JP2020511705A - フィールドデバイスの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

以下のステップを含む、自動化ネットワーク（３）に結合されたフィールドデバイス（２）の制御方法であって、フィールドデバイス（２）は、所定のツールデバイス（４〜８、６４〜６８）からなるグループ（９）から選択された関連ツールデバイス（４、６４、６７）を有する。物理ポートデバイス（１０、１２０、１３０）を有する制御装置（１、３１、５１）に被選択ツールデバイス（４、６４、６７）を結合する（Ｓ２）。制御装置（１、３１、５１）に含まれる仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）からなるグループ（１９）から仮想リンクユニット（１４、８４、８７）を被選択ツールデバイス（４、６４、６７）の機能として選択する（Ｓ３）。各仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）は、所定のツールデバイス（４〜８、６４〜６８）の１つに対応する。選択された仮想リンクユニット（１４、８４、８７）に含まれる制御データ（ＣＤ４）を用い、物理ポートデバイス（１０、１２０、１３０）を介して、選択された制御装置（１、３１、５１）とフィールドデバイス（２）に関連付けられた被選択ツールデバイス（４、６４、６７）との間に制御リンク（ＣＬ４、ＣＬ６４、ＣＬ６７）を確立する（Ｓ４）。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィールドデバイスの制御方法、フィールドデバイスを制御するためのコンピュータプログラム、フィールドデバイスを制御するための制御装置、及び制御装置を含む技術システムに関する。

昨今、自動化システムは、製品製造などの産業用途に広く使用されている。典型的には、センサ、ドリル、又は切削ツールなどの様々なツールをロボット又はロボットアームなどの機械に交換可能に接続することができ、制御リンクを介して自動化システムの制御装置によって操作することができる。新しいツールを選択して機械に接続するたびに、選択されたツールのパラメータを制御装置に伝達し、制御装置の設定を選択したツールの観点から実行する必要がある。特に、制御装置のうちのアプリケーション層に設けられ、異なるツールのそれぞれに固有の情報を示す機械アプリケーションは、選択されたツールの機能と適合しなければならない。しかしながら、制御装置と新たに選択されたツールとの間のそのような接続のセットアップは、時間がかかり、そしてエラーが起こりがちである。ＩＯ−Ｌｉｎｋピンプラグなどの限られた数の物理インタフェースを有効に使用することが望まれる。

ＭｕｒｒｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋＧｍｂＨ、２０１１年のバージョン１．１によるユーザマニュアル「ＭａｎｕａｌＭＶＫＭｅｔａｌｌＩＯ−Ｌｉｎｋ」は、仮想ヘッドモジュール、デジタル入力／出力（ＤＩＯ）モジュール、及び４つのＩＯ−Ｌｉｎｋポートを含むコンパクトＰＲＯＦＩＢＵＳモジュールについて説明している。仮想ヘッドモジュールはＰＲＯＦＩＢＵＳレベル、即ちフィールドバスレベルで実装されている。

本発明の１つの目的は、自動化ネットワークにおいてフィールドデバイスを制御装置に結合するための改良された方法を提供することである。

第２の目的として、フィールドデバイスの制御方法、フィールドデバイスを制御するためのコンピュータプログラム、フィールドデバイスを制御するための制御装置、及び制御装置と制御装置に結合された被選択ツールデバイスとの間の接続を自動的に確立するための制御装置を含む技術システムが、制御装置のアプリケーション層の機械アプリケーションに適合させる必要がないことが望まれる。

従って、自動化ネットワークに結合されたフィールドデバイスを制御する方法が提供され、フィールドデバイスは、複数の所定のツールデバイスから選択された関連ツールデバイスを有する。この方法は以下のステップを含む。
被選択ツールデバイスを物理ポートデバイスを有する制御装置に結合する；
被選択ツールデバイスの機能として、制御装置に含まれる複数の仮想リンクユニットから１つの仮想リンクユニットを選択し、仮想リンクユニットのそれぞれは、所定のツールデバイスのうちの１つに対応する；
選択された仮想リンクユニットに含まれる制御データを用い、物理ポートデバイスを介して、選択された制御装置とフィールドデバイスに関連付けられた被選択ツールデバイスとの間に制御リンクを確立する。

フィールドデバイス、自動化ネットワーク、及び制御装置は、工場自動化システムなどの自動化システムに含まれる技術システムの一部であることができる。そのような技術システムは、マイクロチップ又は自動車のような製品を製造するために、あるいは生物学的サンプル又は集積回路のような製品の特性を分析するために用いられることができる。技術システムは、所定の方法に従って結合された幾つかのフィールドデバイス及び制御装置を含むことができ、技術システムは、ユーザインタフェース又はストレージユニットなどの様々な主体を更に含むことができる。自動化ネットワークは、１つ又は複数のフィールドバスを含むことができ、あるいは通信リンクは、ＥｔｈｅｒＣＡＴなどの産業用イーサネットを介して実装することができる。

仮想リンクユニットは、ツールデバイスと制御装置との間のデータリンクを確立するために用いられる制御情報を有する仮想リンクディスクリプタへのポインタと見なすことができる。

実施形態において、自動化ネットワークは、センサーネットワークである。

実施形態において、フィールドデバイスは、ロボット又はロボットアームなどの技術機械であり、複数のツールデバイスのうちのいずれか１つのツールデバイスを取り外し可能に結合、即ち取り付け、固定又は接続することができる。複数のツールデバイスは、アクチュエータとセンサの両方を含むことができる。アクチュエータは、溶接、穴あけ、切断、加熱、冷却、回転、移動などのためのデバイスを含むことができる。センサは、温度、湿度、圧力、又は変位を測定するためのセンサを含むことができる。

ユーザに又はワークフローの使用によって複数のツールデバイスから１つのツールデバイスが選択される時、被選択ツールデバイスは、制御装置に結合、特には、接続される。以下において、「被選択ツールデバイス」という用語は、特に明記しない限り、制御装置に結合された被選択ツールデバイスを指す。制御装置は、被選択ツールデバイスが動作するように、即ち、穴あけ、切断、加熱などの所定の動作を実行するように制御することができる。

制御装置は、フィールドデバイスの一部であり得る。他の実施形態において、被選択ツールデバイスは、フィールドデバイスを介して制御装置に結合される。更に、被選択ツールデバイスは制御装置の物理ポートデバイスを介して制御装置に結合されることができる。結合はケーブルによって行うことができる。例えば、ツールデバイスに接続されたケーブルに取り付けられたコネクタを物理ポートデバイスのピンに差し込むことができる。実施形態において、物理ポートデバイスは、特にＩＯ−Ｌｉｎｋ規格に従って、プラグコネクタを介してツールデバイスを制御装置に物理的に結合するようになされる。ＩＯ−Ｌｉｎｋは、プログラム可能論理制御器（ＰＬＣｓ）に関する国際規格ＩＥＣ６１１３１に基づくものである。

他の実施形態において、制御装置と被選択ツールデバイスとの間の結合は、ＷＩＦＩ／ＷＬＡＮ結合のような無線結合を含む。この場合、物理ポートデバイスは、フィールドデバイス及び／又は被選択ツールデバイスへの無線信号を受信及び／又は送信するためのアンテナを含むＷＩＦＩインタフェースであることができる。

制御装置は、幾つかの物理ポートデバイスを含むことができ、そのそれぞれにツールデバイスを接続することができる。

実施形態において、制御装置に含まれる複数の仮想リンクユニットは、一組のツールデバイスを提供する前に制御装置に記憶される。実施形態において、各ツールデバイスに対して正確に１つの仮想リンクユニットが提供される。他の実施形態において、幾つかのツールデバイスが単一の仮想リンクユニットを共有してもよく、且つ／又は幾つかのツールデバイスが制御装置内に提供される対応する仮想リンクユニットを有さなくてもよい。各仮想リンクユニットは、好ましくは、その上にマッピングされた対応するツールデバイスを有する。

各仮想リンクユニットは、制御データを含み、例えば、仮想リンクユニットの特性又は属性を表す仮想リンクユニット識別データを含む。制御データは、制御装置内のデータストレージユニットに記憶されることができる。制御データは、特に、どのツールデバイスが仮想リンクデバイスに対応するかを示すデータ情報を含む。例えば、制御データは、対応するツールデバイスのデバイスＩＤや製造番号などの情報を含む。制御装置は、制御データを用いて判定することができ、例えば、複数の仮想リンクユニットのうちのどの仮想リンクユニットが被選択ツールデバイスに対応するかを選択することができる。

更に、制御装置は、制御装置と被選択ツールデバイスとの間に制御リンクを確立するために、選択された仮想リンクユニットの制御データを用いることができる。制御リンクは、ツールデバイスと制御装置との間の既存の接続上、例えば、ツールデバイスを制御装置の物理的ポートに接続するケーブル上に確立することができる。実施形態において、追加の接続が制御リンクに対して制御装置と被選択ツールデバイスとの間で確立又は使用されことができる。

この方法の実施形態に基づき、ツールデバイスが選択されて制御装置に結合される時、被選択ツールデバイスと制御装置との間に制御リンクが自動的に確立される。従って、選択されたツールの観点で制御装置の設定を実行する必要はない。また、複数のツールデバイスの各ツールデバイスを動作させるためのプロトコルを含むツールデバイスアプリケーション情報を選択されたツールに適合させる必要がないため、改良された柔軟性を有する制御装置が実現される。フィールドデバイスに接続することができるツールデバイスの向上された多様性も提供される。仮想リンクユニットの使用は、それぞれの被選択ツールデバイスによって関連付けられたフィールドデバイスの効率的な結合及び動作を可能にする。特に、アプリケーションレベルでのオペレーティングソフトウェアの手動調整（manual adaption）を省くことができる。

更なる利点は、制御リンクが非常に迅速に確立されることにある。従って、同じプロセス中に幾つかのツールデバイスの間で切り替えるとき、プロセスは中断されないか、又はごく短時間しか中断されず、それによってツールデバイスの切り替えのための停止時間が減少する。製造プロセスの場合、これは改善された生産能力を可能にする。

実施形態に基づき、上述の方法は、ＩＯ−Ｌｉｎｋ規格に従って実施される。

ＩＯ−Ｌｉｎｋ規格は、ここでは、国際規格ＩＥＣ６１１３１−９に対応している。ＩＯ−Ｌｉｎｋ規格が上述の方法を実施するために用いられる時、制御装置は、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタに対応することができ、ツールデバイスは、それぞれＩＯ−Ｌｉｎｋデバイスを含むことができ、スレーブデバイスと呼ばれることもある。ＩＯ−ＬｉｎｋマスタとＩＯ−Ｌｉｎｋデバイスは、ＩＯ−Ｌｉｎｋ接続を介して通信できる。

ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタは、通常、自動化ネットワークを介して他のＩＯ−Ｌｉｎｋマスタやユーザインタフェースなどの自動化システムの残りの主体に接続される。

ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタは、例えば、物理ポートデバイスを含む物理層と、プロトコル及び被選択ツールデバイスの動作方法を示すツールデバイスアプリケーション情報を含むアプリケーション層とを少なくとも含むことができる。

更なる実施形態に基づき、複数の仮想リンクユニットは、例えば、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタなどの制御装置のデータリンク層に実装される。

ＩＯ−Ｌｉｎｋ規格に従って上述の方法を実施することは、標準化された配線、接続、及びインタフェースを使用することができ、それによって汎用の産業用システムを提供することができるという点で有益である。

更なる実施形態に基づき、上述の方法は、更に、以下のステップのうちの少なくとも１つを含む。
制御装置において、制御装置に結合された被選択ツールデバイスからツールデバイスパラメータを受信する；
受信したツールデバイスパラメータと各仮想リンクユニットに含まれる制御データとを比較する；
受信したツールデバイスパラメータと各仮想リンクユニットに含まれる制御データとを比較するステップの結果に応じて、複数の仮想リンクユニットから被選択ツールデバイスに対応する仮想リンクユニットを判定する。

ツールデバイスパラメータを受信するステップ、受信したツールデバイスパラメータを制御データと比較するステップ、及び被選択ツールデバイスに対応する仮想リンクユニットを判定するステップは、更に上述した仮想リンクユニットを選択するステップに含まれることができる。

ツールデバイスパラメータは、ツールデバイスに関する情報、特にツールデバイスを識別するための情報を提供することができる。例えば、ツールデバイスパラメータは、ツールデバイスのデバイスＩＤ、シリアル番号、及び／又はベンダＩＤを含む。ツールデバイスパラメータは、制御装置と制御装置に結合されたツールデバイスとの間の接続を用いて制御装置に送信されることができる。この場合、ツールデバイスパラメータは、制御装置の物理ポートデバイスで受信される。受信されたツールデバイスパラメータは、それから、前記受信されたツールデバイスパラメータ上で動作を実行するように構成された制御装置のセクション、例えば、制御装置に関連付けられたセレクタデバイスに送信される。

ツールデバイスパラメータは、それから、各仮想リンクユニットに含まれる制御データと比較されることができる。例えば、被選択ツールデバイスのＩＤがツールデバイスパラメータとして受信された場合、それは各仮想リンクユニットの制御データに含まれるデバイスＩＤと比較される。ツールデバイスパラメータが所与の仮想リンクユニットの制御データと一致する場合、前記所与の仮想リンクユニットは被選択ツールデバイスに対応すると判断される。この場合、一致は必ずしも比較情報が完全に同一である必要があることを意味するわけではない。実施形態において、比較された情報の部分的一致はデバイスを識別するのに十分であると考えることができる。例えば、比較されたデバイスＩＤが同一であるが、シリアル番号が異なるか又は部分的にのみ同一である場合、依然として一致が判定され得る。ツールデバイスパラメータと制御データとの間の一致を得るために満たす必要がある要件は、例えば、ユーザによって調整することができる。

被選択ツールデバイスに対応すると判定された仮想リンクユニットは、選択された仮想リンクとして選択されることができ、制御リンクは、それから、上述及び後述のように、選択された仮想リンクに基づいて制御装置と被選択ツールデバイスとの間に確立されることができる。

更なる実施形態に基づき、当該方法は、更に以下を含む。
既存の仮想リンクユニットが制御装置に結合された被選択ツールデバイスに対応するか否かを判定する；
制御装置に結合された被選択ツールデバイスに対応する既存の仮想リンクユニットが存在しないと判定された場合、制御装置に結合された被選択ツールデバイスに対応する新しい仮想リンクユニットを生成する。

制御ユニットは、被選択ツールデバイスに対応する既存の仮想リンクユニットが存在しないと判定することができる。ここで「既存の仮想リンクユニット」とは、存在する仮想リンクユニット、即ち、被選択ツールデバイスが制御装置と結合された時点、又は受信されたツールパラメータと制御データとの間で比較が行われた時点で既に制御装置に提供又は記憶された仮想リンクユニットを指す。

例えば、一致を判定することなく、受信したツールパラメータが全ての既存の仮想リンクユニットの制御データと比較された場合、制御ユニットは、被選択ツールデバイスに対応する既存の仮想リンクユニットが存在しないと判定する。この場合、エラー通知が生成され、例えば、視覚的又は音声的な通知によってユーザに潜在的に発せられることができる。

追加的又は代替的に、制御ユニット、特に制御ユニットの仮想リンク生成ユニットは、被選択ツールデバイスに対応する制御データを含む新しい仮想リンクユニットを生成することができる。新しい仮想リンクユニットは、物理ポートを介して被選択ツールデバイスから受信することができる、ツールデバイスパラメータ、及び／又は制御装置のアプリケーション情報などの被選択ツールデバイスに関する情報に従って制御ユニットのデータストレージユニットに記憶された新しい仮想リンクユニットを生成するためのプログラムを用いて制御ユニットの仮想リンクユニット生成器によって生成されることができる。

生成された新しい仮想リンクユニットは、新しい仮想リンクユニットに対応するツールデバイスが選択されて再び制御装置に結合された時に取得可能であるように、他の（既存の）仮想リンクユニットと共に制御装置に、例えば、データストレージユニットに記憶されることができる。新たな仮想リンクデバイスを生成した後、制御装置は、新たな仮想リンクデバイスに含まれる制御データを用いて、制御装置と被選択ツールデバイスとの間に制御リンクを確立することができる。

実施形態において、未知のツールデバイスが検出された場合、ユーザに新しい仮想リンクユニットを提供又は生成することを要求せずに、制御装置が自動的に新しい仮想リンクユニットを生成する。それによって、フィールドデバイスに関連付けられ、制御装置によって制御されることができるツールデバイスの多様性又は数量が増加する。

更なる実施形態に基づき、当該方法は、制御リンクが制御装置と制御装置に結合された被選択ツールデバイスとの間で正常に確立されたか否かを示すステータスデータを生成することを更に含む。

ステータスデータは、制御装置内のステータス生成器によって生成されることができる。生成されるステータスデータは、例えば、データストレージユニット内の制御装置に記憶されてもよく、且つ／又はユーザ又は技術システムの他のユニットに出力されてもよい。例えば、視覚的又は音声的信号をユーザに出力することができる。これによりトラブルシューティングの手間を軽減することができる。

或いは、生成されるステータスデータは、自動化ネットワークを介して技術システムの別の制御装置に送信され、所定のプロセスが中断又は開始されるべきであることを示すことができる。そのため、誤接続、即ち、制御装置に対する被選択ツールデバイスの制御リンクの未確立が認識されることができるので、技術システムの故障が防止されることができる。

更なる実施形態に基づき、当該方法は、制御データを制御装置のデータストレージユニットに記憶することを更に含む。

更なる実施形態に基づき、物理ポートデバイスは、一度に１つのツールデバイスのみに接続するように実装される。例えば、物理ポートデバイスは、ピンプラグ接続である。

特に、具体的実施形態において、１つの物理ポートデバイスを介して一度に１つの制御リンクのみが確立されることができる。従って、一度に複数のツールデバイスがフィールドデバイスに接続されていても、１つのツールデバイス（被選択ツールデバイス）のみが制御リンクを介して制御装置に接続される。

更なる実施形態に基づき、当該方法は、確立された制御リンクを用いて、制御装置に結合された被選択ツールデバイスの動作を、制御装置によって、制御することを更に含む。

例えば、制御装置は、確立された制御リンクを用いて被選択ツールデバイスの穴あけ、切断、又は回転などの動作を制御することができる。特に、そのような動作を制御するために、制御装置は、プロトコル及び被選択ツールデバイスの動作方法を示す予め記憶されたアプリケーション情報を使用することができる。アプリケーション情報は、被選択ツールデバイスの所要動作時間、ドリルの深さ、又は切断の長さなど、被選択ツールデバイスに固有の情報を含み得る。

更なる実施形態に基づき、制御データは、仮想リンクユニットのベンダＩＤ、ユニットＩＤ、シリアル番号、又は説明のうちの少なくとも１つを含む仮想リンクユニット識別データを含む。

更なる実施形態に基づき、制御データは、仮想リンクユニットに関連するツールデバイスの動作を制御するためのデータを含む。例えば、制御データは、被選択ツールデバイスの穴あけ、切断、又は回転などの動作を実行するための情報を含む。

更なる実施形態に基づき、特に少なくとも１つのコンピュータで実行される時、上述の方法を動作させるためのプログラムを実行するためのプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品が提供される。

コンピュータプログラム手段などのコンピュータプログラム製品は、メモリカード、ＵＳＢスティック、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、又はネットワーク内のサーバからダウンロードすることができるファイルとして実装されることができる。例えば、そのようなファイルは、無線通信ネットワークからコンピュータプログラム製品を含むファイルを転送することによって提供されることができる。

更なる実施形態に基づき、自動化ネットワークに結合されたフィールドデバイスを制御するための制御装置が提供され、フィールドデバイスは、複数の所定のツールデバイスから選択された関連ツールデバイスを有する。制御装置は、少なくとも被選択ツールデバイスを制御装置に接続するための物理ポートデバイスと、各仮想リンクユニットが所定のツールデバイスの１つに対応し、制御装置と物理ポートデバイスを介してフィールドデバイスに関連付けられた被選択ツールデバイスとの間に制御リンクを確立するための制御データを含む複数の仮想リンクユニットとを有する。

更なる実施形態に基づき、制御装置は、上述又は後述の方法を実行するために実装される。

更なる実施形態に基づき、制御装置は、制御装置に結合された被選択ツールデバイスから受信したツールデバイスパラメータを各仮想リンクユニットに含まれる制御データと比較し、受信したツールデバイスパラメータと各仮想リンクユニットに含まれる制御データとの比較の結果に応じて、複数の仮想リンクユニットから被選択ツールデバイスに対応する仮想リンクユニットを判定するセレクタを更に含む。

更なる実施形態に基づき、セレクタは、更に、既存の仮想リンクユニットが制御装置に結合された被選択ツールデバイスに対応するか否かを判定するように構成され、制御装置は、セレクタが制御装置に結合された被選択ツールデバイスに対応する既存の仮想リンクユニットが存在しないと判断した場合に、制御装置に結合された被選択ツールデバイスに対応する新しい仮想リンクユニットを生成する仮想リンクユニット生成器を更に含む。

更なる実施形態に基づき、制御装置は、制御リンクが制御装置と、制御装置に結合された被選択ツールデバイスとの間で正常に確立されたか否かを示すステータスデータを生成するためのステータス生成器を更に含む。

更なる実施形態に基づき、制御装置は、制御データを記憶するためのデータストレージユニットを更に含む。

更なる実施形態に基づき、制御装置は、確立された制御リンクを用いて制御装置に結合された被選択ツールデバイスの動作を制御するための制御器を更に含む。

更に実施形態に基づき、上述の制御装置と、物理ポートデバイスを介して制御装置に接続された被選択ツールデバイスとを含む技術システムが提供される。

本発明の方法を参照して説明した実施形態及び特徴は、開示されているように、コンピュータプログラム製品、制御装置及び技術システムにも準用される。

本発明の更なる可能な実施形態又は代替の解決案は、ここでは明示的に言及していない、上述又は後述される特徴の組み合わせも包含する。当業者は、また、本発明の最も基本的な形態に個々の又は分離した局面及び特徴を追加し得る。

本発明のさらなる実施形態、特徴および利点は、添付の図面と併せて、以下の説明および従属請求項から明らかになるであろう。

技術システムの第１実施形態を示す図である。 技術システムの第２実施形態を示す図である。 技術システムの第３実施形態を示す図である。 技術システムの第４実施形態を示す図である。 フィールドデバイスの制御方法の第１実施形態のフローチャートを示す図である。 フィールドデバイスの制御方法の第２実施形態のフローチャートを示す図である。

図面において、別途示していなければ、同一の符号は同一又は機能的に同等の要素を示す。

図１は、以下に説明する制御方法を実行するのに適している第１実施形態に基づく技術システム２０を示す。技術システム２０は、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタとして構成された２つの制御装置１を含み、これらは、フィールドバスである自動化ネットワーク３に結合される。ユーザインタフェース４０、ここではパーソナルコンピュータは、ネットワーク３を介して制御装置１と通信することができる。制御装置１は、ケーブル４１によってフィールドデバイス２に接続される。２つのフィールドデバイス２は、同じ左制御装置１に接続され、１つのフィールドデバイス２のみが右制御装置１に接続される。各フィールドデバイス２は、それに接続された被選択ツールデバイス４を有する。ツールデバイス４は、ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイスとして実装される。それぞれのツールデバイス４を保持する、図示するフィールドデバイス２は、左から右に、プライ４を保持する支持体、ドリル４を保持するロボットアーム、及び拡声器４を保持する支持体である。

技術システム２０のレイアウトは、例えば、制御装置１、ユーザインタフェース４０、フィールドデバイス２、又はツールデバイス４の追加又は削除によって、必要に応じて変更することができる。ケーブル４１の代わりに、フィールドデバイス２と制御装置１との間に無線通信が設定されてもよい。また、ツールデバイス４としては、任意のセンサやアクチュエータを用いることができる。

例えば、ＩＯ−Ｌｉｎｋ規格に従って産業用自動化ネットワークとして技術システム２０を動作させる場合、被選択ツールデバイス４は、制御装置１内の仮想リンクユニットの使用によって確立されたそれぞれの制御リンクを介して制御される。仮想リンクユニットは、割り当てられた制御装置１を介して特定のツール４を自動化ネットワークと通信可能に結合するために用いられる制御情報を有するデスクリプタファイルとして理解することができる。仮想リンクユニットは、ＯＳＩ層モデルに従ってデータリンク層レベルで実装されている。図５及び図６は、それぞれの制御方法の実施形態を説明するためのより詳細なフローチャートを提供する。

図２は、技術システム２２の詳細、例えば第２実施形態に基づく産業用自動化ネットワークを示している。技術システム２２は、技術システム２０と異なり、３つのフィールドデバイス２が同じ制御装置１に接続される。制御装置は、例えば、マスタＩＯ−Ｌｉｎｋデバイスである。ツールデバイス４〜８、ここでは異なる刃形状を有する切削ツールからなるグループ９が提供される。ツールデバイス４〜８のそれぞれは、少なくとも左フィールドデバイス２に接続されることができる。言い換えれば、ツールデバイス４〜８のそれぞれは、左フィールドデバイス２に選択され且つ関連付けられることができる。ツールデバイス４は、ツールデバイス４〜８のグループ９から選択され、フィールドデバイス２に接続される。詳細には、被選択ツールデバイス４は、ケーブル４１によって制御装置１の物理ポートデバイス１０に接続される。

制御装置１は、仮想リンクユニット１４〜１８、ここでは、それぞれツールデバイス４〜８からなるグループ９のツールデバイス４〜８に対応する仮想ＩＯ−Ｌｉｎｋユニットからなるグループ１９を含む。各仮想リンクユニット１４〜１８は、少なくともそれぞれの仮想リンクユニット１４〜１８に対応するツールデバイス４〜８のデバイスＩＤの情報を含む制御データＣＤ４〜ＣＤ８を含む。当業者はまた、制御データを保持するデスクリプタファイル及び／又はそのようなデスクリプタファイルへのポインタとして仮想リンクユニット１４〜１８を考慮することもできる。制御装置１は、例えば、仮想リンクユニット１４のデバイスＩＤ情報が被選択ツールデバイス４のデバイスＩＤ情報と一致すると判定することによって、被選択ツールデバイス４に対応する仮想リンクユニット１４を選択する。選択された制御装置１と被選択ツールデバイス４との間にケーブル４１を介して制御リンクＣＬ４が確立される。図中、制御リンクＣＬ４は一点鎖線で示されている。

図３は、技術システム６０の第３実施形態を示している。技術システム６０は、図１及び図２のシステム２０及び２２と同様の構成を有する。技術システム６０は、ネットワークインタフェース３９を介してフィールド及び／又はツールデバイスなどの外部デバイスを自動化ネットワークに結合するための物理ポートデバイス１０を有する制御装置５１を含む。第３実施形態の制御装置５１は、仮想リンクユニット１４、１５、１６、１８、５７を記憶するためのストレージデバイス５２、及び／又はそれぞれの仮想リンクユニットに対応するデスクリプタデータ５８を含む。制御装置５１は、制御器５６、ステータス生成器５５、仮想リンクユニット生成器５４、及びセレクタ５３を更に含む。要素５３〜５６は、ハードウェア又はソフトウェアの要素として実装することができる。例えば、セレクタ５３は、適切な仮想リンクユニットを選択するためのソフトウェアルーチン又は機能として実装することができる。制御装置５１は、特に、図５及び図６に関して以下に説明される制御方法の実施形態を実行するようになされる。

被選択ツールデバイス４、ここではドリルが制御装置５１の物理ポート１０に結合される時、被選択ツールデバイス４は、ケーブル４１を介して被選択ツールデバイス４のデバイスＩＤ情報であるツールデバイスパラメータＴＰを制御装置５１に送信する。従って、ＩＤ情報を含むデータセットが生成され、物理ポート１０を介して送信される。制御装置５１は、物理ポート１０を介して被選択ツールデバイス４のツールデバイスＩＤ情報ＴＰを受信し、受信したツールデバイスＩＤ情報ＴＰをセレクタ５３に送信する。セレクタ５３は、制御装置５１のデータストレージユニット５２に保存されている仮想リンクユニット１４〜１８から制御データＣＤ４〜ＣＤ８に含まれるデバイスＩＤ情報を検索する。

次に、セレクタ５３は、受信したツールデバイスＩＤ情報ＴＰを制御データＣＤ４〜ＣＤ８に提供されているデバイスＩＤ情報と比較する。セレクタ５３は、受け取ったツールデバイスＩＤが一致する、即ち、仮想リンクユニット１４の制御データＣＤ４に提供されているデバイスＩＤ情報と同一であると判定する。セレクタ５３は、これにより、仮想リンクユニット１４が制御装置５１に結合された被選択ツールデバイス４に対応すると判定する。次いで、物理ポートデバイス１０とツールデバイス４との間に制御リンクＣＬ４が確立される。

制御装置５１に含まれる制御器５６は、確立された制御リンクＣＬ４を用いてツールデバイス４の動作を制御する。制御器５６によって行われる被選択ツールデバイス４の制御は、データストレージユニット５２に予め記憶されたものであり且つ被選択ツールデバイス４を動作させるためのプロトコルを示すアプリケーション情報５８に従って行われる。例えば、アプリケーション情報５８は、ドリルである被選択ツールデバイス４が１２００ＲＰＭ（毎分回転数）の速度で１０秒間動作されるべきであることを示す。

制御装置５１は、制御リンクＣＬ４が正常に確立されたか否かを示すステータスデータを生成するためのステータス生成器５５を更に含む。ここでは、制御リンクＣＬ４の確立に成功し、生成された接続成功を示すステータスデータがフィールドバス３を介してユーザに送信され、パーソナルコンピュータ４０の画面に表示される（図示せず）。代替的に又は追加的に、生成されたステータスデータは、データ記憶装置５２に記憶される。

セレクタ５３が被選択ツールデバイスに対応する既存の仮想リンクユニット１４〜１８が存在しないと判定する時、制御装置５１は、データストレージユニット５２に記憶されるべき新たな仮想リンクユニット５７を生成するための仮想リンクユニット生成器５４を更に含む。

図４は、第４実施形態に基づく技術システム３０を示す。技術システム３０は、国際規格ＩＥＣ６１１３１−９に対応するＩＯ−Ｌｉｎｋシステムである。制御ユニット３１は、ＩＯ−Ｌｉｎｋｓ３５によってフィールドデバイス２及びＩＯ−ＬＩＮＫデバイス２４、２５に接続されたＩＯ−ＬＩＮＫマスタである。

ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１の右側部分は、それぞれ１つのＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス２４、２５のみが接続され得る従来の物理ポートデバイス１１０に対応する。つまり、ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス２４、２５は、互換性がない。この場合、ポート１１０に提供されるツールデバイス２４、２５に対応する仮想リンクユニットはない。ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス２４、２５がそれぞれの物理ポートデバイス１１０、１１０に結合される時、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタデバイス３１は、どのＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス２４、２５がそれに結合されたかを識別し、それぞれのＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス２４、２５と、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタデバイス３１との間に接続が自動的に確立され、セレクタ又は仮想ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイスは不要である。しかしながら、ツールデバイス２４又は２５を変更することは、制御プロセスをツールデバイス２４、２５の代替された機能に適合させるための自動化ネットワークにおけるアプリケーションレベルでの変更を含む。

左端の物理ポートデバイス１２０と中央の物理ポートデバイス１３０は、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１の物理層３８を形成する。ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイスの第１グループ９を構成する第１ツールセットとして３つのＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６４〜６６が提供され、全てが物理ポートデバイス１２０に結合するように構成されている。ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６４は、物理ポートデバイス１２０を介してＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１と結合され、それらの間に制御リンクＣＬ６４が確立される。制御リンクＣＬ６４は、図２及び図３の制御リンクＣＬ４と同じ又は類似の方法で確立される。ここでは、ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６５、６６は、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１に結合されていないが、選択的にＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６４の代わりにＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１に結合されていてもよい。

同様に、２つのＩＯ−ＬＩＮＫデバイス６７、６８（グループ９’）が、第２の複数のＩＯ−ＬＩＮＫデバイスを形成する第２ツールセットとして提供され、全てが物理ポートデバイス１３０に結合されるように構成される。ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６７は、物理ポートデバイス１３０を介してＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１と結合され、制御リンクＣＬ６４と同様に制御リンクＣＬ６７が確立される。ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６８は、制御装置３１に接続されていないが、選択的にＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６７の代わりにＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１に結合されていてもよい。

物理層３８の上の層は、図３において説明したセレクタ５３と同じ機能を有するセレクタ４３及び４４を含む。セレクタ４３は、物理ポートデバイス１２０と、物理ポートデバイス１２０を介してＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１に結合することができるＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６４〜６６に対応する３つの仮想ＩＯ−Ｌｉｎｋユニット８４〜８６とに接続される。セレクタ４３は、３つの仮想ＩＯ−Ｌｉｎｋユニット８４〜８６の中から、選択されたＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６４に対応する仮想ＩＯ−Ｌｉｎｋユニット８４を選択する。選択されたＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６４と制御装置３１との間に制御リンクＣＬ６４が確立される。制御装置３１では、要素は、例えば、内部バスを介して互いに通信可能に結合される。

同様に、セレクタ４４は、物理ポートデバイス１３０と、物理ポートデバイス１３０を介してＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１に結合され得るＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６７に対応する２つの仮想ＩＯ−Ｌｉｎｋユニット８７、８８とに接続される。セレクタ４４は、２つの仮想ＩＯ−Ｌｉｎｋユニット８７、８８から、選択されたＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６７に対応する仮想ＩＯ−Ｌｉｎｋユニット８７を選択する。選択されたＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６７と制御装置３１との間に制御リンクＣＬ６７が確立される。

各ＩＯ−Ｌｉｎｋデバイス６４〜６８に対応する仮想リンクユニット８４〜８８は、セレクタ５３の上に位置するデータリンク層３７に提供される。ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１は、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタドライバ３６と、アプリケーション情報を記憶するアプリケーション層３２とを更に含む。

また、ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタ３１は、自動化ネットワーク３を構成するＥｔｈｅｒＣＡＴを介して外部デバイスと通信するためのＥｔｈｅｒＣＡＴドライバ３３及びＥｔｈｅｒＣＡＴ物理ポート３４を含む。

図５は、フィールドデバイス２を制御及び／又は操作する方法の第１実施形態のフローチャートを示す。図１〜図４において説明した制御装置１、３１、５１は、説明した実施形態の制御方法に従ってフィールドデバイス２の制御方法を実行するように実装することができる。

第１準備ステップＳ０では、フィールドデバイス２及びツールデバイス４〜８、６４〜６８からなるグループ９が提供される。ステップＳ１では、ツールデバイス４〜８、６４〜６８からなるグループ９から１つのツールデバイス４、６４、６７が選択される。ステップＳ２において、被選択ツールデバイスは、制御装置１の物理ポート１０、１２０、１３０に結合される。次に、ステップＳ３において、制御装置１、３１、５１は、被選択ツールデバイス４、６４、６７に対応する複数の仮想リンクユニット１４〜１８、６４〜６８から仮想リンクユニット１４、６４、６７を選択する。ステップＳ４において、制御装置１、３１、５１は、被選択ツールデバイス４、６４、６７と制御装置１、３１、５１との間に制御リンクＣＬ４、ＣＬ６４、ＣＬ６７を確立する。

図６は、第２実施形態に従ってフィールドデバイス２を制御する方法のより詳細なフローチャートを示す。詳細には、図６は、図３及び図４の制御装置５１及び／又は制御装置３１によってそれぞれ実行されるプロセスステップを詳細に示す。図６において、ステップＳ３１〜Ｓ３５は、図５に示すステップＳ３に対応する。

ステップＳ３１において、制御装置５１、３１は、被選択ツールデバイス４が制御装置５１の物理ポートデバイス１０に結合されていることを認識する。次に、ステップＳ３２において、制御装置５１は、物理ポートデバイス１０を介して、被選択ツールデバイス４から被選択ツールデバイス４のＩＤ情報などのツールパラメータＴＰを受信する。ステップＳ３３において、セレクタ５３は、被選択ツールデバイス４のＩＤ情報を各仮想リンクユニット１４〜１８の制御データＣＤ４〜ＣＤ８に含まれるＩＤ情報と比較する。仮想リンクユニット１４〜１８のうちの１つが被選択ツールデバイス４に対応する、即ち、被選択ツールデバイス４のＩＤ情報と仮想リンクユニット１４〜１８のうちの１つのＩＤ情報とが一致するとセレクタ５３が判定した場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、プロセスは、ステップＳ４に続き、制御リンクＣＬ４が制御装置５１と被選択ツールデバイス４との間に確立される。一旦制御リンクＣＬ４が正常に確立されると、ステップＳ５において、ステータス生成器５５は、制御リンクが正常に確立されたことを示すステータスを生成する。最後に、ステップＳ６において、制御装置５１の制御器５６が確立された制御リンクを介して被選択ツールデバイス４の動作を制御する。

本発明を好ましい実施形態に基づいて説明してきたが、当業者にとって、全ての実施形態において変更が可能であることは明らかである。

本開示の態様は、技術システム、制御装置、及び／又は自動化ネットワークの制御方法の実施形態に基づく方法、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート及び／又はブロック図を参照しながら上記で説明されている。フローチャート及び／又はブロック図の各ブロックは、１つ又は複数のコンピュータプログラム命令によって実施することができると理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、又は機械を製造するための他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されることができ、コンピュータのプロセッサ又は他のプログラム可能データ処理装置を介して実行され、フローチャート及び／又はブロック図の１つの又は複数のブロックで特定される機能／動作を実現するための手段を創造する。

１、３１、５１ 制御装置
２ フィールドデバイス
３ 自動化ネットワーク
４〜８、２４、２５、６４〜６８ ツールデバイス
４、６４、６７ 被選択ツールデバイス
９ ツールデバイスからなるグループ
１０、１１０、１２０、１３０ 物理ポートデバイス
１４〜１８、８４〜８８ 仮想リンクユニット
１４、８４、８７ 選択された仮想リンクユニット
１９ 仮想リンクユニットからなるグループ
２０、３０、６０ 技術システム
３２ アプリケーション層
３３ ＥｔｈｅｒＣＡＴドライバ
３４ ＥｔｈｅｒＣＡＴ物理ポート
３５ ＩＯ−Ｌｉｎｋ
３６ ＩＯ−Ｌｉｎｋマスタドライバ
３７ データリンク層
３８ 物理層
３９ ネットワークインタフェース
４０ ユーザインタフェース
４１ ケーブル
４３、４４、５３ セレクタ
５２ データ記憶装置
５４ 仮想リンクユニット生成器
５５ ステータス生成器
５６ 制御器
５７ 新たな仮想リンクユニット
５８ アプリケーション情報
ＣＬ４〜ＣＬ８ 制御リンク
ＣＤ４〜ＣＤ８ 制御データ
ＴＰ ツールデバイスパラメータ

本発明は、自動化ネットワークにおいてフィールドデバイスを制御装置に結合するための改良された方法を提供する。

Claims (15)

1. 自動化ネットワーク（３）に結合されたフィールドデバイス（２）の制御方法であって、前記フィールドデバイス（２）は、所定のツールデバイス（４〜８、６４〜６８）からなるグループ（９）から選択された関連ツールデバイス（４、６４、６７）を有し、前記方法は、
   前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）を物理ポートデバイス（１０、１２０、１３０）を有する制御装置（１、３１、５１）に結合する（Ｓ２）ステップと、
   前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）の機能として前記制御装置（１，３１，５１）に含まれる仮想リンクユニット（１４〜１８，８４〜８８）からなるグループ（１９）から仮想リンクユニット（１４，８４，８７）を選択し、前記仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）のそれぞれは、前記所定のツールデバイス（４〜８、６４〜６８）の１つに対応するステップ（Ｓ３）と、
   前記選択された仮想リンクユニット（１４、８４、８７）に含まれる制御データ（ＣＤ４）を用い、前記物理ポートデバイス（１０、１２０、１３０）を介して、前記選択された制御装置（１、３１、５１）と前記フィールドデバイス（２）に関連付けられた前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）との間に制御リンク（ＣＬ４、ＣＬ６４、ＣＬ６７）を確立するステップ（Ｓ４）と、
   を含む、方法。
2. 前記方法が、ＩＯ−Ｌｉｎｋ規格に従って実施される、請求項１に記載の方法。
3. 前記仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）からなるグループ（１９）は、前記制御装置（１、３１、５１）のデータリンク層（３７）に提供される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記制御装置（１，３１，５１）において、前記制御装置（１，３１，５１）に結合された前記被選択ツールデバイス（４，６４，６７）からツールデバイスパラメータ（ＴＰ）を受信する（Ｓ３２）と、
   前記受信したツールデバイスパラメータ（ＴＰ）を前記仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）のそれぞれに含まれる前記制御データ（ＣＤ４〜ＣＤ８）と比較する（Ｓ３３）と、
   前記受信したツールデバイスパラメータ（ＴＰ）を前記仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）のそれぞれに含まれる前記制御データ（ＣＤ４〜ＣＤ８）と比較するステップの結果に応じて、前記仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）からなるグループ（１９）から、前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）に対応する前記仮想リンクユニット（１４、８４、８７）を判定すると、
   を更に含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 既存の仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）が前記制御装置（１、３１、５１）に結合された前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）に対応するか否かを判定する（Ｓ３４）と、
   前記制御装置（１，３１，５１）に結合された前記被選択ツールデバイス（４，６４，６７）に対応する既存の仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）が存在しないと判定された場合、前記制御装置（１、３１、５１）に結合された前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）に対応する新しい仮想リンクユニット（５７）を生成する（Ｓ３５）と、
   を更に含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記制御装置（１、３１、５１）と制御装置（１、３１、５１）に結合された前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７））との間に前記制御リンク（ＣＬ４、ＣＬ６４、ＣＬ６７）が正常に確立されたか否かを示すステータスデータを生成する（Ｓ５）を更に含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記制御装置（１，３１，５１）のデータストレージユニット（５２）に制御データ（ＣＤ４〜ＣＤ８）を記憶するを更に含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記物理ポートデバイス（１０、１２０、１３０）が一度に１つのツールデバイス（４〜８、６４〜６８）のみに接続するように実装される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記制御装置（１，３１，５１）によって、確立された制御リンク（ＣＬ４、ＣＬ６４、ＣＬ６７）を用いて前記制御装置（１，３１，５１）に結合された前記被選択ツールデバイス（４，６４，６７）の動作を制御する（Ｓ６）を更に含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記制御データ（ＣＤ４〜ＣＤ８）が、前記仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）のベンダＩＤ、ユニットＩＤ、シリアル番号、又は説明のうちの少なくとも１つを含む仮想リンクユニット識別データを含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記制御データ（ＣＤ４〜ＣＤ８）は、前記仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）に関連する前記ツールデバイス（４〜８、６４〜６８）の動作を制御するためのデータを含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法を動作させるプログラムを実行するためのプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品。
13. 自動化ネットワークに結合されたフィールドデバイス（２）を制御するための制御装置（１、３１、５１）であって、前記フィールドデバイス（２）は、所定のツールデバイス（４〜８、６４〜６８）からなるグループ（９）から選択された関連ツールデバイス（４〜８、６４〜６８）を有し、前記制御装置は、
    少なくとも前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）を前記制御装置（１、３１、５１）に接続するための物理ポートデバイス（１０、１２０、１３０）と、
    それぞれが、前記所定のツールデバイス（１４〜１８、８４〜８８）のうちの１つに対応し、且つ前記物理ポートデバイス（１０、１２０、１３０）を介して、前記制御装置（１、３１、５１）と前記フィールドデバイス（２）に関連付けられた前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）との間に制御リンク（ＣＬ４、ＣＬ６４、ＣＬ６７）を確立するための制御データ（ＣＤ４〜ＣＤ８）を含む仮想リンクユニット（１４〜１８、８４〜８８）からなるグループ（１９）と、
    を含む制御装置（１、３１、５１）。
14. 前記制御装置（１、３１、５１）は、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法を実行するように実装される、請求項１３に記載の制御装置（１、３１、５１）。
15. 請求項１３又は１４に記載の制御装置と、前記物理ポートデバイス（１０、１２０、１３０）を介して前記制御装置（１、３１、５１）と接続されている前記被選択ツールデバイス（４、６４、６７）と、を含む技術システム。

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