JP2021057892A - プロセス制御入力／出力デバイスにおける多数の通信物理層およびプロトコルの統合 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる通信プロトコルをサポートする多数の物理層を使用して、フィールドデバイスを、プロセス制御システム内のプロセスコントローラに通信可能に結合する。【解決手段】プロセス制御システム５において、フィールド環境１２２のプロセス制御入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス２６、２８、２９は、フィールドデバイス１５〜２４との通信を実行するために、従来のプロセス制御通信プロトコルに関連付けられた直接物理層またはインターフェースを備える従来のＩ／Ｏサポートを提供すると同時に、先進物理層（ＡＰＬ物理層）または他のＩＰベースの物理層とその上で実行される通信プロトコルをサポートする。さらに、新しいＩ／Ｏデバイスは、安全プロトコルなどのプロトコルが追加のハンドシェイク、確認などを必要とする場合に使用するために、他のプロトコルの内部にプロトコルを入れ子にする。【選択図】図１

Description

本出願は、概して、プロセス制御システムに関し、より具体的には、異なる通信プロトコルをサポートする多数の物理層を使用して、フィールドデバイスをプロセス制御システム内のプロセスコントローラに通信可能に結合することに関する。

分散プロセス制御システムは、化学、石油、工業、または他のプロセスプラントで物理的な材料または製品を製造、精製、変換、生成、または生産するために使用されるようなものであり、典型的には、アナログ、デジタル、またはアナログ／デジタルバスの組み合わせであり得る物理層を介して、または１つ以上の無線通信リンクまたはネットワークを含み得る、１つ以上のフィールドデバイスに通信可能に結合された１つ以上のプロセスコントローラを含む。フィールドデバイスは、例えば、バルブ、バルブポジショナ、スイッチおよびトランスミッタ（例えば、温度、圧力、レベルおよび流量センサ）であってもよく、プロセス環境内に位置し、概ね、プロセスプラントまたはシステム内で実行される１つ以上のプロセスを制御するために、バルブの開閉、流量、温度または圧力などのプロセスおよび／または環境パラメータの測定などの物理的なプロセス制御機能を実行する。周知のＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）フィールドバスプロトコルに適合するフィールドデバイスなどのスマートフィールドデバイスはまた、制御計算、警告機能、およびコントローラ内で一般に実装される他の制御機能も実施し得る。プロセスコントローラはまた、典型的にはプラント環境内に配置されており、フィールドデバイスによって行われたプロセス測定値を示す信号および／またはフィールドデバイスに係る他の情報を受信し、プロセス制御の決定を行い、例えば、受信した情報に基づいてプロセス制御信号を生成し、フィールドデバイス内で実行されている制御モジュールまたはブロック、ＨＡＲＴ（登録商標）フィールドデバイス、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）フィールドデバイス、およびＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスなどとの間で調整を行う、異なる制御モジュールを作動させる制御アプリケーションを実行する。この通信を実行するために、プロセスコントローラ内の制御モジュールは、制御信号を様々な異なる入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスに送信し、これらの制御信号を通信線またはリンク（通信物理層）を介して実際のフィールドデバイスに送信し、それにより、プロセスプラントまたはシステムの少なくとも一部分の動作を制御し、例えば、プラントまたはシステム内で動作または実行されている１つ以上の産業プロセスの少なくとも一部分を制御する。また、典型的にはプラント環境内に位置するＩ／Ｏデバイスは、概ね、プロセスコントローラと１つ以上のフィールドデバイスとの間に配置され、電気信号をデジタル値に変換したり、その逆に変換したりすることにより、その間の通信を可能にする。異なる通信プロトコルを使用するフィールドデバイスをサポートするために、異なるＩ／Ｏデバイスが提供される。より具体的には、第１のＩ／ＯデバイスがＨＡＲＴフィールドデバイスをサポートするために使用され、第２のＩ／ＯデバイスがＦｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスをサポートするために使用され、第３のＩ／ＯデバイスがＰｒｏｆｉｂｕｓフィールドデバイスをサポートするために使用されるように、プロセスコントローラと特定の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスの各々との間に、異なるＩ／Ｏデバイスが提供される。本明細書では、フィールドデバイス、コントローラ、およびＩ／Ｏデバイスは、一般に「プロセス制御デバイス」と呼ばれ、概ね、プロセス制御システムまたはプラントのフィールド環境に位置し、配置され、または設置される。

さらに、フィールドデバイスおよびプロセスコントローラからの情報は、通常、データハイウェイまたは通信ネットワークを介して、オペレータワークステーション、パーソナルコンピュータまたはコンピューティングデバイス、データヒストリアン、レポートジェネレータ、集中管理データベース、または他の集中管理コンピューティングデバイスのような、典型的には、制御室またはプラントの、より過酷な現場環境から離れた場所、例えば、プロセスプラントのバックエンド環境に配置されている他の集中管理コンピューティングデバイスのような、１つ以上の他のハードウェアデバイスに利用可能とされる。これらのハードウェアデバイスの各々は、典型的には、プロセスプラントにわたって、またはプロセスプラントの一部分にわたって集中化される。これらのハードウェアデバイスは、例えば、プロセス制御ルーチンの設定を変更すること、コントローラまたはフィールドデバイス内の制御モジュールの動作を変更すること、プロセスの現在の状態を見ること、フィールドデバイスおよびコントローラによって生成されたアラームを見ること、担当者を訓練する、またはプロセス制御ソフトウェアをテストする目的でプロセスの動作をシミュレートすること、構成データベースを保持し更新することなど、プロセスの制御および／またはプロセスプラントを動作することに関する機能をオペレータが実行することを可能にするアプリケーションを実行する。ハードウェアデバイスおよびプロセスコントローラによって利用されるデータハイウェイは、有線通信経路、無線通信経路、または有線および無線通信経路の組み合わせを含むことができ、典型的には、パケットベースの通信プロトコルおよびイーサネットまたはＩＰプロトコルのような非タイムセンシティブの通信プロトコルを使用する。

例として、Ｅｍｅｒｓｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓによって販売されているＤｅｌｔａＶ（商標）制御システムは、プロセスプラント内の多様な場所に位置する異なるデバイス内に記憶され、それらの異なるデバイスによって実行される多数のアプリケーションを含む。プロセス制御システムまたはプラントのバックエンド環境内の１つ以上のワークステーションまたはコンピューティングデバイス内に常駐する構成アプリケーションは、ユーザが、プロセス制御モジュールを作成または変更し、これらのプロセス制御モジュールを、データハイウェイを介して専用の分散コントローラへダウンロードすることを可能にする。典型的には、これらの制御モジュールは、通信可能に相互接続された機能ブロックで構成され、これらの機能ブロックは、それに対する入力に基づき制御スキーム内で機能を実行し、出力を制御スキーム内の他の機能ブロックに提供するオブジェクト指向プログラミングプロトコル内のオブジェクトである。また、構成アプリケーションは、データをオペレータに対して表示するため、かつオペレータによるプロセス制御ルーチン内の設定点等の設定の変更を可能にするために閲覧アプリケーションが使用するオペレータインターフェースを、構成設計者が作成または変更することを可能にし得る。各専用コントローラ、およびいくつかの場合においては、１つ以上のフィールドデバイスは、実際のプロセス制御機能を実装するために、それらに割り当てられてダウンロードされた制御モジュールを作動させるそれぞれのコントローラアプリケーションを記憶および実行する。視認アプリケーションは、１つ以上のオペレータワークステーション（またはオペレータワークステーションおよびデータハイウェイと通信可能に接続された１つ以上のリモートコンピューティングデバイス）上で実行され得、この視認アプリケーションは、コントローラアプリケーションからデータハイウェイを経由してデータを受信し、ユーザインターフェースを使用してこのデータをプロセス制御システム設計者、オペレータ、またはユーザに表示して、オペレータのビュー、エンジニアのビュー、技師のビュー、メンテナンスのビューなどの多数の異なるビューのうちのいずれかを提供し得る。データヒストリアンアプリケーションが、典型的には、データハイウェイにわたって提供されたデータの一部またはすべてを収集および記憶するデータヒストリアンデバイスに記憶され、それによって実行される一方で、構成データベースアプリケーションが、現在のプロセス制御ルーチン構成およびそれと関連付けられたデータを記憶するために、データハイウェイに取り付けられたなおさらに離れたコンピュータで作動され得る。代替的に、構成データベースは、構成アプリケーションと同じワークステーション内に位置し得る。

上述のように、プロセス制御システムは、プラント内で多くの異なる機能能力を提供する複数のフィールドデバイスを含むことができ、これらのフィールドデバイスは、様々な異なるタイプの物理インターフェースまたは通信インターフェースの物理層のうちの１つを使用してプロセスコントローラと通信可能に結合される。例えば、一般的なプロセス制御通信物理インターフェースは、ポイントツーポイント配線接続配置（例えば、特定の有線インターフェースに通信可能に結合された１つのフィールドデバイスのみ）またはマルチドロップ配線接続配置（例えば、有線インターフェースに通信可能に結合された複数のフィールドデバイス）のいずれかで設定された２本の有線インターフェースを使用する。しかしながら、いくつかのフィールドデバイスは、無線ゲートウェイおよび送受信機デバイスを含み得る無線通信物理層を使用してコントローラに接続されてもよい。さらにさらなるフィールドデバイスは、典型的には、様々な異なる通信プロトコルのうちの１つを使用してプロセスコントローラと通信するように構成される。これらの通信プロトコルは、典型的にはデジタル信号プロトコルであるが、アナログプロトコル（例えば、４〜２０ｍａプロトコル）であってもよく、またはデジタルおよびアナログプロトコルを組み合わせたもの（例えば、ＨＡＲＴプロトコル）であってもよい。これらのプロトコルのいくつかは、比較的単純なコマンドおよび／または通信（例えば、ＣＡＮプロトコルで使用されるようなＯＮコマンドおよびＯＦＦコマンド）を使用して動作するが、他のプロトコルは、より多くのコマンドおよび／またはより多くの通信情報を必要とする、より複雑なプロトコルであり、単純なコマンドを含んでもよく、または含んでいなくてもよい。例えば、より複雑なプロトコルは、例えば、ハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ（ＨＡＲＴ（登録商標））通信プロトコルを使用して、アナログ値に重畳されたデジタル通信を用いてアナログ値を通信してもよい。他のフィールドデバイスは、多くのタイプの通信を提供する完全なデジタル通信（例えば、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信プロトコル）を使用することができる。その他のプロセス制御通信プロトコルにはＰＲＯＦＩＢＵＳ通信プロトコルがあるが、その他のプロセス制御通信プロトコルも開発され、使用されている。これらの通信プロトコルの各々は、２線式、４線式などの物理層、特定のスイッチなどを含む特定の物理層を要求する、またはそれらによってサポートされる必要がある。さらに、物理層は、最大または最小のワイヤ長、ワイヤの太さ、ワイヤのタイプ、終端のタイプ、他の電気的特性などを指定してもよい。

これらの様々なフィールドデバイス通信プロトコルが開発された結果、その各々が異なる通信配線（物理層）とシグナリングフォーマットを典型的に使用するようになり、様々な異なるフィールドデバイス（例えば、異なるプロトコルを使用するフィールドデバイス）が、異なる入力／出力デバイス（Ｉ／Ｏデバイス）を介してプロセスコントローラに通信可能に接続され、それぞれの異なるＩ／Ｏデバイスがプロセス制御プロトコルの異なる１つに準拠し、特定のタイプの物理層をサポートするようになっている。つまり、典型的なプラントでは、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ Ｉ／Ｏデバイス（ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ準拠の２線式バスまたは４線式バスを介して１つ以上のＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスに接続される）、個別の２線式または４線式単滴接続を介して１つ以上のＨＡＲＴ準拠フィールドデバイスの各々に接続されるＨＡＲＴ Ｉ／Ｏデバイス、ＣＡＮ準拠配線接続を介して１つ以上のＣＡＮ準拠フィールドデバイスに接続されるＣＡＮ Ｉ／Ｏデバイスなど、多数の異なるＩ／Ｏデバイスに接続されたコントローラを有してもよい。

さらに、フィールドデバイスの通信ポートをＩ／Ｏデバイスの端子ブロックに結合し、最終的にはプロセスプラント内のプロセスコントローラに結合することは、概ね複雑なプロセスである。フィールドデバイスは、フィールドデバイスから受信した信号をプロセスコントローラによって処理可能な信号に変換し、コントローラから受信した信号をフィールドデバイスによって処理可能な信号に変換するＩ／Ｏカードに結合されなければならない。結果として、特定のフィールドデバイスに対応する各Ｉ／Ｏカードの各チャネルは、（信号がＩ／Ｏカードによって適切に処理されるように）適切な信号タイプに関連付けられなければならず、Ｉ／Ｏカードは、最終的にそのＩ／Ｏカードに結合されたフィールドデバイスから信号を受信し、および／またはそのＩ／Ｏカードに結合されたフィールドデバイスに信号を送信するコントローラまたはコントローラに通信可能に結合されなければならない。

上述したように、各フィールドデバイスは、Ｉ／Ｏデバイス上の端子ブロックを介して、特定の通信媒体または物理層（例えば、２線式ケーブル、無線リンク、または光ファイバ）を使用してＩ／Ｏデバイスに結合され、さらに、上記またはプロセス制御業界で開発されてきた他の特殊なプロセス制御通信プロトコル（ＨＡＲＴ、ＣＡＮ、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳなど）のいずれかを使用して結合される。さらに、Ｉ／Ｏデバイスは、別のバスまたは有線接続を介して、典型的にはプロセスコントローラに個別に接続される。これらの異なるＩ／Ｏデバイスを使用するということは、異なるＩ／Ｏデバイスに接続されたコントローラが、そのフィールドデバイスに正しい「パス」を介して信号を通信するために、どのフィールドデバイスが各Ｉ／Ｏデバイスのどのポートに接続されているかを追跡できるように、異なるフィールドデバイス間の物理的および論理的接続が正確にマッピングされなければならないことを意味する。この問題は、各フィールドデバイスがＨＡＲＴ準拠のＩ／Ｏデバイスの異なる出力ポートに接続されるＨＡＲＴプロトコルにおいて特に面倒である。

この構成の問題を緩和するために、例えばＨＡＲＴフィールドデバイスとＨＡＲＴ物理層とを使用するハードウェア構成可能なＩ／Ｏデバイスが開発されている。このハードウェア構成可能なＩ／Ｏデバイスは、様々な異なるＨＡＲＴフィールドデバイス（および／またはＨＡＲＴデバイスと同じ物理層を使用する４〜２０ｍａデバイス）をコントローラに接続するハードウェア構成可能なプラットフォームを含む。このハードウェア構成可能なＩ／Ｏデバイスは、第１の外部バスを介して１つ以上のプロセスコントローラと通信し、第２の内部バスを介して多数の異なる構成可能なＩ／Ｏスロットと通信し、それらの各々がＩ／Ｏデバイスの異なる終端ポート（端子ブロック）に接続され、それらに関連付けられている、取り外し可能なヘッドエンドプロセッサを含む。さらに、各出力ポートまたは端子ブロックは、例えば２線式または４線式のＨＡＲＴ準拠の通信ラインまたは物理層を介して、異なるフィールドデバイスに接続されるように構成される。ハードウェア構成可能なＩ／Ｏデバイスはまた、同じ内部バスを介して、または第２の内部バスを介して、Ｉ／Ｏスロットの各々に電源（ＨＡＲＴ準拠デバイスの場合）を供給する電源デバイスを含んでもよい。重要なこととして、各Ｉ／Ｏスロットは、電子マーシャル構成要素（ＥＭＣ）と呼ばれるハードウェアモジュールを受け取るように適合されており、スロットに挿入されると、一方の側（入力側）にあるモジュールをヘッドエンドプロセッサ（Ｉ／Ｏデバイス内の内部通信バスを介して）および電源（存在する場合）と接続し、他方の側（出力側）にあるモジュールをＨＡＲＴ準拠フィールドデバイスが接続され得るＩ／Ｏデバイスの出力ポートまたは端子ブロックのうちの１つと接続する。Ｉ／Ｏデバイスの各特定のスロットに配置されたハードウェアモジュールまたはＥＭＣは、プロセッサと、ＨＡＲＴ通信プロトコルを使用して出力ポートを介して接続されたＨＡＲＴ準拠フィールドデバイスとの通信を実行するメモリとを含み、このモジュールは、接続されたＨＡＲＴフィールドデバイスから構成情報および他の情報を取得するために動作する。また、ハードウェアモジュールのプロセッサは、検出されたＨＡＲＴ準拠フィールドデバイスに関する情報をＩ／Ｏデバイスのヘッドエンドプロセッサに通信し、この情報を用いてＩ／Ｏデバイスの特定のハードウェアスロットと検出されたフィールドデバイスとを関連付ける。このようにして、ハードウェアモジュールの挿入（その内部プロセッサの動作と共に）は、任意のＨＡＲＴ準拠フィールドデバイスをＩ／Ｏデバイスの入力／出力ポートのいずれかに結合することを可能にし、接続が実際に行われる前に、フィールドデバイスが接続されている特定のハードウェアスロット／出力ポートをプロセスコントローラが知らなくても、自動的に検出され、構成されることを可能にする。このハードウェア構成可能なＩ／Ｏデバイスの様々な例は、米国特許第７，６８４，８７５号、同第８，３３２，５６７号、同第８，７６２，６１８号、同第８，９７７，８５１号、同第９，０８３，５４８号、および同第９，４９５，３１３号に詳細に記載されており、それらの各々は参照により明示的に本明細書に組み込まれる。

プロセスプラント内の特定の他のデバイス間の通信を実行するために、汎用ＩＰまたは他のパケットベースの通信プロトコルを使用することもよく知られている。例えば、１つ以上の分散プロセスコントローラを、バックエンドのプラント環境内の１つ以上のユーザインターフェース、データベース（例えば、構成データベースや履歴データベース）、サーバなどに通信可能に接続するイーサネットバス上で、パケットベースまたは汎用ＩＰプロトコルを使用することが一般的である。このように、物理層であり、部分的にはデータリンク層であるイーサネットは、オートメーションシステムのための重要な通信プラットフォームである。重要なこととして、現在、ＨＡＲＴ、４〜２０ｍａ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＣＡＮ、ＰＲＯＦＩＢＵＳなどのプロセス制御通信プロトコルがフィールドデバイスレベルでの通信に使用されているが、イーサネットを利用した通信技術は、フィールドデバイス通信の実装に使用できる可能性が出てきている。重要なことは、イーサネットは、これまでのオートメーションにはなかった方法で、柔軟性、スケーラビリティ、パフォーマンスを可能にする。オートメーションにおけるイーサネットの採用をサポートするために、遠隔地や危険な場所でのフィールドデバイスの接続をサポートするためのＡＰＬ（先進物理層）仕様が設計されている。ＡＰＬの背後には、ツイストペア配線（１０ＢＡＳＥ−Ｔ１Ｌ）を介したイーサネットのための既存のＩＥＥＥ８０２．３イーサネット規格（ＩＥＥＥ８０２．３）の拡張機能の開発に焦点を当てたＩＥＥＥ Ｐ８０２．３ｃｇプロジェクトがある。この開発は、イーサネットの物理層の上で実行できる様々な目的のために開発された自動化プロトコルの長いリストがあることから、重要である。

プロセス制御におけるこの新しいイーサネットベースの通信開発をサポートするために、ＦｉｅｌｄＣｏｍｍグループはＨＡＲＴ７リリースの一部としてＨＡＲＴ−ＩＰを標準化した。ＨＡＲＴ−ＩＰは当初、ホストがゲートウェイと効率的に通信できるように設計されたが、現在ではデバイスがＩ／Ｏサーバやホストと直接通信するための方法として登場している。今日のＨＡＲＴ−ＩＰはすでにモニタリング、制御、診断、状態監視アプリケーションで使用されている。ＨＡＲＴ−ＩＰはすでにデバイスの完全な記述を持っているので、ＡＰＬの上に重ねるのに適したプロトコルである。さらに、デバイスレベルで広くサポートされているプロトコルとして、ＯＰＣ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（ＯＰＣ ＵＡ）がある。ＯＰＣ ＵＡはデバイスの通信やタイプをネイティブには理解していないが、ある程度のサポートを提供するためにかなりの努力がなされている。ＨＡＲＴ−ＩＰとＯＰＣ ＵＡは比較的早く市場に採用される可能性が高いが、それだけではない。イーサネットＩＰやＰＲＯＦＩＮＥＴのような他のプロトコルはすでにイーサネット上で利用可能であり、ＡＰＬが利用可能になれば、その上で動作するようになるであろう。さらに、ＭＱＴＴやＡＭＱＰのようなＩＴ主導型のプロトコルは、産業用のモノのインターネット（ＩＩｏＴ）が受け入れられるようになると、重要なプロトコルとして浮上してくるであろう。

しかし、パケットベースの通信プロトコルや汎用ＩＰ通信プロトコルに関連付けられたものなど、従来のフィールドデバイス、例えばＨＡＲＴやＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスに大きく依存している設置ベースを既に含むプロセスプラントでイーサネットやその他の先進物理層をサポートすることは困難であり、１つ以上の電子マーシャルキャビネットやデバイスを介してプロセス制御ネットワークのある場所でこれらの様々な通信プロトコルを合成または統合する必要があるため、一筋縄ではいかない。このような先進プロトコルをどのようにして典型的なプロセスプラントのアーキテクチャに統合し、信頼性と堅牢性の高い方法で動作させることができるのかは、現在のところ不明である。

新しいＩ／Ｏデバイスは、４〜２０ｍＡ、１〜５ｖ、ＨＡＲＴ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓなどのプロトコルなど、従来のプロセス制御通信プロトコルまたは特殊なプロセス制御通信プロトコルに関連付けられた直接物理層またはインターフェースを含みた従来のＩ／Ｏサポートを提供すると同時に、ＡＰＬやその他のイーサネットまたは汎用ＩＰベースの物理層とその上で実行される通信プロトコルをサポートする。さらに、新しいＩ／Ｏデバイスは、安全プロトコルなどのプロトコルが追加のハンドシェイクや確認などを必要とする場合に使用するために、他のプロトコルの中にプロトコルを入れ子にすることができる。さらに、新しいＩ／Ｏデバイスは、従来のプロセス制御通信プロトコルによって使用されるものを含む多数の異なる物理層と、フィールドデバイスレベル（例えば、プロセスコントローラとフィールドデバイスとの間）で通信を実行するために、汎用ＩＰ通信システムによって使用されるものを含む、より先進物理層とを使用するプロセス制御システムを容易に構成することを可能にするハードウェア構成可能な能力を含む。

より具体的には、本明細書に記載のＩ／Ｏデバイスは、パケットベース、ＩＰベース、またはＨＡＲＴ−ＩＰ、ＯＰＣ ＵＡ、イーサネットなどの他の先進プロトコルを含む多数のＩ／Ｏタイプをサポートする。Ｉ／Ｏデバイスは、改善された制御につながる様式でＩ／Ｏデバイスでの制御を実装するために使用することができる、混合された物理層および多数のプロトコルのサポートを含む。さらに、本明細書に記載のＩ／Ｏデバイスは、リクエスト／レスポンス、パブリッシュ／サブスクライブ、イベントベースの通信、およびストリーミング通信をサポートすることができ、これは、制御と、測定およびアクチュエータのデータ、それらの能力、それらの診断、およびこれらの測定、能力、および診断の組み合わせによって決定され得る情報に関心のある産業用のモノのインターネット（ＩＩｏＴ）アプリケーション（本明細書では概ね監視システムとも呼ばれる）との組み合わせをサポートするのに大いに役立つであろう。

少なくともその一部分が物理層と通信プロトコルのＩ／Ｏアーキテクチャを混合して実装する、例示のプロセスプラントを示す図である。 図１のプラントのイーサネットバスに接続され、フィールドデバイスとの直接ＩＰベースの通信をサポートするために使用される例示の先進物理層ネットワークの図を示している。 多数の異なる物理層と通信プロトコルを使用してフィールドデバイスとの通信をサポートするハードウェア構成可能なＩ／Ｏまたはマーシャリングデバイスを示す。 図３のハードウェア構成可能なマーシャリングデバイスの部分的な電気的概略図を示す。 ＨＡＲＴとＡＰＬ物理層の両方をサポートするように構成された図３のマーシャリングデバイスの概略図であり、ＡＰＬ層の別個の電源スイッチとフィールドスイッチを使用して接続されたデバイスを示す。 ＨＡＲＴとＡＰＬ物理層の両方をサポートするように構成された図３のマーシャリングデバイスと、ＡＰＬ層のＡＰＬ電源とフィールドスイッチの組み合わせを使用して接続されたデバイスの概略図を示す。 従来のプロセス制御通信プロトコルを別の一般的なＩＰ通信プロトコルにトンネリングすることにより、先進物理層通信ネットワークを介してＡＰＬ物理層を介して多数の異なるタイプのフィールドデバイス通信ネットワークをサポートするように構成された図３のマーシャリングデバイスの概略図を示す。 ＨＡＲＴ−ＩＰ通信プロトコルのＩＰパケットにトンネリングされたＦｉｅｌｄｂｕｓメッセージのパケット構成を示す。 先進物理層ネットワークを使用して１つ以上の無線プロトコルを介して無線デバイス通信をサポートするように構成された図３のマーシャリングデバイスの概略図を示す。 先進物理層ネットワークを使用して無線デバイス通信を介して高セキュリティアプリケーションをサポートするように構成された図３のマーシャリングデバイスの概略図を示す。 先進物理層を使用して有線デバイス通信を介して高セキュリティアプリケーションをサポートするように構成された図３のマーシャリングデバイスの概略図を示す。

図１は、例示のプロセスプラント、プロセス制御システム、またはプロセス制御環境５の概略図であり、プラント内のフィールドデバイスとの通信を提供する際に、多数の異なる物理層、およびそれらの異なる物理層を使用する、異なる通信プロトコルをサポートするハードウェア構成可能なマーシャリングまたはＩ／Ｏデバイスを使用することができる。一般的に言えば、図１の例示のプロセスプラント５は、フィールドデバイスによって行われたプロセス測定値を示す信号を受信し、この情報を処理して制御ルーチンを実装し、プラント５内のプロセスの動作を制御するために他のフィールドデバイスに有線または無線のプロセス制御通信リンク（物理層）を介して送信される制御信号を生成する１つ以上のプロセスコントローラを含む。典型的には、フィールドデバイスの各々は、プロセスの動作を制御するために、物理的機能（例えば、バルブを開閉する、温度を増減する、測定を行う、状態を感知する、など）を実行する。概して、フィールドデバイスは、Ｉ／Ｏデバイスを使用してプロセスコントローラと通信し、プロセスコントローラ、フィールドデバイス、およびＩ／Ｏデバイスは、有線または無線であってもよい。さらに、プロセスプラント環境５には、有線および無線のプロセスコントローラ、フィールドデバイス、およびＩ／Ｏデバイスの任意の数および組み合わせが含まれてもよい。

単なる例として、図１は、標準または従来のプロセス制御プロトコル入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード２６、２８を介して有線フィールドデバイス１５〜２２に通信可能に接続され、本明細書では混合または多数のプロトコルＩ／Ｏカードまたはデバイス、または混合または多数の物理層Ｉ／Ｏデバイスと呼ばれる先進またはマルチプロトコルＩ／Ｏカード２９を介して有線フィールドデバイス２３、２４に通信可能に接続されたプロセスコントローラ１１を例示している。この場合、コントローラ１１は、任意のプロプライエタリプロトコルを含む任意の所望の通信プロトコルを実装してもよいバックプレーンバス（図示せず）を介して、Ｉ／Ｏデバイス２６、２８、２９と通信可能に結合される。コントローラ１１はまた、無線ゲートウェイ３５およびプロセス制御データハイウェイまたはバックボーン１０を介して無線ネットワーク７０内の無線フィールドデバイス４０〜４６に通信可能に接続される。プロセス制御データハイウェイ１０は、イーサネット通信構造として実装されてもよく、１つ以上の有線および／または無線通信リンクを含んでもよく、例えばイーサネットプロトコルなどの任意の所望のまたは適切な汎用ＩＰ通信プロトコルを使用して実装されてもよい。いくつかの構成（図示せず）では、コントローラ１１は、バックボーン１０以外の１つ以上の通信ネットワーク、例えば、Ｗｉ−Ｆｉまたは他のＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ローカルエリアネットワークプロトコル、モバイル通信プロトコル（例えば、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、または他のＩＴＵ−Ｒ互換プロトコル）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓなどの１つ以上の通信プロトコルをサポートする任意の数の他の有線または無線通信リンクを使用することによって、無線ゲートウェイ３５と通信可能に接続されてもよい。さらに、コントローラ１１は、より伝統的なインターネットまたはパケットベースの通信プロトコルをサポートする先進物理層（ＡＰＬ）または他の物理層を使用するさらなるフィールドデバイスネットワーク８０を介してフィールドデバイス８２に結合されてもよい。

コントローラ１１は、例えば、エマソンオートメーションソリューションズが販売するＤｅｌｔａＶ（商標）コントローラであってもよく、フィールドデバイス１５〜２４、４０〜４６、８２の少なくとも一部を使用して、バッチプロセスまたは連続プロセスを実施するように動作してもよい。プロセス制御データハイウェイ１０に通信可能に接続されることに加えて、コントローラ１１は、様々な異なる通信プロトコル、例えば、４〜２０ｍＡ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル、ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコル、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルなどに関連付けられた任意の所望のハードウェアおよびソフトウェアを使用して、Ｉ／Ｏカード２６、２８、２９を介してフィールドデバイス１５〜２４、４０〜４６、および８２の少なくとも一部に通信可能に接続される。図１において、コントローラ１１、フィールドデバイス１５〜２４および８２、ならびにＩ／Ｏカード２６、２８および２９は有線デバイスであり、フィールドデバイス４０〜４６は無線フィールドデバイスである。理解されるように、有線フィールドデバイス１５〜２４および８２、ならびに無線フィールドデバイス４０〜４６は、将来開発される任意の標準またはプロトコルを含む任意の有線または無線プロトコルなどの任意の標準または利用可能な通信プロトコルに準拠することができる。

一般的に言えば、図１のプロセスコントローラ１１は、１つ以上のプロセス制御ルーチン３８（例えば、メモリ３２に記憶されている）を実装または監督するプロセッサ３０を含む。プロセッサ３０は、フィールドデバイス１５〜２４、８２、および４０〜４６と、およびコントローラ１１に通信可能に接続された他のノードと通信するように構成されている。制御ルーチン３８は、オブジェクト指向プログラミング、ラダーロジック、シーケンシャルファンクションチャート、ファンクションブロック図を使用して、または任意の他のソフトウェアプログラミング言語もしくは設計パラダイムを使用してなど、任意の所望のソフトウェアフォーマットにおいて実装されてもよい。制御ルーチン３８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）等の任意の所望のタイプのメモリ３２に記憶され得る。同様に、制御ルーチン３８は、例えば１つ以上のＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または任意の他のハードウェアもしくはファームウェア要素にハードコードされてもよい。したがって、コントローラ１１は、任意の所望の様式で制御ストラテジまたは制御ルーチンを実装するように構成することができる。

一例では、コントローラ１１は、一般に機能ブロックと称されるものを使用して制御戦略を実装し、各機能ブロックは、全体の制御ルーチンのオブジェクトまたは他の部分（例えば、サブルーチン）であり、（リンクと呼ばれる通信を介して）他の機能ブロックと共に動作して、プロセス制御システム５内にプロセス制御ループを実装する。制御ベースの機能ブロックは、典型的には、送信器、センサ、もしくは他のプロセスパラメータ測定デバイスと関連付けられるものなどの入力機能、ＰＩＤ、ファジー論理などの制御を実施する制御ルーチンと関連付けられるものなどの制御機能、またはバルブなどの何らかのデバイスの動作を制御して、プロセス制御システム５内で何らかの物理的機能を実施する出力機能のうちの１つを実施する。無論、ハイブリッドおよび他のタイプの機能ブロックが存在する。機能ブロックはコントローラ１１内に記憶され、それによって実行されてもよく、これは典型的には、これらの機能ブロックが標準的な４〜２０ｍＡデバイスおよびＨＡＲＴ（登録商標）デバイス等のいくつかの種類のスマートフィールドデバイス用に使用されるかあるいはそれと関連するときに成り立ち、あるいは機能ブロックは、フィールドデバイスそのものの内部に記憶され、それによって実装されてもよく、これはＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓデバイスの場合に成り立ち得る。したがって、コントローラ１１は、機能ブロックのうちの１つ以上を実行することで実行される１つ以上の制御ループを実装し得る１つ以上の制御ルーチン３８を含んでもよい。

有線フィールドデバイス１５〜２４、８２は、センサ、バルブ、トランスミッタ、ポジショナ等の任意のタイプのデバイスであってもよく、一方、Ｉ／Ｏカード２６および２８は、任意の所望の通信またはコントローラプロトコルに適合する、任意の既知のタイプのＩ／Ｏデバイスであってもよい。図１では、フィールドデバイス１５〜１８は、アナログ線またはアナログとデジタルの組み合わせ線（ＨＡＲＴまたは４〜２０物理層）を介してＩ／Ｏカード２６に通信する標準４〜２０ｍＡデバイスまたはＨＡＲＴ（登録商標）デバイスとして図示されており、フィールドデバイス１９〜２２は、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信プロトコルおよび物理層を使用してＩ／Ｏカード２８にデジタルバスを介して通信するＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスのようなスマートデバイスとして図示されている。しかし、いくつかの実施形態では、有線フィールドデバイス１５、１６および１８〜２２の少なくとも一部、および／またはＩ／Ｏカード２６、２８の少なくとも一部は、他の適切な制御システムプロトコル（例えば、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ、Ｍｏｄｂｕｓ、ＨＡＲＴなど）を使用して、コントローラ１１と代替的に通信してもよい。

さらに、図１に一般的に図示されるように、有線フィールドデバイス２３および２４は、様々な異なる通信ラインまたはバスを介してＩ／Ｏデバイス２９に通信可能に結合されている。特に、そして本明細書でさらに詳細に説明されるように、Ｉ／Ｏデバイス２９は、多数の出力ポート、ピンコネクタまたは端子ブロックを含み、これらは、各々、異なるフィールドデバイス通信プロトコル（例えば、２線式、３線式、４線式などの物理層）をサポートする異なる物理層に関連付けられた物理層ハードウェア（通信線）を受け入れるように適合されてもよい。さらに、Ｉ／Ｏデバイス２９は、異なる通信プロトコルを使用して、その端子ブロックに接続された異なるデバイスとの通信をサポートする。一例では、Ｉ／Ｏデバイス２９は、ＨＡＲＴ準拠の物理層（ＨＡＲＴ通信プロトコルを使用してＨＡＲＴ準拠のフィールドデバイス２３と通信するために使用されてもよい）をサポートし、接続されてもよく、また、イーサネットバスまたはワイヤセット、ＡＰＬ物理層などの１つ以上の先進物理層を介して１つ以上の他のフィールドデバイス２４をサポートし、接続されてもよく、例えば、パケットベースのプロトコル（例えば、ＩＰプロトコル、イーサネットプロトコルなど）を使用して、先進物理層ハードウェアを介してフィールドデバイス２４と通信するために使用されてもよい。もちろん、フィールドデバイス２３および２４は、センサ、バルブ、トランスミッタ、ポジショナなどを含む任意のタイプのデバイスであってもよく、アナログおよび／またはデジタル信号を使用して、有線または無線の物理層を使用して、Ｉ／ＯデバイスまたはＩ／Ｏカード２９と通信してもよい。

Ｉ／Ｏデバイス２９は、図１の点線１０ａによって示されるように、バックプレーンバス（図示せず）を介してコントローラ１１に通信可能に接続されており、したがってコントローラ１１がＩ／Ｏデバイス２９に接続されたフィールドデバイスと通信することを可能にするが、Ｉ／Ｏデバイス２９は、代わりに、または、直接バスまたはイーサネット接続１０にも接続され、バス１０上のアプリケーションおよび他のデバイス（さらにはプラント５の外部または外部のデバイス）と直接通信して、Ｉ／Ｏカード２９に接続されたフィールドデバイス２３、２４への直接的なアクセスを提供することができるようにしてもよい。本明細書でさらに詳細に説明するように、Ｉ／Ｏカード２９に接続されたフィールドデバイス２３、２４のいくつかは、ＩＰアドレスを含み、したがって、ＩＰプロトコルを介してアドレス指定可能であってもよい（すなわち、これらのフィールドデバイスは、ＩＩｏＴシステムまたは他の監視システムの一部であってもよいし、そうでなければ、ＩＰ通信プロトコルを介して到達可能であってもよい）ため、Ｉ／Ｏカード２９はまた、ＩＰ通信プロトコルをサポートするフィールドデバイスから情報を取得するために、これらのシステムがコントローラ（コントローラ１１など）を介して通信する必要がないように、資産管理システムまたはＩＩｏＴシステム内でフィールドデバイス２３、２４への直接ゲートウェイとして機能することができる。

図１に描かれた例示のプラント５では、無線フィールドデバイス４０〜４６は、例えばＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルのような無線プロトコルを使用して、無線プロセス制御通信ネットワーク７０を介して通信する。そのような無線フィールドデバイス４０〜４６は、（例えば、同じ無線プロトコルまたは別の無線プロトコルを使用して）同じく無線通信を行うように構成されている無線ネットワーク７０の１つ以上の他のデバイスまたはノードと直接通信してもよい。無線通信するように構成されていない１つ以上の他のノードと通信するために、無線フィールドデバイス４０〜４６は、プロセス制御データハイウェイ１０に、または別のプロセス制御通信ネットワークに接続された無線ゲートウェイ３５を利用し得る。無線ゲートウェイ３５は、無線通信ネットワーク７０の様々な無線デバイス４０〜５８へのアクセスを提供する。具体的には、無線ゲートウェイ３５は、無線デバイス４０〜５８、有線デバイス１１〜２９、および／またはプロセス制御プラント５の他のノードもしくはデバイスの間における通信連結を提供する。例えば、無線ゲートウェイ３５は、プロセス制御データハイウェイ１０を使用することによって、および／またはプロセスプラント５の１つ以上の他の通信ネットワークを使用することによって、通信可能な結合を提供する。

有線フィールドデバイス１５〜２４と同様に、無線ネットワーク７０の無線フィールドデバイス４０〜４６は、プロセスプラント５内で、物理的制御機能、例えば、バルブの開放もしくは閉鎖、またはプロセスパラメータの測定値の取得を実行する。しかしながら、無線フィールドデバイス４０〜４６は、ネットワーク７０の無線プロトコルを使用して通信するように構成される。このように、無線フィールドデバイス４０〜４６、無線ゲートウェイ３５、および無線ネットワーク７０の他の無線ノード５２〜５８は、無線通信パケットの生産者でありコンシューマである。

プロセスプラント５のいくつかの構成では、無線ネットワーク７０は、非無線デバイスを含む。例えば、図１では、図１のフィールドデバイス４８は、従来の４〜２０ｍＡデバイスであり、フィールドデバイス５０は、有線ＨＡＲＴ（登録商標）デバイスである。ネットワーク７０内で通信するために、フィールドデバイス４８および５０は、無線アダプタ５２ａ、５２ｂを介して無線通信ネットワーク７０に接続される。無線アダプタ５２ａ、５２ｂは、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ等の無線プロトコルをサポートし、かつＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ等の１つ以上の他の通信プロトコルもサポートし得る。加えて、いくつかの構成では、無線ネットワーク７０は、無線ゲートウェイ３５と有線通信する独立した物理デバイスであり得るか、または一体型デバイスとして無線ゲートウェイ３５内に提供され得る、１つ以上のネットワークアクセスポイント５５ａ、５５ｂを含む。また、無線ネットワーク７０はまた、無線通信ネットワーク７０内の１つの無線デバイスから別の無線デバイスにパケットを転送するための１つ以上のルータ５８を含み得る。図１では、無線デバイス４０〜４６および５２〜５８は、無線通信ネットワーク７０の無線リンク６０を経由して、および／またはプロセス制御データハイウェイ１０を介して、互いに、および無線ゲートウェイ３５と通信する。

またさらに、そして以下でより詳細に説明されるように、プロセスプラント５は、パケットベースまたはＩＰ通信プロトコルを使用して、フィールドデバイス８２をネットワークバスまたはバックボーン１０に直接接続する先進物理層ネットワーク８０を含む。特に、ネットワーク８０は、ＡＰＬ通信バスまたは回線８８を介して多数のＡＰＬフィールドスイッチ８６に結合されたＡＰＬ電源スイッチ８４を含む。一般的に言えば、ＡＰＬ電源スイッチ８４は、ラインまたはバス８８を介してＡＰＬフィールドスイッチ８６に電力を供給する電源を含む（これは、ネットワーク８０の、実線によって例示されるトランク構成であってもよいし、実線および点線によって例示されるリング構成であってもよい）。フィールドデバイス８２は、ＡＰＬ物理層（これは、例えば、イーサネット物理層またはパケットベースの通信をサポートする他の物理層であってもよく、非タイムセンシティブまたはタイムセンシティブなネットワークを含む）によってサポートされる任意の所望のプロトコルを使用して、ＡＰＬフィールドスイッチ８６と通信する。さらに、フィールドスイッチ８６は、バックボーン１０へのゲートウェイとして動作するスイッチ８４と回線８８を介して同じプロトコルおよび物理層を使用して通信する。さらに、フィールドスイッチ８６は、（ＡＰＬ物理層によって定義されるように）スパーラインを介して１つ以上のフィールドデバイス８２に直接接続され、幹線８８上で使用されるのと同じ通信プロトコルを使用してフィールドデバイス８２と通信する。電源スイッチ８４およびフィールドスイッチ８６は、バックボーン１０とフィールドデバイス８２との間の回線８８を介してパケットを通信するように動作する。もちろん、所望であれば、電源スイッチ８４は、プロセスコントローラに直接結合されてもよく、またはバックボーンネットワーク１０を介してプロセスコントローラ１１のようなプロセスコントローラに間接的に結合されてもよい。

さらに、図１に示すように、プロセス制御システム５は、データハイウェイ１０に通信可能に接続された１つ以上のオペレータおよび／またはメンテナンスワークステーション７１を含む。オペレータまたはメンテナンスワークステーション７１を使用して、オペレータまたはメンテナンス担当者は、プロセスプラント５のランタイム動作、デバイスの状態およびステータス情報などを表示して監視し、必要とされる可能性のある任意の診断、修正、メンテナンス、および／または他のアクションを取ることができる。オペレータまたはメンテナンスワークステーション７１の少なくとも一部は、プラント５内またはその近傍の様々な、保護されたエリアに位置してもよく、いくつかの状況では、オペレータまたはメンテナンスワークステーション７１の少なくとも一部は、遠隔地に位置してもよいが、それにも関わらず、プラント５と通信可能に接続されてもよい。オペレータまたはメンテナンスワークステーション７１は、有線または無線コンピューティングデバイスであってもよい。

例示のプロセス制御システム５は、構成アプリケーション７２ａおよび構成データベース７２ｂを含むものとしてさらに図示されており、これらの各々はまた、データハイウェイ１０に通信可能に接続される。構成アプリケーション７２ａの様々なインスタンスは、ユーザがプロセス制御モジュールを作成または変更し、データハイウェイ１０を介してこれらのモジュールをコントローラ１１にダウンロードすることを可能にするために、また、ユーザが、オペレータがプロセス制御ルーチン内でデータを表示し、データ設定を変更することができるオペレータインターフェースを作成または変更することを可能にするために、１つ以上のコンピューティングデバイス（図示せず）上で実行されてもよい。構成データベース７２ｂは、作成された（例えば、構成された）モジュールおよび／またはオペレータインターフェースを記憶する。概して、構成アプリケーション７２ａおよび構成データベース７２ｂは、構成アプリケーション７２ａのうちの多数のインスタンスが、プロセス制御システム５内で同時に実行され得るにも関わらず、集中化され、プロセス制御システム５に対して単一の論理的外観を有してよく、構成データベース７２ｂは、複数のデータ記憶デバイスにまたがって実装され得る。したがって、構成アプリケーション７２ａ、構成データベース７２ｂ、およびそれに対するユーザインターフェース（図示せず）は、制御および／または表示モジュール用の構成または開発システム７２を含む。典型的には、ただし必ずしもそうではないが、構成システム７２のためのユーザインターフェースは、構成システム７２のためのユーザインターフェースが、プラント５がリアルタイムで動作しているか否かに関わらず、構成および開発エンジニアによって利用されるので、オペレータワークステーション７１とは異なるが、一方で、オペレータおよびメンテナンスワークステーション７１は、プロセスプラント５のリアルタイム動作中（ここでは、互換的にプロセスプラント５の「ランタイム」動作とも呼ばれる）にオペレータおよびメンテナンス担当者によって利用される。さらに、プロセス制御システム５は、既知の様式でプロセス制御システム５のメンテナンスを実行するために、フィールドデバイスおよびコントローラのデータを収集して処理する資産管理システム７７を含んでもよい。資産管理システム７７は、収集されたデータを記憶して処理するための１つ以上のデータベースを含んでもよく、および／または、データベース７２ｂ、７３ｂおよびプラント内の他のデータベースを使用してもよい。また、資産管理システム７７は、コントローラ１１、入力出力デバイス２９、ゲートウェイ３５、電源スイッチ８４などのデバイスと直接通信してもよい。

例示のプロセス制御システム５は、データ履歴アプリケーション７３ａおよびデータ履歴データベース７３ｂも含み、それらの各々も、データハイウェイ１０に通信可能に接続される。データ履歴アプリケーション７３ａは、データハイウェイ１０をわたって提供されたデータのいくつかまたはすべてを収集し、長期にわたる記憶のために、データを履歴化するか、または履歴データベース７３ｂ内に記憶するように動作する。構成アプリケーション７２ａおよび構成データベース７２ｂと同様に、データ履歴アプリケーション７３ａおよび履歴データベース７３ｂは、データ履歴アプリケーション７３ａのうちの多数のインスタンスが、プロセス制御システム５内で同時に実行され得るにも関わらず、集中化され、プロセス制御システム５に対して単一の論理的外観を有してよく、データ履歴７３ｂは、多数の物理的データ記憶デバイスにまたがって実装されてもよい。

いくつかの構成では、プロセス制御システム５は、Ｗｉ−Ｆｉまたは他のＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ローカルエリアネットワークプロトコル、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）または他のＩＴＵ−Ｒ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ（国際電気通信連合無線通信部門））互換性プロトコルなどのモバイル通信プロトコル、近距離無線通信（ＮＦＣ）およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの短波無線通信などの他の無線プロトコル、または他の無線通信プロトコルを使用して他のデバイスと通信する１つ以上の他の無線アクセスポイント７４を含む。典型的には、そのような無線アクセスポイント７４は、無線ネットワーク７０とは異なり、かつ無線ネットワーク７０とは異なる無線プロトコルをサポートする、それぞれの無線プロセス制御通信ネットワークを経由して、手持ち式または他の携帯用コンピューティングデバイス（例えば、ユーザーインターフェースデバイス７５）による通信を可能にする。例えば、無線または携帯用ユーザインターフェースデバイス７５は、プロセスプラント５内のオペレータ（例えば、オペレータワークステーション７１のうちの１つのインスタンス）によって利用される、モバイルワークステーションまたは診断試験機器であってもよい。

いくつかの構成では、プロセス制御システム５は、即時プロセス制御システム５の外部にあるシステムへの１つ以上のゲートウェイ７６、７８を含む。典型的には、そのようなシステムは、プロセス制御システム５によって生成または操作される情報のコンシューマまたは提供者である。例えば、プロセス制御プラント５は、即時プロセスプラント５を別のプロセスプラントと通信可能に接続するためのゲートウェイノード７６を含むことができる。追加的または代替的に、プロセス制御プラント５は、即時プロセスプラント５を、実験室システム（例えば、実験室情報管理システムまたはＬＩＭＳ）、オペレータラウンド在庫管理システム、製品在庫管理システム、生産スケジューリングシステム、気象データシステム、出荷および処理システム、パッケージングシステム、インターネット、別のプロバイダのプロセス制御システム、または他の外部システム等の外部の公私のシステムと通信可能に接続するためのゲートウェイノード７８を含むことができる。

図１は、例示のプロセスプラント５に含まれる有限数のＩ／Ｏデバイス２６、２８、２９、フィールドデバイス１５〜２４、４０〜４６、８２、無線ゲートウェイ３５、無線アダプタ５２、アクセスポイント５５、ルータ５８、および無線プロセス制御通信ネットワーク７０を有する単一のコントローラ１１を例示しているに過ぎないが、これは例示的かつ非限定的な実施形態に過ぎないことに留意されたい。任意の数のコントローラ１１がプロセス制御プラントまたはシステム５に含まれてもよく、任意の数のコントローラ１１は、任意の数のＩ／Ｏデバイス２６、２８、２９を介して、任意の数の有線または無線デバイスおよびネットワーク１５〜２４、４０〜４６、３５、５２、５５、５８、７０、８２と通信して、プロセス制御プラント５内のプロセスを制御してもよい。例えば、プロセスプラント５は、様々な物理エリアを含んでもよく、各々が、その物理エリア内の関連するフィールドデバイスおよびネットワーク１５〜２４、４０〜４６、３５、５２、５５、５８、７０のセットと通信する関連する１つ以上のコントローラ１１（および関連するＩ／Ｏデバイス２６、２８、２９）を有することができる。

さらに、図１のプロセスプラントまたは制御システム５は、フィールド環境１２２（例えば、「プロセスプラントフロア１２２」）と、データハイウェイ１０によって通信可能に接続されるバックエンド環境１２５とを含むことが留意される。図１に示されるように、フィールド環境１２２は、その中に配設、設置および相互接続され、稼働中にプロセスを制御するように動作する物理的構成要素（例えば、プロセス制御デバイス、ネットワーク、ネットワーク要素等）を含む。例えば、コントローラ１１、Ｉ／Ｏカード２６、２８、２９、フィールドデバイス１５〜２４、および他のデバイスおよびネットワーク構成要素４０〜４６、３５、５２、５５、５８、７０は、プロセスプラント５のフィールド環境１２２内に位置し、配置され、または含まれる。一般的に言えば、原料は、プロセスプラント５のフィールド環境１２２内で、そこに配置された物理的構成要素を使用して、１つ以上の製品を生成するために受け取られ、処理される。

プロセスプラント５のバックエンド環境１２５は、過酷な状況およびフィールド環境１２２の材料から遮蔽されおよび／または保護されたコンピューティングデバイス、オペレータワークステーション、データベースまたはデータバンク等の様々な構成要素を含む。図１を参照すると、バックエンド環境１２５は、例えばオペレータまたは保守ワークステーション７１、モジュールおよび他の実行可能モジュールを制御するための構成または開発システム７２、データ履歴システム７３、および／またはプロセスプラント５の稼働動作をサポートする他の集中管理システム、コンピューティングデバイス、および／または機能性を含む。いくつかの構成では、プロセスプラント５のバックエンド環境１２５に含まれる様々なコンピューティングデバイス、データベース、および他の構成要素および機器は、異なる物理的位置に物理的に位置付けられ得、そのうちのいくつかは、プロセスプラント５に対してローカルであってもよく、そのうちいくつかは遠隔であってもよい。

上述したように、プラント環境５、特にプラント５のフィールド環境１２２は、フィールドデバイスとプロセスコントローラとの間の通信を実行するために、先進物理層上で実行される先進プロトコルのサポートを含む。このサポートの一例として、図２は、図１の先進物理層（ＡＰＬ）ネットワーク８０をより詳細に描写している。ＡＰＬネットワーク８０は、パケットベースまたは先進（例えば、汎用ＩＰベースの）通信プロトコルを使用して、様々なフィールドデバイス８２とコントローラ１１との間の通信をサポートする。特に、ネットワーク８０は、例えば、イーサネットまたは他のバス１０を介して、制御システム（例えば、図１のコントローラ１１）および／またはクラウドまたは他のアプリケーション９０に接続されたＡＰＬ電源スイッチ８４を含む。クラウドアプリケーション９０は、図１のアプリケーションおよびデバイス７１、７２、７３、７４、７５、７６のいずれかまたはすべて、ならびにアクセスポイント７４などのアクセスポイントを介して接続された他のデバイスを含んでもよい。クラウドアプリケーションは、シミュレーションアプリケーション、制御アプリケーション、データ保存および処理アプリケーションなどを含んでもよい。いずれにしても、ＡＰＬ電源スイッチ８４は、ＡＰＬ物理層を介して電力を供給するＡＰＬ電源デバイスを含み、ＡＰＬ電源スイッチ８４は、ＡＰＬネットワーク８０へのゲートウェイとして、特に、ＡＰＬ物理層規格に準拠したバスまたはワイヤネットワーク８８を介してＡＰＬ電源スイッチ８４に接続された様々なＡＰＬフィールドスイッチ８６へのゲートウェイとして機能する。図１に関して図示されているように、バスまたはワイヤネットワーク８８は、バス８８の点線部分によって示されるように、幹線であってもよいし、リング型接続であってもよい。いずれにしても、バス８８は、例えば２線式または４線式の有線ネットワークを含むＡＰＬ物理層であり、ＡＰＬ電源スイッチ８４からＡＰＬフィールドスイッチ８６に電力信号だけでなく通信信号も提供する。さらに、ＡＰＬフィールドスイッチ８６の各々は、適切なＡＰＬ物理層またはリンク９２を介して接続された１つまたは任意の他の数のフィールドデバイス８２を有する。一例として、ＡＰＬリンク９２は、ＡＰＬ仕様に準拠してもよく、２線式または４線式のバスであってもよく、これは、ＡＰＬフィールドスイッチ８６とフィールドデバイス８２との間で送信される通信信号および電力信号を提供するか、または可能にする。

もちろん、ＡＰＬ電源スイッチ８４は、バス１０へのゲートウェイとして機能し、バックボーンバス１０からの信号などの外部ソースからの信号を、ネットワーク８０のために設定された通信プロトコルを使用してリンク８８上に多重化するように動作する。同様に、電源スイッチ８４は、リンク８８上にあり、ネットワーク８０の外部の宛先に宛てられているフィールドスイッチ８６のいずれかからのメッセージ（フィールドデバイス８２からのメッセージであってもよい）を復号化し、これらのメッセージをリンク１０上に送信するように動作してもよい。同様に、ＡＰＬフィールドスイッチ８６は、リンク８８上のメッセージを復号化し、フィールドスイッチ８６に接続されたフィールドデバイス８２の１つに宛てられた場合、フィールドスイッチ８６は、そのメッセージをスパーラインまたはリンク９２上に配置して、フィールドデバイス８２に送信する。同様に、フィールドスイッチ８６は、リンク９２を介してフィールドデバイス８２からのメッセージを受信し、それらのメッセージを、別のフィールドスイッチ８６または電源スイッチ８４に送達するためのリンク８８上に配置する。一般的に言えば、フィールドデバイス８２は、リンク９２および８８を介した通信のために、ＡＰＬ物理層およびＡＰＬ物理層がサポートする通信プロトコル（例えば、ＩＰ通信プロトコル）を使用するという点で、すべてＡＰＬに準拠したフィールドデバイスである。フィールドデバイス８２はまた、リンク９２を介して電力を受信してもよく、この電力は、フィールドスイッチ８６から供給され、最終的には、ＡＰＬ電源スイッチ８４およびそれに関連する電源からバス８８を介して供給される。

一実施例では、図２のＡＰＬ（物理層）は、プロセスプラントの動作条件および危険なエリア内への設置のために、１０ＢＡＳＥ−Ｔ１Ｌに加えて拡張部を使用する、堅牢化された２線式のループ給電型イーサネット物理層であってもよい。この場合、ＡＰＬ電源スイッチ８４は、すべての標準イーサネットネットワークとフィールドデバイスとの間の接続性を提供し、ＡＰＬフィールドスイッチ８６およびフィールドデバイス８２に電力を供給するための電源を含む。典型的には、電源スイッチ８４は、制御室内またはスキッド上のジャンクションボックス内に位置する。同様に、ＡＰＬフィールドスイッチ８６は、危険なエリアでの設置および動作のために設計されてもよい。フィールドスイッチ８６は、ＡＰＬ電源スイッチ８４によってループ給電され、スパー９２を介して通信信号と電力の両方をフィールドデバイス８２に分配する。先進物理層（ＡＰＬ）プロジェクトは、ロングリーチイーサネットのプロトコルを見つけるという問題を解決することができるプロトコルニュートラルなイーサネットを作成するために開始された。この物理層は、本明細書に記載されているように、例えば、遠隔および危険な場所のフィールドデバイスを接続するために、プロセスオートメーションおよびプロセス計装上で使用することができ、一対のケーブル上で１０Ｍｂ／秒で動作するイーサネット物理層を拡張するように動作する。さらに、ＡＰＬは、典型的な保護方法、特に本質安全に関連付けられた規格の開発を可能にする危険なエリアでの使用のために１０ＢＡＳＥ−Ｔ１Ｌを拡張する。

このように、図２のネットワーク８０は、イーサネット接続によってサポートされる任意のプロトコルなど、ＡＰＬによってサポートされる任意の通信プロトコルを使用することができる。限定はされないが、これらのプロトコルには、インターネットプロトコル（ＩＰプロトコル）、パケットベースのプロトコル、タイムセンシティブなプロトコルおよび非タイムセンシティブなプロトコルなどが含まれる。より具体的には、これらのプロトコルは、ＨＡＲＴ−ＩＰ、ＯＰＣ ＵＡ、およびプロセス制御通信のために設計された他の任意の所望のプロトコルを含んでもよい。同様に、これらのプロトコルは、リクエスト／レスポンス、パブリッシュ／サブスクライブ、およびイベントベースの通信をサポートするプロトコル、およびデータストリーミングを含む汎用ＩＰプロトコルなど、プロセスオートメーションで伝統的に使用されていないプロトコルを含んでもよい。

ネットワーク８０の使用は、フィールドデバイス８２のようなフィールドデバイスと、図１のネットワーク１０上のプロセスコントローラ１１または他のデバイスのような他のデバイスとの間の通信を提供するために、プロセス制御システム内でＡＰＬ物理層およびサポートされた通信プロトコルを実装する１つの方法論を例示する。もちろん、他の実施例では、図１のプロセスコントローラ１１のようなプロセスコントローラは、ＡＰＬ電源スイッチ８４に直接接続されて、ＡＰＬ物理層を使用してその電源スイッチとの通信を提供し、それによってＡＰＬ物理層を使用してフィールドデバイス８２とコントローラ（例えば、コントローラ１１）との間の通信を実行してもよい。さらに、電源は、ＡＰＬ電源スイッチ８４内に提供されてもよく、またはそれに関連付けられてもよく、バス８８を介してフィールドスイッチ８６に電力を送ってもよいが、ＡＰＬフィールドスイッチ８６は、個別に電力を供給されてもよく、または、それ自体の電源またはソースを含んでもよく、ＡＰＬスパーライン９２を介して、フィールドデバイス８２と同様に、それ自体に電力を供給してもよい。

一般的に言えば、ネットワーク８０は、プロセスコントローラとフィールドデバイスとの間で、より伝統的なＩＰベースの通信プロトコルを使用して通信を提供するために、プロセス制御システム内のスタンドアロンＡＰＬネットワークを提供する様式の一例を提供する。ネットワーク８０は、より伝統的なＩＰベースの通信プロトコルをサポートする新たなフィールドデバイスが、プラントに新たに追加されたとき、またはプラントのあるエリアに新たに追加されたときに有益となり得る。しかしながら、既存のプラントネットワーク内にＡＰＬ物理層（およびその層を使用するＩＰ通信プロトコル）を統合することも可能である。特に、プラントのより伝統的なＩ／Ｏアーキテクチャを維持しつつ、多数のＩ／Ｏタイプをサポートするために、プラントのフィールド環境内で全体的なＩ／Ｏシステムを使用することができる。一般に、新しいＩ／Ｏデバイスは、従来のプロセス制御プロトコルおよびより一般的なまたは汎用ＩＰベースのプロトコルを含む多数の異なる通信プロトコルをサポートすることができる混合物理層を提供、またはサポートする。さらに、このＩ／Ｏデバイスは、改善された制御につながるＩ／Ｏデバイスプロセッサでの制御を提供し、（典型的には、測定データおよびアクチュエータデータに関心がある）制御とＩＩｏＴアプリケーションの組み合わせ、それらの能力、およびそれらの診断をサポートする。

図１のＩ／Ｏデバイス２９は、混合物理層および通信プロトコルプラットフォームを提供する例示のＩ／Ｏデバイスであり、様々な異なる物理層および様々な異なる通信プロトコルを介して、プロセスコントローラと多数の異なるフィールドデバイスとの間の通信を提供するために使用することができる。図３および図４は、混合物理層およびプロトコルデバイス１４０（これは、図１のＩ／Ｏデバイス２９であってもよい）をより詳細に図示している。より詳細には、図３は、多数の異なる物理層を使用し、所望により、異なる物理層上の異なる通信プロトコルを使用して、多数の異なるフィールドデバイスとの通信をサポートする例示の電子マーシャリングまたはＩ／Ｏデバイス１４０の斜視図を描いている。一般的に言えば、Ｉ／Ｏデバイス１４０は、（Ｉ／Ｏカード１４０のヘッドエンドユニットまたはコントローラ側に関連付けられた）上側部分１４２と、Ｉ／Ｏカード１４０のフィールドデバイス側に関連付けられた下側部分１４８とを有するＩ／Ｏカードベースまたはキャリアを含む。ベースの上側部分１４２は、１つ以上のＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５が配置されるか、または挿入される、予め構成されたスロット（図３には明示的に示されていない）を含む。Ｉ／Ｏカードキャリアベース１４２は、プロセスコントローラ（例えば、図１のプロセス制御１１）が、図１および図４に関して考察されているが、図３には明示的に示されていない有線接続または無線接続を介して接続されてもよい、多数の異なるＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５をサポートしてもよい。図３の例では、Ｉ／Ｏベース１４２は２つのＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５をサポートしているが、より多くまたはより少ないプロセッサモジュール１４５がベース１４２内に（挿入されて）サポートされてもよい。さらに、Ｉ／Ｏプロセッサモジュール１４５は、同じ通信プロトコルまたは異なる通信プロトコルに関連付けられてもよく、１つ以上の異なる通信プロトコルに対して同じ機能を実行する冗長Ｉ／Ｏプロセッサモジュールであってもよく、Ｉ／Ｏデバイス１４０によってサポートされる異なる通信プロトコルごとに別個のＩ／Ｏプロセッサモジュールを含んでもよく、または異なる物理層構造を使用して多数の異なる通信プロトコルをサポートするプロセッサモジュール１４５を含んでもよい。またさらに、プロセッサモジュール１４５の１つは、１つ以上の異なる通信プロトコルなどのための１つ以上の電源でも、それを含んでもよい。

理解されるように、プロセッサモジュール１４５は、Ｉ／Ｏデバイス１４０の一方の側に通信可能に接続されたプロセスコントローラ（例えば、図１のプロセスコントローラ１１）との通信を実行し、Ｉ／Ｏデバイス１４０上に配置された様々な異なる電子マーシャリングコンポーネントとの通信を実行し、そのマーシャリングコンポーネントは、Ｉ／Ｏデバイス１４０の他方の側のフィールドデバイスと通信する。プロセッサモジュール１４５は、プロセスコントローラへの通信信号の受信および送信すること、１つ以上の通信プロトコルを使用してフィールドデバイスとの間で受信および送信された信号の復号化および符号化すること、コントローラからフィールドデバイスへの情報およびメッセージ、およびその逆の情報およびメッセージを通信するために適切な通信プロトコルを使用してフィールドデバイスおよびプロセスコントローラからのメッセージに応答すること、Ｉ／Ｏデバイスに結合されたフィールドデバイスの同一性および論理的位置を追跡すること、を含む様々な通信機能を実行するようにプログラムされた、特殊なまたは汎用のプロセッサおよびメモリを含むことができる（すなわち、Ｉ／Ｏデバイスに結合されたフィールドデバイスの同一性および論理的位置を追跡することができる。Ｉ／Ｏデバイスに接続されたフィールドデバイスと通信するために使用される通信パスおよび通信プロトコルを判定し、追跡し、記憶すること）などが挙げられる。プロセッサモジュールはまた、場合によっては、電源を含むか、または外部電源に接続して、Ｉ／Ｏデバイス１４０に接続された１つ以上のフィールドデバイス通信ネットワークを介して電力を供給することができる。

さらに、下部マーシャリングベース１４８は、１つ以上の内部バス（図３には示していない）を介して上部ベース１４２（したがって、Ｉ／Ｏモジュール１４５）に電気的かつ通信可能に接続する。図３には１つの下部ベース１４８のみが図示されているが、多数の下部ベース１４８は、上部ベース１４２に接続するために一緒に直列に接続されてもよい。ベース１４８の各々（再び、図３に図示されているが、そのうちの１つのみが図示されている）は、個別に構成可能な複数のチャネルをサポートしており、各チャネルは、ベース１４８上に配置された専用のワイヤ端子ブロック１５０Ａ、１５０Ｂ等に結合された専用スロット１４９Ａ、１４９Ｂ等を含んでいる。各ワイヤ端子ブロック１５０は、端子ブロック１５０を１つ以上のフィールドデバイスに接続するための任意の所望のタイプのワイヤ終端点、コネクタまたは他のアタッチメントハードウェアを含み、各端子ブロック１５０は、異なる通信プロトコルによって呼び出される様々な異なる物理層のいずれかに関連付けられたワイヤまたは物理層ハードウェアを受信または接続するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、各端子ブロック１５０は、多数の異なるタイプの物理層に関連付けられた配線または物理層構造を受け入れるように構成されてもよい。結果として、各端子ブロック１５０は、様々な異なるタイプの物理層（順番に、様々な異なる通信プロトコルのいずれかをサポートする）のために使用されてもよい、または様々な異なるタイプの物理層のいずれかに準拠している、２本、３本、４本などの配線の各々について、ねじ式の配線コネクタ、ばね式の配線コネクタなどを含んでもよい。単なる例として、各端子ブロック１５０は、ＨＡＲＴ物理層、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ物理層、イーサネット物理層、ＡＰＬ物理層、または任意の他の所望の物理層のうちの１つ以上に関連付けられたワイヤを受け入れて接続するワイヤコネクタのセットを含んでもよい。

同様に、スロット１４９の各々は、取り外し可能な電子マーシャリングコンポーネント（ＥＭＣ）１５２を受け入れるように適合または構成される。異なるＥＣＭ１５２は、各異なるスロット１４９Ａ、１４９Ｂ等に取り外し可能に挿入されてもよく、スロット１４９に挿入されたときに、特定のスロット１４９に関連付けられた端子ブロック１５０に確実に受信されて電子的に接続されてもよい。図３には明示的に示されていないが、各スロット１４９はまた、Ｉ／Ｏプロセッサモジュール１４５がいずれかのスロット１４９に挿入されたＥＣＭ１５２の各々と通信することを可能にするために、１つ以上の内部バス（ベース１４８および１４２内）を介してＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５に接続される。各ＥＭＣ１５２はまた、プロセッサおよびメモリを含み、ここで、プロセッサは、汎用プロセッサであってもよく、または特定のプロセッサ（例えば、ＡＳＩＣまたは他のいくつかの特殊なハードウェアまたはファームウェアプロセッサとして実装されている）であってもよく、特定の通信プロトコルおよび物理層を使用して、ベース１４８の端子ブロック１５０に接続された１つ以上のフィールドデバイスとの通信機能を実行するようにプログラムされる。各ＥＭＣ１５２のプロセッサは、関連する端子ブロックに接続された１つ以上のフィールドデバイスを検出してもよく、フィールドデバイス（複数可）を特定の通信プロトコルを使用して特定のデバイス情報（例えば、デバイス識別情報および構成情報を含む）のためにポーリングしてもよく、この情報をＥＭＣ１５２上のローカルメモリに記憶してもよく、この情報およびデバイス通信パス情報をヘッドエンドユニット内のプロセッサモジュール１４５に通信してもよい。さらに、各ＥＭＣ１５２のプロセッサは、特定の通信プロトコルを使用して、プロセッサモジュール１４５からのメッセージを、関連する端子ブロック１５０に接続された１つ以上のフィールドデバイスに構成して送信し、関連する端子ブロック１５０に接続された１つ以上のフィールドデバイスからのメッセージを受信して（必要に応じて）復号化し、必要に応じて処理およびプロセスコントローラへの通信のために（ベースユニット１４８および１４２の内部バスの１つを介して）プロセッサモジュール１４５にこれらのメッセージを渡すようにプログラムされてもよい。

図４は、図３のＩ／Ｏデバイス１４０の部分的に機械的および部分的に電気的な概略図であり、Ｉ／Ｏデバイス１４０のベース１４２および１４８内に配置されたバスを説明する図である。特に、上部ベース１４２上の一組のスロット１７０は、Ｉ／Ｏプロセッサモジュール１４５を受け入れる。第１のバス１６０はスロット１７０の各々に接続される。このバス１６０の第１の部分は、上部ベース１４２内に配置され、終端点またはコネクタ１７２で上部ベース１４２の端部で終端する。このバス１６０の第２の部分は、ベース１４２の外側に配置され、終端点またはコネクタ１７２に接続して、図１のプロセスコントローラ１１の１つなどのさらなるデバイスに延びる。しかしながら、バス１６０は、代わりに、または追加的に、デバイス１４０をＩＩｏＴシステム（または他の監視システム）、資産管理システム、または任意の他の外部システムに直接接続して、カード１４０の端子ブロックに接続されたフィールドデバイスのうちの１つ以上に直接アクセス（例えば、ＩＰアドレッシングシステムまたはスキームを介した直接アクセス）を提供することができる。所望であれば、デバイス１４０は、バス１６０の一部として２つの異なるバス１６０Ａ、１６０Ｂを含むことができ、これらのバス１６０Ａのうちの１つは、（プロプライエタリ通信プロトコルまたはノーＩＰ通信プロトコルなどの第１の通信プロトコルを使用する）コントローラに接続され、これらのバス１６０Ｂのうちのもう１つは、（図１の接続１０ａによって示されるように）ＩＰプロトコルをサポートまたは使用する物理層に接続される。いずれにしても、バス１６０（および／またはバス１６０を構成するサブバス１６０Ａおよび１６０Ｂ）は、スロット１７０（および特に、スロット１７０内に配置された場合のＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５）を、プロセスコントローラ、例えば図１のプロセスコントローラ１１に、または資産管理システム（例えば、図１の資産管理システム７７）に、ＩＩｏＴシステムまたは他の監視システムに、または他の任意の外部システムに結合する。さらに、第２および第３のバス１６２および１６４は、終端点またはコネクタ１７４を介して、ベース１４２および１４８内に配置され、かつベース１４２および１４８を横切るように配置される。バス１６２および１６４（これは、同じバスのサブバスであってもよく、または別個のバスであってもよい）は、ベース１４２上のスロット１７０（したがって、スロット１７０内に配置されたＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５）を、下側ベース１４８上のスロット１４９（したがって、スロット１４９内に配置されたＥＭＣ１５２）に接続する。コネクタ１７４は、ベース１４２および１４８が最初に一緒に取り付けられたときに、バス１６２および１６４の電気的接続を提供することによって、ベース１４２および１４８をモジュール化することを可能にする。同様に、バス１６２、１６４は、ベース１４８の底部または下部に延び、一組の更なる終端点またはコネクタ１７６で終端し、これにより、図４に図示されたベース１４８に更なるベースユニット１４８を機械的および電気的に取り付けることを可能にする。このモジュラー機能は、バス１６２および１６４が接続され得るスロットの数を増加させ、多数の下部ベース１４８を単一の上部ベース１４２に直列に接続することを可能にし、これにより、上部ベース１４２のスロット１７０に挿入されたＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５のＩ／Ｏ能力を拡張する。

理解されるように、電子マーシャリングコンポーネント１５２（ＥＭＣ）の様々な異なるものをスロット１４９に挿入することは、ＥＭＣ１５２の内部プロセッサを、ＥＭＣ１５２の一方の側（例えば、ＥＭＣ１５２の入力側）にあるバス１６２または１６４のいずれか（または、場合によっては、バス１６２および１６４の両方に）および、ＥＭＣ１５２の別の側（例えば、ＥＭＣ１５２の出力側）のスロット１４９に関連付けられた端子ブロック１５０の適切なセットのワイヤ端子に接続される。結果として、ＥＭＣ１５２は、スロット１４９に挿入されると、バス１６２および１６４のうちの少なくとも１つを介してＥＭＣ１５２の入力側のＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５に電気的に接続され、Ｉ／Ｏプロセッサモジュール１４５およびバス１６０のうちの１つを介してプロセスコントローラ（および／または別の外部システム）に通信可能に結合される。さらに、ＥＭＣ１５２は、ＥＭＣ１５２が挿入されるスロット１４９のための端子ブロック１５０と、端子ブロック１５０をフィールドデバイス（複数可）に接続する物理層（例えば、ワイヤ）とを介して、モジュール１５２の出力側の１つ以上のフィールドデバイスに接続される。理解されるように、ＥＭＣ１５２の異なるものは、１つ以上のフィールドデバイスと通信するために、異なる物理層および異なる通信プロトコルを使用するように構成されてもよい。またさらに、ＥＭＣ１５２の異なるタイプのものは、バス１６２および１６４に異なる接続構造を有する場合もある。したがって、１タイプの物理層または通信プロトコルを使用するＥＭＣ１５２は、バス１６２に接続してもよく、一方、２タイプ目の物理層または２タイプ目で異なる通信プロトコルを使用するＥＭＣ１５２は、バス１６４に接続してもよい。

したがって、取り外し可能なハードウェアモジュールまたはＥＭＣ１５２の異なるものは、スロット１４９のいずれかに挿入されて、ＥＭＣ１５２の各々と、バス１６２、１６４の一方または両方を介したＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５の一方または両方との間の接続性を提供してもよく、また、様々な異なるフィールドデバイスからのワイヤが接続され得る端子ブロック１５０の一方への接続性を提供してもよい。この特定の例では、端子ブロック１５０の各々は、例えば、２線式物理層、４線式物理層、特定の厚さ、タイプ、ワイヤの最小長および最大長などを規定する物理層、様々なタイプのスイッチまたは他の物理構造を呼び出す物理層、無線通信をサポートする物理層などを含む様々な異なるタイプの物理層に関連付けられたワイヤを受け入れてもよく、それによって、ＥＭＣ１５２がスロット１４９の異なるものに挿入されたときに、様々なタイプの物理層を異なるＥＭＣ１５２に接続してもよい。所望であれば、端子ブロック１５０の一部は、第１のタイプの物理層（例えば、ＨＡＲＴまたは４〜２０ｍａの物理層）をサポートしてもよく、端子ブロック１５０の他の一部は、第２のタイプの物理層（例えば、ＦｉｅｌｄｂｕｓまたはＰｒｏｆｉｂｕｓの物理層）をサポートしてもよく、さらに他の端子ブロック１５０は、第３のタイプの物理層（例えば、ＩＰ、イーサネットまたはＡＰＬの物理層）をサポートしてもよい。他の実施例では、端子ブロック１５０のうちの１つ以上は、２つ、３つ以上の異なるタイプの物理層をサポートするように構成された接続構造を有してもよい。

もちろん、ＥＭＣ１５２は、スロット１４９に挿入されたときに、モジュール１５２の構成に応じて、バス１６２および１６４の一方および所望により両方に電気的に接続する電気的接続構造と、ＥＭＣ１５２が挿入されるスロット１４９に関連付けられた端子ブロック１５０にＥＭＣ１５２を電気的に接続する電気的接続構造とを含む。同様に、各取り外し可能なハードウェアＥＭＣモジュール１５２は、何らかのタイプのプロセッサ（例えば、汎用プロセッサ、ＡＳＩＣなどの特別に構成されたプロセッサ）と、特定の通信プロトコルを使用して（そして特定の物理層を使用して）通信を実行するためにプロセッサ上に実装されたソフトウェアまたはファームウェアとを含む。したがって、例えば、ＥＭＣ１５２の異なるものは、異なる通信プロトコル（およびそれらのプロトコルに使用される物理層）に関連付けられてもよく、または実装するようにプログラムされていてもよく、またはそれらを使用してもよい。したがって、ＥＭＣ１５２のいくつかは、ＨＡＲＴ通信プロトコルに準拠してもよいＨＡＲＴプロトコルモジュールであってもよく、ＥＭＣ１５２のいくつかは、ＡＰＬまたはイーサネット物理層を使用するＩＰ通信プロトコルに準拠または使用してもよく、ＥＭＣ１５２のいくつかは、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルに準拠または実装するＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓモジュールであってもよい。図４の例示の概略図において、Ｉ／Ｏデバイス１４０は、このデバイス１４０が、ヘッドエンドユニットまたはＩ／Ｏプロセッサモジュール１４５と個々のスロット１４９の各々との間に配置された２つの異なるバス１６２、１６４を含むため、少なくとも２つの異なる通信プロトコルをサポートする。これら２つの異なるバス１６２、１６４の各々は、異なる物理層に関連付けられるか適合してもよく、および例えば、ＨＡＲＴ物理層を使用するＨＡＲＴ通信プロトコルや、ＡＰＬ物理層を使用するＩＰ通信プロトコルなどの異なる通信プロトコルをサポートしてもよい。２つの異なるプロトコル（および２つの異なる物理層）のサポートは、異なる構成のＥＭＣ１５２（異なる通信プロトコルおよび潜在的に異なる物理層をサポートする）をスロット１４９の異なるものに挿入し、これらの異なるプロトコル（および物理層）を使用する異なるフィールドデバイスと通信するために接続することを可能にする。２つの異なる通信プロトコル（および／または物理層）をサポートするための２つのバス１６２および１６４が図４に図示されているが、デバイス１４０は、３つ以上の異なる通信プロトコルおよび物理層をサポートするための３つ以上のバスを含むことができる。

図５〜１１は、様々な異なる通信プロトコルおよび物理層を、図３および４のＩ／Ｏデバイス１４０のような単一のＩ／Ｏデバイスで組み合わせてサポートすることにより、コントローラと、異なる通信プロトコルおよび物理層を使用する様々な異なるフィールドデバイスとの間の通信を提供するための、異なる（および非限定的な）様式を描写している。図５を参照すると、図３および４のデバイス１４０と同様に構成された（したがって、ハードウェア構成可能なＥＭＣモジュールを使用する）Ｉ／Ｏデバイス２００が概略的に描かれている。特に、Ｉ／Ｏデバイス２００は、様々な取り外し可能なＥＭＣモジュールをスロット（図５には明示的に示されていない）に挿入することができるベース２１３に電気的に接続されたヘッドエンドユニット２１０を含む。図５の例示のシステムでは、ヘッドエンドユニット２１０は、多数のＩ／Ｏ処理モジュール２１３および２１４を含み、処理モジュール２１３の一方は、ＨＡＲＴまたは４〜２０ｍａ物理層および通信プロトコル（複数可）を使用するフィールドデバイスとの通信を実行するように構成され、Ｉ／Ｏ処理モジュール２１４の他方は、ＡＰＬ物理層を使用し、ＡＰＬサポートされた通信プロトコル（例えば、ＩＰプロトコル、イーサネットプロトコルなど）を使用するフィールドデバイスとの通信を実行するように構成されている。しかしながら、これらのＩ／Ｏ処理モジュール２１３および２１４は、本質的に例示的なものであり、他の通信プロトコルおよび他のタイプの物理層に適合して使用し、フィールドデバイスとの通信することができる。

より具体的には、図５に示されるように、取り外し可能なＥＭＣモジュール２２０は、ベース２１２のスロット（明示的には示されていない）の１つに挿入され、挿入されたモジュール２２０に関連付けられたベース２１２の端子ブロックに接続された従来の４〜２０ｍａのフィールドデバイス２３０との通信をサポートするために、４〜２０ｍＡの通信プロトコルおよび物理層を介してアナログ入力（ＡＩ）信号処理を実行する。同様に、取り外し可能なＥＭＣモジュール２２２は、フィールドデバイス２３２との通信をサポートするために、４〜２０ｍＡ通信プロトコルおよび物理層を介してアナログ出力（ＡＯ）信号処理を実行する。これらのＥＭＣモジュール２２０、２２２の各々は、ベース２１２内のバス１６２に接続され、バス１６２は、これらのモジュールをヘッドエンドユニット２１０内のＩ／Ｏ処理モジュール２１２に接続し、これらのモジュールは、取り外し可能なモジュール２２０、２２２との間で、ＡＩおよびＡＯ信号の処理または多重化を実行する。図３のデバイス１４０に関して述べたように、ヘッドエンドユニット２１０は、外部バス１６０を介してプロセスコントローラ、資産管理システム、ＩＩｏＴシステム（図示せず）などと通信する取り外し可能なＩ／Ｏ処理モジュール２１３（図３のモジュール１４５の１つであってもよい）を含み、一方の側のモジュール２２０、２２２と他方の側のプロセスコントローラ（または他の外部システム）との間で信号の調整および多重化を実行するように動作する。

またさらに、Ｉ／Ｏデバイス２００は、例えばＨＡＲＴ通信プロトコルおよび物理層を使用するフィールドデバイス２４４および２４６との間で送出される信号に対して、それぞれディスクリート出力および入力信号処理を実行する、離散またはデジタル出力（ＤＯ）および離散またはデジタル入力（ＤＩ）ＥＭＣモジュール２４０および２４２を含む。また、ＥＭＣモジュール２４０、２４２は、バス１６２を介して送信された信号を処理し、多重化するヘッドエンドユニット２１０内のＩ／Ｏ処理モジュール２１３と通信するためにバス１６２に接続されていてもよい。したがって、この例では、ＡＩ、ＡＯ、ＤＩおよびＤＯ ＥＭＣモジュール２２０、２２２、２４０および２４２は、４〜２０ｍＡまたはＨＡＲＴ２線物理層を使用して、バルブ、トランスミッタおよび他のフィールドデバイス２３０、２３２、２４４および２４６をＩ／Ｏデバイス２００のヘッドエンドユニット２１０と相互接続する。これらの通信は、米国特許第７，６８４，８７５号、第８，３３２，５６７号、第８，７６２，６１８号、第８，９７７，８５１号、第９，０８３，５４８号、および第９，４９５，３１３号のいずれかの中で考察されたものと同じ様式で実行されてもよい。

しかしながら、図５に図示されているように、Ｉ／Ｏデバイス２００はまた、別のタイプの物理層（この場合はＡＰＬ物理層）に関連付けられ、フィールドデバイスと通信するための他の通信プロトコル（任意のＩＰベースの通信プロトコルなど）をサポートする別のタイプの取り外し可能なＥＭＣモジュールを受け入れる。特に、取り外し可能なＥＭＣモジュール２５０は、ベース２１２のスロットの１つに挿入され、ＡＰＬフィールドスイッチ（図１および図２のＡＰＬフィールドスイッチ８６の１つなど）の機能を実装するＡＰＬ ＥＭＣモジュールを構成する。この場合、取り外し可能なＥＭＣモジュール２５０は、バス１６４と、ＥＭＣモジュール２５０が挿入されるスロットに関連付けられた端子ブロックとの間を接続する。さらに、図５にも図示されているように、ヘッドエンドユニット２１０のＩ／Ｏ処理モジュール２１４は、そこに取り付けられたまたはそこに配置されたＡＰＬ電源スイッチを含み、この電源スイッチは、図１および図２のＡＰＬ電源スイッチ８４の機能を実施するように構成される。このように、ＡＰＬ電源スイッチ２１４は、電源を含んでもよく、バス１６４に接続され、図１および２のＡＰＬ電源スイッチ８４が図１および２のバス８８上で信号を送受信する様式で、バス１６４およびフィールドスイッチＥＭＣモジュール２５０を介して通信を実行するように動作する。このように、本実施形態では、この構成のバス１６４は、ＡＰＬネットワーク上のトランクバスとして動作する。

図５にも図示されているように、Ｉ／Ｏデバイス２００のベース２１２上のスロットに挿入可能なＡＰＬフィールドスイッチＥＭＣモジュール２５０は、それに関連付けられた端子ブロックに接続され、それは、さらにＡＰＬスパーライン２５４（これは、図１および図２のスパーライン９２の１つに類似していてもよい）に接続される。スパーライン２５４は、ＡＰＬ物理層の一部であり、電源スイッチ２１４、バス１６４、フィールドスイッチモジュール２５０、およびバス２５４からなるＡＰＬ物理層は、（バス２５４に接続された）様々なフィールドデバイス２５６とヘッドエンドユニット２１０との間の通信を提供するために、イーサネットプロトコル、ＨＡＲＴ−ＩＰプロトコル、ＯＰＣ ＵＡプロトコル、従来の汎用ＩＰプロトコルなど、ＡＰＬ物理層によってサポートされる任意の通信プロトコルを実装または使用してもよい。ＡＰＬ電源スイッチ２１４は、ヘッドエンドユニット２１０の延長部（すなわち、ヘッドエンドユニット２１０に一体化されている）であってもよく、またはＡＰＬ電源スイッチモジュール２１４は、ヘッドエンドユニット２１０に挿入可能であってもよいことが理解されよう。いずれの場合も、ＡＰＬ電源スイッチモジュール２１４は、典型的なＡＰＬ電源スイッチの電子回路を組み込んでおり、したがって、バス１６４を介してＡＰＬフィールドスイッチモジュール２５０に電力および通信信号を提供する電源を含んでもよく、この電源はまた、ＡＰＬネットワークのスパーバス２５４を介してフィールドデバイス２５６に電力および通信信号を提供する。これに関して、バス１６４は、ＡＰＬ物理層幹線の要件または仕様を満たすように構成されてもよい。フィールドデバイス２５６は、モジュール２１４、２５０およびバス１６４、２５４によって提供されるＡＰＬ物理層上に層化された通信プロトコルを使用してもよいことが理解されよう。典型的には、そのような通信プロトコルは、ＩＰまたはパケットベースのプロトコルであり、理解されるように、フィールドデバイス２５６は、ＨＡＲＴ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓなどのプロトコルのような従来のプロセス制御通信プロトコルをサポートする必要はない。その代わりに、フィールドデバイス２５６は、より伝統的なＩＰインターフェースを使用して直接通信することができるか、または、従来のプロセスコントローラＩ／Ｏネットワークで現在サポートされていないＨＡＲＴ−ＩＰまたはＯＰＣ ＵＡ通信プロトコルのような、プロセス制御業界のために開発されたより堅牢なまたはパケットベースの通信プロトコルを使用してもよい。このネットワークはまた、要求／応答、パブリッシュ／サブスクライブ、イベントベースの通信、およびストリーミング通信をサポートする通信プロトコルをサポートし、これは、制御と、測定およびアクチュエータのデータ、それらの能力、およびそれらの診断に関心のある産業用のモノのインターネット（ＩＩｏＴ）アプリケーションの組み合わせをサポートするのに大いに役立つ。

したがって、Ｉ／Ｏデバイス２００は、少なくとも２つの異なるタイプの物理層と、それらの物理層上に重ねられた様々な異なる通信プロトコルとを使用して、フィールドデバイスとの通信を可能にする１つ以上の通信ネットワークを確立する。特に、モジュール２２０、２２２、２４０、２４２は、ベースユニット２１２内のバス１６２と共に、第１の物理層（同じ物理層であるＨＡＲＴまたは４〜２０ｍａ物理層に関連付けられている）を実装し、４〜２０ｍＡ通信プロトコルおよび／またはＨＡＲＴ通信プロトコルの形態の従来のプロセス制御通信プロトコルを使用して、その第１の物理層上での通信を可能にする。ＥＭＣモジュール２２０、２２２、２４０および２４２は、既知の様式でこれらのタイプの通信を実行するようにプログラムされている。しかしながら、さらに、ＡＰＬ電源スイッチ２１４およびＡＰＬフィールドスイッチ２５０は、バス１６４およびバス２５４と共に、ＡＰＬ物理層の形態で、第２の、および異なる物理層を実装し、ＡＰＬ物理層によってサポートされる任意の通信プロトコルを使用して、様々なフィールドデバイス２５６との通信を可能にする。そのような通信プロトコルは、イーサネットプロトコル、ＩＰまたはパケットベースのプロトコル、ＨＡＲＴ−ＩＰプロトコル、ＯＰＣＵＡプロトコルなどを含んでもよい。さらに、ＡＰＬ物理層は、単一のスパーライン上で最大５０個のデバイスをサポートしてもよいので、図５のＡＰＬフィールドスイッチ２５０は、スパーライン２５４に接続されたときに、５０個のフィールドデバイスをサポートしてもよく、それによって、ＨＡＲＴまたは４〜２０ｍＡ物理層、および関連する通信プロトコルをサポートするＩ／Ｏデバイスに通常関連付けられた通信能力を大幅に向上させることができる。さらに、デバイス２００のベースユニット２１２の追加スロットは、追加のＡＰＬフィールドスイッチＥＭＣモジュール（ＡＰＬモジュール２５０など）を受け入れてもよく、これらの追加のＡＰＬフィールドスイッチＥＭＣモジュールの各々は、ＡＰＬ物理層を使用する追加のフィールドデバイスをサポートしてもよい。この能力は、通信をサポートするためのＩ／Ｏデバイス２００の能力を大幅に強化し、これまでに可能であったよりも多くのフィールドデバイスのためのＩ／Ｏサポートを提供する。

図６は、多数の異なる物理層およびそれらの物理層上の潜在的に異なる通信プロトコルをサポートする入力／出力デバイス３００（これは、図３および４のＩ／Ｏデバイス１４０と同じまたは類似してもよい）の別の実施形態を示す。より具体的には、図６の入力／出力デバイス３００は、第１のタイプの物理層を使用してそこに接続されたＨＡＲＴおよび４〜２０ｍａフィールドデバイスと通信するＡＩおよびＡＯ ＥＭＣモジュール２２０、２２２およびＤＩおよびＤＯ ＥＭＣモジュール２４０をサポートするバス１６２およびＩ／Ｏ処理モジュール３１３を含むという点で、図５のＩ／Ｏデバイス２００と類似している。ただし、本実施例では、Ｉ／Ｏ処理モジュール２１４は、Ｉ／Ｏデバイス３００のヘッドエンドユニット３１０において、ＡＰＬフィールドスイッチと電源スイッチを一体に組み合わせたものである。ＡＰＬフィールドスイッチおよび電源スイッチ３１４は、バス１６４を介して通信するが、これは、例えばＡＰＬ物理層であってもよく、またはそれをサポートしてもよく、そのように、ＡＰＬネットワークの図２のスパーバス９２に類似してもよい。よって、バス１６４は、ＡＰＬ複合フィールドおよび電源スイッチモジュール３１４を、ベースユニット３１２上に配置された様々な他のＥＭＣモジュールに接続してもよい。この場合、ＡＰＬモジュール３５０は、ベースユニット３１２上のスロットに挿入され、バス１６４に接続して、複合フィールドおよび電源スイッチ３１４と、ＡＰＬ ＥＭＣモジュール３５０に関連付けられた端子ブロックに取り付けられたＡＰＬ物理層バス２５４との間の通信を提供する。よって、ＡＰＬモジュール３５０は、結合されたＡＰＬフィールドおよび電源スイッチ３５２と、ＡＰＬバス２５４上の多数の異なるフィールドデバイス２５６との間の通信を可能にし、新しいフィールドデバイス２５６がバス２５４に追加されたときなどに追跡するためのマーシャリング機能を単に提供してもよい。さらに、この例では、結合されたＡＰＬフィールドおよび電源スイッチモジュール３１４は、フィールドスイッチ（図１のフィールドスイッチ８６など）および電源スイッチ（図１の電源スイッチ８４など）の回路を含んでもよく、それによって電源を含んでもよく、または外部電源に接続されてもよい。さらに、ＡＰＬ処理モジュール３１４は、バス１６４を介して電力および通信の両方をＡＰＬ ＥＭＣモジュール３５０に提供してもよく、これにより、ＡＰＬ物理層またはバス２５４を使用してフィールドデバイス２５６と任意の所望のまたはサポートされた通信プロトコルを使用して通信する。この例では、潜在的に多数のＡＰＬ挿入可能モジュール３５０をサポートするために単一のフィールドスイッチ３１４がデバイス３００内で使用されるので、デバイス３００によってサポートされるフィールドデバイスの最大数は、単一のフィールドスイッチによってサポートされる数に制限される（例えば、ＡＰＬ物理層を使用する場合には、典型的には５０）。この構成は、Ｉ／Ｏデバイス３００上のサポートされるフィールドデバイスの総数を減少させる一方で、挿入可能なＡＰＬモジュール３５０の設計を簡素化する。もちろん、ＡＰＬモジュール３１４および３５０は、イーサネットＩＰプロトコル、ＨＡＲＴ−ＩＰプロトコル、ＯＰＣ ＵＡプロトコル、または任意の他のパケットベース通信プロトコルを含む、ＡＰＬ物理層によってサポートされる任意の所望の通信プロトコルを使用してもよい。

図７は、さらに単一のＡＰＬ物理層を介して多数の異なる通信プロトコルを使用するフィールドデバイスと通信し、サポートするために、図５のＩ／Ｏデバイス２００を接続する様式を示す。特に、図５のＩ／Ｏデバイス２００と同様に構成された入力／出力デバイス４００は、ＡＰＬ電源スイッチ２１４、挿入可能なＡＰＬフィールドスイッチモジュール２５０、および電源スイッチ２１４とフィールドスイッチ２５０を相互接続するバス１６４を含む、図５のデバイス２００と同じ要素を含む。さらに、フィールドスイッチ２５０は、ＡＰＬ物理層バス２５４のスパーラインに接続されているように図示されており、一組のＩＰ通信ベースのフィールドデバイス２５６は、ＡＰＬスパーライン２５４に直接接続される。フィールドデバイス２５６は、例えば、汎用ＩＰプロトコル、イーサネットプロトコル、ＨＡＲＴ−ＩＰプロトコル、ＯＰＣ ＵＡプロトコルなどを含む、ＡＰＬがサポートする通信プロトコルを使用して、ライン２５４を介して通信してもよい。しかしながら、この実施形態では、図７に示されているように、フィールドバスインターフェースデバイス４１０、ＰＲＯＦＩＢＵＳインターフェースデバイス４１２、およびＨＡＲＴインターフェースデバイス４１４がＡＰＬスパーライン２５４に接続され、それらのインターフェースでＡＰＬ物理層をサポートする。特に、Ｆｉｅｌｄｂｕｓインターフェースデバイス４１０、ＰＲＯＦＩＢＵＳインターフェースデバイス４１２およびＨＡＲＴインターフェースデバイス４１４は、これらのフィールドデバイス４１８、４２２、４２４を、ＡＰＬスパーバス２５４を介してフィールドスイッチ２５０に接続するために、それぞれフィールドデバイス４１８、４２０、４２２とインターフェースするＦｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳおよびＨＡＲＴトランスデューサデバイスブロックを含む。したがって、図７に示されるように、Ｆｉｅｌｄｂｕｓインターフェースデバイス４１０は、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ物理層（バスまたはライン）４３０を介して様々なＦｉｅｌｄｂｕｓデバイス４１８に接続され、ＰＲＯＦＩＢＵＳインターフェースデバイス４１２は、ＰＲＯＦＩＢＵＳ物理層（バスまたはライン）４３２を介して様々なＰＲＯＦＩＢＵＳデバイス４２２に接続され、ＨＡＲＴインターフェースデバイス４２４は、ＨＡＲＴ物理層（ライン）４３４を介して異なるＨＡＲＴ（または４〜２０ｍａ）フィールドデバイス４２４に接続される。この場合、バス４３０は、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信プロトコルをサポートするＦｉｅｌｄｂｕｓ物理層であり、バス４３２は、ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信プロトコルをサポートするＰＲＯＦＩＢＵＳ準拠物理層であり、ＨＡＲＴライン４３４は、ＨＡＲＴおよび４〜２０ｍａ通信プロトコルをサポートするＨＡＲＴ準拠物理層である。さらに、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４は、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、およびＨＡＲＴ（または４〜２０ｍａ）通信プロトコルをサポートし、それらのプロトコルを使用する付属フィールドデバイスネットワークへのゲートウェイとして動作する。

さらに、図７のネットワークでは、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４は、フィールドデバイス２５６に使用されるのと同じ通信プロトコルを使用して、ＡＰＬスパーライン（物理層）２５４を介してＡＰＬフィールドスイッチ２５０と通信する。例として、スパーライン２５４（およびバス１６４）上でＨＡＲＴ−ＩＰプロトコルが使用されてもよい。しかしながら、イーサネットプロトコル、ＯＰＣ ＵＡプロトコル、従来のＩＰプロトコル（例えば、ＨＴＭＬをサポートするもの）などの他の任意の所望のパケットベースのプロトコルが、ＡＰＬ物理層２５４上で使用されてもよい。既知のように、ＨＡＲＴ−ＩＰ通信プロトコルは、特定のパケットタイプを有するＩＰパケットをサポートする、非タイムセンシティブのパケットベースのプロトコルである。この場合、フィールドデバイス２５６およびインターフェースデバイス４１０、４１２、４１４は、ＨＡＲＴ−ＩＰプロトコルを使用してフィールドスイッチモジュール２５０と直接通信してもよい。しかしながら、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４とスイッチ２５０との間で送信される通信パケットは、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４に結合された様々なサブネットワーク内の他の通信プロトコルを使用して通信を可能にするために、その中の他のタイプのプロトコルパケットをトンネリングしてもよい。一例では、様々な異なるＨＡＲＴ−ＩＰパケットは、ＨＡＲＴ−ＩＰパケットフォーマットを使用してそれらのデバイスにアドレス指定されることによって、物理層２５４上のデバイスによって送信されてもよい。しかしながら、ＨＡＲＴ−ＩＰパケットのペイロードは、パケットが送信されるデバイスに応じて、またはパケットが送信されるデバイスから送信されるデバイスに応じて、異なるタイプのデータまたはフォーマットのデータを含んでもよい。例えば、フィールドデバイス２５６に向けて、またはそこから送信されるＨＡＲＴ−ＩＰペイロードは、従来の、または汎用ＩＰ通信プロトコルをサポートするフィールドデバイス２５６によって直接使用されるデータ（例えば、ＨＴＭＬデータ）を含んでもよい。しかしながら、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４から送信されるＨＡＲＴ−ＩＰメッセージは、様々なインターフェースデバイス４１０、４１２、４１４（またはフィールドデバイス４１８、４２０、４２２のうちの１つに直接）に宛てられてもよく、その場合、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４は、ＨＡＲＴ−ＩＰメッセージを復号化し、メッセージがサブネットワークに接続されたフィールドデバイスの１つに向けられている（または宛てられている）ことを認識するためのゲートウェイとして動作する。これらの場合、ＨＡＲＴ−ＩＰパケットのペイロードは、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル、ＰＲＯＦＩＢＵＳプロトコル、ＨＡＲＴプロトコル、ＣＡＮプロトコル等のような、関連するサブネットワークで使用される異なる通信プロトコルに従って構成された通信パケットをさらに含んでもよい。この場合、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４は、ＨＡＲＴ−ＩＰメッセージまたはパケットを復号化し、そのメッセージがそのサブネットワーク内のフィールドデバイスの１つのためのものであるかどうかを判断する。そのために、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４は、ＨＡＲＴ−ＩＰパケットのヘッダを復号化して、ＨＡＲＴ−ＩＰメッセージがそれ自体に宛てられているか、またはそのサブネットワーク内のフィールドデバイスに宛てられているかを判断してもよく、および／または、ＨＡＲＴ−ＩＰパケットのペイロード内のメッセージがそのサブネットワーク内のフィールドデバイスに宛てられているかどうかを判断するために、ＨＡＲＴ−ＩＰパケットのペイロードを復号化する必要があってもよい。そうであれば、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４は、ＨＡＲＴ−ＩＰパケットのペイロードを、そのサブネットワークで使用される通信プロトコルのメッセージとして、そのサブネットワークの物理層上に配置してもよい。同様に、インターフェースデバイス４１０、４１２、４１４は、（サブネットワークで使用されるプロトコルにおいて）フィールドデバイスの１つからのメッセージをＨＡＲＴ−ＩＰパケットのペイロードフィールドにパッケージ化し、そのパケットを向けた受信者（例えば、デバイス４００のヘッドエンドユニット２１０、またはデバイス４００に結合されたコントローラでさえも）にアドレス指定し、ＨＡＲＴ−ＩＰプロトコルを使用して物理層２５４上にＨＡＲＴ−ＩＰパケットを配置してもよい。

このプロトコルトンネリング概念の一例は、図８に示されており、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルパケット（Ｆｉｅｌｄｂｕｓインターフェースデバイス４１０のサブネットワークで使用される）が、ＡＰＬ物理層２５４を介して送信されるＨＡＲＴ−ＩＰパケット内にトンネリングされるようになっている。特に、図８に示されるように、ＨＡＲＴ−ＩＰパケット５００のヘッダは、メッセージタイプフィールド５０２、メッセージＩＤフィールド５０４、ステータスコードフィールド５０６、シーケンス番号フィールド５０８、バイトカウントフィールド５１０、およびペイロードフィールド５１２を含んでもよい。上述したように、デバイス２５６の異なるもの、またインターフェースデバイス４１０、４１２、４１４に関連付けられた、または、それらに宛てられた様々なＨＡＲＴ−ＩＰパケットは、ＨＡＲＴ−ＩＰパケット５００のデータペイロードフィールド５１２内の異なるタイプまたはフォーマットのデータをトンネリングしてもよい。したがって、Ｆｉｅｌｄｂｕｓインターフェースデバイス４１０に宛てられたメッセージは、ＨＡＲＴ−ＩＰパケット５００のデータまたはペイロードフィールド５１２内のＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルパケットをトンネリングしてもよい。図８に示されるように、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルパケット５２０は、ＨＡＲＴ−ＩＰパケット５００のペイロードフィールド５１２内にトンネリングされている。Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルパケット５２０は、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信プロトコルによって呼び出されるように、デリミタフィールド５２２、アドレスフィールド５２４、コマンドフィールド５２６、バイトカウントフィールド５２８、データフィールド５３０、およびチェックバイトフィールド５３２を含む。したがって、パケット５２０のデータフィールド５３０内のデータは、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信プロトコルによって規定されるように、インターフェースデバイス４１０のサブネットワーク内の特定のフィールドデバイス４１８（アドレスフィールド５２４によって定義されるように）のためのＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓデータを含んでもよい。このようにして、Ｆｉｅｌｄｂｕｓパケット５２０は、ＡＰＬ物理層２５４を介してＨＡＲＴ−ＩＰパケット５００内にトンネリングされ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ物理層４３０上のパケットとして直接送信される。同様に、Ｆｉｅｌｄｂｕｓインターフェースデバイス４１０は、フィールドデバイス４１８から送信されたＦｉｅｌｄｂｕｓパケットをＨＡＲＴ−ＩＰパケット内にパッケージ化し、ＡＰＬ物理層２５４（スイッチ２５０およびバス１６４）を介して、これらのメッセージを例えば、Ｉ／Ｏデバイス４００のヘッドエンドユニット２１０に送信してもよく、これにより、ＦｉｅｌｄｂｕｓプロトコルＩ／Ｏデバイス内で通常発生するであろうＦｉｅｌｄｂｕｓパケットを取得して復号化し、デバイスデータをコントローラ１１に通信することができる。さらに、ＰＲＯＦＩＢＵＳプロトコルパケットおよびＨＡＲＴプロトコルパケットは、ＰＲＯＦＩＢＵＳパケットがＰＲＯＦＩＢＵＳプロトコルによって規定されたメッセージを含み、ＨＡＲＴパケットがＨＡＲＴプロトコルによって定義されたメッセージを含むことを除いて、図８のＨＡＲＴ−ＩＰパケット５００内に同様の方法でトンネリングされてもよいことが理解されるであろう。同様に、物理層２５４およびフィールドスイッチ２５０上のデバイス２５６と他のデバイスへ、それらから、またそれらの間で送信されるメッセージは、任意の所望の様式でＨＡＲＴ−ＩＰパケット内のデータまたはペイロードフィールド５１２を含むか、または使用することができ、したがって、例えば、そのデータのためにＨＴＭＬデータプロトコルのようなより伝統的なＩＰデータプロトコルを使用することができる。

もちろん、他のタイプの通信プロトコルは、ＨＡＲＴ−ＩＰプロトコルの代わりに、イーサネットプロトコル、ＯＰＣ ＵＡプロトコル、または任意の他のパケットベースプロトコルなどの物理層２５４上で使用することができ、これらのプロトコルは、タイムセンシティブなプロトコルであってもよいし、非タイムセンシティブなプロトコルであってもよい。同様に、他のプロセス制御プロトコルなどの他のプロトコルは、ＡＰＬ物理層２５４上で使用されるＩＰまたは他のパケットベースのプロトコル内にトンネリングされ得る。またさらに、ＡＰＬ物理層２５４が多数の異なる通信プロトコルおよび多数の異なる通信プロトコルに関連付けられたデバイスをサポートすることができるように、任意の数の異なるプロトコルが、ＡＰＬ物理層２５４上で使用されるプロトコルのパケット内にトンネリングされ得る。

図９は、ＡＰＬフィールドスイッチ２５０が一組の有線デバイスをサポートする代わりに、ＡＰＬフィールドスイッチ２５０がＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークなどの無線ネットワークをサポートすることを除いて、図５の入力／出力デバイス２００と類似しているさらなる入力／出力デバイス６００を図示している。この場合、デバイス６００のベース２１２に挿入されるフィールドスイッチモジュール２５０は、様々な異なる無線トランスミッタまたはフィールドデバイス６２０に信号を送信する無線トランスミッタデバイス６１０に接続する。無線送信デバイス６１０は、無線メッシュネットワーク、例えばＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴネットワークなどの無線ネットワークへのゲートウェイであってもよく、または任意の他のタイプの無線ネットワークへのゲートウェイであってもよい。ＡＰＬフィールドスイッチ２５０は、ＡＰＬ物理層を使用して、フィールドスイッチ２５０とゲートウェイデバイス６１０との間の有線接続６２２を実装してもよく、任意の所望のＩＰまたはパケットベースの通信プロトコルを使用して物理層６２２上の通信を指示してもよい。一例では、フィールドスイッチ２５０は、バス６２２上の通信のためにＨＡＲＴ−ＩＰ通信プロトコルを使用してもよく、ゲートウェイ６１０は、任意の既知の、または所望の様式でＨＡＲＴ−ＩＰプロトコルメッセージをＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴメッセージに変換してもよい。同様に、ゲートウェイ６１０は、無線フィールドデバイス６２０から受信したパケットを配置するか、またはパケットを復号化して、これらのパケットをＨＡＲＴ−ＩＰ通信プロトコルまたは任意の他のＩＰベースまたはパケットベースのプロトコルに配置して（あるいはこれらの信号を変換して）、ＡＰＬ物理層６２２を介してフィールドスイッチ２５０に送信され、そこからバス１６４を介して電源スイッチ２５２およびヘッドエンドユニット２１０に送信されてもよい。

図１０は、ＡＰＬフィールドスイッチ２５０が、フィールドデバイス６２０を構成する無線ネットワークに接続される多数の無線トランスミッタ６１０をサポートすることを除いて、図９のデバイス６００と非常に類似した入力／出力デバイス７００のさらなる実施形態を示す。無線トランスミッタ６１０は冗長デバイスであってもよく、したがって、フィールドスイッチ２５０は、フィールドデバイス６２０のメッシュネットワーク内で冗長性を提供するために、それらの冗長デバイスから同じメッセージを送信してもよく、または同じメッセージを受信してもよい。図１０の構成は、例えば、冗長性が要求されるセキュリティ実装レベル２（ＳＩＬ２）アプリケーションにおいて使用されてもよい。もちろん、図９の実施形態の説明と同様に、フィールドスイッチ２５０は、無線ゲートウェイデバイス６１０とヘッドエンドユニット２１０との間の通信を提供するために、ＡＰＬ物理層６２２上の任意の所望のプロトコルを使用してもよい。さらに、図１０の実施形態では、無線メッシュネットワークフィールドデバイス６２０などのＨＡＲＴデバイスは、そのプロトコルをＳＩＬ２に適したプロトコル内にトンネリングしてもよい。

図１１は、入力／出力デバイス８００が、有線デバイスおよび有線リンクを介して様々な異なる無線トランスミッタまたはデバイス７２０に接続されたフィールドスイッチモジュール２５０を有する有線ＳＩＬ２アプリケーションを示しており、これは、入力／出力デバイス７００によって直接サポートされていない無線メッシュネットワーク内のフィールドデバイスであってもよいが、デバイス７００は、無線ネットワークへの冗長接続として使用さてもよく、または、その無線ネットワーク内の通信ネットワークの動作に影響を与えることなく、無線ネットワーク内のデバイスから情報を取得するために使用されてもよい。このようにして、ユーザは、例えば、ループ内に接続された通常のハードワイヤードデバイスを使用して、依然、ＳＩＬ２プロトコルを使用してＳＩＬ２実装内にいながらにして、アドレス指定可能な火災およびガスシステムを作成することができる。

本明細書に記載された入力／出力デバイスは、より伝統的なＩＰベースの通信ネットワークをサポートするＡＰＬ物理層を使用するように概ね記載されているが、これらのＩ／Ｏデバイスは、イーサネット物理層などの任意の汎用ＩＰベースの通信プロトコルをサポートする任意の他の物理層を使用することができる。さらに、本明細書に記載のＩ／Ｏデバイスは、１つ以上の従来のプロセス通信物理層（例えば、ＨＡＲＴ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＣＡＮなど）と１つ以上の汎用ＩＰ物理層（例えば、ＡＰＬ物理層、イーサネット物理層など）およびプロトコル（ＩＰベースプロトコル、イーサネットプロトコル、ＨＡＲＴ−ＩＰプロトコル、ＯＰＣ ＵＡプロトコル）などとの組み合わせを含む、物理層および通信プロトコルの任意の所望の組み合わせをサポートすることができる。さらに、本明細書に記載されたＩ／Ｏデバイスは、２つ以上の従来のプロセス制御物理層および通信プロトコル（例えば、ＨＡＲＴおよびＦｉｅｌｄｂｕｓ物理層およびプロトコル）の組み合わせ、または２つ以上の従来のまたは汎用ＩＰ物理層およびプロトコルの組み合わせをサポートすることができる。

したがって、以上のように、本明細書に記載された入力／出力デバイスは、多数の異なる物理層をサポートし、異なる物理層を介して異なる通信プロトコルの使用をサポートする単一の入力／出力デバイスを使用してフィールドデバイス通信を可能にする、またはサポートを提供する。そこにあるこの入力／出力デバイスは、新しいタイプのフィールドデバイス（例えば、より伝統的なＩＰベースの通信を使用して通信するフィールドデバイス）をプロセスプラント内で容易かつシームレスにサポートすることを可能にする。さらに、このＩ／Ｏデバイスは、異なるタイプのフィールドデバイス（すなわち、異なる物理層および異なる通信プロトコルを使用するフィールドデバイス）を、同じＩ／Ｏデバイスの下に統合してサポートすることを可能にする。またさらに、このＩ／Ｏデバイスは、フィールドデバイスおよびフィールドデバイスネットワークをＩ／Ｏデバイスに接続するためにハードウェア構成可能なモジュールを使用するので、フィールドデバイスネットワークは、異なる通信プロトコルをサポートする異なる物理層をＩ／Ｏデバイス上の任意の所望の場所または端子ブロックでＩ／Ｏデバイスに接続できるように、その場の判断で構成することができ、通信プロトコルおよび物理層に適した適切なハードウェアモジュールまたはＥＭＣモジュールを端子ブロックに関連付けられたスロットに挿入することができ、ＥＭＣモジュールは、物理層を介してＥＭＣモジュールに現在接続されているフィールドデバイスのタイプおよび同一性を自動的に検出することができる。次に、ＥＭＣモジュールは、この構成情報を、検出されたフィールドデバイスと通信するために使用する正しいパスおよび通信プロトコルを登録することができるＩ／Ｏデバイスのヘッドエンドユニットに提供することができ、この構成情報を、このパスおよびプロトコル情報を使用してフィールドデバイスと通信することができるコントローラに提供することができる。さらに、コントローラは、この構成情報を構成データベースに提供することができ、フィールドデバイスがＩ／Ｏデバイスに接続され、構成情報が検出されると、そのデータベースにフィールドデバイス情報をポップアップすることができる。さらに、本明細書に記載された例示的なＩ／Ｏデバイスの多くは、２つ以上のＩ／Ｏ処理モジュールを含むように例示されているが、１つの処理モジュールは、一般的に、１つのタイプの物理層および通信プロトコルをサポートするために使用されるが、本明細書に記載されたＩ／Ｏデバイスは、２つ以上の内部バスを介して異なるフィールドデバイスに接続する、それに関連付けられた１つの処理モジュールを有することができ、この１つのＩ／Ｏ処理モジュールは、多数（２つ、３つなど）の異なる物理層および通信プロトコルをサポートすることができる。

ソフトウェアに実装される場合、本明細書に記載されたアプリケーション、モジュール等のいずれかは、磁気ディスク、レーザーディスク（登録商標）、固体記憶デバイス、分子メモリー記憶デバイス、または他の記憶媒体、コンピュータまたはプロセッサのＲＡＭまたはＲＯＭ等の任意の有形の、非一時的コンピュータ読み取り可能メモリに記憶されてもよい。本明細書に開示された例示のシステムは、他の構成要素の中で、ハードウェア上で実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアを含むものとして開示されているが、そのようなシステムは単に例示的なものであり、限定的なものとして考慮されるべきではないことに留意すべきである。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェア構成要素のうちのいずれかまたはすべてが、ハードウェアにのみ、ソフトウェアにのみ、あるいはハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせで、埋め込まれ得ることが企図される。したがって、本明細書に記載される例示的なシステムは、１つ以上のコンピュータデバイスのプロセッサで実行されるソフトウェアで実装されるものとして記載されているが、提供される例がかかるシステムを実装する唯一の方法ではないことを当業者は容易に理解するであろう。

したがって、本発明は具体的な例に関して記載されてきたが、これらの例は例解的であるに過ぎず、本発明の限定であることを意図せず、変更、追加、または削除が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、開示される実施形態に対して行われ得ることが当業者には明らかであろう。

任意の特定の実施形態の特定の特性、構造、および／または特徴は、任意の好適な様式で、および／または任意の好適な組み合わせで、選択された特徴を、他の特徴の対応する使用を伴うまたは伴わないで使用することを含む、１つおよび／または複数の他の実施形態と組み合わせてもよい。さらに、特定の用途、状況、および／または材料を本発明の本質的な範囲または趣旨に適合させるために多くの修正を行うことができる。本明細書に記載されたおよび／または図示された本発明の実施形態の他の変形および／または修正が、本明細書の教示に照らして可能であり、本発明の趣旨または範囲の一部とみなされるべきであることが理解されよう。本発明の特定の態様は、例示的な態様として本明細書に記載される。

Claims (90)

1. 複数のフィールドデバイスをプロセスコントローラに通信可能に結合するためにプロセス制御システムで使用される入力／出力デバイスであって、前記入力／出力デバイスが、
   第１のベースユニットと、前記第１のベースユニット上に配置された１つ以上のプロセッサモジュールとを含むヘッドエンドユニットと、
   前記第１のベースユニットに配置され、前記１つ以上のプロセッサモジュールと通信可能に結合された第１のバスであって、前記プロセスコントローラと通信可能に結合されるように適合された外部コネクタに接続された第１のバスと、
   前記第１のベースユニットと通信可能に結合された第２のベースユニットであって、
   その上に配置された複数のマーシャリングユニットであって、各々が、通信を実行するためのメモリおよびプロセッサを含む、複数のマーシャリングユニットと、
   前記マーシャリングユニットの各々に関連付けられた異なる端子ブロックであって、各々が、１つ以上の前記フィールドデバイスに前記端子ブロックを通信可能に結合するために使用される配線を受け入れる、異なる端子ブロックと、を含む第２のベースユニットと、
   前記第１および第２のベースユニット上に配置された第２および第３のバスであって、前記１つ以上のプロセッサモジュールを複数のマーシャリングユニットに通信可能に結合する、第２および第３のバスと、を含む第２のベースユニット、とを含み、
   前記マーシャリングユニットの第１のものは、第１のタイプの物理層を使用して１つ以上のフィールドデバイスのセットに関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの第２のものは、前記第１のタイプの物理層とは異なる第２のタイプの物理層を使用して１つ以上のフィールドデバイスのセットに関連付けられ、かつ通信を実行し、前記第１のマーシャリングユニットに関連付けられた前記端子ブロックが、前記第１のタイプの物理層を受け入れ、前記第２のマーシャリングユニットに関連付けられた前記端子ブロックが、前記第２のタイプの物理層を受け入れる、入力／出力デバイス。
2. 前記第１のマーシャリングユニットは、前記第１のタイプの物理層を介した第１の通信プロトコルを使用して通信をサポートし、前記第２のマーシャリングユニットは、前記第２のタイプの物理層を介した第２の通信プロトコルを使用して通信をサポートし、前記第２の通信プロトコルが前記第１の通信プロトコルとは異なる、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
3. 前記第１の通信プロトコルは、汎用ＩＰ通信プロトコルであり、前記第２の通信プロトコルがプロセス制御通信プロトコルである請求項２に記載の入力／出力デバイス。
4. 前記第１の通信プロトコルは、イーサネット通信プロトコルであり、前記第２の通信プロトコルがＨＡＲＴ通信プロトコルである、請求項３に記載の入力／出力デバイス。
5. 前記第１の通信プロトコルは、ＨＡＲＴ−ＩＰ通信プロトコルまたはＯＰＣ ＵＡ通信プロトコルである、請求項３に記載の入力／出力デバイス。
6. 前記第２のバスは、前記第１の物理層を使用して前記第１のマーシャリングユニットと前記プロセッサモジュールとの間の通信をサポートし、前記第３のバスは、前記第２の物理層を使用して前記第２のマーシャリングユニットと前記プロセッサモジュールとの間の通信をサポートする、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
7. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層を介して第１の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための電源を含む、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
8. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層を介して第１の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための第１の電源を含み、前記第２の物理層を介して第２の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための第２の電源を含む、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
9. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層に適合する第１のスイッチを含み、前記マーシャリングユニットは、前記第１の物理層に適合する第２のスイッチを含む、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
10. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層に適合する電源とスイッチを含む、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
11. 前記マーシャリングユニットは、前記第２のベースユニットから挿入可能かつ取り外し可能であり、前記マーシャリングユニットの各々は、前記第２のベースユニットに挿入されたときに、前記第２または第３のバスのうちの１つだけと、関連付けられた端子ブロックとに通信可能に結合する、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
12. 前記第２のベースユニットは、前記取り外し可能なマーシャリングユニットの各々が挿入可能な複数のスロットを含む、請求項１１に記載の入力／出力デバイス。
13. 前記第２および第３のバスの前記各々は、前記スロットの各々に通信可能に結合されている、請求項１２に記載の入力／出力デバイス。
14. 前記プロセッサモジュールは、異なる通信プロトコルを使用して、前記第２および第３のバスの両方での通信をサポートする、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
15. 前記プロセッサモジュールは、前記第２のバスおよび前記第２のバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを介してフィールドデバイスと通信するための第１のプロセッサユニットと、前記第３のバスおよび前記第３のバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを介してフィールドデバイスと通信するための第２のプロセッサユニットとを含む、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
16. 前記プロセッサモジュールは、第１の通信プロトコルを使用して前記第２のバスおよび前記第２のバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを介して、フィールドデバイスと通信するための第１のプロセッサユニットと、前記第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを使用して、前記第３のバスと前記第３のバスと結合された１つ以上のマーシャリングユニットを介してフィールドデバイスと通信するための第２のプロセッサユニットと、を含む、請求項１に記載の入力／出力デバイス。
17. 複数のフィールドデバイスをプロセスコントローラに通信可能に結合するためにプロセス制御システムで使用される入力／出力デバイスであって、前記入力／出力デバイスが、
    ベースと、
    前記ベース上に配置されたヘッドエンドユニットであって、１つ以上のプロセッサモジュールを含むヘッドエンドユニットと、
    前記ベース上に配置され、前記１つ以上のプロセッサモジュールと通信可能に結合された第１のバスであって、前記第１のバスを前記プロセスコントローラと通信可能に結合するように適合される前記ベース上の外部コネクタに接続された、第１のバスと、
    前記ベース上に配置された複数のスロットと、
    複数の端子ブロックであって、各端子ブロックは、前記複数のスロットの異なる１つに通信可能に結合されており、各端子ブロックは、前記端子ブロックを前記フィールドデバイスの１つ以上に通信可能に結合するために使用される配線を受け入れる、複数の端子ブロックと、
    前記１つ以上のプロセッサモジュールを前記複数のスロットの各々に通信可能に結合する前記ベース上に配置された第２のバスと、
    複数のマーシャリングユニットであって、前記複数のマーシャリングユニットの各々が、通信を実行するためのメモリおよびプロセッサを含み、前記複数のマーシャリングユニットの各々が、前記スロットのいずれかに挿入可能であり、前記スロットの１つに挿入されると、マーシャリングユニットは、前記端子ブロックの１つ、および前記第２のバスに通信可能に結合する、複数のマーシャリングユニットと、を含み、
    前記マーシャリングユニットの第１のものは、第１のタイプの物理層を使用して前記フィールドデバイスの１つ以上のセットに関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの第２のものは、前記第１のタイプの物理層とは異なる第２のタイプの物理層を使用して前記フィールドデバイスの１つ以上の異なるセットと関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの１のものが前記スロットの前記第１のものに挿入されるとき、前記スロットの前記第１のものに関連付けられた前記端子ブロックは、前記第１のタイプの物理層を受け入れ、前記マーシャリングユニットの第２のものが前記スロットの前記第２のものに挿入されるとき、前記スロットの前記第２のものに関連付けられた前記端子ブロックは、前記第２のタイプの物理層を受け入れる、入力／出力デバイス。
18. 前記第２のバスは、前記１つ以上のプロセッサモジュールと前記スロットの各々との間に結合された第１のサブバスを含み、前記１つ以上のプロセッサモジュールと前記スロットの各々との間に結合された第２のサブバスを含む、請求項１７に記載の入力／出力デバイス。
19. 前記第１のサブバスは、前記第１の物理層を使用して通信をサポートし、前記第２のサブバスが前記第２の物理層を使用して通信をサポートする、請求項１８に記載の入力／出力デバイス。
20. 前記１つ以上のプロセッサモジュールは、前記第１の物理層を介して前記入力／出力デバイスに結合された前記フィールドデバイスと通信する第１のプロセッサユニットを含み、前記第２の物理層を介して前記入力／出力デバイスに結合された前記フィールドデバイスと通信する第２のプロセッサユニットを含む、請求項１８に記載の入力／出力デバイス。
21. 前記第１のプロセッサユニットは、第１の通信プロトコルを使用して、前記第１の物理層を介して前記入力／出力デバイスに結合された前記フィールドデバイスと通信し、前記第２のプロセッサユニットは、前記第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを使用して、前記第２の物理層を介して前記入力／出力デバイスに結合された前記フィールドデバイスと通信する、請求項２０の入力／出力デバイス。
22. 前記第１の通信プロトコルは、一般的なＩＰ通信プロトコルであり、前記第２の通信プロトコルは、プロセス制御通信プロトコルである請求項２１に記載の入力／出力デバイス。
23. 前記マーシャリングユニットの前記第１のものは、前記複数のスロットの任意の１つに挿入されたときに、前記第１の物理層をサポートするための前記第１のサブバスと通信可能に接続し、前記マーシャリングユニットの前記第２のものは、前記複数のスロットの任意の１つに挿入されたときに、前記第２の物理層をサポートするための前記第２のサブバスと通信可能に接続する、請求項１８に記載の入力／出力デバイス。
24. 前記第１のマーシャリングユニットは、前記第１のタイプの物理層を介した第１の通信プロトコルを使用して通信をサポートし、前記第２のマーシャリングユニットは、前記第２のタイプの物理層を介した第２の通信プロトコルを使用して通信をサポートし、前記第２の通信プロトコルが前記第１の通信プロトコルとは異なる、請求項１７に記載の入力／出力デバイス。
25. 前記ヘッドエンドユニットが、前記第１の物理層を介して第１の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための電源を含む、請求項１７に記載の入力／出力デバイス。
26. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層を介して第１の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための第１の電源を含み、前記第２の物理層を介して第２の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための第２の電源を含む、請求項１７に記載の入力／出力デバイス。
27. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層上で使用するための第１のスイッチを含み、前記マーシャリングユニットの１つは、前記第２のバスを介して前記第１のスイッチに通信可能に接続され、前記第１の物理層上で使用するための第２のスイッチを含む、請求項１７に記載の入力／出力デバイス。
28. 前記ヘッドエンドユニットは、電源および前記第１の物理層に適合するスイッチを含み、前記マーシャリングユニットの１つは、前記第２のバスを介して前記ヘッドエンドユニットの前記電源およびスイッチに通信可能に接続され、前記第１の物理層を使用して、１つ以上のフィールドデバイスと前記電源およびスイッチとの間の通信を実行する、請求項１７に記載の入力／出力デバイス。
29. プロセスプラントの制御に使用するためのプロセス制御システムであって、
    プロセスコントローラと、
    前記プロセスプラントで制御機能を実行するための複数のフィールドデバイスであって、前記複数のフィールドデバイスの第１のものが第１のタイプの物理層を使用する第１の通信プロトコルを使用し、前記複数のフィールドデバイスの第２のものが第２のタイプの物理層を使用する第２の通信プロトコルを使用し、前記第１のタイプの物理層と前記第２のタイプの物理層は異なるタイプの物理層であり、前記第１の通信プロトコルは前記第２の通信プロトコルとは異なる、複数のフィールドデバイスと、
    前記プロセスコントローラと前記複数のフィールドデバイスの各々との間に結合された入力／出力デバイスと、を含み、前記入力／出力デバイスは、
    ベースと、
    前記ベース上に配置されたヘッドエンドユニットであって、１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールを含むヘッドエンドユニットと、
    前記ベース上に配置され、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールと前記プロセスコントローラとの間で通信可能に結合された第１のバスと、
    前記ベース上に配置された複数のスロットと、
    前記ベース上に配置された複数の端子ブロックであって、各端子ブロックは、前記複数のスロットの異なる１つに通信可能に結合されており、各端子ブロックは、前記端子ブロックを前記複数のフィールドデバイスの１つ以上に通信可能に結合するために使用される配線を受け入れる、複数の端子ブロックと、
    前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールを前記複数のスロットの各々に通信可能に結合する前記ベース上に配置された第２のバスと、
    複数のマーシャリングユニットであって、前記複数のマーシャリングユニットの各々が、通信を実行するためのメモリおよびプロセッサを含み、前記複数のマーシャリングユニットの各々が、前記スロットの１つに挿入可能であり、前記スロットの１つに挿入されると、マーシャリングユニットは、前記端子ブロックの１つ、および前記第２のバスに通信可能に結合する、複数のマーシャリングユニットと、を含み、
    前記マーシャリングユニットの第１のものは、前記第１のタイプの物理層を使用して前記フィールドデバイスの前記第１のものと関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの第２のものは、前記第２のタイプの物理層を使用して前記フィールドデバイスの前記第２のものと関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの前記第１のものが前記スロットの第１のものに挿入されるとき、前記スロットの前記第１のものに関連付けられた前記端子ブロックは、前記第１のタイプの物理層を受け入れ、前記マーシャリングユニットの前記第２のものが前記スロットの第２のものに挿入されるとき、前記スロットの前記第２のものに関連付けられた前記端子ブロックは、前記第２のタイプの物理層を受け入れる、プロセス制御システム。
30. 前記第１の物理層が汎用ＩＰ通信プロトコルをサポートする物理層であり、前記第２の物理層がプロセス制御通信プロトコルをサポートする物理層である、請求項２９に記載のプロセス制御システム。
31. 前記第１の通信プロトコルがイーサネット通信プロトコルであり、前記第２の通信プロトコルがＨＡＲＴ通信プロトコルである、請求項３０に記載のプロセス制御システム。
32. 前記端子ブロックの各々が、前記第１の物理層および前記第２の物理層の両方に配線を受け入れるように構成されている、請求項２９に記載のプロセス制御システム。
33. 前記第２のバスが第１のサブバスおよび第２のサブバスを含み、前記第１のサブバスが、前記第１のマーシャリングユニットと前記第１の物理層を使用して前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールとの間の通信をサポートし、第２のサブバスが、前記第２の物理層を使用して、前記第２のマーシャリングユニットと前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールとの間の通信をサポートする、請求項２９に記載のプロセス制御システム。
34. 前記マーシャリングユニットが、前記ベースユニットから挿入可能および取り外し可能であり、前記マーシャリングユニットの各々が、前記ベースユニット上のスロットに挿入されたときに、前記第１のサブバスまたは第２のサブバスのうちの１つだけに通信可能に結合し、関連する端子ブロックに通信可能に結合する、請求項３３に記載のプロセス制御システム。
35. 前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールが、異なる通信プロトコルを使用して前記第１および第２のサブバスの両方での通信をサポートする、請求項３３に記載のプロセス制御システム。
36. 前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールが、前記第１のサブバスを介してフィールドデバイスと通信するための第１のプロセッサユニットを含み、前記入力／出力デバイスが、前記第１のサブバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを含み、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールが、前記第２のサブバスを介してフィールドデバイスと通信するための第２のプロセッサユニットを含み、前記入力／出力デバイスが、前記第２のサブバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを含む、請求項３３に記載のプロセス制御システム。
37. 前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールが、第１のサブバスおよび第１の通信プロトコルを使用して前記第１のサブバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを介してフィールドデバイスと通信するための第１のプロセッサユニットを含み、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールが、前記第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを使用して前記第２のサブバスおよび前記第２のサブバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを介してフィールドデバイスと通信するための第２のプロセッサユニットを含む、請求項３３に記載のプロセス制御システム。
38. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層を介して第１の通信プロトコルに電力を供給するための電源を含む、請求項２９に記載のプロセス制御システム。
39. 前記ヘッドエンドユニットが、第１の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための第１の電源を含み、マーシャリングユニットが、前記第１の物理層との通信を実行するためのメモリおよびプロセッサを含み、前記第２の物理層を介して第２の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための第２の電源を含む、請求項２９に記載のプロセス制御システム。
40. 前記ヘッドエンドユニットが、前記第１の物理層上で使用するための第１のスイッチを含み、前記マーシャリングユニットの１つが、前記第１の物理層上で使用するための第２のスイッチを含む、請求項２９に記載のプロセス制御システム。
41. 前記ヘッドエンドユニットが、電源と、前記第１の物理層に適合するスイッチとを含む、請求項２９に記載のプロセス制御システム。
42. プロセスプラントの制御に使用するためのプロセス制御システムであって、
    プロセスコントローラと、
    前記プロセスプラント内で制御機能を実行するための複数のフィールドデバイスであって、前記複数のフィールドデバイスの第１のセットは、第１のタイプの物理層を使用する第１の通信プロトコルを使用し、前記複数のフィールドデバイスの第２のセットは、第２のタイプの物理層を使用する第２の通信プロトコルを使用し、前記第１のタイプの物理層と前記第２のタイプの物理層は異なるタイプの物理層であり、前記第１の通信プロトコルは前記第２の通信プロトコルとは異なる、複数のフィールドデバイスと、
    前記プロセスコントローラと前記複数のフィールドデバイスの各々との間に結合された入力／出力デバイスと、を含み、前記入力／出力デバイスは、
    ベースと、
    前記ベース上に配置されたヘッドエンドユニットであって、１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールを含むヘッドエンドユニットと、
    前記ベース上に配置され、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールと通信可能に結合された第１のバスであって、前記プロセスコントローラと通信可能に結合された、第１のバスと、
    前記ベース上に配置された前記第２のバスおよび第３のバスであって、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールに通信可能に結合されている第２のバスおよび第３のバスと、
    前記ベース上に配置された複数のマーシャリングユニットであって、前記複数のマーシャリングユニットの各々は、通信を実行するためのメモリおよびプロセッサを含み、前記複数のマーシャリングユニットの各々は、前記第２のバスまたは前記第３のバスのいずれかを介して、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールに通信可能に結合されている、複数のマーシャリングユニットと、
    前記ベース上に配置された複数の端子ブロックであって、各端子ブロックは、前記複数のマーシャリングユニットの異なる１つに通信可能に結合され、各端子プロックは、前記端子ブロックを前記複数のフィールドデバイスの１つ以上に通信可能に結合するために使用される配線を受け入れる、複数の端子プロックと、を含み、
    前記マーシャリングユニットの第１のものは、前記第１のタイプの物理層を使用してフィールドデバイスの前記第１のセットの少なくとも１つと関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの第２のものは、前記第２のタイプの物理層を使用してフィールドデバイスの前記第２のセットの少なくとも１つと関連付けられ、かつ通信を実行する、プロセス制御システム。
43. 前記第１のマーシャリングユニットは、前記第１の通信プロトコルを使用して前記第１のセットのフィールドデバイスの前記１つと通信し、前記第２のマーシャリングユニットは、前記第２の通信プロトコルを使用して前記第２のセットのフィールドデバイスの前記１つと通信する、請求項４２に記載のプロセス制御システム。
44. 前記ベースは複数のスロットを含み、前記マーシャリングユニットの各々が、前記マーシャリングユニットを前記第２または第３のバスのうちの１つと前記端子ブロックのうちの１つとに接続するために、前記スロットのうちの１つに挿入可能に取り付けられるように適合されている、請求項４２に記載のプロセス制御システム。
45. 各スロットは、前記第２および第３のバスの各々に通信可能に結合されている、請求項４４に記載のプロセス制御システム。
46. 前記第２のバスは、前記第１の物理層を使用して前記第１のマーシャリングユニットと前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールのうちの１つとの間の通信をサポートし、前記第３のバスは、前記第２のマーシャリングユニットと前記第２の物理層を使用して前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールとの間の通信をサポートする、請求項４５に記載のプロセス制御システム。
47. 前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールは、異なる通信プロトコルを使用して前記第２および第３のバス上で通信をサポートする、請求項４５に記載のプロセス制御システム。
48. 前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールは、前記第２のバスを介してフィールドデバイスと通信するための第１のプロセッサユニットを含み、前記入力／出力デバイスは、前記第２のバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを含み、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールが、前記第３のバスを介してフィールドデバイスと通信するための第２のプロセッサユニットを含み、前記入力／出力デバイスが、前記第３のバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを含む、請求項４５に記載のプロセス制御システム。
49. 前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールは、第１の通信プロトコルを使用して前記第２のバスを介してフィールドデバイスと通信するための第１のプロセッサユニットを含み、前記入力／出力デバイスは、前記第１の通信プロトコルを使用して前記フィールドデバイスの１つ以上と通信するために前記第２のバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを含み、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールが、第２の通信プロトコルを使用して前記第３のバスを介して前記フィールドデバイスの１つ以上と通信するための第２のプロセッサユニットを含み、前記入力／出力デバイスが、前記第２の通信プロトコルを使用して前記フィールドデバイスの前記１つ以上と通信するために前記第３のバスに結合された１つ以上のマーシャリングユニットを含み、前記第１の通信プロトコルが前記第２の通信プロトコルとは異なる、請求項４５に記載のプロセス制御システム。
50. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層を介して第１の通信プロトコルに電力を供給するための電源を含む、請求項４２に記載のプロセス制御システム。
51. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１の物理層を介して前記第１の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための第１の電源を含み、前記第２の物理層を介して前記第２の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための第２の電源を含む、請求項４２に記載のプロセス制御システム。
52. 外部デバイスと複数のフィールドデバイスとの間で通信を提供するために使用される入力／出力デバイスであって、
    ベースと、
    前記ベース上に配置されたヘッドエンドユニットであって、プロセッサモジュールを含むヘッドエンドユニットと、
    前記ベース上に配置され、前記プロセッサモジュールと通信可能に結合された第１のバスであって、前記第１のバスを前記外部デバイスと通信可能に結合するように適合される前記ベース上の外部コネクタに接続されている、第１のバスと、
    前記ベース上に配置された複数のスロットと、
    複数の端子ブロックであって、各端子ブロックは、前記複数のスロットの異なる１つに通信可能に結合されており、各端子ブロックは、前記端子ブロックを前記フィールドデバイスの１つ以上に通信可能に結合するために使用される配線を受け入れる、複数の端子ブロックと、
    前記プロセッサモジュールを前記複数のスロットの各々に通信可能に結合する前記ベース上に配置された第２のバスと、
    複数のマーシャリングユニットであって、前記複数のマーシャリングユニットの各々が、通信を実行するためのメモリおよびプロセッサを含み、前記複数のマーシャリングユニットの各々が、前記スロットのいずれかに挿入可能であり、前記スロットの１つに挿入されると、マーシャリングユニットは、前記端子ブロックの１つ、および前記第２のバスに通信可能に結合する、複数のマーシャリングユニットと、を含み、
    前記マーシャリングユニットの第１のものが、ＩＰ通信プロトコルに関連付けられた第１のタイプの物理層を使用して前記フィールドデバイスの１つ以上のセットと関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの第２のものが、前記ＩＰ通信プロトコルに関連付けられた前記第１のタイプの物理層を使用して前記フィールドデバイスの１つ以上の異なるセットと関連付けられ、かつ通信を実行する、入力／出力デバイス。
53. 前記プロセッサモジュールが、前記第１の通信プロトコルを使用して前記第１のタイプの物理層を介して前記前記入力／出力デバイスに結合された前記フィールドデバイスと通信する第１のプロセッサユニットを含む、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
54. 前記第１の通信プロトコルが汎用ＩＰ通信プロトコルである請求項５３に記載の入力／出力デバイス。
55. 前記第１の通信プロトコルがイーサネット通信プロトコルである請求項５３に記載の入力／出力デバイス。
56. 前記第１の通信プロトコルがＨＡＲＴ−ＩＰ通信プロトコルである請求項５３に記載の入力／出力デバイス。
57. 前記第１の通信プロトコルがＯＰＣ ＵＡ通信プロトコルである請求項５３に記載の入力／出力デバイス。
58. 前記第１のタイプの物理層が先進物理層（ＡＰＬ）物理層である、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
59. 前記第１のタイプの物理層がイーサネット物理層である、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
60. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１のタイプの物理層を介して第１の通信プロトコルを使用するフィールドデバイスに電力を供給するための電源デバイスを含む、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
61. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１のタイプの物理層に適合する第１のスイッチを含み、前記第１または第２のマーシャリングユニットの１つは、前記第１のタイプの物理層に適合する第２のスイッチを含む、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
62. 前記ヘッドエンドユニットは、前記第１のタイプの物理層に適合する電源とスイッチを含む、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
63. 前記プロセッサモジュールは、前記ベース上に着脱可能に取り付けられている、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
64. 前記マーシャリングユニットの前記第１のものが、前記端子ブロックの１つを介して、前記第１のタイプの物理層を介して１つ以上のフィールドデバイスインターフェースデバイスに通信可能に結合され、前記第１の通信プロトコルを使用して、前記１つ以上のフィールドデバイスインターフェースデバイスと通信し、前記１つ以上のフィールドデバイスインターフェースデバイスが、前記第１のタイプの物理層とは異なる第２のタイプの物理層を介して１つ以上のフィールドデバイスに結合されている、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
65. 前記フィールドデバイスインターフェースデバイスのうちの前記１つは、前記第２のタイプの物理層を介して前記１つ以上のフィールドデバイスに通信可能に結合され、前記第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを介して前記第２のタイプの物理層を介して前記１つ以上のフィールドデバイスに通信する、請求項６４に記載の入力／出力デバイス。
66. 前記第２の通信プロトコルがプロセス制御通信プロトコルである請求項６５に記載の入力／出力デバイス。
67. 前記第２の通信プロトコルが、ＨＡＲＴ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳまたはＣＡＮ通信プロトコルのうちの１つである、請求項６６に記載の入力／出力デバイス。
68. 前記マーシャリングユニットの前記第１のものが、前記第１の通信プロトコルの通信パケット内の前記第２の通信プロトコルに従って構成された通信パケットを、前記マーシャリングユニットの前記第１のものを前記フィールドデバイスのインターフェースデバイスに結合する前記第１のタイプの物理層上にトンネリングする、請求項６５に記載の入力／出力デバイス。
69. 前記マーシャリングユニットの前記第１のものが、前記第１の通信プロトコルを使用して、前記第１のタイプの物理層に結合された１つ以上のさらなるフィールドデバイスと直接通信する、請求項６５に記載の入力／出力デバイス。
70. 前記第１のマーシャリングユニットは、無線通信リンクを含む第１のタイプの物理層を介して前記フィールドデバイスの１つ以上に結合されている、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
71. 前記第１のマーシャリングユニットは、前記第１のタイプの物理層および無線ゲートウェイに従った有線接続を介して前記フィールドデバイスの１つ以上に結合され、前記無線ゲートウェイは、無線通信物理層を介して１つ以上のフィールドデバイスと通信するように構成されている、請求項５２に記載の入力／出力デバイス。
72. 前記無線通信物理層は、前記第１のタイプの物理層に準拠している請求項７１に記載の入力／出力デバイス。
73. プロセスプラント内の１つ以上のフィールドデバイスと通信する際の使用のためのフィールドデバイスアクセスシステムであって、前記フィールドデバイスはプロセスコントローラに結合されており、
    前記プロセスプラント内で制御機能を実行するための複数のフィールドデバイスであって、前記複数のフィールドデバイスの第１のものが第１のタイプの物理層を使用する第１の通信プロトコルを使用し、前記複数のフィールドデバイスの第２のものが第２のタイプの物理層を使用する第２の通信プロトコルを使用し、前記第１のタイプの物理層と前記第２のタイプの物理層は異なるタイプの物理層であり、前記第１の通信プロトコルは前記第２の通信プロトコルとは異なる、複数のフィールドデバイスと、
    前記プロセスコントローラと前記複数のフィールドデバイスの各々との間に結合された入力／出力デバイスとを含み、前記入力／出力デバイスは、
    ベースと、
    前記ベース上に配置されたヘッドエンドユニットであって、１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールを含むヘッドエンドユニットと、
    ベース上に配置され、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールと外部デバイスとの間で通信可能に結合された第１のバスと、
    前記ベース上に配置された複数のスロットと、
    前記ベース上に配置された複数の端子ブロックであって、各端子ブロックは、前記複数のスロットの異なる１つに通信可能に結合されており、各端子ブロックは、前記端子ブロックを前記複数のフィールドデバイスの１つ以上に通信可能に結合するために使用される配線を受け入れる、複数の端子ブロックと、
    前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールを前記複数のスロットの各々に通信可能に結合する前記ベース上に配置された第２のバスと、
    複数のマーシャリングユニットであって、前記複数のマーシャリングユニットの各々が、通信を実行するためのメモリおよびプロセッサを含み、前記複数のマーシャリングユニットの各々が、前記スロットの１つに挿入可能であり、前記スロットの１つに挿入されると、マーシャリングユニットは、前記端子ブロックの１つ、および前記第２のバスに通信可能に結合する、複数のマーシャリングユニットと、を含み、
    前記マーシャリングユニットの第１のものは、前記第１のタイプの物理層を使用して前記フィールドデバイスの前記第１のものと関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの第２のものは、前記第２のタイプの物理層を使用して前記フィールドデバイスの前記第２のものと関連付けられ、かつ通信を実行し、前記マーシャリングユニットの前記第１のものが前記スロットの第１のものに挿入されるとき、前記スロットの前記第１のものに関連付けられた前記端子ブロックは、前記第１のタイプの物理層を受け入れ、前記マーシャリングユニットの前記第２のものが前記スロットの第２のものに挿入されるとき、前記スロットの前記第２のものに関連付けられた前記端子ブロックは、前記第２のタイプの物理層を受け入れる、フィールドデバイスアクセスシステム。
74. 前記外部デバイスが監視システム内のデバイスである請求項７３に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
75. 前記外部デバイスが資産管理システムのデバイスである請求項７３に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
76. 前記外部デバイスが前記プロセスコントローラである、請求項７３に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
77. 前記ベース上に配置され、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールと前記プロセスコントローラとの間で通信可能に結合されたバスをさらに含む、請求項７３に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
78. 前記マーシャリングユニットの前記第１のものが、前記第１のタイプの物理層を使用して、およびインターネットプロトコル通信プロトコルを使用して、前記フィールドデバイスの前記第１のものと通信を実行する、請求項７３に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
79. 前記マーシャリングユニットの前記第１のものが、前記第１のタイプの物理層を使用して、およびパブリッシュ／サブスクライブメッセージングを使用する通信プロトコルを使用して、前記フィールドデバイスの前記第１のものとの通信を実行する、請求項７３に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
80. 前記マーシャリングユニットの前記第１のものが、前記第１のタイプの物理層を使用して、および応答／要求コマンドを使用する通信プロトコルを使用して、前記フィールドデバイスの前記第１のものとの通信を実行する、請求項７３に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
81. 前記マーシャリングユニットの前記第１のものが、前記第１のタイプの物理層を使用して、およびデバイスメッセージ内のデバイスアドレッシングを使用する通信プロトコルを使用して、前記フィールドデバイスの前記第１のものとの通信を実行する、請求項７３に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
82. プロセスプラント内の１つ以上のフィールドデバイスと通信する際の使用のためのフィールドデバイスアクセスシステムであって、前記フィールドデバイスは前記プロセスコントローラに結合され、前記プロセスプラントで制御機能を実行するように構成され、
    前記プロセスコントローラと前記複数のフィールドデバイスの各々との間に結合された入力／出力デバイスを含み、前記入力／出力デバイスは、
    ベースと、
    前記ベース上に配置されたヘッドエンドユニットであって、１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールを含むヘッドエンドユニットと、
    ベース上に配置され、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールと外部デバイスとの間で通信可能に結合された第１のバスと、
    前記ベース上に配置された複数のスロットと、
    前記ベース上に配置された複数の端子ブロックであって、各端子ブロックは、前記複数のスロットの異なる１つに通信可能に結合されており、各端子ブロックは、端子ブロックを前記複数のフィールドデバイスの１つ以上に通信可能に結合するために使用される配線を受け入れる、複数の端子ブロックと、
    前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールを前記複数のスロットの各々に通信可能に結合する前記ベース上に配置された第２のバスと、
    複数のマーシャリングユニットと、を含み、前記複数のマーシャリングユニットの各々は、通信を実行するためのメモリおよびプロセッサを含み、前記複数のマーシャリングユニットの各々は、前記スロットの１つに挿入されたときに、前記スロットの１つに挿入可能であり、前記マーシャリングユニットの各々が、インターネットプロトコル（ＩＰ）通信をサポートする物理層を使用して１つ以上のフィールドデバイスと関連付けられ、かつ通信を実行し、ＩＰ通信プロトコルを使用して前記１つ以上のフィールドデバイスとの通信を実行する、フィールドデバイスアクセスシステム。
83. 前記外部デバイスが監視システム内のデバイスである請求項８２に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
84. 前記外部デバイスが資産管理システム内のデバイスである請求項８２に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
85. 前記外部デバイスが前記プロセスコントローラである、請求項８２に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
86. 前記ベース上に配置され、前記１つ以上の入力／出力プロセッサモジュールと前記プロセスコントローラとの間で通信可能に結合されたバスをさらに含む、請求項８２に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
87. 前記マーシャリングユニットの少なくとも１つが、パブリッシュ／サブスクライブメッセージングを使用するＩＰ通信プロトコルを使用して、前記１つ以上のフィールドデバイスと通信する、請求項８２に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
88. 前記マーシャリングユニットの少なくとも１つが、応答／要求コマンドを使用するＩＰ通信プロトコルを使用して、前記１つ以上のフィールドデバイスとの通信を実行する、請求項８２に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
89. 前記マーシャリングユニットの少なくとも１つが、デバイスメッセージ内のデバイスアドレッシングを使用するＩＰ通信プロトコルを使用して、前記１つ以上のフィールドデバイスとの通信を実行する、請求項８２に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。
90. 前記物理層がイーサネット物理層または先進物理層（ＡＰＬ）のうちの１つである、請求項８２に記載のフィールドデバイスアクセスシステム。

Images