JP2001512865A - マイクロ・エレクトロ・メカニカル統合化コントロール・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 統合型エレクトロ・メカニカル・コントロール・デバイス（１６）は、中央コンピュータ・システム（１２）又はコンピュータ・システムのアレイと通信して、コントロール・ネットワークの分散かつ再環境設定可能な展開を可能にするインタフェース（１４）を有する。ここに記載のコントロール・ユニットは、圧力センサ（１０２）及び温度センサ（９０及び１０４）のようなマイクロマシン加工されたセンサを含む複数のマイクロ・エレクトリック・デバイスを含むことができる。マイクロ・エレクトリック・デバイスは、中央コンピュータ・システムの制御下で種々のセンサ要素を選択的に形成することができる回路を含むチップ上に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 関連出願 本件は、１９９８年８月７日に出願された、「マイクロ・エレクトロ・メカニ カル統合化制御システム」と題された、米国特許出願番号６０／０５４，９５１ の優先権を主張している。 発明の分野 本発明は、コントロール・システムに関し、特にプロセス又はシステムの動作
状態をモニターすることができるコントロール・システムに関する。

【０００２】 発明の背景 今日、多くの企業が、化学プラント、組み立てライン、輸送ネットワークのよ
うな複雑なシステムをモニタしかつ制御するためのシステムを開発し、販売して
いる。これらのコントロール・システムは、洗練された高度なデータ処理デバイ
スに依存しており、これらのデータ処理デバイスは、それぞれの位置でモニタさ
れるべきシステムに接続されている複数のセンサ及び装置に接続され、これによ
り、システムの動作状態についての有用な情報を提供している。従って、一般的
なコントロール・システムは、中央集権化されたデータ・プロセッサを使用し、
このデータ・プロセッサは、圧力センサ、タコメータ、温度センサのような多く
の種々のセンサと通信状態にある。それぞれのセンサは、システムに関する情報
を収集し、或いはデータ・プロセッサが処理方法を調節しかつ所望の動作状態を
達成可能にするようにするように、制御下で処理を行うように配置されている。

【０００３】 これらのコントロール・システムは、良好に機能するものの、非常に複雑でか
つ高価なものとなる。複雑で高価になる一つの原因は、データ処理システムと、
モニタされているシステムに接続された種々のセンサ及び装置との間のインター
フェースである。一般に、サーモメータ又はタコメータのようなタイプのセンサ
は、データ・プロセッサに接続する必要がある専用のすなわちカスタマイズされ
たインターフェースを有している。このインターフェースは、コントロール・シ
ステムにおけるそれぞれのセンサ及び装置に関して注文によって書き込まれたソ
フトウエア・デバイス・ドライバを含むことができる。従って、コントロール・
システムは、これらの異なるセンサを作動するために、注文に適合させなければ
ならない。従って、それぞれのセンサ及び装置のタイプは、パラレル、シリアル
、又はバス・インターフェースのような、異なるタイプのハードウエア・インタ
ーフェースを有することになる。これにより、センサをデータ処理装置に接続す
るためのカスタマイズされたインターフェース・ハードウエアが必要となる。

【０００４】 その結果、データ・プロセッサを、制御下のシステムに接続されるセンサ及び
装置と容易に且つ効率的に統合することができるコントロール・システムの提供
が必要となっている。 更に、コントロール・システム及び閉ループ・コントロール・システムは、大
規模なメカニカル、エレクトロ・メカニカル、又は処理システムのために今まで
開発されている。マイクロ・メカニクス、また後の「メカトロニクス」、即ちマイ
クロ・メカニクスとマイクロ・エレクトロニクスの合体、の出現により、これら
のデバイスの規模でのコントロール・システムの提供が必要となっている。

【０００５】 発明の要約 本発明のシステム及び方法は、制御されるシステムに使用される、センサ、モ
ータ、バルブ、又は他のデバイスに直接接続することができる統合されたコント
ロール装置を含んでいる。これらのマイクロ・エレクトロ・メカニカル統合化コ
ントロール・システム（ＭＥＭＩＣＳ）は、マイクロ・エレクトロニック処理、
マイクロ・メカニック処理、又はマイクロ・ケミカル処理のためのマイクロ・シ
ステムを含むシステム及びデバイスの開ループ制御又は閉ループ制御のためのア
ーキテクチャを提供する。デバイスは、コンピュータによる制御管理、或いはマ
ルチ・マイクロ・システム及びマイクロ・センサのオペレータ（開ループ）によ
る制御管理を可能にするコンポーネント及び処理を含んでいる。更に、それぞれ
の統合されたコントロール・ユニットは、多数のコントロール・デバイス及びセ
ンサを制御又はモニタすることができ、また、データ処理システムに対する複数
のデバイスのために標準化されたインターフェースを提供することができる。こ
れにより、データ処理システムと、コントロール・デバイス及びセンサとの間の
データ及び指令の転送を、効率よく達成することができる。

【０００６】 特に、本発明は、システムを制御する装置を含むものであり、データ・ネット
ワークを介してデータ信号及びコマンド信号を表すデータ・パッケージを通信す
るためのデータ・インターフェースと、データ・インターフェースに接続され、
データ・パッケージを処理してデータ及びコマンド信号をデータ・プロセッサと
交換するための通信マネージャーであって、各データ・パッケージがデータ・ネ
ットワークを介しての転送に適した所定のフォーマットに従って、データ信号及
びコマンド信号を組織化している、通信マネージャと、データ信号及びコマンド
信号を処理して、制御下のシステムに接続されたデバイスの動作特性を選択的に
環境設定するためのデバイス・マネージャとを含んでいる。一つの実施形態にお
いて、デバイスは、デバイス・マネージャと通信するように接続されたセンサを
含んでいる。別の実施形態において、デバイスは、デバイス・マネージャと通信
するように接続されたアクチュエータを含んでいる。更に別の実施形態において
、デバイスは、センサ、デバイス・マネージャ、通信マネージャ、及びデータ・
インターフェースを含むハウジング内に保持される。これらのエレメントそれぞ
れは、アクチュエータ及びセンサがデバイス・マネージャ及び通信インターフェ
ースと共にハウジング内に保持されるように収納される。一つの実施形態におい
て、デバイスは更に、デバイス・マネージャが制御中のシステムに接続された複
数のデバイスをモニタし且つ制御可能にするマルチプレクス・インターフェース
を含んでいる。

【０００７】 任意の実施形態において、システムは、データ・ネットワークを介して転送さ
れるデータ信号及びコマンド信号を暗号化し解読するための暗号プロセッサを含
んでいる。更に別の実施形態において、装置は、ユーザがデバイスの動作をモニ
タし且つ調整可能にするシステム・モニタに接続するためのインターフェースを
含み、また更に、システム内の計時を維持するためのシステム・クロック手段を
含むことができる。 更に別の実施形態において、本発明は、制御されているシステムの特性をモニ
タするための統合化コントロール・デバイスとして理解することができる。統合
化コントロール・デバイスは、制御中のシステムに隣接又は近接して、取り外し
可能にまた置換可能に設置されるように適合されるハウジングを含むことができ
る。ハウジングは、データ信号及びコマンド信号を表すデータ・パッケージを通
信するためのデータ・インターフェースと、通信マネジャと、デバイス・マネジ
ャとを含み、該デバイス・マネジャは、データ信号及びコマンド信号に応答して
、制御下にあるシステムの動作状態の特性をモニタするセンサを制御しモニタす
ることができるよう構成されている。

【０００８】 他の実施形態において、本発明は、制御下にあるシステムを監視するための半
導体デバイスとして理解することができる。半導体デバイスは基板を含むことが
でき、その基板は、その上に形成された複数の回路を有する。該回路は、データ
及びコマンド信号を有するデータ・パッケージを処理する通信マネジャを含むこ
とができ、各データ・パッケージは、データ信号及びコマンド信号を、データ・
ネットワークでの転送に適した所定のフォーマットに従って編成している。回路
は更に、データ信号及びコマンド信号を処理して、制御下にあるシステムに結合
されたデバイスを動作させるための制御信号を発生するデバイス・マネジャと、
制御下にあるシステムの特性を監視することが可能なセンサと、制御下にあるシ
ステムの動作パラメータを調節することが可能なアクチュエータとを含むことが
でき、データ・プロセッサから送られたコマンド信号は、デバイス・マネジャに
よって処理されて、センサ及びアクチュエータを所定の動作が行えるように制御
する。一実施形態において、半導体デバイスは、チルト・センサ、温度センサ、
圧力センサ、加速度計、ジャイロスコープ、光検出器、マイクロフォン、及び、
例えば複数の圧力トランスジューサのような複数の類似のセンサを含むこれらセ
ンサの任意の組み合わせのセンサを含むことができる。同様に、半導体デバイス
は、モータ、ポンプ、バルブ、データ・ポート及びＩ／Ｏライン、並びに、例え
ば複数の異なるモータ又はポンプのような複数の類似のタイプのアクチュエータ
・エレメントを提供する組み合わせを含む、これらアクチュエータの任意の組み
合わせからなる、複数の異なるタイプのアクチュエータを含むことができる。

【０００９】 更に別の実施形態において、制御下のシステムを監視するデバイスとデータ・
プロセッサとの間で更に高度な通信を提供するために、統合化回路は通信マネジ
ャを含むことができ、この通信マネジャは、データ・パッケージと関連する制御
下にあるシステムを識別するＩＤ信号又はＩＤ信号を記憶するフィールドを発生
することができる。同様に、通信マネジャは、デバイスＩＤ発生器を含むことが
でき、このデバイスＩＤ発生器は、デバイスを識別するのに適したデバイスＩＤ
信号であって、該デバイスＩＤ信号を含んでいる特定のデータ・パケットを発生
しているデバイスを識別するのに適するデバイスＩＤ信号を発生する。このよう
にして、１つのデータ・プロセッサが、制御下にある特定システム又は複数のシ
ステムと関連するデータ・パッケージの傾聴者である複数の異なるプロセッサを
、動作させることができる。更に、システムのデータ・プロセッサ及び他のエレ
メントは、制御下にあるシステムの動作状態の特性を表す情報を発生している特
定のデバイスを、データ・パッケージから識別することができる。これは、各デ
バイスが無線周波数信号を介してデータ信号を通信するために無線周波数送信シ
ステムへのインターフェースを含むという状況下において、特に有用である。こ
れによって、複数の異なるデバイスと通信している送信機は、どのデバイスがど
の情報を発生したかを理解することが可能となる。

【００１０】 更なる特徴として、本発明は、制御下のシステムに対して動作状態をモニタ及
び調節する制御システムとして理解することができる。制御システムは、制御下
にあるシステムの動作状態の少なくとも１つの特性を表す情報を処理すること、
及びセンサ・デバイスの動作の環境設定（コンフィギュレーション）を行うため
の指令を表すコマンド信号を発生することが可能なタイプのデータ・プロセッサ
を含むことができる。システムは、データ・プロセッサに結合され且つ情報信号
の通信に適切なタイプであるデータ・ネットワークと、複数のセンサ・デバイス
とを更に含むことができ、各センサ・デバイスは、制御下にあるシステムに結合
されて該システムの動作状態の特性をモニタし、且つ各センサ・デバイスは、通
信マネジャ、デバイス・マネジャ、及び制御下のシステムの特性を監視可能なセ
ンサを含んでいる。。これらのシステムにおいて、データ・プロセッサにより発
生され、データ・ネットワークを介して通信されたコマンド信号は、各センサ・
デバイスを特定の方法（様式）で動作させるように環境設定するように、複数の
センサ・デバイスによって受信される。このように、制御システムが提供され、
そこでは、複数の一般的な又は類似のセンサ・デバイスが、制御されているシス
テムの異なる位置に配置され、データ・プロセッサの要求に応じて環境設定され
、制御下にあるシステムの動作状態の特性を表す情報を提供する。

【００１１】 他の観点において、本発明は、動作状態を表す少なくとも１つの特性を有する
動作状態を有するシステムを制御する方法として理解することができる。本発明
のプロセスは、制御下にあるシステムの動作状態の少なくとも１つの特性を表す
情報を処理することが可能なタイプのデータ・プロセッサであって、センサ・デ
バイスの動作を環境設定するための指令を表すコマンド信号を発生するデータ・
プロセッサを提供するステップと、データ・プロセッサに接続され、情報信号を
通信することが可能なタイプのデータ・ネットワークを提供するステップと、制
御下にあるシステムにセンサ・デバイスを接続して、該動作システムの特性をモ
ニタする接続ステップであって、該システムが、通信マネジャ、システムの特性
をモニタすることができるセンサ、及びデバイス・マネジャを含み、該デバイス
・マネジャは、センサの動作を制御するデータ・プロセッサからのデータ信号及
びコマンド信号を処理するよう構成されていることを特徴としている。本方法に
おいては、更なるステップにおいて、データ・プロセッサからコマンド信号を送
信することができ、これにより、センサを所定の方法で環境設定することができ
る。本方法の一実施形態においては、センサ・デバイスはさらに、制御下にある
システムの動作パラメータを調整すなわち修正することができるアクチュエータ
要素を含んでいる。これらシステムにおいては、データ・プロセッサは、コマン
ド信号を発生してアクチュエータを動作すなわち環境設定し、制御下にあるシス
テムの所定のパラメータを調整することができる。

【００１２】 このように、ＭＥＭＩＣＳアーキテクチャは、単一の装置におけるコントロー
ル・システムの電子的部分及び機械的部分を統合することができる。該統合化さ
れたコントロール装置は、所定のアプリケーションに関して環境設定されて、セ
ンサ、モータ、アラーム・システム、通信システム、分光器、エアロスペース・
デバイス、及び医療デバイス等の、（マイクロ）エレクトロニック、（マイクロ
）メカニック、又は（マイクロ）処理マシンをモニタすることができる一連のセ
ンサ及びデバイスを提供することができる。これらシステムは環境設定可能なコ
ントロール・デバイスを提供し、該コントロール・デバイスは、制御されている
デバイスの規模で存在し、回路及び要素レベルとしてのシステムを含むことがで
きる。

【００１３】 図示された実施例の詳細な説明 本明細書に開示されたシステム及び方法は、複数のデバイスを動作させること
が可能な統合化コントロール・デバイスを提供し、該デバイスは複数のセンサを
含んでいる。本明細書に開示されたシステム及び方法は、ワークピース又は他の
同様な環境をモニタし制御するためのセンサ・システムとして示されている。し
かしながら、本明細書に開示されたシステム及び方法が上記に限定されるもので
はなく、この技術の他のアプリケーションが本発明の技術思想及び技術的範囲内
に入ることは、この技術分野の当業者にとっては明らかであろう。

【００１４】 本明細書に記載されているシステム及びデバイスは、環境設定可能なセンサ及
びアクチュエータ・デバイスを提供する統合化エレクトリック・メカニック・コ
ントロール・システムを提供する。環境設定可能な各デバイスは、温度計、圧力
ゲージ、加速度計のような一連のセンサ、及びポンプ、バルブ、モータ、調整可
能なレンズ及び他のデバイスのような１つ以上のアクチュエータを含む他のデバ
イスを含むことができる。これらのデバイス、すなわちセンサ及びアクチュエー
タの各々は、これらのセンサ及びアクチュエータが動作するパラメータを形成す
るデバイス・マネジャにより制御される。例えば、デバイス・マネジャは、温度
センサが動作する温度範囲を設定することができる。同様に、デバイス・マネジ
ャは、モータが回転する速度を規定するためのモータの動作パラメータを設定す
ることができる。更に、デバイス・マネジャはまた、センサ及びアクチュエータ
のある特定のものを使用可能又は使用不能にすることができ、それにより、圧力
センサ及び温度計を含むデバイスにおいて、センサ・デバイスが温度情報のみを
収集するように、温度計のみを動作可能にすることができる。

【００１５】 センサ及びアクチュエータの動作を環境設定するため、デバイス・マネジャは
、コマンドを通信マネジャを介して受け取ることができる。なお、通信マネジャ
は、データ・パッケージをネットワークに結合されたデータ・プロセッサと交換
することができるデータ・ネットワークに対して、直接又は間接的にインタフェ
ースされる。データ・プロセッサは、コマンド信号を含むデータ・パッケージを
発生することができる。なお、コマンド信号は、統合化コントロール装置の通信
マネジャを介してデバイス・マネジャに転送される。デバイス・マネジャは、コ
マンド信号に応答して、デバイスに結合されたセンサのある一定のものを使用可
能にし、かつそのデバイスのための動作パラメータを選択することによって、デ
バイスを環境設定する。このようにして、データ・プロセッサは、制御下のシス
テム上の異なる位置に配置されている複数の統合化センサ・デバイスを環境設定
することができる中央ステーションを提供することができる。各センサは、制御
下のシステムの動作状態と関連したある一定のパラメータをモニタすることがで
き、そしてデータ・プロセッサが、モニタ監視を可能にするため情報のデータ・
パケットをデータ・ネットワークを介してデータ・プロセッサに提供することが
でき、更にある用途においては、制御下のシステムの動作状態を調整することが
できる。従って、本明細書に記載されている統合化コントロール・システムによ
れば、制御下でシステムの異なる位置に配置される環境設定可能なセンサ及びア
クチュエータであって、これらは、データ処理システムによって動的に環境設定
され、これにより、データ処理システムが、制御下のシステムの動作状態をモニ
タして調整するための制御システムを実現するのを可能にしていることが、理解
されるであろう。

【００１６】 本明細書に記載されているシステムは、各々が異なって動作することができる
広範囲の本質的に異なるタイプのセンサに結合又はそれらを組み込むことができ
る。これらの本質的に異なるデバイスの使用を容易にするため、入力／出力イン
タフェース・デバイスに結合することができるデバイス・マネジャが設けられて
いる。システムに結合された各センサは、例えば、電気的回路においてインタフ
ェースに結合されることによって、インタフェースに接続されることができる。
デバイス・マネジャは、センサを初期化し、使用不能にし、モニタし、そして制
御するために、入力／出力デバイスを動作させることができる。次いで、デバイ
ス・マネジャは、センサにより収集された情報を共通フォーマットの中に包むこ
とができ、その包まれたデータを中央処理装置に送ることができ、その中央処理
装置は、送られたデータを読み込んで、制御に適宜の制御をもたらす。

【００１７】 図１は、統合化されたエレクトロニック・メカニック・センサ・コントロール
・デバイスの一例を示している。図示されたシステム１０は、コマンド／コント
ロール・コンピュータ１２を含み、該コンピュータ１２は、トランシーバ１４に
結合され、該トランシーバ１４はＭＥＭＩＣ装置１６と通信する。ＭＥＭＩＣ装
置１６は、スタンドアローン装置として、又は複数のＭＥＭＩＣＳが多くのコマ
ンド／コントロール・ユニットと対話することができる多対多の環境設定構成で
動作することができる。これにより、バックアップ及び用途の向上が可能になる
。図１は更に、複数のデバイス４０、システム・マネジャ４４、開ループ帰還デ
バイス４２、開ループ割込みデバイス４６、システム・クロック装置５０、パワ
ー・マネジャ５２及び電源装置５４を示している。図１のＭＥＭＩＣＳ１６は、
機能ブロック図の形式で示され、トランシーバ２０、通信マネジャ２２、符号化
／復号化装置２６、暗号化／解読装置２８、デバイス・マネジャ２４、デバイス
・モニタ３０、ＤＡＣ／ＡＤＣデバイス３２及びデバイスＩ／Ｏマネジャ３４を
含んでいる。

【００１８】 図１に図示されているコマンド／コントロール・コンピュータ１２は、モニタ
及びコントロール・プロセスを実行するコンピュータ・プログラムを実行するた
め通常採用されるタイプのデータ処理システムであり、例えば、マサチューセッ
ツ州フォックスバロのフォックスバロ社（Ｆｏｘｂｏｒｏ Ｃｏｍａｐａｎｙ）
により市販されているタイプのような、スタンドアローン型コントロール・シス
テムであるか、又はデータ・プロセッサ制御システムとして動作するようコンピ
ュータ・システムを構成するためコンピュータ・プログラムを実行するＩＢＭ
ＰＣコンパチブル・ワーク・ステーションのような、通常のコンピュータ・ワー
ク・ステーションであってよい。

【００１９】 コマンド／コントロール・コンピュータ１２は、図１に図示されるデバイス４
０を初期化し、使用可能にしかつ環境設定するための信号を表す指令信号を発生
するために、該コンピュータ１２に指図することができるコンピュータ・プログ
ラムの制御下で動作することができる。コマンド信号は、デバイス４０に対する
インタフェースを使用可能又は使用不能にするための指令（命令）を含むことが
できる。コマンド信号は更に、温度範囲及び圧力範囲のような動作範囲、及びデ
バイス４０をセットアップするため採用される他のパラメータをセッティングす
る指令を含むことができる。コマンド／コントロール・コンピュータ１２上でラ
ンするコンピュータ・プログラムは、Ｃ言語プログラム、又はデバイス４０の初
期化及び動作のクライアント側制御を与えるためアプレットを、コマンド／コン
トロール・コンピュータ１２から統合化コントロール・ユニット１６にダウンロ
ードすることができるＪＡＶＡ言語プログラムのような、通常のコンピュータ・
プログラムである。

【００２０】 図１は更に、コマンド／コントロール・コンピュータ１２に結合しているトラ
ンシーバ１４を示している。トランシーバ１４は、コマンド／コントロール・コ
ンピュータ１２により発生されたコマンド信号及びデータ信号を取り込み、そし
て、それら信号を、イーサネット・ネットワークのようなコンピュータ・ネット
ワーク、又は任意のＩＰネットワークの物理層を介して配送するのに適したフォ
ーマットでフォーマット化する、ネットワーク・インタフェース・カードである
。代替例として、トランシーバ１４は、トランシーバ１４とコマンド／コントロ
ール・コンピュータ１２との間に双方向データ経路を与えるコンピュータ・デー
タ・ネットワーク上を搬送されるＩＰデータ・パケットのようなデータ・パケッ
トを受け取るため、データ・ネットワークを介してコマンド／コントロール・コ
ンピュータ１２に接続されるネットワーク・インタフェース・カードとすること
ができる。トランシーバ１４は、データ・パケットをコンピュータ・ネットワー
クから受け取り、これらデータ・パッケージを、統合化コントロール・ユニット
１６に同報通信することができる信号に変換する。例えば、トランシーバ１４は
、コマンド／コントロール・コンピュータ１２と通信しているデータ・ネットワ
ークに結合されるネットワーク・インタフェース・カードを含むことができる。
トランシーバ１４のネットワーク・インタフェース・カードは、データ信号及び
コマンド信号を、統合化コントロール・ユニット１６のトランシーバ２０に同報
通信する無線周波数トランシーバに結合することができる。このようにして、統
合化コントロール・ユニット１６は、ネットワーク・ケーブルへの接続を必要と
せずに、コンピュータ・ネットワークから物理的に分離することができる。上記
したトランシーバ１４を無線周波数リンクに関連して説明したが、赤外線リンク
、ツイスト・ペア・リンク、又はトランシーバ１４と統合化コントロール・ユニ
ット１６との間の任意の他の適当な通信リンクでよいことが当業者により理解さ
れるであろう。

【００２１】 図示されたトランシーバ１４は、コマンド／コントロール・コンピュータ１２
のＩ／Ｏバスに通信用のパラレル又はＰＣカード・ポートを介して接続される。
トランシーバ・ユニットは、電力をコンピュータから受け取る。オペレータは、
制御をメイン・プログラムから取り去って、デバイス・コントロール・システム
に割り込むことができる。オペレータは、キーパッド、スイッチ、ビデオ・ディ
スプレイ、又は他の適当なＩ／Ｏデバイスを含むシステム・モニタと対話的に交
信することができる。

【００２２】 統合化コントロール・ユニット１６は、トランシーバ１４とデータ信号及びコ
マンド信号を交信するためのトランシーバ２０を含んでいる。トランシーバ２０
は、無線周波数又は赤外線トランシーバを含む任意の従来のトランシーバ要素で
よく、コマンド／コントロール・ユニット１２と通信するトランシーバ１４と互
換性があるように選ばれる。従って、各装置１６は、コマンド／コントロール・
システムのトランシーバと通信するトランシーバを有することができる。記述さ
れたトランシーバは、それが無線周波数であろうと赤外線であろうと、その他で
あろうと、装置が無線モードで動作することを可能にする。このために、それら
装置は、アンテナや、電子光学的又は超音波その他を含む遠隔通信に必要な電子
及び論理装置と共に実装される。トランシーバは、誤り検出／誤り訂正を行う装
置及び正確なデータ伝送を保証するために必要な全ての装置を含んでいる。

【００２３】 トランシーバと、通信信号の条件によって電気又は光学的ワイアに取り替えら
れ得るものは、適宜に管理される。通信マネジャは、伝送用のメッセージの準備
と受け取りとを管轄する。該マネジャは、２つの主モジュールを有する。即ちメ
ッセージ内のデータを生成する符号化／復号化装置と、メッセージが認可された
コマンド／コントロール・コンピュータだけと交換されるか又はそれらが認可さ
れた選ばれたプロセッサによってのみ解釈され処理される形式で交換されること
を保証する暗号化／解読装置である。

【００２４】 図１に更に示されるように、トランシーバ２０は通信マネジャ２２と双方向に
通信する。通信マネジャ２２は、符号化／復号化装置２６と暗号化／解読装置２
８を含んでいる。図１に更に示されるように、符号化装置２６と暗号化装置２８
とは、双方向通信で結合されている。図１に更に示されるように、通信マネジャ
２２は、トランシーバ２０とデバイス・マネジャ２４との間に接続されている。
通信マネジャは、電子回路でも良いし、汎用マイクロプロセッサ上で動作するソ
フトウエア・プログラムでも良い。通信マネジャ２２は、トランシーバ２０を介
してトランシーバ１４へ伝送されるデータ・パケット内のデータを生成するため
に、符号化／復号化装置２６を用いる。データは、符号化装置２６によって、コ
マンド／コントロール・コンピュータ１２上で動作しているコンピュータ・プロ
グラムによって解釈できる形式に構成される。同様に、符号化／復号化装置２６
は、コマンド／コントロール・コンピュータ１２によって生成されたデータ・パ
ケットを受け取り、そのデータ・パケットから、センサ４０の動作の初期化及び
環境設定をするためにデバイス・マネジャ２４へ送るべき、コマンド信号及びデ
ータ信号を選択することができる。トランシーバ２２及び１４を介して符号化装
置２６から伝送されるデータは、１つの実施形態においては、トランシーバ１４
の一部であるネットワーク・インターフェース・カードによって、トランシーバ
１４とコマンド／コントロール・コンピューター１２との間でデータを搬送する
データ・ネットワークを介して伝送するのに適した形式にフォーマットされる。

【００２５】 図１は更に、任意的な要素である暗号化／解読装置２８を示している。暗号化
／解読装置２８は、電子回路でも良いし、通常のマイクロプロセッサ上で動作す
るソフトウエア・ルーチンでも良い。暗号化／解読装置は、統合化コントロール
・ユニット１６とコマンド／コントロール・コンピュータ１２との間での通信に
機密防護層を与えるために、信号を暗号化したり解読したりできる。これは、制
御下のシステムの適正な監視に干渉する改ざんの可能性を低減することができる
。

【００２６】 図１は更に、デバイス・マネジャ２４が、デジタル／アナログ変換装置３２を
介してデバイス入出力マルチプレクサ３４へ接続されるデバイス・モニタ３０を
含むことを示している。デバイス・マネジャ２４は、データをデバイス４０と通
信マネジャ２２との間で伝送する。加えて、電子回路でも良いし、マイクロプロ
セッサ上で動作するソフトウエア・ルーチンでも良いデバイス・マネジャ２４は
、コマンド／コントロール・コンピュータから供給されたコマンド信号及びデー
タ信号を処理し、それに応答して、デバイス４０を環境設定し、使用可能化し、
動作させる。特に、デバイス・マネジャ３０は、コマンド信号に応答して、選択
的にデバイス４０を使用可能化したり不可能化する状態マシンを含むことができ
る。例えば、１つの実施形態では、コマンド／コントロール・コンピュータ１２
は、デバイス・マネジャ２４にデバイス４０の内の１つを使用可能化させるコマ
ンド信号を送ることができる。この場合、使用可能化されたデバイス４０は、例
えば圧力センサである。加えて、コントロール・コンピュータ１２は、コマンド
信号及びデータ信号を設定して、デバイス・マネジャ２４が使用可能化された圧
力センサ４０の動作パラメータを設定することを指示することができる。例えば
、ある圧力センサは、それに与えられた基準電圧を選ぶことによって、選ばれた
範囲で動作することができる。

【００２７】 この実施形態において、デバイス・マネジャ２４は、コマンド／コントロール
・コンピュータ１２からのコマンドに応答して、所要の圧力検出範囲を実現する
ための適宜の基準電圧を選択する。当業者は、デバイス・マネジャ２４がデバイ
ス４０に必要とされる任意のパラメータを設定でき、そのようなデバイス・マネ
ジャの設計及び開発は電子技術者には周知のことであることを、理解できるであ
ろう。デバイス・マネジャ３０はまた、センサ４０によって測定された圧力のよ
うな、センサからのデータを受け取る。デバイス・マネジャ３０は、これらの信
号をカプセル化してトランシーバ１４へ送るために、通信マネジャ２２に渡すこ
とができる。図１に示されたデジタル／アナログ変換装置３２及びアナログ／デ
ジタル変換装置３２は、それらの機能を達成するための任意の適当な回路システ
ムで構成され、また、分離された集積回路装置でも単一の集積回路の一部の回路
装置で構成されても良い。しかしながら、ここで説明された装置によって用いら
れる信号調節回路に必要に応じて修正を加えることができること、及びそのよう
な修正が電子技術者の技術範囲に入ることが理解されるであろう。

【００２８】 図示された実施形態においては、複数のデバイス４０が双方向の回線によって
デバイス・マネジャ２４に接続されている。このために、デバイス・マネジャ２
４は、デバイス入出力マルチプレクサ３４を含んでいる。デバイス入出力マルチ
プレクサは、電子回路でも良いし、通常のマイクロプロセッサ上で動作するソフ
トウエア・ルーチンでも良い。個々のデバイス４０の内の所定のものとデバイス
・マネジャ２４との間のデータ伝送の切り換えのために必要なこのようなマルチ
プレクサの動作は、当業者には周知であり、任意の適宜のマルチプレクサが本発
明に利用できる。

【００２９】 図１に示された統合化・コントロール・ユニット１６は、システム・モニタ４
４に対する双方向のインターフェースを含んでいる。システム・モニタ４４は、
オペレーターが、例えばセンサ・デバイス４０によって生成されたデータを監視
しながら、そのパラメータを変更したりする統合化コントロール・ユニットとの
間でインターフェースできるキーボードを有するコンピュータ端末のような、映
像表示装置である。システム・モニタ４４は、開ループ帰還デバイス４２と接続
されている。これらの開ループ帰還デバイス４２は、例えば、デバイス４０の内
の１つからのデータのいずれかが危険な状態を示す時に、統合化コントロール・
ユニット１６によって作動される、サイレンや点滅光のような警報装置である。
図示のシステム・モニタ４４はまた、割込みデバイス４６にも接続されている。
割込みデバイス４６は、オペレータがデバイス・マネジャ２４によって実行され
ているコマンド信号を無効にすることを許可する。従って、割込みデバイスは、
選択されたデバイス４０を使用不可能にしたり、又は他のデバイスを使用可能に
したりすることを許可し、又はユーザが情報を統合化コントロール・ユニット１
６を介してコマンド／コントロール・コンピュータ１２に送ることを許可した入
りする。割込みデバイス４６の他の応用も、本発明の範囲を逸脱することなく、
ここで説明するシステムに利用できる。

【００３０】 更に、図１は、統合化されたコントロール・ユニット１６がシステム・クロッ
ク装置５０とパワー・マネジャ５２と電源装置５４とに結合することができるこ
とを示している。このシステム・クロック装置は、デバイス・マネジャ３０に対
してクロック信号を提供する通常の電子的クロック要素である。このようなクロ
ック信号は、圧力や温度のような或るパラメータの変化率のタイミングを取るた
めに、及び、コントロール・ユニット１６がどのくらい長く動作しているか、コ
マンド／コントロール・コンピュータ１２に対して転送するためにデータを何日
の何時に収集したか、といったような、統合化コントロール・ユニット１６の状
態に関する情報をモニタし維持するために採用される。システム・クロックによ
り、コントロール・ユニット１６で処理される全部の信号の同期が可能になる。
オプションのパワー・マネジャは、システム・モニタによって指示される必要程
度の関数の形で、種々のデバイスにおけるエネルギ保存及び割り当てに責任を負
う。パワー・マネジャ５２及び電源装置５４は、通常の電池又は交流電源である
。システム・クロック装置５０及びパワー・マネジャ５２及び電源装置５４は、
システム１０の個別のコンポーネントとして図１に示されているが、当業者に理
解されるように、これらのコンポーネントは一体化されたコントロール・デバイ
ス１６に組み込むことができる。

【００３１】 閉ループ・システムの主プログラムは、コンピュータ１２又はコンピュータ群
において実行される。主プログラムは、オペレータとの相互作用のためのユーザ
ー・インターフェースを有しており、主要なデータ解析及びコマンド／コントロ
ール機能を実行する。オプションとして、主プログラムは、暗号化プログラムを
含むことができる。主プログラムは、動作が生じる順序を決定するために、デバ
イス・マネジャ３０によって理解される優先値をコマンド信号に与えることによ
り、リアルタイムの動作を提供することができる。これにより、コンピュータは
どのセンサ・データが最初に報告されるか、どのアクチュエータが最初に作動さ
れるか、又は、これらが他の順序で行われるか、を決定することができる。

【００３２】 上述したように、デバイス・マネジャは、制御されているデバイスとの間でメ
ッセージを送受信する。デバイス・マネジャは、信号のディジタル処理を行って
いて必要な論理算術関数とスループットを保証するのに必要なメモリとを備えた
デバイス・モニタを含んでいる。図示のデバイス・マネジャは、ディジタル／ア
ナログ変換器とアナログ／ディジタル変換器とを有する。また、デバイス・マネ
ジャは入力／出力チャネル・マルチプレクサを有しているので、デバイス・モニ
タは、その注意を一つのデバイスから他のデバイスへ切り換えることができる。

【００３３】 図１は単一の制御ユニット１６を示しているが、複数の（マイクロ）エレクト
ロ・、メカニカル・デバイスをＭＥＭＩＣＳの統合化制御計器とインターフェー
スさせることができる。これらのデバイスは、センサ、モニタ、プロセス装置で
ある。統合化コントロール装置は、システム・モニタによって監督される。シス
テム・モニタは、ＩＣＩの一般的な機能に対して責任を負う。システム・モニタ
は、コマンド／コントロール・コンピュータと又は発光ダイオードのような開ル
ープ帰還装置を介してオペレータと、状態情報を交換する。システム・モニタは
、コマンド／コントロール・ユニットから又はスイッチやボタンのような割り込
み装置を介して、オペレータから受け取る指令信号に応答して動作する。このよ
うにして、オペレータは、コマンド・システムをオーバーライドし、センサ又は
デバイスの動作を停止させ、オフラインで別の試験を行い、又は他の同様の機能
を行う。

【００３４】 図２は、コマンド／コントロール・コンピュータ１２に接続されたネットワー
ク・バス１５に結合された複数の送受信要素１６ａ−１６ｆを含むシステム１０
を示している。上で説明したように、コマンド・コントロール・コンピュータ１
２は、コントロール・システムの処理を実行し、オペレータ入力に応答する。更
に、図２は、送受信機１６ｄと、図１を参照して上で説明した形式の４個の統合
化されたコントロール・ユニット１８ａ−１８ｄとを含むルーム（部屋）３０を
示している。ルーム３０は、モニタ又は制御対象である、組み立てライン、化学
プラント、作業環境、又は任意のシステム又はスペースを含むことができる。統
合化コントロール・ユニット１８ａ−１８ｄはそれぞれ、センサ又はデバイスと
結合される。例えば、ユニット１８ａは、電動閉鎖アセンブリを有するバルブ２
０に結合される。同様に、ユニット１８ａ及び１８ｂはそれぞれ、サーモスタッ
ト２２、２４に結合される。ユニット１８ｄは、コントロール・システムでの使
用に適した任意の要素を表す一般的なセンサ／デバイス要素に結合される。

【００３５】 上で説明したように、ユニット１８ａ−１８ｄは、コマンドを受け取り、ＩＲ
又は無線リンクのようなデータ・リンクを介して、送受信機１６ｄにデータを提
供することができる。オプションとして、ハードワイヤード・リンクを採用する
ことができる。図示の実施形態においては、送受信機１６ｄは、ネットワーク１
５を介して、データ及び指令をコマンド・コンピュータ１２と交換する。

【００３６】 それぞれのユニット１８ａ−１８ｄは、コマンド信号及びデータ信号をコマン
ド・コンピュータ１２から受け取ることができる。このデータは、当該ユニット
に結合されたセンサ、アクチュエータ、その他のデバイスをどのように駆動し、
インターフェースを取るかに関して、デバイス・マネジャ２４に指令を出す。デ
バイス・マネジャ２４は、この情報を使用して、センサ、アクチュエータ、その
他のデバイスから情報を収集することができ、また、この情報を送受信機１６ｄ
へ送出し得る標準データ・フォーマットへ変換することができる。送受信機１６
ｄは、データをネットワーク１４上で配信するのに適した標準フォーマットへフ
ォーマット変換することができる。したがって、システム１０は、コントロール
・システムに、そのデバイス、アクチュエータ及びセンサとの標準インターフェ
ースを与えることになる。

【００３７】 図３は、本発明の代替の実施形態を示しており、統合化コントロール・デバイ
スは集積回路として形成されるので、本発明に係るデバイスの回路及びセンサは
基板上に形成される。特に、図３は、マイクロプロセッサ・コア６２、スタティ
ックＲＡＭ６４、電気的にプログラム可能なメモリ６６、及びリードオンリ・メ
モリ６８とを含む集積回路６０を示している。更に、デバイス６０は、ジャイロ
スコープ７０、温度センサ７２、ジャイロスコープ７４、及び加速度計７６を有
する。マイクロプロセッサ・コア６２は、ＲＯＭ６８及びＥＥＰＲＯＭ６６に格
納されたコンピュータ・プログラムに応答して動作する通常のマイクロプロセッ
サ・コアである。また、マイクロプロセッサ・コア６２は、マイクロ・コントロ
ーラ回路により普通に採用される形式のＩＯインターフェース（図示せず）から
受信する入力信号に応答して、動作することができる。

【００３８】 図３は、統合化コントロール・デバイスを基板上に形成できることを示し、そ
こでは、プログラマブルのマイクロプロセッサ・コア６２は、プログラムの制御
のもとで動作し、通信マネジャ及び統合化コントロール・デバイスのデバイス・
マネジャの機能を実行する。一つの実施形態では、マイクロプロセッサ・コア６
２は、モトローラ社が開発した６８ＨＣ０５コアと類似であり、例えばＣのよう
な高レベル言語でプログラムすることができ、通信マネジャ及びデバイス・マネ
ジャの機能を実現することができる命令信号の組を発生する。このようなプログ
ラムの開発は、電気工学及びコンピュータ・サイエンスの技術における公知の原
理に従うものであり、本発明では、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の
適切なコンピュータ・プログラムを用いることができる。また、図３に示す統合
化ステム６０は、４個のセンサ・エレメントを含み、それらは個々に、マイクロ
プロセッサ回路によって構成することができ、制御下にあるシステムに関して選
択された情報を集める動作を行う。例えば、一実施形態では、マイクロ集積化（
microintegrated）コントロール・デバイス６０は、コンベヤ・ベルト上を移動 するボックス（箱）に取り付けることができる。この実施形態において、マイク
ロプロセッサは、加速度計７６及びジャイロスコープ７４を用いることができ、
コマンド及びコントロール・コンピュータ１２で実行されている制御プログラム
が使用する方向及び運動の情報を受信するようにする。制御システムの別の部分
において、デバイス６０は、温度の測定値が最適動作状態を維持すことに関連す
る、制御下にあるシステムの或る位置に配置することができ、この応用では、コ
マンド及びコントロール・プログラムは、温度センサ７２を活性化し、且つ該セ
ンサで集められた温度データを通知するようにマイクロプロセッサ・コアに指示
するために、ＥＥＰＲＯＭ６６からプログラムを、実行するマイクロコントロー
ル・ユニット６０へ送ることができる。データを報告するために、エレメント６
０を赤外線送信エレメント（示さず）に結合することができる。この赤外線送信
エレメントは、送信機１４との間でデータを交換するように動作し、送信機１４
は、コンピュータ・データ・ネットワークに結合し、コンピュータ・データ・ネ
ットワークは、送信機１４とコマンド／コントロール・コンピュータ１２との間
で情報を送受信する。

【００３９】 図４は、本発明の更に別の実施形態の機能ブロック図を示している。特に、図
４は、制御されているシステムの一部に取り付けることができるハウジング・チ
ューブを含むシステム９０を示している。システム９０は、送信機９８及びセン
サ１０２、１０４、１０６用のマイクロコントローラ９０を含むことができる。
図に示した実施形態において、センサ１０２、１０４、１０６はそれぞれ、圧力
センサ、温度センサ、加速度計である。これらの３個のセンサは、マイクロコン
トローラ９４の制御のもとで動作することができ、制御下にあるシステムの特定
のパラメータを測定する。別の実施形態では、システム９０は、ハウジング９０
と物理的に分離しているセンサ又はアクチュエータへの電気的接続のためのＩＯ
ポートを含むことができる。このようにして、統合化コントロール・デバイス９
０はまた、ユニットから分離しているが制御下にあるシステムに結合されている
デバイスと、通信することができる。

【００４０】 図４に示す送信機９８は、データ・ネットワークと通信中であり、且つデータ
を中央コンピュータ・システムに搬送する送信機へ信号を送信するために用いる
ことができる。一実施形態では、デバイス９０のような複数のデバイスが、１つ
の送信機１４と通信することができる。この実施形態では、通信マネジャは、送
信機１４と通信している１つのデバイス９０を一意的に表すデバイスＩＤを発生
することができる。これによって、送信機１４は、どのデバイスが送信機１４に
話しかけているのかを判定するこが可能になり、これにより、送信機１４に、コ
ンピュータ・データ・ネットワークを通じてのデータの転送のために使用する情
報を提供することができる。

【００４１】 図５は、システムを制御及びモニタするための本発明に係る１つのプロセス（
方法）を示している。特に、図５はプロセス１２０を示し、プロセス１２０は、
初期設定及びデータ・コマンドの生成ステップ１２２、データ及びコマンドのブ
ロードキャスト・ステップ１２４、統合化コントロール・ユニットの初期設定の
検証ステップ１２６、データのモニタ・ステップ１２８、モニタ・システムの再
コンフィギュレーション（環境設定）が必要か否かの判断ステップ１３０、及び
必要な再コンフィギュレーションのコマンド信号及びデータ信号の生成ステップ
１３２を含んでいる。

【００４２】 特に、図５に示すプロセス１２０は、コマンド／コントロール・コンピュータ
１２で使用することができ、その制御下にあるシステムを監視するために用いら
れるセンサ・ユニットを、初期設定及び再コンフィギュレーションするようにで
きる。最初のステップ１２２において、コマンド／コントロール・コンピュータ
は、制御下にあるシステムの環境設定を初期設定することができる。このステッ
プにおいて、コマンド／コントロール・コンピュータ１２は、環境設定されてい
ない種々のセンサ・デバイスを環境設定するために用いられる一組のコンフィギ
ュレーション情報を発生する。従って、コマンド／コントロール・ユニットは、
どのセンサ・デバイスが温度を測定するか、どれが圧力を測定するか、どれがバ
ルブを動かして気体サンプルを取り込むか、又は、多種のセンサ・デバイスが提
供する他の機能を決定することができる。コンフィギュレーション・データ及び
コマンドが発生されると、プロセス１２０はステップ１２４へ進み、このステッ
プで、これらのデータ信号及びコマンド信号は、データ・ネットワークを通じて
ブロードキャストされる。このステップにおいて、データ及びコマンドは、別の
統合化コントロール・デバイス１６の種々の送信ユニット２０へ情報をブロード
キャストするために、図１に示した送信機１４のような送信機へネットワークを
通じて送信される。

【００４３】 ステップ１２４の後に、プロセス１２０は、オプションのステップであるステ
ップ１２６へ進む。このステップの間に、コマンド／コントロール・コンピュー
タは、環境設定の検証を求めることができる。このステップにおいて、コマンド
／コントロール・ユニットは、それぞれの統合化コントロール・デバイスが、該
デバイスへ送られたコマンド・データを受信して適切に環境設定したこと及びコ
マンド／コントロール・コンピュータ１２により選択されたセンサ及びアクチュ
エータが動作したことを、判定することができる。初期設定のテストが失敗した
場合には、コマンド／コントロール・ユニットは、オプションで、初期設定手順
をアボートしてユーザの介入を要求するか、又は他の適当なステップを行うこと
ができる。 ステップ１２８において、コマンド／コントロール・ユニットは、種々のデバ
イスにより集められてコマンド／コントロール・コンピュータ１２へデータ・ネ
ットワークを介して返送されたデータを監視する。コマンド／コントロール・コ
ンピュータ１２は、この情報を、一般的なプロセス制御及び監視に使用すること
ができる。

【００４４】 図５に示す実施形態において、プロセス１２０は、ステップ１３０へ進むオプ
ションのステップを有し、そこにおいて、センサ・デバイス及びアクチュエータ
から戻されたデータは、ステップ１２０において監視され、制御下にあるシステ
ムの他の特性を監視するために、プロセスを再度環境設定する必要があるか否か
が判定される。システムが再度環境設定される場合には、プロセス１２０はステ
ップ１３０からステップ１３２へ進み、コマンド／コントロール・コンピュータ
１２により用いられるセンサ・デバイス及びアクチュエータ・デバイスを再度環
境設定する新しいコマンド信号及びデータ信号を生成して、ブロードキャストす
る。また、環境設定の必要がない場合には、ステップ１３０からステップ１２８
へ戻り、データの監視を開始することができる。

【００４５】 ここに説明した本発明の実施形態は、本発明の幾つかの応用及び原理を例示し
たものであることが理解されるであろう。当業者は、本発明の技術思想及び範囲
から逸脱することなく、多種の変更例を作成することができる。更に、ここに説
明したシステム及びデバイスを、組立ラインに沿って移動する製品の監視、ベゼ
ルの動作監視、及び他の適宜な応用を含む種々の応用に用いることができること
が、理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明のある実施形態を示しているものであって、如何なる理由であ
っても、これらに限定されるものではないことを理解すべきである。

【図１】 本発明に係るデバイスのアーキテクチャの機能ブロック図である。

【図２】 制御下にあるシステムに図１に示したタイプの複数のデバイスを有するコント
ロール・システムを示した図である。

【図３】 システムを制御するための統合化回路デバイスのブロック図である。

【図４】 制御下にあるシステムに保持可能なハウジングを有するデバイスを示した図で
ある。

【図５】 本発明の係る方法のフローチャートである。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１１月８日（２０００．１１．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，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，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 システムを制御するための装置において、 データ信号及びコマンド信号を表すデータ・パッケージをデータ・ネットワー
   クを介して通信するためのデータ・インターフェースと、 データ・インターフェースに接続され、データ・パッケージを処理してデータ
   ・プロセッサとの間でデータ信号及びコマンド信号を通信するための通信マネジ
   ャであって、各データ・パッケージが、ネットワークを介して転送されるに適し
   た所定のフォーマットに従って、データ信号及びコマンド信号を組織化している
   、通信マネジャと、 データ信号及びコマンド信号を処理して、制御すべきシステムに接続されたデ
   バイスの動作特性を選択的に環境設定するための信号を生成するデバイス・マネ
   ジャと からなることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、デバイスは、デバイス・マネ
   ジャと通信されるように接続されたセンサを含んでいることを特徴とする装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、デバイスは、デバイス・マネ
   ジャと通信するするように接続されたアクチュエータを含んでいることを特徴と
   する装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の装置において、該装置はさらに、センサ、デ
   バイス・マネジャ、通信マネジャ、及びデータ・インターフェースを内蔵するハ
   イジングを備えていることを特徴とする装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の装置において、該装置はさらに、アクチュエ
   ータ、デバイス・マネジャ、通信マネジャ、及びデータ・インターフェースを内
   蔵するハイジングを備えていることを特徴とする装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の装置において、該装置はさらに、制御すべき
   システムに接続された複数のデバイスを、デバイス・マネジャがモニタして制御
   できるようにするためのマルチプレックス・インターフェースを備えていること
   を特徴とする装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の装置において、該装置はさらに、データ・ネ
   ットワークを介して転送されたデータ信号及びコマンド信号を暗号化しかつ解読
   するための暗号化プロセッサを備えていることを特徴とする装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の装置において、該装置はさらに、デバイスの
   動作をユーザがモニタしかつ調整することができるようにするためのシステム・
   モニタを接続するインターフェースを備えていることを特徴とする装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の装置において、該装置はさらに、システム・
   クロック手段を備えていることを特徴とする装置。
10. 【請求項１０】 制御下にあるシステムの特性をモニタするための統合化コ
    ントロール・デバイスにおいて、 制御下にあるシステムに着脱自在で取り替え可能に保持されるハウジングであ
    って、 データ・ネットワークを介して、データ・プロセッサに対して、データ信号
    及びコマンド信号を表すデータ・パッケージを通信するためのデータ・インター
    フェースと、 データ・インターフェースに接続され、データ・パッケージを処理してデー
    タ信号及びコマンド信号をデータ・プロセッサとの間で通信する通信マネジャで
    あって、各データ・パッケージは、データ・ネットワークを介して転送するに適
    した所定のフォーマットに従って、データ信号及びコマンド信号を組織化してい
    る、通信マネジャと、 データ信号及びコマンド信号に応答し、デバイスを制御しモニタすることが
    可能なデバイス・マネジャと を内蔵するハウジングと、 制御下にあるシステムの特性をモニタするセンサと を備えていることを特徴とするコントロール・デバイス。
11. 【請求項１１】 制御下にあるシステムの特性をモニタするための半導体装
    置において、 複数の回路を搭載している基板であって、該回路が、 データ信号及びコマンド信号を有するデータ・パッケージを処理する通信マ
    ネジャであって、各データ・パッケージは、データ・ネットワークを介して転送
    するに適した所定のフォーマットに従って、データ信号及びコマンド信号を組織
    化している、通信マネジャと、 データ信号及びコマンド信号を処理して、制御すべきシステムに接続された
    デバイスを動作させる制御信号を生成するデバイス・マネジャと、 制御下にあるシステムの特性をモニタするセンサと、 制御下にあるシステムの動作パラメータを調整することができるアクチュエ
    ータと を備えており、データ・プロセッサから通信されたコマンド信号は、センサ及び
    アクチュエータを制御して所定の動作を行うように、デバイス・マネジャによっ
    て処理されることを特徴とする半導体装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の装置において、センサは、温度センサ、
    圧力センサ、加速度センサ、ジャイロスコープ、光検出器、マイクロフォン、又
    はこれらの任意の組み合わせによって構成されていることを特徴とする装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１記載の装置において、アクチュエータは、モー
    タ、ポンプ、バルブ、データ・ポート、又はこれらの任意の組み合わせによって
    構成されていることを特徴とする装置。
14. 【請求項１４】 請求項１１記載の装置において、通信マネジャは、データ
    ・パケットを発生するＩＤジェネレータを含み、該データ・パケットに関連する
    制御下にあるシステムを識別する制御下システム識別信号を有するフィールドを
    該データ・パケットが備えていることを特徴とする装置。
15. 【請求項１５】 請求項１１記載の装置において、通信マネジャは、データ
    ・ネットワークを介してデータを通信するに適したタイプの物理層デバイスに対
    してデータを通信するためのインターフェースを備えていることを特徴とする装
    置。
16. 【請求項１６】 請求項１１記載の装置において、通信マネジャは、データ
    信号及びコマンド信号を表す無線周波数信号を送信する無線デバイスと通信する
    ためのインターフェースを備えていることを特徴とする装置。
17. 【請求項１７】 請求項１１記載の装置において、通信マネジャは、ＩＤ信
    号を発生するデバイスＩＤジェネレータを含み、該ＩＤ信号が、データ・パケッ
    トを発生したデバイスを識別するための信号であることを特徴とする装置。
18. 【請求項１８】 制御下にあるシステムの動作状態をモニタして調整するた
    めのコントロール・システムにおいて、 制御下にあるシステムの動作状態の少なくとも１つの特性を表す情報を処理す
    ることが可能なタイプのデータ・プロセッサであって、センサ・デバイスの動作
    を環境設定するための指令を表すコマンド信号を発生するデータ・プロセッサと
    、 データ・プロセッサに接続され、情報信号を通信するに適したタイプのデータ
    ・ネットワークと、 制御下にあるシステムにそれぞれ接続され、システムの動作状態の特性をモニ
    タする複数のセンサ・デバイスであって、各センサ・デバイスが、 データ・パッケージを処理して遠隔のデータ・プロセッサとの間でデータ信
    号及びコマンド信号を通信する通信マネジャであって、各データ・パッケージが
    、所定のフォーマットに従ってデータ信号及びコマンド信号を組織化している、
    通信マネジャと、 データ信号及びコマンド信号を処理して、制御すべきシステムに接続された
    デバイスを動作させる制御信号を発生するデバイス・マネジャと、 制御下にあるシステムの特性をモニタするためのセンサと を含んでいるセンサ・デバイスと を備え、データ・プロセッサから通信されたコマンド信号がデバイス・マネジャ
    によって処理され、それにより、センサを制御して所定の動作を行うようにする
    ことを特徴とするコントロール・システム。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載のコントロール・システムにおいて、セン
    サ・デバイスはさらに、デバイス・マネジャに接続されたアクチュエータ・デバ
    イスであって、制御下にあるシステムの動作状態を調整することができるアクチ
    ュエータ・デバイスを含んでいることを特徴とするコントロール・システム。
20. 【請求項２０】 請求項１９記載のコントロール・システムにおいて、デー
    タ・プロセッサは、アクチュエータ・デバイスに送信されて、該デバイスが所定
    の方法で動作するように環境設定を行うためのコマンド信号を発生する機構を備
    えていることを特徴とするコントロール・システム。
21. 【請求項２１】 動作状態を有しかつ該動作状態を表す少なくとも１つの特
    性を有するシステムを制御する方法において、 制御下にあるシステムの動作状態の少なくとも１つの特性を表す情報を処理す
    ることが可能なタイプのデータ・プロセッサであって、センサ・デバイスの動作
    を環境設定するための指令を表すコマンド信号を発生するデータ・プロセッサを
    提供するステップと、 データ・プロセッサに接続され、情報信号を通信することが可能なタイプのデ
    ータ・ネットワークを提供するステップと、 制御下にあるシステムをセンサ・デバイスに接続して、該システムの動作状態
    の特性をモニタする接続ステップであって、該センサ・デバイスが、 データ・パッケージを処理して、データ・プロセッサとの間でデータ信号及
    びコマンド信号を通信する通信マネジャであって、各データ・パッケージが、所
    定のフォーマットに従って、データ信号及びコマンド信号を組織化している、通
    信マネジャと、 制御下にあるシステムの特性をモニタ可能なセンサと、 データ信号及びコマンド信号を処理して、センサの動作を制御するデバイス
    ・マネジャと を含んでいる、接続ステップと、 データ・プロセッサからコマンド信号を送信して、所定の方法でセンサが動作
    するように環境設定するステップと からなることを特徴とする方法。
22. 【請求項２２】 請求項２１記載の方法において、該方法はさらに、 制御下にあるシステムに接続可能なアクチュエータを提供して、システムの動
    作状態を調整するステップと、 プロセッサからコマンド信号を送信して、アクチュエータの動作を指示するス
    テップと を含んでいることを特徴とする方法。