイスをライブリストから削除する。フィールドデバイスがライブリストに 追加されたり、ライブリストから削除されると、ＬＡＳはライブリスト中の変更 をバス３４の適切なセグメント上の他のすべてのリンクマスタデバイスに一斉送 信し、各リンクマスタデバイスが、ライブリストのカレントコピーを維持できる ようにする。 前記に注記されるように、フィールドデバイスの機能ブロック間の通信相互接 続および機能ブロックの実行時間はユーザによって決定され、例えば、機能ブロ ックの実行時間および通信時間をスケジュールするようにＬＡＳをプログラムす るホスト１２内に位置する較正アプリケーションを使用して、プロセス制御ネッ トワーク１０内で実現される。ただし、プロセス制御スキームをただ実現し、そ れから、バグが存在しないことを保証し、制御スキームのプロセス制御ループが 適切にチューニングされていることを保証するために、最初にそのスキームを試 験しないでそのプロセスの実行を開始することは一般的には望ましくない。実際 には、プロセス制御スキーム内のどこかにあるマイナーなエラーによって、プロ セスが非常にすばやく不安定になり、安全ではなく、プロセス制御構成要素に損 傷を与え る可能性がある。さらに、たとえ制御スキームが正しくても、適切なプロセス動 作を保証するためにチューニングされる必要のあるタイミングパラメータ、利得 などのパラメータがある。したがって、指定された制御ループの動作中のさまざ まなときにプロセスの動作を停止し、開始するための機構を提供し、制御ループ が、希望される計画に従って機能していることを保証し、および／または制御ル ープ内の一定のパラメータをチューニングするために、制御ループ内の分散され た場所にあるプロセスパラメータの値を表示することによって、プロセスまたは プロセス制御の状態を表示するための機構を提供することが望ましい。 Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロセス制御ネットワークは、ホスト１２にデバイスのそれ ぞれ内に傾向変動ブロックをセットアップさせ、傾向変動されたデータの値を収 集させてから、プロセス制御ループが実行し、この種の通信を実行し始めてから そのデータをユーザに表示させることによって、デバッグされたり、チューニン グされるが、ホスト１２は、ホスト１２がＬＡＳからパストークンメッセージを 受信するときだけ、バス３４に接続できるようにする非同期（公表されていない ）通信を使用しなければならない。その結果、ホスト１２は、傾向オブジェクト （複数の場合がある）により収集されたフィードバックデータが、上書きなどの ために失われることがないことを保証することはできない。また、ホスト１２は 、傾向データが制御ループ内の他のブロックの動作に関して収集されたときを正 確に判断できないか、あるいはデータが収集されていたときにどの制御機能が発 生したのかを突き止めるためにループのタイミングを再生しなければならない可 能性がある。このプロセスは、不正確で単調で時間がかかり、その上、実際には 、データが収集さ れるときにはプロセス制御ループの動作を停止しない。 本発明に従って、ブレークポイントまたは単一ステップ停止ポイントは、プロ セス制御ループを構成するデバイスおよび／または機能ブロック内またはその間 に設定され、分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワーク内のプロセス制 御ループが、ブレークポイントまたは単一ステップ停止ポイントの内の１つに到 達したときに停止できるようにするために動作する。さらに、チューニング手順 により、プロセス制御ループは、１つまたは複数の完全なサイクルを実行し、そ の後でプロセス制御ループをチューニングし直すために使用することができるプ ロセス制御ループの「トレース」を作成できるようにする。このようにして、本 発明に従って、プロセス制御変数つまりパラメータの値は、１つまたは複数のフ ィールドデバイスのメモリに記憶され、バスを経由してユーザに送達され、ユー ザが、ブレークポイントや単一ステップ停止位置のそれぞれで、つまりタイミン グ手順中にプロセス制御ループの状態を表示できるようにする。 希望される場合、ブレークポイントまたは単一ステップ停止ポイントは、任意 のデバイスに位置し、そのデバイスがプロセス制御スキーム内で動作するときに 発生し、プロセス制御ループの、機能ブロック間のような、さまざまなプロセス 制御機能の間に位置するか、および／または特定のプロセス制御機能を構成する アルゴリズム内に位置することがある。言うまでもなく、これらのアルゴリズム は通常デバイス通常メーカに独占的であり、通常フィールドデバイス内のメモリ に固定またはｈａｒｄｃｏｄｅｄされるため、デバイス製造メーカは、典型的に は、機能ブロックを構成するアルゴリズム内でブレークポイントおよび単一ステ ップ停止ポイントの機能性を提供する。 ブレークポイント、単一ステップ停止ポイント、またはチューニング停止ポイ ントのそれぞれで、プロセス制御スキームの動作は、ユーザによってバス３４上 で非同期通信を介して再び開始するように命令されるまで自動的に停止する。希 望される場合、ブレークポイント、単一ステップ停止ポイント、またはチューニ ング手順のどれかが、満たされると、アルゴリズムまたはプロセス制御ネットワ ークに動作をやめさせ、満たされないと、プロセス制御スキームに中断なく続行 させる、それに対応する１つまたは複数の条件を備えている場合がある。条件は 、何らかの変数、時間またはそれ以外の希望される条件の値に関連することがあ る。言うまでもなく、ブレークポイントおよび停止ポイントも、ユーザが多くの ブレークポイントや停止ポイントのうちのどれがある特定のデバッグ手順中に稼 動中となるのかを制御できるように、オンまたはオフにされることがある。 ブレークポイントまたは単一ステップ停止ポイントに到達すると、１つまたは 複数のデバイスが、同期通信または非同期通信のどちらかを使用して、バス３４ 上で希望される変数の値をユーザに送達し、ユーザがブレークポイントまたは単 一ステップ停止ポイントでプロセス制御ネットワークの状態を表示し、中断や停 止を発生させた条件を表示できるようにする。 ブレークポイントおよび単一ステップ停止ポイントは、通常、プロセス制御ル ープの機能ブロック内、または機能ブロック間に配置されているが、チューニン グ手順は、中断をプロセス制御ループ実行サイクルの最後に（つまり、各マクロ サイクルの最後に、バスセグメントの所定数のマクロサイクルの完了後に）位置 させ、ループの実行を停止することがある。その後、チューニング手順は、ユー ザに、先行するマクロサイクル中のループ動作に関するデータを提供し、ユーザ が、プロセス制御 機能または機能ブロックの内のどれかの内で一定のチューニングパラメータを変 更し、それによってプロセス制御ループをチューニングし直すことができるよう にする。言うまでもなく、これらの通信は、制御ループの通常の動作が中断され ている間に、バス３４の非同期通信を使用して実行してよい。 図６Ａ、６Ｂおよび６Ｃを参照すると、本発明に従ってプロセス制御ループを デバッグし、チューニングするための方法のフローチャートが示される。プロセ スループをデバッグし、チューニングするための方法は、通常、プロセス制御ル ープのフローを制御しながら、プロセス制御ネットワークの動作に関して可視性 を達成するためにプロセスエンジニアにより活用される。これらのプロセス制御 ループをデバッグし、チューニングするための方法により、プロセスエンジニア は、プロセス制御ループ初期化を実行し、不適切な初期化の結果、または経時的 なシステム内の変更の結果生じる問題を検出できるようになる。言うまでもなく 、図６のプロセス制御ループをデバッグし、チューニングするための方法は、プ ロセス制御ループをオンラインにするための正常な起動活動として起動してよい 。これらのループを構成する要素またはルーチンは、さらに詳しく後述されるよ うに、ホストデバイス内の１つまたは複数のメモリ内に、および／または１つま たは複数のフィールドデバイス内のメモリ内に記憶されることがあることに注記 しなければならない。 プロセス制御ループをデバッグし、チューニングするとき、ブレークポイント 処理ルーチン１０２（図６Ａ）、単一ステップモード処理ルーチン１０４（図６ Ｂ）、およびチューニング処理ルーチン１０６（図６Ｃ）を含む３つの一般的な ルーチンが使用できる。３つのルーチン１０２，１０４および１０６のそれぞれ は、ブレークポイント、単一ステップ、およびチューニ ング機能を備える機能ブロックに、ブレークポイントおよび単一ステップ動作を アクティブにさせるようにコマンドを送信することによって、図１のホスト１２ のようなホストコンピュータによって始動されることがある動作のデバッグモー ドまたはチューニングモードのときにだけ稼動できる。この時点で、ホスト１２ は、（ユーザ命令に従って）どのブレークポイントをオンにするのか、各ブレー クポイントでの中断条件が何になるのか、およびユーザに表示するためにホスト デバイス１２に送信されるためには、ブレークポイント（または単一ステップ停 止ポイント）でどのデータを収集する必要があるのかを指定することができる。 チューニング手順の場合、ホスト１２は、表示されるおよび／または潜在的に変 更されるパラメータ、チューニングパラメータの変更が許される前に、実行され るループ実行サイクルの数などを指定できる。実際には、このコマンドまたは一 連のコマンドは、プロセス制御ネットワークをデバッグモードまたはチューニン グモードにする。 図６Ａを参照すると、ブレークポイント処理ルーチン１０２は、図１のバスセ グメント３４ｂ上のフィールドデバイス１６，１８，２０、および２２のような 複数のフィールドデバイス内で制御ループが機能ブロックを実行するときに、プ ロセス制御ループのフローを制御する。ユーザインタフェース、希望されるブレ ークポイントの場所、およびそのそれぞれに関連するそれ以外のデータを備える ホストデバイス内でソフトウェアによって実現されるブロック１１０は、例えば バス３４上で非同期通信を使用して設定される。ブレークポイントは、デバイス またはデバイスの機能ブロック内の特定の命令の実行により、中断条件が調べら れる命令レベル（ステップ１１２）で、特定の機能ブロックへのデータフローま たはそれからのデータフロー、 あるいはプロセス制御ループの機能ブロックの実行により、中断条件が調べられ る機能ブロックレベル（ステップ１１４）で、および／またはデバイスへのデー タフローまたはデバイスからのデータフロー、あるいはデバイスの動作によって 中断条件が調べられるデバイスレベル（ステップ１１６）で設定してよい。言う までもなく、複数のブレークポイントが設定され、異なるブレークポイントが、 異なる命令レベル、機能ブロックレベル、およびデバイスレベルで設定されるこ とがある。 命令レベルでは、ブレークポイントは、選択された命令アドレスロケーション にある機能ブロック内で設定される。指定された命令アドレスの実行時に、ブレ ークポイント条件は、その条件が満たされているかどうかを確認するために調べ られる。満たされている場合は、実行は終了される。この種のブレークポイント は一般的な集中型プロセッサのブレークポイント機能に類似しているが、参照さ れる命令は、ユーザインタフェース端末に関してリモート位置にあるデバイス内 にあり、ホストデバイス内にはない。 機能ブロックレベルでは、ブレークポイントは、機能ブロック間のデータの転 送時に、または機能ブロックの実行の終わりまたは始めに設定される。機能ブロ ック間のブレークポイントは、オペレーティングシステム内のＬＡＳを制御し、 強制データメッセージが、ユーザが、プロセス制御ループのその動作が実行する 必要があることを示すメッセージを送信してしまうまで、次の機能ブロックに送 達されないようにすることによって強制される可能性がある。この例では、Ｆｉ ｅｌｄｂｕｓ通信スタックによって制御されるＬＡＳは、ユーザによって実行す るように命令されるまで選択された機能ブロックが実行するのを停止するように 命令される。 デバイスレベルでは、ブレークポイントは、指定されたデバイスアドレスのロ ケーションにある機能ブロック内に設定される。指定されたデバイスの実行時に 、実行はブレークポイント条件に基づいて、終了されるか、休止される。 ステップ１１８は、定義されたブレークポイントのそれぞれが、選択されたイ ベントで無条件に、または条件付きで発生するように設定し、ホスト１２に送達 されたユーザ入力に従ってＬＡＳデバイスまたはデバイスのそれ以外のものに、 そのイベント（例えば、条件突き中断を引き起こすパラメータの値など）のパラ メータの表示を記憶する。 ステップ１２０は、機能ブロック、通常はアナログ出力（ＡＯ）機能ブロック などの制御ループのもっとも上流にある機能ブロックを、制御ループの動作中に アクセスされるデータパラメータがバス３４を介してホストデバイス１２に送信 されるように、稼動ステータスをシュミュレーションするように設定する。その 後では、ステップ１２２で、アクティブなブレークポイントがステップ１２４に より検出されるまで、プロセス制御ループが実行される。一般的に、ブレークポ イント処理ルーチン１０２を実現するための１つまたは複数のコントローラは、 ＬＡＳを備えるデバイスおよび／またはそれ以外のデバイス内に常駐し、適切な バスセグメントのためにＬＡＳを制御し、プロセス制御ネットワークが、ブレー クポイントに到達するまで実行できるようにする。ブレークポイントでは、ＬＡ Ｓコントローラまたはそれ以外のコントローラがプロセス制御ループの実行を停 止し、関連するプロセス制御ループ内のフィールドデバイスの機能ブロックに記 憶される選択されたパラメータに対するアクセスを可能にする。このようにして 、ステップ１２６は、選択されたパラメータにアクセスし、ステップ１２８は、 ユーザに表示するために、ブレークポイントのロケーションを示すデータおよび ブレークポイントが発生した理由（例えば条件）に関するデータとともに、ホス ト１２にこれらのパラメータを伝送する。ホスト１２は、既知のまたは希望され る通信方法を使用して（ユーザに表示するために）追加プロセスデータを取得す ることもできる。 Ｆｉｅｌｄｂｕｓシステムでは、デバイスのＦｉｅｌｄｂｕｓ通信ソフトウェ アスタックが、必要に応じてリンクオブジェクトを汎用入力ブロックに追加する ことによって公表された変数を読み取れるようにする表示機能ブロック動作、ま たは公表された変数の表示を更新するために実行されるカスタム機能ブロックが 、ブレークポイントでのプロセスデータを検査するために使用されることがある 。表示機能ブロック動作は、同様に、すでにバス上で使用できるデータを検索す るために必要とされるバスサイクルの数を削減する、変数を別個にポーリングす るニーズを排除する。 ステップ１３０は、ホスト１２経由でユーザによりそうするように命令される と、（ステップ１２２に戻ることにより）プロセス制御スキームを実行し続ける 。ユーザ続行を希望しないが、代わりにブレークポイントの停止または変更を希 望する場合、ステップ１３２が、プロセス制御ネットワーク内のブレークポイン トを、ホスト１２を介してユーザに命令されるように、クリアするか、変更する 。それから、ステップ１３３が、新しいブレークポイントまたはブレークポイン ト条件が（ステップ１２２に制御を戻すことにより）インストールされたプロセ ス制御スキームを実行するために進むか、あるいはブレークポイントルーチン１ ０２を終了する。さらに詳しく後述されるように、異なるステップは、好ましく は、バスのＬＡＳデバイス内 または個々のフィールドデバイス内のソフトウェアによって必要に応じて実行さ れ、デバッグされているプロセス制御ループ内の機能ブロックの動作（停止およ び開始）を制御する。 図６Ｂを参照すると、単一ステップモード処理ルーチン１０４は、制御ループ がプロセス制御ネットワーク１０内の複数のフィールドデバイス内の機能ブロッ クを実行するときに、プロセス制御ループのフローを制御する。単一ステップモ ード処理ルーチン１０４は、単一ステップ停止ポイントに到達するまでプロセス 制御ネットワークを実行するように、ループの実行を停止するように、それから プロセス制御ネットワーク１０内のフィールドデバイスの機能ブロックに記憶さ れるか、それによって生成される選択されたパラメータにアクセスするように、 およびユーザに表示するためにホストデバイスのこのようなデータを送信するよ うにＬＡＳデバイスを制御することができる。 特に、ステップ１３４は、図６Ａのルーチン１０２内のそれらの同じレベルに 類似した、命令レベル（ステップ１３６）で、機能ブロックレベル（ステップ１ ３８）で、および／またはデバイスレベル（ステップ１４０）で設定する。この ようにして、命令レベルでステップするとき、ステップは、機能内の各命令アド レスロケーションで設定される。つまり、それらは機能ブロックの機能を実現す るアルゴリズム内で設定される。指定された命令アドレスの実行時には、実行が 終了される。機能ブロックレベルでステップするとき、各機能ブロックの間のア ドレスが指定される。機能ブロックの間のブレークポイントを使用して、これら の単一ステップ停止ポイントは、各機能ブロック実行の最後に実行を停止するよ うにループ内でＬＡＳを制御するか、時間を公表することにより達成できる。１ つの実施例では、ＬＡＳは、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信スタックにより制御され、 選択された機能ブロックが実行されるのを停止する。デバイスレベルでステップ するとき、ステップは、各デバイスアドレスのロケーションで設定される。指定 されたデバイスの実行時に、ループのプロセス制御スキームの実行が終了される 。 ステップ１４２が、例えば、ＬＡＳデバイスが強制データコマンドを公表でき るようにすることによってプロセス制御ネットワークを実行し、ステップ１４４ が、単一ステップ停止ポイントが到達されたかどうかを判断する。到達されてい ない場合、ステップ１４２は、単一ステップ停止ポイントに到達するまで繰り返 す。停止ポイントに到達されると、ステップ１４６がパラメータまたは単独ステ ップ停止ポイントに関連するその他の指定されたデータを検索し、ステップ１４ ８がホストデバイスでユーザにこのデータを伝送する。この時点で、単一ステッ プ停止ポイントの位置を示すデータも、ユーザに表示するためにホストデバイス に送信されることがある。 単一ステップモード処理ルーチン１０４は、ホスト１２が、単一ステップモー ド処理ルーチン１０４が終了されることを命令しない限り、ブロック１５０で続 行し、ユーザがホスト１２を介して命令すると、制御を実行ステップ１４２に戻 す。もしそうであるならば、単一ステップモードは、ステップ１５０によりクリ アされ、ルーチン１０４が終了される。 ブレークポイント処理ルーチン１０２および単一ステップモード処理ルーチン １０４により、オペレータは、その間プロセス制御ネットワークが不安定になる 可能性がある、プロセス制御スキームを多数回のサイクルを通して実行させなく ても、プロセスデータおよび機能ブロックを分析し、制御戦略に存在する可能性 のある問題点を検出できるようになる。さらに、これらのルーチンによって、ユ ーザは、通常は、ホストデバイスに 送信されたり、ユーザに表示されたりしないプロセス制御ループに関連するデー タを表示できるようになり、それによってユーザはプロセス制御スキームをデバ ッグできるようになる。 図６Ｃを参照すると、チューニングルーチン１０６の動作を示すフローチャー トが示される。チューニングは、通常、制御ループが動作中に適切な出力を作成 するように、例えば、図４のＰＩＤ機能ブロック６４などのＰＩＤ機能ブロック 内で利得または時間定数を設定するために使用される。言うまでもなく、ＰＩＤ 制御は、プロセス制御ループが、入力の変更に妥当に速く反応するように（つま り、ループがｏｖｅｒｄａｍｐｅｄされないように）ではあるが、プロセス制御 ループが、ループがプロセス出力の変更や設定ポイントの変更に応えて大きく振 動するほど速く応答しないように（つまり、ループがｕｎｄｅｒｄａｍｐｅｄさ れないように）調整されるのが好ましい。 チューニングルーチン１０６は、テストチューニングパラメータのセットで制 御ループを始動するステップ１６２で始まる。（図４のＬＯＯＰ１などの）制御 ループが選択された時間量の間、または所定のマクロサイクル回数の間実行した 後に、ステップ１６４はループの稼動設定ポイントまたはそれ以外のパラメータ や値を変更し、その後でステップ１６６がループデータまたはパラメータを、例 えばループの各マクロサイクルの間にメモリ内で所定のパラメータの値を収集し 、記憶することによって傾向変動する。例えば、プロセス制御ループ（つまりマ クロサイクル）事前に設定された数の実行の後に、ループのトレースが捕捉され たため、ループの応答が決定できる。このときに、ループの実行は停止または中 断され、捕捉されたデータがチューナーデバイスおよび／またはユーザに送達さ れる。チューナーでは、ステップ１６８が、ループの過去の成績に基づい た新しいチューニングパラメータ（つまり傾向変動されたパラメータ）を計算す るか、代わりにユーザがデータを表示し、新しいチューニングパラメータを手動 で提供する。次に、ステップ１７０が（ＰＩＤ利得、時間定数など）新しいチュ ーニングパラメータを、チューニングされているループ内の適切な機能ブロック の中に挿入する。希望される場合、ステップ１６２から１７０は、希望されるよ うに繰り返され、チューニングパラメータを調整する。利得またはその他のチュ ーニングパラメータの適切なセットが特定された後、制御ループは（ステップ１ ７２で）実行を続け、ステップ１７４が新しいパラメータでループの安定性をチ ェックする。ループが安定しており、適切にチューニングされているときは、チ ューニングルーチン１０６は中止され、ループは希望される手法でオンラインに される。 プロセス制御ループをデバッグし、チューニングするための方法１０２，１０ ４、および１０６は、データをプロセス制御ループサイクルとしてリアルタイム で（または中断されるときに）視覚化し、例えばＬＡＳのコマンドを採取し、ブ レークポイントおよび単一ステップ動作を実行するようにループを制御すること によって動作する。さらに、パラメータは、制御ループのリアルタイム動作中に 調整されるが、バス３４上の他のデバイスは通常のように動作し、プロセスの残 りをオフラインにしなくても制御ループを、隔離し、デバッグできるようにする 。 本発明のデバッグおよびチューニングの方法が、分散型制御機能を有するプロ セス制御ネットワークで実現される多くの異なった方法がある。例えば、ブレー クポイントルーチン、単一ステップルーチンおよびループチューニングルーチン １０２，１０４、および１０６が、ＬＡＳの通信スタックに記憶される（ブレー クポイントおよび停止ポイントアドレス、条件、ルー プ実行条件などの）すべての必要なデバッグおよび／またはチューニングパラメ ータに、プロセス制御ループがデバッグモードまたはチューニングモードにある ときに、通信を制御させ、プロセス制御ループ内の機能ブロックの実行を制御さ せることによって実現されることがある。 図７を参照すると、図４のプロセス制御ループ、ＬＯＯＰ１は、（それぞれが それに関連する通信スタックを有する）到達可能となるように相互接続された機 能ブロック６６，６４、および６３を持つとして示される。さらに、例えば図１ のバスセグメント３４ｂ上のデバイスのどれであってもよい、ＬＡＳデバイスの 通信スタック１９０も、ＬＡＳと機能ブロック６６，６４、および６３の間の通 信を示すように図示される。この実施例では、通信スタック１９０は、機能ブロ ック６６，６４、および６３（または、これらの機能ブロックが位置するデバイ ス）が、「スナップショット」運転モードで独立して動作し、それによってブレ ークポイント、単一ステップ停止ポイント、およびチューニング手順の使用を可 能にするために使用されるデバッグ手順および／またはトレースチューン手順を 含むように構成される。さらに、この構成では、機能ブロック６６，６４および ６３に関連するスタックは、マスタスタック、この場合にはＬＡＳデバイスのス タック１９０からのコマンドによりそうするように命令されない限り、稼動にな らないスレーブスタックである。 ブレークポイント、単一ステップ、またはループ分析を実行するために、マス タスタック１９０は、強制データメッセージを機能ブロック６６，６４、および ６４に、例えば図５のタイミングスケジュールによって指定される順序で送信す る。ただし、マスタスタック１９０のトレースチューン機能は、ブレー クポイントまたは単一ステップ停止ポイント（またはチューニング停止ポイント ）のそれぞれのロケーションを記憶するか、それ以外の場合は追跡調査し、この ようなブレークポイントまたは停止ポイントに達すると、プロセス制御ループの 動作を中止し、ブレークポイント条件に達したかどうかを判断するか、単一ステ ップ中断ポイントが存在する場合は動作を停止する。これらの機能を実行するた めに、マスタスタック１９０は、機能ブロックから命令を受け取るか、マスタス タックが、ブレークポイント条件が満たされているのかどうかを判断できるよう にする機能ブロックからデータを受け取ることがある。言うまでもなく、ブレー クポイントに関連する条件が満たされていないと、ＬＡＳは、プロセス制御スキ ームつまり戦略を実現するためにメッセージ（強制データメッセージ）を可能に する通信を続行する。しかし、有効なブレークポイントまたは停止ポイントに達 すると、マスタスタック１９０のトレースチューン手順が、収集されたまたは傾 向変動されたデータをバスを介してユーザに公表し、１つまたは複数の適切なデ バイスに、バスを介してユーザに収集されたまたは傾向変動されたデータを強制 的に公表させるか、中断、つまり単一ステップが発生した旨、ブレークポイント の理由、および／またはブレークポイントや停止ポイントでの条件を（ホストデ バイスを介して）ユーザに知らせるために必要なそれ以外の処置を講じる。 同様に、マスタスタック１９０は、ユーザから（ホスト１２を介して）、チュ ーニングパラメータを続行、変更するなどの命令を受け取ることがある。マスタ スタック１９０は、ブレークポイント（または単一ステップ停止ポイント）に到 達しないとき、またはユーザがマスタスタックに（バス３４を介して）次のブレ ークポイント、単一ステップまで、またはループのト レースが記録されるまで続行するように命令するとき、さらにバス３４で強制デ ータコマンドおよびパストークンコマンドを送信することによって、プロセス制 御ネットワークを実行し続ける。このようにして、ＬＡＳデバイス（またはそれ 以外のデバイス）内のマスタスタックは、プロセス制御ループの動作を制御し、 図６のルーチン１０２，１０４および１０６のブレークポイント、停止ポイント 、および追跡機能の実現を可能にする。言うまでもなく、トレースチューン命令 は、ＬＡＳデバイスまたはその他のデバイスのスタックで符号化され、適切な初 期化データ（どのブレークポイントをオンにするのか、どのデータを公表するの かなど）を受信するためにホストまたはユーザと通信するために必要な命令を含 むことがある。チューニングルーチン１０６で使用されると、マスタスタック１ ９０は、傾向変動されたデータまたはプロセス制御ループの過去の実行中に収集 されたデータを、ホスト内に、ＬＡＳデバイス内に、またはそれ以外のデバイス 内に位置するチューナー１９２に送信するか、および／またはユーザに表示する ために、データをホストに送信することがある。チューナー１９２は、このデー タを使用し、新しいチューニングパラメータを計算し、および／またはユーザか ら新しいチューニングデータを受信することがある。それから、チューナー１９ ２は、新しいチューニングパラメータをそこで使用するための適切なデバイスに 送信し、それからＬＡＳデバイスがプロセス制御スキームをやり直すか、制御ス キームが続行できるようにする。 別の実施例においては、別個のトレースチューン機能ブロックが、プロセス制 御ループ内の機能ブロックまたはデバイスのそれぞれに関連することがあり、こ れらの１つまたは複数のトレース機能ブロックは、チューニング手順またはデバ ッグ手順 の間にループ内の機能ブロックを制御し、ブレークポイント、単一ステップ停止 ポイント、およびプロセス制御ループのチューニングを可能にするように動作す ることがある。例えば、図８を参照すると、ＡＩ機能ブロック６６は、トレース チューン機能ブロック２００を含むとして示されるが、ＰＩＤ機能ブロック６４ およびＡＯ機能ブロック６３は、トレースチューン機能ブロック２０２を共用す るとして示される。しかし、希望される場合は、別個のトレースチューン機能ブ ロックは、ＰＩＤ機能ブロックとＡＯ機能ブロック６４と６３のそれぞれに提供 されるか、または１つのトレースチューン機能ブロックがデバイス内の機能ブロ ックの任意の組み合わせに使用されることがある。 また、図８に示されるように、機能ブロック６６，６４および６３のそれぞれ は、そのそれぞれがそれに関連する１つまたは複数の条件を有することがある、 ブレークポイントおよび／または停止ポイントロケーション２０４を含む。理解 されるように、機能ブロック６６，６４および６３は、その中のアルゴリズム内 でプログラムされる任意の数のブレークポイントまたは単一ステップ停止ポイン トを含むことがある、および／またはこれらのブレークポイントまたは停止ポイ ントは機能ブロック内で他のアドレスに、またはデバイス内のアドレスに位置す ることがある。 ブレークポイント、単一ステップ停止ポイント、またはループチューニング手 順を開始するとき、ループ内の各機能ブロックに関連するトレースチューン機能 ブロック２００または２０２は、例えばホスト１２により始動され、これらのト レースチューニングされた機能ブロックは、ユーザから、または例えばホストデ バイス内に位置するマスタトレースチューン機能ブロ ックからこのような条件を受け取ってから、ブレークポイントロケーション２０ ４のそれぞれでブレークポイント条件を設定するために使用される。ブレークポ イント、単一ステップ、ループチューニング条件、各ブレークポイントを識別す るアドレスまたは他のポインタ、単一ステップまたはループチューニング条件が トレースチューン機能ブロック２００と２０２または機能ブロック６６，６４、 および６３に記憶された後、制御ループに関連するＬＡＳデバイスは、ブレーク ポイント、単一ステップ停止ポイント、またはループチューニング停止ポイント に達するまで、実行を開始する。特に、ＡＩ機能ブロック６６のアルゴリズムの ようなアルゴリズム内の各ブレークポイントは、ブレークポイントに関連するブ レークポイント条件が満たされるかどうかを確かめるためにチェックされ、満た される場合には、このような表示が、それからすぐにＡＩ機能ブロック６６のモ ードを、同様にプロセス制御ループの上流にある機能ブロック内のモードのカス ケードまたは発散（ｓｈｅｄｄｉｎｇ）を引き起こす中断モードに変更するトレ ースチューン機能ブロック２００に通信される。この時点で、トレースチューン 機能ブロック２００は、ＡＩ機能ブロック６６内のデータまたはそれに関連する データおよびブレークポイント条件を、同期バス通信または非同期バス通信を介 して公表し、このようなデータをユーザ（またはホストデバイス）へ、またはホ ストデバイスとの通信を制御するマスタトレースチューン機能ブロックに送達す る。それから、ユーザは、バス３４上で信号を送信し、トレースチューン機能ブ ロック２００を命令し、機能ブロック６６が動作を続行したり、チューニングパ ラメータなどを変更したり、ルーチン１０２，１０４および１０６に指定される それ以外の機能を実行できるようにする。 ＡＩ機能ブロック６６が完了すると、トレースチューン機能ブロック２００は 、ＡＩ機能ブロック６６がバス３４条でそのデータを公表する前に再びＡＩ機能 ブロック６６を中断モードに入れることによってループの動作を中止し、それに よって単一ステップ機能を生じさせる。もう一度、この時点で、関連するデバイ スまたは機能ブロックデータは、トレースチューン機能ブロック２００によりホ ストに送信されることがある。言うまでもなく、このデータは、プロセス制御機 能を実行する機能ブロック６６，６４またあ６３に記憶されるか、トレースチュ ーン機能ブロック２００に記憶されることがある。 ユーザがプロセス制御ルーチンが続行しなければならない旨を示した後に、ト レースチューン機能ブロック２００は、ＡＩ機能ブロック６６のモードを、ＡＩ 機能ブロック６６に実行を続行させるか、そのデータを動作を開始する可能性の あるＰＩＤ機能ブロック６４に公表させる通常モードに戻す。この時間中、トレ ースチューン機能ブロック２０２は、任意のブレークポイント、単一ステップま たはチューニング停止ロケーションに到達したかどうかを判断するためにＰＩＤ 機能ブロック６４およびＡＯ機能ブロック６３とインタフェースし、到達してい る場合は、適切な機能ブロック６４または６３のモードを変更し、それにより同 様に中断が発生する機能ブロックの上流にある機能ブロックの発散を引き起こす プロセスの動作を中止する。トレースチューン機能ブロック２００と同様に、ト レースチューン機能ブロック２０２は、機能ブロック６４および６３の実行前、 実行中、または実行後にブレークポイント、単一ステップ停止ポイントまたはチ ューニング停止ポイントの発生を検出し、それによってルーチン１０２，１０４ または１０６のどれかの動作を可能にする。 このようにして、トレースチューン機能ブロック２００および２０２は、機能 ブロックがそのデータをバス３４で公表する直前または直後、あるいは任意のデ バイス動作の開始時などに、制御ループの機能ブロックの任意の２つの間だけで はなく、制御ブロックの機能ブロックのどれかのアルゴリズムのコード内のブレ ークポイントまたは停止ポイントを制御することができる。同様に、トレースチ ューン機能ブロック２００および２０２は、ブレークポイントまたはその他の停 止ポイントに到達すると、ホストデバイスに傾向変動されたまたは要求されたデ ータを送信することができる。さらに、トレースチューン機能ブロック２００お よび２０２は、それが関連するデバイスのモードを変更することによりモードの 実行の停止および開始を制御する。チューニングルーチンで使用されると、トレ ースチューン機能ブロック２００または２０２は、関連する機能ブロックに適切 なチューニングデータを傾向変動させる（ｔｒｅｎｄ）か、それ以外の場合適切 なチューニングデータを収集させ、このデータを表示するか、そのデータをトレ ースチューン機能ブロックに関連するメモリに記憶し、このデータを、ユーザに 表示する上で、および／またはＰＩＤ利得などの新しいチューニングパラメータ を計算する上で使用するためにチューナーまたはホストデバイスに送信すること がある。同様に、ブロック６４などの例えばＰＩＤ機能ブロックに関連するトレ ースチューン機能ブロックは、ＰＩＤ機能ブロック６４内の適切なメモリロケー ションに新しいチューニングパラメータを記憶し、プロセスループが続行または やり直すことができるようにすることがある。 言うまでもなく、ブレークポイント、単一ステップ、またはチューニングルー チンの起動時に、トレースチューン機能ブロ ック２００，２０２などは、それらが、制御ループ内で機能ブロックのそれぞれ を適切に制御するように動作することを保証するために初期化されなければなら ない。トレースチューン機能ブロック２００および２０２は、その通常の動作中 にプロセス制御ループと干渉しないようにセットアップされることがあり、デバ ッグ手順またはチューニング手順が始動されるときだけループの動作を中止する だろう。 機能ブロック、デバイス、または制御ループに関するデータを収集し、ユーザ に送信するために、トレースチューン機能ブロック２００および２０２は、デー タを傾向変動するか、それらが制御する機能ブロックにデータのを傾向変動させ ることがあり、傾向変動されたデータを、ブレークポイントまたは停止ポイント でのプロセス条件を識別する上で、およびプロセス制御ループの任意の特定のル ープの実行後に新しいチューニングパラメータを識別に使用するためにホストに 傾向変動されたデータを提供することがある。 言うまでもなく、希望される場合には、このようなブレークポイント、単一ス テップポイントおよびチューニングポイントなどのトレースチューン機能ブロッ クまたはトレースチューン機能を実現するためのそれ以外の方法は、プロセス制 御ループ内の機能ブロックやデバイスのそれぞれの個々の動作を制御し、それに よってプロセス制御ネットワークをデバッグし、チューニングできるように所定 のロケーションまたは希望されるロケーションでのそれらの機能ブロックの様式 化された、特殊化された停止および開始を可能にするために、プロセス制御ネッ トワーク内で希望されるように使用してよい。 機能ブロック２００および２０２は、ＡＯ機能ブロックを含むループでデバッ グ手順およびチューニング手順を実行するか、 そのループを使用する上で使用するためにここに説明されてきたが、本発明の単 純な制御ループ構成で接統されるＡＩ機能ブロックおよびＰＩＤ機能ブロック、 トレースチューン機能ブロック、およびその他のデバッグおよびチューニングル ーチンは、希望されるように、他の機能ブロックおよび他の制御機能といっしょ に使用することができ、ここに示された構成以外の構成を有する制御ループで実 現することができる。さらに、機能ブロック２００および２０２の動作は、フィ ールドバス「機能ブロック」であることなく、デバイスの機能ブロックと関連す るデバイス内のソフトウェアにより実行できる。ただし、デバッグモードまたは チューニングモード中にバス上で通信を容易にするために機能ブロック使用する ことは有利である。 さらに、デバッグ機能およびチューニング機能はここに、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ「 機能ブロック」と使用され、それによって実行されるとして説明されてきたが、 本発明のデバッグ機能およびチューニング機能が、その他の型の制御システムお よび／または通信プロトコルに関連する、他のタイプのブロック、プログラム、 ハードウェア、ファームウェアなどを使用して実現できることに注記する。実際 、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルは、プロセス制御機能を実行することができる特 定のタイプのエンティティを説明するために「機能ブロック」という用語を使用 するが、ここで用いられる機能ブロックという用語がそのように制限されるので はなく、あらゆる種類のデバイス、プログラム、ルーチンまたはプロセス制御ネ ットワーク内の分散されたロケーションで任意の手法でプロセス制御機能を実行 することができるその他のエンティティを含むことが注記される。したがって、 ここに説明されたデバッグ機能ブロックおよびチューニング機能ブロックまたは ルーチンは、他のプロセス制御ネッ トワークで、またはＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルが、これらのネットワークまた はプロトコルがプロセス内の分散されたロケーションで実行される制御機能に厳 密に備えるか、制御機能がプロセス内の分散されたロケーションで実行できるよ うにする限り、「機能ブロック」として厳密に識別することを使用しない（現在 存在しているか、あるいは将来開発される可能性がある）プロセス制御通信プロ トコルやスキームを使用して実現することができる。 さらに、機能および機能ブロックをデバッグし、チューニングすることはここ に、位置決め装置／弁デバイスを含む制御ループのデバッグおよびチューニング を実行する上で使用されるとして説明されてきたが、これらの機能および機能ブ ロックが、ダンパー、ファンなどの可動部品を備えるデバイスのようなそれ以外 の種類のデバイスを使用する制御ループ内でデバッグおよびチューニングを実行 するために使用することができることが注記される。 さらに、ここに説明される機能のデバッグおよびチューニングは、１つまたは 複数のプロセス制御デバイス内に記憶されるソフトウェアで実現されるのが好ま しいが、それらは、代わりにまたはさらに、希望されるようにハードウェア、フ ァームウェアなどで実現してよい。ソフトウェア内で実現される場合、本発明の デバッグおよびチューニング機能は、磁気ディスク、レーザディスクなどのコン ピュータ読取り可能メモリ内で、その他の記憶媒体上で、デバイスのＲＡＭやＲ ＯＭ内などに記憶されることがある。同様に、このソフトウェアは、例えば、電 話回線、インターネットなどの通信チャネル上を含む、既知のまたは希望される 送達方法を介してユーザまたはデバイスに送達されることがある。 したがって、本発明は、例示的であることだけを意図され、本発明の制限とは ならないことが意図される特定の例に関して説明されてきたが、変更、追加また は削除を、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、開示された実施例に 加えることができることは当業者にとっては明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ブラウン，ラリー，ケー. アメリカ合衆国 50158 アイオワ マー シャルタウン イースト サウスリッジ ロード 211 【要約の続き】 を、チューニングデバイスまたはユーザへ送達する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．バス上で到達可能となるようにリンクされた複数のフィールドデバイスによ り実現される分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークをデバッグまた はチューニングする上で使用するためのシステムであって、フィールドデバイス のそれぞれが、１つまたは複数のプロセス制御機能および１つまたは複数の通信 機能を実行することができ、 プロセス制御スキームを定義するために、複数のデバイスによって実現される プロセス制御機能および通信機能のそれぞれの実行をスケジュールするプロセス 制御動作スケジューラと、 プロセス制御スキームがデバッグ／チューニングモードにあるときに、プロセ ス制御スキームが中断されなければならない複数のフィールドデバイスの内の１ つにより実現される、プロセス制御スキームロケーションを示すインジケータと 、 示されたフローロケーションに達し、プロセス制御スキームがデバッグ／チュ ーニングモードにあるときに示されたフローロケーションでプロセス制御スキー ムの実行を停止するコントローラと、を備えるシステム。 ２．スケジューラが、複数のフィールドデバイスへのメッセージを可能にする通 信を送信することによりバス上の通信を制御し、コントローラがスケジューラに 結合され、スケジューラが、プロセス制御スキームが示されたプロセス制御スキ ームロケーションにあるときに、フィールドデバイスへのメッセージを可能にす る通信を送信しないようにし、それによってプロセス制御スキームを中断する、 請求項１に記載のシステム。 ３．コントローラが、さらに、バスに到達可能となるように接続されるホストデ バイスから命令を受信する通信機、および、プロセス制御スキームの動作を、ホ ストデバイスでユーザ入力 に応えて続行させるための手段とを含む、請求項１に記載のシステム。 ４．通信機が、プロセス制御スキームが中断されるときにプロセスの状態に関す るプロセス制御データを検索するための手段と、検索されたプロセス制御データ をユーザに表示するためにホストデバイスに送信するための手段とを含む、請求 項３に記載のシステム。 ５．インジケータがプロセス制御スキームの条件付ブレークポイントを示し、イ ンジケータが条件付ブレークポイントに関連する条件を記憶する手段、および、 プロセス制御スキーム内で条件付ブレークポイントに達したときに、条件付ブレ ークポイントに関連する条件が満たされているかどうかを判断するための手段と を含む、請求項３に記載のシステム。 ６．インジケータが、プロセス制御スキーム内の単一ステップ停止ポイントの多 数を示す請求項３に記載のシステム。 ７．インジケータが、プロセス制御スキーム内のチューニング停止ポイントを示 し、システムがさらに、プロセス制御スキームが中断される前に生成されたプロ セスパラメータのプロセスデータを記憶するための手段と、記憶されたプロセス データに基づいて、プロセス制御ネットワークに関するプロセスチューニングパ ラメータを決定するチューナーと、複数のフィールドデバイスの内の１つにプロ セスチューニングパラメータを通信するための手段とを含む、請求項３に記載の システム。 ８．プロセスチューニングパラメータが利得である、請求項７に記載のシステム 。 ９．インジケータが、複数のフィールドデバイスの内の１つがプロセス制御スキ ーム内で動作するようにスケジュールされるときにプロセス制御スキームが中断 されるように、複数のフィ ールドデバイスの内の１つを示す、請求項１に記載のシステム。 １０．インジケータが複数のフィールドデバイスの内の１つの機能の内の１つの 中で命令アドレスを示し、命令アドレスがプロセス制御スキームで実現されると きにプロセス制御スキームの中断を引き起こす、請求項１に記載のシステム。 １１．インジケータが複数のフィールドデバイスの内の１つの機能を示し、機能 がプロセス制御スキーム内の複数のフィールドデバイスの内の１つによって実現 されるときにプロセス制御スキームの中断を引き起こす、請求項１に記載のシス テム。 １２．コントローラが、示されたロケーションが複数のフィールドデバイスの内 の１つの動作に関連するときに、複数のフィールドデバイスの１つにより実行さ れる機能の動作を中断するために複数のフィールドデバイスの内の少なくとも１ つに位置する手段を含む、請求項１に記載のシステム。 １３．コントローラが、複数のフィールドデバイスのそれぞれに位置する中断手 段を含み、中断手段のそれぞれが、表示されたロケーションが関連するフィール ドデバイスの動作に関連するときに関連するフィールドデバイスによって実行さ れる機能の動作を中断する、請求項１に記載のシステム。 １４．バス上で到達可能となるようにリンクされる複数のフィールドデバイスに より実現される分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークをデバッグま たはチューニングするための方法であって、フィールドデバイスのそれぞれが、 １つまたは複数のプロセス制御機能、および１つまたは複数の通信機能を実行す ることができ、 プロセス制御スキームを定義するため、プロセス制御機能および通信機能の実 行の順序をスケジュールするステップと、 プロセス制御スキームが中断される、プロセス制御機能また は通信機能に関連する１つまたは複数のプロセス制御スキームロケーションをマ ークするステップと、 プロセス制御スキームを実行するステップと、 複数のフィールドデバイスの内の任意の１つが、マークされたプロセス制御ス キームロケーションの１つを構成する制御機能または通信機能をいつ実現するの かを検出するステップと、 １つのマークされたプロセス制御スキームロケーションでプロセス制御スキー ムの実行を中断するステップと、 ユーザがプロセス制御スキームの実行が続行することを示すのを待機するステ ップと、 プロセス制御スキームの実行が続行する必要がある旨のユーザ表示の受信時に 、１つのマークされたロケーションでプロセス制御スキームを開始するステップ と、 を含む方法。 １５．プロセス制御スキームを実行するステップが、異なるときに複数のフィー ルドデバイスの異なるデバイスに対するメッセージを可能にする通信を送信する ステップを含み、プロセス制御スキームの実行を中断するステップが、ユーザ表 示の受信までメッセージを可能にする通信を送信するステップを中止するステッ プを含む、請求項１４に記載の方法。 １６．さらに、プロセス制御スキームが中断されるとプロセスの状態に関するプ ロセスデータを検索するステップを含み、検索されたプロセスデータをユーザに 表示するためにバスを介してホストに送信する、請求項１４に記載の方法。 １７．マークするステップが、条件付ブレークポイントとしてプロセス制御スキ ームの内の１つをマークし、条件付ブレークポイントに関連する条件を記憶する ステップを含み、中断するステップが、プロセス制御スキームが条件付ブレーク ポイント に達したときに条件付ブレークポイントに関連する条件が満たされているかを判 断し、条件が満たされていない場合にはプロセス制御スキームを自動的に続行す るステップを含む、請求項１４に記載の方法。 １８．マークするステップが、単一ステップ停止ポイントとして複数のプロセス 制御スキームロケーションをマークするステップを含む、請求項１４に記載の方 法。 １９．マークするステップが、プロセス制御スキーム内のプロセス制御チューニ ング停止ポイントとして１つまたは複数のプロセス制御スキームロケーションを マークするステップを含み、方法が、さらに、プロセス制御スキームが中断され る前に複数のフィールドデバイスの１つからのプロセスパラメータに関連するプ ロセスデータを検索、記憶されるプロセスデータを使用してプロセス制御ネット ワークのプロセスタイミングパラメータを決定し、プロセスチューニングパラメ ータを複数のフィールドデバイスの他のものに通信するステップを含む、請求項 １４に記載の方法。 ２０．到達可能となるようにバスに結合される複数のフィールドデバイスによっ て実現される分散型制御機能を有するプロセス制御ネットワークで使用するため のプロセス制御デバイスであって、フィールドデバイスのそれぞれが、入力機能 、出力機能、または制御機能をプロセス制御ネットワーク内で実行することがで き、バス上で通信することができる１つまたは複数の機能ブロックを含み、 プロセス機能を実現し、プロセス機能スキームの一部を実行する第１機能ブロ ックと、 第１機能ブロックと関連する、またはデバイスと関連するプロセス制御スキー ム内でのポイントの表示を記憶するメモリと、 プロセス制御スキームが表示されたポイントに到達したときに、プロセス制御 スキームを中断するようにプロセス制御デバイスを制御するための手段を含む第 １機能ブロックに到達可能となるように結合されるトレースチューン機能ブロッ クと、 を備えるプロセス制御デバイス。 ２１．第１機能ブロックが、プロセス機能を実行するアルゴリズム、およびアル ゴリズムの実行後にバスを介して通信するソフトウェアを含み、表示が第１機能 ブロックのアルゴリズムの実行の前または後にポイントを示す、請求項２０に記 載のデバイス。 ２２．第１機能ブロックが、プロセス機能を実行する命令のセットを含み、表示 されたポイントが命令のセットの１つと関連し、トレースチューン機能ブロック の制御手段が、第１機能ブロックが命令のセットの表示された１つに到達すると 第１機能ブロックの動作を停止する、請求項２０に記載のデバイス。 ２３．トレースチューン機能ブロックが、プロセス制御スキームの実行を表示さ れたポイントで再開するためにユーザに反応する手段を含む、請求項２０に記載 のデバイス。 ２４．トレースチューン機能ブロックが、プロセス制御スキームの実行が中断さ れるときに、バスを介してプロセス制御デバイスからプロセスデータを通信する ための手段を含む、請求項２０に記載のデバイス。 ２５．トレースチューン機能ブロックが、さらに、表示されたポイントで満たさ れていなければならない条件を示すための手段、表示されたポイントで条件が満 たされているかどうか判断するための手段、および条件が表示されたポイントで 満たされているときにプロセス制御スキームの実行を停止するための手段とを含 む、請求項２０に記載のデバイス。 ２６．トレースチューン機能ブロックが、プロセス制御スキー ムが表示されたポイントに到達したときに、第１機能ブロックのモードを変更す るための手段を含む、請求項２０に記載のデバイス。 ２７．トレースチューン機能ブロックが、プロセス制御スキームの動作中にプロ セスパラメータと関連するデータを記憶するための手段と、プロセス制御スキー ムが表示されたポイントに到達したときにバスを介して記憶されたデータを通信 するための手段とを含む、請求項２０に記載のデバイス。 ２８．トレースチューン機能ブロックが、プロセス制御スキームが表示されたポ イントに到達したときに、バスを介して第１機能ブロックからプロセスデータを 通信するための手段を含む、請求項２０に記載のデバイス。