JP2002237823A - プロセス制御システムにおける冗長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセス制御ネットワークにおける冗長装置
を実現する方法と装置を提供する。 【解決手段】 互いに並列で制御器とフィールド装置の
間で直列に、バスの一部に通信可能に接続された、予備
Ｉ／Ｏ装置などの一対の冗長装置を使用したプロセス制
御ネットワークにおける予備動作を実施するため方法と
装置である。冗長装置には、冗長装置の一方の固有アド
レスでもある前記バスを介する通信に利用する仮想発行
アドレスが割り当てられている。絶えず、一対の冗長装
置の一方がアクティブモードで動作し、プロセス制御ネ
ットワークのフィールド装置と通信を行い、他方の冗長
装置はバックアップモードで動作するため、冗長装置は
フィールド装置との通信接続を維持でき、それら装置か
らの冗長装置向けのメッセージを受信するが、冗長装置
がアクティブモードに変更されないかぎり、他装置から
のメッセージには応答しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御ネッ
トワークに関するものであって、特にプロセス制御ネッ
トワークにおける冗長装置を実現する方法と装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】化学製品や石油などの製造や精製といっ
た大規模なプロセスには、そのプロセス中のパラメータ
を測定および制御するために複数のフィールド装置が随
所に配置されており、それによりプロセス制御が行われ
ている。前記のフィールド装置の例として、温度、圧
力、流量検知用の各センサー、バルブやスイッチなどの
制御機器類がある。

【０００３】過去においては、プロセス制御業界では、
プロセス内で測定を行いフィールド装置を制御するた
め、手動による圧力計レベルの読取やバルブハンドルの
回転などの手動操作を採用してきた。２０世紀になっ
て、プロセス制御業界ではローカル空圧制御を利用し始
め、ローカル空圧制御器、発信器、バルブ位置決め装置
などをプロセス現場の様々な位置に配備して、それら位
置での制御を行ってきた。しかしながら、１９７０年代
にマイクロプロセッサーを基盤とした分散型制御システ
ム（ＤＣＳ）が登場して以来、分散処理制御システムが
広く普及することになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】周知のように、ＤＣＳ
には、電子センサー、発信器、電流／圧力変換器、バル
ブ位置決め装置といった、プログラム全体に配備された
複数の電子モニター制御機器と接続している、プログラ
ム可能な論理制御装置などの、アナログ方式、あるい
は、デジタル方式のコンピュータが備わっている。この
ＤＣＳコンピュータでは、集中型で一般的に複雑な制御
手順が格納されており、その手順実行して、プロセス内
の各装置を測定および制御することで、全体的な制御手
順に従ったプロセスパラメータを管理している。しかし
ながら、通常ＤＣＳで実行される前記の制御手順は、Ｄ
ＣＳ制御装置の製造業者ごとに異なることから、ＤＣＳ
の拡張、アップグレード、再プログラム化が非常に難し
く、高額なコストが必要となる。また、上記を実行する
にはＤＣＳのプロバイダーと一体となった作業も必要に
なる。さらに、各ＤＣＳ制御装置が固有の特性を備え、
かつ、ＤＣＳプロバイダーが別の業者により製造された
装置やその機能に常に対応しきれないことから、ある特
定のＤＣＳに使用、つまり、接続できる機器は限定され
てしまうのである。

【０００５】特定のＤＣＳ使用に関するいくつかの問題
点を解消するために、プロセス制御業界は、異なる製造
者によるフィールド装置でも、同じプロセス制御ネット
ワーク内で使用可能にするための、多くの標準公開式の
通信プロトコルを開発してきた。その例としては、ＨＡ
ＲＴ（登録商標）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ（登録商標）、Ｗ
ＯＲＬＤＦＩＰ（登録商標）、ＬＯＮＷＯＲＫＳ（登録
商標）、Ｄｅｖｉｃｅ−Ｎｅｔ（登録商標）、およびＣ
ＡＮなどのプロトコルが挙げられる。実際には、前記の
いずれかのプロトコルに対応するフィールド装置であれ
ば、通信処理に使用可能であり、そのプロトコルを支持
するＤＣＳコントローラかその他の制御装置で制御でき
る。この場合、前記のフィールド装置は、前記のＤＣＳ
コントローラの製造元と異なる業者で製造されたもので
も構わない。

【０００６】さらに現在では、プロセス制御業界におい
て、プロセス制御を分散化し、ＤＣＳコントローラを簡
易化、つまり、ＤＣＳコントローラの必要性を排除しよ
うとする傾向がある。そのような制御分散は、バルブの
位置決め装置や発信器などのプロセス制御装置に１つ以
上のプロセス制御機能をもたせて、別の制御機能を実行
するさいその制御装置で利用できるよう、バス経由でデ
ータを送信することにより実現できる。その分散制御機
能を実現するには、各プロセス制御装置に、標準公開式
の通信プロトコルを使用して他のプロセス制御装置と通
信接続すると同時に、１つ以上の制御機能を実行できる
ようなマイクロプロセッサを搭載する必要がある。この
方法で、異なるメーカーで製造されたフィールド装置
を、プロセス制御機能においてそれぞれ相互接続させ、
１つ以上のプロセス制御機能を実行させることで、ＤＣ
Ｓコントローラを介在させずに制御ループを構築するこ
とが可能である。Ｆｉｅｌｄｂｕｓ Ｆｏｕｎｄａｔｉ
ｏｎ社から発表されたＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（商標）フ
ィールドバス（以降「フィールドバス」という）で代表
される全デジタル、２線バス方式のプロトコルは、異な
るメーカーで製造されたフィールド装置を標準バスを介
して相互運用させて、プロセス内の分散型制御を実現さ
せることのできる開放型通信プロトコルの一例である。

【０００７】前記のバスには、コントローラなどのブリ
ッジ装置で分離された複数の異なるセクション、つま
り、セグメントが含まれている。各セグメントは、バス
に接続する装置のサブセット部に相互接続しており、プ
ロセス制御のための装置間における通信を可能とする。
前記のコントローラはセグメント上の装置と、入力／出
力（Ｉ／Ｏ）装置を介して通信する。このＩ／Ｏ装置
は、そのプロセス制御ネットワーク内で使用される通信
プロトコルを実行させ、セグメント上のコントローラと
装置の間の通信を制御する。前記のＩ／Ｏ装置は、セグ
メント上のコントローラと装置間の通信を促進させる
が、あるセグメントのＩ／Ｏ装置の動作が何らかの理由
で停止した場合、少なくともそのセグメント上の装置の
プロセス制御は停止される。

【０００８】前記のＩ／Ｏ装置の動作停止とプロセス制
御処理の中断による衝撃は、前記のＩ／Ｏ装置の動作を
引き継がせるための、セグメントに接続したバックアッ
プＩ／Ｏ装置を装備することにより軽減される。しかし
ながら、動作が停止したＩ／Ｏ装置からバックアップＩ
／Ｏ装置への動作移行には継ぎ目が生じるため、やはり
プロセス制御も途切れてしてしまう。既存のバックアッ
プＩ／Ｏ装置は、第１のＩ／Ｏ装置に保存された処理変
数の現在値、機能ソフトウェア、セグメントの装置に関
する通信スケジュールなどの最新情報を更新できない。
また、いくつかの実施例では、前記のバックアップＩ／
Ｏ装置は、第１のＩ／Ｏ装置の動作が停止した場合で
も、自動的にその制御動作を引き継がないため、ユーザ
がそのバックアップ装置のプロセス制御動作を実行させ
るまでの間、処理に遅れが生じてしまう。さらに、いく
つかのフィールドバスプロトコルのような通信プロトコ
ルでは、前記のフィールド装置が特に第１のＩ／Ｏ装置
と通信するように構成されているため、バックアップ装
置がセグメント上の通信を引き継ぐ前に、先ずそのバッ
クアップ装置と通信するように再構成する必要がある。
そのため、プロセス制御ネットワークにおける予備のバ
スＩ／Ｏ装置装置として、プロセス制御ネットワークの
プロセス制御動作を阻害しないよう継ぎ目なく、なだら
かに、停止したＩ／Ｏ装置の動作を引き継げるようなバ
ックアップ装置が必要とされるのである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、分散制御機能
をもつ形式などのプロセス制御ネットワーク内で冗長装
置を実行する方法および装置に関するものである。本発
明の方法および装置は、互いに並列に、かつ、制御器と
フィールド装置の間の直列に、バスの一部に通信可能に
接続された、予備Ｉ／Ｏ装置などの、一対の冗長装置を
利用する。冗長装置には、冗長装置の一方の固有アドレ
スでもある、前記バス経由での通信に利用する仮想発行
アドレスが割り当てられている。絶えず、一対の冗長装
置の一方がアクティブモードで動作して、プロセス制御
ネットワークのフィールド装置と通信を行い、他方の冗
長装置は、バックアップモードで動作するため、冗長装
置はフィールド装置との通信接続を維持でき、それら装
置からの冗長装置向けのメッセージを受信するが、冗長
装置がアクティブモードに変更されないかぎり、他装置
からのメッセージに応答しない。冗長装置の両方とも、
仮想発行アドレスを使ってバス経由でメッセージを送信
できるため、メッセージは同じものであって、どちらの
冗長装置がアクティブとかに関係なく、フィールド装置
にて入力および処理できる。前記の冗長装置は、アクテ
ィブ装置が動作不能である、あるいは、動作不能になり
つつあることを検知できるよう構成されており、バック
アップ装置が自動的にアクティブモードに変換して、制
御装置やフィールド装置と通信を行えるのである。

【００１０】通信中に仮想発行アドレスを使用すること
により、冗長装置は、物理的装置の１つがサービスを中
断してしまった場合でも、他の装置からは、連続して通
信を行える仮想装置として認識される。冗長装置の両方
とも、仮想発行アドレスを使ってメッセージを発信でき
るので、フィールド装置は、バックアップ装置がアクテ
ィブ装置に代わった場合に、バックアップモードの冗長
装置でメッセージが受信できるようプログラムしておく
必要がない。それゆえ、アクティブモードの冗長装置が
サービス動作不能になった場合の、プロセス制御や通信
の中断を最小限、あるいは、解消することができる。

【００１１】本発明の特徴の１つとして、冗長装置を含
む各装置が、バス経由で発信すべきメッセージを格納す
る発行バッファと、他の装置からのメッセージを保存す
るための予約バッファとを備えている。バックアップモ
ードで動作している冗長装置は、他の装置からの仮想装
置用のメッセージを予約バッファに入力する。さらに、
バックアップモードの冗長装置は、アクティブモードの
冗長装置からのメッセージをバス経由で受信し、その発
行バッファ内に保存する。このようにメッセージを処理
および保存することにより、バックアップモードの冗長
装置は、現在の情報でバックアップモードの冗長装置を
再プログラム化するため、ユーザやシステムの仲介な
く、直ちにアクティブモードの冗長装置として変換する
のに必要な現在情報を入手できるのである。

【００１２】本発明の別の特徴として、冗長装置は、バ
スおよび相互の物理的接続から、冗長装置の片方である
ことを検知できる。一例として、冗長装置は、バス外部
の通信リンクにより通信可能に相互接続される。冗長装
置は、状態情報、プロセスデータ、アラームメッセージ
などを通信リンク経由で交換することも可能である。別
の例として、冗長装置は、接続端子やスロット、また
は、冗長装置が接続される接続端子やスロットの形成を
検知できるよう構成しても構わない。その結果、一対の
冗長装置の片方であると判断したり、アクティブモード
あるいはバックアップモードの冗長装置であると判断で
きるのである。そのような構成のため、動作不能の冗長
装置は、一対の冗長装置の片方として動作できるよう冗
長装置を再構成する必要なく、仮想装置として動作する
ことができる。

【００１３】さらに別の本発明の特徴として、ユーザイ
ンターフェイスや画像ディスプレイをもつホスト装置な
どのシステム内の他の装置も、冗長装置やそれに接続さ
れた装置の接続端子やスロットの形成を検知できるよう
構成しても構わない。検知した後、ホスト装置は、冗長
装置の存在、冗長装置のそれぞれの動作モード、冗長装
置の動作状態などを示すデータ情報を画像ディスプレイ
に表示するのである。

【００１４】本発明の特徴と利便性は、下記における、
図面とその説明に関する好適な実施例の詳細な説明か
ら、当業者にとっては明白となろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の冗長装置について、フィ
ールドバス装置を採用した分散型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を使用して、以下に詳
細に説明していくが、本発明による冗長装置は、その他
のフィールド装置や、２線式バス以外の方式、アナログ
通信のみに対応、または、アナログとデジタル通信の両
方対応のプロトコルなどの通信プロトコルを採用した、
分散型制御機能を実現するプロセス制御ネットワークに
使用することも可能であることを特記しておく。つま
り、本発明の冗長装置は、分散型制御機能を実行するプ
ロセス制御ネットワークであれば、例えばＨＡＲＴ、Ｐ
ＲＯＦＩＢＵＳや、既存の、あるいは、将来開発される
であろう通信プロトコルを使用したプロセス制御ネット
ワークであってもどれにでも応用することができるので
ある。さらに、本発明による冗長装置を、ＨＡＲＴネッ
トワークなどの分散型制御機能を実行しない標準的なプ
ロセス制御ネットワークに使用することも可能であり、
バルブ、位置決め装置、発信器など所望のプロセス制御
装置に使用することもできる。

【００１６】本発明による冗長装置について詳しく説明
する前に、フィールドバスプロトコル、このプロトコル
に対応するフィールド装置、および、このプロトコルを
使ったプロセス制御ネットワークで生じる通信について
大まかに説明する。しかしながら、前記のフィールドバ
スプロトコルは、プロセス制御ネットワーク用に開発さ
れた比較的新しい全デジタル式通信プロトコルであっ
て、既に当業者にとっては周知のものであり、テキサス
州オースティンの非営利団体のＦｉｅｌｄｂｕｓＦｏｕ
ｎｄａｔｉｏｎにより発行された様々な記事、雑誌、専
門誌、などに詳しく紹介されている。特に、フィールド
バスプロトコルと、このプロトコルを使用した装置内へ
のデータ保存方法や通信方式については、Ｆｉｅｌｄｂ
ｕｓ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ発行の「通信技術仕様とユ
ーザレイヤー技術仕様」と題するマニュアルに詳細に説
明してあり、このマニュアル全文は参照のため本明細書
に付随してある。

【００１７】前記のフィールドバスプロトコルは、全デ
ジタル、シリアル、２線通信方式プロトコルであって、
装置、工場、プラントなどのプロセス制御環境に配置さ
れるセンサー、アクチュエータ、コントローラ、バルブ
などの「フィールド」機器と相互接続させるための、２
線式ループ、または、２線式バスとの標準的なインター
フェイスを提供する。前記のフィールドバスプロトコル
により、プロセス機能におけるフィールド機器（フィー
ルド装置）のローカルエリアネットワークが構築され、
その結果、フィールド装置はプロセス内の各配置場所で
制御機能を実行させ、全体的な制御ストラテジを実施で
きるよう、制御機能の実行の前後に、それぞれの装置が
相互に通信させることが可能なのである。前記のフィー
ルドバスプロトコルにより、各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ので、ＤＳＣに通常採用
される集中型のプロセスコントローラの煩雑性を低減、
あるいは、その必要性を完全に排除することができる。

【００１８】図１に示すフィールドバスプロトコルを使
用した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、複数のコントローラ１
４、別のホストコンピュータ１５、一組のフィールド装
置１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０，
３２に、２線式フィールドバスループであるバス３４を
経由して接続したホストコンピュータ１２を備えてい
る。前記のネットワーク１０は、さらに、バス３４を絶
えず検波し、ネットワーク１０の機能状態を評価するた
めの通信と特性に関するデータ情報を蓄積するようなバ
スモニター３５などの装置も備えている。このバス３４
には、コントローラであるブリッジ装置３０と３２で分
離された異なるセクション、つまり、セグメント３４
ａ，３４ｂ，３４ｃがある。セクション３４ａ，３４
ｂ，３４ｃはそれぞれ、バス３４に結合する装置のサブ
セットと相互接続しているので、以下に説明する方法に
より装置間の通信が可能となる。なお、図１に示すネッ
トワークは一例であって、当然、前記のフィールドバス
プロトコルを使用するプロセス制御ネットワークの構造
は多種多様である。一般的に、前記の装置（それぞれ
に、通信可能でいくつかの制御機能も備えたマイクロプ
ロセッサが搭載された「スマート」装置）のうちの１
つ、例えば、ホスト１２には、各装置のセットアップや
構成を実行する設定装置が装備されている。また、新規
のフィールド装置がバス３４に接続されたり、バス３４
からフィールド装置が排除されたり、フィールド装置１
６から３２で作成されたデータを受信したり、ホスト１
２か、ホスト１２に何らかの方法で接続するその他の装
置に配置された１つ以上のユーザ端子とインターフェイ
スする場合、前記の設定装置により認識できる。

【００１９】前記のバス３４は、２線式で全デジタル法
式の通信を支持、つまり可能とし、そこに接続するいず
れか、または、全ての装置への電力信号の供給も可能に
する。別の方法として、前記の装置１２〜３２のいずれ
か、または、全てに、個別の電源を装備するか、あるい
は、別の配線（図示しない）を経由して外部の電源に接
続することもできる。図１には、前記の装置１２〜３２
が標準バス方式でバス３４と接続した状態で示してある
が、バスセグメント３４ａ，３４ｂ，３４ｃを構成する
一対の配線には、複数の装置が接続されており、フィー
ルドバスプロトコルにより、ポイントツーポイント接続
をふくむ装置／配線トポロジーが可能となり、各装置は
別の（４−２０ｍＡ規格のアナログＤＣＳＤシステムに
似た）２線式配線や、ツリーつまり「スパー」接続など
を介してコントローラやホストと接続され、プロセス制
御ネットワーク内のフィールド装置の１つの接続箱つま
り端末域である２線バスの共通地点に接続されるのであ
る。

【００２０】前記のフィールドバスプロトコルに従った
同様または異なる通信ボー速度にて、前記の異なるバス
セグメント３４ａ，３４ｂ，３４ｃ経由でデータ送信が
なされる。たとえば、前記のフィールドバスプロトコル
が、毎秒31.25キロビットの通信速度（Ｈ１）であれ
ば、図１に示すようなバスセグメント３４ｂと３４ｃを
使用し、より高い通信速度（Ｈ２）であれば、通常高性
能のプロセス制御装置、遠隔入力／出力装置、高速工場
オートメーション用アプリケーションを、図１のバスセ
グメント３４ａに図示するように採用する。同様に、電
圧モード信号や電流モード信号を用いたフィールドバス
プロトコルに従って、データをバスセグメント３４ａ，
３４ｂ，３４ｃ上に送信することもできる。バス３４の
各セグメントの長さは厳密に限定されるものではない
が、各セクションにおける通信速度、ケーブルの種類、
配線幅、バス電力の選択などにより決定できる。

【００２１】前記のフィールドバスプロトコルでは、バ
ス３４に接続可能な装置を、主に基本装置、リンク主装
置、ブリッジ装置という３つのカテゴリに分類する。基
本装置（図１の装置１８，２０，２４，２８など）は、
通信、つまり、バス３４を介して通信信号の送受信を行
うが、バス３４に発行する通信のタイミングや命令を制
御することはできない。リンク主装置（図１のホスト１
２と同様の装置１６，２２，２６など）は、バス３４に
おける通信装置であり、バス３４上の通信信号のタイミ
ングや伝送を制御する。ブリッジ装置（図１の装置３０
と３２など）は、より広域なプロセス制御ネットワーク
を実現するように、フィールドバスのバスの各支線、つ
まり、セグメントを相互接続して通信を行うような構造
を有する装置である。ブリッジ装置は、任意で、異なる
データ速度及び／又は、バス３４の異なるセグメントで
使用される異なるデータ信号形式に変換することができ
る。また、バス３４のセグメント間を伝送する信号を増
幅させたり、バス３４の異なるセグメント間の信号をフ
ィルター処理し、ブリッジ装置が接続したバスセグメン
トあての信号のみを転送、及び／又は、バス３４の異な
るセグメントにリンク接続させるのに必要なその他の処
理を実行することもできる。バスセグメントに接続し、
異なる速度で動作するブリッジ装置は、ブリッジの低速
セグメントにおいて主機能にリンクする必要がある。ホ
ストコンピュータ１２と１５、ＰＬＣ１３、コントロー
ラ１４は、どの種類のフィールドバスを経由しても構わ
ないが、通常、主装置にリンク接続している。

【００２２】前記の装置１２〜３２は、バス３４を経由
してそれぞれ相互に通信可能であり、バス３４の通信信
号を介して各装置で入手したプロセス、または、別の装
置からのデータを使用して、個別に１つ以上のプロセス
制御機能を実行することができる。つまり、フィールド
バス装置は、過去においてはＤＣＳの集中型でデジタル
方式のコントローラが処理していた総合的な制御ストラ
テジを、部分的に直接実行することが可能なのである。
この制御機能を実行するために、各フィールドバス装置
には、１つ以上の標準型「ブロック」を備えたマイクロ
プロセッサが内蔵されている。特に、各フィールドバス
装置は、リソースブロックを１つ備えており、ゼロ以上
の機能ブロックと変換ブロックが備わっている。これら
のブロックは、ブロックオブジェクトと呼ばれる。

【００２３】フィールドバス装置のいくつかの特性に関
する特定データは、リソースブロックで保存され、そこ
から伝送される。前記の特定データには、装置の機種、
装置の修正指示、装置の記憶装置内におけるその他の装
置の特定データの保存場所を示す情報が含まれている。
しかしながら、異なるメーカーで製造されたフィールド
装置のリソースブロックには異なる種類のデータを保存
することもあるので、フィールドバスプロトコルに適応
する各フィールド装置には、複数のデータを保存するた
めのリソースブロックが備わっている。

【００２４】機能ブロックにより、入力機能、出力機
能、フィールド装置に関する制御機能が定義かつ実行さ
れるので、これらの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、制御機能ブロックと呼ばれ
る。しかしながら、これ以外のハイブリッド機能などの
機能ブロックも存在し、また、さらに将来開発される可
能性がある。各入力と出力機能ブロックは、少なくとも
１つのプロセス制御入力値（プロセス測定装置からのプ
ロセス変数など）、又はプロセス制御出力値（始動装置
へ送信するバルブ位置など）を生成し、各制御機能ブロ
ックは（それぞれ固有の）アルゴリズムを使用して、１
つ以上のプロセス入力と制御入力から１つ以上のプロセ
ス出力値を生成する。基本的な機能ブロックの例として
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）、離散入力（Ｄ
Ｉ）、離散出力（ＤＯ）、手動ローダー（ＭＬ）、比例
／微分（ＰＤ）、比例／積分／微分（ＰＩＤ）、比率
（ＲＡ）、信号セレクタ（ＳＳ）などの機能ブロックが
挙げられる。しかしながら、フィールドバス環境におい
て、上記以外の種類の機能ブロックも存在し、また、新
規の機能ブロックを定義、つまり、生成することが可能
である。

【００２５】変換ブロックは、機能ブロックが現場のセ
ンサーの出力値の読取りと、バルブ部の作動といった１
つ以上の機能実行指令を現場装置へ発信できるように、
機能ブロックの入力部と出力部に接続されており、セン
サーや装置アクチュエータなど現場のハードウェア装置
にも繋がっている。変換ブロックは、通常、現場におけ
る装置の種類識別情報や現場装置に関する校正情報など
と、現場装置から配信される信号を翻訳したり、現場の
ハードウェア機器を適正に制御するのに必要なデータ情
報を保有している。各入力機能ブロック、または、出力
機能ブロックには、通常１つの変換ブロックが連結して
いる。

【００２６】前記のほとんどの機能ブロックは、予め設
定された基準に基づいてアラームや事象表示を発生する
ことができ、モードによって異なる動作の実行が可能で
ある。基本的に、機能ブロックは自動的に動作するが、
オペレータモードでは、例えば、機能ブロックの入力や
出力が手動で制御される。また、処理停止モードでは、
前記のブロックは作動せず、カスケードモードでは、前
記のブロック動作は別のブロック出力の影響を受ける
（で決定される）。さらに、1つ以上の遠隔モードで
は、リモートコンピュータにより前記ブロックのモード
が決定される。しかしながら、フィールドバスプロトコ
ルにおいては、上記した以外のオペレーションモードも
存在する。

【００２７】重要な特徴として、前記の各ブロックは、
フィールドバスプロトコルにより定義された標準メッセ
ージフォーマットを使用するフィールドバス３４を経由
して、同じか又は異なるフィールド装置内の別のブロッ
クとの通信が可能である。その結果、（同じ又は異なる
装置における）機能ブロックの連結体も互いに通信でき
るので、１つ以上の分散型プロトコルループが形成され
る。つまり、あるフィールド装置内のＰＩＤ機能ブロッ
クが、バス３４を経由して第２フィールド装置のＡＩ機
能ブロックと繋がっているので、その出力を受信し、か
つ、第３フィールド装置へデータを伝送し、さらに、フ
ィードバックとしてＡＯ機能ブロックの出力を受信し
て、ＤＣＳコントローラとは別のプロセス制御ループを
形成できるのである。この方法では、機能ブロックの連
結体により、集中型ＤＣＳ環境から制御機能が排除され
る。その結果、ＤＣＳマルチ機能コントローラは監視、
または、同様の機能を実行するか、あるいは、すべて削
除される。さらに、一貫した通信プロトコルを使用する
複数の機能ブロックでは、プロセスの形成を簡単にする
ための図式のブロック式構造を備え、製造元の異なるフ
ィールド装置への機能分散が可能となる。

【００２８】ここで触れたブロックオブジェクトとは、
フィールドバスプロトコルの関連から「機能ブロック」
を指すが、通常当業者には明らかなように、その他の通
信プロトコルを使用すプロセス制御ネットワークにも、
前記の機能ブロックと同様のプロセス機能モジュールが
備わっている。つまり、以下の解説に使用する実施例
は、フィールドバスプロトコルに焦点を当てたものであ
るが、本発明はそれ以外の通信プロトコルを使用するネ
ットワークにも応用可能であって、その範囲がフィール
ドバスプロトコルを使ったプロセス制御ネットワークだ
けに限定されるものではないのである。

【００２９】前記のブロックオブジェクトの構造と処理
機能に加えて、各フィールド装置には、リンクオブジェ
クト、トレンドオブジェクト、アラートオブジェクト、
ビューオブジェクトなどの１つ以上のオブジェクトが含
まれている。リンクオブジェクトとは、（機能ブロック
などの）入力ブロックと出力ブロック間におけるフィー
ルド装置との内部リンクと、フィールドバスのバス３４
を経由したリンクの両方を定義するものである。

【００３０】トレンドオブジェクトにより、図１のホス
ト１２やコントローラ１４などの別の装置によるアクセ
スのための機能ブロックパラメータのローカルトレンド
化を行う。このトレンドオブジェクトは、機能ブロック
パラメータなどに関する過去の短期間のデータを保持
し、そのデータをバス３４を介して、別の装置や機能ブ
ロックへ非同期的に伝達する。アラートオブジェクト
は、バス３４を経由して、アラームや事象を伝達する。
このアラームや事象は、装置内や装置内の１つのブロッ
クにおける事象に関するものである。ビューオブジェク
トは、標準的な人間／機械のインターフェイスで使用す
るブロックパラメータの設定された集合体であり、定期
的のモニターのために別の装置へ伝送される。

【００３１】図２には、例として、図１のフィールド装
置１６〜２８のいずれかのうち１つのフィールド装置
を、３つのリソースブロック４８と、３つの機能ブロッ
ク５０，５１，５２と、２つの変換ブロック５３と５４
を備えた構成を用いて示している。機能ブロック５０の
うちの１つ（例えば、入力機能ブロック）は、変換ブロ
ック５３を介して、温度センサー、ポイント設定指示セ
ンサーなどのセンサー５５と接続している。第２機能ブ
ロック５１（例えば、出力機能ブロック）は、変換ブロ
ック５４を介して、バルブ５６出力装置と接続してい
る。第３機能ブロック５２（例えば、制御機能ブロッ
ク）は、機能ブロック５２の入力パラメータをトレンド
化するためのトレンドオブジェクト５７を備えている。

【００３２】リンクオブジェクト５８は、それぞれ関連
するブロックのブロックパラメータを定義し、アラート
オブジェクト５９は、各関連ブロックへのアラームや事
象指示を作成する。ビューオブジェクト６０は、各機能
ブロック５０，５１，５２に関連しており、関連する機
能ブロックのためのデータリストを含む、つまり、集合
化する。これらのリストには、定義された異なるビユー
それぞれに必要な情報が含まれている。図２に示す構造
は、一実施例にすぎないのであって、あらゆるフィール
ド装置においては、当然、多種多様なブロックオブジェ
クト、リンクオブジェクト、アラートオブジェクト、ト
レンドオブジェクト、ビューオブジェクトが可能であ
る。

【００３３】図３は、プロセス制御ネットワーク１０の
ブロック図である。ここには、位置決め／バルブ装置で
ある装置１６，１８，２４、変換装置２０，２２，２
８、位置決め／バルブ装置、変換機２０、ブリッジ装置
３０に関する機能ブロックが図示されている。図３に示
すように、前記の位置決め／バルブ１６には、リソース
（ＲＳＣ）ブロック６１、変換機（ＸＤＲ）ブロック６
２、複数のアナログ出力（ＡＯ）機能ブロック６３，２
つのＰＩＤ機能ブロック６４，６５、信号選択（ＳＳ）
機能ブロック６９が備わっている。前記の発信器２０に
は、リソースブロック６１、アナログ入力（ＡＩ）機能
ブロック６６，６７が備わっている。また、ブリッジ装
置３０には、リソースブロック６１とＰＩＤ機能ブロッ
ク６８が備わっている。

【００３４】簡単に理解できるように、図３の異なる機
能ブロックは、前記の位置決め／バルブ１６、発信器２
０、ブリッジ装置３０が位置する複数の制御ループ内
で、（バス３４を介して通信することで）同時に動作す
ることも可能である。前記の制御ループは、前記の機能
ブロックに接続するループブロックを用いて図３に示し
てある。図３に示すように、前記の位置決め／バルブ１
６のＡＯ機能ブロック６３とＰＩＤ機能ブロック６４
と、発信器２０のＡＩ機能ブロック６６は、ＬＯＯＰ１
で示す制御ループ内で接続しており、前記の位置決め／
バルブ１６のＳＳ機能ブロック６９、発信器２０のＡＩ
機能ブロック６７、ブリッジ装置３０のＰＩＤ機能ブロ
ック６８は、ＬＯＯＰ３で示す制御ループにおいて接続
している。

【００３５】前記の相互接続した機能ブロックにより構
成された図３の制御ループ、ＬＯＯＰ１について、さら
に詳しく図４に示す。図４から明らかなように、制御ル
ープであるＬＯＯＰ１は、前記の位置決め／バルブ１６
のＡＯ機能ブロック６３とＰＩＤ機能ブロック６４間の
通信リンクと、発信器２０のＡＩ機能ブロック６６（図
３）とにより全体が構成されている。図４に示す制御ル
ープ図では、機能ブロックのプロセス制御の入力部や出
力部に接続されたラインを使った、機能ブロック間の相
互通信を図示してある。つまり、プロセス測定部や、プ
ロセスパラメータ信号から成るＡＩ機能ブロック６６の
出力部は、バスセグメント３４ｂを介して、ＡＯ機能ブ
ロック６３の入力部と通信可能に接続した制御信号の出
力部を備えたＰＩＤ機能ブロック６４の入力部とも通信
可能に接続しているのである。ＡＯ機能ブロック６３
は、バルブ１６の位置などを示すフィードバック信号か
ら成り、ＰＩＤ機能ブロック６４の制御入力部に接続す
る。ＰＩＤ機能ブロック６４は、このフィードバック信
号と、ＡＩ機能ブロック６６からのプロセス測定信号と
を使用して、ＡＯ機能ブロック６３を適正に制御するの
である。当然、ＡＯとＰＩＤ機能ブロック６３，６４
や、機能ブロックが（前記の位置決め／バルブ１６な
ど）同じフィールド装置内にある場合は、図４の制御ル
ープにおいて実線で示したような接続が、フィールド装
置内で実行されることもある。あるいは、これらの接続
を、標準フィールドバスの同期通信を使用した２線式通
信バス３４を経由して実行することも可能である。ま
た、他の構造により相互に通信接続する別の機能ブロッ
クを使用して、これ以外の制御ループを形成してもよ
い。

【００３６】通信と制御処理を実現、および、実行する
ために、フィールドバスプロトコルでは、一般的に物理
層、通信「スタック」、ユーザ層という３つの技術的構
造を使用している。ユーザ層には、ブロック形式（機能
ブロックなど）と、いずれかのプロセス制御装置やフィ
ールド装置内のオブジェクトとによる、制御および構成
機能が備わっている。このユーザ層は、通常装置の製造
元により適正に設計されているが、ユーザが基本操作を
行い実現したフィールドバスプロトコルにより定義され
る基本メッセージフォーマットに従って、メッセージの
送受信を行う必要がある。前記の物理層と通信スタック
は、異なるフィールド装置の異なるブロック間における
通信を、２線式バス３４を使用した基本方式である周知
の開放型システム間相互（ＯＳＩ）接続モデルによって
操作する場合に必要である。

【００３７】前記の物理層は、ＯＳＩの第１層に相当す
るものであるが、各フィールド装置とバス３４に組込ま
れており、フィールドバス伝送媒体（２線式バス３４）
から受信した電磁信号を、フィールド装置の通信スタッ
クで使用可能なメッセージに変換する役割をもつ。つま
り、この物理層を、バス３４やフィールド装置の出入力
部のバス３４に存在する電磁信号と考えても構わない。

【００３８】前記の通信スタックは、各フィールドバス
装置に存在するもので、ＯＳＩの第２層に相当するデー
タリンク層と、フィールドバスアクセスサブ層、ＯＳＩ
の第７層に相当するフィールドバスメッセージ特定層を
含んでいる。このフィールドバスプロトコルにおいて
は、ＯＳＩの第３〜６層に相当する構造は存在しない。
通信スタックの各層では、フィールドバスのバス３４で
伝送されるメッセージ、つまり、信号の一部の符号化と
復号化を行う。したがって、通信スタックの各層では、
プリアンブル、開始デリミッタ、終了デリミッタなどの
フィールドバス信号の特定部分が追加されたり削除され
たりする。また、いくつかのケースでは、フィールドバ
ス信号のストリップ部分を復号して、残りの信号、つま
り、メッセージの転送先を識別したり、受信側のフィー
ルド装置内に存在しない機能ブロックのメッセージやデ
ータが含まれている場合には、その信号を放棄する。

【００３９】前記のデータリンク／物理層は、バス３４
におけるメッセージ伝送を、リンクアクティブスケジュ
ーラと呼ばれる確定集中バススケジューラに従ってバス
３４へのアクセスを制御する。この方法について、以下
に詳しく説明する。前記のデータリンク／物理層は、伝
送媒体である信号からプリアンブルを排除し、受信した
プリアンブルを使って、入力されるフィールドバス信号
をフィールド装置の内部クロックに同期させる。同様
に、前記のデータリンク／物理層は、通信スタックのメ
ッセージを物理フィールドバス信号に変換し、クロック
情報を備えた信号を符号化して、２線式バス３４での伝
送に適正なプリアンブルを備えた「同期シリアル」信号
を作成する。前記の復号処理の過程において、前記のデ
ータリンク／物理層は、プリアンブル内の開始デリミッ
タや終了デリミッタなどの特有コードを認識して、特定
のフィールドバスメッセージの始めと終わりを識別し、
バス３４から受取った信号、つまり、メッセージの完全
性を確認するためのチェックサム機能を実行することも
できる。また、前記のデータリンク／物理層は、通信ス
タックのメッセージに開始デリミッタと終了デリミッタ
を付加し、それらの信号を適当な時に伝送媒体に配置す
ることで、バス３４を経由してフィールドバス信号を伝
送する。

【００４０】前記のフィールドバスメッセージ特定層に
より、ユーザ層（フィールド装置の機能ブロックやオブ
ジェクトなど）を、メーッセージフォーマット標準を使
ったバス３４を経由した通信が可能となり、通信スタッ
クに保有され、ユーザ層へ転送すべきメッセージの作成
に必要な、通信サービス、メッセージフォーマット、プ
ロトコル動作が規定される。前記のフィールドバスメッ
セージ特定層により標準的な通信がユーザ層へ提供され
るので、上記で説明した各オブジェクトごとに、特定の
フィールドバスメッセージ特定の通信サービスが定義さ
れる。例えば、前記のフィールドバスメッセージ特定層
には、ユーザの装置のオブジェクト辞書の読込みを可能
にするオブジェクト辞書サービスが含まれている。前記
のオブジェクト辞書には、装置の各オブジェクト（ブロ
ックオブジェクトなど）を認定するオブジェクト記述が
格納してある。また、前記のフィールドバスのメッセー
ジ特定層は、１つの装置の１つ以上のオブジェクトに関
する、ここでは仮想通信関係（ＶＣＲ）と呼ぶ通信関係
の、ユーザによる読込みや変更を可能にするコンテキス
ト管理サービスも行う。さらに、前記のフィールドバス
のメッセージ特定層は、変数アクセスサービス、事象サ
ービス、アップロードおよびダウンロードサービス、プ
ログラム起動サービスなどを提供する。これらのサービ
スは、フィールドバスプロトコルでは既に周知のもので
あるため、ここで詳しく説明はしない。前記のフィール
ドバスのアクセスサブ層は、フィールドバスメッセージ
特定層をデータリンク層にマップ処理する。

【００４１】前記の各層における処理を実行するため
に、各フィールドバス装置には、ＶＣＲ、ダイナミック
変数、統計、リンク起動スケジューラのタイミングスケ
ジュール、機能ブロック実行タイミングスケジュール、
装置タグ、アドレス情報を格納するデータベースである
管理情報ベース（ＭＩＢ）が備わっている。このＭＩＢ
内の情報は、当然、標準フィールドバスメッセージやコ
マンドを使用すればいつでもアクセスでき、変更を加え
ることも可能である。さらに、ユーザやホストにＶＦＤ
内の情報の広域なビューを提供するために、通常各装置
には装置の説明書が付与されている。一般的にホストが
使用するために作成された装置仕様書には、装置のＶＦ
Ｄ内のデータの意味を理解するのに必要な情報が保存さ
れている。

【００４２】プロセス制御ネットワークの随所に分散さ
れた機能ブロックを使用して、いずれかの制御ストラテ
ジを実行するには、特定制御ループ内のその他の機能ブ
ロックの実行に対応して、前記の機能ブロックの実行が
正確にスケジュールされなくてはならない。同様に、ブ
ロックが実行される前に適正データを各機能ブロックへ
提供できるよう、異なる機能ブロック間における通信も
バス３４上で正確にスケジュールされる必要がある。

【００４３】異なるフィールド装置（および、フィール
ド装置内の異なるブロック）が、フィールドバス伝送媒
体を介して相互に通信する方式を、図１を参照しながら
説明する。通信の始動には、バス３４の各セグメントに
おけるリンクマスター装置（例えば装置１２，１６，２
６）の１つがリンク起動スケジューラ（ＬＡＳ）として
動作して、スケジュール処理を実行し、バス３４のセグ
メントにおける通信を制御する。バス３４の各セグメン
トのＬＡＳでは、各装置のそれぞれの機能ブロックがバ
ス３４において一定時間通信処理を実行するスケジュー
ルと、その処理を始動させる間隔が記述された通信スケ
ジュール（リンク起動スケジュール）とが保存され、か
つ、更新される。バス３４の各セグメントにおいて駆動
するＬＡＳは単一であるが、別のリンクマスター装置
（セグメント３４ｂの装置２２など）がバックアップ用
ＬＡＳとして作動し、例えば既存のＬＡＳが不良を起こ
した場合には代わりに起動する。なお、基本装置には、
いかなる場合にもＬＡＳの代用を可能にするのに必要な
容量が備わっていない。

【００４４】一般的にいえば、バス３４を経由して行わ
れる通信は、反復するマクロサイクルに分割することが
できる。各マクロサイクルには、バス３４のある特定セ
グメントにおいて起動する機能ブロックを発行する各バ
スの１つの同期通信と、機能ブロック、つまり、バス３
４のセグメントで起動する装置の１つ以上の非同期通信
が含まれる。装置は、バス３４の特定のセグメントに物
理的に接続している場合でも、バス３４のブリッジとＬ
ＡＳとの連携処理により、起動が可能、つまり、バス３
４のその他のセグメント間でデータの送受信を行うこと
ができる。

【００４５】各マクロサイクルの実行中、バス３４の特
定セグメントの処理に伴って、それぞれの機能ブロック
は、通常独立して正確にスケジュール（同期化）された
時間に起動し、また別の設定時間には、適切なＬＡＳで
作成された強制データコマンドに対応して、バス３４に
セグメントの出力データを発行する。この場合、各機能
ブロックは、機能ブロックの実行時間の終了後、直ちに
その出力データを発行するようスケジュールされている
ことが望ましい。また、前記の異なる機能ブロックにお
けるデータ発行時間は連続して設定されているため、バ
ス３４の特定セグメントにおける２つの機能ブロック
が、同時にデータを発行することはない。逆に、前期の
同期通信が発生しない期間は、それぞれのフィールド装
置において、トークン駆動通信を使用する非同期方式に
より、アラームデータ、ビューデータなどを伝送するこ
とが可能である。上記で述べたように、前記の強制デー
タコマンドを、バス３４のセグメントの各装置に送信す
る時間は、そのセグメントのＬＡＳ装置のＭＩＢに保存
してある。これらの時間は、バス３４に接続された全部
の装置で周知の「絶対リンクスケジュール開始時間」の
開始点からオフセットとしてデータが機能ブロックによ
り実行つまり送信される時間を識別できるため、通常、
オフセット時間として保存されている。

【００４６】各マクロサイクルの過程で通信を実行する
ために、バスセグメント３４ｂのＬＡＳ１６などのＬＡ
Ｓから、リンク起動スケジュールに記憶された伝送時間
表に従って、バスセグメント３４ｂの各装置へ強制デー
タコマンドが送信される。この強制データコマンドが受
信されると、装置の機能ブロックはバス３４に出力デー
タを設定された期間だけ発行する。通常、それぞれの機
能ブロックは、強制データコマンドの受信予定時間以前
に、その機能実行を終了するようにスケジュールされて
いるため、強制データコマンドに応答して発行されたデ
ータが、機能ブロックにおける最新の出力データとな
る。しかしながら、機能ブロックの処理が時間をかけて
行われ、強制データコマンドの受信時に新規の出力が生
成されていない場合には、前記の機能ブロックは、前回
の駆動で作成された出力データを発行することになり、
そのデータが過去のデータであることも表示する。

【００４７】前記のＬＡＳにより、バス３４の特定セグ
メントの各機能ブロックに強制データコマンドが送信さ
れた後、前記の機能ブロックの処理実行中に、前記のＬ
ＡＳが非同期通信処理を起動することが可能である。非
同期通信を実行するために、前記のＬＡＳにより特定の
フィールド装置へパストークンメッセージが送信され
る。フィールド装置は、パストークンメッセージを受信
すると、バス３４（あるいは、そのセグメント）へ全体
アクセスし、アラームメッセージ、傾向データ、オペレ
ータ設定ポイントの変更などの非同期メッセージを、メ
ッセージが完了、または、最大限の「トークン保持時
間」が終了するまで送信することができる。その後、前
記のフィールド装置はバス３４（あるいは、そのいずれ
かのセグメント）を開放し、前記のＬＡＳはパストーク
ンメッセージを別の装置へ送信する。このプロセスは、
マクロサイクルの終了、あるいは、ＬＡＳが非同期通信
を実行するための強制データコマンドを送信するようス
ケジュールされるまで、繰返される。しかしながら当
然、メッセージの通信量や、バス３４のいずれか特定の
セグメントに結合する装置やブロックの数により、全て
の装置がそのマクロサイクル過程でパストークンメッセ
ージを受信できるとは限らない。

【００４８】図５は、バスセグメントの各マクロサイク
ルの処理過程における、図１のバスセグメント３４ｂの
機能ブロックの実行時間と、バスセグメント３４ｂに関
連するマクロサイクルの実施中に実行される非同期通信
の時間帯とを示す、タイミング概略図である。図５のタ
イミングスケジュールでは、横軸で時間を、縦軸で、位
置決定装置／バルブ１６の異なる機能ブロックと、発信
器２０（図３）とに関する処理動作を示している。ま
た、図５では、各機能ブロックが動作する制御ループを
小文字で示してある。例えば、ＡＩ_LOOP1は、発信器２
０のＡＩ機能ブロック６６を、ＰＩＤ_LOOP1は、位置決
定装置／バルブ１６のＰＩＤ機能ブロック６４を示すの
である。図５では、図示した機能ブロックのそれぞれの
機能処理時間が斜線で示す四角形で、スケジュールされ
た各非同期通信が縦長の棒形により示してある。

【００４９】つまり、図５のタイミングスケジュールに
従って、セグメント３４ｂ（図１）のいずれのマクロサ
イクルにおいても、四角形７０で示された時間長でＡＩ
_{LOOP 1}機能ブロックが最初に実行される。次に、縦棒７
２で示された時間長で、ＬＡＳからのバスセグメント３
４ｂの強制データコマンドに応答する、ＡＩ_LOOP1機能
ブロックの出力がバス３４ｂに発行される。同様に、四
角形７４，７６，７８，８０，８１は、それぞれ機能ブ
ロックＰＩＤ_LOOP1、ＡＩ_LOOP2、ＡＯ_LOOP1、Ｓ
Ｓ_LOOP2、ＰＩＤ_LOOP3（各ブロックによって異なる）の
処理実行時間を示し、縦棒８２，８４，８６，８８，８
９は、それぞれ機能ブロックＰＩＤ_LOOP1、ＡＩ_LOOP2、
ＡＯ_LOOP1、ＳＳ_LOOP2、ＰＩＤ_LOOP3が、バスセグメン
ト３４ｂにデータを発行する時間を示す。

【００５０】以上から明らかなように、図５のタイミン
グ概略図には、非同期通信が可能な時間も図示してあ
る。つまりそれは、いずれかの機能ブロックの実行時間
と、機能ブロックが実行されないマクロサイクルの最終
処理中と、バスセグメント３４ｂで非同期通信が実行さ
れていない時間長である。しかしながら、必要に応じ
て、異なる機能ブロックを意図的に同時に実行するよう
に設定することで、例えば、機能ブロックにより作成さ
れたデータが他の装置で予約されない場合、全部の機能
ブロックが前記のバスにデータを発行する必要がない。

【００５１】全てのフィールド装置は、各フィールド装
置に割当てられた固有のアドレスを使用して、バス３４
を経由して相互に通信することができる。前記のフィー
ルド装置はバス３４のノードにリンク接続しており、各
ノードにはそこに接続するフィールド装置を識別する物
理アドレスが付与されている。このアドレスは、あるフ
ィールド装置が、プロセス制御ネットワークの別のフィ
ールド装置と通信する場合に使用される。前記のフィー
ルド装置の固有アドレスは、フィールド装置のＭＩＢに
保存されており、前記の装置がバスに発行するメッセー
ジに含まれる。前記のフィールド装置や、メッセージ発
行先の装置は、発行元のフィールド装置のアドレスを含
むメッセージをバスセグメント３４から予約できるよ
う、前記（単数あるいは複数）の装置に指示を出すＶＣ
Ｒと一体構造である。予約側フィールド装置は、発行元
フィールド装置のアドレスをもつメッセージを検知する
と、そのメッセージを復号して、プロセス制御の実行に
必要な処理を行う。

【００５２】前記のフィールド装置は、各フィールド装
置のスタックのフィールドバスアクセスサブ層におい
て、３種のＶＣＲのうち１つを用いて、バス３４経由で
データとメッセージの発行や伝送を行う。クライアント
／サーバーＶＣＲは、待機方式で、スケジュールされな
い、ユーザ主導で、かつ一対１のバス３４における装置
間の通信に採用する。このような待機メッセージは、そ
の優先順位に従って、過去のメッセージを重ね書きする
ことなく、伝送命令において送受信される。このため、
フィールド装置がＬＡＳからパストークンメッセージを
受信し、要求メッセージをバス３４の別の装置へ送信す
る場合、クライアント／サーバーＶＣＲを使用すること
ができる。前記の要求側を「クライアント」、その要求
を受信する装置を「サーバー」と呼ぶ。サーバーは、Ｌ
ＡＳからパストークンメッセージを受信すると、その応
答を発信する。クライアント／サーバーＶＣＲは、セッ
トポイントの変更、同調パラメータのアクセスや変更、
アラーム承認、装置のアップロードおよびダウンロード
といったオペレータからの要求を実行する場合などに使
用される。

【００５３】レポート配布ＶＣＲは、待機方式で、スケ
ジュールされない、ユーザ主導で、かつ１組以上の通信
に採用される。たとえば、イベントやトレンドのレポー
トをもつフィールド装置がＬＡＳからパストークンを受
信すると、そのフィールド装置は、通信スタックのフィ
ールドバスアクセスのサブ層に定義された「グループア
ドレス」へ、そのメッセージを送信する。ＶＣＲで予約
できるように構成された装置が、前記のレポートを受取
る。前記のレポート配布ＶＣＲの機種は、一般的にオペ
レータのコンソールへアラーム通知を送る場合にフィー
ルド装置で使用される。

【００５４】発行／予約ＶＣＲの機種は、１組以上のバ
ッファ通信に採用される。バッファ通信は、データの最
低バージョンだけを保存し送信するので、過去のデータ
は完全に最新データに重ね書きされる。機能ブロック出
力は、たとえば、バッファ情報データから成る。「発行
元」フィールド装置は、強制データメッセージをＬＡＳ
か予約装置から受信すると、発行／予約ＶＣＲの機種を
使用したメッセージを、バス３４の全ての「予約側」フ
ィールド装置へ発行、つまり、一斉送信する。発行／予
約装置の関係は予め設定、定義され、各フィールド装置
の通信スタックのフィールドバスアクセスサブ層に保存
される。

【００５５】バス３４における適正な通信動作を確実に
するために、各ＬＡＳは、バス３４のセグメントに接続
する全てのフィールド装置へ定期的に時間配分メッセー
ジを送信する。その結果、各受信装置は、その現場のア
プリケーション時刻を相互に同期化して調節することが
できる。これらの同期化メッセージ間では、クロック時
刻は各装置の内部クロックに基づいて独立して維持され
ている。クロックの同期化により、フィールド装置がス
タンプデータのタイミングを合わせ、たとえばデータが
生成された場合に、フィールドバスネットワーク全体で
表示させることができる。

【００５６】さらに、各バスセグメントのそれぞれのＬ
ＡＳ（および、その他のリンクマスター装置）は、バス
３４のセグメントに接続する、つまり、パストークンメ
ッセージに適正に対応する全ての装置を記した「ライブ
リスト」を保存している。ＬＡＳは、前記のライブリス
トに記載されないアドレスへ定期的にプローブノードメ
ッセージを送信することで、バスセグメントに追加され
た新規装置を継続して認識する。実際に各ＬＡＳは、前
記ライブリスト上の全てのフィールド装置へパストーク
ンメッセージを送信するサイクルが完了すると、少なく
とも１つのアドレスを証明するよう要求される。フィー
ルド装置が証明されたアドレス位置に存在しており、プ
ローブノードメッセージを受信した場合、前記の装置は
直ちにプローブ応答メッセージを返送する。プローブ応
答メッセージを受信すると、ＬＡＳはその装置を前記の
ライブリストへ追加し、証明したフィールド装置へノー
ド起動メッセージを送信して確認する。しかしながら、
試行を３回連続実行した後、フィールド装置がトークン
メッセージを使用しなかったり、ＬＡＳへ即座に返送し
ない場合は、ＬＡＳはフィールド装置を前記のライブリ
ストから削除する。フィールド装置が前記のライブリス
トへ追加されたり、削除されると、ＬＡＳはそのライブ
リストの変更を、バス３４の適正セグメントにある全て
のリンクマスター装置へ一斉送信して、各リンクマスタ
ー装置がライブリストの最新コピーを保持できるように
する。

【００５７】ここでもう一度図１を参照する。これまで
に説明したように、ブリッジ装置３０と３２は、プロセ
ス制御手順や、複数の異なるループとそのセグメントを
備えるルーチンを実行するコントローラであっても構わ
ない。一般的に、各制御ループは、１つ以上のフィール
ド装置を制御することで、プロセスのいくつかの部分を
制御する。プロセス制御を実行し、オペレーションと制
御プロセスに関する情報を交換させるために、バスのセ
グメントにある前記のコントローラとフィールド装置
が、セグメント上でメッセージを往復交換する。前記の
コントローラとフィールド装置間の通信は、コントロー
ラとフィールド装置の間に接続されたＩ／Ｏ装置によっ
て支援される。Ｉ／Ｏ装置のＭＩＢは、Ｉ／Ｏ装置がコ
ントローラと装置からメッセージを受信し、それをセグ
メントを介して適当なコントローラか（単数または複数
の）装置へ転送することをＶＣＲが表示するようプログ
ラムされている。さらに、前記のＩ／Ｏ装置は、セグメ
ントのＬＡＳとして作動することも可能であって、セグ
メントにおける通信をスケジュールして制御するメッセ
ージを、バスに伝送することもできる。さらに、前記の
Ｉ／Ｏ装置は、プロセス制御機能を実行する機能ブロッ
クも含んでいてもよい。後者の場合、前記のＩ／Ｏ装置
自体が、メッセージを検知してそこに含まれる情報を複
合化、および、処理する予約フィールド装置へバスアド
レスで送信することが可能である。

【００５８】セグメント上の前記のＩ／Ｏ装置により、
前記のコントローラはフィールド装置に接続しているの
で、Ｉ／Ｏ装置に不具合が生じると、その装置の修理か
取替えが済むまで、セグメント上の通信とプロセス制御
の実行は共に中断されてしまう。このプロセス制御の中
断を最小限に抑える方法の１つとして、セグメントにバ
ックアップＩ／Ｏ装置を取付けて、第１のＩ／Ｏ装置が
不能になった場合に代わりに駆動させる方法がある。予
め取付けられたバックアップＩ／Ｏ装置により、前記の
Ｉ／Ｏ装置を修理したり、新しいＩ／Ｏ装置に付けかえ
る必要性が無くなるため、それによって生じる処理の中
断は減少する。しかしながら、プロセス制御ネットワー
クに備わるいくつかの要因により、プロセス制御が長時
間中断する可能性はまだある。例えば、Ｉ／Ｏ装置の不
具合を検知し、バックアップＩ／Ｏ装置を起動させるよ
うユーザに通告する必要がある。さらに、バックアップ
Ｉ／Ｏ装置は一旦起動すると、プロセス変数やＶＣＲ、
さらにＩ／Ｏ装置がＬＡＳであればリンク起動スケジュ
ールなど、不能になったＩ／Ｏ装置からの最新のデータ
によって、プログラムし直さなくてはならないのであ
る。さらに、前記のバックアップＩ／Ｏ装置にはバス上
で固有のアドレスが割当てられるため、コントローラと
フィールド装置は、第１のＩ／Ｏ装置のアドレスではな
くバックアップＩ／Ｏ装置のアドレスを含んだメッセー
ジをバスから予約できるよう再プログラムしなくてはな
らない。制御ループの通常のオペレーションが保留され
る間、これらの作業は全て時間を要するものである。こ
れらの理由から、バックアップＩ／Ｏ装置がアクティブ
Ｉ／Ｏ装置に保存されたデータで絶えず更新され、第１
のＩ／Ｏ装置が不能となり、バックアップＩ／Ｏ装置が
自動的にアクティブＩ／Ｏ装置に変わり、第１のＩ／Ｏ
装置からバックアップＩ／Ｏ装置への変換が、バスのセ
グメントに接続されたコントローラ装置やフィールド装
置にとって明白になるためには、予備バスＩ／Ｏ装置が
必要となる。

【００５９】次に、図６には、予備バスＩ／Ｏ装置を装
備できるプロセス制御ネットワーク１００を示す。この
プロセス制御ネットワーク１００は、テキサス州オース
ティンのフィッシャー・ロズメントシステム社により販
売されるDelta Vプロセス制御システムなどで構わな
い。このシステムには、１つ以上のコントローラ１０２
と、１つ以上のホスト、つまり、オペレータワークステ
ーション１０４、及び／又は、ワークステーション、デ
ータベース、コンフィギュレーションステーションな
ど、イーサネット（Ｒ）バスなどのバス１１０に接続す
る別のコンピュータが含まれている。周知のように、前
記の（単数または複数の）コントローラ１０２とワーク
ステーション１０４には、これらの装置のメモリーに保
存されたソフトウェアを運用するためのプロセッサーが
備わっている。前記のコントローラは、分散型制御シス
テムコントローラや、パーソナルコンピュータやユーザ
やオペレータが周知の方法によりプロセス制御システム
１００とインターフェイスできるような装置で実用され
る別の種類のコントローラでも構わない。

【００６０】複数のフィールド装置１１２〜１１５が、
予備Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２を介してコントローラ１
０２と接続していることを図示し、ここでより詳しく説
明する。前記の装置１１２〜１１５は、フィールドバス
リンクなど所望種類のバスであるバスセグメント１２４
に接続した状態で図示してある。この場合、装置１１２
〜１１５は、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎフィールドバス通信
プロトコルを使用する。各装置１１２〜１１５は、セン
サー、制御バルブ、位置決め装置、ファン、ビデオカメ
ラ、マイクロフォンなど、プロセス制御ネットワーク１
００で使用するフィールド装置であれば、当然どんな種
類でも構わない。また、これ以外の装置を所望の方式
で、プロセス制御ネットワーク１００に接続することも
できる。

【００６１】図６に示すように、予備Ｉ／Ｏ装置１２０
と１２２は、コントローラ１２０とフィールド装置１１
２〜１１５との間で、セグメント１２４上で並列に接続
する。以下の説明のために、前記のＩ／Ｏ装置１２０を
第１のＩ／Ｏ装置１２０、Ｉ／Ｏ装置１２２を第２のＩ
／Ｏ装置１２２としておく。前記で説明したように、Ｉ
／Ｏ装置１２０と１２２はそれぞれ、装置が接続するノ
ードに基づく固有のアドレスを備えている。前記のコン
トローラ１２０とフィールド装置１１２〜１１５は、バ
スセグメント１２４で伝送されたメッセージ内のアドレ
スの存在に基づいて、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２からの
メッセージを識別する。予備動作を実現するために、前
記のＩ／Ｏ装置１２０と１２２は、Ｉ／Ｏ装置１２０と
１２２のどちらが起動してバスセグメント１２４で通信
したかに関わらず、同一の方式で、コントローラ１０２
とフィールド装置１１２〜１１５を通信する単一の仮想
Ｉ／Ｏ装置１３０として動作するように構成されてい
る。Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２は、どちらが現在での仮
想Ｉ／Ｏ装置１３０のアクティブＩ／Ｏ装置であって
も、同一のアドレス（仮想発行アドレス）をもつメッセ
ージを発行することで、ネットワーク１００のコントロ
ーラ１０２、フィールド装置１１２から１１５、その他
の装置と明白に通信できる。仮想発行アドレスをもつメ
ッセージを発行することにより、全部の仮想Ｉ／Ｏ装置
１３０のメッセージが同じとなり、実際のメッセージ発
行がＩ／Ｏ装置１２０と１２２といずれであっても、コ
ントローラ１０２とフィールド装置１１２〜１１５によ
り同一の方法で処理されるのである。

【００６２】前記の仮想Ｉ／Ｏ装置１３０の仮想発行ア
ドレスは、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２のどちらかの固有
物理アドレスであってもよいし、仮想Ｉ／Ｏ装置１３０
に特別に割当てられたアドレスでも構わない。仮想発行
アドレスの値や、仮想発行アドレスの割当て方法に関わ
らず、仮想Ｉ／Ｏ装置１３０を実現するための前記の仮
想発行アドレスと符号は、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２の
通信スタックで保存される。さらに、コントローラ１０
２とフィールド装置１１２〜１１５の複数の発行元ＶＣ
Ｒは、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２のどちらのアドレスで
もなく、仮想Ｉ／Ｏ装置１３０の仮想発行アドレスで構
成される。

【００６３】前記のプロセス制御ネットワーク１００の
通常操作においては、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２のうち
の１つが動作して、ネットワーク１００でプロセス制御
を操作するために、仮想Ｉ／Ｏ装置１３０により実行さ
れるべき、バスセグメント１２４へのメッセージの送受
信、バスセグメント１２４のＬＡＳとしての作用、プロ
セス制御機能の実行などを行う。ここで、以下の説明に
向けて、上記で第１のＩ／Ｏ装置１２０と呼んでいたＩ
／Ｏ装置１２０を、前記の仮想Ｉ／Ｏ装置１３０のため
の当初のアクティブＩ／Ｏ装置とする。この場合の第２
のＩ／Ｏ装置１２２であり、仮想Ｉ／Ｏ装置１３０のた
めのアクティブＩ／Ｏ装置として動作していないＩ／Ｏ
装置を、仮想Ｉ／Ｏ装置１３０のバックアップＩ／Ｏ装
置とする。バックアップモードでは、前記のバックアッ
プＩ／Ｏ装置１２２は、仮想Ｉ／Ｏ装置１３０のプロセ
ス制御や通信機能を実行することはないが、バックアッ
プＩ／Ｏ装置１２２は仮想Ｉ／Ｏ装置１３０と一体構成
されているため、バスセグメント１２４を参照し、仮想
Ｉ／Ｏ装置１３０へ向けそこに転送されるメッセージを
検知する。このバックアップＩ／Ｏ装置１２２は、前記
のメッセージを受信し、かつ、復号化して、通常は駆動
するＩ／Ｏ装置１２０で保存されるメッセージからの全
部の情報を保存する。このバックアップＩ／Ｏ装置１２
２は、さらに、そこに保存されたデータを処理し、更新
することも可能で、最新のリンク起動スケジュールを受
信、保存して、Ｉ／Ｏ装置１２０が動作不能になったり
処理が停止した場合、仮想Ｉ／Ｏ装置１３０のプロセス
制御機能の引き継ぎに必要なその他の機能を実行でき
る。したがって、バックアップモードにおいてバックア
ップＩ／Ｏ装置１２２がメッセージの発行を中止したと
しても、バックアップＩ／Ｏ装置１２２は、通信統合確
認のための装置の機能ブロックのアプリケーションプロ
セスとのバス経由の通信接続を維持して、アクティブモ
ードへの変換にともなう接続設立の遅延を解消する。

【００６４】前記のフィールド装置１１２〜１１５によ
り仮想Ｉ／Ｏ装置１３０へ伝送されるメッセージを受信
し、処理を行う以外にも、バックアップＩ／Ｏ装置１２
２は、前記の仮想Ｉ／Ｏ装置１３０のアクティブＩ／Ｏ
装置を引き継ぐために、アクティブＩ／Ｏ装置１２０で
発行されバス１１０の別の装置へ送信されるメッセージ
を受信し保存する。この機能は、前記のＩ／Ｏ装置１２
０と１２２の通信スタックを、バックアップＩ／Ｏ装置
１２２がアクティブＩ／Ｏ装置１２０で発行されたメッ
セージを参照できるようにプラグラムすることで実行可
能である。バス１１０で通信する各装置には、バス１１
０の装置で通信されるメッセージをコンパイルして保存
するための発行バッファと、プロセス制御ネットワーク
１００の別の装置から受信したメッセージを保存するた
めの予約バッファとが備わっている。例えば、第１のＩ
／Ｏ装置１２０には、発行バッファ１３２と予約バッフ
ァ１３４が備わり、第２のＩ／Ｏ装置１２２には、発行
バッファ１３６と予約バッファ１３８が備わっている。
従来の装置における発行バッファは、装置から転送され
たメッセージしか保存せず、装置へ伝送するメッセージ
を受信しなかった。また、その予約バッファも、装置へ
転送されたメッセージしか保存せず、装置から転送する
メッセージを保存しない。しかしながら、予備Ｉ／Ｏ装
置を実現し、プロセス制御の中断を最低限で、または、
完全に解消して、バックアップＩ／Ｏ装置にアクティブ
バックアップ装置を引き継がせるには、バックアップＩ
／Ｏ装置１２２の発行バッファが、前記のアクティブＩ
／Ｏ装置１２０の発行バッファからの最新の発行メッセ
ージを受信し保存することが望ましい。

【００６５】前記のバックアップＩ／Ｏ装置１２２は、
予備Ｉ／Ｏ装置の通信スタックを、前記のアクティブＩ
／Ｏ装置１２０の発行バッファで発行されたメッセージ
の予約バッファとして機能する、バックアップＩ／Ｏ装
置１２２の発行バッファを備えるような構成にすること
で、アクティブＩ／Ｏ装置１２０で発行されたメッセー
ジを受信し、かつ、保存することが可能である。バック
アップモードでは、前記のバックアップＩ／Ｏ装置１２
２の発行バッファが、強制データ要求や接続設立メッセ
ージへの応答などの発行バッファの通常機能の実行を停
止する。同時に、前記のバックアップＩ／Ｏ装置は、仮
想Ｉ／Ｏ装置１３０の仮想発行アドレスを備えた発行メ
ッセージのバスセグメント１２４を参照する。前記のア
クティブＩ／Ｏ装置１２０で発行されたメッセージが検
知されると、前記のバックアップＩ／Ｏ装置１２２がそ
のメッセージを復号化して、予約バッファではなく発行
バッファに保存する。前記のバックアップＩ／Ｏ装置１
２２がアクティブＩ／Ｏ装置を引き継ぐと、新たに起動
したＩ／Ｏ装置の発行バッファは、動作不能になったＩ
／Ｏ装置の発行バッファからの最新データを備えている
ので、動作不能となったＩ／Ｏ装置を、ユーザや新規の
アクティブＩ／Ｏ装置のデータを更新する制御装置から
の介入なく速やかに引き継ぐ準備が整っている。前記の
Ｉ／Ｏ装置が一旦バックアップモードからアクティブモ
ードへ変換すると、前記のＩ／Ｏ装置は、仮想Ｉ／Ｏ装
置１３０の仮想発行アドレスを含むメッセージの参照を
中断し、強制データコマンドや接続設定メッセージへの
応答といった通常状態の動作に戻る。

【００６６】前記のバスセグメント１２４による接続に
加えて、前記のＩ／Ｏ装置１２０と１２２は、バスセグ
メント１２４で実行される通信プロトコルによって検知
されない方法により相互通信できる直接通信リンク１４
０も備えている。この通信リンク１４０は、Ｉ／Ｏ装置
１２０と１２２間における、バスのバックボンへのＩ／
Ｏ装置１２０と１２２の物理接続や、直接配線による接
続といった相互通信用の標準接続であればよい。前記の
Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２は、各装置が予備Ｉ／Ｏ装置
として機能するのに必要な全ての情報を交換するので、
前記の仮想Ｉ／Ｏ装置１３０を上記に説明したように実
現することができるのである。前記の情報には、Ｉ／Ｏ
装置１２０と１２２のどちらが第１のＩ／Ｏ装置で、ど
ちらが第２のＩ／Ｏ装置であるか、あるいは、アクティ
ブ装置であるかバックアップ装置かであるか、また、バ
ックアップ装置がアクティブＩ／Ｏ装置を引き継ぐ場合
に必要であるアクティブＩ／Ｏ装置からの最新情報など
に関係する通信内容が含まれている。前記のＩ／Ｏ装置
は、アクティブＩ／Ｏ装置が既に動作不能、または、動
作不能になりつつあるなどの状態情報も交換される。さ
らに、前記のＩ／Ｏ装置１２０と１２２には、プロセス
制御を実行するための機能ブロックを備えることも可能
で、機能ブロックによるプロセス制御の操作に必要な情
報を交換することができる。

【００６７】前記のＩ／Ｏ装置１２０と１２２がプロセ
ス制御ネットワーク１００に導入された場合、Ｉ／Ｏ装
置１２０と１２２は一対の予備Ｉ／Ｏ装置であって、一
方が第１のＩ／Ｏ装置、他方が第２のＩ／Ｏ装置とな
り、また、一方がアクティブＩ／Ｏ装置で、他方がバッ
クアップＩ／Ｏ装置となる。前記のＩ／Ｏ装置１２０と
１２２との間の関係を構築するには、上記で説明した通
信リンク１４０を介してＩ／Ｏ装置１２０と１２２間で
情報を交換する方法がある。また別の方法は、ユーザー
が直接Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２をプログラムするか、
あるいは、バス１１０の転送メッセージを介してＩ／Ｏ
装置１２０と１２２をプログラムさせるような、プログ
ラムルーチンをホスト装置やオペレータのワークステー
ションで実行すればよい。さらに別の方法として、プロ
セス制御ネットワーク１００のＩ／Ｏ装置１２０，１２
２と、その他の装置における関係を、装置の物理構成に
よって、及び／又は、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２がプロ
セス制御ネットワーク１００に接続されるような方法で
決定することもできる。

【００６８】図７には、図６で示すプロセス制御ネット
ワーク１００の物理的構成を示す。コントローラ１０
２、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２とその他の装置は、バッ
クプレーン１５０を介してバスセグメント１２４に接続
しており、ピン接続の複数の端子やスロットを備えてい
る。各装置はバックプレーンのスロットに接続され、そ
のバックプレーンは装置が適正にバスセグメント１３４
に接続するような構造をしている。たとえば、図６のプ
ロセス制御ネットワーク１００を実行する場合、前記の
バックプレーンはコントローラ１０２が接続されるスロ
ットが、バス１１０とＩ／Ｏ装置１２０と１２２の間で
連続する構造を備え、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２が接続
するスロットは互いに並列であり、バスセグメント１２
４のコントローラ１０２とフィールド装置１１２〜１１
５の間で連続している。各装置のバス１１０との物理的
接続は、もともと装置間の情報交換とプロセス制御の実
行に使用されているが、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２が一
対の予備Ｉ／Ｏ装置を形成することを、プロセス制御ネ
ットワーク１００のＩ／Ｏ装置１２０と１２２とその他
の装置へ通知することにも使用できる。

【００６９】さらに、コントローラ１０２とＩ／Ｏ装置
１２０，１２２間の接続は、バックアップＩ／Ｏ装置１
２２のアクティブモードへの切換えを制御するのに使用
することもできる。例えば、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２
を、コントローラ１０２へ状態情報を伝送するよう構成
しても構わない。この状態情報には、アクティブＩ／Ｏ
装置が既に動作不能であるか、または、動作不能になり
つつあるいう情報をもつアラームメッセージが含まれて
いる。前記のコントローラ１０２は、アラームメッセー
ジには、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２の動作モードを切換
えることで応答するようにプログラムすることが可能で
ある。この動作モードの切換えにより、アクティブＩ／
Ｏ装置１２０はバックアップモードになり、バックアッ
プＩ／Ｏ装置１２２はアクティブモードになる。さら
に、コントローラ１０２を、Ｉ／Ｏ装置１２０がメンテ
ナンスを必要とすることを示すメッセージをホスト１０
４に伝送するようプログラムすることもできる。

【００７０】図８は、図７のバックプレーン１５０の概
略図である。バックプレーン１５０には、複数のスロッ
ト１５２〜１６０が備わっており、それぞれが装置をバ
ス１１０に接続させることができる。各スロット１５２
〜１６０には、複数のピン１６２が備わっており、それ
らピンは、そこに接続された装置の対応する端子に差込
まれ、バス１１０と装置の間に電気接続を形成する。さ
らに、バックプレーン１５０は、上記で説明したバスセ
グメント１２４の相互接続など、そのスロット１５２〜
１６０にて装置を相互接続できるよう、スロット１５２
〜１６０間に所定の電気接続端子を備えるよう構成され
ている。さらにまた、バックプレーン１５０及び／又は
Ｉ／Ｏ装置１２０，１２２を、予備Ｉ／Ｏ装置を実現で
きるよう構成することも可能である。

【００７１】前記の予備Ｉ／Ｏ装置を実現するための別
の構成として、バックプレーン１５０に、一対の冗長装
置である第１及び第２のＩ／Ｏ装置用の特定スロットを
配置する方法がある。例えば、プロセス制御ネットワー
ク１００では、バックプレーン１５０のバスセグメント
用の第５スロット１５６と第６スロット１５７を、予備
Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２の専用として予め設定してお
けばよい。特に、第１のＩ／Ｏ装置は第５スロット１５
６に、第２のＩ／Ｏ装置は第６スロット１５７に接続さ
れる。この予備Ｉ／Ｏ装置の実現において、Ｉ／Ｏ装置
１２０と１２２は、第５や第６のスロット１５６，１５
７への接続を認識し、スロット１５６か１５７のどちら
に接続されるかで、第１の、または、第２のＩ／Ｏ装置
であるかを認識し、さらに、アクティブかバックアップ
かといったデフォルト作動モードを認識するようプログ
ラムされている。上記で説明した実施例を応用して、第
５スロット１５６を第１のＩ／Ｏ装置のスロット位置
に、第６スロット１５７を第２のＩ／Ｏ装置のスロット
位置にしても構わない。Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２がバ
ックプレーンに接続された場合、第１のＩ／Ｏ装置であ
るＩ／Ｏ装置１２０は第５スロット１５６に接続され、
第２のＩ／Ｏ装置であるＩ／Ｏ装置１２２は第６スロッ
ト１５７に接続される。前記のＩ／Ｏ装置１２０は、第
５スロット１５６への接続を検知すると予備Ｉ／Ｏ装置
のうちの第１のＩ／Ｏ装置であることを確認し、仮想Ｉ
／Ｏ装置１３０におけるアクティブＩ／Ｏ装置の役割を
認定する。同様に、前記のＩ／Ｏ装置１２２は、第６ス
ロット１５７への接続を検知し、予備Ｉ／Ｏ装置のうち
の第２のＩ／Ｏ装置であることを確認し、仮想Ｉ／Ｏ装
置１３０におけるバックアップＩ／Ｏ装置の役割を認定
する。この構成では、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２のう
ち、片方または両方が動作不能になった場合に、代替Ｉ
／Ｏ装置がそのスロット位置から、装置のホスト接続の
再プログラミングの必要性や遅延に関係なく、冗長装置
の一部であることを自動的に検知できる。さらに、プロ
セス制御ネットワーク１００の、ホストやオペレータワ
ークステーション１０４など別の装置を、一対の予備Ｉ
／Ｏ装置の存在を検知するようにプログラムしても構わ
ない。前記の第５と第６のスロット１５６，１５７に接
続したＩ／Ｏ装置１２０と１２２をそれぞれ検知する
と、前記のホスト／オペレータワークステーション１０
４は、自動的にプロセス制御ネットワーク１００の表示
を、予備Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２を使って更新する。
当然、前記のＩ／Ｏ装置が、バックプレーン上のピンや
その他ハード装置（またはソフトウェア）の構成によ
る、特定スロットへの接続およびスロットに関係する予
備動作を検知できるようにしても構わない。

【００７２】前記の予備Ｉ／Ｏ装置を、接続後にプログ
ラミングすること無く実現するためのさらに別の構成と
して、前記のＩ／Ｏ装置が接続されるピン１６２の電圧
値を操作する方法がある。スロット１５２〜１６０には
それぞれ、１２本のピン１６２が備わっており、各装置
をバックプレーン１５０のスロット１５２〜１６０に接
続するようになっている。しかしながら、バス１１０に
接続するハードウェアの要求に基づいて、それ以上や以
下の数のピン１６２を使用することも考えられる。前記
のＩ／Ｏ装置１２０と１２２の間に関係を形成するに
は、各スロットごとに２本のピン１６２が必要であり、
第１のピンは、そのスロットが予備Ｉ／Ｏ装置のうちの
一方に対応し、第２のピンは、それに接続されるＩ／Ｏ
装置が第１あるいは第２のどちらのＩ／Ｏ装置であるか
を示す。前記の例におけるＩ／Ｏ装置は、それらが接続
されるスロットを検知するようにプログラムされている
が、本実施例におけるＩ／Ｏ装置は、指定されたピンの
電圧値を測定して予備Ｉ／Ｏ装置であるかを認証するよ
うプログラムしてある。この実施例では、第３と第４の
スロット１５４と１５５における第１０のピン１６４と
１６８がそれぞれ、そこに接続されたＩ／Ｏ装置が一対
の予備Ｉ／Ｏ装置の１つである場合は、高い電圧値を示
すよう設定されている。スロット１５４と１５５の第１
１のピン１６６と１７０は、それぞれ、スロット１５４
か１５５が一対の冗長装置の右側スロットであれば高い
電圧値を示し、スロット１５４か１５５が一対の冗長装
置の左側スロットであれば低い電圧値を示すよう設定さ
れている。また、前記の第１１のピン１６６と１７０の
電圧値により、どのＩ／Ｏ装置が第１の装置や第２の装
置であるかを確定する。この例では、第１１のピン１６
６と１７０が低い電圧値であれば、第１のＩ／Ｏ装置を
示す。したがって、第１０のピン１６４と１６８がとも
に高い電圧値で、第３スロット１５４の第１１のピン１
６６が低い電圧値である例では、スロット１５４が左側
のスロットであり、そこに接続されるＩ／Ｏ装置は第１
のＩ／Ｏ装置であることを示し、第４スロット１５５の
第１１のピン１７０が高い電圧値であるので、スロット
１５５が右側のスロットであり、そこに接続されるＩ／
Ｏ装置は第２のＩ／Ｏ装置であることを示している。前
記の例では、Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２は、一対の予備
Ｉ／Ｏ装置のどちらであるか、第１及び第２のＩ／Ｏ装
置のどちらであるかを判断するために、接続されたスロ
ットの第１０番目と第１１番目のピンを検知できるよう
プログラムされている。

【００７３】さらに、ホスト、あるいは、オペレータワ
ークステーション１０４により、バスセグメント１２４
に一対の冗長装置が接続しているかを検知し、その存在
が検知された場合には、ユーザに関連情報を表示するこ
とも可能である。ホスト、あるいは、オペレータワーク
ステーション１０４には、プロセス制御ネットワークと
その装置に関する情報を表示できるユーザインターフェ
イスを備える。必要なプロセスと装置のデータを入手す
るために、ホスト１０４には自動感知機能が備わってお
り、これにより定期的にバスのノードを点検して装置が
接続されているかを検知する。装置が存在すれば、ユー
ザへ表示するためにその装置に関する情報を収集する。
前記のホスト１０４、及び／又は、フィールド装置を、
自動検知機能により予備Ｉ／Ｏ装置１２０と１２２の存
在を検出するように構成することもできる。例えば、前
記のＩ／Ｏ装置１２０と１２２は、Ｉ／Ｏ装置１２０が
現在の操作モードにおいて予備であることを示すメッセ
ージを伝送するようプログラムし、ホスト１０４は、そ
のメッセージを受信するようにプログラムすることも可
能である。また別の方法として、予備Ｉ／Ｏ装置１２０
と１２２用の指定スロットの設定に関する情報を同様の
方法でＩ／Ｏ装置１２０と１２２に設定して、それら装
置が指定スロットに接続されたことを検知できるよう、
ホスト１０４をプログラムしてもかまわない。さらにま
た、本発明者が提案する、ホスト１０４に予備Ｉ／Ｏ装
置の存在を検出させ、その情報をユーザインターフェイ
スに表示させるような別の構成も、当業者にとっては明
白であろう。

【００７４】ここで説明した予備Ｉ／Ｏ装置は、フィー
ルドバスプロトコルで運用されるプロセス制御ネットワ
ークにおいて使用されているが、この予備Ｉ／Ｏ機能
を、これ以外の種類の制御システム、及び／又は、通信
プロトコルに対応する別の種類のプログラム、ハードウ
ェア、ファームウェアなどを使って実行することも可能
である。実際には、フィールドバスプロトコルで使用す
る「機能ブロック」は、プロセス制御機能を実行できる
特定の種類のエンティティを指すが、ここで使用した機
能ブロックという言葉は限定的な意味ではなく、多様な
機種の装置、プログラム、ルーチン、その他プロセス制
御ネットワーク内の分散した位置で、プロセス制御機能
をなんらかの方法で実行できるエンティティを含むもの
である。つまり、本明細書で説明され、請求される予備
Ｉ／Ｏ装置は、そのネットワークやプロトコルが、プロ
セス内で分散した位置において制御機能を提供、また
は、実行できる限り、別のプロセス制御通信プロトコル
やスキーム（既存のものや、将来開発されるであろうも
の）を使うプロセス制御ネットワークにおいても採用す
ることができる。さらに、ここで公開した実施例は、予
備Ｉ／Ｏ装置に直接関するものであるが、ここで説明し
た予備動作機能は、プロセス制御ネットワークで予備動
作の実行が望まれるような装置で使用することも可能で
あることを記しておく。

【００７５】したがって、本発明について特定の実施例
を参照しながら説明してきたが、これらの実施例は解説
の目的で用いたのであって、本発明の範囲を限定するも
のではない。本発明の範囲と本質から逸脱することな
く、ここで開示した実施例に変更や追加、または、削除
を行うことが可能であることは、当業者にとっては明ら
かであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィールドバスプロトコルを使用したプロセス
制御ネットワークの概略ブロック図である。

【図２】３つの機能ブロックのセットを備えたフィール
ドバス装置の概略ブロック図である。

【図３】図１のプロセス制御ネットワークのいくつかの
装置内の機能ブロックを示す概略ブロック図である。

【図４】図１のプロセス制御ネットワークにおける一般
的なプロセス制御ループの制御ループ概要を示す。

【図５】図１のプロセス制御ネットワークにおけるバス
セグメントのマクロサイクルのタイミングの概要を示
す。

【図６】予備バスＩ／Ｏ装置を備えたプロセス制御ネッ
トワークの概略機能ブロック図である。

【図７】図６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８】図６の予備バスＩ／Ｏ装置を実現するためのバ
ックプレーンの概略図である。

【符号の説明】

１２，１５，１０４ ホストコンピュータ １３ プログラム論理コントローラ １４，１０２ コントローラ １６ 位置決定装置／バルブ ２０ 発信器 ３０，３２ ブリッジ装置 ３４，１１０ バス ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ バスセグメント １２４，１３４ バスセグメント ３５ バスモニター ５１，５２，６７ 機能ブロック ５４ 変換ブロック ５５ センサー ５６ バルブ ５７ トレンドオブジェクト ５８ リンクオブジェクト ５９ アラートオブジェクト ６０ ビューオブジェクト ６４，６５ ＰＩＤ機能ブロック １００ プロセス制御システム １０４ オペレータワークステーション １１２，１１５ フィールド装置 １２０ 第１のＩ／Ｏ装置 １２２ 第２のＩ／Ｏ装置 １２４ セグメント １３０ 仮想Ｉ／Ｏ装置 １３２，１３６ 発行バッファ １３４，１３８ 予約バッファ １５０ バックプレーン １５２ スロット １５４ 第３のスロット １５５ 第４のスロット １５６，１５７ 第６のスロット １６２〜１７０ ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B034 BB02 BB17 CC01 DD05 DD07 5H209 AA01 BB02 BB03 BB04 CC01 DD04 GG04 SS01 SS07 5H220 AA01 BB09 HH01 HH04 JJ12 JJ19 JJ31 MM08 5K032 BA03 EA07 EB06

Claims (44)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが固有のアドレスを有する複数
   の装置を備えたプロセス制御ネットワークにおける通信
   のためのプロセス制御システムであって、 バスと、 第１の固有のアドレスを有し、前記バスに通信可能に接
   続されており、仮想公開アドレスを含むメッセージを前
   記バスに発行するようプログラムされた第１の冗長装置
   と、 第２の固有のアドレスをもち、前記バスに通信可能に接
   続されており、前記バスに発行された仮想発行アドレス
   をもつメッセージを発行するようプログラムされた第２
   の冗長装置と、 前記バスに通信可能に接続されており、前記バスに発行
   された仮想発行アドレスをもつメッセージを処理するよ
   うプログラムされた少なくとも１つの受信装置とを備
   え、 前記第１冗長装置がアクティブモードで動作して、前記
   少なくとも１つの受信装置へのバス上でメッセージの送
   信を行い、前記第２冗長装置がバックアップモードで動
   作して、バス上でメッセージの送信を行わないプロセス
   制御システム。
2. 【請求項２】 前記第２冗長装置が、前記第１冗長装置
   が動作不能のとき、アクティブモードで動作することを
   特徴とする、請求項１載のプロセス制御システム。
3. 【請求項３】 前記第２冗長装置が、前記第１冗長装置
   が仮想発行アドレスを含むメッセージの前記バス経由で
   の送信に失敗した場合に、第１冗長装置が動作不能であ
   ると判断することを特徴とする、請求項２記載のプロセ
   ス制御システム。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の冗長装置に通信可能
   に接続されており、前記第１及び第２の冗長装置からの
   状態情報を受信するようプログラムされた制御器を更に
   備え、前記制御器が、前記第１冗長装置が動作不能であ
   るという、又は動作不能になりつつあるという状態情報
   を受信すると同時に、第１冗長装置にバックアップモー
   ド動作を行わせ、第２冗長装置にアクティブモード動作
   を行わせることを特徴とする、請求項２記載のプロセス
   制御システム。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２の冗長装置が、前記バ
   スの外部の通信リンクで通信可能に接続されており、前
   記第１冗長装置が、前記第１冗長装置が動作不能である
   という、又は動作不能になりつつあるという状態情報
   を、前記通信リンクを経由して第２冗長装置へ送信する
   ようプログラムされていることを特徴とする、請求項２
   記載のプロセス制御システム。
6. 【請求項６】 前記第１及び第２の冗長装置それぞれ
   が、第１及び第２の冗長装置によりバス経由で送信する
   メッセージを保存するための発行バッファと、バス経由
   で受信したメッセージを保存するための予約バッファと
   を備え、第２冗長装置が、前記仮想発行アドレスを含む
   メッセージを処理でき、第１冗長装置からバス経由で発
   信された仮想発行アドレスを含むメッセージを受信し
   て、第２の冗長装置の発行バッファ内に受信したメッセ
   ージを保存するようプログラムされていることを特徴と
   する、請求項１記載のプロセス制御システム。
7. 【請求項７】 前記第１及び第２の冗長装置が、少なく
   とも１つの装置の固有アドレスを含むメッセージを処理
   するようプログラムされており、第１及び第２の冗長装
   置は、アクティブモード及びバックアップモードで動作
   中に、前記少なくとも１つの装置の固有アドレスを含む
   メッセージを受信して処理することを特徴とする、請求
   項１記載のプロセス制御システム。
8. 【請求項８】 前記バスが、第１部分と第２部分とを有
   し、前記第１部分と第２部分には、少なくとも１つの装
   置が通信可能に接続されており、前記第１の冗長装置と
   前記第２の冗長装置とが互いに並列に、前記バスの第１
   部分と第２部分との間で直列に通信可能に接続されてい
   ることを特徴とする、請求項１記載のプロセス制御シス
   テム。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２の冗長装置が、前記バ
   スの外部の通信リンクで通信可能に接続されていること
   を特徴とする、請求項１記載のプロセス制御システム。
10. 【請求項１０】 前記第１及び第２の冗長装置が、それ
    ぞれ第１及び第２の冗長装置の他方の存在を検知でき、
    第１及び第２の冗長装置のどちらがアクティブモード
    で、どちらがバップアップモードで動作するかを決定す
    るよう構成されていることを特徴とする、請求項１記載
    のプロセス制御システム。
11. 【請求項１１】 前記複数の装置がスロットで前記バス
    に通信可能に接続されており、さらに、 前記第１の冗長装置を前記バスに通信可能に接続する第
    １のスロットと、 前記第２の冗長装置を前記バスに通信可能に接続する第
    ２のスロットとを備え、 前記第１及び第２の冗長装置が、第１冗長装置は第１ス
    ロットに接続されていると判断し、その第１冗長装置は
    第１スロットに接続されているとの判断に基づいてアク
    ティブモードで動作するように構成され、かつ、第２冗
    長装置は第２スロットに接続されていると判断し、その
    第２冗長装置は第２スロットに接続されているとの判断
    に基づいてバックアップモードで動作するよう構成され
    ていることを特徴とする、請求項１記載のプロセス制御
    システム。
12. 【請求項１２】 前記第１及び第２のスロットのそれぞ
    れが、第１及び第２の冗長装置を第１及び第２のスロッ
    トにそれぞれ接続する複数のピンを備え、前記各ピンが
    所定の電圧レベル値に設定されており、前記第１及び第
    ２の冗長装置が、そのピンの電圧レベルに基づいて、前
    記第１冗長装置は第１スロットに接続されており、第２
    冗長装置は第２スロットに接続されていることを前記ピ
    ンの電圧レベル値から判断することを特徴とする、請求
    項１１記載のプロセス制御システム。
13. 【請求項１３】 前記バスに通信可能に接続されたディ
    スプレイを有するホスト装置を更に備え、前記ホスト装
    置が、前記第１及び第２の冗長装置の存在を検知し、第
    １冗長装置のアクティブモードでの動作と第２冗長装置
    のバックアップモードでの動作とを検知し、それら前記
    第１及び第２の冗長装置の存在と、第１冗長装置のアク
    ティブモードでの動作と、第２冗長装置のバックアップ
    モードでの動作とをホスト装置のディスプレイに表示さ
    せることを特徴とする、請求項１記載のプロセス制御シ
    ステム。
14. 【請求項１４】 前記仮想発行アドレスが、第１の固有
    アドレスと第２の固有アドレスの一方であることを特徴
    とする、請求項１記載のプロセス制御システム。
15. 【請求項１５】 前記第１及び第２の冗長装置がＩ／Ｏ
    装置であることを特徴とする、請求項１記載のプロセス
    制御システム。
16. 【請求項１６】 バスにて通信可能に接続され、それぞ
    れが固有のアドレスをもち、そのバス上で通信ができる
    ような、複数の装置を備えたプロセス制御ネットワーク
    における通信を行うためのプロセス制御システム内の冗
    長装置を作動させる方法であって、 第１の固有アドレスを有する第１の冗長装置と第２の固
    有アドレスを有する第２の冗長装置とを、仮想発行アド
    レスをもつメッセージを前記バス上に発信するように構
    成するステップと、 前記第１の冗長装置をアクティブモードで動作させ、そ
    れによって第１冗長装置が仮想発行アドレスを含むメッ
    セージを前記バス上に発信するステップと、 前記第２の冗長装置をバックアップモードで動作させ、
    それによって第２冗長装置がメッセージを前記バス上に
    発信しないようにするステップと、 前記仮想発行アドレスをもつメッセージを処理するよう
    構成された少なくとも１つの受信装置で、仮想発行アド
    レスをもつメッセージを受信するステップとを備えた方
    法。
17. 【請求項１７】 前記第１冗長装置が動作不能の場合
    に、前記第２冗長装置にアクティブモードで動作させる
    よう構成するステップを更に備えたことを特徴とする、
    請求項１６記載のプロセス制御ネットワークにおけるプ
    ロセス制御システム内の冗長装置動作方法。
18. 【請求項１８】 前記第１冗長装置が仮想発行アドレス
    をもつメッセージをバス上で発信できないことに基づい
    て、前記第１冗長装置が動作不能であると判断するよう
    に前記第２冗長装置を構成するステップを更に備えたこ
    とを特徴とする、請求項１７記載のプロセス制御ネット
    ワークにおけるプロセス制御システム内の冗長装置動作
    方法。
19. 【請求項１９】 前記第１の冗長装置がアクテュブモー
    ドで動作している間に、第１冗長装置が動作不能になり
    つつある又は動作不能であることを示す状態情報を、前
    記仮想発行アドレスをもつメッセージ内に於いて前記第
    １冗長装置からバス上に発信するステップと、 前記仮想発行アドレスをもつメッセージを前記第２冗長
    装置が処理するよう構成するステップと、 前記状態情報及び仮想発行アドレスを含むメッセージを
    受信すると同時に、第２の冗長装置をアクティブモード
    で動作させるステップとを更に備えたことを特徴とする
    請求項１６記載のプロセス制御ネットワークにおけるプ
    ロセス制御システム内の冗長装置動作方法。
20. 【請求項２０】 前記第１及び第２の冗長装置をバス外
    部の通信リンクで通信可能に接続するステップと、 アクティブモードで動作している前記第１及び第２の冗
    長装置の一方が動作不能になりつつある又は動作不能で
    あることを示す状態情報を、前記第１及び第２の冗長装
    置の一方から前記第１及び第２の冗長装置の他方へと前
    記通信リンク経由で送信するステップとを更に備えたこ
    とを特徴とする、請求項１６記載のプロセス制御ネット
    ワークにおけるプロセス制御システム内の冗長装置動作
    方法。
21. 【請求項２１】 前記第１及び第２の冗長装置のそれぞ
    れが、その第１及び第２の冗長装置からバス経由で発信
    されるべきメッセージを保存するための発行バッファ
    と、バス経由で受信したメッセージを保存するための予
    約バッファとを備え、前記方法が、 前記第１及び第２の冗長装置を前記仮想発行アドレスを
    含むメッセージを検知するよう構成するステップと、 第１冗長装置から前記仮想発行アドレスを含むメッセー
    ジをバス経由で送信するステップと、 前記仮想発行アドレスを含むメッセージを前記第１冗長
    装置において検知するステップと、 検出された前記仮想発行アドレスを含むメッセージを第
    ２の冗長装置の発行バッファ内に保存するステップとを
    更に備えたことを特徴とする、請求項１６記載のプロセ
    ス制御ネットワークにおけるプロセス制御システム内の
    冗長装置動作方法。
22. 【請求項２２】 前記少なくとも１つの装置の固有アド
    レスを含むメッセージを前記第１及び第２の冗長装置が
    処理するよう構成するステップと、 前記少なくとも１つの装置の固有アドレスを含むメッセ
    ージを受信するステップと、 アクティブモードとバックアップモードで動作している
    間、前記第１及び第２の冗長装置で、前記少なくとも１
    つの装置の固有アドレスを含むメッセージを処理するス
    テップと を更に備えたことを特徴とする、請求項１６記載のプロ
    セス制御ネットワークにおけるプロセス制御システム内
    の冗長装置動作方法。
23. 【請求項２３】 前記バスは、それぞれ該バスに通信可
    能に接続された少なくとも１つの装置を有する第１部分
    と第２部分とを有し、前記方法は、前記第１及び第２の
    冗長装置を互いに並列に、かつ、前記バスの第１部分と
    第２部分との間で直列に、通信可能に接続されているこ
    とを特徴とする、
24. 【請求項２４】 前記第１及び第２の冗長装置とをバス
    外部の通信リンクで通信可能に接続するステップとを更
    に備えたことを特徴とする、請求項１６記載のプロセス
    制御ネットワークにおけるプロセス制御システム内の冗
    長装置動作方法。
25. 【請求項２５】 前記第１及び第２の冗長装置が、その
    第１及び第２の冗長装置の他方の接続を検知するように
    構成するステップと、 前記第１冗長装置で第２冗長装置の接続を検知し、前記
    第２冗長装置では第１冗長装置の接続を検知するステッ
    プと、 第２の冗長装置の接続に基づいて、第１の冗長装置をア
    クティブモードで動作させるステップと、 第１の冗長装置の接続に基づいて、第２の冗長装置をバ
    ックアップモードで動作させるステップとを更に備えた
    ことを特徴とする、請求項１６記載のプロセス制御ネッ
    トワークにおけるプロセス制御システム内の冗長装置動
    作方法。
26. 【請求項２６】 前記装置が、スロットを介して前記バ
    スに通信可能に接続されており、前記方法が、 前記第１冗長装置を第１スロットを介して前記バスに通
    信可能に接続するステップと、 前記第２冗長装置を第２スロットを介して前記バスに通
    信可能に接続するステップと、 前記第１の冗長装置に、前記第１スロットを介する前記
    バスへの接続を判断させ、その第１冗長装置が第１スロ
    ットを介して前記バスに接続されているとの判断に基づ
    いて、前記第１冗長装置をアクティブモードで動作させ
    るステップと、 前記第２の冗長装置に、前記第２スロットを介する前記
    バスへの接続を判断させ、その第２冗長装置が第２スロ
    ットを介して前記バスに接続されているとの判断に基づ
    いて、前記第２冗長装置をバックアップモードで動作さ
    せるステップとを更に備えたことを特徴とする、請求項
    １６記載のプロセス制御ネットワークにおけるプロセス
    制御システム内の冗長装置動作方法。
27. 【請求項２７】 前記第１及び第２のスロットそれぞれ
    が、前記第１及び第２の冗長装置を前記第１及び第２の
    スロットにそれぞれ接続する複数のピンを備え、各ピン
    が、所定の電圧レベル値に設定されており、前記方法
    が、 前記第１スロットのピンの電圧レベル値に基づいて前記
    第１冗長装置が第１スロットを介して前記バスに接続さ
    れていることを判断するステップと、 前記第２スロットのピンの電圧レベル値に基づいて前記
    第２冗長装置が第２スロットを介して前記バスに接続さ
    れていることを判断するステップとを更に備えたことを
    特徴とする、請求項２６記載のプロセス制御ネットワー
    クにおけるプロセス制御システム内の冗長装置動作方
    法。
28. 【請求項２８】 ディスプレイを有するホスト装置を前
    記バスに通信可能に接続されており、前記方法が、 前記第１及び第２の冗長装置の存在と、前記第１冗長装
    置のアクティブモードでの動作と、前記第２冗長装置の
    バックアップモードでの動作とを、前記ホスト装置で検
    知するステップと、 それら前記第１及び第２の冗長装置の存在と、前記第１
    冗長装置のアクティブモードでの動作と、前記第２冗長
    装置のバックアップモードでの動作の印を、前記ホスト
    装置のディスプレイで表示するステップとを更に備えた
    ことを特徴とする、請求項１６記載のプロセス制御ネッ
    トワークにおけるプロセス制御システム内の冗長装置動
    作方法。
29. 【請求項２９】 前記仮想発行アドレスが、前記第１の
    固有アドレスと第２の固有アドレスの一方であることを
    特徴とする、請求項１６記載のプロセス制御ネットワー
    クにおけるプロセス制御システム内の冗長装置動作方
    法。
30. 【請求項３０】 前記第１及び第２の冗長装置が、Ｉ／
    Ｏ装置であることを特徴とする、請求項１６記載のプロ
    セス制御ネットワークにおけるプロセス制御システム内
    の冗長装置動作方法。
31. 【請求項３１】 バス上で通信可能に接続された複数の
    装置を有するプロセス制御ネットワークに於ける一対の
    冗長装置であって、前記装置のそれぞれは固有アドレス
    をもち、前記バスを介して通信が可能であり、少なくと
    も１つの装置は、仮想発行アドレスを含む前記バス上に
    発行されたメッセージを処理できるようプログラムされ
    ており、該一対の冗長装置は、 第１の固有アドレスをもち、前記バスに通信可能に接続
    されており、前記仮想発行アドレスを含むメッセージを
    前記バス上に発行できるようにプログラムされた第１の
    冗長装置と、 第２の固有アドレスをもち、前記バスに通信可能に接続
    されており、前記仮想発行アドレスを含むメッセージを
    前記バス上に発行できるようにプログラムされた第２の
    冗長装置とを備え、 前記第１の冗長装置がアクティブモードで動作し、それ
    によって前記第１冗長装置がメッセージを前記バスを介
    して少なくとも１つの受信装置に送信し、前記第２の冗
    長装置がバックアップモードで動作し、それによって前
    記第２冗長装置がメッセージを前記バスを介して送信し
    ないことを特徴とする、一対の冗長装置。
32. 【請求項３２】 前記第２の冗長装置が、前記第１の冗
    長装置が動作不能のとき、アクティブモードで動作する
    ことを特徴とする、請求項３１記載の一対の冗長装置。
33. 【請求項３３】 前記第２冗長装置が、前記第１冗長装
    置が仮想発行アドレスを含むメッセージの前記バス上の
    送信に失敗したことに基づいて第１冗長装置が動作不能
    であると判断することを特徴とする、請求項３２記載の
    一対の冗長装置。
34. 【請求項３４】 前記第１及び第２の冗長装置に通信可
    能に接続され、前記第１及び第２の冗長装置からの状態
    情報を受信するようプログラムされた制御器を更に備
    え、前記制御器が、前記第１冗長装置が動作不能である
    という、又は動作不能になりつつあるという状態情報を
    受信すると同時に、第１冗長装置にバックアップモード
    動作を行わせ、第２冗長装置にアクティブモード動作を
    行わせることを特徴とする、請求項３２記載の一対の冗
    長装置。
35. 【請求項３５】 前記第１及び第２の冗長装置が、前記
    バスの外部の通信リンクで通信可能に接続されており、
    前記第１冗長装置が、前記第１冗長装置が動作不能であ
    るという、又は動作不能になりつつあるという状態情報
    を、前記通信リンクを介して第２冗長装置へ送信するよ
    うプログラムされていることを特徴とする、請求項３２
    記載の一対の冗長装置。
36. 【請求項３６】 前記第１及び第２の冗長装置それぞれ
    が、第１及び第２の冗長装置から前記バス上を送信され
    るべきメッセージを保存するための発行バッファと、バ
    ス上で受信したメッセージを保存するための予約バッフ
    ァとを備え、第２冗長装置が、前記仮想発行アドレスを
    含むメッセージを処理し、第１冗長装置によってバス上
    に発信された仮想発行アドレスを含むメッセージを受信
    して、第２の冗長装置の発行バッファ内の受信したメッ
    セージを保存できるようにプログラムされていることを
    特徴とする、請求項３１記載の一対の冗長装置。
37. 【請求項３７】 前記第１及び第２の冗長装置が、少な
    くとも１つの装置の固有アドレスを含むメッセージを処
    理するようにプログラムされており、第１及び第２の冗
    長装置は、アクティブモード及びバックアップモードで
    動作している間に、前記少なくとも１つの装置の固有ア
    ドレスを含むメッセージを受信して処理することを特徴
    とする、請求項３１記載の一対の冗長装置。
38. 【請求項３８】 前記バスが、第１部分と第２部分とを
    有し、前記第１部分と第２部分のそれぞれは、それに通
    信可能に接続された少なくとも１つの装置を有してお
    り、前記第１の冗長装置と前記第２の冗長装置とが互い
    に並列に、前記バスの第１部分と第２部分との間で直列
    に通信可能に接続されていることを特徴とする、請求項
    ３１記載の一対の冗長装置。
39. 【請求項３９】 前記第１及び第２の冗長装置が、前記
    バスの外部の通信リンクで通信可能に接続されているこ
    とを特徴とする、請求項３１記載の一対の冗長装置。
40. 【請求項４０】 前記第１及び第２の冗長装置が、第１
    及び第２の冗長装置の他方の存在を検知でき、第１及び
    第２の冗長装置のどちらがアクティブモードで、どちら
    がバップアップモードで動作しているかを決定できるよ
    う構成されていることを特徴とする、請求項３１記載の
    一対の冗長装置。
41. 【請求項４１】 前記第１の冗長装置が第１のスロット
    を介して前記バスに通信可能に接続されており、前記第
    ２の冗長装置が第２のスロット経由で前記バスに通信可
    能に接続されており、前記第１及び第２の冗長装置が、
    第１冗長装置は第１スロットに接続されていることを判
    断し、その第１冗長装置が第１スロットに接続されてい
    るとの判断に基づいてアクティブモードで動作するよう
    に構成され、かつ、第２冗長装置は第２スロットに接続
    されていることを判断し、その第２冗長装置が第２スロ
    ットに接続されているとの判断に基づいてバックアップ
    モードで動作するよう構成されていることを特徴とす
    る、請求項３１記載の一対の冗長装置。
42. 【請求項４２】 前記第１及び第２のスロットのそれぞ
    れが、第１と第２の冗長装置を第１及び第２のスロット
    にそれぞれ接続する複数のピンを備え、前記各ピンが所
    定の電圧レベル値に設定され、それにより、前記第１及
    び第２の冗長装置が前記第１冗長装置は第１スロットに
    接続され、第２冗長装置が第２スロットに接続されてい
    ることを前記ピンの電圧レベル値から判断することを特
    徴とする、請求項４１記載の一対の冗長装置。
43. 【請求項４３】 前記仮想発行アドレスが、第１の固有
    アドレスと第２の固有アドレスの一方であることを特徴
    とする、請求項３１記載の一対の冗長装置。
44. 【請求項４４】 前記第１及び第２の冗長装置がＩ／Ｏ
    装置であることを特徴とする、請求項３１記載の一対の
    冗長装置。