JP2011227902A - 外部制御システムとフィールドバス装置を同期させるシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部制御システムとフィールドバス装置を同期させるシステムおよび方法を提供すること。
【解決手段】コントローラと直接または間接的に通信する少なくとも１つのフィールドバス装置についてのタイミング情報を含むメッセージをコントローラによって受信することができる。コントローラは、受信したメッセージに含まれる情報に基づいて、少なくとも１つのフィールドバス装置の現在の動作サイクルの開始時間を判定することができる。そして、コントローラは、その開始時間および現在の動作サイクルの継続時間を利用して、コントローラから出力された制御メッセージが現在の動作サイクル中に少なくとも１つのフィールドバス装置に受信されるようにコントローラが少なくとも１つのフィールドバス装置に対する制御機能を実行する特定の時間を判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、一般には制御システムに関し、より具体的には外部制御システムとフィールドバス装置の同期に関する。

制御システムは、多種多様な用途で利用される。例えば、制御システムは、発電装置、発電所、および／またはプロセスプラントとの関連で利用される。制御システムは、一般に、制御システムの他のコンポーネント、例えばセンサ、測定装置、弁等と通信する中央コントローラを含む。中央コントローラは、一般に、適切なネットワーク通信を介してそれら他のコンポーネントと通信する。

米国特許第６１１９１２２号公報

ファンデーションフィールドバス標準の開発と採用に伴って、フィールドバス装置が制御システムに組み込まれている。一般に、フィールドバス装置は、マクロサイクルまたは他の動作サイクル中に標準動作を行うように構成される。フィールドバス装置の動作サイクルは、しばしば、発電所内の中央コントローラ等の外部コントローラの動作サイクルよりもはるかに長い。この非同期の動作を考えると、コントローラとフィールドバス装置の間にタイミングのずれがある可能性がある。また、フィールドバス装置に対してコントローラから出力される通信および／または命令は、フィールドバス装置からコントローラに動作データが提供されたサイクルから２マクロサイクルも遅れて受信される場合がある。そのため、フィールドバス装置を外部コントローラまたは外部制御システムと同期させるための改良されたシステムおよび方法が望まれる。

上記の必要性および／または問題の一部またはすべては、本発明の特定の実施形態によって対処することができる。本発明の実施形態は、フィールドバス装置を外部制御システムと同期させるシステムおよび方法を含むことができる。本発明の一実施形態によれば、フィールドバス装置の制御を同期させる方法が開示される。１つまたは複数のコンピュータを含むコントローラが、コントローラと直接または間接的に通信する少なくとも１つのフィールドバス装置についてのタイミング情報を含んだメッセージを受信することができる。コントローラは、受信したメッセージに含まれる情報に基づいて、少なくとも１つのフィールドバス装置の現在の動作サイクルの開始時間を判定することができる。現在の動作サイクルの開始時間および継続時間に基づいて、コントローラは、コントローラから出力された制御メッセージが現在の動作サイクル中に少なくとも１つのフィールドバス装置に受信されるようにコントローラが少なくとも１つのフィールドバス装置に対する制御機能を実行する特定の時間を判定することができる。

本発明の別の実施形態によれば、制御システムが開示される。制御システムは、少なくとも１つのメモリおよび少なくとも１つのプロセッサを備えることができる。少なくとも１つのメモリは、コンピュータ実行可能命令を記憶するように構成することができる。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのメモリにアクセスし、コンピュータ実行可能命令を実行して、プロセッサと直接または間接的に通信する少なくとも１つのフィールドバス装置についてのタイミング情報を含むメッセージを受信し、受信したメッセージに含まれる情報に基づいて少なくとも１つのフィールドバス装置の現在の動作サイクルの開始時間を判定し、現在の動作サイクルの開始時間および継続時間に基づいて、少なくとも１つのプロセッサから出力された制御メッセージが現在の動作サイクル中に少なくとも１つのフィールドバス装置に受信されるように少なくとも１つのフィールドバス装置に対する制御機能が実行される特定の時間を判定する、ように構成することができる。

さらなるシステム、方法、装置、機能、および態様が本発明の各種実施形態の技術を通じて実現される。本発明の他の実施形態および態様は本明細書で詳細に説明し、クレームに記載される本発明の一部と見なされる。他の実施形態および態様は、説明および図面を参照して理解することができる。

上記で本発明について概説したので、次いで添付図面を参照する。図面は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。

本発明の各種実施形態により利用することが可能な一例示的制御システムの概略図である。 本発明の例示的実施形態による、フィールドバス装置と外部制御システムを同期させる一例示的方法のフローチャートである。 本発明の各種実施形態により達成することが可能な同期の一例を説明する図である。 本発明の例示的実施形態による、外部コンピュータから受信したコマンドをフィールドバス装置に通信する一例示的方法のフローチャートである。 本発明の例示的実施形態による、外部コンピュータによるフィールドバス装置への値の書き込みを容易にする一例示的方法のフローチャートである。 本発明の例示的実施形態による、制御システム内のフィールドバス装置を識別する一例示的方法のフローチャートである。 本発明の例示的実施形態による、制御システム内のフィールドバス装置のリストを更新する一例示的方法のフローチャートである。 本発明の各種実施形態により生成することが可能な接続フィールドバス装置のプレゼンテーションの一例の図である。 本発明の各種実施形態により利用することが可能な一例示的制御システムの概略図である。 本発明の例示的実施形態による、１つまたは複数のフィールドバス装置と外部制御システムの間の通信を容易にする一例示的方法のフローチャートである。

以下で本発明の例示的実施形態について添付図面を参照してより完全に説明する。図面には、本発明のすべてではないがいくつかの実施形態を図示する。実際、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記される実施形態に限定されるものとは解釈すべきでない。むしろ、それらの実施形態は、この開示が、該当する法的要件を満たすように提供される。明細書全体を通じて同様の参照符号は同様の要素を参照する。

制御システム内でフィールドバス装置の制御を同期させるシステムおよび方法が開示される。より具体的には、外部コントローラまたは制御システムを１つまたは複数のフィールドバス装置と同期させるシステムおよび方法が開示される。１つのコントローラおよび任意の数のフィールドバス装置を提供することができる。コントローラは、各フィールドバス装置と直接または間接的に通信することができる。例えば、コントローラは、１つまたは複数の適切なリンク装置を介して１つまたは複数のフィールドバス装置と通信することができる。動作時、コントローラは、少なくとも１つのフィールドバス装置についてのタイミング情報を含むメッセージを受信することができる。例えば、コントローラは、リンク装置からメッセージを受信することができる。リンク装置に関連付けられた１つまたは複数のセグメントについての現在のタイミング情報等、受信したメッセージに含まれる情報に基づいて、コントローラは、フィールドバス装置またはフィールドバス装置の群についての現在の動作サイクル（例えば現在のマクロサイクル）の開始時間を判定することができる。コントローラは、また、例えば適切なメモリ装置の継続時間情報にアクセスすることにより、現在の動作サイクルの継続時間を識別または判定することもできる。動作サイクルの開始時間および継続時間に基づいて、コントローラは、フィールドバス装置または装置の群に対してコントローラが制御機能を実行する特定の時間または時点を決定することができる。例えば、コントローラは、現在時刻からのオフセットを決定することができる。決定された特定の時間に達すると、コントローラは、フィールドバス装置から受け取った入力を処理する、かつ／またはフィールドバス装置のための他の制御処理を行うことができる。そして、コントローラは、フィールドバス装置に通信するために任意の数の制御メッセージおよび／またはデータを出力することができる。本発明の一態様によれば、出力されたメッセージは、フィールドバス装置の現在の動作サイクル中に装置で受信することができる。この点で、コントローラとフィールドバス装置を同期させることができる。

特定の実施形態で必要とされるように、コントローラは、１つまたは複数のフィールドバス装置との通信を容易にすることもできる。例えば、コントローラは、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）コンピュータ等の外部コンピュータとフィールドバス装置の間の通信を容易にすることができる。この点に関して、コントローラは、ＨＭＩコンピュータからフィールドバスプロトコル以外のプロトコルに従ってフォーマットされたコマンドを受信し、フィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされたコマンドを生成し、生成したコマンドを１つまたは複数のフィールドバス装置に通信するために出力することができる。例えば、コントローラは、ＨＭＩコンピュータによるフィールドバスのデータ値および／または変数の読み出しおよび／または書き込みを容易にするゲートウェイ装置として機能することができる。一例として、フィールドバス装置への値の書き込みを容易にするために、コントローラは、フィールドバス装置に値を書き込むことを指示する第１のコマンドをＨＭＩコンピュータから受信することができる。コントローラは、対象フィールドバス装置を識別し、第１のコマンドに含まれる情報に基づいて、フィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされた第２のコマンドを生成することができる。そして、所望の値の書き込みを完了するために、識別されたフィールドバス装置に第２のコマンドを通信することができる。

また、特定の実施形態では、コントローラは、制御システム内に接続されたフィールドバス装置を動的に識別することができる。例えば、コントローラは、１つまたは複数の個々のフィールドバスリンク装置から、通告メッセージ等の１つまたは複数のメッセージを受信することができる。受信される各メッセージは、個々のリンク装置の複数のセグメントに関連する情報を含むことができる。それら各セグメントは、フィールドバス装置をリンク装置に接続することが可能な通信チャネルを提供することができる。コントローラは、少なくとも１つのフィールドバス装置が接続された各リンク装置のアクティブセグメントの１つまたは複数を識別するために、受信した各メッセージを解析または構文解析することができる。そして、コントローラは、そのセグメントに接続された１つまたは複数のフィールドバス装置に関連する情報を要求するために、識別された各アクティブセグメントに対する個々の照会メッセージを生成することができる。アクティブセグメントに照会メッセージを通信するのに応答して、コントローラは、接続されたフィールドバス装置に関連する情報を含む任意の数の応答を受信することができる。必要に応じて、コントローラは、次いで、フィールドバス装置についてのより詳細な情報を得るために、任意の数の接続されたフィールドバス装置に対して個々の装置照会メッセージを生成し、通信することができる。コントローラで情報が収集されると、コントローラは、制御システム内に接続されたフィールドバス装置の１つまたは複数のリストおよび／または接続されたフィールドバス装置に関連付けられた各種のグラフィックプレゼンテーションを作成することができる。作成されたリストおよび／またはプレゼンテーションは、次いで、制御システムの操作者に利用されるワークステーションコンピュータ等の任意の数の適切な受信者に送信することができる。

特定の実施形態では、フィールドバス装置とコントローラ間の通信を容易にするために、複数の冗長なリンク装置を備えることができる。例えば、主要リンク装置および副リンク装置を備えることができる。主要リンク装置は、コントローラとのネットワーク接続性が失われたことを検出し、副リンク装置への通信制御の切り替えまたは移行を指示することができる。特定の実施形態では、切り替えは、副リンク装置と外部コントローラ間にネットワーク接続性が存在すると追加的に決定したことに基づいて指示することができる。特定の実施形態で必要とされるように、移行後に副リンク装置を主要装置として設定することができる。

本発明の各種実施形態は、フィールドバス装置と外部コントローラまたは制御システムの同期を容易にする、１つまたは複数の専用コンピュータ、システム、および／または特定の機械を含むことができる。特定の実施形態では、外部コンピュータと１つまたは複数のフィールドバス装置の間の通信を容易にする、１つまたは複数の専用コンピュータ、システム、および／または特定の機械も提供されてよい。また、特定の実施形態では、制御システム内に接続された、かつ／または制御システム内でアクティブなフィールドバス装置の動的な識別を容易にする、１つまたは複数の専用コンピュータ、システム、および／または特定の機械を備えることができる。専用コンピュータまたは特定の機械は、各種実施形態で必要に応じて多種多様なソフトウェアモジュールを含むことができる。下記でより詳細に説明するように、特定の実施形態では、それら各種のソフトウェアコンポーネントを利用して、フィールドバス装置に関連付けられたタイミング情報を処理し、外部コントローラとフィールドバス装置を同期させることができる。

本明細書に記載される本発明の特定の実施形態は、フィールドバス装置と外部コントローラまたは制御システムとの同期を容易にする技術的効果を有することができる。また、本発明の特定の実施形態は、フィールドバス装置から受信したデータを処理し、フィールドバス装置に対する制御機能を行い、フィールドバス装置の１動作サイクルまたは１マクロサイクル中に１つまたは複数の制御メッセージをフィールドバス装置に出力する技術的効果を有することができる。この点で、フィールドバス装置と外部コントローラの動作を同期させることができる。また、本発明の特定実施形態は、制御システムに関連付けられたＨＭＩコンピュータ等の外部コンピュータと、１つまたは複数のフィールドバス装置との間の通信を容易にするという技術的効果を有することができる。例えば、１つまたは複数のフィールドバス装置に通信できるコマンドを生成または作成するために、外部コンピュータから受信したコマンドを処理することができる。実際、特定の実施形態は、非フィールドバスプロトコルでフォーマットされたコマンドを受信し、フィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされたコマンドを生成して１つまたは複数のフィールドバス装置に出力する技術的効果を有することができる。必要に応じて、本明細書に記載される本発明の特定実施形態は、制御システムに接続された、かつ／または制御システム内にあるフィールドバス装置の動的な識別を容易にする技術的効果も有することができる。

さらに、本発明の特定実施形態は、フィールドバス装置と外部コントローラ間の通信を容易にするという技術的効果を有することができる。外部コントローラと複数のリンク装置の間のネットワーク接続性を監視して、第１のリンク装置から第２のリンク装置への通信制御の切り替えを容易にすることができる。この点で、コントローラとフィールドバス装置間の通信を容易にする１つまたは複数のリンク装置とのネットワーク接続性が失われた場合でも、外部コントローラとフィールドバス装置間のネットワーク接続性を維持することができる。

本発明の各種実施形態は、ファンデーションフィールドバスタイプ（以下「フィールドバス」）の装置を、制御システム、例えば発電装置（例えばガスタービン、蒸気タービン、風力タービン等）、発電所、および／またはプロセスプラントに関連する制御システムに組み込む。本発明の各種実施形態では必要に応じて多種多様なフィールドバス装置を利用することができる。フィールドバス装置の例には、これらに限定されないが、センサ、計器、測定装置、弁、アクチュエータ、入出力サブシステム、ホストシステム、リンク装置、任意の適切なフィールドバスＨ１装置、および／または任意の適切なフィールドバス高速イーサネット（商標）（ＨＳＥ）装置が含まれる。特定の実施形態では、Ｈ１装置は、ＨＳＥ装置とは異なる速度で動作および／または通信する場合がある。一例として、Ｈ１装置は毎秒およそ３１．２５キロビットで動作することができ、ＨＳＥ装置は、毎秒およそ１００メガビットで動作することができる。必要に応じて、リンク装置等の各種のＨＳＥ装置を利用して、Ｈ１装置を制御システムの中央コントローラと相互接続することができる。また、用語「ＨＳＥプロトコル」を利用して、ＨＳＥフィールドバス装置との通信を容易にするフィールドバスプロトコルを指す場合がある。

フィールドバス装置間、および／または１つまたは複数のコントローラ間、および／または制御システムとフィールドバス装置のプロセッサ間の通信は、フィールドバスプロトコルを利用することによって容易にすることができる。フィールドバスプロトコルは、全デジタルシリアル、２方向の通信プロトコルであり、現場機器またはフィールドバス装置を相互接続するバスまたはネットワークとの標準化された物理インタフェースを提供する。フィールドバスプロトコルは、ファンデーションフィールドバスによって開発および管理されるオープンアーキテクチャプロトコルである。フィールドバスプロトコルは、実際、プラントまたは施設内の現場機器または現場装置のためのローカルエリアネットワークを提供し、それにより、それらの現場装置は、施設内全域に分散された場所で制御機能を行い、その制御機能を行う前後に相互と通信して全体的な制御方針を実装することができる。フィールドバスプロトコルではプロセス制御ネットワーク全体に制御機能を分散することができるので、中央コントローラの作業負荷を減らすことができる。

図１は、本発明の各種実施形態に従って利用することが可能な１つの例示的な制御システム１００のブロック図である。制御システム１００は、１つまたは複数のコントローラ１０５（例えば中央コントローラ）および／もしくは制御装置、１つまたは複数のリンク装置１１０ａ〜ｎ、ならびに／または１つまたは複数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを含むことができる。コントローラ１０５は、１つまたは複数の適切なネットワーク１２０または通信バスを介してリンク装置１１０ａ〜ｎと通信することができる。また、リンク装置１１０ａ〜ｎは、１つまたは複数の適切なバス１２５ａ〜ｎまたはネットワークを介して各種のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎと通信することができる。

必要に応じて、任意の数のリンク装置１１０ａ〜ｎを制御システム１００との関連で利用することができる。リンク装置１１０ａ〜ｎは、フィールドバスネットワークまたはバス、およびコントローラ１０５との通信を容易にする１つまたは複数の比較的高速のネットワークを介して通信することが可能な装置であってよい。例えば、リンク装置（リンク装置１１０と総称する）は、ＨＳＥフィールドバス装置またはＨＳＥ／Ｈ１複合装置であってよい。そのため、リンク装置１１０は、適切なイーサネット（商標）ネットワークまたは他の適切なネットワークを介してコントローラ１０５と通信することができる。また、リンク装置１１０は、１つまたは複数のフィールドバスネットワークおよび／またはデータバスを介して、接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎと通信することができる。必要に応じて、リンク装置１１０ａ〜ｎは、コントローラ１０５とフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの間の通信を容易にすることができる。あるいは、他の実施形態では、フィールドバス装置１１５は、適切なネットワーク１２０またはバス１２５を介してコントローラ１０５と直接通信状態にあってもよい。

リンク装置１１０は、フィールドバスデータバス１２５またはローカルフィールドバスネットワークを接続することができる任意の数のセグメントおよび／または接続を備えることができる。例えば、特定の実施形態では、リンク装置１１０は４つのセグメントを備えることができるが、必要に応じて他の数のセグメントが含まれてよい。各セグメントは、別個の通信チャネルを確立することができ、リンク装置１１０とそのセグメントに接続されたフィールドバス装置との間の通信を容易にするように構成することができる。

動作時、リンク装置１１０は、タイミング情報を含むメッセージをコントローラ１０５に送信または通信するように構成することができる。特定の実施形態では、メッセージは周期的に通信することができる。通信の周期は、デフォルトの期間であっても、１つまたは複数のユーザ嗜好によって設定される期間であってもよい。また、およそ５００ミリ秒の期間等、種々の適切な期間を必要に応じて利用してよい。他の実施形態では、メッセージ要求に応答してコントローラ１０５にメッセージを通信することができる。本発明の一態様によれば、通信されるメッセージは、リンク装置１１０のセグメントおよび／またはそのセグメントに接続されたフィールドバス装置に関連付けられたタイミング情報を含むことができる。例えば、メッセージは、現在のマクロサイクルまたは他の動作サイクルにおけるセグメントおよび／または接続フィールドバス装置の現在の動作時間を含むことができる。必要に応じて、メッセージは、動作サイクルの継続時間等、多種多様な追加的情報を含んでよい。リンク装置１１０からメッセージを受信する代わりに、本発明の特定の実施形態では、フィールドバス装置１１５から直接メッセージを受信することもできる。

引き続き図１を参照すると、制御システム１００との関連で任意の数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを利用することができる。特定の実施形態では、各フィールドバス装置（装置１１５と総称する）は、ローカルフィールドバスネットワークまたはデータバス１２５を介してリンク装置１１０と通信することができる。この点に関して、フィールドバス装置１１５とコントローラ１０５間の通信をリンク装置１１０によって容易にすることができる。他の実施形態では、フィールドバス装置１１５はコントローラ１０５と直接通信することができる。本発明の各種実施形態で必要に応じて、任意の数のＨ１フィールドバス装置および／または他の適切な装置を含む多様な異なる種類のフィールドバス装置を利用することができる。特定の実施形態では、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎは、発電所またはプロセスプラント内の異なる地点に分散または配置することができる。この点に関して、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎを利用して、プラントの各種側面および／または動作を監視および／または制御することができる。

特定の実施形態では、リンク装置１１０ａ〜ｎとフィールドバス装置１１５ａ〜ｎ間の通信は、フィールドバスプロトコルを使用して容易にすることができる。また、リンク装置１１０ａ〜ｎとコントローラ１０５間の通信もフィールドバスプロトコルを使用して容易にすることができる。

本発明の一態様によれば、リンク装置１１０のセグメントおよびそのセグメントに接続されたフィールドバス装置は、フィールドバスマクロサイクル等の動作サイクルに従って動作するように構成することができる。例えば、フィールドバスのマクロサイクルで、１つのセグメント内のロジックの合計実行時間を定義することができる。特定の実施形態では、動作サイクルの継続時間または長さは、ユーザまたは技術者によって構成または設定することができる。他の実施形態では、動作サイクルの継続時間は、動的に決定および／または設定することができる。必要に応じて、対象セグメントに接続された最も低速の装置の待ち時間および／または動作速度に少なくとも部分的に基づいて、動作サイクルの最小継続時間を定義することができる。リンク装置１１０のセグメントについて動作サイクルを設定する代わりに、個々のフィールドバス装置またはフィールドバス装置の群について同様の方式で動作サイクルを設定してもよい。

本発明の各種実施形態で必要に応じて任意の数の動作サイクルを設定してよい。例えば、各リンク装置１１０ａ〜ｎのセグメントごとに各自の動作サイクルを設定することができる。特定の実施形態では、設定された動作サイクルの継続時間が設定または決定されると、その継続時間をコントローラ１０５に通信する、かつ／またはコントローラ１０５で記憶することができる。

特定の実施形態では、セグメントに接続された（または直接コントローラ１０５に接続された）フィールドバス装置１１５は、測定データ、事象データ、および／またはそのフィールドバス装置１１５の動作に関連する他の適切なデータをコントローラ１０５に通信するように動作可能であるか、または通信するように構成することができる。本発明の一態様によれば、フィールドバス装置１１５は、データが同じ動作サイクル中にコントローラ１０５で受信され、処理されるように該当の動作サイクル中にデータを出力するように構成することができる。また、データは、コントローラ１０５による当該データの処理に関連する制御信号または他のメッセージがその動作サイクル中にフィールドバス装置１１５で受信できるように出力することができる。この点で、フィールドバス装置１１５とコントローラ１０５の動作を同期させることができる。

引き続き図１を参照すると、図示される１つまたは複数のネットワーク１２０は、リンク装置１１０ａ〜ｎとコントローラ１０５の間の通信を容易にする適切なネットワークまたはネットワークの組み合わせを含むことができる。同様に、フィールドバスデータバス１２５ａ〜ｎまたはネットワークは、リンク装置１１０とそのリンク装置１１０に接続されたフィールドバス装置の間の通信を容易にする任意の数の適切なデータバスおよび／またはローカルエリアネットワークを含むことができる。適切なネットワークおよび／またはデータバスの例には、これらに限定されないが、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネット、無線周波（ＲＦ）ネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）対応ネットワーク、適切な有線ネットワーク、適切なワイヤレスネットワーク、または有線ネットワークとワイヤレスネットワークの適切な組み合わせが含まれる。イーサネット（商標）ネットワークを利用する実施形態等の本発明の特定の実施形態では、１つまたは複数のイーサネット（商標）スイッチを備えることができる。イーサネット（商標）スイッチは、ネットワーク１２０内でデータをルーティングすることができる。各イーサネット（商標）スイッチは、ネットワーク１２０内のデータのルーティングを容易にするように動作することが可能なハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントを含むことができる。適切なイーサネット（商標）スイッチの例には、これらに限定されないが、ネットワークブリッジ、マルチレイヤスイッチ等が含まれる。

本発明の各種実施形態で、必要に応じて、ネットワーク１２０および／またはシステム１００内に冗長なコンポーネントを備えることができる。例えば、冗長な配線、スイッチ、および／またはルータを備えることができる。また、特定の実施形態では、冗長なリンク装置１１０ａ〜ｎおよび／またはセグメントを備えることができる。この点で、ネットワーク装置の障害が発生した場合に制御システム１００内で十分な動作を維持することができる。

引き続き図１を参照すると、制御システム１００は、中央コントローラ等のコントローラ１０５を含むことができる。適切なコントローラのいくつかの例は、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ製造のＭａｒｋ（商標）ＶＩ制御システムおよびＭａｒｋ（商標）Ｖｉｅ制御システムである。コントローラ１０５は、制御システム１００の他のコンポーネント、および／または制御システム１００で制御されるプラントもしくはシステムのコンポーネントと通信し、かつ／またはコンポーネントを制御するように構成することができる。また、コントローラ１０５は、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎおよび／またはリンク装置１１０ａ〜ｎに関連するデータを受信して受信したデータの少なくとも一部分を処理し、かつ／または、任意の数のリンク装置１１０ａ〜ｎおよび／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに受信されるように１つまたは複数の制御信号もしくは他のメッセージを出力するように構成することができる。本発明の一態様によれば、コントローラ１０５は、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎとコントローラ１０５の同期を容易にするために、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎの動作に関連する受信データが処理される１つまたは複数の特定の時間を決定することができる。

コントローラ１０５は、制御システム１００の動作を制御する任意の数のプロセッサ駆動型装置を含むことができる。例えば、コントローラ１０５は、任意の数の専用コンピュータまたは特定の機械、特定用途向け回路、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、マイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、スーパーコンピュータ等を含むことができる。特定の実施形態では、コントローラ１０５の動作は、コントローラ１０５に関連付けられた１つまたは複数のプロセッサで実行されるコンピュータ実行命令またはコンピュータ実装命令で制御することができる。命令は、本発明の各種実施形態で必要に応じて１つまたは複数のソフトウェアコンポーネントとして実施することができる。命令の実行で、制御システム１００の動作を制御する、かつ／またはコントローラ１０５とフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの同期を容易にするように動作することが可能な専用コンピュータまたは他の特定の機械を形成することができる。コントローラ１０５の動作を制御する１つまたは複数のプロセッサは、コントローラ１０５に内蔵するか、かつ／または１つまたは複数の適切なネットワークを介してコントローラ１０５と通信状態にすることができる。本発明の特定の実施形態では、コントローラ１０５の動作および／または制御は、数個の処理コンポーネントに分散してよい。

コントローラ１０５は、１つまたは複数のプロセッサ１４０、１つまたは複数のメモリ装置１４１、および、１つまたは複数のネットワークインタフェース装置１４２を含むことができる。１つまたは複数のメモリ装置１４１は、任意の適切なメモリ装置、例えばキャッシュ、読み取り専用メモリ装置、ランダムアクセスメモリ装置、磁気記憶装置等であってよい。１つまたは複数のメモリ装置１４１は、データ、実行可能命令、および／またはコントローラ１０５が利用する各種のプログラムモジュール、例えば、制御システム、リンク装置１１０ａ〜ｎ、および／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの動作に関連するデータ１４５、オペレーティングシステム１４６、制御モジュール１４７、同期化モジュール１４８、通信モジュール１４９、および／またはライブリストモジュール１５２を記憶することができる。また、メモリ１４１は、制御システムの動作に関連する情報を操作者に提示することができる、かつ／または操作者がユーザコマンドを入力することができる１つまたは複数のワークステーション１３０等の制御システム１００の他のコンポーネントとの通信を容易にするフィールドバスプロトコルもしくはＨＳＥプロトコル１５０、および／または第２の制御システムプロトコル１５１を記憶するように動作することができる。データ１４５は、制御システム１００の動作および／または制御システム１００で監視されるプラントもしくはシステムの動作に関連する適切なデータを含むことができ、例えば、測定データ、動作データ、１つまたは複数のリンク装置１１０ａ〜ｎの動作に関連するデータ、１つまたは複数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの動作に関連するデータ、リンク装置１１０ａ〜ｎおよび／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの１つまたは複数の動作サイクルもしくはマクロサイクルに関連するデータ等を含むことができる。オペレーティングシステム（ＯＳ）１４６は、中央コントローラ１０５の全般的な動作を容易にする、かつ／または制御する、実行可能命令および／またはプログラムモジュールを含むことができる。例えば、ＯＳ１４６で、プロセッサ１４０による他のソフトウェアプログラムおよび／またはプログラムモジュールの実行を容易にすることができる。

制御モジュール１４７は、制御システム１００の全体動作、ならびに／または制御システム１００で監視および／もしくは制御されるプラントもしくはシステムを監視および／もしくは制御するように動作することができる。その際、制御モジュール１４７は、各種測定値、および／または、制御システム１００および／または監視対象のプラントもしくはシステムの動作に関連する他のデータを利用することができる。利用されるデータの少なくとも一部分は、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎから直接、またはリンク装置１１０ａ〜ｎを介して受け取ることができる。制御モジュール１４７はさらに、制御システム１００の動作に関連するコマンド信号を生成し、生成した信号を制御システム１００の他のコンポーネント、例えばフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに通信することを指示するように動作することができる。例えば、制御モジュール１４７は、１つまたは複数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎから受信したデータを処理し、生成した制御信号または他のメッセージをフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに通信することを指示するように動作できる、またはそのように構成することができる。

同期化モジュール１４８は、コントローラ１０５とフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの動作および／または処理を同期させるように動作可能であるか、そのように構成することができる。本発明の一態様によれば、同期化モジュール１４８は、コントローラ１０５で生成および／または出力された制御信号および他のメッセージがフィールドバス装置の１つまたは複数の該当する現在の動作サイクル中にフィールドバス装置に受信されるように、コントローラ１０５が１つまたは複数の個々のフィールドバス装置および／またはフィールドバス装置の群に対する制御機能および／または処理を実行する１つまたは複数の特定の時間を特定することができる。

一例示的実施形態では、同期化モジュール１４８は、１つのフィールドバス装置１１５、またはリンク装置１１０の同じセグメントもしくは同じデータバス１２５に接続されているフィールドバス装置の群等のフィールドバス装置の群に関連するタイミング情報を受信することができる。本発明の各種実施形態で必要に応じて多種多様なタイミング情報を受信することができる。一例示的実施形態では、現在の動作サイクルまたはマクロサイクルにおける現在時間に関連する情報を受信することができる。別の例示的実施形態では、現在の動作サイクルの開始時間に関連する情報を受信することができる。特定実施形態では、タイミング情報は、リンク装置１１０またはフィールドバス装置１１５から出力される同期化メッセージまたはタイミングメッセージで受信することができる。例えば、リンク装置１１０は、そのリンク装置１１０の各セグメントについての各自のタイミング情報を含むタイミングメッセージまたは同期化メッセージを出力することができる。特定の実施形態では、必要に応じて、タイミングメッセージまたは同期化メッセージは、コントローラ１０５に受信されるように周期的に出力することができる。すなわち、リンク装置１１０またはフィールドバス装置１１５は、所定の間隔または時間に周期的にタイミングデータを出力するように構成することができる。例えば、タイミングデータは、コントローラ１０５に受信されるように、動作サイクルまたはマクロサイクルの開始時または開始時近くに出力することができる。

セグメントまたはフィールドバス装置１１５についてのタイミング情報が受信されると、同期化モジュール１４８は、セグメントまたは装置１１５に関連付けられた現在の動作サイクルの開始時間を判定するためにそのタイミング情報を利用することができる。例えば、同期化モジュール１４８は、コントローラ１０５に関連付けられた現在の時間（例えばクロック時間）から、タイミング情報に含まれるタイミング値（例えば動作サイクル内における現在の時間を表す値）、および必要に応じて推定ネットワーク遅延時間を減算することにより、現在の動作サイクルの開始時間を求めることができる。また、同期化モジュール１４８は、動作サイクルの継続時間等、セグメントまたは装置１１５の動作サイクルに関連する情報にアクセスする、または情報を取得してもよい。例えば、同期化モジュール１４８は、コントローラ１０５に関連付けられた適切なメモリにある継続時間データにアクセスすることができる。別の例として、同期化モジュール１４８は、受信したタイミング情報または別の受信メッセージに含まれる継続時間情報を識別することもできる。

動作サイクルの開始時間が判定されると、同期化モジュール１４８は、そのセグメントまたはフィールドバス装置１１５に対して制御モジュール１４７がコントローラ機能を実行すべき特定の時間を決定するために、判定した開始時間および動作サイクルの継続時間情報を利用することができる。例えば、コントローラ機能を実行するタイミングオフセット、またはコントローラ機能を実行すべき具体的なクロック値を決定することができる。決定される特定の時間は、コントローラ１０５から出力される制御信号または他のメッセージが現在の動作サイクル中にフィールドバス装置１１５、セグメント、および／またはセグメントに接続された装置に受信されるように、セグメントまたは装置１１５の制御動作が行われる時間とすることができる。この点で、コントローラ１０５の動作と接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの動作を同期させることができる。また、コントローラ１０５と、接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの動作速度の差を考慮することができる。決定された特定の時間に達すると、制御モジュール１４７は、フィールドバス装置１１５、セグメント、および／またはそのセグメントに接続された装置にコントローラ機能を実行することができる。その際、制御モジュール１４７は、セグメントおよび／またはフィールドバス装置１１５から受信した入力（例えば測定データ、事象データ等）を処理し、かつ／または、フィールドバス装置１１５、セグメント、および／またはそのセグメントに接続された装置に出力する任意の数の適切な制御信号および／または他のメッセージを生成することができる。そして、制御モジュール１４７は、生成した信号および／またはメッセージを指定された受信者に送信するよう指示することができる。

コントローラ１０５とフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを同期させるために同期化モジュール１４８で行うことが可能な動作の例については、下記で図２を参照してより詳細に説明する。

通信モジュール１４９は、ネットワーク１２０を通じて送信される通信、および／またはワークステーション１３０に送信する通信をフォーマットおよび／または生成するように動作することができる。また、通信モジュールは、中央コントローラ１０５に送信された通信、例えば、ワークステーション１３０、リンク装置１１０ａ〜ｎ、および／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎから受信された通信を受信し、受信した通信からデータを抽出し、処理するように動作可能であることができる。通信モジュールは、通信をフォーマットする際に、フィールドバスプロトコルもしくはＨＳＥプロトコル１５０、および／または、制御システムプロトコルもしくは第２のプロトコル１５１等の１つまたは複数の他のプロトコルの両方を利用することができる。

本発明の一態様によれば、通信モジュール１４９は、ワークステーション１３０とフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの間の通信を容易にするように動作可能であることができる。例えば、通信モジュール１４９は、１つまたは複数のワークステーション１３０からフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連するコマンドを受信するように構成することができる。一例示的実施形態では、ワークステーション１３０のユーザは、フィールドバス装置１１５の動作モードを変更するコマンド等、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎの動作に関連する１つまたは複数のコマンドを入力し、入力されたコマンドは、通信モジュール１４９および／または制御モジュール１４７による処理のためにコントローラ１０５に通信することができる。受信されたコマンドは、フィールドバスプロトコル以外のプロトコルに従ってフォーマットされていてよい。フィールドバス装置から値を読み出す、またはフィールドバス装置に値を書き込むコマンド等のコマンドが受信されると、通信モジュール１４９は、そのコマンドをフィールドバス装置１１５に対するコマンドと識別することができる。例えば、通信モジュール１４９は、コマンドに含まれる変数をフィールドバス装置１１５ａ〜ｎについての変数に関連付けられた記憶情報と比較することにより、受信したコマンドに関連付けられた変数、または受信したコマンドで参照される変数が、フィールドバス装置１１５に関連付けられた変数であると識別することができる。一例示的実施形態では、受信したコマンドに含まれる変数を利用して、変数の参照表や変数のデータベース等、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎについての変数のデータリポジトリにアクセスおよび／または検索することができる。この点で、受信したコマンドに関連付けられたフィールドバス装置１１５を識別することができる。

受信したコマンドに関連付けられたフィールドバス装置１１５が識別されると、通信モジュール１４９は、受信したコマンドを変換または翻訳して、フィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされたコマンドにすることができる。特定の実施形態では、通信モジュール１４９は、受信したコマンドに含まれる情報の少なくとも一部分を利用して、フィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされた第２のコマンドを生成することができる。必要に応じて、通信モジュール１４９は追加的に、第２のコマンドを生成するために、コマンドに関連付けられた変数の記憶メモリアドレス等、記憶データ１４５の一部を利用することができる。例えば、生成された第２のコマンドは、変更すべき変数またはパラメータが記憶されたフィールドバス装置１１５のメモリアドレス情報を含むことができる。生成されると、通信モジュール１４９は、第２のコマンドを識別されたフィールドバス装置１１５に通信するように指示することができる。この点で、通信モジュール１４９は、非フィールドバスワークステーション１３０とフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの間の通信を容易にするゲートウェイモジュールとして機能することができる。

ワークステーション１３０から受信したコマンドの処理に加えて、通信モジュール１４９および／または制御モジュール１４７は、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎから情報を受信し、受信した情報の少なくとも一部をユーザに提示するためにワークステーション１３０に通信するように動作することができる。例えば、フィールドバス装置１１５は、フィールドバス装置１１５の１つまたは複数の動作変数および／もしくはパラメータの値、測定データ、計算値、ならびに／または他のデータ等、フィールドバス装置１１５の動作に関連する情報をコントローラ１０５に通信することができる。特定の実施形態では、実時間または近実時間でフィールドバス装置１１５からコントローラ１０５に情報を通信することができる。他の実施形態では、適切な所定の時間間隔で周期的にフィールドバス装置１１５からコントローラ１０５に情報を通信することができる。他の実施形態では、フィールドバス装置１１５に関連する動作変数の値を読み出す要求またはコマンド等、情報の要求に応答してフィールドバス装置１１５からコントローラ１０５に情報を通信することができる。さらに他の実施形態では、識別された動作変数の変化や、測定値が閾値または閾値範囲の外側にあると判定されたこと等、フィールドバス装置１１５によってトリガ事象が識別されたことに基づいてフィールドバス装置１１５からコントローラ１０５に情報を通信することができる。フィールドバス装置１１５からコントローラ１０５への通信は、フィールドバスプロトコルに従ってフォーマットすることができる。

受信されると、情報の少なくとも一部分を通信モジュール１４９によって利用して、フィールドバスプロトコル以外のプロトコル（例えばＥＧＤプロトコル）に従ってフォーマットされたメッセージを生成することができる。そして、通信モジュール１４９は、生成したメッセージを出力してワークステーション１３０に通信するように指示することができる。この点で、フィールドバス装置１１５から受信した情報を、ワークステーション１３０に関連付けられたプロトコルまたは言語に変換または翻訳し、ユーザに表示するためにワークステーション１３０に通信することができる。そして、ワークステーション１３０のユーザは、表示された情報を見、フィールドバス装置１１５の動作の変更が要求されるかどうかを判断することができる。変更が要求される場合、ユーザは、ワークステーション１３０を利用して、上記でより詳細に説明したようにコマンドをコントローラ１０５に通信することができる。

ワークステーション１３０と１つまたは複数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの間の通信を容易にするために通信モジュール１４９で行うことができる動作の例については、下記で図４および図５を参照してより詳細に述べる。

ライブリストモジュール１５２は、制御システム１００内に接続されたリンク装置１１０ａ〜ｎ、セグメント、および／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎのリストを動的に生成および／または維持するように動作することができる。特定の実施形態では、ライブリストモジュール１５２は、各種のリンク装置１１０ａ〜ｎからの個々の通告メッセージまたはステータスメッセージの受信、および受信メッセージの評価に基づいて、装置のリストを生成および／または更新するように動作可能であることができる。例えば、受信した通告メッセージを以前に受信した通告メッセージと比較することにより、新たに接続および／または切断された装置を識別することができる。この点で、本発明の特定の実施形態では、接続された装置のリストが近実時間で維持される。接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎのリストを生成し、そのリストを動的に維持および／または更新するためにライブリストモジュール１５２によって行うことができる動作の一例は、下記で図６および図７を参照してより詳細に述べる。接続された装置のリストの生成および／または維持に加えて、ライブリストモジュール１５２は、グラフィック表示および／またはグラフィカルユーザインタフェース等、接続された装置に関連する多種多様なプレゼンテーションを生成することができる。必要に応じて、ライブリストモジュールは、制御システム１００の操作者に表示するために、ワークステーション１３０等の１つまたは複数の受信側装置に生成したリストおよび／またはプレゼンテーションを通信するように指示することができる。

引き続き図１を参照すると、ネットワークインタフェース装置１４２は、ネットワーク１２０および／またはワークステーション１３０へのコントローラ１０５の接続を容易にすることができる。ネットワークインタフェース装置１４２は、任意の数の入出力カード（例えばイーサネット（商標）カード）および／またはネットワーク通信を容易にする他の装置を含むことができる。

本発明の特定実施形態では、１つまたは複数のワークステーション１３０を備えることができる。必要に応じて、それらのワークステーション１３０は、制御システム１００と制御システム１００の１人または複数の操作者の間のヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）を提供することができる。例えば、ワークステーション１３０で、制御システム１００の動作に関連するユーザ入力および／またはユーザコマンドの受信を容易にすることができる。また、ワークステーション１３０は、接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連するプレゼンテーションおよび／または他の情報等のデータをコントローラ１０５から受信するように構成することができる。ワークステーション１３０はさらに、受信したデータの少なくとも一部分を、モニタ等の適切な表示装置を介してユーザに表示するように構成することができる。この点で、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎの動作に関連する各種のデータ値をワークステーション１３０に通信してユーザに表示することができる。

特定の実施形態では、ワークステーション１３０は、フィールドバス装置１１５に通信するコマンドに関連するユーザ入力の受信を容易にすることができる。例えば、フィールドバス装置１１５のメモリに値を書き込むコマンドをワークステーション１３０に入力する、かつ／またはワークステーション１３０によって生成することができる。入力または生成されたコマンドは、ワークステーション１３０からコントローラ１０５に通信することができる。コントローラ１０５は、受信したコマンドを処理し、フィールドバス装置１１５へのコマンドの通信を容易にすることができる。特定の実施形態では、コントローラ１０５は、非フィールドバスプロトコルでフォーマットされたコマンドを受信し、受信したコマンドを利用してフィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされたコマンドを生成し、生成したコマンドをフィールドバス装置１１５に受信されるように出力することができる。この点で、コントローラは、ワークステーション１３０とフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの間の通信を容易にすることができる。例えば、コントローラ１０５は、ワークステーション１３０によるフィールドバス装置１１５ａ〜ｎからの値の読み出し、および／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎへの値の書き込みを容易にすることができる。

ワークステーション１３０は、パーソナルコンピュータ、手持ち型コンピューティング装置、ミニコンピュータ等、１つまたは複数の適切なコンピュータまたはコンピューティング装置を含むことができる。また、ワークステーション１３０は、１つまたは複数の適切なネットワーク接続、例えば、直接リンクまたは直接接続、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネット、無線周波（ＲＦ）ネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）対応ネットワーク、任意の適切な有線ネットワーク、または任意の適切なワイヤレスネットワークを介してコントローラ１０５と通信することができる。この点で、制御システム１００の動作に関連するユーザコマンド、命令、および／または他の入力をワークステーション１３０で受信し、コントローラ１０５に通信することができる。また、制御システム１００および／または制御システム１００に監視されるプラントもしくは他のシステムの動作に関連する出力データを、ユーザに出力および／または表示するために、コントローラ１０５からワークステーション１３０に通信することができる。

必要に応じて、本発明の実施形態は、図１に示すコンポーネントよりも多い、または少ないコンポーネントを備える制御システム１００を含むことができる。図１の制御システム１００は、単なる例として提供する。

フィールドバスの同期
図２は、本発明の例示的実施形態による、フィールドバス装置と外部制御システムを同期する一例示的方法２００のフローチャートである。方法２００は、図１の制御システム１００に関連付けられたコントローラ１０５等、制御システムに関連付けられた適切なコントローラによって行うことができる。方法はブロック２０５で開始することができる。

ブロック２０５で、図１に示すフィールドバス装置１１５ａ〜ｎおよび／またはリンク装置１１０ａ〜ｎ等の、任意の数のフィールドバス装置および／またはリンク装置を初期化することができる。また、フィールドバス装置および／またはリンク装置１１０ａ〜ｎとコントローラ１０５の間の通信を確立することができる。

ブロック２１０で、タイミングメッセージまたは同期化メッセージを受信することができる。例えば、リンク装置１１０に関連付けられた１つまたは複数のセグメントについてのタイミング情報を含むタイミングメッセージをリンク装置１１０から受信することができる。別の例として、対象フィールドバス装置１１５から直接タイミングメッセージを受信することができる。本発明の特定の実施形態は、コントローラ１０５と直接通信する１つまたは複数のフィールドバス装置を含むことができるが、図２の方法２００の残りの部分は、リンク装置１１０を介してコントローラ１０５と通信するフィールドバス装置との関連で説明する。本発明の各種実施形態で、必要に応じて、セグメントまたはフィールドバス装置１１５の現在の動作サイクルの開始時間や、現在の動作サイクルにおける現在時間等の多種多様なタイミング情報を受信することができる。

ブロック２１５で、受信したタイミングメッセージに含まれる情報に基づいて、リンク装置に関連付けられた１つまたは複数の対象セグメントまたはリンクを識別することができる。例えば、作動状態になっているリンク装置１１０の１つまたは複数のセグメント、および／または少なくとも１つのフィールドバス装置が接続されているリンク装置１１０の１つまたは複数のセグメントを識別することができる。そして、動作はブロック２２０に進み、処理のために次のセグメントを識別することができる。

ブロック２２５で、セグメントについての動作サイクル情報にアクセスするか、または他の方法で取得することができる。例えば、動作サイクル情報は、メモリにアクセスして得る、または外部データ源から取得することができる。別の例として、セグメントの動作サイクル情報は、受信したタイミングメッセージおよび／または別の受信メッセージから識別または解析することができる。セグメントの動作サイクルの継続時間または長さ等、セグメントの動作サイクルに関連する多種多様な情報にアクセスまたは取得することができる。

ブロック２３０で、受信したタイミングメッセージに含まれる情報に基づいて、セグメントの現在の動作サイクルの開始時間を判定または識別することができる。例えば、現在の動作サイクルの開始時間は、コントローラ１０５に関連付けられた現在時間（例えばクロック時間）から、タイミングメッセージに含まれるタイミング値（例えば動作サイクル内における現在時間を表す値）、および必要に応じて推定ネットワーク遅延時間を減算することにより求めることができる。別の例として、現在の動作サイクルの開始時間は、タイミングメッセージに含まれる開始時間情報を識別することによって求めることができる。

ブロック２３５で、セグメントおよび／またはそのセグメントに接続されたフィールドバス装置に対してコントローラ１０５によってコントローラ機能を実行すべき特定の時間を決定するために、求められた開始時間および動作サイクルの継続時間情報を利用することができる。例えば、コントローラ機能を実行するタイミングオフセット、またはコントローラ機能を実行すべき特定のクロック値を求めることができる。求められる特定の時間は、コントローラ１０５から出力された制御信号または他のメッセージが現在の動作サイクルまたは現在のマクロサイクル中にセグメントおよび／またはセグメントに接続された装置に受信されるように、セグメントおよび／または装置に対する制御動作が行われる時間とすることができる。この点で、コントローラ１０５の動作とセグメントの動作を同期させることができる。

ブロック２４０で、現在のセグメントが利用可能な最後のセグメントであるかどうかについて判定を行うことができる。ブロック２４０で現在のセグメントがリンク装置１１０の利用可能な最後のセグメントでないと判定された場合は、動作はブロック２２０に進み、次のセグメントを処理のために識別することができる。一方、ブロック２４０で現在のセグメントが利用可能な最後のセグメントであると判定された場合は、動作はブロック２４５に進むことができる。

ブロック２４５で、セグメントおよび／または接続されたフィールドバス装置に対するコントローラ機能を実行することができる。例えば、あるセグメントについて求められた特定の時間に達すると、コントローラ１０５は、そのセグメントおよび／またはそのセグメントに接続された装置にコントローラ機能を実行することができる。その際、コントローラ１０５は、セグメントおよび／または接続されたフィールドバス装置から受信される入力（例えば測定データ、事象データ等）を処理し、かつ／または、セグメントおよび／または接続されたフィールドバス装置に出力するために任意の数の適切な制御信号および／または他のメッセージを生成することができる。そして、コントローラ１０５は、生成した信号および／またはメッセージを指定受信者に通信するように指示することができる。

方法２００は、ブロック２４５の後終了することができる。

図２に示す方法２００は、リンク装置１１０に関連するセグメントを処理し、コントローラ１０５を各セグメントと同期させるための反復的な方法を記載するが、特定の実施形態では１つまたは複数のセグメントを並行して処理することができる。また、必要に応じて、方法２００は任意の数のリンク装置との関連で利用することができる。

図２の方法２００に記載する動作は、必ずしも図２に示す順序で行う必要はなく、代わりに任意の適切な順序で行ってよい。また、本発明の特定の実施形態では、図２に示すすべての要素または動作よりも多い、または少ない要素または動作を行ってよい。

図３は、本発明の各種実施形態によって達成することが可能な同期化の一例の説明図３００である。図３に示すように、本発明の実施形態は、図１に示すコントローラ１０５等の外部コントローラと、図１に示すフィールドバス装置１１５等の接続されたフィールドバス装置の同期を容易にすることができる。フィールドバス装置１１５とコントローラを同期させることにより、フィールドバス装置１１５から入力を受け取り、コントローラ１０５からフィールドバス装置１１５に出力を通信して１動作サイクルまたは１マクロサイクル中にフィールドバス装置１１５で受信できるように入力をコントローラ１０５で処理することができる。この点で、コントローラ１０５の機能とフィールドバス装置１１５の機能の間の適正なタイミングを提供することができる。

対して、非同期のタイミング法（図３にも示す）では、コントローラは、出力された制御メッセージまたは信号が同じ動作サイクル中にフィールドバス装置によって受信されないような形である時点でフィールドバス装置に対する制御機能を実行する可能性がある。その結果、フィールドバス装置は、自身の機能を実行する前に必要な入力を受信できない可能性があり、それによりフィールドバス装置とコントローラ間でタイミングエラーおよび／またはデータエラーを招く。場合によっては、コントローラの動作が、接続されたフィールドバス装置よりも最高で２動作サイクルまたはマクロサイクル遅れる場合もある。本発明の各種実施形態によりコントローラとフィールドバス装置を同期させることにより、そのようなタイミングエラーを低減または解消することができる。

フィールドバスの通信
図４は、本発明の例示的実施形態による、外部コンピュータから受信したコマンドをフィールドバス装置に通信する一例示的方法４００のフローチャートである。方法４００は、図１の制御システム１００に関連付けられたコントローラ１０５等、制御システムに関連付けられた適切なコントローラによって行うことができる。方法はブロック４０５で開始することができる。

ブロック４０５で、図１に示すワークステーション１３０の１つ等、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）コンピュータから、制御システム１００の動作に関連するコマンドを受信することができる。コマンドは、上記で図１を参照して説明したネットワーク１２０と同様のネットワークを介して等、任意の数の適切なネットワークおよび／またはネットワーク接続を介して受信することができる。また、受信したコマンドは、フィールドバスプロトコル以外のプロトコルに従ってフォーマットされていてもよい。例えば、特定の実施形態では、受信されるコマンドは、ＥＧＤプロトコルまたは別の適切なプロトコルに従ってフォーマットされている場合がある。

ブロック４１０で、そのコマンドが、図１に示すフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの１つ等のフィールドバス装置に対するコマンドであるかどうかについて判定を行うことができる。特定の実施形態では、そのコマンドがフィールドバス装置１１５に対するコマンドであるかどうかを判定するために、コマンドに含まれる情報を解析することができる。例えば、コマンドに含まれる装置識別子を識別し、その装置識別子がフィールドバス装置１１５に関連付けられているかどうかを判定することができる。別の例として、コマンドに含まれる、またはコマンドで識別される変数またはパラメータを解析することができ、その変数がフィールドバス装置１１５に関連付けられているかどうかを判定することができる。例えば、コマンドに含まれる変数を利用して、任意の数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連付けられた変数を含むデータベースまたは参照表にアクセス、または検索することができる。一致の識別に基づいて、変数に関連付けられたフィールドバス装置１１５を識別することができる。ブロック４１０でコマンドがフィールドバス装置１１５に対するコマンドではないと判定された場合、方法４００は終了することができる。一方、ブロック４１０でコマンドがフィールドバス装置１１５に対するコマンドであると判定された場合は、動作はブロック４１５に進むことができ、コマンドに関連付けられたフィールドバス装置１１５を識別することができる。例えば、コマンドに含まれる装置識別子または変数を利用して、コマンドに関連付けられたフィールドバス装置１１５を識別することができる。

ブロック４２０で、ＨＭＩコンピュータから受信したコマンドに基づいて、識別されたフィールドバス装置１１５に対するフィールドバスコマンドを生成することができる。例えば、受信したコマンドに含まれる情報および／または受信したコマンドで識別される変数もしくはパラメータに関連付けられた記憶情報（例えばフィールドバス装置１１５の識別子、変数に関連付けられたフィールドバス装置１１５の記憶場所等）を利用して、フィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされたフィールドバスコマンドを生成することができる。この点で、ＨＭＩコンピュータから受信したコマンドをフィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされたコマンドに変換または翻訳することができる。

ブロック４２５で、生成したフィールドバスコマンドをフィールドバス装置１１５に通信するために出力することができる。例えば、フィールドバスコマンドは、直接フィールドバス装置１１５に通信することができる。別の例として、フィールドバスコマンドは、フィールドバス装置１１５に送達するためにリンク装置１１０に通信することができる。

方法は、ブロック４１０または４２５のいずれかの後に終了することができる。

多種多様なコマンドをＨＭＩコンピュータから受信し、コントローラ１０５および／または通信モジュール１４９で処理することができる。処理することが可能な適切なコマンドの一例は、フィールドバス装置に値を書き込むコマンドである。図５は、本発明の例示的実施形態による、外部コンピュータがフィールドバス装置に値を書き込むことを容易にする一例示的方法５００のフローチャートである。方法５００は、図１の制御システム１００に関連付けられたコントローラ１０５等、制御システムに関連付けられた適切なコントローラによって行うことができる。方法はブロック５０５で開始することができる。

ブロック５０５で、図１に示すフィールドバス装置１１５等のフィールドバス装置に値を書き込むコマンドを、図１に示すワークステーション１３０の１つ等のヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）コンピュータから受信することができる。コマンドは、上記で図１を参照して説明したネットワーク１２０と同様のネットワークを介して等、任意の数の適切なネットワークおよび／またはネットワーク接続を介して受信することができる。また、受信したコマンドは、フィールドバスプロトコル以外のプロトコルに従ってフォーマットされていてよい。例えば、特定の実施形態では、受信されるコマンドは、ＥＧＤプロトコルまたは別の適切なプロトコルに従ってフォーマットされている場合がある。

ブロック５１０で、受信した書き込みコマンドに関連付けられた変数またはパラメータを識別することができる。例えば、値を書き込むことが要求される変数またはパラメータを識別することができる。ブロック５１５で、その変数に基づいてフィールドバス装置１１５が識別されるかどうかについて判定を行うことができる。例えば、変数を利用して、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連付けられた変数の参照表またはデータベースを検索またはアクセスし、一致が見つかった場合はその変数がフィールドバス装置１１５に関連付けられていると判定することができる。ブロック５１５でその変数で識別される、またはその変数に関連付けられたフィールドバス装置がないと判定される場合は、動作は終了することができる。一方、ブロック５１５でその変数でフィールドバス装置１１５が識別される、または変数にフィールドバス装置１１５が関連付けられていると判定された場合は、動作はブロック５２０に進むことができる。

ブロック５２０で、識別された変数への書き込みが可能または許可されるかどうかについて判定を行うことができる。特定の実施形態では、ＨＭＩコンピュータが識別された変数に値を書き込む許可またはアクセス権を有するかどうかを判定することができる。例えば、識別された変数への書き込みが可能である、または許可されるかどうかを判定するために、書き込みの許可および／またはアクセス権に関連する記憶情報を調べることができる。ブロック５２０で識別された変数への書き込みが許可されないと判定される場合は、動作は終了することができる。一方、ブロック５２０で変数への書き込みが許可されると判定された場合は、動作はブロック５２５に進むことができる。

ブロック５２５で、フィールドバスプロトコルを使用して、変数に対する第２の書き込みコマンドを生成することができる。必要に応じて、第２の書き込みコマンドの生成は、ＨＭＩコンピュータから受信したコマンドに基づくことができる。例えば、受信した書き込みコマンドに含まれる情報を利用してフィールドバス書き込みコマンドを生成することができる。また、必要に応じて、識別された変数またはパラメータに関連付けられた記憶情報、例えばフィールドバス装置１１５の識別子、および／または変数の値が記憶されているフィールドバス装置１１５の記憶場所もしくはメモリアドレスを利用してフィールドバス書き込みコマンドを生成することができる。この点で、ＨＭＩコンピュータから受信したコマンドをフィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされたコマンドに変換または翻訳することができる。

ブロック５３０で、生成したフィールドバス書き込みコマンドをフィールドバス装置１１５に通信するために出力することができる。例えば、フィールドバス書き込みコマンドは直接フィールドバス装置１１５に通信することができる。別の例として、フィールドバスコマンドは、リンク装置１１０に通信してフィールドバス装置１１５に送達することもできる。

本発明の実施形態は、ＨＭＩコンピュータがフィールドバス装置１１５に関連する多種多様な変数またはパラメータに値を書き込むことを容易にすることができる。例えば、本発明の実施形態は、フィールドバス装置１１５に関連する動作モード（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｏｄｅ ｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅ）に値を書き込むことを容易にすることができる。この点で、ＨＭＩコンピュータを利用してフィールドバス装置１１５の動作モードを設定することができる。例えば、動作モードは、手動動作モード、運転休止の動作モード、自動動作モード、または他の適切な動作モードの１つに設定することができる。

本発明の特定実施形態では必須でない場合もあるブロック５３５で、フィールドバス装置１１５の動作に関連する情報をコントローラ１０５で受信することができる。例えば、測定データ、ならびに／またはフィールドバス装置１１５の１つまたは複数の変数および／もしくパラメータの値に関連するデータを受信することができる。受信した情報は、フィールドバスプロトコルに従ってフォーマットされている場合もある。

本発明の特定の実施形態では必須でない場合もあるブロック５４０で、受信した情報の少なくとも一部分を利用してＨＭＩコンピュータに出力するメッセージを生成することができる。例えば、書き込まれた更新後の変数値を含むメッセージを生成することができる。生成されるメッセージは、ＥＧＤプロトコル等、フィールドバスプロトコル以外のプロトコルに従ってフォーマットすることができる。生成されると、ブロック５４５でＨＭＩコンピュータに通信するため、および／またはＨＭＩコンピュータのユーザに提示するためにメッセージを出力することができる。この点で、コントローラ１０５は、フィールドバス装置１１５とＨＭＩコンピュータ間の通信を容易にするゲートウェイ装置として機能することができる。

フィールドバス装置１１５からＨＭＩコンピュータへの通信は、図５ではフィールドバス装置に関連付けられた変数に書き込みを行った後に行われるものと説明するが、本発明の特定の実施形態では、それに代えて、またはそれに加えて、変数値に関連する情報および／または測定データは、フィールドバス装置１１５に値を書き込むコマンドを受信する前にＨＭＩコンピュータに通信してもよい。

ブロック５１５、５２０、または５４５のいずれかの後に方法は終了することができる。

図４および図５の方法４００、５００に説明する動作は必ずしも図４および図５に示す順序で行う必要はなく、代わりに任意の適切な順序で行ってよい。また、本発明の特定の実施形態では、図４および図５に示すすべての要素または動作よりも多い、または少ない要素または動作を行ってよい。

図４および図５の方法４００、５００では、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎに対するコマンドの受信を説明するが、必要に応じて同様の動作を行って１つまたは複数のリンク装置１１０ａ〜ｎに対するコマンドを受信および処理することができる。

フィールドバス装置の識別
図６は、本発明の例示的実施形態による、制御システム内のフィールドバス装置を識別する一例示的方法６００のフローチャートである。方法６００は、図１の制御システム１００に関連付けられたコントローラ１０５等、制御システムに関連付けられた適切なコントローラによって行うことができる。方法はブロック６０５で開始することができる。

ブロック６０５で、リンク装置１１０ａ〜ｎやフィールドバス装置１１５ａ〜ｎ等、１つまたは複数のリンク装置および／またはそれに関連付けられたフィールドバス装置を制御システム１００に接続する、かつ／または初期化することができる。例えば、Ｈ１装置等の任意の数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを適切なフィールドバスデータバスおよび／または他の適切なネットワーク接続を介してリンク装置１１０に接続することができる。そして、リンク装置１１０（適切なＨ１／ＨＳＥ装置であってよい）を任意の数の適切なネットワーク接続を介して制御システム１００の中央コントローラ１０５に接続することができる。リンク装置１１０ａ〜ｎがコントローラ１０５に接続されると、各リンク装置１１０ａ〜ｎは、通告メッセージまたはステータスメッセージを周期的にコントローラ１０５に通信することができる。必要に応じて、通告メッセージを通信する期間を各種のユーザパラメータで設定することができ、本発明の各種実施形態により多種多様なタイマ期間を利用することができる。そのメッセージを利用して、コントローラ１０５に接続されたリンク装置１１０ａ〜ｎおよびフィールドバス装置１１５ａ〜ｎのリストを生成および／または動的に更新することができる。

ブロック６１０で、コントローラ１０５に接続された１つまたは複数のリンク装置１１０ａ〜ｎの群から次のリンク装置１１０を選択することができる。例えば、次のリンク装置１１０は、コントローラ１０５に各自の通告メッセージを通信した１つまたは複数のリンク装置１１０ａ〜ｎの群から選択することができる。ブロック６１５で、選択されたリンク装置１１０から受信した通告メッセージを識別することができる。特定の実施形態では、識別された通告メッセージは、下記で図７を参照してより詳細に説明するように、後に、接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの変化を検出する際に使用するために記憶しておくことができる。

選択されたリンク装置１１０について受信した通告メッセージは、そのリンク装置１１０の１つまたは複数のセグメントに関連する多種多様な情報を含むことができる。各セグメントは、リンク装置１１０と任意の数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの間の通信を容易にするリンク装置１１０の岐路または通信岐路とすることができる。例えば、各セグメントは、リンク装置１１０と各種フィールドバス装置１１５ａ〜ｎの間の通信を容易にするフィールドバスデータバスまたはローカルネットワークに接続することができる。特定の実施形態では、１つのリンク装置１１０が４つのセグメントを含むことができるが、リンク装置は任意の数のセグメントを備えてよい。通告メッセージは、リンク装置のセグメントに関連する多種多様な情報を含むことができる。例えば、通告メッセージは、各セグメントのバージョン番号または他の識別子を含むことができる。特定の実施形態では、バージョン番号は、セグメント、そのセグメントが使用中であるかどうかの指示、そのセグメントに接続されたフィールドバス装置があるかどうかの指示、接続されたフィールドバス装置の数、および／または必要に応じて他の情報を識別することができる。

ブロック６２０で、リンク装置１１０に関連付けられたアクティブなセグメントを識別するために、受信した通告メッセージを構文解析するか、または他の方法で解析することができる。そして、セグメントに接続された個々のフィールドバス装置を識別または判定するために、識別された各セグメントを解析することができる。ブロック６２５で、選択されたリンク装置１１０の次のセグメントを識別および選択することができる。そして、ブロック６３０で、選択されたセグメントに対する照会メッセージを生成することができる。生成した照会メッセージで、そのセグメントに接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連する情報を要求することができる。本発明の各種実施形態では、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎの識別子および／またはバージョン番号等、必要に応じて多様な情報を要求することができる。あるいは、照会メッセージは、そのセグメントに接続されたフィールドバス装置に関連する情報を含む、当該セグメントについての標準化されたステータスメッセージを要求することもできる。生成されると、照会メッセージをセグメントに通信することができる。

ブロック６３５で、照会メッセージに対する応答を受信することができる。応答は、当該セグメントに接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを識別するメッセージを含むことができる。特定の実施形態では、応答は、セグメントの識別情報、接続された各フィールドバス装置１１５の識別子、フィールドバス装置１１５がアクティブであるかどうかの指示、および／またはフィールドバス装置１１５に関連する他の適切な情報を含むことができる。必要に応じて、セグメントに接続された１つまたは複数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを識別するために、受信したメッセージを構文解析するか、または他の方法で解析することができる。そして、フィールドバス装置１１５に関連する追加的な情報を得るために、識別された各フィールドバス装置１１５を解析することができる。

ブロック６４０で、次のフィールドバス装置１１５を識別および／または選択することができる。そして、ブロック６４５で、選択されたフィールドバス装置１１５に対する装置照会メッセージを生成することができる。生成した装置照会メッセージは、各種実施形態で必要に応じてフィールドバス装置１１５の多種多様な情報を要求することができ、それらの情報には、これらに限定されないが、装置識別子、装置１１５のユーザタグ、製造者識別子、装置のタイプ、装置の改定識別子、装置の記述の改定、１つまたは複数の機能ブロック改定、および／または他の適切な情報が含まれる。生成されると、装置照会メッセージをフィールドバス装置１１５に送信、または他の方法で通信することができる。例えば、装置照会メッセージをリンク装置１１０に通信することができ、リンク装置１１０が装置照会メッセージをフィールドバス装置１１５に通信することができる。

ブロック６５０で、装置照会メッセージに対する応答を受信することができる。受信される応答メッセージは、フィールドバス装置１１５で生成することができ、上記でブロック６４５を参照して説明した情報の一部またはすべて等、フィールドバス装置１１５に関連する多種多様な情報を含むことができる。この点で、フィールドバス装置１１５および／またはその動作に関連する正確な情報をコントローラ１０５によって収集することができる。

ブロック６５５で、選択されたフィールドバス装置１１５が、選択されたセグメントに接続された最後のフィールドバス装置であるかどうかについて判定を行うことができる。ブロック６５５でフィールドバス装置１１５がセグメントに接続された最後の装置ではないと判定された場合、動作はブロック６４０に進むことができ、次のフィールドバス装置を処理のために識別または選択することができる。この点で、当該セグメントに接続された各フィールドバス装置に関連する情報をコントローラ１０５によって収集または他の方法で取得することができる。一方、ブロック６５５で選択されたフィールドバス装置１１５がセグメントに接続された最後のフィールドバス装置であると判定された場合は、動作はブロック６６０に進むことができる。

ブロック６６０で、選択されたセグメントが選択されたリンク装置１１０の最後のアクティブなセグメントであるかどうかについて判定を行うことができる。ブロック６６０でセグメントが最後のセグメントでないと判定された場合は、動作はブロック６２５に進み、次のセグメントを処理のために識別または選択することができる。この点で、リンク装置の各セグメントに関連する情報をコントローラ１０５によって収集または他の方法で入手することができる。一方、ブロック６６０で選択されたセグメントがリンク装置の最後のセグメントであると判定された場合は、動作はブロック６６５に進むことができる。

ブロック６６５で、選択されたリンク装置１１０がコントローラ１０５に接続された最後のリンク装置であるかどうかについて判定を行うことができる。ブロック６６５でリンク装置１１０が最後のリンク装置ではないと判定された場合は、動作はブロック６１０に進むことができ、次のリンク装置を処理のために識別または選択することができる。この点で、接続された各リンク装置１１０ａ〜ｎに関連する情報をコントローラ１０５によって収集または他の方法で入手することができる。一方、ブロック６６５で選択されたリンク装置１１０が最後のリンク装置であると判定された場合は、動作はブロック６７０に進むことができる。

ブロック６７０で、制御システム１００に接続された、かつ／または制御システム１００内で機能しているフィールドバス装置１１５ａ〜ｎのリストを作成または生成することができる。生成されるリストには、各リンク装置１１０ａ〜ｎ、セグメント、および／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎの識別情報および／または動作情報等の多種多様な情報を含めることができる。特定の実施形態では、１つまたは複数のグラフィカルユーザインタフェース等、生成したリストに関連付けられた１つまたは複数のプレゼンテーションを作成または生成することができる。プレゼンテーションは、接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎおよび／またはそれらの動作の視覚的表現を提供することができる。必要に応じて、多様な種々の技術および／またはレイアウトを利用してプレゼンテーションをフォーマットすることができる。プレゼンテーションレイアウトの一例については図８を参照して下記でより詳細に説明する。

必要に応じて、生成したリストおよび／またはプレゼンテーションは、コントローラ１０５から、図１に示す１つまたは複数のワークステーションコンピュータ１３０等の１つまたは複数の受信者に送信または他の方法で通信することができる。特定の実施形態では、生成したリストおよび／またはプレゼンテーションは、制御システム１００に関連付けられたプロトコルに従って通信することができる。この点で、制御システム１００の操作者に、接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連する情報を提供することができる。したがって、操作者は、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎの１つまたは複数を適正に、または正確に割り当てることができる。また、操作者は、フィールドバス装置１１５ａ〜ｎに任意の数の診断を行い、かつ／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎが適正に動作しているかどうかを判定することができる。

方法６００は、ブロック６７０の後終了することができる。

図６に示す方法６００は、リンク装置を処理し、様々なリンク装置セグメントおよび／またはそのセグメントに接続されたフィールドバス装置に関連する情報を収集するための反復的方法を記載するが、特定の実施形態では、１つまたは複数のリンク装置、セグメント、および／またはフィールドバス装置を並行して処理してよい。例えば、１つのリンク装置の複数セグメントについての照会メッセージを並行して生成および／または通信することができる。別の例として、１つのセグメントに接続された複数のフィールドバス装置に対する装置照会メッセージを並行して生成および／または通信してもよい。

図７は、本発明の例示的実施形態による、制御システム内のフィールドバス装置のリストを更新するための一例示的方法のフローチャートである。方法７００は、図１の制御システム１００に関連付けられたコントローラ１０５等、制御システムに関連付けられた適切なコントローラによって行うことができる。方法７００は、ブロック７０５で開始することができる。

ブロック７０５で、リンク装置１１０から通告メッセージまたはステータスメッセージを受信すべき時点を特定することができる。特定の実施形態では、リンク装置から周期的に出力される通告メッセージを受信するためのタイミング閾値を特定することができる。リンク装置１１０から最後の通告メッセージが受信されたタイミングおよびタイミング閾値に基づいて、続く通告メッセージが受信されるべき時点を求めることができる。必要に応じて、特定される時点は、送信遅延、接続性制約のエラー、および／またはメッセージを出力するリンク装置の障害等、通告メッセージの受信において一定量の誤差を許してよい。特定の実施形態では、コントローラ１０５は、代わりに、リンク装置１１０に通告メッセージを要求し、応答が受信されるかどうかを判定するように構成してもよい。

ブロック７１０で、予期される通告メッセージがリンク装置１１０から受信されたかどうかについて判定を行うことができる。ブロック７１０で通告メッセージが受信されていないと判定される場合は、動作はブロック７１５に進み、リンク装置１１０がもはやコントローラ１０５および／または制御システム１００に接続されていないと判定することができる。そして、下記でより詳細に説明するブロック７８０に動作が進むことができ、制御システム１００に接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連付けられたリストおよび／またはプレゼンテーションを更新することができる。

一方、ブロック７１０でリンク装置１１０から通告メッセージが受信されたと判定された場合は、動作はブロック７２０に進むことができる。ブロック７２０で、受信した通告メッセージに含まれる情報を、以前にリンク装置１１０から受信した通告メッセージについての記憶情報と比較することができる。比較に基づいて、リンク装置１１０のセグメントに関連する情報が変化しているかどうかについて判定を行うことができる。例えば、受信した通告メッセージと記憶されている通告との間に相違がある場合は、リンク装置１１０の１つまたは複数のセグメントについての情報が変化したと判定することができる。ブロック７２５で、受信した通告メッセージと以前に受信された通告メッセージについて記憶された情報との間に相違があるかどうかを判定することができる。ブロック７２５で相違が識別されない場合は、動作はブロック７３０に進むことができ、リンク装置１１０に接続されたフィールドバス装置のリストに更新は必要ないと判定することができる。方法はブロック７３０の後終了することができる。

一方、ブロック７２５で相違が識別される場合は、動作はブロック７３５に進むことができる。ブロック７３５で、変化が発生したセグメントを識別することができる。例えば、各セグメントのバージョン番号を、記憶されている各セグメントの各自のバージョン番号と比較することができる。通告メッセージで受け取られたバージョン番号と記憶された個々のバージョンの間に相違を識別することにより、変化したセグメントを識別することができる。ブロック７３５では単一のセグメント内の変化の識別を説明するが、２つ以上のセグメント内で同様に変化を識別してもよい。また、バージョン番号または通告メッセージに含まれる他の情報を利用して、リンク装置１１０に関連付けられた、新たに作動状態にされたセグメントを識別してもよい。

ブロック７４０で、図６のブロック６３０を参照して上述したのと同様にして、照会メッセージを生成し、識別されたセグメントに通信することができる。次いで、ブロック７４５で、通信した照会メッセージに対する応答が受信されるかどうかについて判定を行うことができる。例えば、タイミング閾値または所定の期間内に応答が受信されるかどうかについて判定を行うことができる。ブロック７４５で応答が受信されないと判定される場合は、動作はブロック７５０に進むことができ、そのセグメントがもはやアクティブでない、かつ／またはリンク装置１１０を介してコントローラ１０５に接続されていないと判定することができる。次いで、下記でより詳細に説明するブロック７８０に動作が進むことができ、制御システム１００に接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連付けられたリストおよび／またはプレゼンテーションを更新することができる。

一方、ブロック７４５で照会メッセージに対する応答が受信されたと判定される場合は、動作はブロック７５５に進むことができる。ブロック７５５で、受信した応答を、図６のブロック６５０の後に記憶された応答等、当該セグメントについて以前に受信された応答に関連付けられた記憶情報と比較することができる。ブロック７５５の比較に基づいて、変化が発生したフィールドバス装置１１５を識別することができる。例えば、変更されたフィールドバス装置１１５は、受信した照会応答と、当該セグメントについて記憶された個々の照会応答との相違を識別することによって識別することができる。ブロック７５５では単一のフィールドバス装置内の変化の識別を説明するが、同様にして２つ以上のフィールドバス装置内で変化を識別してもよい。また、新たに作動状態にされた、または接続されたフィールドバス装置を同様にして識別することもできる。

ブロック７６０で、図６のブロック６４５を参照して上記で説明したのと同様にして、識別されたフィールドバス装置１１５に対する装置照会メッセージを生成し、フィールドバス装置１１５に通信することができる。次いで、ブロック７６５で、通信した装置照会メッセージに対する応答が受信されるかどうかについて判定を行うことができる。例えば、タイミング閾値または所定の期間内に応答が受信されるかどうかについて判定を行うことができる。ブロック７６５で応答が受信されないと判定される場合は、動作はブロック７７０に進むことができ、フィールドバス装置１１５がもはやアクティブでない、かつ／またはリンク装置１１０を介してコントローラ１０５に接続されていないと判定することができる。次いで、下記でより詳細に説明するブロック７８０に動作が進むことができ、制御システム１００に接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連付けられたリストおよび／またはプレゼンテーションを更新することができる。

一方、ブロック７６５で装置照会メッセージに対する応答が受信されたと判定される場合は、動作はブロック７７５に進むことができる。ブロック７７５で、受信した応答を解析、かつ／または他の方法で利用してフィールドバス装置１１５に関連する情報を識別することができる。この点で、フィールドバス装置１１５の動作の変化を識別することができる。次いで動作はブロック７８０に進むことができる。

ブロック７８０で、制御システム１００に接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎに関連付けられたリストおよび／またはプレゼンテーションを更新することができる。例えば、新たに接続されたフィールドバス装置および／または新たに切断されたフィールドバス装置を識別することができる。リンク装置またはセグメントが切断されたと識別され（かつ、冗長なリンク装置および／またはセグメントが利用できない）場合は、そのリンク装置またはセグメントに接続された各フィールドバス装置はもはや接続されていないと判定することができる。また、１つまたは複数のフィールドバス装置の動作の変化を識別することができる。識別された変化に基づいて、図６のブロック６７０で当初生成されたリスト等、フィールドバス装置のリストおよび／またはプレゼンテーションを更新または改定することができる。この点で、接続されたフィールドバス装置の比較的正確なリストを動的に維持することができる。

必要に応じて、更新されたリストおよび／またはプレゼンテーションを、図１に示すワークステーションコンピュータ１３０等の１つまたは複数の受信者に通信することができる。特定の実施形態では、変化が識別された時に、更新された情報を受信者に通信することができる。他の実施形態では、変化が発生した旨の指示を受信者に通信することができ、その後、更新された情報を求める要求の受信に基づいて、更新情報を受信者に通信することができる。さらに他の実施形態では、更新された情報を周期的に受信者に通信するか、または更新情報を求める要求の受信に基づいて通信することができる。

方法７００は、ブロック７１５、７３０、７５０、または７７０のいずれかの後に終了することができる。

図７の方法７００は単一のリンク装置１１０に対する動作を説明するが、コントローラ１０５に接続された他のリンク装置１１０ａ〜ｎに対して必要に応じて同様の動作を行うことができる。この点で、コントローラ１０５に接続されたフィールドバス装置１１５ａ〜ｎのリストを動的に判定し、更新することができる。また、特定の実施形態では、新しいリンク装置から通告メッセージを受信することができ、そのリンク装置に関連付けられたセグメントおよびフィールドバス装置のリストを判定し、利用して、制御システム１００内に接続されたリンク装置１１５ａ〜ｎの以前に生成されたリストを更新することができる。

図６および図７の方法６００、７００で説明する動作は、必ずしも図６および図７に示す順序で行う必要はなく、代わりに任意の適切な順序で行ってよい。また、本発明の特定実施形態では、図６および図７に示すすべての要素または動作よりも多い、または少ない要素または動作を行ってよい。

図８は、本発明の各種実施形態により生成することができる、接続されたフィールドバス装置のプレゼンテーション８００の一例の図である。図８に示すように、生成されるプレゼンテーション８００は、コントローラ１０５に接続され、かつ／または制御システム１００内に接続されたリンク装置１１０ａ〜ｎ、セグメント、および／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを表す、ライブリスト、または動的に生成されるリスト、またはグラフィックプレゼンテーションとすることができる。

図８を参照すると、例示的プレゼンテーション８００は、コントローラ１０５に接続された３つのリンク装置を示す。第１のリンク装置には２つのフィールドバス装置が接続され、第２のリンク装置には３つのフィールドバス装置が接続され、第３のリンク装置には２つのフィールドバス装置が接続されている。図８の例示的プレゼンテーション８００を利用することにより、ワークステーションのユーザ（例えば制御システム１００の操作者）は、接続されたリンク装置１１０ａ〜ｎおよび／またはフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを識別することができる。この点で、ユーザは、各種のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを割り当てる、かつ／または制御システム１００に関連する各種診断を行うことができる。

図８に示すプレゼンテーション８００は単なる例として提供する。本発明の各種実施形態で必要に応じて、多種多様なプレゼンテーションを生成する、かつ／または受信側システムもしくは装置に提供することができる。それらのプレゼンテーションは、多種多様なレイアウトを利用する、かつ／または多種多様な情報を含むことができる。

冗長なリンク装置
本発明の特定実施形態では、フィールドバス装置と、図１に示すコントローラ１０５等の外部コントローラの間の通信を容易にするために複数の冗長なリンク装置を備えることができる。例えば、主要リンク装置および副リンク装置を備えることができる。主要リンク装置は、コントローラ１０５とのネットワーク接続性が失われたことを検出し、副リンク装置への通信制御の切り替えまたは移行を指示することができる。特定の実施形態では、副リンク装置と外部コントローラの間にネットワーク接続性が存在すると追加的に判定したことに基づいて切り替えを指示することができる。特定の実施形態で必要とされるように、副リンク装置は、移行後に主要装置として設定することができる。

図９は、本発明の各種実施形態により利用することが可能な制御システム９００の一例のブロック図である。制御システム９００は、１つまたは複数のコントローラ９０５（例えば中央コントローラ）および／もしくは制御装置、第１のリンク装置９１０、第２のリンク装置９１２、ならびに／または１つまたは複数のフィールドバス装置９１５ａ〜ｎを含むことができる。コントローラ９０５は、１つまたは複数の適切なネットワーク９２０または通信バスを介してリンク装置９１０、９１２と通信することができる。また、リンク装置９１０、９１２は、１つまたは複数の適切なバス９２５またはネットワークを介してフィールドバス装置９１５ａ〜ｎと通信することができる。

必要に応じて、第１のリンク装置９１０および第２のリンク装置９１２を含む任意の数のリンク装置を制御システム９００との関連で利用することができる。各リンク装置は、図１を参照して上述したリンク装置１１０と同様であってよい。本発明の一態様によれば、リンク装置９１０、９１２は、コントローラ９０５とフィールドバス装置９１５ａ〜ｎの間に冗長な通信能力および／または接続性を提供することができる。例えば、第１のリンク装置９１０または主要リンク装置は、コントローラ９０５と、主要リンク装置９１０に接続されたフィールドバス装置９１５ａ〜ｎの間の通信を制御することができる。コントローラ９０５とのネットワーク接続性が失われたと主要リンク装置９１０が判定したことに基づいて、主要リンク装置９１０は、第２のリンク装置９１２または副リンク装置に通信制御を移行するように構成することができる。特定の実施形態では、通信制御の移行は、さらに、副リンク装置９１０とコントローラ９０５の間になおネットワーク接続性が存在していると主要リンク装置９１０が判定したことに基づくことができる。

動作時、主要リンク装置９１０等のリンク装置は、コントローラ９０５に通信するために、タイミングメッセージ、マルチキャストメッセージ等のメッセージを送信または出力するように構成することができる。例えば、所定または事前に設定された時間間隔に従って、タイミングメッセージまたはマルチキャストメッセージを周期的に出力することができる。本発明の各種実施形態で、必要に応じて、およそ５００ミリ秒の時間間隔等、多種多様な時間間隔を利用することができる。特定の実施形態では、時間間隔は、コントローラ９０５、またはリンク装置９１０のユーザによって設定または確立することができる。特定の実施形態で必要とされるように、主要リンク装置９１０は、第２のタイミングメッセージを出力するように副リンク装置９１２に指示してもよい。あるいは、副リンク装置９１２は、主要リンク装置９１０と同様にして第２のタイミングメッセージを周期的に出力するように構成してもよい。

タイミングメッセージの出力後、主要リンク装置９１０は、メッセージに対する応答がコントローラ９０５から受信されるかどうかを判定することができる。例えば、リンク装置９１０は、特定のタイミング閾値期間内、またはメッセージが出力された時にリンク装置９１０によって開始されるタイマが満了する前に応答が受信されるかどうかを判定することができる。本発明の各種実施形態で、必要に応じて、多種多様なタイミング閾値および／または初期タイマ値を利用することができる。応答が受信されたと判定された場合は、リンク装置９１０は、自身の現在の動作状態を維持することができる。一方、応答が受信されないと判定された場合は、主要リンク装置９１０は、副リンク装置９１２への通信制御の切り替えまたは移行を指示することができる。必要に応じて、主要リンク装置９１０は、移行を開始または指示する前に、副リンク装置９１２とコントローラ９０５の間にネットワーク接続性が存在するかどうかを判定することができる。例えば、主要リンク装置９１０は、副リンク装置９１２が副リンク装置９１２から出力された第２のタイミングメッセージに対する応答をコントローラ９０５から受信したかどうかを判定するために、副リンク装置９１２を照会することができる。照会への応答に基づいて、主要リンク装置９１０は、第２のタイミングメッセージが副リンク装置９１２から出力されたかどうか、および／または第２のタイミングメッセージに対する応答が受信されたかどうかを判定することができる。第２のタイミングメッセージに対する応答が副リンク装置９１２に受信されなかったと判定された場合は、主要リンク装置９１０は移行を行わなくてよく、必要に応じて、エラーメッセージを生成するか、またはネットワーク接続性が失われたことを知らせるために何らかの他の制御動作を取ることができる。一方、第２のタイミングメッセージに対する応答が副リンク装置９１２に受信されたと判定された場合は、主要リンク装置９１０は、副リンク装置９１２への通信制御の移行を指示することができる。例えば、副リンク装置９１２を新しい主要リンク装置に指定することができる。この点で、主要リンク装置９１０とのネットワーク接続性が失われた場合でも、コントローラ９０５とフィールドバス装置９１５ａ〜ｎ間のネットワーク接続性を維持することができる。

引き続き図９を参照すると、任意の数のフィールドバス装置１１５ａ〜ｎを制御システム９００との関連で利用することができる。特定の実施形態では、各フィールドバス装置（装置９１５と総称する）は、ローカルフィールドバスネットワークまたはデータバス９２５を介して１つまたは複数のリンク装置９１０、９１２と通信することができる。この点で、フィールドバス装置９１５とコントローラ９０５間の通信をリンク装置９１０、９１２の１つまたは複数によって容易にすることができる。本発明の各種実施形態では、任意の数のＨ１フィールドバス装置および／または他の適切な装置を含む、多種多様な種類のフィールドバス装置を必要に応じて利用することができる。特定の実施形態では、フィールドバス装置９１５ａ〜ｎは、発電所またはプロセスプラント内の異なる箇所に分散または配置することができる。この点で、フィールドバス装置９１５ａ〜ｎを利用してプラントの各種側面および／または動作を監視および／または制御することができる。特定実施形態では、リンク装置９１０、９１２とフィールドバス装置９１５ａ〜ｎ間の通信は、フィールドバスプロトコルを使用して容易にすることができる。

引き続き図９を参照すると、１つまたは複数の図のネットワーク９２０は、リンク装置９１０、９１２とコントローラ９０５間の通信を容易にする任意の適切なネットワークまたはネットワークの組み合わせを含むことができる。同様に、フィールドバスデータバス９２５またはネットワークは、リンク装置９１０、９１２と、リンク装置９１０、９１２に接続されたフィールドバス装置９１５ａ〜ｎとの間の通信を容易にする任意の数の適切なデータバスおよび／またはローカルエリアネットワークを含むことができる。適切なネットワークおよび／またはデータバスの例には、これらに限定されないが、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネット、無線周波（ＲＦ）ネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）対応ネットワーク、任意の適切な有線ネットワーク、任意の適切なワイヤレスネットワーク、または有線ネットワークとワイヤレスネットワークの任意の適切な組み合わせが含まれる。イーサネット（商標）ネットワークを利用する実施形態等の本発明の特定実施形態では、１つまたは複数のイーサネット（商標）スイッチを備えることができる。イーサネット（商標）スイッチは、ネットワーク９２０内でデータをルーティングすることができる。各イーサネット（商標）スイッチは、ネットワーク９２０内のデータのルーティングを容易にするように動作することが可能なハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントを含むことができる。適切なイーサネット（商標）スイッチの例には、これらに限定されないが、ネットワークブリッジ、マルチレイヤスイッチ等が含まれる。

引き続き図９を参照すると、制御システム９００は、中央コントローラ等のコントローラ９０５を含むことができる。適切なコントローラのいくつかの例は、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ製造のＭａｒｋ（商標）ＶＩ制御システムおよびＭａｒｋ（商標）Ｖｉｅ制御システムである。コントローラ９０５は、制御システム９００の他のコンポーネントおよび／または制御システム９００で制御されるプラントもしくはシステムのコンポーネントと通信する、かつ／またはそれらを制御するように構成することができる。また、コントローラ９０５は、フィールドバス装置９１５ａ〜ｎおよび／またはリンク装置９１０、９１２の動作に関連するデータを受信して、受信したデータの少なくとも一部分を処理する、かつ／または、リンク装置９１０、９１２および／またはフィールドバス装置９１５ａ〜ｎに受信されるように１つまたは複数の制御信号もしくは他のメッセージを出力するように構成することができる。コントローラ９０５は、図１のコントローラ１０５を参照して上記で説明したものと同様のコンポーネントを含むことができる。そのため、コントローラ９０５は、任意の数のプロセッサ９４０、メモリ装置９４１、および／またはネットワークインタフェース装置９４２を含むことができる。メモリ装置９４１は、データファイル９４５、オペレーティングシステム９４６、制御モジュール９４７、フィールドバスＨＳＥプロトコル９５０、および／または制御システムプロトコル９５１等、多種多様なデータを記憶することができる。これらの各コンポーネントは、図１を参照して上記で説明したのと同様にして機能することができる。

引き続き図９を参照すると、主要リンク装置９１０は、リンク装置９１０の動作および／または副リンク装置９１２への切り替えもしくは移行を容易にする、任意の数のプロセッサ駆動型装置、および／または処理コンポーネントを含むことができる。例えば、主要リンク装置９１０は、任意の数の専用処理コンポーネント、コンピューティング装置、特定の機械、特定用途向け回路、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、マイクロコントローラ、ミニコンピュータ等を含むことができる。特定の実施形態では、主要リンク装置９１０の動作は、主要リンク装置９１０に関連付けられた１つまたは複数のプロセッサまたは処理コンポーネントで実行される、コンピュータ実行命令またはコンピュータ実装命令で制御することができる。命令は、本発明の各種実施形態で必要に応じて１つまたは複数のソフトウェアコンポーネントとして実施することができる。命令の実行で、主要リンク装置９１０の動作を制御するように、かつ／または副リンク装置９１２への切り替えもしくは移行を容易にするように動作することが可能な専用コンピュータまたは他の特定の機械を形成することができる。主要リンク装置９１０の動作を制御する１つまたは複数の処理コンポーネントは、主要リンク装置９１０に組み込むか、かつ／または１つまたは複数の適切なネットワークを介して主要リンク装置９１０と通信状態にすることができる。本発明の特定の実施形態では、主要リンク装置９１０の動作および／または制御は、数個の処理コンポーネントに分散することができる。

主要リンク装置９１０は、１つまたは複数のプロセッサ９５２、１つまたは複数のメモリ装置９５３、および１つまたは複数のネットワークインタフェース装置９５４もしくは通信インタフェース装置を含むことができる。１つまたは複数のメモリ装置９５３は、任意の適切なメモリ装置、例えばキャッシュ、読み取り専用メモリ装置、ランダムアクセスメモリ装置、磁気記憶装置等とすることができる。１つまたは複数のメモリ装置９５３は、主要リンク装置９１０で利用されるデータ、例えば、主要リンク装置９１０の動作に関連するデータ９５５、コントローラ９０５に関連するデータ、フィールドバス装置９１５ａ〜ｎに関連するデータ、タイミングメッセージの出力に関連するデータ等を記憶することができる。また、１つまたは複数のメモリ装置９５３は、実行可能命令、および／または、オペレーティングシステム９５６や切り替えモジュール９５７等、主要リンク装置９１０によって利用される各種プログラムモジュールを記憶することができる。また、必要に応じて、メモリ９５３は、コントローラ９０５やフィールドバス装置９１５ａ〜ｎ等の制御システム９００の他コンポーネントとの通信を容易にするフィールドバスプロトコルまたはＨＳＥプロトコルを記憶するように動作可能とすることができる。オペレーティングシステム（ＯＳ）９５６は、本発明の特定実施形態では必須でない場合もあるが、主要リンク装置９１０の全般的な動作を容易にする、かつ／または制御する実行可能命令および／またはプログラムモジュールを含むことができる。例えば、ＯＳ９５６は、プロセッサ９５２による他のソフトウェアプログラムおよび／またはプログラムモジュールの実行を容易にすることができる。

切り替えモジュール９５７は、タイミングメッセージまたはマルチキャストメッセージが主要リンク装置９１０、および必要に応じて副リンク装置１１２から出力される特定の時間または時点の判定または特定を容易にすることができる。例えば、切り替えモジュール９５７は、タイミングメッセージを出力する所定の時間間隔（例えば５００ミリ秒）を判定することができ、切り替えモジュール９５７は、タイミングメッセージが出力される時点を決定するために、その時間間隔をリンク装置のクロック信号と併せて利用することができる。そして切り替えモジュール９５７は、コントローラ９０５に通信するために、主要リンク装置９１０および必要に応じて副リンク装置９１２からタイミングメッセージを出力するように指示することができる。そして、切り替えモジュール９５７は、出力されたタイミングメッセージに対する応答が主要リンク装置９１０および／または副リンク装置９１２で受信されるかどうかを判定することができる。それらの判定については上記でより詳細に説明し、下記では続いて図１０を参照して説明するが、それらの判定に基づいて、切り替えモジュール９５７は、通信制御を副リンク装置９１２に切り替えるべきかどうかを判定することができる。移行を行うべきと判定された場合、切り替えモジュール９５７は、切り替えまたは移行を指示することができる。

切り替えモジュール９５７、９６７によって行うことが可能な動作の例は下記で図１０を参照してより詳細に説明する。

引き続き主要リンク装置９１０を参照すると、ネットワークインタフェース装置９５４は、ネットワーク９２０および／またはフィールドバスバス９２５への主要リンク装置９１０の接続を容易にすることができる。ネットワークインタフェース装置９５４は、任意の数の入出力カードおよび／またはネットワーク通信を容易にする他の装置を含むことができる。

引き続き図９を参照すると、副リンク装置９１２は、主要リンク装置９１０と同様のコンポーネントを含むことができる。例えば、副リンク装置９１２は、１つまたは複数のプロセッサ９６０もしくは処理コンポーネント、１つまたは複数のメモリ装置９６１、および／または１つまたは複数のネットワークインタフェース装置９６２もしくは通信インタフェース装置を含むことができる。これら各コンポーネントは、主要リンク装置９１０の対応するコンポーネントと同様に動作することができる。例えば、メモリ装置９６１は、主要リンク装置９１０の対応する要素と同様のデータファイル９６５、オペレーティングシステム９６６、および／または切り替えモジュール９６７を記憶するように構成することができる。

動作時、副リンク装置９１２は、コントローラ９０５に受信されるタイミングメッセージまたはマルチキャストメッセージを出力するように構成またはプログラムすることができる。特定の実施形態では、メッセージは、主要リンク装置９１０に関して上記で説明したのと同様に周期的に出力することができる。他の実施形態では、メッセージは、主要リンク装置９１０からの指示で出力することができる。そして、副リンク装置９１２は、主要リンク装置９１０に関して上記で説明したのと同様に、タイミングメッセージに対する応答がコントローラ９０５から受信されたかどうかを判定することができる。この判定に基づいて、副リンク装置９１２は、応答が受信されたかどうかの指示を記憶することができる。副リンク装置９１２はさらに、副リンク装置９１２がタイミングメッセージへの応答を受信したかどうかに関連する照会メッセージを主要リンク装置９１０から受信するように構成することができ、副リンク装置９１２は、照会メッセージに対して、応答が受信されたか否かの指示を主要リンク装置９１０に通信することができる。あるいは、特定実施形態では、副リンク装置９１２は、主要リンク装置９１０から照会メッセージを受信することなく、タイミングメッセージへの応答が受信されたかどうかの指示を出力してもよい。そして、主要リンク装置９１０は、副リンク装置９１２に通信制御を切り替えるべきかどうかを判定するために、受信した指示を利用することができる。

本発明の特定実施形態では、１つまたは複数のワークステーション９３０を備えることができる。必要に応じて、それらのワークステーション９３０は、制御システム９００と制御システム９００の１人または複数の操作者の間のヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）を提供することができる。例えば、ワークステーション９３０は、制御システム９００の動作に関連するユーザ入力および／またはユーザコマンドの受信を容易にすることができる。すなわち、ワークステーション９３０は、コントローラ９０５とのユーザ対話を容易にすることができる。また、ワークステーション９３０は、接続されたフィールドバス装置９１５ａ〜ｎに関連するプレゼンテーション等のデータをコントローラ９０５から受信するように構成することができる。ワークステーション９３０はさらに、受信したデータの少なくとも一部分を、モニタ等の適切な表示装置を介してユーザに表示するように構成することができる。ワークステーション９３０は、図１のワークステーション１３０について上述したコンポーネントと同様のコンポーネントを含むことができる。

必要に応じて、本発明の実施形態は、図９に示すコンポーネントよりも多い、または少ないコンポーネントを備える制御システム９００を含むことができる。図９の制御システム９００は、単なる例として提供する。

図１０は、本発明の例示的実施形態による、少なくとも１つのフィールドバス装置と外部コントローラまたは外部制御システムとの間の通信を容易にする一例示的方法１００のフローチャートである。方法１０００は、図９に示す主要リンク装置９１０や副リンク装置９１２等の適切なリンク装置によって行うことができる。方法はブロック１００５で開始することができる。

ブロック１００５で、主要リンク装置９１０または第１のリンク装置を初期化することができる。主要リンク装置９１０は、図９に示すフィールドバス装置９１５ａ〜ｎ等の任意の数のフィールドバス装置と、図９に示すコントローラ９０５等の外部コントローラとの間の通信を容易にすることができる。特定の実施形態で必要に応じて、副リンク装置９１２または第２のリンク装置もブロック１００５で初期化してよい。副リンク装置９１２もフィールドバス装置９１５ａ〜ｎとコントローラ９０５の間の通信を容易にすることができる。例えば、副リンク装置９１２は、主要リンク装置９１０で提供される通信能力に加えて冗長な通信能力を提供することができる。

ブロック１０１０で、主要リンク装置９１０は、コントローラ９０５に通信するためにタイミングメッセージやマルチキャストメッセージ等のメッセージが主要リンク装置９１０から出力される特定の時間または時点を特定することができる。特定の実施形態では、主要リンク装置９１０は、周期的にタイミングメッセージを出力するように構成またはプログラムしてもよい。例えば、タイミングメッセージは、およそ５００ミリ秒の間隔または他の適切な間隔等、所定の時間間隔に従って周期的に出力することができる。主要リンク装置９１０は、タイミングメッセージが出力される次の特定の時間または次の時点を特定するために所定の時間間隔を利用することができる。

ブロック１０１５で、主要リンク装置９１０は、コントローラ９０５に通信するため、またはコントローラ９０５に受信されるように、タイミングメッセージまたはマルチキャストメッセージを出力することができる。例えば、主要リンク装置９１０は、特定された特定の時間または時点に達したことを判定することができ、主要リンク装置９１０は、その判定に基づいてタイミングメッセージを出力することができる。本発明の特定実施形態では必須でない場合もあるブロック１０２０で、主要リンク装置９１０は、追加的に、コントローラ９０５に受信されるようにタイミングメッセージを出力するよう副リンク装置９１２に指示することができる。例えば、主要リンク装置９１０は、タイミングメッセージを出力する命令を副リンク装置９１２に通信することができる。あるいは、副リンク装置９１２は、主要リンク装置９１０に利用されるのと同様の方式で周期的にタイミングメッセージを出力するように構成してもよい。

ブロック１０２５で、主要リンク装置９１０は応答タイマを開始することができる。応答タイマは、主要リンク装置９１０とコントローラ９０５の間に適正なネットワーク接続性が確立されていることを知らせるために、出力されたタイミングメッセージへの応答がコントローラ９０５から受信されるべき期間を監視するために利用することができる。特定実施形態では、タイマは、およそゼロから計数するタイマとすることができ、タイマの値を所定の閾値と比較することができる。他の実施形態では、タイマは、所定の閾値に設定された初期値を有することができ、タイマはゼロまでカウントダウンするように構成することもできる。いずれの場合も、タイミングメッセージへの応答が所定の時間間隔内、または適正なネットワーク接続性に関連付けられた期間内に受信されるかどうかを判定するためにタイマを利用することができる。本発明の各種実施形態で、必要に応じて多種多様な時間間隔または期間を利用することができる。

ブロック１０３０で、タイマが満了したかどうか、またはタイマの値が閾値に達したかどうかについて主要リンク装置９１０で判定を行うことができる。ブロック１０３０でタイマが満了していない、または閾値に達していないと判定された場合は、動作はブロック１０３５に進むことができる。ブロック１０３５で、出力されたタイミングメッセージに対する応答がコントローラ９０５から受信されたかどうかについて判定を行うことができる。ブロック１０３５で応答が受信されたと判定された場合は、動作は上記のブロック１０１０に進むことができる。一方、ブロック１０３５で応答が受信されていないと判定された場合は、動作はブロック１０３０に進み、主要リンク装置９１０はタイマの監視を続けることができる。

一方、ブロック１０３０でタイマが満了した、または閾値に達したと判定された場合は、主要リンク装置９１０とコントローラ９０５間に適正なネットワーク接続性が確立されていないと判定することができる。必要に応じて、特定実施形態では、主要リンク装置９１０は、適正なネットワーク接続性が利用できない、または確立されていないと判定する前に、２つのメッセージや３つのメッセージ等、複数の連続したタイミングメッセージにわたって応答が受信されないことを判定することができる。いずれの場合も、主要リンク装置９１０とコントローラ９０５間に適正なネットワーク接続性が利用できない、または確立されていないと判定されると、動作はブロック１０４５に進むことができる。

ブロック１０４５で、主要リンク装置９１０は、副リンク装置９１２から出力された第２のタイミングメッセージに対する応答が副リンク装置９１２でコントローラ９０５から受信されたかどうかを判定するために、副リンク装置９１２を照会することができる。例えば、主要リンク装置９１０は、第２のタイミングメッセージが副リンク装置９１２から出力されたかどうか、および／または第２のタイミングメッセージに対する応答が副リンク装置９１２で受信されたかどうかの指示を含むデータを主要リンク装置に提供させる命令を含む照会メッセージを生成することができる。生成されると、照会メッセージは、副リンク装置９１２に通信するために主要リンク装置９１０から出力することができる。特定実施形態では、主要リンク装置９１０は次いで、副リンク装置９１０から照会メッセージへの応答を受信することができる。副リンク装置９１２を照会する代わりに、主要リンク装置９１０は、第２のタイミングメッセージに対する応答が副リンク装置９１０で受信されたかどうかに関して、副リンク装置９１２から指示が受信されたかどうかを判定することができる。

ブロック１０５０で、副リンク装置９１２が第２のタイミングメッセージへの応答をコントローラ９０５から受信したかどうかについて判定を行うことができる。例えば、第２のタイミングメッセージに関連する情報が副リンク装置９１２から受信されたかどうか、および／または、受信した情報が、第２のタイミングメッセージへの応答が受信されたことを示すかどうかを判定することができる。この点で、副リンク装置９１２とコントローラ９０５の間にネットワーク接続性が確立されているかどうかについて判定を行うことができる。ブロック１０５０で副リンク装置９１２が第２のタイミングメッセージに対する応答を受信していないと判定された場合は、副リンク装置９１２に通信制御を切り替えずに動作が終了することができる。また、必要に応じて、主要リンク装置９１０は、コントローラ９０５とフィールドバス装置９１５ａ〜ｎの間のネットワーク接続性が失われたことを知らせるために、１つまたは複数の制御行動を取ることができる。例えば、主要リンク装置９１０は、コントローラ９０５、ワークステーション９３０、および／または、発電所やプロセスプラントの操作者または管理者に関連付けられた移動装置等の別の装置に受信されるように、１つまたは複数のネットワーク接続性エラーメッセージを出力することができる。

一方、ブロック１０５０で第２のタイミングメッセージへの応答を副リンク装置が受信したと判定された場合は、動作はブロック１０５５に進むことができる。ブロック１０５５で、主要リンク装置９１０は、副リンク装置９１２への通信制御の切り替えまたは移行を指示することができる。例えば、主要リンク装置９１０は、副リンク装置９１２に通信制御を引き継ぐように命令する制御信号を副リンク装置９１２に通信することができる。この点で、コントローラ９０５とフィールドバス装置９１５ａ〜ｎ間の継続的なネットワーク接続性および／または通信を維持することができる。必要に応じて、副リンク装置９１２を新たな主要リンク装置として設定することができる。そして、副リンク装置９１２は、図１０の方法１０００に示す動作の一部またはすべてを行うことができる。

方法１０００はブロック１０５０または１０５５の後に終了することができる。

図１０に示す方法１０００では、外部コントローラ９０５と１つまたは複数のフィールドバス装置９１５ａ〜ｎの間の通信を容易にする２つのリンク装置９１０、９１２を切り替えるための方法を説明するが、本発明の各種実施形態では、必要に応じて、任意の数の冗長なリンク装置（例えば３つのリンク装置、４つのリンク装置等）を利用してよい。また、特定の実施形態では、リンク装置９１０に関連付けられた冗長なセグメントの切り替えにも同様の方法を利用することができる。例えば、リンク装置９１０に関連付けられた複数のセグメントに１つまたは複数のフィールドバス装置９１５ａ〜ｎを接続することができる。主要セグメントとフィールドバス装置９１５ａ〜ｎの間のネットワーク通信が失われたことの検出に基づいて、副セグメントに通信制御を切り替える、または移行することができる。この点で、主要セグメントとフィールドバス装置９１５ａ〜ｎの間にネットワーク接続性の消失がある場合に、リンク装置９１０とフィールドバス装置９１５ａ〜ｎの間の通信を維持することができる。

図１０の方法１０００に記載される動作は、必ずしも図１０に示す順序で行う必要はなく、任意の適切な順序で行ってよい。また、本発明の特定実施形態では、図１０に示すすべての要素または動作よりも多い、または少ない要素または動作を行ってよい。

本発明について、上記で、本発明の例示的実施形態によるシステム、方法、装置、および／またはコンピュータプログラム製品のブロック図および流れ図を参照して説明した。ブロック図および流れ図の１つまたは複数のブロック、ならびにブロック図および流れ図のブロックの組み合わせは、それぞれコンピュータ実行可能プログラム命令で実装できることが理解されよう。同様に、本発明の一部の実施形態によれば、ブロック図および流れ図の一部ブロックは必ずしも提示した順序で行う必要はなく、または全く行わなくともよい。

それらのコンピュータ実行可能プログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、プロセッサ、または他のプログラム可能なデータ処理装置にロードして特定の機械を生成することができ、コンピュータ、プロセッサ、または他のプログラム可能な処理装置で実行される命令が、フローチャートのブロックに記される１つまたは複数の機能を実装する手段を形成する。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読メモリに記憶することもでき、それらの命令でコンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置に特定の方式で機能するように指示して、コンピュータ可読メモリに記憶された命令で、流れ図のブロックに記される１つまたは複数の機能を実装する命令手段を含む製造物品を形成する。一例として、本発明の実施形態は、コンピュータ可読プログラムコードまたはプログラム命令が実施されたコンピュータ使用可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品を提供することができ、コンピュータ可読プログラムコードは、実行されて流れ図のブロックに記される１つまたは複数の機能を実装するようになされる。コンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置にロードして、一連の動作要素またはステップをコンピュータまたは他のプログラム可能装置で行わせてコンピュータ実装プロセスを形成することもでき、コンピュータまたは他のプログラム可能装置で実行される命令が、流れ図のブロックに記される機能を実装する要素またはステップを提供する。

したがって、ブロック図および流れ図のブロックは、それらに記された機能を行う手段の組み合わせ、記された機能を行う要素またはステップの組み合わせ、および、記された機能を行うプログラム命令手段をサポートする。ブロック図および流れ図の各ブロック、ならびにブロック図および流れ図のブロックの組み合わせは、それらに記された機能、要素もしくはステップを行う専用、ハードウェアベースのコンピュータシステム、または専用ハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせにより実装できることも理解されよう。

本発明について現時点で最も実際的と考えられる事柄および各種実施形態との関係で説明したが、本発明は開示される実施形態に限定されず、反対に、特許請求の範囲内に含まれる各種の変更および均等構成を包含することを意図されることを理解されたい。

この書面による説明では例を使用して最良の形態を含む本発明を開示し、また当業者が、装置またはシステムの作成および使用ならびに組み込まれる方法の実行を含めて本発明を実施することを可能にする。本発明の特許可能範囲は、特許請求の範囲に定義され、当業者に想到される他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の字義通りの文言とごくわずかに異なる均等構造要素を含む場合は、特許請求の範囲にあるものとする。

１００ システム
１０５ コントローラ
１１０ａ〜ｎ リンク装置
１１５ａ〜ｎ フィールドバス装置
１２０ ネットワーク
１２５ａ〜ｎ バス
１３０ ワークステーション
１４０ プロセッサ
１４１ メモリ
１４２ ネットワークインタフェース装置
１４５ データファイル
１４６ オペレーティングシステム
１４７ 制御モジュール
１４８ ライブリストモジュール
１５０ フィールドバスプロトコルまたはＨＳＥプロトコル
１５１ 制御システムプロトコル
２００ 方法
２０５ ブロック
２１０ ブロック
２１５ ブロック
２２０ ブロック
２２５ ブロック
２３０ ブロック
２３５ ブロック
２４０ ブロック
２４５ ブロック
２５０ ブロック
２５５ ブロック
２６０ ブロック
２６５ ブロック
２７０ ブロック
３００ 方法
３０５ ブロック
３１０ ブロック
３１５ ブロック
３２０ ブロック
３２５ ブロック
３３０ ブロック
３３５ ブロック
３４０ ブロック
３４５ ブロック
３５０ ブロック
３５５ ブロック
３６０ ブロック
３６５ ブロック
３７０ ブロック
３７５ ブロック
３８０ ブロック
４０５ ブロック
４１０ ブロック
４１５ ブロック
４２０ ブロック
４２５ ブロック
５００ 方法
５０５ ブロック
５１０ ブロック
５１５ ブロック
５２０ ブロック
５２５ ブロック
５３０ ブロック
５３５ ブロック
５４０ ブロック
５４５ ブロック
６００ 方法
６０５ ブロック
６１０ ブロック
６１５ ブロック
６２０ ブロック
６２５ ブロック
６３０ ブロック
６３５ ブロック
６４０ ブロック
６４５ ブロック
６５０ ブロック
６５５ ブロック
６６０ ブロック
６６５ ブロック
６７０ ブロック
７００ 方法
７０５ ブロック
７１０ ブロック
７１５ ブロック
７２０ ブロック
７２５ ブロック
７３０ ブロック
７３５ ブロック
７４０ ブロック
７４５ ブロック
７５０ ブロック
７５５ ブロック
７６０ ブロック
７６５ ブロック
７７０ ブロック
７７５ ブロック
７８０ ブロック
８００ プレゼンテーション
９００ 制御システム
９０５ コントローラ
９１０ 第１のリンク装置
９１２ 第２のリンク装置
９１５ａ〜ｎ フィールドバス装置
９２０ ネットワーク
９２５ バス
９４０ プロセッサ
９４１ メモリ
９４２ ネットワークインタフェース装置
９４５ データファイル
９４６ オペレーティングシステム
９４７ 制御モジュール
９５０ フィールドバスＨＳＥプロトコル
９５１ 制御システムプロトコル
１０００ 方法
１００５ ブロック
１０１０ ブロック
１０１５ ブロック
１０２０ ブロック
１０２５ ブロック
１０３０ ブロック
１０３５ ブロック
１０４５ ブロック
１０５０ ブロック
１０５５ ブロック

Claims (10)

1. フィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）の制御を同期させる方法（２００）であって、
   １つまたは複数のコンピュータを備えたコントローラ（１０５）により、前記コントローラ（１０５）と直接または間接的に通信する少なくとも１つのフィールドバス装置（１１５）についてのタイミング情報を含むメッセージを受信する（２１０）ステップと、
   前記コントローラ（１０５）により、前記受信したメッセージに含まれる情報に基づいて、前記少なくとも１つのフィールドバス装置（１１５）の現在の動作サイクルの開始時間を判定する（２３０）ステップと、
   前記コントローラ（１０５）により、前記現在の動作サイクルの前記開始時間および継続時間に基づいて、前記コントローラ（１０５）から出力された制御メッセージが前記現在の動作サイクル中に前記少なくとも１つのフィールドバス装置（１１５）に受信されるように前記コントローラ（１０５）が前記少なくとも１つのフィールドバス装置（１１５）に対する制御機能を実行する特定の時間を判定する（２３５）ステップと
   を含む方法（２００）。
2. 現在の動作サイクルの開始時間を判定する（２３０）ステップが、
   前記受信したメッセージに含まれる前記情報に基づいて、前記少なくとも１つのフィールドバス装置の現在の動作時間を判定するステップと、
   前記現在の動作時間に基づいて前記開始時間を判定するステップと
   を含む請求項１記載の方法（２００）。
3. 前記コントローラ（１０５）により、前記少なくとも１つのフィールドバス装置（１１５）に対する前記制御機能を実行する（２４５）ステップと、
   前記コントローラ（１０５）により、前記少なくとも１つのフィールドバス装置（１１５）に通信するために少なくとも１つの制御メッセージを出力する（２４５）ステップと
   をさらに含む請求項１記載の方法（２００）。
4. フィールドバスプロトコル（１５０）以外のプロトコルに従ってフォーマットされた第１のコマンドを外部コンピュータ（１３０）から前記コントローラ（１０５）により受信する（４０５）ステップと、
   前記コントローラ（１０５）により、前記受信したコマンドが前記フィールドバス装置（１１５）に関連付けられていると判定する（４１０）ステップと、
   前記判定および前記受信した第１のコマンドに含まれる情報に基づいて、前記フィールドバスプロトコル（１５０）に従ってフォーマットされた第２のコマンドを前記コントローラ（１０５）により生成する（４２０）ステップと、
   前記フィールドバス装置（１１５）に通信するために前記生成した第２のコマンドを前記コントローラ（１０５）により出力する（４２５）ステップと
   をさらに含む請求項１記載の方法（２００）。
5. 前記受信した第１のコマンドが前記フィールドバス装置（１１５）に関連付けられていると判定する（４１０）ステップが、
   前記受信した第１のコマンドに含まれる変数を識別する（５１０）ステップと、
   前記識別された変数が前記フィールドバス装置（１１５）に関連付けられていると判定する（５１５）ステップと
   を含む請求項４記載の方法（２００）。
6. 第１のコマンドを受信する（４０５）ステップが、前記フィールドバス装置（１１５）に関連付けられた変数に値を書き込ませる第１のコマンドを受信する（５０５）を受信することを含み、
   前記コントローラ（１０５）により、前記変数への書き込みが前記外部コンピュータ（１３０）に許可されるかどうかを判定する（５２０）ステップ
   をさらに含む請求項４記載の方法（２００）。
7. １つまたは複数の個々のリンク装置（１１０ａ〜ｎ）から前記コントローラ（１０５）で１つまたは複数のメッセージを受信する（６１５）ステップであって、各前記１つまたは複数のメッセージは、前記個々のリンク装置（１１０ａ〜ｎ）の複数のセグメントに関連する情報を含み、各前記複数のセグメントは、１つまたは複数のフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）を接続することができる通信チャネルを備える、ステップと、
   前記コントローラ（１０５）により、各前記１つまたは複数の受信メッセージを解析して（６２０）、１つまたは複数のフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）が接続されている各個々のリンク装置（１１０ａ〜ｎ）の前記複数のセグメントの１つまたは複数を識別するステップと、
   前記識別された１つまたは複数のセグメント各々について、当該セグメントに接続されている前記１つまたは複数のフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）に関連する情報を要求する個々の照会メッセージを前記コントローラ（１０５）により生成する（６３０）ステップと、
   前記コントローラ（１０５）により、前記個々の照会メッセージを各前記識別された１つまたは複数のセグメントに通信する（６３０）ステップと、
   前記１つまたは複数の照会メッセージに対して、１つまたは複数の個々の応答を前記コントローラ（１０５）によって受信する（６３５）ステップであって、各応答は、前記セグメントに接続されている前記１つまたは複数のフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）に関連する情報を含む、ステップと、
   前記１つまたは複数の個々の応答に基づいて、前記少なくとも１つのフィールドバス装置１１５を含む、前記制御システム（１００）に含まれる１つまたは複数のフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）の一覧を前記コントローラ（１０５）により作成する（６７０）ステップと
   をさらに含む請求項１記載の方法（２００）。
8. 前記１つまたは複数の個々のリンク装置（１１０ａ〜ｎ）から受信した前記１つまたは複数のメッセージに関連する情報を前記コントローラ（１０５）により記憶するステップと、
   前記１つまたは複数のリンク装置（１１０ａ〜ｎ）の１つから、前記リンク装置（１１０ａ〜ｎ）の前記複数のセグメントに関連する情報を含む第２のメッセージを受信する（７１０）ステップと、
   前記第２のメッセージに含まれる前記情報の少なくとも一部を前記記憶された情報の少なくとも一部と比較する（７２０）ステップと、
   前記比較に基づいて、前記リンク装置（１１０ａ〜ｎ）の前記複数のセグメントに接続されている前記１つまたは複数のフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）が変化したと判定する（７２５）ステップと
   をさらに含む請求項７記載の方法（２００）。
9. 前記リンク装置（１１０ａ〜ｎ）の前記複数のセグメントに接続されている前記１つまたは複数のフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）が変化した旨の判定に基づいて、１つまたは複数のフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）の前記一覧を更新する（７８０）ステップ
   をさらに含む請求項８記載の方法（２００）。
10. リンク装置（１１０）が、前記コントローラ（１０５）と前記少なくとも１つのフィールドバス装置（１１５）との間の通信を容易にし、前記リンク装置（１１０）は、
    前記コントローラ（１０５）にタイミングメッセージを通信し（１０１５）、
    前記タイミングメッセージに対する応答が前記コントローラ（１０５）から受信されたかどうかを判定し（１０３５）、
    前記判定に基づいて、前記コントローラ（１０５）と前記少なくとも１つのフィールドバス装置（１１５ａ〜ｎ）との間の通信を容易にする第２のリンク装置（１１２）に通信制御を切り替えることを指示する（１０５５）
    ように構成される請求項１記載の方法（２００）。

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