JP2013030187A - プロセス制御システムにおいてフィールド装置をコントローラに通信可能な状態で連結する機器および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の機器は、第1の通信プロトコルを使用して、フィールド装置112a〜c、から第1の情報を受信するように構成された第1のインターフェースを含む。また、第1のインターフェースに通信可能に連結され、第2の通信プロトコルを使用してバスを介して通信するために第1の情報をコード化するように構成された通信プロセッサを含む。さらに、通信プロセッサおよびバスに通信可能に連結され、第2の通信プロトコルを使用してバスを介して第1の情報を通信するように構成された第2のインターフェースを含む。該バスは、別のフィールド装置116a〜cに関連した第2の情報を通信するために第2の通信プロトコルを使用するように構成されている。
【選択図】図1A
Description
イヤレス通信手段使って通信可能にプロセス制御素子に連結されるところの、フィールド装置を複数含み得る。フィールド装置の中には、比較的単純なコマンド且つ又は通信(例
えば、ON指令およびOFF指令)を使用して作動するように構成されるものもあれば、(単純な指令を含みえる又は含みえない)さらに多くの指令且つ又はさらに多くの通信情報を必要とするより複雑なものもある。例えば、より複雑なフィールド装置は、例えばHART(Highway Addressable Remote Transducer)通信プロトコルを使用してアナログ値の上に重
畳したデジタル通信でアナログ値を通信しうる。その他のフィールド装置は完全にデジタル通信(例えば、FOUNDATION Fieldbus通信プロトコル)を使用できる。
ドおよび各々の通信媒体(例えば、二線式ケーブル、ワイヤレス回線、または光ファイバ
ー)を介してプロセス制御素子に連結される。よって、プロセス制御素子に複数のフィー
ルド装置を通信可能に連結するためには、複数の通信媒体が必要となる。多くの場合フィールド装置に連結された複数の通信媒体は、一つ又は複数のI/Oカードを介してプロセス
制御素子にフィールド装置を通信可能に連結するのに使用されるマルチ電導体ケーブルの各々の通信媒体(例えば、各々の二線式電導体)に複数の通信媒体が連結されるところの、一つ又は複数のフィールド中継ボックスを経由して配線されている。
ロトコルを使用してバスを介して通信するために第1の情報をコード化するように構成された通信プロセッサを含む。また、実施例として挙げられる機器は、通信プロセッサおよびバスに通信可能に連結され、第2の通信プロトコルを使用してバスを介して第1の情報を通信するように構成された第2のインターフェースを含む。該バスは、別のフィールド装置に関連した第2の情報を通信するために第2の通信プロトコルを使用するように構成される。
は、ハードウェアにおいてのみ、またはソフトウェアにおいてのみ、あるいはハードウェアとソフトウェアのいかなる組合せにおいて具体化できるものと考慮される。よって、実施例として挙げられる機器およびシステムが以下において説明されているが、通常の技術を有する当業者であれば、ここに提供される実施例がこれらの機器およびシステムを実施する唯一の手段ではないことが一目瞭然のはずである。
08)、プロセスコントローラ・エリア(例えば、図1Aのプロセスコントローラ・エリア110)、終端エリア(例えば、図1Aの終端エリア140)、および一つ又は複数のプロ
セスエリア(例えば、図1Aのプロセスエリア114および118)を含む。プロセスエリアには、(例えば、化学薬品処理工程、石油精製、製薬工程、紙・パルプ工程などの)特定のプロセスの実行に関連した(例えば、バルブの制御、モータの制御、ボイラーの制御、
モニターでの監視、パラメータの測定などの)諸操作を行なう複数のフィールド装置が含
まれている。プロセスエリアの中には、苛酷な環境条件(例えば、比較的高い温度、空気
中に浮遊する毒素、危険な放射能レベルなど)により人間がアクセス出来ない区域もいく
つかある。制御室は一般に、人間が安全にアクセスできる環境内にあり、一つ又は複数のワークステーションを含む。ワークステーションには、例えば変数値の変更やプロセス制御機能などによるプロセス制御システムの制御機能にユーザ(例えば、エンジニアやオペ
レータなど)がアクセスできるようにするユーザアプリケーションが含まれている。プロ
セスコントローラ・エリアは、制御室のワークステーションに通信可能に連結された一つ又は複数のコントローラを含む。コントローラは、ワークステーションを介して実施されるプロセス制御法を実行することによりプロセスエリア内のフィールド装置の制御を自動化する。実施例として挙げられるプロセス実施方法には、圧力センサーフィールド装置を使用して圧力を測定し、圧力測定に基づいて流動バルブを開閉する指令をバルブ・ポジショナに対して自動的に送信することが関与する。終端エリアは、コントローラがプロセスエリアのフィールド装置と通信することを可能にするマーシャリング・キャビネットを含む。特に、マーシャリング・キャビネットは、フィールド装置からコントローラに通信可能に連結された一つ又は複数のI/Oカードに信号をマーシャリングする、整理する、また
は送信(routing)するのに使用される複数の終端モジュールを含む。I/Oカードはフィールド装置から受信した情報をコントローラと互換性のある形式に翻訳し、コントローラからの情報をフィールド装置と互換性を持つ形式に翻訳する。
トローラ、プログラム可能論理制御装置など)に通信可能に連結された各々のI/Oカード間の別のバス(例えば、ワイヤ、ケーブルまたは回路)を使用することが関与する。I/Oカー
ドは、コントローラとフィールド装置間で通信される情報を翻訳または変換することにより、異なるフィールド装置通信プロトコルおよび異なるデータタイプまたは信号タイプ(
例えば、アナログ入力(AI)データタイプ、アナログ出力(AO)データタイプ、離散的出力(DI)データタイプ、離散的入力(DO)データタイプ、デジタル入力データタイプ、そしてデジタル出力データタイプ)に関連した複数のフィールド装置にコントローラを通信可能に連
結することを可能にする。例えば、I/Oカードは、当該のフィールド装置に関連したフィ
ールド装置通信プロトコルを用いて該フィールド装置と情報を交換するように構成された一つ又は複数のフィールド装置インターフェースを備えてもよい。別の異なるフィールド装置インターフェースは異なるチャンネル・タイプ(例えば、アナログ入力(AI)チャンネ
ル・タイプ、アナログ出力(AO)チャンネル・タイプ、離散的出力(DI)チャンネル・タイプ、離散的入力(DO)チャンネル・タイプ、デジタル入力チャンネル・タイプおよびデジタル出力チャンネル・タイプ)を介して通信する。また、I/Oカードは、フィールド装置から受信した情報(例えば、電圧レベル)を、フィールド装置の制御に関連した操作を行なうためにコントローラが使用できる情報(例えば、圧力測定値)に変換できる。公知の技法は、複数のフィールド装置をI/Oカードに通信可能に連結するために一束のワイヤまたはバス(例えば、複芯のケーブル)を必要とする。各フィールド装置をI/Oカードに通信可能に連結するために別のバスを使用する公知の技法とは異なり、ここに実施例として記載される機器および方法は、フィールド装置をI/Oカードに通信可能に連結するために終端パネルおよ
びI/Oカードの間で通信可能に連結された一本のバス(例えば、導電性通信媒質、光通信媒体、ワイヤレス通信媒体)を使用するとともに、複数のフィールド装置を終端パネル(例えば、マーシャリング・キャビネット)で終端処理することにより、フィールド装置をI/Oカードに通信可能に連結する際に使用しうる。
ニバーサルI/Oバス(例えば、共通または共有通信バス)の実施例として挙げられるものを
使用することが関与する。それぞれの終端モジュールは、各々のフィールド装置バス(例
えば、アナログ・バスまたはデジタル・バス)を使用して各々の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。終端モジュールは、フィールド装置バスを介してフィールド装置からフィールド装置情報を受信するように構成されており、例えばフィールド装置情報をパケット化してユニバーサルI/Oバスを介してI/Oカードにそのパケット化された情報を通信することによりユニバーサルI/Oバスを介してI/Oカードにフィールド装置情報を通信する。フィールド装置情報には、例えば、フィールド装置識別情報(例えば、装置
タグ、電子シリアル番号など)、フィールド装置状態情報(例えば、通信状態、健全性診断情報(開ループ、短絡など))、フィールド装置活性情報(例えば、プロセス変量(PV)値)
、フィールド装置記述情報(例えば、バルブ作動装置、温度センサ、圧力センサ、流動セ
ンサなどを例とするフィールド装置のタイプまたは機能など)、フィールド装置接続構成
情報(例えば、マルチドロップ・バス接続、二地点間接続など)、フィールド装置バスまたはセグメント識別情報(例えば、フィールド装置が終端モジュールに通信可能に連結され
る際に経由するフィールド装置バスまたはフィールド装置のセグメント)、且つ又はフィ
ールド装置データタイプ情報(例えば、特定のフィールド装置により使用されるデータタ
イプを示すデータタイプ記述子)を含みうる。I/Oカードは、ユニバーサルI/Oバスを介し
て受信したフィールド装置情報を抽出してコントローラにフィールド装置情報を通信でき、よってその後、それ以降に行う分析のために該情報のうちのいくつかまたはすべてを一つ又は複数のワークステーション端末に通信できる。
ィールド装置情報をパケット化して、複数の終端モジュールにパケット化されたフィールド装置情報を通信できる。その後、終端モジュールの各々は、各々のI/Oカードから受信
したパケット化通信情報から各々のフィールド装置情報を抽出または非パケット化し、各々のフィールド装置にフィールド装置情報を通信できる。
キャビネット)は、そのそれぞれが異なるフィールド装置に通信可能に連結される複数の
終端モジュールを受信するように(例えば、接続するように)構成される。どの終端モジュールがどのフィールド装置に接続されているのかを終端パネルに示すために、各終端モジュールには終端ラベラー(またはタグ付けシステム)が備えられている。終端ラベラーは、どのフィールド装置(複数可)が終端ラベラーに対応する終端モジュールに接続されているかを判断するための電子表示装置(例えば、液晶ディスプレー(LCD))および構成素子を含む。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいては、表示部が、終端モジュールの代わりに終端パネルに取り付けられる。各表示部は各々の終端モジュール・ソケットに取り付けられる。このように、終端モジュールが終端パネルから取り除かれると、対応する表示部は、それ以降に接続される終端モジュールが使用できるようにパネル上に残される。
クステーション102を含む。LAN106は所望のあらゆる通信媒体およびプロトコルを使用して実施されうる。例えば、LAN 106は、ハードワイヤードまたはワイヤレ
スEthernet通信プロトコルに基づきうる。しかしながら、その他の適切な有線または無線通信媒体およびプロトコルも使用しうる。ワークステーション102は、一つ又は複数の情報技術(IT)アプリケーション、ユーザ対話型アプリケーション、且つ又は通信アプリケーションに関連した操作を行なうように構成しうる。例えば、ワークステーション102は、所望のあらゆる通信媒体(例えば、ワイヤレス、ハードワイヤードなど)およびプロトコル(例えば、HTTP、SOAPなど)を用いて、その他の装置またはシステムとワークステーション102およびコントローラ104が通信することを可能にする通信アプリケーションおよびプロセス制御関連アプリケーションに関連した操作を行なうように構成しうる。コントローラ104は、例えばワークステーション102またはその他のワークステーションを使用してシステム・エンジニアまたはその他のシステムオペレータにより生成された、且つ、コントローラ104にダウンロードされコントローラ104においてインスタンスが作成された一つ又は複数のプロセス制御ルーチンまたは機能を行なうように構成されてもよい。ここに示される実施例において、ワークステーション102は制御室108内に設置され、コントローラ104は制御室108とは別のプロセスコントローラ・エリア110に設置される。
ボックス120a〜bは、各々のフィールド装置112a〜cおよび116a〜cからマーシャリング・キャビネット122へと信号の送信(routing)を行う。マーシャリング
・キャビネット122は、順じて、フィールド装置112a〜cおよび116a〜cから受信した情報をマーシャリングし(即ち、整理する、グループ化する、等)、コントローラ104の各々のI/Oカード(例えば、I/Oカード132a〜bおよび134a〜b)へとフィールド装置情報の送信(routing)を行う。ここに示される実施例において、コントローラ
104とフィールド装置112a〜cおよび116a〜cの間での通信は双方向に行われ、それによって、マーシャリング・キャビネット122もまた受信した情報をコントローラ104のI/Oカードからフィールド中継ボックス120a〜bを介してフィールド装置
112a〜cおよび116a〜cのうちめいめい該当するものへと送信する(route)た
めに使用される。
装置も使用しうる。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、フィールド装置112a〜cおよび116a〜cは、デジタル通信の代わりに、アナログ通信または離散的通信を使用して情報を通信できる。また、通信プロトコルは異なるデータタイプに関連した情報を通信するのにも使用されうる。
装置タグ名、電子シリアル番号などでありえ、独自にフィールド装置112a〜cおよび116a〜cのそれぞれを識別する。図1Aに示される実施例において、フィールド装置112a〜cは、物理的装置のタグ値PDT0-PDT2の形でフィールド装置識別情報を格納
して、フィールド装置116a〜cは、物理的装置のタグ値PDT3-PDT5の形でフィール
ド装置識別情報を格納する。フィールド装置識別情報は、フィールド装置112a〜cおよび116a〜cのフィールド装置製造メーカにより且つ又は同装置の設置に関与したオペレータまたはエンジニアによって、フィールド装置112a〜cおよび116a〜cに格納またはプログラムしうる。
には複数の終端モジュール124a〜cおよび126a〜cが備えられている。終端モジュール124a〜cは第1のプロセスエリア114中のフィールド装置112a〜cに関連した情報をマーシャリングするように構成され、終端モジュール126a〜cは第2のプロセスエリア118中のフィールド装置116a〜cに関連した情報をマーシャリングするように構成されている。図に示されるように、終端モジュール124a〜cおよび126a〜cは、各々のマルチ電導体ケーブル128aおよび128b(例えば、マルチバ
ス・ケーブル)を介してフィールド中継ボックス120a〜bに通信可能に連結される。
マーシャリング・キャビネット122が省略されるところの代替の実施例として挙げられる実施形態において、終端モジュール124a〜cおよび126a〜cは、各々のフィールド中継ボックス120a〜bに設置できる。
複数のI/Oカード132a〜bおよび134a〜bを備える。ここに示される実施例にお
いて、I/Oカード132a〜bは、コントローラ104(且つ又は、ワークステーション102)および第1のプロセスエリア114のフィールド装置112a〜c間でのI/O通信を制御するように構成され、I/Oカード134a〜bは、コントローラ104(且つ又は、ワークステーション102)および第2のプロセスエリア118のフィールド装置116a
〜c間でのI/O通信を制御するように構成されている。
トローラ104に備わっている。フィールド装置112a〜cおよび116a〜cからワークステーション102に情報を通信するために、I/Oカード132a〜bおよび134
a〜bは、コントローラ104に情報を通信し、コントローラ104はワークステーション102に情報を通信する。同様に、ワークステーション102からフィールド装置112a〜cおよび116a〜cに情報を通信するために、ワークステーション102はコントローラ104に情報を通信し、その後、コントローラ104はI/Oカード132a〜b
および134a〜bに情報を通信し、I/Oカード132a〜bおよび134a〜bは終端
モジュール124a〜cおよび126a〜cを介してフィールド装置112a〜cおよび116a〜cに情報を通信する。代替の実施例として挙げられる実施形態において、I/O
カード132a〜bおよび134a〜bがワークステーション102且つ又はとコントローラ104と直接に通信できるように、I/Oカード132a〜bおよび134a〜bは、
コントローラ104内部からLAN 106に通信可能に連結できる。
ラントな(耐障害性を有する)動作を提供するために、I/Oカード132bおよび134b
は冗長I/Oカードとして構成される。すなわち、I/Oカード132aが障害を起こした場合、冗長I/Oカード132bが制御を引き受けてI/Oカード132aが行なうはずの動作と同じ動作を実行する。同様に、I/Oカード134aが障害を起こすと、冗長I/Oカード134bが制御を引き受ける。
126a〜cおよびI/Oカード134a〜b間で通信を可能にするために、終端モジュー
ル124a〜cは第1のユニバーサルI/Oバス136aを介してI/Oカード132a〜bに通信可能に連結され、終端モジュール126a〜cは第2のユニバーサルI/Oバス136
bを介してI/Oカード134a〜bに通信可能に連結される。フィールド装置112a〜
cおよび116a〜c毎に別の電導体または通信媒体を使用するマルチ電導体ケーブル128aおよび128bとは異なり、ユニバーサルI/Oバス136a〜bの各々が、同一の
通信媒体を使用して複数のフィールド装置(例えば、フィールド装置112a〜cおよび116a〜c)に対応する情報を通信するように構成される。例えば、通信媒体は、シリ
アルバス、二線式通信媒体(例えば、ツイストペア)、光ファイバー、パラレルバスなどでありえ、それを介して2つ以上のフィールド装置に関連した情報を(例えば)パケットに基づいた通信技法、多重化通信技法などを使用して通信できるものである。
公知の通信標準標準(例えば、Ethernet)よりも通信制御オーバーヘッドが少なくなるように(例えば、ヘッダー情報がより少なくなるように)構成できる。但し、その他の実施例として挙げられる実施形態において、ユニバーサルI/Oバス136a〜bは、Ethernet、ユ
ニバーサル・シリアル・バス(USB)、IEEE 1394などを含むその他の適切な通信標準を使用して実施できる。また、ユニバーサルI/Oバス136a〜bは有線通信媒体として上
に説明されているが、別の実施例として挙げられる実施形態においてはワイヤレス通信媒体(例えば、ワイヤレスEthernet、IEEE-802.11、Wi-Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)など)を使用してユニバーサルI/Oバス136a〜bの一つまたは両方を実施できる
。
るのに使用されている。ここに示される実施例において、I/Oバス136aは、I/Oカード132a〜bおよび終端モジュール124a〜c間で情報を通信するように構成される。I/Oカード132a〜bおよび終端モジュール124a〜cは、どの情報が終端モジュー
ル124a〜cのうちのどれに対応するかをI/Oカード132a〜bが識別できるように
するために、そしてまた、どの情報がフィールド装置112a〜cのどれに対応するかを各終端モジュール124a〜cが判断できるようにするためにアドレス方式を使用する。終端モジュール(例えば、終端モジュール124a〜cおよび126a〜cの一つ)が、I/Oカード132a〜bおよび134a〜bのうちの一つに接続されると、当該のI/Oカードは、終端モジュールと情報を交換するために終端モジュールのアドレスを(例えば終端モ
ジュールから)自動的に取得する。このように、終端モジュール124a〜cおよび12
6a〜cは、終端モジュールのアドレスをマニュアル操作でI/Oカード132a〜bおよ
び134a〜bに供給することなく、また、各終端モジュール124a〜cおよび126a〜cの一つ一つをI/Oカード132a〜bおよび134a〜bに配線接続することなく
、各々のバス136a〜bのいかなる箇所にも通信可能に連結できる。
・キャビネット122とコントローラ104間で情報を通信するのに要される通信媒体(
例えば、ワイヤ)の数を著しく削減できる。マーシャリング・キャビネット122とコン
トローラ104間で情報を通信するのに要される通信媒体の数を減少させることにより(即ち、通信バスまたは通信ワイヤの数を減らすことにより)、コントローラ104およびフィールド装置112a〜cおよび116a〜c間の接続を設置するための図面を設計および生成するために要されるエンジニアリング費用も削減される。また、通信媒体の数を減らすことにより、順じて設置費用さらには保守保全費用も減少される。例えば、公知のシステムにおいてコントローラにフィールド装置を通信可能に連結するために使用されている複数の通信媒体を、I/Oバス136a〜bのうちの一つだけで置き換えられる。した
がって、フィールド装置112a〜cおよび116a〜cをI/Oカード132a〜bおよ
び134a〜bに通信可能に連結するために複数の通信媒体の保守保全するかわりに、図1Aに示す実施例ではI/Oバス136a〜bを用いているため、必要とされる保守保全作
業が著しく減少する。
および124a〜c)を設置できるようになり、よって、公知のシステムに比べ、マーシ
ャリング・キャビネット122のI/O密度が増大する。図1Aに示される実施例において
、既知のシステム実施形態ではマーシャリング・キャビネット(例えば、3つのマーシャ
リング・キャビネット)を追加せずには設置不可能であった数の終端モジュールをマーシ
ャリング・キャビネット122に多数収納できる。
イプ)を使用するように構成でき且つI/Oカード132a〜bおよび134a〜bと通信するために各々の共通I/Oバス136aおよび136bを使用するように構成される終端モ
ジュール124a〜cおよび終端モジュール126a〜cを備えることにより、I/Oカー
ド132a〜bおよび134a〜b上に異なるタイプのフィールド装置インターフェースを複数実施することなく、異なるフィールド装置データタイプ(例えば、フィールド装置
112a〜cおよび116a〜cにより使用されるデータタイプまたはチャンネル・タイプ)に関連したデータをI/Oカード132a〜bおよび134a〜bに送信する(route)
ことが可能になる。したがって、一つのインターフェース・タイプ(例えば、I/Oバス136a且つ又はI/Oバス136bを介して通信するためのI/Oバス・インターフェース・タイプ)を有するI/Oカードにより、異なるタイプのフィールド装置インターフェースを有する複数のフィールド装置と通信できることになる。
および136bの一つとのアクセスを維持しながらマーシャリング・キャビネット122内の様々な位置に配置できる。
ローラ104は、既存のプロセス制御システムの設置を、図1Aに実施例として挙げられるプロセス制御システム100の構成に著しく類似する構成に移動することを容易にする。例えば、適切なフィールド装置インターフェース・タイプであればいかなるものでも含みえるように終端モジュール124a〜cおよび126a〜cを構成できるので、終端モジュール124a〜cおよび126a〜cは、プロセス制御システムに既に設置されている既存のフィールド装置に通信可能に連結されるように構成できる。同様に、コントローラ104は、LANを介して既に設置されているワークステーションに対して通信するために公知のLANインターフェースを含むように構成できる。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいては、I/Oカード132a〜bおよび134a〜bを公知のコン
トローラに設置するか、またはそれに通信可能に連結できる。その結果、プロセス制御システムに既に設置されたコントローラを交換する必要がない。
、I/Oカード134aはデータ構造135を含む。データ構造133は、ユニバーサルなI/Oバス136aを介してI/Oカード132aと通信するために割り当てられるフィールド
装置(例えば、フィールド装置112a〜c)に対応するフィールド装置識別番号(例えば
、フィールド装置識別情報)を格納する。終端モジュール124a〜cは、データ構造1
33中のフィールド装置識別番号を使用して、フィールド装置が終端モジュール124a〜cのうちの一つに不正に接続されているものがあるかどうかを判断できる。データ構造135は、ユニバーサルI/Oバス136bを介してI/Oカード134aと通信するために割り当てられるフィールド装置(例えば、フィールド装置116a〜c)に対応するフィールド装置識別番号(例えば、フィールド装置識別情報)を格納する。データ構造133および135へのデータ投入は、実施例として挙げられるプロセス制御システム100のシステム設定時または作動中にワークステーション102を介して、エンジニア、オペレータ且つ又はユーザにより行うことができる。図示されてはいないが、冗長I/Oカード132b
はデータ構造133と同一のデータ構造を格納し、冗長I/Oカード134bはデータ構造
135と同一のデータ構造を格納する。その代わりとして、又はそれに加えて、データ構造133および135はワークステーション102に格納することもできる。
a〜cおよび116a〜cのうちの一つと関連する複数の通信バス)を使用する代わりにI/Oバス136a〜bを使用することにより、通信の信頼性を著しく低下させることなく、公知の構成と比較してマーシャリング・キャビネット122からより離れたところにあるコントローラ104の位置を突き止めることが容易になる。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいては、プロセスコントローラ・エリア110および終端エリア140を組み合わせて、マーシャリング・キャビネット122およびコントローラ104を同一のエリアに設置できる。いかなる場合も、プロセスエアリア114および118とは別のエリアにマーシャリング・キャビネット122およびコントローラ104を配置することにより、I/Oカード132a〜bと134a〜b、終端モジュール124a〜cと12
6a〜cおよびユニバーサルなI/Oバス136a〜bを、プロセスエアリア114および
118と関連しうる苛酷な環境条件(例えば、熱、湿度、電磁雑音、等)から隔離することが可能になる。このように、終端モジュール124a〜cと126a〜cおよびI/Oカー
ド132a〜bと134a〜bは、プロセスエアリア114および118の環境条件での作動にあたり通常では要求されるであろう、例えば、動作の信頼性を(例えば、データ通
信の信頼性)を保証するために必要とされるような操作仕様機能(例えば、遮蔽材、より頑強回路構成、より複雑なエラー検査、等)を必要としないので、フィールド装置112a
〜cおよび116a〜c用の通信機能および制御回路を製造するコストと比較しても、終端モジュール124a〜cと126a〜c並びにI/Oカード132a〜bと134a〜b
を設計および製造するコストや複雑性を著しく削減できる。
結するのに使用されうる別の例として挙げられる実施形態を描く図である。例えば、図1Bに描かれる実施例において、(図1Aのコントローラ104とほぼ同一の機能を行なう)コントローラ152は、バックプレーン通信バス158を介して、I/Oカード154a〜
bおよび156a〜bに通信可能に連結される。I/Oカード154a〜bおよび156a
〜bは、図1AのI/Oカード132a〜bおよび134a〜bとほぼ同一の機能を行ない
、終端モジュール124a〜cおよび126a〜cと情報を交換するためにユニバーサルI/Oバス136a〜bに通信可能に連結されるように構成される。ワークステーション1
02と通信するために、コントローラ152はLAN 106を介してワークステーショ
ン102に通信可能に連結される。
能を行なう)コントローラ162は、LAN 106を介して、ワークステーション102および複数のI/Oカード164a〜bと166a〜bに通信可能に連結される。I/Oカード164a〜bおよび166a〜bは、図1AのI/Oカード132a〜bおよび134a〜
bとほぼ同一の機能を行ない、終端モジュール124a〜cおよび126a〜cと情報を交換するためにユニバーサルI/Oバス136a〜bに通信可能に連結されるように構成さ
れる。但し、図1AのI/Oカード132a〜bと134a〜bおよび図1BのI/Oカード154a〜bおよび156a〜bとは異なり、I/Oカード164a〜bおよび166a〜b
は、LAN 106を介してコントローラ162およびワークステーション102と通信
するように構成される。このようにして、I/Oカード164a〜bおよび166a〜bは
ワークステーション102と直接情報を交換できる。
、I/Oカード174a〜bの機能および176a〜bはワークステーション172におい
て実施される。図1Dに示される実施例において、I/Oカード174a〜bおよび176
a〜bは、終端モジュール124a〜cおよび126a〜cと情報を交換するためにユニバーサルI/Oバス136a〜bに通信可能に連結されるように構成される。図1Dに示さ
れる実施例においてはまた、ワークステーション172がコントローラ104とほぼ同一の機能を行なうように構成されうるため、結果としてプロセス制御法を実行するためにコントローラを備える必要がない。但し、コントローラを備えてもよい。
に連結するI/Oバストランシーバー206が備えられている。I/Oバストランシーバー206は、終端モジュール124a〜cおよびI/Oカード132a〜bとの間で交換される信
号の調整処理を行う受信機増幅装置およびトランスミッタ増幅器を用いて実施されうる。マーシャリング・キャビネット122には、I/Oバストランシーバー206に端子モジュ
ール124a〜cを通信可能に連結する別のユニバーサルI/Oバス208が備えられてい
る。ここに示される実施例において、I/Oバストランシーバー206は配線式の通信メデ
ィアを使用して情報を通信するように構成される。また、図示されてはいないが、マーシャリング・キャビネット122には、I/Oカード134a〜bと終端モジュール126a
〜cを通信可能に連結するためにI/Oバストランシーバー206に著しく類似するか同一
である別のI/Oバストランシーバーを備えてもよい。
に共通の通信用インターフェース(例えば、I/Oバス208およびI/Oバス136a)を使用することにより、設計または設置工程の末期でもフィールド装置〜I/Oカードの接続配線
(routing)が可能になる。例えば、終端モジュール124a〜cは、マーシャリング・
キャビネット122内の様々な場所(例えば、ソケット・レール202a〜bの様々な終
端モジュール・ソケット)でI/Oバス208に通信可能に連結できる。また、I/Oカード1
32a〜bおよび終端モジュール124a〜c間での共通通信用インターフェース(例え
ば、I/Oバス208およびI/Oバス136a)により、I/Oカード132a〜bおよび終端モジュール124a〜cの間の通信媒体の数(例えば、通信バス且つ又はワイヤの数)を減らすことができる。よって、公知のマーシャリング・キャビネット構成に設置できる公知の終端モジュールの数よりも多くの終端モジュール124a〜c (且つ又は終端モジュール126a〜c)をマーシャリング・キャビネット122に設置することが可能になる。
置タグ)を表示する。さらに、終端モジュール124aの表示部212は、フィールド装
置活動情報(例えば、測定情報、線間電圧、等)、データ型情報(例えば、アナログ信号、
デジタル信号、等)、フィールド装置ステータス情報、(例えば、装置ON、装置OFF、装置
エラー、等)、且つ又はその他のいかなるフィールド装置情報を表示するためにも使用で
きる。終端モジュール124aが複数のフィールド装置(例えば、図1Aのフィールド装
置112aおよびその他のフィールド装置(図示せず))に通信可能に連結されるように構
成されている場合、表示部212は、終端モジュール124aに通信可能に連結されたフィールド装置のすべてに関連したフィールド装置情報を表示するのにも使用されうる。ここに示される実施例において、表示部212は液晶ディスプレイ(LCD)を使用して実施される。しかしながら、その他の実施例として挙げられる実施形態において、表示部212はその他の適切な表示技術を使用しても実施できる。
は、終端モジュール124aに通信可能に連結されるその他のフィールド装置)からのフ
ィールド装置識別情報且つ又はその他のいかなるフィールド装置情報を読み出し、その情報を終端モジュール124aの表示部212を介して表示する。以下、図8を参照してラベラー214について詳しく説明する。表示部212およびラベラー214を備えることにより、終端モジュールおよびフィールド装置に関連したワイヤ且つ又はバスへのマニュアル操作によるラベル付けに関連したコストが削減され且つ設置時間が短縮される。しかしながら、実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいては、手作業で表示部212およびラベラー214の配線にラベル付けしてもよい。例えば、終端モジュール124a〜cおよび126a〜cのそれぞれにフィールド装置112a〜cおよび116a〜cのうちのどれが接続されているかを判断する際に表示部212およびラベラー214を使用することにより、フィールド装置112a〜cおよび116a〜cを比較的迅速にI/O
カード132a〜bおよび134a〜bに通信可能に連結することが可能となる。続いて、設置完了後に、状況に応じて終端モジュール124a〜cおよび126a〜cとフィールド装置112a〜cおよび114a〜cとの間に伸びるバスまたはワイヤにラベルを追加するようにしてもよい。表示部212およびラベラー214はまた、保守保全作業などに関連したコストや時間も削減できる。これは、表示部212およびラベラー214に状態情報(例えば、装置エラー、装置アラーム、装置ON、装置OFF、装置の無効状態、など )を表示するように構成することによって、問題解決工程を容易にできるためである。
ランシーバー206および表示部212に電力を供給するために電源機構216が備えられている。ここに示される実施例において、終端モジュール124a〜cは、電源機構216からの電力を使って、フィールド装置(例えば、図1Aのフィールド装置112a〜
c)と通信する際に使用される通信路または通信インターフェースに動力を供給し、且つ
又はフィールド装置に電力を供給して作動させる。
スで通信するために、ワイヤレスI/Oバス通信制御装置302が備えられている。図3に示されるように、図1Aの終端モジュール124a〜cおよび126a〜cに著しく類似する又はそれと同一の複数の終端モジュール306は、レール・ソケット308aおよび308bに差し込まれ、マーシャリング・キャビネット300の内部からユニバーサルI/Oバス309を介してワイヤレスI/Oバス通信制御装置302に通信可能に連結される。ここに示される実施例において、ワイヤレスI/Oバス通信制御装置302は、終端モジュー
ル306がコントローラ104と通信できるようにするために図1Aのコントローラ104のI/Oカード(例えば、図1AのI/Oカード134a)をエミュレートする。
フィールド装置112a〜cおよび116a〜cのうちの一つ)に差し込まれ通信可能に
連結される場合、終端モジュール306のラベラー214と各々の表示部310を使用して、終端モジュール306に接続されたフィールド装置を示すフィールド装置識別情報を表示できる。表示部310はまた、その他のフィールド装置情報を表示するためにも使用しうる。マーシャリング・キャビネット300には、図2の電源機構216に著しく類似するか同一の電源機構312が備えられている。
二個表示)を含む。このように、支持体402は、マーシャリング・キャビネット122(図1Aおよび図2)に連結することができ、終端モジュール124aは、支持体402を
介してマーシャリング・キャビネット122に連結できる、またそこから取り外すことができる。支持体402には、フィールド装置112aから導電性通信媒質(例えば、バス)を縛り付ける又は固定するための終端用ねじ406(例えば、フィールド装置インタフェ
ース)が備えられている。終端モジュール124aが支持体402に取外し可能な状態で
連結されると、終端モジュール124aおよびフィールド装置112a間での情報通信を可能にするために、終端用ねじ406は、接点404の一つ又は複数に通信可能に連結される。その他の実施例として挙げられる実施形態において、支持体402には、終端用ねじ406の代わりに、その他の適切なタイプのフィールド装置インタフェース(例えば、
ソケット)を備えるようにしてもよい。また、支持台402には、フィールド装置インタ
フェース(例えば、終端用ねじ406)が一つ備えられた状態で示されているが、複数のフィールド装置を終端モジュール124aに通信可能に連結できるように構成されたフィールド装置インタフェース(複数可)をさらに追加して備えるようにしてもよい。
めに、支持台402には、ユニバーサルI/Oバス接続子408(図5)が備えられている。
ユーザが、ソケット・レール202aまたはソケット・レール202b(図2)に支持台402を差し込むと、ユニバーサルI/Oバス接続子408がユニバーサルI/Oバス208に係合する。ユニバーサルI/Oバス接続子408は、例えば絶縁体貫通接続子など(比較的単
純なものを含む)適切なあらゆるインターフェースを使用して実施されうる。終端モジュール124aとI/Oバス208間での情報通信を可能にするために、I/Oバス接続子408は、終端モジュール124aの接点404の一つ又は複数に接続される。
部310のうちの一つ)に通信可能に連結するために、支持台402にも、任意の表示イ
ンターフェース接続子410を備えうる。例えば、終端モジュール124aが表示部212無しで実施される場合、終端モジュール124aは表示インターフェース接続子410を使用して、フィールド装置識別情報またはその他のフィールド装置情報を外部表示部(
例えば、図3の表示部310のうちの一つに)に出力できる。
ロック図であり、そして図8は、図2、図3および図6に実施例として挙げられるラベラー214の詳細ブロック図である。実施例として挙げられる終端モジュール124a、実施例として挙げられるI/Oカード132aおよび実施例として挙げられるラベラー214
は、所望のあらゆるハードウェア、ファームウェア、且つ又はソフトウェアの混在を使用して実施されうる。例えば、一つ又は複数の集積回路、ディスクリート(単機能)半導体構成素子または受動電子部品を使用しえる。その代わりとして、又はそれに加えて、実施例として挙げられる終端モジュール124a、実施例として挙げられるI/Oカード132
a、および実施例として挙げられるラベラー214のブロック、またはその構成部分のいくつかまたはすべては、例えばプロセッサシステム(例えば、図13の実施例として挙げ
られるプロセッサシステム1310)により実行される時に図10A、図10B、図11
A、図11Bおよび図12のフローチャートに示される操作を行なう機械アクセス可能な媒体に格納される指示、コード、且つ又はその他のソフトウェア且つ又はファームウェアなどを使用して実施されうる。実施例として挙げられる終端モジュール124a、実施例として挙げられるI/Oカード132aおよび実施例として挙げられるラベラー214は、
下記される各ブロックのうちの一つを有するとして説明されているが、実施例として挙げられる終端モジュール124a、実施例として挙げられるI/Oカード132aおよび実施
例として挙げられるラベラー214のそれぞれには、以下に記載されるいかなるブロックのうちめいめいブロックの二個以上が備えられうる。
カード132a〜b(またはその他いかなるI/Oカードと)と実施例として挙げられる終端
モジュール124aが通信することを可能にするユニバーサルI/Oバスインターフェース
602を含む。I/Oバスインターフェース602は、例えば、RS-485シリアル通信標準やイーサネットなどを使用して実施されうる。終端モジュール124aのアドレス且つ又はI/Oカード132aのアドレスを識別するために、終端モジュール124aにはアドレ
ス識別子604が備えられている。アドレス識別子604は、終端モジュール124aがマーシャリング・キャビネット122に差し込まれると、終端モジュール・アドレス(例
えば、ネットワーク・アドレス)をI/Oカード132a(図1A)に対して問い合わせる(ク
エリーする)ように構成されうる。このように、終端モジュール124aは、I/Oカード132aへ情報を通信する時に終端モジュール・アドレスを供給源アドレスとして使用することができ、I/Oカード132aは、終端モジュール124aへ情報を通信する時に終端
モジュール・アドレスを終点アドレスとして使用する。
を介してI/Oカード132aと情報を交換するI/Oバス通信プロセッサ608が備えられている。ここに示される実施例において、I/Oバス通信プロセッサ608は、I/Oカード132aに送信するための情報をパケット化し、I/Oカード132aから受信した情報を非パ
ケット化する。ここに示される実施例において、I/Oバス通信プロセッサ608は、送信
されるべきパケットごとのヘッダー情報を生成し、受信したパケットからヘッダー情報を読み取る。実施例として挙げられるヘッダー情報は、着アドレス(例えば、I/Oカード132aのネットワーク・アドレス)、ソースアドレス(例えば、終端モジュール124aのネットワーク・アドレス)、パケットタイプまたは、データタイプ(例えば、アナログ・フィールド装置情報、フィールド装置情報、コマンド情報、温度情報、実時間データ値、等)
、およびエラー検査情報(例えば、巡回冗長検査(CRC))を含む。実施例として挙げられる
実施形態のいくつかにおいて、I/Oバス通信プロセッサ608およびオペレーション・コ
ントローラ606は同一のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを使用して実施されうる。
情報、データ型情報、状態情報、等)を提供(例えば、取得且つ又は生成)するために、終
端モジュール124aにはラベラー214が備えられている(図2および図3)。以下、図8を参照してラベラー214について詳しく説明する。終端モジュール124aはまた、フィールド装置識別情報且つ又はラベラー214により提供されるその他のいかなるフィールド装置情報を表示するために表示部212(図2)を含む。
、終端モジュール124aには一つ又は複数のアイソレーション(絶縁)装置614が供給されている。アイソレーション装置614は、流電アイソレータ且つ又は光アイソレータを使用して実施されうる。以下、実施例として挙げられるアイソレーション構成について図9を参照して詳しく説明する。
け取ったアナログ値(例えば、測定値)を、I/Oカード132aに通信できるデジタル表現
値へと変換するように構成される。終端モジュール124aがフィールド装置112aとデジタル形式で通信するように構成される代替的な実施例として挙げられる実施形態においては、デジタル/アナログ変換器616およびアナログ/デジタル変換器618を、終端モジュール124aから省略できる。
正確な形式および電圧タイプ(例えば、アナログまたはデジタル)であることを確認する。フィールド装置112aがデジタル情報を使用して通信するように構成される場合、フィールド装置通信プロセッサ620は、情報をパケット化または非パケット化するようにも構成される。それに加えて、フィールド装置通信プロセッサ620は、フィールド装置112aから受け取った情報を抽出し、且つそれ以後のI/Oカード132aへの通信に向け
てアナログ/デジタル変換器618且つ又はI/Oバス通信プロセッサ608に対してその情報を通信するように構成される。ここに示される実施例において、フィールド装置通信プロセッサ620は、フィールド装置112aから受け取られた情報にタイムスタンプを生成するようにも構成される。終端モジュール124aにタイムスタンプを生成することにより、ミリセカンド未満のタイムスタンプ精度によりシークエンスオブイベンツ(SOE)の
動作(事象順序に沿った動作)を実施することが容易になる。例えば、タイムスタンプおよび各々の情報をコントローラ104且つ又はワークステーション102に通信できる。その後、例えばワークステーション102(図1A)(またはその他のプロセッサシステム)により行なわれたシークエンスオブイベンツの動作に関する情報を用いて、特定の動作状態(例えば、故障モード)発生前、発生中、且つ又は発生後に何が起こったかを分析し該特定の動作状態の原因が何であったのかを判断することも可能になる。ミリセカンド未満の範囲内でタイムスタンプを生成することにより、比較的より高い細分性でイベント(事象)を捕らえることが可能になる。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、フィールド装置通信プロセッサ620および動作コントローラ606は同一のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを使用して実施できる。
能、等)が備えられている。例えば、HART装置を使用してフィールド装置112aが実施される場合、終端モジュール124aのフィールド装置通信プロセッサ620には、HART通信プロトコル機能が備えられる。終端モジュール124aが、フィールド装置112a専用のI/Oカード132aから情報を受信すると、フィールド装置通信プロセッサ620
はHART通信プロトコルに準じて情報をフォーマットし、その情報をフィールド装置112aに送る。
例えば、フィールド装置112a)への配送に向けてコントローラ(例えば、図1Aのコントローラ104)を通り終端モジュール(例えば、図1Aの終端モジュール124a)にペ
イロード(例えば、通信パケットのデータ部分)として通信される。例えば、ワークステーション102)から発信されてフィールド装置112aに配達するためのメッセージは、
ワークステーション102において通信プロトコル記述子(例えば、HARTプロトコル記述
子)でタグ付けされ、且つ又は、フィールド装置112aの通信プロトコルに準じてフォ
ーマットされる。その後、ワークステーション102は、該メッセージをパススルー・メッセージとして、ワークステーション102から、I/Oコントローラ104を通して、終
端モジュール124aへと配送するために、該メッセージを一つ又は複数の通信パケットのペイロードにラップする(包含して保存する)。メッセージのラップ作業には、例えば、フィールド装置と通信するのに使用される通信プロトコル(例えば、Fieldbusプロトコ
ル、HARTプロトコル、等)に準じてヘッダー情報内のメッセージをパケット化することが
関与する。終端モジュール124aがI/Oカード132aからのパススルー・メッセージ
を含む通信パケットを受け取ると、I/Oバス通信プロセッサ608(図6)は受信通信パケ
ットからペイロードを抽出する。その後、フィールド装置通信プロセッサ620(図6)は、ペイロードからのパススルー・メッセージを開き(アンラップし)、(ワークステーシ
ョン102でまだフォーマットされてない場合は)ワークステーション102により生成
された通信プロトコル記述子に準じてメッセージをフォーマットし、フィールド装置112aにメッセージを通信する。
ション・メッセージまたはその他のメッセージに対する応答)を生成する場合、フィール
ド装置通信プロセッサ620は、一つ又は複数の通信パケットのペイロード中にフィールド装置112aからのメッセージをラップし、そして、I/Oバス通信プロセッサ608は
、ラップされたメッセージを含む一つ又は複数のパケットをI/Oカード132aに通信す
る。ワークステーション102が該ラップされたメッセージを含むコントローラ104からパケットを受け取ると、ワークステーション102はメッセージを開いて処理できる。
2a)に終端モジュール124aを通信可能に連結するように構成されたフィールド装置
インターフェース622が備えられている。例えば、フィールド装置インターフェース622は、接点404(図4)の一つ又は複数を介して、図4および図5の終端用ねじ406に通信可能に連結されうる。
ントローラ104(図1A)にI/Oカード132aを通信可能に連結するための通信インタ
ーフェース702を含む。また、実施例として挙げられるI/Oカード132aは、コント
ローラ104との通信を制御するための、且つ、コントローラ104と交換される情報を一つにまとめたり(パック化)、パック化されたものを展開(アンパック)したりするための通信プロセッサ704を含む。ここに示される実施例において、通信インターフェース702および通信プロセッサ704は、コントローラ104に配送されることになっている情報と、ワークステーション102(図1A)に配送されることになっている情報をコントローラ104に通信するように構成される。ワークステーション102に配送されることになっている情報を通信するために、通信インターフェース702は、通信プロトコル(例えば、伝送制御プロトコル(TCP)、ユーザー・データグラム・プロトコル(UDP)、等)に準じて一つ又は複数の通信パケットのペイロードに情報(例えば、フィールド装置11
2a〜c、終端モジュール124a〜c且つ又はI/Oカード132a からの情報)をラッ
プするように、且つ、該情報を含むパケットをワークステーション102に通信するように構成されうる。その後、ワークステーション102は、受け取ったパケット(複数可)からのペイロード(複数可)をアンパック化し、ペイロード中にラップされている情報を開く。ここに示される実施例において、通信インターフェース702によりワークステーション102へ通信されたパケットのペイロード中の情報には一つ又は複数のラッパーが含まれうる。例えば、フィールド装置(例えば、フィールド装置112a)から発信される情報は、コントローラ104が次にワークステーション102へ情報を通信できるようにするためにTCPベースのプロトコルやUDPベースのプロトコルまたはその他のプロトコルに準じて通信インターフェース702ラップするところのフィールド装置通信プロトコル・ラッパー(例えば、FOUNDATION Fieldbus通信プロトコル・ラッパー、HART通信プロトコル・ラッパー、等)にラップされうる。同じように、通信インターフェース702は、ワー
クステーション102によりコントローラ104へ通信されたもので、フィールド装置112a〜c、終端モジュール124a〜c且つ又はI/Oカード132aに配送されること
になっているラップ化情報を開く(アンラップする)ように構成されうる。
伴わずに)コントローラ104に情報を通信することができ、コントローラ104は、上
記と同じ方法でワークステーション102に配送されることになっている情報をパケット化できる。通信インターフェース702および通信プロセッサ704はあらゆる有線または無線通信標準を使用して実施されうる。
ワークステーション102且つ又はとコントローラ162と通信するように構成されうる。
例えば、携帯情報端末(PDA)、タブレットPC、等)インタフェースポート707を含
む。例えば、PDA 708は、ワイヤレス通信を使用してユーザ・インターフェース・
ポート706に通信可能に連結されている状態で図示されている。
136aを介して交換された通信情報およびI/Oバス136aを介して生成された制御通
信を処理するために、I/Oカード132aにはI/Oバス通信プロセッサ712が備えられている。I/Oバスインターフェース710は、図6のI/Oバスインターフェース602に類似する又は同じものでありえ、I/Oバス通信プロセッサ712は、図6のI/Oバス通信プロセッサ608に類似する又は同じものでありえる。図1Aのコントローラ104により供給される電力を、I/Oカード132aに動力を供給してそれを作動させるため且つ又は終端
モジュール124a〜cと通信するために要される電力に変換するために、I/Oカード1
32aには周波数変換装置714が備えられている。
ように構成された通信インターフェース802を含んでおり、それによりフィールド装置識別情報(例えば、装置タグ値、装置名、電子シリアル番号、等)且つ又はその他のフィールド装置情報(例えば、活動情報、データ型情報、状態情報、等)を読み出す。終端モジュール124a且つ又はとフィールド装置112aとの通信を制御するために、ラベラー214には通信プロセッサ804が備えられている。
センサや電流センサや論理回路を使用して実施されうる。ここに示される実施例において、フィールド装置112aが終端モジュール124aに接続されていると接続検知器806が判断すると、接続検知器806は、検出された接続を示す通知が(例えば、割り込み
によって)通信プロセッサ804に通信されるようにする。その後、通信プロセッサ80
4は、終端モジュール124a且つ又はフィールド装置112aにフィールド装置112aのフィールド装置識別情報を問い合わせる(クエリーする)。実施例として挙げられる実施形態において、接続検知器806は、例えばマルチドロップ(分岐)接続、二地点間接続、ワイヤレス網目状ネットワーク接続、光学接続などのような終端モジュール124aに対してフィールド装置112aを通信可能に連結する接続のタイプを決定するようにも構成できる。
、温度、圧力、線間電圧、等)またはその他のフィールド装置112aにより生成された
監視情報(例えば、バルブの閉鎖、バルブの開放、等)をはじめとするデータからプロセス変数(PV)値を抽出する。その後、表示部インターフェース808はフィールド装置活動情報(例えば、PV値、測定情報、監視情報、等)を表示できる。
等)を検出するようにも構成されうる。
実施例として挙げられる終端モジュール124aおよび124bに関連して実施されうるアイソレーション回路の構成を表す。ここに示される実施例において、各終端モジュール124a〜bは各々の終端モジュール回路構成902および904(例えば、図6に関連
して上述されるブロックの一つ又は複数)を含む。さらに、終端モジュール124a〜b
は、各々のフィールド装置112a〜bにフィールド中継ボックス120aを介して接続される。また、終端モジュール124a〜bはユニバーサルI/Oバス136aおよび電源
機構216に接続される。終端モジュール回路構成902をユニバーサルI/Oバス136
aから電気的に絶縁するために、終端モジュール124aにはアイソレーション回路906が備えられている。このように、終端モジュール回路構成902は、電力サージまたはその他の電力変動がフィールド装置112aに発生した場合に、ユニバーサルI/Oバス1
36aの電圧に影響を及ぼすことなく且つI/Oカード132a(図1A)にダメージをもた
らすことなく、フィールド装置112aの電圧レベルに従う(例えば、浮動する)ように構成できる。終端モジュール124bはまた、終端モジュール回路構成904をユニバーサルI/Oバス136aから絶縁するように構成されたアイソレーション回路908を含む。
アイソレーション回路906および908、ならびに終端モジュール124a〜bに実施されたその他のアイソレーション回路は光学的アイソレーション回路または流電アイソレーション回路を使用して実施されうる。
2)にアイソレーション回路を収納するのに要される空き容量(空間)が少なくて済むの
で、終端モジュール(例えば、終端モジュール124a〜cおよび126a〜c)のために利用できる空き容量(空間)が増大する。また、終端モジュール(例えば、終端モジュー
ル124a〜b)内にアイソレーション回路(例えば、アイソレーション回路906、908、910および912)を実施することにより、絶縁を必要とする終端モジュールにだ
けに使用するなど、アイソレーション回路を選択的に使用することが可能になる。例えば、図1Aの終端モジュール124a〜cおよび126a〜cのうちのいくつかは、アイソレーション回路無しで実施されうる。
図1A、2および4-6の終端モジュール124a)、I/Oカード(例えば、図1Aおよび図7のI/Oカード132a)、およびラベラー(例えば、図2、図3および図8のラベラー2
14)を実施するのに使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートである
。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、図10A、図10B、図11A、図11Bおよび図12の実施例として挙げられる方法は、プロセッサ(例えば、図13
のプロセッサシステムの実施例1310で示されるプロセッサ1312)により実行され
るプログラムを含む機械可読指示を使用して実施されうる。該プログラムは、CD-ROM、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタル多用途ディスク(DVD)などの有形媒体、ま
たはプロセッサ1312を関連したメモリに格納されたソフトウェアで具体化されうる、且つ又は、周知の方法でファームウェア且つ又は専用ハードウェアで具体化されうるものである。さらに、実施例として挙げられるプログラムは、図10A、図10B、図11A、図11Bおよび図12に示されるフローチャートを参照して記載されているが、通常の技術を有する当業者にとって、ここに実施例として挙げられる終端モジュール124a、同実施例として挙げられるI/Oカード132a、および同実施例として挙げられるラベラ
ー214を実施する際に、その他多くの方法が代わりとして使用されうることは一目瞭然のはずである。例えば、ブロックの実行順序は変更しえるものであり、且つ又は、ここに記載されるブロックのうちのいくつかを変更、除外、または組み合わせることが可能である。
用いられている。初期段階において、終端モジュール124aは、それ自身が通信情報を受け取ったかどうかを判断する(ブロック1002)。例えば、終端モジュール124aは、I/Oバス通信プロセッサ608(図6)またはフィールド装置通信プロセッサ620が例
えば割り込みまたは状態レジスタを介してその通信情報が受け取られたことを示す場合、終端モジュール124a自身が通信情報を受け取ったものと判断する。もし終端モジュール124aが通信情報を受け取っていないと判断すると(ブロック1002)、終端モジュール124aが通信情報を受け取るまで制御がブロック1002に留まる。
ィールド装置112a)から通信情報を受け取ったかどうかを判断する(ブロック1004)。終端モジュール124aがフィールド装置112aから通信情報を受け取ったと判断
すると(ブロック1004)、その後フィールド装置通信プロセッサ620が、フィールド装置通信プロトコルに基づいてフィールド装置112aに関連した受信済通信情報からフィールド装置情報およびフィールド装置識別情報を抽出する(ブロック1006)。フィールド装置情報は、例えば、フィールド装置識別情報(例えば、装置タグ、電子シリアル番
号など)、フィールド装置状態情報(例えば、通信状態、健全性診断情報<開ループ、短絡
など>)、フィールド装置活動情報(例えば、プロセス変量(PV)値)、フィールド装置記述情報(例えば、バルブ作動装置、温度センサ、圧力センサ、流動センサなどを例とするフィ
ールド装置のタイプまたは機能など)、フィールド装置接続構成情報(例えば、マルチドロップ・バス接続、二地点間接続など)、フィールド装置バスまたはセグメント識別情報(例えば、フィールド装置が終端モジュールに通信可能に連結される際に経由するフィールド装置バスまたはフィールド装置のセグメント)、且つ又はフィールド装置データタイプ情
報(例えば、アナログ入力(AI)データタイプ、アナログ出力(AO)データタイプ、離散的出
力(DI)データタイプ(例えば、デジタル入力データタイプ)、離散的入力(DO)データタイプ(例えば、デジタル出力データタイプ)、等)を含みうる。フィールド装置通信プロト
コルは、フィールド装置112aにより使用されるあらゆるプロトコル(例えば、Fieldbusプロトコル、HARTプロトコル、AS-Iプロトコル、Profibusプロトコル、等)でありえる。代替の実施例として挙げられる実施形態において、ブロック1006では、フィールド装置通信プロセッサ620が受信した通信情報からのフィールド装置情報の抽出のみを行い、フィールド装置112aを識別するフィールド装置識別情報は終端モジュール124aに格納される。例えば、フィールド装置112aが初期段階において終端モジュール124aに接続されると、フィールド装置112aは終端モジュール124aへその識別情報を通信することができ、また、終端モジュール124aは識別情報を格納できる。
うかを判断する(ブロック1008)。例えば、フィールド装置112aがアナログ測定値を通信すると、フィールド装置通信プロセッサ620はアナログ/デジタル変換が必要で
ある又は要求されていると判断する(ブロック1008)。アナログ/デジタル変換が必要
な場合、アナログ/デジタル変換器618(図6)は受信した情報(ブロック1010)に対
して変換を行なう。
、測温、等)を識別し、受信したフィールド装置情報(ブロック1014)に対応するデー
タタイプ記述子を生成する。例えば、終端モジュール124aは、それ自身が常にフィールド装置112aから受け取るデータタイプを示すデータタイプ記述子を格納できる、もしくは、フィールド装置112aが、フィールド装置通信プロセッサ620がブロック1010でデータタイプ記述子を生成するために使用する終端モジュール124aへデータタイプを通信できる。
12aから受け取った情報を通信すべきI/Oカード132a(ブロック1016)の着アド
レスを決定する。例えば、通信プロセッサ604(図6)は、アドレス識別子604(図6)からI/Oカード132aの着アドレスを得ることができる。さらに、I/Oバス通信プロセッサ608は、フィールド装置情報がエラー無しの状態でI/Oカード132aにより受信されることを保証するために、I/Oカード132aへ通信するためのエラー検査データを決
定または生成する(ブロック1020)。例えば、I/Oバス通信プロセッサ608は周期的
エラー検査(CRC)用エラーチェックビットを生成できる。
カード132aの着アドレス、終端モジュール124aのソースアドレス、およびエラー検査データをパケット化する。I/Oバス通信プロトコルは、例えばTPCベースのプロトコル、UDPベースのプロトコルなどを使用して実施されうる。I/Oバス通信プロセッサ608は、終端モジュール124aのソースアドレスをアドレス識別子604(図6)から得ることができる。その後、I/Oバスインターフェース602(図6)は、その他の終端モジュール(例えば、終端モジュール124bおよび124cの図1A)により生成および通信される
パケット化された情報と組み合わせてユニバーサルI/Oバス136a(図1Aおよび2)を
介してパケット化された情報を通信する(ブロック1024)。例えば、I/Oバスインター
フェース602には、ユニバーサルI/Oバス136aが情報を終端モジュール124aか
らI/Oカード132aに通信するために利用可能な時(例えば、終端モジュール124b〜cにより使用されていない時)を判断するための、ユニバーサルI/Oバス136aを傍受または監視する調停回路または装置を備えうる。
ば、通信情報がI/Oカード132aからである)、と終端モジュール124bがブロック1004で判断すると、I/Oバス通信プロセッサ608(図6)は、受信した通信情報(ブロック1026)から着アドレスを抽出する。その後、I/Oバス通信プロセッサ608は、抽出された着アドレスがアドレス・インターフェース604から得られた終端モジュール124a(ブロック1028)の着アドレスと一致するかどうかを判断する。着アドレスが終端モジュール124aのアドレスと一致しない場合(例えば、受信した情報が終端モジュー
ル124aへ配送されるはずのものでないと判断された場合)(ブロック1028)、制御
はブロック1002(図10A)へ戻る。また、その逆に、着アドレスが終端モジュール124aのアドレスと一致する場合(例えば、受信した情報が終端モジュール124aへ配
送されることになっているものであると判断された場合)(ブロック1028)、I/Oバス通信プロセッサ608は、I/Oバス通信プロトコルに基づいて受信した通信情報からフィー
ルド装置情報を抽出し(ブロック1030)、受信した通信情報中のエラー検出情報に基づき(例えば)CRC検証手順を使用してデータの完全性(インテグリティ)を確認する(ブロック1032)。図示されてはいないが、受信した通信情報にエラーが存在する、とI/Oバス通信プロセッサ608がブロック1032で判断した場合、I/Oバス通信プロセッサ6
08は、再送信を依頼するメッセージをI/Oカード132aへ送信する。
タル/アナログ変換器616(図6)はフィールド装置情報に対してデジタル-アナログ変換を行なう(ブロック1036)。デジタル-アナログ変換が行なわれた(ブロック1036)
後、またはデジタル-アナログ変換が不要であると判断された場合(ブロック1034)、
フィールド装置通信プロセッサ620は、フィールド装置112aのフィールド装置通信プロトコルを使用して、フィールド装置インターフェース622(図6)を介してフィールド装置112aへフィールド装置情報を通信する(ブロック1038)。
として挙げられる方法のフローチャートを表す。初期段階において、I/Oカード132a
は、それ自身が通信情報を受け取ったかどうかを判断する(ブロック1102)。例えば、割り込みまたは状態レジスタを介してI/Oカード132a自身が通信情報を受け取ったこ
とが通信プロセッサ704(図7)によって示されると、I/Oカード132aは、それ自身
が通信情報を受け取ったと判断する。I/Oカード132aがそれ自身通信情報を受け取っ
ていないと判断すると(ブロック1102)、I/Oカード132aが通信情報を受け取るま
で、制御がブロック1102に留まる。
カード132a自身がコントローラ104(図1A)から通信情報を受け取ったかどうかを判断する(ブロック1104)。I/Oカード132aがそれ自身コントローラ104から通
信情報を受け取ったと判断すると(ブロック1104)、その後、通信プロセッサ704が、終端モジュール124aに関連した受信済通信情報から終端モジュール情報(フィール
ド装置情報を含みうる)を抽出する(ブロック1106)。
ば、フィールド装置アナログ情報、フィールド装置デジタル情報、終端モジュールを制御または構成するための終端モジュール制御情報、等)を識別し(ブロック1108)、受信
した終端モジュール情報に対応するデータタイプ記述子を生成する(ブロック1110)。代替の実施例として挙げられる実施形態において、データタイプ記述子はワークステーション102(図1A)で生成される。よって、通信プロセッサ704によりデータタイプ記述子を生成する必要がない。
を決定する(ブロック1112)。また、終端モジュール124aがエラーの無い状態で情報を受信できるようにするために、I/Oバス通信プロセッサ712は、終端モジュール情
報を終端モジュール124aへ通信するためのエラー検査データも決定する(ブロック1
114)。例えば、I/Oバス通信プロセッサ712は周期的なエラー検査(CRC)エラーチェ
ックビットを生成できる。
、終端モジュール124aの着アドレス、終端モジュール124aのソースアドレス、および、I/Oバス通信プロトコルに基づいてエラー検査データをパケット化する(ブロック1116)。その後、I/Oバスインターフェース710(図7)は、該パケット化された情報をその他の終端モジュール(例えば、終端モジュール124bおよび124cの図1A)宛てにパケット化された情報と組み合わせて、ユニバーサルI/Oバス136a(図1Aおよび図2)を介して通信する(ブロック1118)。例えば、I/Oバス通信プロセッサ702は、例えば終端モジュール124bおよび124cの着アドレスを使用して、その他の終端モジュール情報をパケット化し、全終端モジュール124a〜cの終端モジュール情報を、RS-485標準を使用してユニバーサルI/Oバス136aを介して通信しうる。終端モジュール124a〜cのそれぞれは、I/Oカード132aにより供給される着アドレスに基づいてユニバーサルI/Oバス136aから各々の情報を抽出できる。
報からソースアドレス(例えば、終端モジュール124a〜cのうちの一つのソースアド
レス)を抽出する(ブロック1122)。その後、I/Oバス通信プロセッサ712は、データタイプ記述子(例えば、デジタル形式でコード化されたアナログ・データタイプ、デジタ
ル・データタイプ、温度データタイプ、等)を抽出する(ブロック1124)。I/Oバス通信プロセッサ712はまた、I/Oバス通信プロトコルに基づいて受信した通信情報から終端
モジュール情報(フィールド装置情報を含みうる)を抽出し(ブロック1126)、受信した通信情報中のエラー検出情報に基づいて(例えば)CRC検証手順を用いてデータの完全性
を確認する(ブロック1128)。図示されてはいないが、ブロック1128で、受信した通信情報にエラーが存在する、とI/Oバス通信プロセッサ712が判断すると、I/Oバス通信プロセッサ712は、ブロック1122で得られたソースアドレスに関連した終端モジュールへ再送信依頼メッセージを送信する。
ジュールおよびデータタイプ記述子のソースアドレスを使用して)終端モジュール情報を
パケット化し、通信インターフェース702がコントローラ104へパケット化された情報を通信する(ブロック1130)。該情報がワークステーション102に配送されることになっている場合、コントローラ104は続いてワークステーション102へ情報を通信できる。通信インターフェース702がコントローラ104へ情報を通信した後、またはI/Oバスインターフェース710が終端モジュール124aへ終端モジュール情報を通信
した後、図11Aおよび図11Bの工程が終了される、且つ又は制御が例えば呼出工程または呼出機能に戻される。
4a)に通信可能に連結されるフィールド装置(例えば、図1Aのフィールド装置112a)に関連した情報を読み出して表示するために図2、図3、図6および図8のラベラー2
14を実施する際に使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートである。初期段階において接続検知器806(図8)は、フィールド装置(例えば、フィールド装置
112a)が終端モジュール124aに接続されているかどうか(例えば、図4と図5の終端用ねじ406且つ又は図6のフィールド装置インターフェース622に接続されているかどうか)を判断する(ブロック1202)。フィールド装置112a(またはその他のフィールド装置)が終端モジュール124aに接続されていないと接続検知器806が判断す
ると(ブロック1202)、フィールド装置112a(またはその他のフィールド装置)が終端モジュール124aに接続されいると接続検知器806が判断するまで、制御はブロック1202に留まる。
番号、等)を取得する(ブロック1204)。例えば、フィールド装置識別子814は、そ
れのフィールド装置識別情報を送信することをフィールド装置112aに依頼する問合せ(クエリー)をフィールド装置112aに対して送信できる。別の実施例として挙げられる実施形態において、終端モジュール124aへの初期接続の時点で、フィールド装置112aは、それのフィールド装置識別情報をフィールド装置識別子814へ自動的に通信できる。
置識別情報を通信することができ、そしてI/Oカード132aは、フィールド装置識別情
報を、データ構造133(図1A)の中に格納される(またはワークステーション102に格納されるもの同じようなデータ構造に格納される)フィールド装置識別番号と比較できる。データ構造133へのデータ投入は、ユニバーサルI/Oバス136aを介してI/Oカード132aと通信することになっているフィールド装置(例えば、フィールド装置112
a〜c)のフィールド装置識別番号を持つエンジニア、オペレータまたはユーザにより行
える。フィールド装置112aがI/Oバス136a且つ又はI/Oカード132aに割り当てられている、とI/Oカード132aが判断するすると、I/Oカード132aはフィールド装置識別子814へ確認メッセージを通信する。
とフィールド装置識別子814が判断すると(ブロック1206)、表示部インターフェース808(図8)はエラーメッセージを表示する(ブロック1208)。それ以外の場合、表示部インターフェース808はフィールド装置識別情報を表示する(ブロック1210)。ここに示される実施例において、フィールド装置状態検出機構812はフィールド装置状態(例えば、装置ON、装置OFF、装置エラー、等)を検出し、表示インターフェース808
が状態情報を表示する(ブロック1212)。フィールド装置活動検出機構810(図8)はまた、フィールド装置112aの活動(例えば、計測且つ又は監視情報)を検出し、表示インターフェース808が活動情報を表示する(ブロック1214)。また、データタイプ検出機構816(図8)は、フィールド装置112aのデータタイプ(例えば、アナログ、デ
ジタル、等)を検出し、表示インターフェース808がデータタイプ(ブロック1216)
を表示する。
・キャビネット122(図1Aおよび図2)からそのプラグが取り外されているかに基づいて、モニター監視を継続すべきかどうかを判断する(ブロック1218)。ラベラー214がモニター監視を継続すべきであると判断すると、制御がパスしてブロック1202に移る。それ以外の場合は、図12の実施例として挙げられる工程が終了される、且つ又は制御が呼出機能または工程に戻される。
124a〜cおよび126a〜cを実施する際に、実施例として挙げられるプロセッサシステム1310に類似するまたは同一のプロセッサシステムを使用してもよい。実施例として挙げられるプロセッサシステム1310は、複数の周辺装置、インターフェース、チップ、メモリなどを含んだ状態で以下に説明されているが、ワークステーション102、コントローラ104、I/Oカード132a、且つ又は終端モジュール124a〜c、12
6a〜cの一つ又は複数を実施するのに使用されるその他の実施例として挙げられるプロセッサシステムから前記要素の一つ又は複数を省略してもよい。
プセットは一般に、チップセット1318に連結される一つ又は複数のプロセッサによりアクセス可能または使用される複数の汎用且つ又は専用レジスタやタイマーなどに加え、入出力および記憶管理機能を備える。メモリ制御器1320は、プロセッサ1312(ま
たは、複数のプロセッサが備えられている場合は「複数のプロセッサ」)がシステム・メ
モリ1324および大容量記憶メモリ1325にアクセスできるようにする機能を果たす。
a〜bおよび134a〜bのうちの一つ、または終端モジュール124a〜cおよび126a〜cのうちの一つを実施するために実施例として挙げられるプロセッサシステム1310を使用する場合、大容量記憶メモリ1325は、固体記憶装置(例えば、フラッシュ
メモリ、RAMメモリ、等)、磁気記憶装置(例えば、ハードドライブ)、またはコントローラ104、I/Oカード132a〜bおよび134a〜b、または終端モジュール124a〜
c、および126a〜cにおける大容量記憶装置にふさわしいその他のメモリを含みうる。
置1326および1328、ならびにネットワーク・インターフェース1330とプロセッサ1312が通信することを可能にする機能を行なう。I/O装置1326および132
8は、例えば、キーボード、表示部(例えば、液晶ディスプレー(LCD)、ブラウン管(CRT)、等)、ナビゲーション装置(例えば、マウス、トラックボール、容量性タッチパッ
ド、ジョイスティック、等)など、いかなる所望のタイプのI/O装置でありうる。ネットワーク・インターフェース1330は、例えば、プロセッサシステム1310が別のプロセッサシステムと通信することを可能にするような、イーサネット装置、非同期転送モード(ATM)装置、802.11装置、DSLモデム、ケーブル・モデム、セルラーモデムなどでありうる。
318内の別々の機能ブロックとして表されているが、これらのブロックにより実行される機能は、単一の半導体回路内に統合しても、個別の集積回路を2つ以上用いても実施しえるもである。
Claims (13)
- プロセス制御システムにおいてフィールド装置をコントローラに通信可能に連結する機器であり、
終端モジュールのそれぞれがプロセス制御システムにおいて少なくとも一つのフィールド装置へ通信可能に連結されるように構成されることを特徴とする複数の終端モジュールを受け取るように構成された複数のソケットと、
複数のソケットのそれぞれに通信可能に連結され、終端モジュールのうちの一つに関連した第1のフィールド装置情報および終端モジュールのうちの二つ目に関連した第2のフィールド装置情報を通信するように構成された通信バスインターフェースと、からなる機器。 - 前記第1のフィールド装置情報が、終端モジュールの最初の一つに通信可能に連結される第1のフィールド装置と関連することを特徴とし、且つ、
前記第2のフィールド装置情報が、終端モジュールのうちの二つ目に通信可能に連結された第2のフィールド装置と関連することを特徴とする請求項2に記載の機器。 - 終端モジュールの少なくとも一つと関連したフィールド装置識別情報を表示するように構成された少なくとも一つの表示装置をさらに含む請求項2に記載の機器。
- プロセス制御システムにおいてフィールド装置に関連した情報を表示する機器であり、
フィールド装置への接続を検出するように構成された接続検知器と、
フィールド装置の識別情報を示すフィールド装置識別情報を決定するように構成されたフィールド装置識別子と、
フィールド装置識別情報を表示するように構成された表示インターフェースと、からなる機器。 - 前記フィールド装置識別子が、フィールド装置への接続を検出する接続検知器に応えてフィールド装置のアイデンティティ(識別可能特性)を示すフィールド装置識別情報を自動的に判断するように構成されることを特徴とする請求項4に記載の機器。
- 前記接続検知器がさらにフィールド装置への接続のタイプを検出するように構成されることを特徴とし、且つ
接続のタイプが、マルチドロップ接続、二地点間接続、ワイヤレス接続または光学接続の少なくとも一つであることを特徴とする、請求項4に記載の機器。 - 通信メディアを介してフィールド装置により提供される電圧レベルを検出するように構成された信号活動検出機構をさらに含む請求項4に記載の機器。
- フィールド装置の状態を検出するように構成されたフィールド装置状態検出機構をさらに含み、
前記表示インターフェースが状態を表示するように構成される、ことを特徴とする請求項4に記載の機器。 - 前記状態に、フィールド装置の健康状態またはフィールド装置の動作に関連したプロセス変数値の少なくとも一つが含まれることを特徴とする請求項8に記載の機器。
- プロセス制御システムにおいてフィールド装置に通信可能に連結される終端モジュールを関連した電気回路を絶縁するための機器であり、
終端モジュール回路構成がフィールド装置と通信するように構成されることを特徴とし、バスによって終端モジュールがコントローラと通信できることを特徴とする、バスに通信可能に連結されるように構成され、終端モジュール回路構成 に通信可能に連結された第1のアイソレーション回路と、
終端モジュール回路構成に電力を供給する電源機構に通信可能に連結されるように構成され、終端モジュール回路構成に通信可能に連結された第2のアイソレーション回路と、からなる機器。 - 前記第1のアイソレーション回路が流電されたアイソレーション回路のうちの一つを使用して実施されることを特徴とする請求項10に記載の機器。
- 前記第1のアイソレーション回路によって、バスの電圧に影響を及ぼすことなく、終端モジュール回路構成がフィールド装置の電圧レベルに沿うことができるようになることを特徴とする請求項10に記載の機器。
- 前記第2のアイソレーション回路によって、電源機構の動作に影響を及ぼすことなく、終端モジュール回路構成がフィールド装置の電圧レベルに沿うことができるようになることを特徴とする請求項10に記載の機器。
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