JP2007104668A - 工業プロトコルの拡張アドレス空間機能 - Google Patents

Abstract

【課題】統一されたアドレス指定空間を工業プロトコル内に提供して、単一アドレス指定モードを持つネットワーク全域での通信を可能にするシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】工業通信システム１００は、ローカルまたはリモートのネットワークと通信するのに用いられるグローバル・アドレス・プロトコルを含む。工業プロトコルは、グローバル・アドレス・プロトコルとインターフェースし、ネットワーク構成要素１１０は、工業プロトコルを介してグローバル・アドレス・プロトコルから供給されたアドレスに従って１つ以上の制御構成要素１２０と通信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に工業制御システムに関するもので、より詳しくは、統一されたアドレス指定空間を工業プロトコル内に提供して、単一アドレス指定モードでネットワーク全域での通信を可能にするシステムおよび方法に関するものである。

工業制御器は、工業プロセスの制御、設備の製造および他の工場自動化（データ収集またはネットワーク化システムなど）に用いられる専用コンピュータである。工業制御システムの中核には、プログラマブル・ロジック制御器（ＰＬＣ）、すなわち、ＰＣベースの制御器などの論理プロセッサがある。例えば、プログラマブル・ロジック制御器は、システム設計者によりプログラムされ、ユーザが設計した論理プログラム、すなわち、ユーザ・プログラムを介して製造プロセスを運転する。ユーザ・プログラムは、メモリ内に記憶され、一般にＰＬＣにより順次に実行される。ただし、命令飛越し、ルーピング、割込みルーチンも一般的である。ユーザ・プログラムに関連して、ＰＬＣ運転およびプログラムを動的にする複数のメモリ要素または変数がある。ＰＬＣの差は、一般に、処理できる入出力の数、メモリの容量、命令の数およびタイプ、ＰＬＣ中央処理装置（ＣＰＵ）の速度に依存する。

近年、複数の異なるタイプのネットワーク全域で工業制御システムを統合するニーズが増えてきた。工業環境で現在一般に普及している１つのネットワークは、イーサネット（登録商標）である。このネットワークは、ブリッジ、ルータまたは他のタイプのモジュールなどの構成要素により工場内の下位の制御ネットワークに接続しまた通信する中間または上位のビジネス・ネットワークに適用されることが多い。イーサネット（登録商標）ＩＰＶ４プロトコルではインターネット・プロトコル（ＩＰ）アドレスの数が限られるので、多くの工業イーサネット（登録商標）・インターフェースは、単一ＩＰアドレスだけをサポートし、工業システム内の諸インターフェースをアドレス指定するには何か他の手段を用いる。通常、このためにクライアント・システムは、多重アドレス指定モードを用いて単一の装置、インターフェースまたはオブジェクトを選択する必要があるので、このためにシステム全体の複雑さが増し、コストが高くなる。

以下に、ここに述べるいくつかの態様の基本的な理解を助けるために簡単な概要を提示する。この概要は、全体像を与えるものではなく、または中心的／重要な要素を識別し、またはここに述べる種々の態様の範囲を説明するものでもない。ただ、後で提示する詳細な説明の導入部として、簡単な形でいくつかの概念を提示するものである。

平らで単一のアドレス空間と工業制御プロトコルとを統合すると、工業自動化環境における通信を容易にすることができる。かかるアドレス空間の一例では、ＩＰＶ６または他の単一アドレス空間が工業制御アドレス指定に適合する。これにより、例えば、個別のオブジェクト、インターフェースおよび装置を特有のＩＰＶ６にマップすることができる。単一アドレス指定モードという、この方法を用いることにより、大きなＩＰＶ６アドレス指定空間（または他のグローバル・アドレス指定空間）を用いて工業システム内の各オブジェクトをアドレス指定することができる。一例では、イーサネット（登録商標）・インターフェース・カードは、その範囲内の各オブジェクトに応答し、また経路選択情報を含み、これによりメッセージは、一般にＩＰＶ６アドレスだけを用いてオブジェクトに到達することができる。

ユーザが割り当てた名前により各オブジェクトをアドレス指定できるようにするために、ドメイン名サービス（ＤＮＳ）サーバを用いて、ユーザが割り当てた名前に各アドレスをマップする。かかる名前は、例えば、ユーザの問題または物理的ドメインに対応する階層に配列する。１つの態様では、ＤＮＳサーバまたは他のディレクトリ・サービスが階層名をＩＰＶ６アドレス（または他のグローバル・アドレス指定方式）にマップし、工業イーサネット（登録商標）・インターフェースがＩＰＶ６アドレスを工業自動化システム内の個々のオブジェクトにマップする。各オブジェクトは、多重アドレスを有し、１つのアドレスは、その物理的位置を示し、別のアドレスは、ユーザの問題の論理的記述内のその機能を示す。

上記および関係する目的を達成するため、以下の記述と添付図面に関連して、いくつかの例示的な態様をここに述べる。かかる諸態様は、実行できる種々の方法を示し、その全ては、ここでカバーされるものである。他の利点や新しい機能は、図面を参照して以下の詳細な記述を読めば明らかになる。

単一の統一されたアドレス空間に従って制御オブジェクトと通信するシステムおよび方法を提供する。これにより制御オブジェクトを単一プロトコルによりアドレス指定することが可能になり、多重アドレス空間をサポートする多重ネットワーク装置を通して通信するときの構成および設計の複雑さを緩和することができる。１つの態様では、或る工業通信システムを提供する。このシステムは、ローカルまたはリモートのネットワークと通信するのに用いることのできるグローバル・アドレス・プロトコルを含む。工業プロトコルは、グローバル・アドレス・プロトコルとインターフェースするのに適合し、ネットワーク構成要素は、工業プロトコルを介してまたグローバル・アドレス・プロトコルが供給するアドレスに従って、１つ以上の制御構成要素と通信する。一例では、グローバル・アドレス・プロトコルは、ＩＰＶ６プロトコルを含む。

この明細書で用いる「構成要素」、「プロトコル」、「インターフェース」などの用語は、ハードウエア、ハードウエアおよびソフトウエアの組合せ、ソフトウエアまたは工業制御用の自動化システムに適用されて実行されるソフトウエアなどのコンピュータ関係のエンティティを指すものである。例えば、構成要素は、プロセッサ上で走るプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能なもの、一連の実行、プログラムおよびコンピュータであるが、これらに限定されるものではない。例えば、サーバ上で走るアプリケーションもサーバも構成要素である。１つ以上の構成要素がプロセスおよび／または一連の実行の中にあり、また１つの構成要素が１つのコンピュータ上だけにあり、および／または２つ以上にコンピュータ、工業制御器および／またはこれと通信するモジュールの間に分散する。

図１において、システム１００は、工業制御通信およびネットワーク・プロトコルを示す。システム１００は、工業プロトコルを介して１つ以上の制御器および／または通信モジュール１２０と通信する複数の制御オブジェクト１１０（すなわち、構成要素）を含む。制御オブジェクト１１０には、１３０で示す平らで単一のアドレス規定、すなわち、空間に従ってネットワーク・アドレスが割り当てられる。１つ以上のネットワークを用いて単一アドレス空間１３０とインターフェースし、また空間１３０により与えられるアドレスに従って制御オブジェクトと対話する。ネットワーク・インターフェース１２０は、制御器上に、通信モジュール上に、および／または別個のエンティティとして常駐してよい。論理的な命名規定と明示的なアドレスとを用いて、制御オブジェクト１１０、制御器１２０またはネットワーク１４０を見つけるのに発見構成要素１５０を用いる。明示的なアドレス指定および／または論理的なアドレス指定を組み合わせて用いて制御器１２０および各制御オブジェクト１１０と通信することを認識すべきである。

一般に、単一アドレス空間１３０と工業制御プロトコルとを統合すると、システム１００内の通信を容易にすることができる。かかるアドレス空間の一例では、ＩＰＶ６（例えば、イーサネット（登録商標））が工業制御アドレス指定に適合する。これにより、工業制御オブジェクト１１０、ネットワーク１４０および装置１２０を特有のＩＰＶ６アドレスにマップすることができる。この単一アドレス指定モードを用いることにより、大きくて平らなＩＰＶ６アドレス指定空間を用いて工業システム１００内の各制御オブジェクト１１０をアドレス指定することができる。１２０のインターフェース・カードは、その範囲内の各制御オブジェクト１１０に応答し、また経路選択情報を含み、これによりメッセージは、一般に空間１３０が供給するグローバル・アドレスだけを用いてオブジェクトに到達することができる。アドレスを移動させて下位の制御オブジェクトを決めることのできる実質的に全ての高次のグローバル・ネットワーク・プロトコルは、ここに示す範囲内にあると考えられることを認識すべきである。

一般に、ユーザが割り当てた名前により各オブジェクト１１０をアドレス指定できるようにするために、発見構成要素１５０（例えば、ドメイン名サービス（ＤＮＳ）サーバ）を用いて、ユーザが割り当てた名前に各アドレス１３０をマップする。かかる名前は、例えば、ユーザの問題または物理的ドメインに対応する階層に配列する。１つの態様では、ＤＮＳサーバ、すなわち、発見構成要素１５０が階層名をアドレス１３０にマップし、工業インターフェース１２０がこのアドレスを工業自動化システム１００内の個々のオブジェクト１１０にマップする。各制御オブジェクト１１０は、多重アドレスを有し、１つのアドレス、はその物理的位置を示し、別のアドレスは、ユーザの工場、すなわち、環境の論理的記述内のその機能を示す。

次に進む前に、システム１００は、種々のコンピュータまたはネットワーク構成要素（ネットワーク１４０により対話することのできるサーバ、クライアント、通信モジュール、モバイル・コンピュータ、無線構成要素など）を含むことに注意すべきである。同様に、ここで用いるＰＬＣまたは制御器という用語は、多数の構成要素、システムおよび／またはネットワークの間で共用できる機能性を含む。例えば、１２０の１つ以上のＰＬＣはネットワーク１４０により種々のネットワーク装置と通信し協働する。これは、制御、自動化および／または公共ネットワークを含むネットワークを介して通信する実質的に全てのタイプの制御、通信モジュール、コンピュータ、入出力装置、ヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）を含む。またＰＬＣ、すなわち、制御器／通信モジュール１２０は、アナログ、デジタル、プログラムされた／知的な入出力モジュールを含む入出力モジュール、他のプログラム可能な制御器、通信モジュール、ソフトウエア構成要素などの種々の他の装置または制御オブジェクト１１０と通信し制御する。

システム１００内のネットワークは、インターネット、イントラネットなどの公共ネットワークと、デバイス・ネット（ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ）およびコントロール・ネット（ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ）を含む共通工業プロトコル（ＣＩＰ）などの自動化ネットワークとを含む。他のネットワークとして、イーサネット（登録商標）、ＤＨ／ＤＨ＋、リモートＩ／Ｏ、フィールド・バス（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ），モド・バス（Ｍｏｄｂｕｓ），プロファイ・バス（Ｐｒｏｆｉｂｕｓ），無線ネットワーク、シリアル・プロトコルなどがある。更に、ネットワーク装置は、種々の可能性（ハードウエアおよび／またはソフトウエア構成要素）を含む。これらは、バーチャル・ローカル・エリア・ネットワーク（ＶＬＡＮ）機能を持つスイッチ、ＬＡＮ、ＷＡＮ、プロキシ、ゲートウエイ、ルータ、ファイアウォール、バーチャル・プライベート・ネットワーク（ＶＰＮ）装置、サーバ、クライアント、コンピュータ、構成ツール、監視ツールおよび／または他の装置などの構成要素を含む。

図２は、ネットワーク構造２００の一例を示す。構造２００の一番上は、企業の下位にあり、また制御ネットワーク全域の装置をアドレス指定するのに用いるグローバル・アドレス空間２１０で表される。これらのアドレス２１０から１つ以上のネットワーク・インターフェースを２２０に形成する。これらのインターフェース２２０は、インターフェースに結合する１つ以上の制御層２３０にアドレス２１０を適用する。ネットワーク・インターフェース２２０および制御層２３０は、複数の構成をサポートする多次元を含む。例えば、ネットワーク・インターフェースは、図の垂直方向に各層が異なるタイプの工業ネットワークである多数の層を含む。同様に、任意の所定のネットワーク・インターフェース層２２０において、複数のネットワーク・インターフェース構成要素、すなわち、装置がその層にあって、それぞれの制御層２３０とインターフェースする。垂直および水平の次元を有するネットワーク・インターフェースと共に制御層も同様に多数の次元を有し、複数の制御構成要素が任意の所定の制御層２３０上にあり、および／または複数の制御層がグローバル・アドレス空間２１０と通信するよう構成する。

上に述べたように、ＩＰＶ６プロトコルまたは他の単一アドレス指定モードをグローバル・アドレス空間２１０のプロトコルとして用いる。制御層２３０の下位にある装置は、グローバル・アドレス空間からこの装置にアドレスを割り当てることにより見つけて通信する。１つの特定の例では、ＩＰＶ６プロトコルを用いて制御メッセージを生成し、このメッセージは、ヨーロッパ発のものとする。このメッセージは、米国内の制御層２３０上で動作する制御器に宛ててアドレス指定される。制御器は、共通工業プロトコル（ＣＩＰ）ネットワーク、すなわち、装置ネットワーク上で動作するが、絶対アドレスは、グローバル・アドレス空間２１０から割り当てる。このように、ヨーロッパ発の遠隔メッセージは、制御メッセージを工場ネットワーク上の装置に、あたかも装置がグローバル・アドレス空間内で動作しているかのように送る。認識されるように、ローカルおよび／またはリモートのネットワーキング源から複数の通信およびメッセージを与える。この例を続けると、制御層の装置、すなわち、構成要素２３０をグローバル・アドレス空間から決定するために、ＤＮＳなどの発見構成要素（図示せず）を用いて論理的な命名規定を与える。

図３では、例示的なシステム３００は、イーサネット（登録商標）ＩＰＶ６プロトコルに従う通信を示す。システム３００は、３１０で工業イーサネット（登録商標）・ネットワークを示し、イーサネット（登録商標）・インターフェース３２０は、ネットワークと通信する。上に述べたように、ネットワークと通信するこのようなインターフェース３２０は、複数ある。この例では、２つのＩＰＶ６アドレスが３２４、３３０にそれぞれ割り当てられる。３２０の層の下に別の工業ネットワーク３４０がある。これは実質的に任意のタイプのネットワークである。この例では、２つの制御オブジェクト３５０、３６０もそれぞれＩＰＶ６アドレスが割り当てられる。このように、かかる制御オブジェクト３５０、３６０は、イーサネット（登録商標）・ドメイン３１０内のアドレス空間から割り当てられるアドレスに従って、そのローカル工業ネットワーク３４０（例えば、ＣＩＰプロトコル、ＭｏｄＢｕｓ，ＰｒｏｆｉＮｅｔ）上でアドレス指定する。このようにして、イーサネット（登録商標）・インターフェース３２０は、単一アドレス指定方式で設計し、３４０でアドレスをローカル工業アドレス指定方式に変換する必要はない。認識されるように、ネットワーク層３４０には複数の制御オブジェクトがある。また、或る層が他の層の下で入れ子になり、ＩＰＶ６アドレス指定をサポートする２つ以上の層３４０がある。

ＩＰＶ６アドレスは、例えば、ＣＩＰプロトコル内の特定のオブジェクトに割り当てられることに注意する。ＩＰＶ６アドレスは、ＣＩＰプロトコルを超える特定の制御機能に割り当てられ、また制御システム内の任意のタイプのエンティティまたは構造（例えば、タグ（名前の付いたデータ）、ルーチン、プラントまたは企業のモデルに関連するエンティティなど）に割り当てられる。ＩＰＶ６アドレスを装置内のオブジェクトに割り当てるとき、用いられる種々のモデルがある。これらは、装置が単一アプリケーション・アドレス指定空間を持つＣＩＰ（または他の）プロトコル・スタックの単一事例を有する場合を含む。多重ＩＰＶ６アドレスは、工業プロトコル・スタックより上のレベルで管理され、プロトコル・スタックは、その詳細についての知識を有する必要はない。またどのＩＰＶ６アドレスがどのエンティティに対応するかを発見することができる総合ディレクトリ機構もある。ＩＰアドレスが得られると、通常のプロトコル機構を用いてエンティティにアクセスする。

別の例では、各ＩＰアドレスは「装置内の装置」を指する（例えば、ＣＩＰの視点から）。また、各ＩＰアドレスは、単一の物理的装置内の別個のＣＩＰ装置モデルおよびＣＩＰアドレス指定空間を指する。必要であれば、ＩＰアドレスおよびＤＮＳ名を用いてネイティブにサポートして特定のオブジェクトを指すように、ＣＩＰ（または他のプロトコル）アドレス指定モデルを変更する。更に別のアドレス指定の例では、３４０で他の工業ネットワークでは、「他の」ネットワーク３４０に接続される装置は、ＩＰＶ６スタックを持つネイティブなＩＰＶ６である。これは、例えば、イーサネット（登録商標）・ネットワークと「他の」ネットワーク３４０との間にルータを有することを含む。別の方法は、「他の」ネットワーク３４０があたかもＩＰＶ６ネットワークのように、ＩＰＶ６装置に見えるようにすることである。これは、ＩＰＶ６と他の装置との間にゲートウエイまたは変換機能を有することを含む。このように、イーサネット（登録商標）と「他の」ネットワークとの間にＩＰＶ６ルータ装置、および／またはゲートウエイ装置を用いて、ＩＰＶ６ネットワークを非ＩＰＶ６工業ネットワークに継ぎ目なく接続（ＩＰＶ６のように見えるように）する。

図４では、例示的なシステム４００は、ＩＰＶ６プロトコルおよびドメイン名サービス・アドレス指定方式による通信を示す。システム４００は、図３に関して上に述べた例示的なシステム３００と同様である。この場合、通信に論理アドレスを用い、このアドレスは、論理名からＤＮＳサーバまたは探索を行う他のタイプの発見構成要素（後で詳細に説明する）を介して決定される。この例では、ＩＰＶ６ネットワーク４１０は、２つの論理ＤＮＳアドレスを有するインターフェース・モジュール４２０を提供する。例えば、４３０で供給コンベアがアドレス指定されると或る物理的シャーシが決まる。４４０でシステム・ローダがアドレス指定されると、異なるシャーシ名が決まる。インターフェース４２０から、４５０で制御オブジェクトのヒータと通信し、４６０で制御オブジェクトの攪拌装置をアドレス指定する。認識されるように、複数のかかるシャーシおよび装置をこのようにアドレス指定する。別の態様では、構成要素は、動的、すなわち、自動初期化されたＩＰアドレスを得て自動的にＤＮＳシステムを更新し、構成要素の名前と新しく得られたＩＰアドレスとを関連付ける。かかる機能により、特定のＩＰアドレスを手動で構成して名前と関連付けることをせずに、異なる場所で複製した構成要素を名前で参照することができる。

図５では、システム５００は、別のネットワーキング態様を示す。この態様では、上に述べたグローバル・アドレス指定方式に関して別の通信プロトコルを用いる。複数の制御器サービス５１０から５３０は、上に述べた工業プロトコルと共に用いるＸＭＬベースのプロトコル５５０を介してグローバル・アドレス・ネットワーク雲５４０と対話する。プロトコル５５０は、インターネットなどの公共通信システム上で用いるために定義された開かれた標準である。１つの態様では、ＸＭＬウェブ・サービス用の通信プロトコルとしてシンプル・オブジェクト・アクセス・プロトコル（ＳＯＡＰ）５５０を用いる。ＳＯＡＰは、サービス間のメッセージのためのＸＭＬフォーマットを定義する開かれた仕様である。この仕様は、プログラム・データをＸＭＬとして表す方法と、ＳＯＡＰを用いてリモート・プロシージャ・コールを行う方法との記述を含む。この仕様のこれらのオプションの部分を用いてリモート・プロシージャ・コール（ＲＰＣ）スタイルのアプリケーションを実現する。ここで、呼ぶことができる機能とこの機能に送るパラメータとを含むＳＯＡＰメッセージは、制御システムなどのクライアントから送られ、サーバは、実行された機能の結果を含むメッセージを返す。ＳＯＡＰの最新のものは、ＲＰＣアプリケーションをサポートする。なぜなら、ＣＯＭまたはＣＯＲＢＡアプリケーションを熟知しているプログラマは、ＲＰＣスタイルを理解できるからである。またＳＯＡＰは、文書スタイル・アプリケーションをサポートする。この場合、ＳＯＡＰメッセージは、ＸＭＬ文書を取り囲むラッパーとして与えられる。文書スタイルＳＯＡＰアプリケーションは、非常に柔軟である。制御システムＸＭＬウェブ・サービスは、この柔軟性を利用して、ＲＰＣでは恐らく実現が困難な制御器サービスを構築することができる。

制御器サービスと対話できるようにするために、制御器サービス５１０から５３０は、５６０から５６８に示すウェブ・サービス記述言語（ＷＳＤＬ）などの開かれたインターフェース標準も用いる。一般にＷＳＤＬファイル、すなわち、インターフェースは、一組のＳＯＡＰメッセージとメッセージを交換する方法とを記述するＸＭＬ文書である。言い換えると、ＷＳＤＬ５６０−５６８とＳＯＡＰとの関係は、インターフェース記述言語（ＩＤＬ）とＣＯＲＢＡまたはＣＯＭとの関係と同様である。ＷＳＤＬは、ＸＭＬフォーマットなので読取りも編集も可能であるが、多くの場合は、ソフトウエアにより生成され消費される。ＷＳＤＬは、要求メッセージが含む内容と、応答メッセージを明白な表示法でフォーマットする方法とを指定する。例えば、入出力サービスは、入力をサービスから要求する方法と出力を応答の形でサービスに送る方法とを指定する。別の態様では、入力は、入力サービスから要求し、この場合は、応答は、入力を受けたことの確認である。出力は、要求の形で出力サービスに送り、この場合は、サービスからの応答は、出力を受けたということである。認識されるように、制御器サービスは、制御システム内の種々のネットワーク層で行い、この場合は、これらの層は、上に述べたグローバルおよび単一アドレス指定方式を介してアドレス指定することができる。

システム５００は、発見構成要素５７０も含み、ここで制御器サービス５１０−５３０を公表しまた決定する。１つの態様は、５７０で、ウェブ・サービスを記述する一種の論理的「電話」ディレクトリ（例えば、「イエロ・ページ」、「ホワイト・ページ」、「グリーン・ページ」）の役目をする汎用発見記述および統合（ＵＤＤＩ）を与える。ＵＤＤＩディレクトリ項目は、制御器システムとそれが提供するサービスを記述するＸＭＬファイルである。ＵＤＤＩディレクトリ内の項目には一般に３つの部分がある。「ホワイト・ページ」は、サービスを提供する構成要素（名前、アドレスなど）を記述する。「イエロ・ページ」は、北米工業分類システムや標準工業分類などの標準分類法に基づく工業カテゴリを含む。「グリーン・ページ」は、ユーザがウェブ・サービスを用いるために申込書を書くためのサービスへのインターフェースを十分詳細に記述する。サービスを定義する方法は、タイプ・モデル、すなわち、ｔＭｏｄｅｌと呼ばれるＵＤＤＩ文書による。多くの場合、ｔＭｏｄｅｌは、ＸＭＬウェブ・サービスへのＳＯＡＰインターフェースを記述するＷＳＤＬファイルを含むが、ｔＭｏｄｅｌは、一般に非常に柔軟であって、ほとんど全ての種類のサービスを記述することができる。ＵＤＤＩディレクトリは、サービスを探索して遠隔アプリケーションを構築する複数のオプションも含む。例えば、探索は、指定された地理的場所内のサービスの提供者または指定されたタイプのエンティティについて行う。この場合、ＵＤＤＩディレクトリは、制御プロセス内のどのサービスを用いるかを決定する情報、連絡先、リンクおよび技術的データを供給する。発見構成要素５７０を、例えば、イーサネット（登録商標）ＩＰＶ６などのグローバル・アドレス指定方式と共に用いて、制御器サービス５１０−５３０などの下位の制御要素を見つける。

図６は、単一アドレス空間により通信するプロセス６００を示す。説明を簡単にするために、この方法を一連の活動として図示し説明するが、この方法は、活動の順序により制限されるものではないことを理解しまた認識すべきである。なぜなら、活動によっては、ここに図示しまた説明する順序とは異なる順序で、および／または他の活動と同時に行ってよいからである。例えば、状態図の場合などのように、一連の相互に関係する状態または事象として方法を別の図で表してよいことを当業者は理解しまた認識する。更に、方法を実現するのに必ずしもここに述べる全ての例示の活動が必要ではない。

６１０で、開かれた標準に従って、１つ以上の制御器サービスのタイプおよびプロトコルを定義する。上に述べたように、これは、工業ネットワークにより通信するイーサネット（登録商標）ＩＰＶ６プロトコルを含む。他のプロトコルは、サービスと対話するＸＭＬベースのプロトコルを含む。サービスのタイプは、例えば、処理サービス、論理サービス、入力および／または出力サービスおよび制御器情報サービスと定義する。認識されるように、複数の制御および通信オブジェクトを定義する。６１４で、グローバル、すなわち、単一のアドレス空間に従ってインターフェースを定義する。例えば、これは、制御オブジェクトが制御要求および応答を処理する方法とアドレスをネットワークにより転送する方法を記述するインターフェースを含む。

他の公に利用可能な標準／プロトコル／サービスを用いる。例えば、組織の種々の部分を通してビジネスまたは制御プロセスの異なる部分（例えば、バッチ、品質、ＥＲＰ）を協調させる企業サービスを定義する。例えば、バッチ品質を一貫したものにするために、標準（Ｓ８８、Ｓ９５）で定義されているようなモジューラ・バッチ自動化のための国際標準に従うサービスを定義し提供する。上記標準は、バッチを製造する設備能力と手続きとを識別するモデルおよび用語も定義する。かかる手続きと能力は、関連するサービスが定義し提供する。かかる標準は、企業と製造管理との間の情報の流れを指定する。このように、かかる国際標準でモデル化されて、制御プロセスを用いるビジネス全体のプラント・フロアから制御プロセスを協調させるよう働く遠隔サービスを提供することができる。

６２２に進んで、各サービス・オブジェクトが消費し作成するデータを記述するサービス・データを定義する。一般に、ＸＭＬを用いてデータを定義してよいが、工業制御データを含む他のタイプのデータもサービスと交換する。６２４で、サービスのためのアクセス・モードを定義する。これは、データ結果を求めてサービスまたはオブジェクトをポーリングするか、処理が終わった後でサービスがデータを一斉送信するか、および／またはサービスへの特定の要求に応えてデータを交換するためにサービスが要求および回答モードに構成されているかを定義することを含む。

６２８で、制御器サービスまたはオブジェクトを見つける。上に述べたように、これは、ＵＤＤＩディレクトリをポーリングしてサービスとそれぞれのインターフェースとを決定することを含む。６３２で、グローバル・アドレス空間で制御器オブジェクトを見つけた後で、データをサービスと交換して制御プロセスの運転に影響を与える（例えば、入出力データを入出力サービスと自動的に交換して遠隔処理サービスを自動的に行う）。６３６で、６２４で定義したアクセス・モードに従って、それぞれのサービスまたは制御オブジェクトから結果を検索する。例えば、処理サービスは、定期的な間隔で状態サービスをポーリングして、複数のネットワーク装置から収集したプラント・フロア状態情報を検索する。６４０で、６３６で検索した結果に基づいて１つ以上の制御活動を実行する。例えば、入出力サービスは、処理サービスから受けた処理結果に基づいて出力装置を付勢する。

図７は、工業制御システム内の制御オブジェクトをアドレス指定するＩＰＶ６データ・パケット７００の一例を示す。図に示すように、データ・パケット７００は、行先イーサネット（登録商標）・アドレス７１０、原始イーサネット（登録商標）・アドレス７２０、ＩＰＶ６ヘッダおよびペイロード部７３０を含む。一般に、イーサネット（登録商標）上のＩＰＶ６パケット７００の省略時最大送信ユニット（ＭＴＵ）サイズは、１５００オクテットである。このサイズは、より小さなＭＴＵを指定するＭＴＵオプションを含むルータ・アドバタイズメントにより、または各ノードの手動構成により減らす。イーサネット（登録商標）・インターフェースで受けたルータ・アドバタイズメントが１５００を超えるか、または手動で構成した値を超えるＭＴＵを指定するＭＴＵオプションを有する場合は、そのＭＴＵオプションは、システム管理に記録するかまたは廃棄する。

一般に、ＩＰＶ６は、ＩＰバージョン４（ＩＰＶ４）［ＲＦＣ−７９１］の後継バージョンとして設計され、インターネット・プロトコルの新しいバージョンである。ＩＰＶ６は、ＩＰアドレス・サイズを３２ビットから１２８ビットに増やすことにより、アドレス指定階層のレベルを増やし、アドレス指定可能なノードの数を大幅に増やし、またアドレスの自動初期化を簡単にすることができる。マルチキャスト・ルーティングの拡張性は「範囲」フィールドをマルチキャスト・アドレスに追加することにより改善される。また、パケットをノードの任意の１つのグループに送るのに用いられる「エニーキャスト・アドレス」と呼ばれる新しいタイプのアドレスが定義される。いくつかのＩＰＶ４ヘッダ・フィールドがなくなり又はオプションになったので、通常の場合のパケット処理コストが下がり、ＩＰＶ６ヘッダのバンド幅コストが限定された。ＩＰヘッダ・オプションを符号化する方法を変えることにより、転送の効率が上がり、オプションの長さの制限が緩和され、将来新しいオプションを導入する場合の柔軟性が高くなった。サービス、すなわち「実時間」サービスの非省略時の品質など、送信者が特殊な処理を要求する特定の通信「フロー」に属するパケットに標識を付けることができる新しい機能が追加された。認証、データの完全性および（オプションの）データ秘密性をサポートする他の拡張が提供されている。

パケット７００のフレーム・フォーマットは、標準イーサネット（登録商標）・フレームで送られるＩＰＶ６パケットを含む。イーサネット（登録商標）・ヘッダは、行先および原始イーサネット（登録商標）・アドレスとイーサネット（登録商標）・タイプ・コードを含み、１６進数の値８６ＤＤを含む。データ・フィールドは、ＩＰＶ６ヘッダと、これに続くペイロードと、恐らくイーサネット（登録商標）・リンクの最小フレーム・サイズを満たす埋め草オクテットとを含む。イーサネット（登録商標）・インターフェース用のインターフェース識別子［ＡＡＲＣＨ］は、インターフェースの埋め込みの４８ビットＩＥＥＥ８０２アドレスから得られるＥＵＩ−６４識別子［ＥＵＩ６４］に基づく。ＥＵＩ６４は、以下のようにして形成する。

イーサネット（登録商標）・アドレスのＥＵＩ（最初の３オクテット）は、ＥＵＩ−６４のｃｏｍｐａｎｙ＿ｉｄ（最初の３オクテット）になる。ＥＵＩの第４および第５のオクテットは、１６進数の固定値ＦＦＦＥにセットされる。イーサネット（登録商標）・アドレスの最後の３オクテットは、ＥＵＩ−６４の最後の３オクテットになる。次に、ＥＵＩ−６４の最初のオクテットの最下位の次のビットである「ユニバーサル／ローカル」（Ｕ／Ｌ）ビットの補数をとることにより、インターフェース識別子がＥＵＩ−６４から形成される。このビットの補数をとると、一般に０の値が１に変わる。なぜなら、インターフェースの埋め込みアドレスは、ユニバーサルに管理されるアドレス空間から得られるはずであってグローバルに特有の値を有するからである。

ユニバーサルに管理されるＩＥＥＥ８０２アドレス、すなわち、ＥＵＩ-６４は、Ｕ／Ｌビット位置の０で表され、グローバルに特有のＩＰＶ６インターフェース識別子は、対応する位置の１で表される。例えば、その埋め込みアドレスが１６進の３４−５６−７８−９Ａ−ＢＣ−ＤＥであるイーサネット（登録商標）・インターフェースのインターフェース識別子は、３６−５６−７８−ＦＦ−ＦＥ−９Ａ−ＢＣ−ＤＥである。インターフェース識別子を得るのに、手動またはソフトウエアによりセットされる異なるＭＡＣアドレスを用いてはならない。かかるＭＡＣアドレスを用いる場合は、そのグローバル特有性という特性がＵ／Ｌビットの値に反映されなければならない。イーサネット（登録商標）・インターフェースのステイトレス・ネットワーク自動初期化［ＡＣＯＮＦ］に用いられるＩＰＶ６アドレス接頭語の長さは、６４ビットである。

図８は、工業制御システムと通信するイーサネット（登録商標）ＩＰＶ６アドレス・モード８００の例を示す。一般にイーサネット（登録商標）・アドレス指定は、リンク・ローカル・アドレス８１０、ユニキャスト・アドレス指定８２０およびマルチキャスト・アドレス指定８３０を含む。リンク・ローカル・アドレス８１０では、インターフェース識別子を接頭語ＦＥ８０：：/６４に添えることにより、イーサネット（登録商標）・インターフェース用のＩＰＶ６リンク・ローカル・アドレス［ＡＡＲＣＨ］が形成される。ユニキャスト・アドレス・マッピング８２０では、リンク層がイーサネット（登録商標）のとき、ソース／ターゲット・リンク層アドレス・オプションは、次の形式を有する。これは、ソース・リンク層アドレス用のタイプ１とターゲット・リンク層アドレス用のタイプ２を指定するオプション・フィールドを含む。長さは、８オクテットの単位で指定する。イーサネット（登録商標）・アドレスは、標準ビット順で４８ビットのイーサネット（登録商標）ＩＥＥＥ８０２アドレスである。これは、インターフェースが現在応答するアドレスであって、インターフェース識別子を得るのに用いられる埋め込みアドレスとは異なってよい。

マルチキャスト・アドレス・マッピング８３０に関しては、１６オクテットのＤＳＴ［１］からＤＳＴ［１６］で構成するマルチキャスト行先アドレスＤＳＴを持つＩＰＶ６パケットがイーサネット（登録商標）・マルチキャスト・アドレスに送られる。イーサネット（登録商標）・マルチキャスト・アドレスの最初の２オクテットの値は、１６進数の３３３３、その最後の４オクテットは、ＤＳＴの最後の４オクテットである。一般に、イーサネット（登録商標）の旧バージョンとはいくらか違うかも知れない。アドレス・トークン（ノードの４８ビットＭＡＣアドレスであって、ＥＵＩ−６４フォーマット［ＥＵＩ６４］に基づく長さ６４ビットのインターフェース識別子で置換された）などの旧バージョンの間には次の機能的な差がある。４８ビットのＭＡＣアドレスからＥＵＩ−６４へのＩＥＥＥ定義のマッピングが存在する。ステイトレス自動初期化に用いられる接頭語の長さは、８０ビットではなく６４ビットである。リンク・ローカル接頭語は、６４ビットに縮められた。

これまで種々の態様の例を述べた。これらの態様を記述する目的で構成要素または方法の考えられる組合わせを全て述べることは、もちろん不可能であるが、多くの別の組合わせや並び換えが可能であることを当業者は認識できる。したがって、ここに述べた諸態様は、添付のクレームの精神と範囲内にある全ての変更、修正および変形を含むものである。更に、「含む」という用語が詳細な説明またはクレーム内に用いられる場合は、かかる用語は、クレーム内で接続語として用いられるときの「構成する」と同じ意味で、用語「構成する」と同様に包括的である。

工業制御システム・ネットワーク通信を示す略ブロック図である。 ネットワークおよびアドレス指定構造の一例を示す図である。 イーサネット（登録商標）ＩＰＶ６プロトコルに従う通信を示す図である。 イーサネット（登録商標）ＩＰＶ６プロトコルおよびドメイン名サービス・アドレス指定方式に従う通信を示す図である。 別のネットワーク通信システムを示す図である。 単一アドレス空間のための通信プロセスを示す流れ図である。 工業制御システムと通信するイーサネット（登録商標）ＩＰＶ６データ・パケットの一例を示す図である。 イーサネット（登録商標）ＩＰＶ６アドレス指定モードの例を示す図である。

符号の説明

１００ 工業通信システム
１１０ ネットワーク構成要素（制御オブジェクト）
１２０ 制御構成要素（制御器および通信モジュール）

Claims (1)

1. 工業通信システムであって、
   ローカルまたはリモートのネットワークと通信するのに用いられるグローバル・アドレス・プロトコルと、
   グローバル・アドレス・プロトコルとインターフェースする工業プロトコルと、
   工業プロトコルを介してグローバル・アドレス・プロトコルから供給されたアドレスに従って１つ以上の制御構成要素と通信する少なくとも１つのネットワーク構成要素と、
   を含む工業通信システム。

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