JP2008102920A - 安全計装システム又はプロセス制御システムにおけるコントローラ間通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全計装システム又はプロセス制御システムにおけるコントローラ間の通信方法を提供する。
【解決手段】係るシステムは、２つのプロセスコントローラをワークステーションに接続する一次通信回線とは別の通信回線を通じて２つのプロセスコントローラをインターフェース接続するのに使用されるＩ／Ｏカードを提供する。プロセスコントローラは、フィールド装置接続用に使用されるＩ／Ｏカードと同じような方法で、前記Ｉ／Ｏカードにアクセスできる。このように、コントローラ間の通信を行うために、物理的なハードウェアおよびソフトウェアのアーキテクチャを改造する必要がない。コントローラ間通信は一般的なＩ／Ｏ通信としてプログラムできる。
【選択図】図３

Description

本発明は、概して、コントローラ間での通信を提供するために入出力（Ｉ／Ｏ）装置を使用するプロセス工場のプロセス制御システムに関する。

本稿は、米国特許出願第１０／３５２，３９６号（２００３年１月２８日出願、当該全開示はここに参照することにより本稿に援用される）の一部継続出願である。

化学薬品の処理工程や、石油精製工程、又はその他のプロセスに使用されるようなプロセス制御システムは通常、アナログ、デジタル又はアナログ・デジタル混在バスを介して少なくとも一つのホスト又はオペレーターワークステーションおよび一つ又は複数のフィールド装置に通信可能に連結される一つ又は複数のプロセスコントローラを含んでいる。
フィールド装置は、例えば、バルブ、バルブ・ポジショナ、スイッチおよびトランスミッタ（例えば、温度、圧力、流量センサ）などでありえ、バルブの開閉や工程パラメータの測定などのプロセス内における機能を行う。プロセス制御素子は、プロセスの動作を制御するために、フィールド装置により生成されたプロセス計測及び／又はフィールド装置に関する他の情報を示す信号を受信し、この情報を使用して制御ルーチンを実施してから、バス又は他の通信回線を通じてフィールド装置に送信される制御信号を生成する。フィールド装置およびコントローラからの情報は、通常、オペレーターワークステーションにより実行される一つ又は複数のアプリケーションを通じてアクセスできるようになっており、これらの情報を利用して、オペレータは、プロセスを構成したり、プロセスの現状を表示したり、プロセスの動作を修正変更したりなど、プロセスに関する所望の機能を実行できるようになる。

いくつかのプロセスシステムにおいては、プロセス工場内の安全性に関連する重大な問題を検出するため、そして有毒化学物質の流出や爆発などの工場における深刻な災害を生じえる又はそれにつながりえる問題が発生した場合に工場内の装置の電源を切ったり流れを切り替えたりなどするために、安全システムを別途備えうる。一般にこれらの安全システムは、プロセス工場内に配置された別のバス又は通信回線を介して安全フィールド装置に接続される（プロセス制御コントローラとは別の）コントローラを備える別の入出力（Ｉ／Ｏ）装置を一つ又は複数含んでいる。安全性コントローラは、重大なイベントに関連したプロセスの状態（特定の安全スイッチ又はシャットダウン・バルブの位置、プロセスにおけるオーバーフロー又はアンダフロー、重要な発電装置又は制御装置の動作、異常検出装置の動作、等）を検出し、それによってプロセス工場内の「イベント」を検出するために、安全フィールド装置を使用する。イベントが検出されると、安全性コントローラは、有害となるイベントの影響を制限するために、バルブを閉じる、装置の電源を切る、工場の諸区域から電力を絶つなど、いくつかの処置を取る。

プロセスコントローラ及び／又は安全コントローラのいくつかは、お互いとは完全に別々のものでありうる。一般的にこれらのコントローラが互いに独立して作動するように設計されているプロセス制御設計の結果として、このような分離設計がなされうる。しかしながら、例えば、２つ以上のプロセスコントローラの制御下にあるプロセスが２つ以上のプロセスコントローラ間の連携を必要とする場合など、お互いに通信するために各独立したプロセスコントローラが必要になる、という状況も生じうる。いくつかのシステムが何らかの形でコントローラ間での相互通信を提供しうる一方、このような相互通信は、通常機能性の制御に使用されているコントローラ供給源を利用するので非能率的でありうる。なおまた、ワークステーションを使用せずに通信を送信しうるプロセス制御システムにおいてさえも、コントローラ間での通信ではなく、高レベルの通信機能により適した一次通信ネットワークでの通信に限定されうる。その他の実施形態において、基本的にはコントローラのコプロセッサである専用通信プロセッサにより通信を行いうる。通信コプロセッサに情報を送信するため、そして制御機構を実施するために通信コプロセッサから情報を受信するためには、特殊構成が必要とされうる。よって、現存システムでのコントローラ間通信プロセスは非能率的でありうるか、又は存在しない。

第１の通信バスに通信可能に連結された第１のプロセス制御システムコントローラ、および第２の通信バスに通信可能に連結された第２のプロセス制御システムコントローラを含むプロセス制御システムは、コントローラ間Ｉ／Ｏ装置のシステムを介する相互通信接続を備える。一実施形態において、第１のコントローラ間Ｉ／Ｏカードは、第１の通信バスおよび通信リンク間で接続され、第２のコントローラ間Ｉ／Ｏカードは第２の通信バスおよび通信リンク間で接続される。この場合、単にメッセージのアドレスを第１のコントローラ間Ｉ／Ｏカードへと指定することにより、コントローラの信号を、第１のプロセス制御システムコントローラから第２のプロセス制御システムコントローラへと送信しうるし、またその逆も同様である。したがって、アプリケーションプログラマ又は構成ルーチンは、Ｉ／ＯカードのＩ／Ｏチャネルのアドレス指定をするのと同じ方法でこれらの通信を処理する。例えば、メッセージの送信は、出力チャネルを駆動するのと全く同じことでありえ、また、同様に、メッセージの受信は、入力チャネルを読み取るのと全く同じことでありうる。一実施形態において、プロセス制御信号とは別にノード間で通信される必要のある安全メッセージについては、Ｉ／Ｏ安全装置間で安全メッセージを通信するために、メッセージ伝播装置を、コントローラ間Ｉ／Ｏ装置とは別に、使用しうる。別の実施形態において、プロセス制御信号とは別にノード間で通信される必要のある安全メッセージについては、Ｉ／Ｏ安全装置間で安全メッセージを通信するために、メッセージ伝播装置を、コントローラ間Ｉ／Ｏ装置に加えて、使用しうる。この実施形態においてコントローラ間Ｉ／Ｏ装置は、工場全体のインターロックを対象に、より長い距離で又は別々のシステム間で通信を行うのに使用されうるけれども、メッセージ伝播装置は一システム内で通信するためだけにも使用されうる。

一実施形態において、第１および第２のプロセス制御システムコントローラは、一つ又は複数のオペレーターワークステーション又はホストコンピュータも接続されうる（通信リンクとは別の）一次通信ネットワークに接続されうる。オペレーターワークステーション内のソフトウェアは、一次通信ネットワークを介して、プロセスコントローラ（および関係するプロセス制御フィールド装置）および安全コントローラ（および関係する安全フィールド装置）と通信しうる、構成しうる、及び両方の動作を表示しうる。この実施形態において、コントローラ間Ｉ／Ｏ装置は一次通信ネットワークを使用せずにコントローラ間通信を提供する。さらなる実施形態において、プロセスコントローラは、一次通信ネットワークの使用を迂回するようにプログラムされうる、且つ、プロセスコントローラに連結された通信バスへのコントローラ間通信全てを制限しうる。

以下、多数の異なる実施形態が詳しく説明されているが、本発明の法的適用範囲は、本特許の請求項に記載される言葉により定義される、と認識されるべきである。当該の詳細な説明は、代表的なものとしてのみ解釈されるべきものであり、また、考えうる全ての実施形態を記載することは（不可能でないとすれば）現実的でないことから、考えうる全ての実施形態の説明を含んでいない。代わりとなる多くの実施形態を、現存する技術又は本特許出願日以降に開発された技術（なおも特許請求の適用範囲内に含まれることになる）のいずれかを使用して実施することが可能である。

また、本特許において『ここに用いられる「＿＿＿」という用語は、本稿において「．．．．．」という意味で定義される』という文表現（又はそれに類似した表現）により、明示的に用語が定義されていない限り、それの一般な又は通常の意味を超えて、明示的にも暗示的にも、その用語の意味を限定する意図はなく、このような用語は、（請求項に記載される言語以外の）本特許のいかなる部分に含まれるいかなる記述に基づいた適用範囲に限定されると解釈するべきでない、と認識されるべきである。本特許の特許請求の範囲において詳述されるいかなる用語は本特許において読者の混乱を防ぐための明瞭化を目的として単一の意味を示す一貫した様態で参照される範囲のものであり、このような特許請求の範囲中の用語は、暗示的にも、又はそれ以外の解釈においても、当該単一の意味に限定されるものではない。最後に、請求項の要素が、いかなる構造を詳述することなく「手段」という言葉と機能を列挙して定義されていない限り、請求項の要素の適用範囲はいかなるものでも合衆国法典第３５編１１２条第６項の適用に基づき解釈すべきものではない。

現存システムのいくつかにおいて、生の入出力データは、生データを生産するＩ／Ｏ装置と同じ通信バスの装置間でのみ通信されうる。バスに接続されるプロセスコントローラは、（通信バスとは別の）一次通信ネットワークを介してＩ／Ｏ装置から得た情報を通信しうる。一般的にプロセスコントローラからの情報は、生の入出力データが処理又は変更されたものである。処理データは、生データよりも監視機能に適している簡素化データ又は拡張データを表わすので、オペレーターワークステーションは、（生の入出力データとは対照的に）処理済入出力データの利益を享受しうる。よって、いくつかのシステムにおいて、プロセスコントローラは一次通信ネットワークを通じて処理データをのみ通信するように構成されうる。

なおまた、安全計装装置が存在する現存システムにおいて、安全関連装置間のデータストリーム（データの流れ）は、生の入出力データストリームではなく処理済データストリームでありうる。この理由の一つは、安全関連装置は、安全に関連する認識処理をスピードアップするために、（生データに基づいて）前計算されたデータ値を使用してお互いと通信するように設計されているからである。例えば、通信情報の前処理により、受信装置がより迅速にタイムクリティカルなイベントを判断できるようになりうる。また、それによって安全システムプロセッサが、（例えば、シャット・ダウン又はその他の安全動作の始動により）状況に対してより速く反応できるようになる。

更に、いくつかの現存システムにおいて、安全関連装置およびオペレーターワークステーション間の通信はプロセスコントローラを通じてのみ作動しうる。これらのシステムにおいて、オペレータによる安全情報のモニタリングは、サンプルごと又は定期的にのみ必要である。したがって、プロセスコントローラは一般的に、生の入出力データをフィルターした（サンプルとして採取された）もの、並びに処理されたものを提供する。処理およびフィルターされたデータから生の安全入出力データを抽出しようとすると、エラー並びに時間の遅延が発生しうる。

処理済データの使用には利点がある間、コントローラ間通信は、ワークステーションに通信された処理済データとは対照的に、生の入出力データを必要とする場合がある。第１のプロセスコントローラが第２のプロセスコントローラと連携して制御信号を生成する際にコントローラ間通信が使用される場合がその一例といえる。この場合、プロセスコントローラは処理済データではなく生の入出力データを使用する必要がありうる。また、タイムクリティカルな動作において、第１のコントローラにより処理済データを作成するのに必要な時間と第２のコントローラにより処理済データから生データを抽出する所要時間が解消又は削減されるので、生の入出力データの直接通信は内在的に速度を増す。同様に、安全に関連する機能を行うために、生の安全入出力データは、異なるノード又は通信バスの安全装置間で便宜的に通信する必要がありうる。

係る方法およびシステムは、プロセスコントローラ及び／又は安全コントローラ間での生の、未処理の入出力データの通信を提供しうる。

ここで図１を参照するに、プロセス工場１０は、プロセス工場１０の実施可能な安全稼動を最大限にするためにプロセス制御システム１２により提供される制御を監視するおよびオーバーライドする安全計装システム（ＳＩＳ）として一般的に作動する安全システム１４（点線により図示）と統合されたプロセス制御システム１２を含んでいる。プロセス工場１０はまた、プロセス制御オペレータ、保全要員、システム設定エンジニアなどの工場従業員によりアクセス可能な（いかなるタイプのパーソナルコンピュータやワークステーションなどでありうる）一つ又は複数のホスト・ワークステーション、コンピュータ又はユーザーインタフェース１６を含んでいる。図１に示される実施例において、３つのユーザーインタフェース１６が、共用通信回線又はバス２２を介して構成データベース２１に、そして個別のプロセス制御／安全制御ノード１８および２０の２つに接続された状態で示されている。一次通信ネットワーク２２は、所望のあらゆるバスを基盤とする又はバスを基盤としないハードウェアを使用し、所望のあらゆるハードワイヤード又はワイヤレス通信構造を使用し、且つ、イーサネット（登録商標）・プロトコルなど所望のあらゆる適切な通信プロトコルを使用して実施されうる。

一般的に言えば、プロセス工場１０のノード１８および２０の各々は、異なる装置が接続されるバックプレーンに備えうるバス構造を介して共に接続されるプロセス制御システム装置および安全システム装置の両方を含んでいる。ノード１８および２０の各々は、工場の異なる区域に設置しうる、又は異なる設備を制御しうる。図１において、ノード１８は、（冗長する一対のコントローラでありうる）プロセスコントローラ２４並びに一つ又は複数のプロセス制御システム入出力（Ｉ／Ｏ）装置２８、３０および３２を含む状態で示されている間、ノード２０は、（冗長する一対のコントローラでありうる）プロセスコントローラ２６並びに一つ又は複数のプロセス制御システムＩ／Ｏ装置３４および３６を含む状態で示されている。プロセス制御システムＩ／Ｏ装置２８、３０、３２、３４および３６の各々は、フィールド装置４０および４２として図１に示されるプロセス制御に関連するフィールド装置の一式に通信可能に接続される。一般的に、プロセスコントローラ２４および２６、Ｉ／Ｏ装置２８〜３６およびコントローラ・フィールド装置４０および４２は、図１のプロセス制御システム１２を構成する。

同様に、ノード１８は一つ又は複数の安全システムロジックソルバ５０，５２を含んでいる一方、ノード２０は安全システムロジックソルバ５４および５６を含んでいる。ロジックソルバ５０〜５６の各々は、メモリに格納される安全論理モジュール５８を実行し、安全システムフィールド装置６０および６２へと制御信号を供給し、そして安全システムフィールド装置６０および６２から信号を受信するように通信可能に接続されるプロセッサ５７を有するＩ／Ｏ装置である。更に、ノード１８および２０の各々は、リング形バス接続７４を介して互いに通信可能に連結される、メッセージ伝播装置（ＭＰＤ）７０又は７２を少なくとも一つ含んでいる。一般的に、安全システムロジックソルバ５０〜５６、安全システムフィールド装置６０および６２、ＭＰＤ７０および７２、並びにバス７４は、図１の安全システム１４を構成する。

プロセスコントローラ２４および２６は、（一例としてだが）Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ^TM（登録商標）およびＦｉｓｈｅｒ−Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．社により販売されるＤｅｌｔａＶ ^TM（登録商標）コントローラでありうる。又は、（コントローラ２４には）Ｉ／Ｏ装置２８、３０および３２を使用し、（コントローラ２６には）Ｉ／Ｏ装置３４および３６を使用し、そしてフィールド装置４０および４２を使用して（一般に制御モジュールと呼ばれるものを使用して）プロセス制御機能性を提供するように、その他の所望のいかなるタイプのプロセスコントローラをプログラムしうる。特に、コントローラ２４および２６の各々は、そこに格納される（又はそれ以外の場合はそれに関連する）一つ又は複数のプロセス制御ルーチンを実施又は監視し、所望のあらゆる様態においてプロセス１０又はプロセス１０の一部分を制御するフィールド装置４０および４２、並びにワークステーション１４と通信する。プロセスコントローラ２４および２６は、Ｉ／Ｏ装置が物理的なプロセスの特性又はパラメータに影響を与える各フィールド装置と通信するところの通信回線２２を介して各Ｉ／Ｏ装置に送信される装置制御信号を生成しうる。プロセスコントローラ２４および２６は、また、通信バス７６を通じて各フィールド装置から工程パラメータ計測信号を受信しうる。プロセスコントローラ２４および２６は、また、それのバスのその他のフィールド装置又はＩ／Ｏ装置へ工程パラメータ計測信号を転送するか、又はワークステーションでの監視又はさらなる処理を行えるようにオペレーターワークステーション１６にこれらの工程パラメータ計測信号を送信しうる。プロセスコントローラ２４および２６はまた、プロセス制御システムの検出された条件と関連するイベント信号且つ又は警報信号を（Ｉ／Ｏ装置又はワークステーションから）受信しうる、生成しうる、又は、（Ｉ／Ｏ装置又はワークステーションに）送信しうる。

フィールド装置４０および４２は、センサ、バルブ、トランスミッタ、ポジショナーなどのいかなる所望のタイプのフィールド装置でありえ、また、ほんの数例に過ぎないが、所望のあらゆるオープン（開架可能）、プロプライエタリ（非公開）、又はその他の通信又はプログラム・プロトコル（例えば、フィールド装置４０用に示されるようなＨＡＲＴ又は４−２０ｍＡプロトコル、フィールド装置４２用に示されるようなＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルなどのいかなるフィールドバス・プロトコル、又はＣＡＮ，Ｐｒｏｆｉｂｕｓ，ＡＳ−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅプロトコル）などに適合しうる。同様に、Ｉ／Ｏ装置２８〜３６は、適した通信プロトコルのいかなるものを使用するいかなる周知のタイプのプロセス制御Ｉ／Ｏ装置でありうる。

図１の安全ロジックソルバ５０〜５６は、フィールド装置６０および６２を使用して安全システム１４に関連した機能性の制御を提供するために、プロセッサ５７、および該プロセッサ５７で実行するように適応された安全論理モジュール５８を格納するメモリを含むいかなる所望のタイプの安全システム制御装置でありうる。もちろん、安全フィールド装置６０および６２は、上記されるものを含むいかなる周知又は所望の通信プロトコルに準拠する又はそれを使用するいかなる所望のタイプのフィールド装置でありうる。特に、フィールド装置６０および６２は、従来では別の専用安全関連制御システムにより制御されていたタイプの安全関連フィールド装置でありうる。図１に示されるプロセス工場１０において、安全フィールド装置６０がＨＡＲＴ又は４−２０ｍａプロトコルなどの専用又は二地点間通信プロトコルを使用した状態で表されている間、安全フィールド装置６２がＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルなどのバス通信プロトコルを使用した状態で示されている。

共通バックプレーン７６（コントローラ２４、２６、Ｉ／Ｏ装置２８〜３６、安全ロジックソルバ５０〜５６およびＭＰＤ７０および７２を通る点線により示される）は、プロセス制御Ｉ／Ｏカード２８、３０および３２又は３４および３６に、並びに安全ロジックソルバ５２、５４又は５６および５８、そしてＭＰＤ７０又は７２に、コントローラ２４および２６を接続するために、ノード１８および２０の各々で使用されている。コントローラ２４および２６はまた、Ｉ／Ｏ装置２８〜３６、ロジックソルバ５２〜５６およびＭＰＤ７０および７２の各々がバス２２を介してワークステーション１６のいかなるものと通信できるようにするために、バス２２に通信可能に連結されバス２２のバス・アービターとして作動する。

当然のことながら、ワークステーション１６の各々は、プロセッサ７７および、プロセッサ７８で実行されるように適応された一つ又は複数の構成且つ又は表示用アプリケーションを格納するメモリ７８を含んでいる。構成用アプリケーション８０および表示用アプリケーション８２は、ワークステーション１４の一つに格納されている状態で図１の拡張図に示されている。但し、望ましい場合は、ワークステーション１４の異なる一つ又はその他のプロセス工場１０に関連したコンピュータにこれらのアプリケーションを格納し、実行することが可能である。一般的に言って、構成用アプリケーション８０は、システム設定エンジニアに構成情報を提供し、システム設定エンジニアがプロセス工場１０のいくつか又は全ての要素を構成し、かつ構成データベース２１にその構成を格納することを可能にする。構成用アプリケーション８０により行われる構成作業の一環として、システム設定エンジニアは、プロセスコントローラ２４および２６のための制御ルーチン又はモジュールを作成又は制御しえる、安全ロジックソルバ５０〜５６のいかなるものおよび全ての安全論理モジュールを作成しえる、且つ、バス２２およびコントローラ２４および２６を介してプロセスコントローラ２４および２６並びに安全ロジックソルバ５０〜５６の適切なものにこれらの異なる制御および安全モジュールをダウンロードしえる。同様に、構成用アプリケーション８０は、Ｉ／Ｏ装置２８〜３６、フィールド装置４０、４２、６０および６２のいかなるものなどへ、その他のプログラムおよび論理を作成しダウンロードするのに使用されうる。

反対に、表示用アプリケーション８２は、プロセス制御オペレータや安全オペレータなどのユーザにプロセス制御システム１２および安全システム１４の状態についての情報を希望に応じて別々の表示ビュー又は同じ表示ビューのいずれかに含んだ状態で一つ又は複数の表示を提供するのに使用されうる。例えば、表示用アプリケーション８２は、オペレータへ警告アラームの指標を受信して表示しうる警報表示アプリケーションでありうる。

いかなる場合も、アプリケーション８０および８２は、プロセスコントローラ２４および２６の各々に対して並びに安全システムロジックソルバ５０〜５６の各々に対して個々の構成およびその他の信号を送信し、またプロセスコントローラ２４および２６の各々から並びに安全システムロジックソルバ５０〜５６の各々からデータを受信しうる。これらの信号には、プロセス・フィールド装置４０および４２の操作パラメータの制御と関係するプロセスレベルのメッセージと、安全関連フィールド装置６０および６２の操作パラメータの制御と関係する安全レベルのメッセージを含みうる。安全ロジックソルバ５０〜５６がプロセスレベルのメッセージと安全レベルのメッセージの両方を認識するようにプログラムされうる一方、安全ロジックソルバ５０〜５６は２つのタイプのメッセージを識別することができ、プロセスレベルの構成信号によりプログラムされる、又は達成されうる。一実施例において、安全システム装置により認識され、当該の信号が安全システム装置をプログラムするのに使用されるのを防ぐ特定のフィールド又はアドレスが、プロセス制御システム装置に送信されたプログラム・メッセージには含まれうる。

望ましい場合は、安全ロジックソルバ５０〜５６は、プロセス制御Ｉ／Ｏカード２８〜３６に使用されるハードウェアおよびソフトウェア設計と同じ又は異なるハードウェア又はソフトウェア設計を採用しうる。但し、プロセス制御システム１２内の装置および安全システム１４内の装置に代替技術を使用することにより、共通の原因で生じるハードウェア又はソフトウェアの障害を最小限にしうる、又は解消しうる。

ノード１８および２０の各々においてバックプレーン７６を使用することにより、これらの装置の各々により実施される安全機能を統合・調整するため、お互いにデータを通信するため、又はその他の統合機能を行うために、安全ロジックソルバ５０，５２および安全ロジックソルバ５４，５６がお互いと局所的に通信することが可能になる。一方、ＭＰＤ７０および７２は、プロセス工場１０の異なるノードで統合安全運行を提供するために、工場１０の遠く離れた異なる位置に配置される安全システム１４の諸部分がなおもお互いと通信できるように作動する。特に、バス７４に関連するＭＰＤ７０および７２は、プロセス工場１０内の安全関連の機能の割り当てられた優先度に応じたカスケーディングを可能にするために、プロセス工場１０の異なるノード１８および２０に関連した安全ロジックソルバが通信可能に共にカスケードにされることを可能にする。あるいは、工場１０の別々の領域又はノード内にある個々の安全フィールド装置へ専用回線をひくことなく、プロセス工場１０内の異なる位置にある２つ以上の安全関連機能をインターロック又は相互接続しうる。言いかえれば、ＭＰＤ７０および７２並びにバス７４を使用することにより、システム設定エンジニアが、（本来プロセス工場１０の全体にわたり分散されているが、必要に応じて安全に関連する異種のハードウェアが互いと通信することを可能にするために通信可能に相互接続される異なる構成素子を有する）安全システム１４を設計および構成できるようになる。この機能特性はまた、必要に応じて（又は新しいプロセス制御ノードがプロセス工場１０に増設された時点で）付加的な安全ロジックソルバを安全システム１４に増設できるという点で、安全システム１４のスケーラビリティ（拡張性）を提供する。

上述のように、Ｉ／Ｏ装置に接続された複数のＩ／Ｏ装置およびフィールド装置を有するバスに連結されたプロセスコントローラをノードに含みうるところでは、プロセスコントローラがノード上のフィールド装置一式の動作をつかさどるようにしうる。Ｉ／Ｏ装置は、ノード上の装置だけに関与するプロセス制御機能を行うように、ワークステーションによって構成されうる。これらのプロセス制御機能は、その他のプロセスコントローラから独立して実行されうる。但し、２つ以上のプロセスコントローラの制御下にある２つ以上のフィールド装置間での連携且つ又は通信が必要でありうる場合もある。言いかえれば、別々のノード上の２つ以上のプロセスコントローラ間での連携又は通信が必要となりうる。いくつかのシステムにおいて、（工場の異なる区域のノード又は異なる設備を制御するノードに配置されうる）２つ以上のプロセスコントローラ間の通信は、ワークステーションを２つ以上のプロセスコントローラ間でアービターとして使用することにより達成されうる。例えば、第１のノードの第１のコントローラが第２のノードの第２のプロセスコントローラに信号を通信する必要がある場合、プロセスコントローラは、ワークステーションに信号を送信するようにプログラムされうる。ワークステーションは、実行プログラムを使用して信号を処理して信号を転送する必要があるか、又は第２のプロセスコントローラをそれに応じて指図するための第２の信号を作成する必要があるかどうか、を判断しうる。但し、この間接通信は、作動するワークステーション・レベルで追加のプログラムを必要とする。このコントローラ間通信の方法は、２つのプロセスコントローラ又はノード間の協力を図るためにセントラルプロセッサとして又はプロキシーとして機能するために中央ワークステーションに依存しうる。更に、分散形プロセス制御システム環境において、制御機能を中央コンピュータから離れたところで再分散できる能力によって有利性が決定される場合に、このアービトレーションの方法では分散設計のメリットが落ちる。

ワークステーションをアービターとして含まずにプロセスコントローラ間で信号を配送および受信するために、プロセスコントローラをワークステーションに連結する通信ネットワークなどの一次通信ネットワークを使用するようにプロセスコントローラをプログラムすることにより、代替的なコントローラ間通信の方法を提供しうる。これによって事実上、ワークステーションの役割の減らし、コントローラ間通信を処理するためにワークステーションを使用する方法以上の有利性を提供しうる。但し、一次通信回線は一般的に、プロセスコントローラおよびワークステーション間の通信用に設計および確保されている。例えば、一次通信回線は、プロセスコントローラを構成する際、およびプロセス制御活動並びに安全制御信号を受信および監視する際にその役割を果たしうる。基本的に、プロセス制御機能性は、フィールド装置に接続された通信バスおよびＩ／Ｏ装置を使用して、一般的にノード・レベルで実行され、且つノード・レベルに分離されるものである。高レベルのコントローラ間通信が必要な状況においては、一次通信回線がコントローラ間の通信トラフィックに圧倒されて、監視およびプログラム機能性の劣化につながりうる。繰り返して言うが、これにより、設計で指定される機能性の分散の有利性が減退しうる。

図２は、効率的なコントローラ間通信方法を提供するために使用されうるコントローラ間Ｉ／Ｏカード又は装置２００を示す。コントローラ間Ｉ／Ｏカードは、通信指示を格納するためのメモリ２０２およびコントローラ間機能性を提供するために当該の指示を実行するためのコントローラ２０４を備えうる。コントローラ間Ｉ／Ｏカードは、例えばプロセスコントローラと通信する通信バス２０８に接続するために第１のインターフェース２０６を含みうる。コントローラ間Ｉ／Ｏカード２００は、通信バス２０８と別の通信リンク２１２に接続するために第２のインターフェース２１０を含みうる。バス７６とフィールド装置４０，４２間の通信を処理するＩ／Ｏカード２８〜３６（図１）又は安全フィールド装置６０〜６２との安全関連通信を処理するＩ／Ｏカード５０〜５６とは異なり、コントローラ間Ｉ／Ｏカード２００は、通信バス２０８および通信リンク２１２上でプロセスコントローラからの通信を処理するために指示を実行しうる。一実施形態において、コントローラ間Ｉ／Ｏカード２００は、第１の通信プロトコルを使用するバス２０８を介してプロセスコントローラからそれに宛てられた信号又はメッセージを待ち受けて受信するようにプログラムされうる。その後、コントローラ間Ｉ／Ｏカードは、通信リンク２１２を通じて異なる通信プロトコルで送信するために、該受信した信号を翻訳しうる。

図３は、図２のＩ／Ｏカード２００を２つ使用してコントローラ間の通信を提供するコントローラ間デュアルＩ／Ｏシステム３００を示す。Ｉ／Ｏ装置３０２および３０４は、工場１０内の多大に異なる位置又はノードに配置されるプロセス制御システム１２の諸部分がプロセス工場１０の異なるノード（例えば、図１の１８および２０）にて連携のとれたプロセス制御の機能性を提供するためになおも互いと通信し合うことができるように作動しうる。特に、Ｉ／Ｏ装置３０２および３０４は通信リンク３０６と共に機能して、プロセス工場のノード３１２および３１４に関連したプロセスコントローラ３０８および３１０がプロセス工場内のコントローラ間におけるプロセス関連機能の統合を可能にするために通信可能に共に接続されることを可能にしうる。ＭＰＤの機能性に類似して、プロセス工場内の異なる位置でのプロセス制御に関連する２つ以上の機能も、工場の異なる領域又はノード内の個々のプロセスコントローラに対して専用の回線をひくことなくインターロック又は相互接続しうる。言いかえれば、Ｉ／Ｏ３０２および３０４並びに通信リンク３０６の使用により、システム設定エンジニアが、（プロセス工場１０の全体にわたり分散されているが、必要に応じて安全に関連する異種のハードウェアが互いと通信することを可能にするために通信可能に相互接続される異なる構成素子を有する）プロセス制御システムを設計および構成できるようになりうる。この機能特性は、また、装置およびプロセスコントローラ間の接続を物理的に再構成する必要なしに、プロセス制御ルーチン内の設備および装置の組み合わせを設計できるという点でプロセス制御システムのスケーラビリティ（拡張可能性）を提供する。

図４Ａの実施形態は、複数のプロセスコントローラ４０１〜４０３が一式のコントローラ間Ｉ／Ｏ装置４１５〜４１７を介して単一の通信リンク４１０に相互接続されうるコントローラ間通信の実施形態を示す。この構成において、プロセスコントローラ４０１は、第１のノード４２２で、各関連する通信バス４３１〜４３２に単一のコントローラ間Ｉ／Ｏカード４１５および４１６を増設することにより、別のノード４２４でプロセスコントローラ４０２と通信しうる。更に、第３のプロセスコントローラ４０３は、それの通信バス４３３に単一のＩ／Ｏカード４１７を増設することにより、同じ通信リンク４１０を通じて第１のプロセスコントローラ４０１および第２のプロセスコントローラ４０２と通信しうる。この状態において、通信リンク４１０は、イーサネット（登録商標）、トークンリング、ＦＤＤＩ、ＡＲＣＥＮＴ、ＷｉＦｉ、シリアル又は並列通信プロトコルを実行する通信ネットワークでありうる。ネットワークはイントラネットなどの社内導入システムでありえるし、又は（適切なセキュリティ・プロトコルを備える）インターネットを使用しうる。

図４Ｂは、プロセスコントローラ４５１が複数のコントローラ間Ｉ／Ｏ装置４６１〜４６６を使用して、複数のプロセスコントローラ４５２〜４５４に相互接続されうる代替的な実施形態を示す。具体的に、この実施形態によると、単一の通信バス４７１〜４７４は複数のコントローラ間Ｉ／Ｏカード４６３および４６２を使用しうる。第１のコントローラ間Ｉ／Ｏ装置４６２は、第１のプロセスコントローラ４５１を第２のプロセスコントローラ４５３へ通信可能に接続するのに使用されうる一方、第２のＩ／Ｏ装置４６３は、第３のプロセスコントローラ４５２に第１のプロセスコントローラ４５１を接続するのに使用されうる。このカスケード構成において、プロセスコントローラ４５１〜４５４の各々は、図４Ａに示されるようなバスごとの単一のＩ／Ｏカードや単一の通信リンク（又はネットワーク）ではなく、複数のＩ／Ｏカード４６１〜４６６および多重交信リンク４８１〜４８３を使用してお互いに通信しうる。図４Ｂの実施形態において、コントローラ間Ｉ／Ｏカード４６１〜４６６間の通信リンク４８１〜４８３は、２つのノード間で同時に信号を提供するだけの通信バスでありうる。この実施形態において、４５４などのプロセスコントローラは、単に一つのプロセスコントローラ（例えば、４５１）から別のプロセスコントローラ（例えば、４５２）に信号を転送することによりコントローラ間の通信を図りうる。

図５、図２のＩ／Ｏブリッジシステムと統合された図１のプロセス制御システムを示す。この実施形態において、ＭＰＤ７０および７２は接続７４を介して安全システムロジックソルバ５０，５２および５４〜５６間の通信を提供するために作動する。一方、コントローラ間Ｉ／Ｏ装置５０１および５０２は、接続７５を介してプロセスコントローラ２４および２６間のコントローラ間通信を提供するために作動する。図５に示されるように、一次通信ネットワーク２２は、構成データを通信するため、およびワークステーション１６およびプロセスコントローラ２４および２６間のデータを監視するために使用されうる。一次通信ネットワーク２２を通じてコントローラ間通信を提供することは可能だが、これは非能率的な通信方式といえる。特に、上記されるように、一次通信ネットワークは監視および構成機能用に用意されているものである。これらの機能はプロセス制御の構成に重要であり、コントローラ間通信を伴う該一次通信ネットワークの訓戒（ｍｏｎｉｔｏｒｙ）および僭用（ｕｓｕｒｐｉｎｇ）帯域幅により該構成および監視機能への悪影響が生じうる。なおまた、コントローラ間データは、通信を遅らせている生データの処理および抽出を必要としうる。図５は、コントローラ間通信が既存のインフラストラクチャー（基盤構造）を使用して提供されるシステムを示す。

一実施形態において、ＭＰＤ７０および７２は、それに接続される安全関連装置間で処理済データストリームだけを通信するために作動しうる。この実施形態において、コントローラ間装置５０１および５０２は、安全関連機能用の生の入出力データを通信するために作動しうる。例えば、安全システムロジックソルバ５０〜５６により生成された生の入出力データは、コントローラ間装置５０１および５０２を介して、（接続７４とは別の）通信リンク７５を介して通信されうる。一実施形態において、安全システムロジックソルバは、プロセスコントローラ２４および２６と同じ方法でコントローラ間Ｉ／Ｏ装置５０１および５０２のアドレスを直接指定しうる。代替的な実施形態において、プロセスコントローラ２４および２６が、コントローラ間装置５０１および５０２を介して異なるノードの装置間で生の入出力データの通信を管理する場合には、安全システムロジックソルバ５０〜５６からの生の入出力データは、まず、プロセスコントローラ２４および２６の一つにより収集且つ又は受信されうる。

一実施形態において、プロセス制御システムコントローラは、コントローラ間Ｉ／Ｏ通信カード又は装置がコントローラのバスに接続されるかどうかを検出するようにプログラムされうる。この実施形態において、プロセスコントローラは、必要に応じて、コントローラ間Ｉ／Ｏカードが検出されない場合に、別のプロセスコントローラとのコントローラ間通信を実行するために一次通信ネットワークを使用しうる。あるいは、プロセスコントローラによりコントローラ間Ｉ／Ｏカードが検出されると、全てのコントローラ間通信を処理するためにプロセスコントローラは、その代わりとしてコントローラ間Ｉ／Ｏ通信カードを使用しうる。

図６は、（コントローラ間Ｉ／Ｏブリッジデバイスを含む）プロセス制御システム１２に結合された（ロジックソルバおよび安全フィールド装置を含む）安全システム１４を有する構成表示を示す図１の構成ルーチン８０により生成されうる画面表示８３を示す。当然のことながら、構成用アプリケーション８０がプロセス工場１０内の異なる装置に関連したソフトウェアを構成し、システム設定エンジニアがプロセス制御システム装置および安全システム装置を含むプロセス工場１０内の装置に新しい構成ソフトウェアをダウンロードすることによりプロセス工場１０の現在の構成を作成又は変更する際に使用されることができる様態が、図６のコンフィギュレーション用画面８３に示されている。

画面表示８３に示されるように、プロセス工場１０は、プロセス工場１０内の装置の物理的な相互接続を表示するために使用される物理的なネットワーク部分８４、および安全システム装置を構成するために使用される安全ネットワーク部分８５を含んでいる。物理的なネットワーク部分８４は、（ＣＴＬＲ１という名称の）コントローラ８７および（ＣＴＬＲ２という名称の）コントローラ１０１を有する制御ネットワーク部分８６を含んでいる。図１のコントローラの一つでありうるコントローラ８７は、コントローラ８７に格納および実行される制御モジュールである一式の割当済みモジュール８８、および通信目的用にコントローラ８７に接続されるＩ／Ｏ装置部分８９を含んでいる。Ｉ／Ｏ装置部分８９は、図１のバックプレーン７６の一つを介してコントローラ８７（ＣＴＬＲ１）に接続されるカード９０の全てを図示するために展開された状態になっている。この実施例において、Ｉ／Ｏ装置部分８９はプロセス制御入出力カードＣ０１〜Ｃ０４、Ｃ０６〜Ｃ０９およびＣ１４を含んでいる。これらのカードの各々は、アイデンティティ、およびこれらのカードの各々に接続され異なるフィールド装置（図１のフィールド装置４０および４２の個々の装置）に関連したその他の情報を示すために展開されうる。

物理的接続の例として、コントローラ８７およびコントローラ１０１（つまりＣＴＬＲ２）間の繋がりを示すために、コントローラ間カードＣ１５（ＣＴＬＲ２）がＣＴＬＲ１の下に記載されている。複数のプロセスコントローラに接続するための複数のコントローラ間カードを有するシステムにおいて、Ｉ／Ｏ装置部分８９は複数のコントローラ間Ｉ／Ｏカード挿入口を備えうる。あるいは、複数のプロセスコントローラを含むネットワークに接続された単一のコントローラ間カードを有するシステムにおいて、コントローラ間カードは、単一のカードＣ０２３（ＣＴＬＲ２、３、４、６、など）でありうる。同様に、（ＢＬＲ１ＢＭＳという名称の）２枚の安全システムカードＣ０５およびＣ１１（まだ未構成）が、コントローラ８７の下に示されている。これらのカードは、制御ネットワークにおいて又は制御ネットワークにより構成できないので、（＋符号が付いていない）この部分においては展開することができない。但し、当然のことながら、プロセス制御システム１２に関連した装置は、制御モジュールやＩ／Ｏ装置且つ又はフィールド装置を構成の提示に増設、それから削除、又はそれで変更することにより、画面８３の制御ネットワーク部分８６を使用して構成できる。

安全システム１２は、ＢＬＲ１ＢＭＳ、ＢＬＲ２ＢＭＳおよびＬＳ１という名称の３つの安全ロジックソルバ９１〜９３を含んだ状態で画面８３の安全ネットワーク部分８５に示されている。同様に、望ましい場合は、メッセージ伝播装置（図１のＭＰＤ７０および７２など）を、安全ネットワーク部分８５中に示しうる。画面８３において安全ロジックソルバ９１を展開して、割り当てられた安全モジュール、（図１の装置６０および６２などの安全フィールド装置に接続される）一つ又は複数のチャンネル、および安全なパラメータが安全ロジックソルバ９１に含まれることを示しうる。これらの要素の各々を画面８３のこの部分において更に表示、変更、又はそれに増設、もしくはそれから削除することにより、安全システム１４を構成しうる。特に、安全システム１４は、制御ネットワーク部分８６を使用してプロセス制御ネットワーク１４を構成する方法に似た方法で安全ネットワーク部分８５を使用して構成および修正変更できる。実際に、また当然のことながら、（本特許の特許権者に譲渡されたものであり、ここに参照することにより本稿において明示的に援用される）米国特許第５，８３８，５６３号に記載されるプロセス制御システムを構成する方法を使用して、これらの異なる制御および安全システムの各々に制御又は安全モジュールを作成および割り当てを行うことができる。

図７Ａは、既存のワークステーションを基盤としたコントローラ間通信システム用の信号処理経路を示す。第１のプロセスコントローラで実行される制御モジュールは、第２のプロセスコントローラにとって役に立つ情報を生成しうる（ブロック７０１）。その後、制御モジュールは第１のコントローラ信号を生成し、オペレーターワークステーションに第１のコントローラ信号を送信しうる（ブロック７０２）。第１のコントローラ信号は、プロセスパラメータ計測信号、制御信号、アラーム且つ又はイベントでありうる。オペレーターワークステーションは、第１のコントローラ信号を待ち受けて受信するようにプログラムされうる（ブロック７０３）。オペレーターワークステーション・プログラムは、第１のコントローラ信号により示される情報が第２のコントローラに対してアクション（個々の動作・処置）を行うようにとの通知又は指示を与えることを要求しているかどうかを判断しうる（ブロック７０４）。その後、オペレーターワークステーションは、第２のプロセスコントローラ７０５に第２の信号を送信し（ブロック７０５）、それによって、間接的にコントローラ間通信を提供しうる。

係るシステムにおいて、コントローラ間Ｉ／Ｏカードは、先に図７Ａに示されるように、ワークステーションが異なるノード上の２つのプロセスコントローラ間での通信を図る必要性を減らすために使用されうる。（ブロック７０２のように）ワークステーション宛てに信号を出すことを要求する制御モジュールを作成したり、（ブロック７０３および７０４のように）信号を処理するようにワークステーションをプログラムしたり、また、（ブロック７０５のように）第２のプロセスコントローラを指示したりする代わりに、図７Ｂに示される如く信号を処理するように制御モジュールをプログラムできる。

図７Ｂは、第１のコントローラが第２のプロセスコントローラにとって役に立つ情報を生成しうることを図示する（ブロック７１０）。但し、７Ｂにおいて、物理的なパラメータを調節するために第２のプロセスを指示する必要があるかを判断するのは第１のコントローラである（ブロック７１１）。その後、第１のコントローラは、７１２無しに、コントローラ間Ｉ／Ｏ装置に対して単に信号を送信するように（その制御モジュールを介して）プログラムされうる。第１のコントローラは、第２のプロセッサを含む必要が無く、また第２のプロセッサに関するプログラミングも必要としない。プロセスコントローラは一般的にローカル通信バス上のＩ／Ｏ装置と通信するようにプログラムされるので、２つ以上のプロセスコントローラをインターフェース接続するために追加のプログラムが必要とされない。一実施形態において、第１のプロセスコントローラは、コントローラ間装置がどのように相互接続を提供するかにこだわらず、簡単にその通信バスのコントローラ間Ｉ／Ｏ装置宛てにメッセージを出すことができる。コントローラ間装置は、ローカル通信バス上のメッセージを待ち受けて受信するために、それ自身のメモリおよびプロセッサを使用してプログラムされうる（ブロック７１３）。プロセスコントローラが２つだけ各コントローラ間Ｉ／Ｏ装置により接続される状態において、それにアドレス指定されたメッセージを受信する第１のコントローラ間カードは、通信リンクを通じて第２のＩ／Ｏコントローラへの送信を行うために、単に受信した信号を翻訳しうる。それから、該第２のＩ／Ｏコントローラは、通信リンクから受信したメッセージを第２の通信バスを通じて第２のプロセスコントローラへ配送するのに適したプロトコルへと翻訳する。第２のプロセスコントローラは、それのバス上の対応するコントローラ間Ｉ／Ｏ通信カードから信号を受信し、その信号をしかるべく処理しうる（ブロック７１４）。このように、プロセス制御システムは、オペレーターワークステーションなどの中央コンピュータの関与を必要とせずに、コントローラ・レベルでプロセス制御機能性を分離しうる。これは、真に分散型の処理アーキテクチャを可能にしうるものである。

通信リンクは、コントローラ間Ｉ／Ｏ装置が２つ以上接続されるネットワークでありうる状態においては、各Ｉ／Ｏ装置によって、適切な受信Ｉ／Ｏ装置に通信ネットワークを通じてメッセージをアドレス指定するために更に別の論理を追加しうる。コントローラ間通信を開始するプロセスコントローラは、適切な第２のコントローラ且つ又は該第２のコントローラに関連する対応したコントローラ間Ｉ／Ｏ装置を識別するアドレス情報をメッセージ本文又は信号に含みうる。

図５に示されるシステムの一実施形態において、一次通信ネットワーク２２はイーサネット（登録商標）・ネットワークでありうる。通信バス７６は、ＨＡＲＴ、４−２０ｍＡプロトコル、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル、ＣＡＮ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＡＳ−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅプロトコルなどのうちの一つを使用しうる。プロセス間コントローラの間の通信リンクは通信バス７６に類似する通信バスでありうる。これは、バス上で接続されるコントローラ間Ｉ／Ｏ装置がわずかしかない場合に適切でありうる。コントローラ間Ｉ／Ｏ装置が多く含まれている場合、通信リンクはイーサネット（登録商標）・ネットワークなど第２の通信ネットワークでありうる。一次通信ネットワーク又は通信リンクは、イーサネット（登録商標）、トークンリング、ＦＤＤＩ、ＡＲＣＥＮＴ、ＷｉＦｉ、シリアル又は並列通信プロトコルを使用して作動しうる。通信リンクは、インターネットなどの公衆網から隔離されたイントラネットで、又はインターネットなどの公衆網を通して作動しうる。一次通信ネットワークおよび通信リンクは同じプロトコルを使用して作動しうる。同様に、通信バスは、同じプロトコル又は異なるプロトコルを使用して同じタイプの物理的接続を使用しうる。

上記されるシステムおよび方法がプロセス制御システムの再構成を要する状況にも適しうることを強調しておく。記載の方法およびシステムの使用により、ワークステーションやプロセスコントローラ又はＩ／Ｏ装置およびそれらの関連するフィールド装置間の既存の接続を著しく変更しなければならないようなコントローラ間通信の高度な計画設定は不要となる。

プロセス制御システムに統合された安全システムを有する代表的なプロセス工場のブロック図である。 コントローラ間通信のより効率的な方法を提供するのに使用されうるコントローラ間Ｉ／Ｏカード又は装置を示す図である。 図２のＩ／Ｏカードを２つ用いて、コントローラ間通信を提供するコントローラ間デュアルＩ／Ｏシステム３００を示す図である。 コントローラ間通信を提供するために、各バスごとにＩ／Ｏ装置を使用する状態を示す図である。 複数のプロセスコントローラ間でコントローラ間通信を提供するために、単一の通信バスに２つのＩ／Ｏ装置を用いた状態を示す図である。 （異なるノードを使って安全構成素子間で相互通信するために）コントローラ間Ｉ／Ｏ装置およびメッセージ伝播装置を使用して、図１の一体式安全およびプロセス制御システムを示す図である。 プロセス制御システム装置および安全システム装置の両方を示す図１のプロセス工場の構成表示ビューを例示する図１のワークステーションの一つの構成用アプリケーションにより生成された画面表示を示す図である。 プロセスコントローラおよびワークステーション間の既存データの流れを示すブロック図である。 コントローラ信号の流れを示すブロック図である。

Claims (33)

1. 第１のＩ／Ｏカードの第１のインターフェースが第１のバスを介して第１のプロセスコントローラに通信可能に連結されることを特徴とする、プロセッサ、メモリおよび２つのインターフェースを含む前記第１のＩ／Ｏカードと、
   第２のＩ／Ｏカードの第１のインターフェースが第２のバスを介して第２のプロセスコントローラに通信可能に連結されることを特徴とする、プロセッサ、メモリおよび２つのインターフェースを含む前記第２のＩ／Ｏカードと、
   前記第１のＩ／Ｏカードの第２のインターフェースおよび前記第２のＩ／Ｏカードの第２のインターフェースがコントローラ間通信リンクに通信可能に連結されることを特徴とする、前記第１および第２のバスとは別の前記第１のＩ／Ｏカードおよび前記第２のＩ／Ｏカード間のコントローラ間通信リンクと、
   からなるプロセス制御システムで使用される入出力（Ｉ／Ｏ）バス接続システム。
2. 前記コントローラ間通信リンクが、イントラネット又はインターネットの一つを含むことを特徴とする請求項１のシステム。
3. 前記コントローラ間通信リンクが、イーサネット（登録商標）、トークンリング、ＦＤＤＩ、ＡＲＣＥＮＴ、ＷｉＦｉ、シリアル又は並列通信プロトコルの一つを実行する通信ネットワークを含むことを特徴とする請求項１のプロセス制御システム。
4. 前記第１のバスが、前記第１のＩ／Ｏカードとは別に、動作可能な状態で前記第１のプロセスコントローラに接続される複数の入出力（Ｉ／Ｏ）カードを含み、
   該複数のＩ／Ｏカードが、プロセス制御に関連するフィールド装置又は安全関連のフィールド装置との作動通信に適応された少なくとも一つのＩ／Ｏカードを含んでいることを特徴とする請求項１のシステム。
5. 前記第２のバスが、前記第２のＩ／Ｏカードとは別に、動作可能な状態で前記第２のバスを介して前記第２のプロセスコントローラに接続される複数の入出力（Ｉ／Ｏ）カードを含み、
   前記複数のＩ／Ｏカードが、プロセス制御に関連するフィールド装置又は安全関連のフィールド装置との作動通信に適応された少なくとも一つのＩ／Ｏカードを含んでいることを特徴とする請求項４のシステム。
6. 前記第１のプロセスコントローラが、一つ又は複数の工程パラメータ計測信号に基づいて装置制御信号を生成するために制御ルーチンを実施することを特徴とし、且つ、
   前記少なくとも一つのＩ／Ｏカードの第１のインターフェースが、前記第１のバスを介して、前記第１の装置用に前記第１のプロセスコントローラから一つ又は複数の装置制御信号を受信するように、又は、前記第１の装置から前記プロセスコントローラに一つ又は複数の工程パラメータ計測を提供するように適応されることを特徴とする請求項４のシステム。
7. プロセッサ、メモリおよび２つのインターフェースを含む第３のＩ／Ｏカードを更に含み、
   前記第３のＩ／Ｏカードの第１のインターフェースが第３のバスを介して第３のプロセスコントローラに通信可能に連結されることを特徴とし、且つ、
   前記第３のＩ／Ｏカードの第２のインターフェースが前記コントローラ間通信リンクに通信可能に連結されることを特徴とする請求項１のシステム。
8. プロセッサ、メモリおよび２つのインターフェースを含む第３のＩ／Ｏカードをさらに含み、
   前記第３のＩ／Ｏカードの第１のインターフェースが第３のバスを介して第３のプロセスコントローラに通信可能に連結されることを特徴とし、且つ、
   前記第３のＩ／Ｏカードの第２のインターフェースが前記第１のバスを介して前記第１のプロセスコントローラに通信可能に連結されることを特徴とする請求項１のシステム。
9. 前記第１のバス、前記第２のバス、および前記コントローラ間通信リンクとは別の第１の通信ネットワークを更に含み、
   前記第１のプロセスコントローラおよび前記第２のプロセスコントローラが、前記第１の通信ネットワークに通信可能に連結され、プロセス制御メッセージおよび安全メッセージを送受信するために配置されたホストコンピュータと通信するように適応されることを特徴とする請求項１のシステム。
10. 第１のバスが第１のプロセスコントローラおよび第１のＩ／Ｏ装置に通信可能に連結されることを特徴とする、前記第１のバスを介して前記第１のプロセスコントローラから前記第１のＩ／Ｏ装置に第１のコントローラ信号を送信することと、
    前記第１のバスとは別の独立した第１の通信ネットワークを通じて前記第１のＩ／Ｏ装置に第２のＩ／Ｏ装置を接続することおよび、前記第１の通信ネットワークを介して前記第１のＩ／Ｏ装置から第２のＩ／Ｏ装置に前記第１のコントローラ信号を送信することと、
    第２のバスが第２のプロセスコントローラおよび前記第２のＩ／Ｏ装置に通信可能に連結されることを特徴とし、前記第１のバスおよび前記第１の通信ネットワークとは別の独立した前記第２のバスを介して前記第２のＩ／Ｏ装置から前記第２のプロセスコントローラに第１のコントローラ信号を送信することと、
    からなるプロセス制御システム内の２つのプロセスコントローラ間で通信する方法。
11. 前記第１のプロセスコントローラにより、工程パラメータ計測信号、アラーム又はイベントのうちの一つが第２のプロセスコントローラに通信される必要があるかどうかを判断することを更に含む請求項１０の方法。
12. 前記第１のＩ／Ｏ装置が前記第１のバスに接続されているかを判断し、オペレーターワークステーションへの前記第１のコントローラ信号の送信を見送ることを更に含む請求項１０の方法。
13. 前記第２のプロセスコントローラの制御の下にフィールド装置が前記第１のコントローラ信号に基づいて調節されるようになっているかどうかを前記第２のプロセスコントローラで判断し、前記フィールド装置が調節されることになっていると判断された場合には、前記プロセスコントローラから前記フィールド装置に装置制御信号が送信されることを更に含む請求項１０の方法。
14. 前記第２のプロセッサによって、前記第２の通信バス上でＩ／Ｏ装置に接続されたフィールド装置に制御信号を中継することを更に含む請求項１０の方法。
15. 前記第１のバス、前記第２のバスおよび前記第１の通信ネットワークとは別の独立した第２の通信ネットワークを更に含み、
    前記通信ネットワークが、直接に前記第１のプロセスコントローラに且つ前記第２のプロセスコントローラに通信可能に連結され、更にホストコンピュータにも連結されることを特徴とする請求項１０の方法。
16. 前記第１のバスおよび前記第２のバスが第１の通信プロトコルを使用し、前記第１の通信ネットワークおよび前記第２の通信ネットワークが第２の通信プロトコルを使用することを特徴とする請求項１０の方法。
17. 前記第１のバスで使用される第１のプロトコルから前記第１の通信ネットワークにより使用される第２のプロトコルに前記第１のコントローラ信号を翻訳することを更に含む請求項１０の方法。
18. 前記第１の通信ネットワークにより使用される第２のプロトコルから前記第２のバスで使用される第３のプロトコルに前記第１のコントローラ信号を翻訳することを更に含む請求項１７の方法。
19. 前記第１および第３の通信プロトコルが同じであることを特徴とする請求項１８の方法。
20. 前記第１のコントローラ信号が、装置制御信号、工程パラメータ計測信号、イベント信号又は警報信号の一つを含むことを特徴とする請求項１０の方法。
21. プロセス制御メッセージを送受信するために配置されたホストコンピュータと、
    第１の通信ネットワークを介してホストコンピュータに動作可能な状態で接続され、プロセス制御機能性を行うために適応された第１のコントローラと、
    第１のバスを介して前記第１のコントローラに動作可能な状態で接続され、プロセス制御に関係するフィールド装置との作動通信に適応された第１のＩ／Ｏカードと、
    前記第１のバスを介して前記第１のコントローラに動作可能な状態で接続され、第３のＩ／Ｏカードとの作動通信に適応された第２のＩ／Ｏカードとからなり、
    前記第２のＩ／Ｏカードおよび第３のＩ／Ｏカードが前記第１のバスおよび前記第１の通信ネットワークとは別の第２の通信ネットワークを介して動作可能に接続されることを特徴とするプロセス制御システム。
22. 前記第２の通信ネットワークを介して行われる前記第２のＩ／Ｏカードおよび第３のＩ／Ｏカードとの作動通信のために、且つ第３のバスを介して行われる第２のコントローラとの作動通信のために適応された第４のＩ／Ｏカードを更に含む請求項２１のプロセス制御システム。
23. 前記第１のバスを介して前記第１のコントローラに動作可能に接続され、前記第１および第２の通信ネットワークおよび前記第１のバスとは別の独立した第３の通信ネットワークを介して行われる第５のＩ／Ｏカードとの作動通信のために適応された第４のＩ／Ｏカードを更に含む請求項２１のプロセス制御システム。
24. 前記プロセスコントローラが、一つ又は複数の工程パラメータ計測信号に基づいて装置制御信号を生成するために制御ルーチンを実施することを特徴とし、且つ、
    前記第１のＩ／Ｏカードの第１のインターフェースが、前記第１のバスを介して、プロセス制御に関係するフィールド装置用の前記プロセスコントローラから一つ又は複数の装置制御信号を受信するように、又は、前記プロセス制御に関係するフィールド装置から前記第１のプロセスコントローラに一つ又は複数の工程パラメータ計測を提供するように適応されることを特徴とする請求項２１のプロセス制御システム。
25. 第１のＩ／Ｏカードが、ＨＡＲＴ、４−２０ｍａプロトコル、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル、ＣＡＮ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ又はＡＳ−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅプロトコルの一つを使用して、前記プロセス制御に関係するフィールド装置との作動通信用に適応されることを特徴とする請求項２１のプロセス制御システム。
26. 前記第３のＩ／Ｏカードが第２のバスを介して第２のコントローラとの作動通信用に適応されることを特徴とする請求項２１のプロセス制御システム。
27. 前記第１のバスおよび前記第２のバスが同じ通信プロトコルを使用して作動することを特徴とする請求項２６のプロセス制御システム。
28. 前記第１の通信ネットワークおよび前記第２の通信ネットワークが同じ通信プロトコルを使用して作動することを特徴とする請求項２７のプロセス制御システム。
29. 前記第２の通信ネットワークが、イーサネット（登録商標）、トークンリング、ＦＤＤＩ、ＡＲＣＥＮＴ、ＷｉＦｉ、シリアル又は並列通信プロトコルの一つを実行する通信ネットワークを含むことを特徴とする請求項２８のプロセス制御システム。
30. 前記第２の通信ネットワークが、前記第２のＩ／Ｏカードおよび第３のＩ／Ｏカード間の通信バスを含むことを特徴とする請求項２９のプロセス制御システム。
31. 前記第３のＩ／Ｏカードが第２のコントローラとの作動通信用に適応されることを特徴とする請求項２１のプロセス制御システム。
32. 前記第１のバスを介して前記第１のコントローラに接続され、第１の安全関連フィールド装置との作動通信用に適応された第４のＩ／Ｏカードを更に含み、
    該第４のＩ／Ｏカードが、安全関連フィールド装置を使用して安全機能性を実施するための安全モジュールを実行するプロセッサを含むことを特徴とする請求項３１のプロセス制御システム。
33. 前記第１のバスに接続された第１のメッセージ伝播装置と、
    前記第２のバスに接続された第２のメッセージ伝播装置と、
    前記第２のバスに接続された第５のＩ／Ｏ装置とを更に含み、
    該第５のＩ／Ｏカードが、第２の安全関連のフィールド装置との作動通信用に適応され、且つ、前記安全関連フィールド装置を使用して安全機能性を実施するための安全モジュールを実行するプロセッサを含むことを特徴とする請求項３２のプロセス制御システム。

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