JP2022046438A - 制御およびオートメーションシステムのための通信システムにおけるネットワークリソース管理 - Google Patents

制御およびオートメーションシステムのための通信システムにおけるネットワークリソース管理 Download PDF

Info

Publication number
JP2022046438A
JP2022046438A JP2021142646A JP2021142646A JP2022046438A JP 2022046438 A JP2022046438 A JP 2022046438A JP 2021142646 A JP2021142646 A JP 2021142646A JP 2021142646 A JP2021142646 A JP 2021142646A JP 2022046438 A JP2022046438 A JP 2022046438A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
network
communication
data
field
apl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021142646A
Other languages
English (en)
Inventor
マーク・ジェイ・ニクソン
J Nixon Mark
ギャリー・ケイ・ロウ
K Law Gary
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fisher Rosemount Systems Inc
Original Assignee
Fisher Rosemount Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fisher Rosemount Systems Inc filed Critical Fisher Rosemount Systems Inc
Publication of JP2022046438A publication Critical patent/JP2022046438A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4183—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by data acquisition, e.g. workpiece identification
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41845—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by system universality, reconfigurability, modularity
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • G05B19/41855—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication by local area network [LAN], network structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0803—Configuration setting
    • H04L41/0806—Configuration setting for initial configuration or provisioning, e.g. plug-and-play
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/24—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/28—Flow control; Congestion control in relation to timing considerations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25428—Field device
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33139—Design of industrial communication system with expert system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/10—Current supply arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/4026—Bus for use in automation systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

【課題】管理コンポーネントが認識している管理トラフィックと管理コンポーネントが認識していない非管理トラフィックの両方を含むトラフィックのネットワークを介した通信を容易にする工場オートメーションシステム及び方法を提供する。【解決手段】ネットワークリソース管理コンポーネントを構成するシステムは、通信ネットワークを介して、複数の高多用途フィールドデバイス８２と通信するコントローラを実装し、先進物理層（ＡＰＬ）媒体を介したトラフィックの通信を容易にするようにネットワーク８０を構成する。１つ以上のＡＰＬ電源スイッチ８４は、他のデバイスへのコネクティビティを提供する、媒体を介して電力を供給するための電源を含み、電源スイッチから電力を受け取る１つ以上のＡＰＬフィールドスイッチ８６は、通信信号及び電力信号の両方を、夫々のフィールドスイッチに通信可能に結合されたフィールドデバイスに分配する。【選択図】図２

Description

本出願は、概して、プロセス制御および工場オートメーションシステムに関し、より具体的には、異なるコンテキストで様々な異なる機能を同時に実施し、かつ１つ以上の異なる通信プロトコルを使用して異なるまたは個別のクライアントデバイスまたはアプリケーションと通信することができる、これらのシステムで使用される拡張されたフィールドデバイスに関する。
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施される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）Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルに準拠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がまた、制御計算、警告機能、およびコントローラ内で一般的に実装される他の制御機能を実施してもよい。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施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。この通信を実施するために、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、次いで、これらの制御信号を特殊な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作動しているか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。異なる特殊な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などするように、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。本明細書で利用される場合、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、概ね、「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、より過酷なフィールド環境から離れた他の場所、例えばプロセスプラントのバックエンド環境内の、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表示すること、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表示すること、担当者を訓練するか、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および更新することなど、プロセスを制御することおよび／またはプロセスプラントを動作させることに関する機能をオペレータが実施することを可能にし得るアプリケーションを作動させる。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んでもよく、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プロトコルなどの非タイムセンシティブの通信プロトコルを使用する。
上記に示したように、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的性能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、概ね、様々な異なるタイプの特殊な物理インターフェース、または特にプロセス制御用に開発された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線式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トランスミッタ／レシーバ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と接続されてもよい。さらに、フィールドデバイスは、典型的には、高度に特殊な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、または含まなくてもよい。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。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、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線式などの物理層を含み得る特定の物理層、特定のスイッチなどを要求するか、またはこ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、最大または最小の配線長、配線厚、配線のタイプ、終端のタイプ、他の電気的特性などを指定してもよい。しかしながら、重要なことに、フィールドデバイスは、単一のプロトコルを使用して通信し、かつその通信プロトコルおよびそのプロトコルと関連付けられた物理層を使用して通信する統合インターフェースを有するように構成される。
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し、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、各異なる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。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）適切な信号タイプと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することができるように、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。さらに、プロセス制御フィールドデバイスとの通信は、典型的には専用のＩ／Ｏデバイスと（典型的には第１の通信プロトコルを介して）通信するフィールドデバイスと、プロセスコントローラと（第２の異なる通信プロトコルを介して）通信するＩ／Ｏデバイスと、さらに異なる通信プロトコルを介してサーバまたは他のユーザーインターフェースデバイスに配置されたプロセス制御オペレータアプリケーション、プロセス制御構成アプリケーションなどのユーザーデバイスまたはアプリケーションと通信するプロセスコントローラと、を含む定義された通信パスを介して行われなければならない。いずれにせよ、フィールドデバイスへの、およびフィールドデバイスからのすべての通信は、Ｉ／Ｏデバイスおよびプロセスコントローラを介した特殊な通信パス（リンク）を介してルーティングまたは送信される。結果として、フィールドデバイスへの、およびフィールドデバイスからのすべてのデータは、プロセスコントローラおよび１つ以上のＩ／Ｏデバイスを介して送信されなければならない。この場合、プロセスコントローラは、プロセスコントローラからＩ／Ｏデバイスへの、およびＩ／Ｏデバイスからフィールドデバイスへの指定されたリンクを介して、フィールドデバイスへの、およびフィールドデバイスからのすべてのメッセージまたは通信を開始および調整しなければならない。この構成は、フィールドデバイスとの通信を試みるすべてのアプリケーションが、この場合にフィールドデバイスからの情報のプロキシまたはサーバとして機能するプロセスコントローラと通信することが可能で（および許可され）なければならないため、高度なセキュリティを提供する。さらに、外部アプリケーションは、フィールドデバイスと直接通信することができない。
プロセス制御フィールドデバイスは、典型的には、特殊な通信ハードウェアおよびプロトコルを使用するが、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して、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施することは周知である。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つ以上のユーザーインターフェース、データベース（例えば、構成データベースおよびヒストリアンデータベース）、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、かつ部分的にはデータリンク層であるイーサネットは、イーサネットがオートメーションにおいて以前には見られなかった方式で柔軟性、拡張性、およびパフォーマンスを可能にするため、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。オートメーションにおけるイーサネットの採用のサポートを支援するために、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作動することができる様々な目的のために開発されたオートメーション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することを可能にするように設計されたが、ＨＡＲＴ－ＩＰは、現在では、デバイスがＩ／Ｏサーバおよびホスト／コントローラと直接通信するための方法として浮上している。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、ＨＡＲＴ－ＩＰに利用可能なデバイスの完全な品目をすでに有しているため、ＨＡＲＴ－ＩＰは、ＡＰＬの上の層に対して優れ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元々理解していないが、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、その上で作動することができ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。
しかしながら、より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すでに含むプロセスプラントで、パケットベースや汎用のＩＰ通信プロトコルと関連付けられたものなどのイーサネットまたは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または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するかまたは統合することが必要となるため、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、堅固な様式で確実に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。
さらに、制御システムの他に、プロセスプラントおよび工場オートメーション環境内の他のアクティビティをサポートするために開発されている他のシステムがある。プラント資産管理（ＰＡＭ）または保守システムは、典型的には、保守担当者がフィールドデバイスだけでなく他のタイプのデバイスも含むプラントまたは工場設定のデバイスで保守活動を実施することを可能にするように設定される。ＰＡＭは、デバイスを構成およびプロビジョニングし、展開後のデバイスに対して診断を行い、デバイスアラートを監視し、ならびに多くの他の機能の大規模なリストを実施するために使用される。さらに、状態監視システムが、より一般的になりつつあり、多くのサイトで展開されている。状態監視システムは、エネルギー監視、機器およびデバイス監視、およびプロセス監視を含む、幅広い機能を実施することができる。これらの状態監視システムは、概ね、プラントからデータをストリーミングし、状態監視を実施し、ユーザーに、いくつかの場合では制御システム自体に推奨事項を提供する。同様に、データロギングシステムが、後で使用するためにデータを収集してログに記録するために、プラントおよび工場オートメーション設定に存在する。例えば、エネルギーおよび監視データは、例えば、パイプ内の漏れまたは破損により、漏水が検出された場合、またはエネルギーが失われた場合に、警報管理システムを分析および確立する際に使用するために、データロギングシステムによって集中様式で収集されてもよい。同様に、スマートメータリングシステムが、継続的または連続的なメータリングを実施するために多くの設定で実装されつつある。メータリングは、油田およびガス田、パイプライン、化学薬品の保管庫および完成品の保管庫などの大規模な分散システムで、極めて重要なプロセスであり得る。例えば、化学薬品保管システムでは、どのような材料が存在するかを正確に読み取ることが重要である。スマートメータリングとは、インテリジェントなメータ読み取りシステムを設置し、コントローラを介して、または独立してリモート監視システムを介してのいずれかでこれらのメータを読み取り、かつその読み値をエッジゲートウェイや中央データサーバなどの処理場所に転送する手順を指す。さらに、環境監視は、安全上の懸念、ＥＰＡの義務または規則などに基づいて、多くの設定で実施される必要がある。例えば、多くのプラントには、ＮＯｘ、ＳＯｘ、および他の項目の報告などの環境報告要件があり、これらのシステムからのデータにタイムスタンプを付け、夏時間の調整の影響を受けず、かつセキュアであることは、極めて重要である。
いずれにせよ、これらの他のシステムは、多くの場合、プロセス制御システムとは個別の様式でデータ収集、計算、および報告を実施する専用システムである。これらの場合、これらのシステムは、独自のインフラストラクチャ、配線、通信路、通信プロトコルなどを必要とする。プラント資産管理システムなどのいくつかの場合では、これらのシステムは、プロセス制御フィールドデバイスのうちのいくつかまたはすべてと通信し、プロセス制御フィールドデバイスのうちのいくつかまたはすべてを使用してもよい。しかしながら、これらの例では、アプリケーション、サーバ、または他のデータ収集デバイスは、フィールドデバイス用に設置された様々な特殊なフィールドデバイスプロトコルおよび物理層を使用して、プロセスコントローラを介してフィールドデバイスと通信して、フィールドデバイスからデータを取得し、フィールドデバイスにメッセージを送信し、かつフィールドデバイスに関して他のアクティビティを実施しなければならない。やはり、これらの場合では、プロセスコントローラ（および典型的には、１つ以上のＩ／Ｏデバイス）が関与し、これらの他のシステムをサポートするためにフィールドデバイスとの通信を実施する責務を有し、フィールドデバイス自体は、これらの他のシステムを直接サポートする特定の知識または能力を有していない。この手法により、プロセスコントローラはフィールドデバイスの中間に配置され、フィールドデバイスとの通信を実施して、保守活動、連続的な監視、メータリングなどの、プロセス制御以外の他のアプリケーションまたは用途をサポートする責務を有する。プロセスコントローラは、任意の特定の状況でどの通信が必須であるかまたは必要であるかを優先順位付けする必要があるため、この追加の負荷により、プロセスコントローラの効率が低下し得るか、または特定のフィールドデバイスとの通信が失われまたは遅くなり得る。さらに、この状況により、フィールドデバイスは、複数の用途をサポートする効率が大幅に低下する。
新しい高多用途（ＨＶ）プロセス制御または工場オートメーションフィールドデバイスは、複数の異なるアプリケーションまたはクライアントと直接または間接的にかのいずれかで通信してこれらをサポートすると同時に、標準のプロセスおよび工場オートメーション制御機能を実施するデータサーバとしてフィールドデバイスが動作することを可能にする、インターフェースおよび通信接続構造で構成されている。さらに、様々な異なるプロセス制御および工場オートメーションネットワークアーキテクチャ、特に通信アーキテクチャは、多用途フィールドデバイスをサポートして、多用途フィールドデバイスが、同じまたは異なる通信プロトコルを使用して、共通の通信ネットワークインフラストラクチャを介して複数の異なるクライアントデバイスまたはアプリケーション（各々が異なるシステムと関連付けられている）と同時に通信することを可能にする。１つの場合では、通信アーキテクチャは、高多用途フィールドデバイスに直接接続されたＩＰベースの通信プロトコルおよびインフラストラクチャを使用し、この通信アーキテクチャは、１つ以上のスイッチを使用して、プロセスまたは工場オートメーションコントローラ、状態監視システム、プラント資産管理システム、データロギングシステムなどフィールドデバイスからの／へのＩＰ通信を他のクライアントデバイスにルーティングしてもよい。この場合、高多用途フィールドデバイスは、ＡＰＬネットワーク（レベル１ネットワーク）を介して１つ以上のクライアントデバイス（例えば、プロセスまたは工場オートメーションコントローラ、ＰＡＭシステムデバイス、データロガーシステムなど）に、スイッチを介してイーサネットネットワークなどの別のＩＰベースのパケット通信プロトコルを使用する第２のレベルのネットワークに、接続されてもよい。これらの１つ以上のシステム（例えば、プロセス制御システムのプロセスコントローラ、ＰＡＭシステムのＰＡＭサーバ、データロガーデータベース、状態監視システムの状態監視アプリケーションなど）は、第２のレベルのネットワーク、スイッチ、および第１のレベルのネットワークを介して、高多用途フィールドデバイスと直接通信して、高多用途フィールドデバイスへのアクセスを取得するか、または高多用途フィールドデバイスからデータを直接入手してもよい。
さらに他の場合では、様々なクライアントデバイスおよびアプリケーションは、第２のレベルのネットワークからのセキュリティまたは分離を実装し得る第２のスイッチを介して第２のレベルの制御ネットワークに接続されている第３のレベルの制御ネットワークに接続されてもよい。他のクライアントデバイスまたはアプリケーションは、ＰＡＭシステム、データロギングシステム、監視システムなどの非制御システムと関連付けられてもよい。さらに別の実施形態では、第３のレベルのネットワークは、ファイアウォールを介して、クラウドまたは他のリモートロケーションにある様々なアプリケーションまたはデバイスに第３のレベルのネットワークを接続し得るエッジゲートウェイデバイスに接続されてもよく、それにより、クラウドまたは他のリモートロケーションにあるクライアントデバイスが、様々なネットワークを介したＩＰパケットベースの通信を使用する通信接続を介した、フィールドデバイスへのクライアントとしてフィールドデバイスデータへのアクセスを取得することを可能にする。
さらに別の場合では、クラウドベースのアプリケーションおよびデバイス（クライアント）は、リモートサイトでのアプリケーションのサポートを提供するために、ＡＰＬ電源スイッチ）などの第１のレベルのネットワークスイッチを介して第１のレベルのネットワークに直接接続されてもよい。このサポートは、クラウドに配置されたプロセスまたは工場オートメーションコントローラを含んでもよく、ＰＡＭシステム、データロギングシステム、状態監視システムなどの他のシステムと関連付けられた他のアプリケーションまたはデバイスを含んでもよい。別の場合では、プラントに配置されたＡＰＬネットワークまたは他のＩＰベースの通信ネットワークに接続された従来のまたはレガシーフィールドデバイスの使用を含む、より従来のプロセス制御アーキテクチャにインストールされてもよい。さらなる場合では、高多用途フィールドデバイスは、ＡＰＬネットワークなどの第１のレベルのＩＰベースの通信ネットワークを介して、プロセス制御および他のシステム（例えば、ＰＡＭシステム、データロギングシステム、状態監視システムなど）の両方と関連付けられたプロセスコントローラ、オペレータステーション、アプリケーションステーション、データベース、およびエンジニアリングステーションが接続された平坦化されたネットワークに接続されてもよい。
本明細書に記載される高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスおよびネットワークアーキテクチャは、高多用途フィールドデバイスが複数の異なるクライアントデバイスに対してサーバとして同時に作用することを可能にする様式で、ＡＰＬ、または他のイーサネット、または汎用ＩＰベースの物理層、およびこれらの物理層の上で作動する様々な通信プロトコル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る高多用途フィールドデバイスは、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ときに使用するために、他のプロトコルの内部にプロトコルをネストすることができる。さらに、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスは、ＨＡＲＴ－ＩＰ、ＯＰＣ ＵＡ、イーサネットなどのプロトコルなどの、パケットベースの、ＩＰベースの、または他の高度なプロトコルを含む複数のＩ／Ｏタイプをサポートすることにより、プロセス制御システムの簡単な構成を可能にする構成性能を含む。本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスおよび関連付けられたネットワークアーキテクチャは、混合された物理層と、非制御システムのための直接サポートを提供しながら改善された制御を実装するために使用され得る複数プロトコルサポートと、をサポートし、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスが、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、レポート通信、およびストリーミング通信をサポートすることができるため、そのことは、制御と、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ち、これらのアプリケーションは、測定およびアクチュエータのデータ、これらのアプリケーションの性能、これらのアプリケーションの診断、およびこれらの測定、性能、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がある。
さらに、高多用途フィールドデバイスは、高多用途フィールドデバイスが使用されることを意図されるよりオープンな通信環境で高多用途フィールドデバイスをよりセキュアにする多くのセキュリティ機能を高多用途フィールドデバイスが含むため、高度にセキュアである。これらのセキュリティ保護機能には、例えば、信頼のルート機能、セキュアブート機能、およびエンドポイントアイデンティティ機能、セキュアストレージ、暗号化性能、セキュア通信、セキュアデバイスプロビジョニング機能、およびセキュリティ監査機能が含まれ、フィールドデバイスですべてが組み合わされて、プロセス制御フィールドデバイスでこれまで提供されたことのない高レベルのセキュリティを提供する。
したがって、高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスは、本明細書では概ねノード通信ネットワークと呼ばれる本明細書に記載されるようなプロセス制御および／またはオートメーションネットワークのノードであってもよい。ノード通信ネットワークは、典型的には、ネットワークのノード間で情報を通信するために、パケットベースの、ＩＰベースの、または他の高度なプロトコルをサポートする。新しいＨＶフィールドデバイスなどの新しいノードが、ノード通信ネットワークに参加して他のノードによって発見されてもよく、各ノードは、一意のエンドポイント識別情報によってノード通信ネットワーク内で識別される。このように、一実施形態では、プロセス制御またはオートメーションシステムのノード通信ネットワークのノードを管理するためのシステムは、ノード通信ネットワークに通信可能に接続されているネットワークノードマネージャ、およびネットワークノードマネージャにとってアクセス可能であるドメインネームサービス（ＤＮＳ）を含む。ネットワークノードマネージャは、プロセス制御またはオートメーションシステムで利用される複数のデバイスのそれぞれのタグまたは識別子と、ノード通信ネットワークで利用される複数のデバイスのそれぞれのエンドポイント識別情報と、の関連付けを記憶するマッピングデータベースを含み、複数のデバイスは、１つ以上の高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスを含む。１つ以上のＨＶフィールドデバイスの各々は、例えば、産業プロセスを制御するためのプロセス制御またはオートメーションシステムのランタイム動作中に１つ以上のそれぞれの物理機能を実施するそれぞれの１つ以上の物理コンポーネントを有する。ネットワークノードマネージャは、複数のデバイスのそれぞれの状態を記憶する状態データベースをさらに含む。システムのＤＮＳは、ノード通信ネットワークを介して、複数のデバイスの特定のデバイスのエンドポイント識別情報の要求に対する応答を提供し、応答は、ネットワークノードマネージャのマッピングデータベースおよび状態データベースに基づいて生成される。
さらに、高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスがノード通信ネットワークに参加して発見され得るため、実施形態では、高多用途フィールドデバイスは、プロセス制御またはオートメーションシステム内で産業プロセスを制御するための物理機能を実施する１つ以上の物理コンポーネントと、ノード通信ネットワークへの通信インターフェースと、１つ以上のプロセッサと、ＨＶフィールドデバイスに対応するタグまたは識別子がプロビジョニングおよび記憶された１つ以上の非一時的メモリと、を含む。１つ以上の非一時的メモリは、１つ以上のプロセッサによって実行されると、ＨＶフィールドデバイスに、ＨＶフィールドデバイスが電源投入されると、ＨＶフィールドデバイスが通信インターフェースを介してノード通信ネットワークに接続されていることを検出することと、ノード通信ネットワークを介して、ノード通信ネットワークのＤＨＣＰサーバに、ＨＶフィールドデバイスのエンドポイント識別情報の要求を送信することであって、要求は、ＨＶフィールドデバイスに対応するタグまたは識別子の表示を含む、送信することと、を行わせるコンピュータ実行可能命令をさらに記憶する。１つ以上のプロセッサによるコンピュータ実行可能命令の実行は、ＨＶフィールドデバイスにさらに、ＤＣＨＰサーバによってノード通信ネットワークを介して、ＤＣＨＰサーバによってＨＶフィールドデバイスに割り当てられたエンドポイント識別情報を取得することと、ノード通信ネットワークを介して、ＨＶフィールドデバイスに割り当てられたエンドポイント識別情報を使用することによって、別のデバイスとの通信セッションを確立することであって、別のデバイスは、ＨＶフィールドデバイスによって生成されたデータのコンシューマであり、生成されたデータは、プロセス制御またはオートメーションシステムのランタイム動作中にＨＶフィールドデバイスによって実施される物理機能に対応する、確立することと、を行わせる。さらに、コンピュータ実行可能命令の実行は、ＨＶフィールドデバイスにさらに、プロセス制御またはオートメーションシステムのランタイム動作中に、ＨＶフィールドデバイスの１つ以上の物理コンポーネントによって実施される物理機能に対応するデータを、確立された通信セッションを介して別のデバイスに送信して、それにより産業プロセスを制御させる。
一実施形態では、プロセス制御またはオートメーションシステムの高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスでの方法は、ＨＶフィールドデバイスが電源投入されるとＨＶフィールドデバイスによって、ＨＶフィールドデバイスが、ＨＶフィールドデバイスの通信インターフェースを介して、それぞれのエンドポイント識別情報によってノード通信ネットワーク内で識別されるノードを有するノード通信ネットワークに接続されていることを検出することを含む。さらに、この方法は、ＨＶフィールドデバイスによってノード通信ネットワークを介して、ノード通信ネットワークのＤＨＣＰサーバに、ＨＶフィールドデバイスをノード通信ネットワーク内で識別させるエンドポイント識別情報の要求を送信することであって、要求は、ＨＶフィールドデバイスのタグまたは識別子の表示を含み、タグまたは識別子は、プロセス制御オートメーションまたはオートメーションシステム内のＨＶフィールドデバイスを識別する、送信することと、ＨＶフィールドデバイスによってＤＣＨＰサーバからノード通信ネットワークを介して、ＨＶフィールドデバイスに割り当てられたエンドポイント識別情報を取得することと、を含む。さらに、この方法は、ＨＶフィールドデバイスによってノード通信ネットワークを介して、ＨＶフィールドデバイスに割り当てられたエンドポイント識別情報を使用することによって、別のデバイスとの通信セッションを確立することを含み、別のデバイスは、産業プロセスを制御するためのプロセス制御またはオートメーションシステムのランタイム動作中に、ＨＶフィールドデバイスの１つ以上の物理コンポーネントによって実施される物理機能を示すデータのコンシューマである。さらに、この方法は、プロセス制御またはオートメーションシステムのランタイム動作中に、ＨＶフィールドデバイスによって通信セッションを介して、ＨＶフィールドデバイスの１つ以上の物理コンポーネントによって実施される物理機能を示すデータを別のデバイスに送信して、それにより産業プロセスを制御することを含む。
さらに、ノード通信ネットワークでの高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスの使用は、上記のデバイス発見方法と組み合わされて、ノード通信ネットワークに実装され得る精緻なネットワークリソース管理スキームから利益を受ける。一実施形態では、コントローラは、１つ以上の原材料に対する操作を実施して１つ以上の原材料を製品に変換する産業プロセスまたは工場オートメーションプラント内の物理デバイスを制御する。ＨＶフィールドデバイスは、コントローラに結合されており、コントローラからコマンドを受信するとともに、コントローラにパラメータを送信する。ＡＰＬ配線、ＡＰＬ配線を介してコネクティビティおよび電力を供給するＡＰＬ電源スイッチ、およびＡＰＬ電源スイッチから電力を受け取り、かつＨＶフィールドデバイスに電力およびコネクティビティを分配するＡＰＬフィールドスイッチといった先進物理層（ＡＰＬ）インフラストラクチャを含む通信ネットワークはまた、ネットワークリソース管理コンポーネントであって、ネットワークリソース管理コンポーネントが認識している管理されるネットワークトラフィックと、ネットワークリソース管理コンポーネントが認識していない管理されないネットワークトラフィックと、の両方を含むネットワークトラフィックの、ネットワークを介した通信を容易にするための、通信ネットワーク上のネットワークリソースを管理するように構成されたネットワークリソース管理コンポーネントも含む。
様々な実施形態では、ネットワークリソース管理コンポーネントは、決定論的管理スキームを実装する一方、他の実施形態では、ネットワークリソース管理コンポーネントは、非決定論的管理スキームを実装する。決定論的管理スキームを実装するネットワークリソース管理コンポーネントのいくつかの実施形態は、タイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ）ネットワーク管理スキームを実装し、ここで、ＴＳＮベースのデバイスおよび非ＴＳＮデバイスの両方が、通信ネットワーク上で動作してもよい。決定論的ネットワークリソース管理コンポーネントは、実施形態では、タイムクリティカルなデータを送信元と宛先との間の最小限のブロッキングで送信することを可能にするようにネットワークリソースを割り当てる。いくつかの実施形態では、ネットワークリソース管理コンポーネントは、１つ以上のアウトバウンドポートを含む。アウトバウンドポートの各々は、複数のキューを含み、キューの各々は、対応するクラスのネットワークトラフィックに対応する。各アウトバウンドポートのキュー選択ユニットは、着信データを受信し、着信データがどのキューに配置されるかを決定するように構成されている一方、送信選択アルゴリズムは、複数のキューの各々からどのデータを取得するかを選択するように構成されている。キューの各々は、関連付けられたゲートを有し、ゲート制御リストは、複数のゲートのどれが開いているかを決定する。ゲートが閉じている場合、送信選択アルゴリズムが送信用のデータを選択したとしても、割り当てられた優先度が最も高いデータ以外のデータを優先することができるように、データの送信がブロックされる。時間認識シェーパーは、実施形態では、各アウトバウンドポートのゲート制御リストを制御するか、または同期させて、超低遅延データ送信のための明確な通信チャネルを作成する。
非決定論的ネットワークリソース管理コンポーネントを実装する実施形態では、ネットワークリソース管理コンポーネントは、特にネットワークトラフィックが送信元、宛先、およびアプリケーションタイプによって識別される場合に、ポートを有効および無効にし、かつポートを介してネットワークを絞ることによって、スイッチポートを介してネットワークトラフィックを制御するインターフェースを含む。柔軟なランタイムモデルを使用して、ネットワークリソースの使用量を割り当て、実施形態では、新しいデバイスが通信ネットワークに参加するときに、部分的には１つ以上のＡＰＬフィールドスイッチおよび／または電源スイッチを制御することによって、ネットワーク上のネットワークリソースの割り当てを最適化する。実施形態では、ネットワークリソースのいくらかのパーセンテージが、管理されないネットワークトラフィックに割り当てられ、ネットワークリソース管理コンポーネントは、管理されないトラフィックの検出されたパーセンテージが、割り当てられたパーセンテージを超えると、スイッチを調整する。
一実施形態では、産業プロセス制御または工場オートメーションシステムのネットワークリソースを管理する方法は、システム内に、物理デバイスを制御するコントローラを実装することを含む。コントローラは、１つ以上の原材料に対する操作を実施して材料を製品に変換し、かつ通信ネットワークを介して、コントローラに結合された複数の高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスと通信して、コントローラからコマンドを受信し、コントローラにパラメータ値を送信するように、構成されている。この方法はまた、各々が他のデバイスへのコネクティビティを提供するように構成され、かつ各々が、ＡＰＬ媒体を介して電力を供給するための電源を含む１つ以上のＡＰＬ電源スイッチを使用して、ＡＰＬ媒体を介したネットワークトラフィックの通信を容易にするように通信ネットワークを構成することも含む。さらに、この方法は、各々が、ＡＰＬ媒体を介して１つ以上のＡＰＬ電源スイッチのうちの１つから電力を受け取り、かつ各々が、ＡＰＬ媒体によってそれぞれのＡＰＬフィールドスイッチに通信可能に結合されたＨＶフィールドデバイスに、通信信号および電力信号の両方を分配するように構成された、１つ以上のＡＰＬフィールドスイッチを使用することを含む。この方法は、通信ネットワーク上のネットワークリソースを管理するようにネットワークリソース管理コンポーネントを構成して、ネットワークリソース管理コンポーネントが認識している管理されるネットワークトラフィックと、ネットワークリソース管理コンポーネントが認識していない管理されないネットワークトラフィックと、の両方を含むトラフィックのネットワークを介した通信を容易にすることをさらに含む。
上記のデバイス発見方法と組み合わされた、ノード通信ネットワークでの高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスの実装はまた、アプリケーションとＨＶフィールドデバイスとの間、およびＨＶフィールドデバイスと他のＨＶフィールドデバイスとの間の通信を確立する新しい方法から利益を受ける。一実施形態では、方法は、ＨＶフィールドデバイスで、第１のクライアントデバイスまたはアプリケーションから、クライアントデバイスが所望する情報のタイプに対応する複数の公開カテゴリの第１の公開カテゴリの選択を示すメッセージを受信することを含む。ＨＶフィールドデバイスは、複数の公開カテゴリの第１の公開カテゴリに対応する複数の公開リストの各々の識別情報を第１のクライアントデバイスまたはアプリケーションに送信する。複数の公開リストは、ＨＶフィールドデバイスに記憶され、各公開リストは、ＨＶフィールドデバイスと関連付けられたパラメータのセットである。ＨＶフィールドデバイスは、第１のクライアントデバイスまたはアプリケーションから、ＨＶフィールドデバイスによって識別される複数の公開リストの第１の公開リストの選択を受信し、その後、第１のクライアントデバイスまたはアプリケーションに、複数の公開リストの第１の公開リストと関連付けられたパラメータのセットを送信する。
様々な実施形態では、公開カテゴリには、監視および制御カテゴリおよび／または状態監視カテゴリが含まれる。実施形態では、公開リストには、製造者定義の公開リスト、ユーザー定義の公開リスト、および／またはカスタム公開リストが含まれてもよい。実施形態では、この方法は、ＨＶフィールドデバイスで、第２のクライアントデバイスまたはアプリケーションから、複数の公開カテゴリの第２の公開カテゴリの選択を示すメッセージを受信することと、ＨＶフィールドデバイスから第２のクライアントデバイスまたはアプリケーションに、第２のクライアントデバイスまたはアプリケーションから受信された複数の公開カテゴリの第２の公開カテゴリに対応する第２の複数の公開リストの各々の識別情報を送信することと、をさらに含む。この方法は、ＨＶフィールドデバイスで、第２のクライアントデバイスまたはアプリケーションから、ＨＶフィールドデバイスによって識別される第２の複数の公開リストのうちの１つの選択を受信することと、その後、ＨＶフィールドデバイスから第２のクライアントデバイスまたはアプリケーションに、第２のクライアントデバイスまたはアプリケーションから受信された第２の複数の公開リストのうちの１つの選択と関連付けられたパラメータのセットを送信することをさらに含む。実施形態では、第１または第２のデバイスまたはアプリケーションから複数の公開リストのうちの１つの選択を受信することが、公開リストのうちの１つと関連付けられたパラメータのセットがＨＶフィールドデバイスからそれぞれのクライアントデバイスまたはアプリケーションに送信される頻度を指定する更新レートを受信することをさらに含む。
様々な実施形態では、ＨＶフィールドデバイス、またはそのようなＨＶフィールドデバイスを含む制御またはオートメーションシステムが、これらの方法を実施するように構成されてもよい。
本明細書に記載されるような高多用途フィールドデバイスのブロック図。 本明細書に記載されるような高多用途フィールドデバイスが使用され得るＡＰＬネットワークを描示する。 ＡＰＬネットワークを使用して、複数のクライアントアプリケーション／デバイスによる高多用途フィールドデバイスへのアクセスをサポートする第１の例示的な通信アーキテクチャを描示する。 ＡＰＬネットワークを使用して、複数のクライアントアプリケーション／デバイスによる高多用途フィールドデバイスへのアクセスをサポートする第２の例示的な通信アーキテクチャを描示する。 ＡＰＬネットワークを使用して、複数のクライアントアプリケーション／デバイスによる高多用途フィールドデバイスへのアクセスをサポートする第３の例示的な通信アーキテクチャを描示する。 ＡＰＬネットワークを使用して、複数のクライアントアプリケーション／デバイスによる高多用途フィールドデバイスへのアクセスをサポートする第４の例示的な通信アーキテクチャを描示する。 ＡＰＬネットワークを使用して、複数のクライアントアプリケーション／デバイスによる高多用途フィールドデバイスへのアクセスをサポートする第５の例示的な通信アーキテクチャを描示する。 図１の高多用途フィールドデバイスに実装された様々なセキュリティ機能およびコンポーネントのブロック図を描示するものである。 図１および８の１つ以上の高多用途フィールドデバイスを含み得る、産業プロセスプラントまたは工場オートメーションシステムのノード通信ネットワークのノードを管理するための例示的なシステムのブロック図を描示する。 図９のノード通信ネットワークへの高多用途フィールドデバイスの初期接続時に発生し得る第１の例示的なメッセージフローを描示する。 図９のノード通信ネットワークへの高多用途フィールドデバイスの初期接続時に発生し得る第２の例示的なメッセージフローを描示する。 図９に描示されるノード通信ネットワークなどのノード通信ネットワークのノード管理システムの例示的なセキュリティアーキテクチャのブロック図を描示する。 複数のネットワークノードマネージャを含むノード通信ネットワークのノード管理システムのブロック図を描示する。 開示された通信アーキテクチャにおいてネットワークトラフィックを管理するように構成可能なネットワーク管理コンポーネントのブロック図を描示する。 図１４のネットワーク管理コンポーネントによって管理されるネットワークデバイスの例示的なアウトバウンドポートのブロック図を描示する。 図１４のネットワーク管理コンポーネントによって管理される制御されるネットワークを介した２つの例示的なデータフローの図。 パブリッシュ・サブスクライブ通信アーキテクチャの様々なコンポーネントを例示するブロック図を描示する。 図１７のパブリッシュ・サブスクライブ通信アーキテクチャによって採用された例示的な通信フロー図を描示する。
ここで図１を参照すると、高多用途（ＨＶ）フィールドデバイス１０が概ねブロック図の形態で例示されている。特に、高多用途フィールドデバイス１０は、例えば、１つ以上のセンサ、アクチュエータ、バルブシートおよびバルブステム、またはフィールドデバイスの動作と関連付けられた任意の他の典型的なまたは所望の制御ハードウェアであり得るフィールドデバイスハードウェア１２を含む。制御ハードウェア１２は、センサ（例えば、温度センサ、流量計、レベルセンサ、圧力センサなど）、バルブまたは他のフローガスまたは液体フロー制御構造、イグナイタ、ファン、モーター、アクチュエータ、ポンプなどの任意のタイプの制御デバイスと典型的に関連付けられたハードウェアの任意の組み合わせであってもよい。制御ハードウェア１２は、例えば、プラントまたは工場設定における１つ以上の物理現象を測定するかもしくは感知するか、またはプラントまたは工場設定における１つ以上の物理現象を制御するかもしくはもたらす制御構造であってもよく、任意の知られた制御フィールドデバイスと関連付けられた任意の制御ハードウェアであってもよい。
さらに、高多用途（ＨＶ）フィールドデバイス１０は、コンピュータプロセッサ１４、コンピュータメモリ１６、ハードウェア通信インターフェース１８、外部通信インターフェース２０（外部通信ネットワークの物理層に接続する、図示せず）、および電源２２を含む。一般的に言えば、ハードウェア通信インターフェース１８は、独自のプロトコルまたは手法、ＨＡＲＴ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＣＡＮ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓなどの任意のオープンプロセス制御プロトコルまたは手法を含む、任意の所望の通信手法またはプロトコルを使用して、プロセッサ１２（より具体的には、メモリ１６に記憶され、かつプロセッサ１２で実行される１つ以上のアプリケーションまたはルーチン）とフィールドデバイスハードウェア１２との間の通信を可能にする。通信インターフェース１８は、ハードウェアデバイス１２からの信号を多重化およびまたは調整し、プロセッサ１４による読み取りまたはプロセッサ１４への通信のためにこれらの信号を変換し、逆もまた同様である、内部入力／出力デバイスであってもよい。通信インターフェース１８は、任意の知られたまたは所望の様式でハードウェア１２の動作を制御するかまたはもたらすために送信されるプロセッサ１４からの信号を変換してもよく、同様に、任意の知られたまたは所望の様式でハードウェア１２からプロセッサ１４へ信号を変換してもよい。さらに、プロセッサ１４は、１つ以上のハードウェア制御アプリケーション３０（メモリ１６に記憶され得る）を実行して、フィールドデバイスハードウェア１２のいずれかまたはすべてと通信し、これらを制御し、これらからの信号を読み取り、これらにおける設定を変更してもよい。ハードウェア制御アプリケーション３０は、メモリ１６のＲＯＭまたはＲＡＭに記憶されてもよく、および／またはＡＳＩＣとして、実行可能アプリケーションとして、または任意の他の所望の様式で実装されてもよい。
さらに、電源２２は、好ましくは、通信インターフェース２０に、より具体的には、フィールドデバイス１０が接続するバスまたは有線ネットワークの物理層に結合され、物理層から電流（例えば、ＤＣ電流）の形態で電力を受け取り、その電流を電力信号（典型的には１つ以上の電圧信号）に変換し、電力信号は、デバイス１０の様々な他のコンポーネントに提供されて、必要に応じてこれらのデバイスに電力を供給する。電源２２は、プロセッサ１４の動作を可能にするために、本明細書に記載されるように、プロセッサ１４に十分な電力を供給することができる。さらに、電源２２は、メモリ１６、インターフェース１８、およびフィールドデバイスハードウェアコンポーネント１２のうちの１つ以上に電力を供給してもよい。必要に応じて、電源は、バッテリーを含むか、または完全にバッテリーから構成されてもよい。電源２２がバッテリーを含む場合、このバッテリーは、外部有線通信ネットワークを介して提供される電力信号によって充電されてもよい。他の場合では、電池を使用して、フィールドデバイス１０に電力を供給してもよく、フィールドデバイス１０が接続される通信ネットワークは、無線ネットワークであってもよい。この場合、通信インターフェース２０は、アンテナおよび無線レシーバを含む無線通信インターフェースであってもよい。
さらに、メモリ１６は、プロセッサ１４で実行され、かつ通信インターフェース２０を介して外部デバイスとの通信を制御する１つ以上の通信アプリケーション３２を記憶してもよい。通信アプリケーション３２は、ＸＭＬ、ＪＳＯＮなどの任意の知られたまたは標準のフォーマットを使用するようにプログラムされてもよく、有線ネットワーク、無線ネットワークなどの１つ以上の異なる通信ネットワークを介して知られたまたは標準の通信プロトコルを使用して通信を実施してもよい。
重要なことに、デバイス１０のプロセッサ１４は、メモリ１６に記憶され、典型的にはプロセッサ１４でリアルタイムに実行されるオペレーティングシステム（ＯＳ）３４を有して実行するのに十分強力であり、アプリケーション３０および３２は、プロセッサリソースを共有する個別のアプリケーションとしての構造化された様式で、プロセッサ１４で実行される。特に、ＯＳ３４は、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステムなどの汎用オペレーティングシステム、またはＴｈｒｅａｄＸオペレーティングシステムなどの様々な軽量オペレーティングシステムのいずれかを含むリアルタイムオペレーティングシステム（ＲＴＯＳ）であってもよい。アプリケーション３２およびプロセッサおよび通信ローディング手法の様々な異なるものについて、以下でより詳細に考察する。いずれにせよ、プロセッサ１４は、任意の数の異なる通信アプリケーション３２を実行してもよく、および／または任意の通信アプリケーション３２が、プロセッサ１４で同時に実行される複数の異なる通信スレッドまたはプロキシ（通信プロセスとも呼ばれる）を確立することを可能にしてもよく、このことは、多用途フィールドデバイス１０が、異なる外部アプリケーション（本明細書では、概ね、クライアントアプリケーションまたはクライアントデバイスと呼ばれる）と同時に（すなわち、重複する様式で）通信することを可能にし、これらのアプリケーションは、通信インターフェース２０を介してフィールドデバイス１０に接続された同じもしくは異なる外部デバイス、ホスト、またはサーバ内にあってもよい。もちろん、通信インターフェース２０は、ＩＰ、またはＴＣＰ、ＵＤＰ、ＨＴＴＰ、ＨＴＴＰＳ、ＴＬＳ、ＤＴＬＳなどのパケットベースのプロトコルなどの、任意の所望の標準通信プロトコルまたはパラダイムに適合してもよい。
理解されるであろうように、動作中に、プロセッサ１４で実行されるＯＳ３４は、ＴＣＰ、ＵＤＰ、または他のＩＰもしくはパッケージベースのスタックなどの通信スタック３８をセットアップおよび管理して、通信インターフェース２０を介して外部のパケットベースのデジタル通信を実施することができる。さらに、ＯＳ３４は、通信インターフェース２０および基礎となる通信スタック３８を介して同時に（および同じまたは異なる速度で）作動し得る複数の異なる通信スレッド（プロセス）をセットアップおよび管理してもよい。特に、図１に例示されるように、ＯＳ３４は、同じまたは異なるより高いレバー、またはＨＡＲＴ－ＩＰプロトコル、ＯＰＣ ＵＡプロトコルなどのＯＰＣプロトコル、電子メールプロトコル、または様々なタイプの外部アプリケーションによって様々な目的で使用される任意の他のタイプの通信プロトコルなどの、より特殊な通信プロトコルを実装する様々な通信スレッド４０をセットアップしてもよい。したがって、プロセッサ１４で作動するＯＳ３４は、動作中に様々な異なる通信スレッド４０（通信プロセスまたはソケットとも呼ばれる）を作成、管理、および破壊（廃止）してもよく、スレッド４０は、同時に作動して、異なる外部デバイスおよびアプリケーションとの通信を提供する。様々な異なるスレッド４０は、同じまたは異なるより高いレベルの通信プロトコルを使用して、異なるクライアント（すなわち、外部デバイスまたはアプリケーション）とより効果的に通信してもよい。図１に例示される例では、ＯＳ３４は、４つのスレッド４０を管理しており、スレッド４０のうちの第１のものは、フィールドデバイスを使用してプロセス制御を実施しているプロセスコントローラと通信するために使用され得るＨＡＲＴ－ＩＰを使用しており、スレッド４０のうちの第２および第３のものは、ＯＰＣ ＵＡプロトコルを作動させ、デバイス保守システムおよびデータ監視システムと通信しており、スレッド４０のうちの第４のものは、１人以上の人に電子メールを送信するために、電子メールプロトコルを使用して電子メールサーバと通信している。もちろん、任意の数のスレッド４０を同時に作成して作動させることができ、各スレッドは、任意の数の異なる通信プロトコルのうちの１つを使用して、プロセスまたはオートメーションコントローラ、保守システム、監視システム、データ収集システム、電子メールシステムなどの汎用通信システム、テキストシステム、ＴｗｉｔｔｅｒやＦａｃｅｂｏｏｋなどのインターネットベースの通信システムなどの、様々な異なる種類のクライアントデバイスおよびアプリケーションと通信することができる。
したがって、理解されるであろうように、高多用途フィールドデバイス１０は、デバイス１０が通信インターフェース２０を介して異なるクライアントデバイスおよび／またはアプリケーションと通信することを可能にする異なるモジュール、アプリケーション、またはルーチンを記憶および実行して、それにより、複数の異なる用途をサポートすることができる。制御システム、保守システム、監視システムなどの複数の異なるクライアントシステムが、デバイス１０内の同じまたは異なるフィールドデバイス情報（例えば、フィールドデバイスハードウェアデバイス１２からの、またはフィールドデバイスハードウェアデバイス１２に関する情報）にアクセスすることを可能にしてもよい。これらの様々な異なるクライアントシステムとの通信は、クライアントアプリケーションの特定のニーズに基づいて、基礎となるＩＰ通信スタック３８を使用してパケット化される異なるより高いレベルの通信プロトコルを使用してもよい。例えば、ＨＡＲＴ－ＩＰは、概ね、より高速でより信頼性の高いリアルタイムのデータフローを提供するため、ＨＡＲＴ－ＩＰなどのいくつかのプロトコルは、アプリケーションを制御し、かつ通信を制御するのに、より適している。ＯＰＣ ＵＡなどの他のプロトコルは、このプロトコルが高速またはリアルタイムの通信を必要とせずにより多くの診断機能性を提供するため、アプリケーションを監視するか、または保守するのに、より適している。さらに他のプロトコルは、デバイス１０がクライアントデバイスのためのウェブページを効果的に提供するかまたは構築することを可能にして、ユーザーが、デバイス１０からのデバイス情報を閲覧すること、電子メールまたはテキストを送信すること、外部ネットワーク、またはインターネットなどの公衆ネットワークと通信すること、または異なるクライアントアプリケーションおよび目的に有用な他の形式で他のデバイス情報を提供することを可能にしてもよい。さらに、高多用途フィールドデバイス１０の通信システムおよびＯＳ３４は、フィールドデバイス１０と外部クライアントデバイスとの間の通信接続を、どの他のシステムが高多用途フィールドデバイス１０にアクセスしているか、または高多用途フィールドデバイス１０と通信しているかを他のクライアントシステムが認識することなく、互いに独立して確立することを可能にしてもよい。
いくつかの場合では、アプリケーション３０は、フィールドデバイスハードウェア１２にアクセスしてフィールドデバイスハードウェア１２からデータを取得してもよく、このデータをデバイス１０のランダムアクセスメモリ１６に記憶してもよい。アプリケーション３２は、アプリケーション３２の使用または機能に応じて、メモリ１６内のデータへのアクセスを可能にしてもよく、そのデータを１つ以上の外部デバイスまたはクライアントアプリケーションに公開してもよい。他の場合では、アプリケーション３２は、許可されたクライアントデバイスが、フィールドデバイスハードウェア１２の構成データまたは設定を表示し、さらには変化させることを可能にしてもよい。典型的には、制御システムは、許可されたコントローラと通信して、フィールドデバイスハードウェア１２の設定を変化させ、およびハードウェア１２の構成を変化させるアプリケーションを含んでもよい。同様に、ＰＡＭシステムと関連付けられたアプリケーションは、許可されたユーザーが、デバイスデータを表示し、およびデバイス構成設定を変化させて、デバイス上で他のアプリケーション（較正アプリケーション、テストアプリケーションなど）を作動させることを可能にしてもよい。監視システムなどの他のシステムは、デバイスハードウェア１２への、またはメモリ１６に記憶されたデバイスデータへのアクセスがより制限されてもよい。
１つの例示的な実施形態では、アプリケーションまたはモジュール３２は、特定の通信プロトコルにマッピングされたデバイスモデルであってもよく、またはこれらのデバイスモデルを含んでもよい。一例として、アプリケーション３２は、ＯＰＣ ＵＡ通信およびＡＰＩを使用してもよく、プロファイルを介してＯＰＣ ＵＡにマッピングされたデバイスモデルを含んでもよい。デバイスモデルは、特定の通信プロトコルまたはパラダイムを使用して外部クライアントデバイスがアクセス可能であるように（デバイスモデルに従って）特定のデバイスデータおよび機能性を提供するようにアプリケーション３２を構成することを可能にする。
したがって、例えば、アプリケーション３２は、フィールドデバイス１０とのクライアント／サーバ接続を開き、かつデータ公開にサブスクライブすることができる、任意のクライアントアプリケーションによってアクセスされ得るプロセスオートメーションデバイス情報モデル（ＰＡ－ＤＩＭ）を使用してもよい。ＰＡ－ＤＩＭの一般的な概念は、ＦｉｅｌｄＣｏｍｍ Ｇｒｏｕｐ（ＦＣＧ）ワーキンググループによって定義されているが、現在のデバイス情報モデルは、制御、状態監視の拡張、標準のｐｕｂ／ｓｕｂリスト、およびカスタマイズされたｐｕｂ／ｓｕｂリストをサポートするためのテンプレートをサポートしない。この場合、高多用途フィールドデバイス１０で使用されるＰＡ－ＤＩＭは、既存のフィールドデバイスハードウェアおよび通信インターフェースの上に、または既存のフィールドデバイスハードウェアおよび通信インターフェースに加えて実装されてもよい。ここで、ＰＡ－ＤＩＭは、ＩＰパケットベースの通信プロトコルと互換性があり、かつフィールドデバイス１０から利用可能な情報を標準化するために使用され得る、ＯＰＣ ＵＡなどの特定のプロトコルで通信することができる。
一般的に言えば、高多用途フィールドデバイス１０は、例えば、フィールドデバイスと、制御システム、保守システム、監視システムなどの任意の数の異なるシステムと関連付けられたデバイスであり得る１つ以上のクライアントデバイスと、の間の通信を実施するためにオープン物理層上で作動する高度なプロトコルをサポートする通信ネットワークを含む、プラントまたは工場のフィールド環境で動作するように構成されている。したがって、クライアントデバイスを、プロセスコントローラ（制御システムと関連付けられている）、保守アプリケーション、またはサーバ（デバイスまたはプラント保守システムと関連付けられている）、監視アプリケーションもしくはサーバ（監視システムと関連付けられている）、および／または他のシステムとすることができる。
一実施形態では、高多用途（ＨＶ）フィールドデバイス１０は、先進物理層（ＡＰＬ）を介して通信してもよい。図２は、例えば、ＡＰＬベースのネットワーク８０を例示しており、ここでは、高多用途フィールドデバイス１０を使用して、複数のクライアントアプリケーションおよびデバイスにサポートを提供してもよい。ＡＰＬネットワーク８０は、パケットベースのまたは高度な（例えば、汎用ＩＰベースの）通信プロトコルを使用して、いずれかまたはすべてが図１の高多用途フィールドデバイス１０であり得る様々なフィールドデバイス８２と、任意の他のデバイス（コントローラ、サーバ、ユーザーインターフェースデバイスなど）と、の間の通信をサポートする。重要なことに、ＡＰＬは、物理層に接続されたデバイスへのデジタル通信および電力供給の両方をサポートする２線式物理通信層（２線式バス）を提供する。以前の制御固有の通信物理層（例えば、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＨＡＲＴ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＣＡＮなどのプロトコルと関連付けられたもの）とは異なり、ＡＰＬは、２線式バスを介して、ＡＰＬ物理層またはバスに接続されたフィールドデバイス内の、図１のマイクロプロセッサ１４などの汎用またはより高いレベルのオペレーティングシステムベースのマイクロプロセッサに電力を供給するのに十分な電力（電圧および電流の形態で）を供給する。このより高いレベルの電力は、図１に関して上述したような、汎用またはリアルタイムＯＳを作動させる機能性を有するプロセッサを実装することができることが必要である。しかしながら、ＡＰＬは、火花が発生する危険性があるため、危険な環境で使用することが危険になるほど多くの電力（特に、電圧）を、２線式物理層を介して供給しない。したがって、ＡＰＬは、フィールドデバイスが配置されている実際のプロセス制御環境で潜在的な安全性の問題を引き起こすのに十分な電力がなくても、リアルタイムオペレーティングシステムなどのオペレーティングシステムを作動させるマイクロプロセッサを有するプロセス制御デバイスに電力を供給するのに十分な電力を有する。一般的に言えば、ＡＰＬネットワークは、１４ボルト以下の電圧で、好ましくは１０ボルト以下の電圧で、各デバイスに約１．４ワットの電力を（スパーラインで）供給する。さらに、ＡＰＬネットワークは、１４ゲージの撚り線を使用することによって、２線式の耐久性のある物理層または配線を提供し、これにより、配線がフィールドで制動作用を受けにくくなり、抵抗が減少するため、より低い電圧レベルでより多くの電力（電流）が可能になる。さらに、ＡＰＬは、従来のイーサネットベースの通信の形態でＩＰベースまたはパケットベースのデジタル通信をサポートし、ＡＰＬ通信を制御アプリケーション以外の他のタイプのアプリケーションで使用しやすくし、従来のイーサネットの通信能をプロセス制御または工場オートメーション環境またはプラントにまで拡張しながら、イーサネット物理層の欠点を有していない（概ね、細いまたはより高いゲージ、シングル撚り配線を介して４８ボルトを供給する）。
ＡＰＬネットワークの使用は、本明細書では、高多用途フィールドデバイスに接続された通信ネットワークとして記載されているが、他の通信ネットワークを使用して、高多用途フィールドデバイスに接続し、および電力を供給することができる。一般的に言えば、そのようなネットワークは、好ましくは、１４ゲージ（直径０．０６インチ）以下（例えば、１２ゲージ、１０ゲージなど）のケーブルを使用し、また、好ましくは、より強力でより弾力性のあるケーブルでより良い電力供給を提供するために撚り線ケーブルを使用する。さらに、これらのネットワークは、好ましくは、危険なエリアでの火花の発生を制限するために、１４ボルト以下、より好ましくは１０ボルト以下で電力を供給する。同様に、これらのネットワークは、好ましくは、少なくとも２００ミリワットの電力を供給するべきであり、いくつかの場合では、各デバイスに最大２ワットの電力を供給してもよい。他の実施形態では、ネットワークは、少なくとも３００ミリワットの電力を供給してもよく、デバイスに最大４ワットの電力を供給してもよい。より好ましくは、ネットワークは、最大１０～１４ボルトでフィールドデバイスに１～２ワットを供給するが、より低い電圧を使用することができ、フィールドデバイスに電力を供給するために使用されるネットワークは、本明細書で指定されるものよりも高い電力（ワット数）を供給することができる。
図２のシステムでは、ネットワーク８０は、例えば、イーサネットまたは他のバス８５を介して、制御システム（例えば、プロセスコントローラ）に、および／またはクラウドもしくはクラウドまたは他のネットワーク内の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、制御システムと関連付けられた制御アプリケーション（コントローラ）、保守システムと関連付けられた保守アプリケーション、監視システムと関連付けられた監視アプリケーションおよびデバイス（サーバ）などの、様々な異なるシステムのアプリケーションの任意のものまたはすべてであってもよいし、これらの任意のものまたはすべてを含んでもよい。例として、クラウドアプリケーション９０には、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、データ記憶および処理アプリケーションなどが含まれてもよい。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、作用する。図２に関して例示されるように、バスまたはネットワーク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を介してこの各々に接続された１つまたは任意の他の数の高多用途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８５へのゲートウェイとして作用し、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、かつネットワーク８０の外部の宛先に宛てられた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り得る）を復号化して、これらのメッセージをリンク８５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、特に本質安全と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などのフィールドデバイスと、プロセスコントローラ１１または図２のネットワーク８５／９０上の他のデバイスなどの他のデバイスと、の間の通信を提供するために、プロセス制御システムまたは工場オートメーション環境にＡＰＬ物理層およびサポートされる通信プロトコルを実装する１つの方法論を例示している。もちろん、他の場合では、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、かつそれにより、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）との間の通信を実施するために、プロセスコントローラを、ＡＰＬ電源スイッチ８４に直接接続することができる。さらに、電源は、ＡＰＬ電源スイッチ８４内に提供されてもよく、またはそれと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、プロセス制御または工場オートメーションシステムでより従来のＩＰベースの通信プロトコルを使用して通信を提供すると同時に、高多用途フィールドデバイスと、保守システム、監視システムなどの他のシステムと、の間の通信（例えば、従来のＩＰベースの通信）を提供するために、プロセス制御または工場オートメーションシステム環境内で図１の１つ以上の高多用途フィールドデバイス１０または図２のフィールドデバイス８２）をサポートするスタンドアロンネットワークを提供する様式の一例である。
しかしながら、既存のプラントまたは工場ネットワーク内にＡＰＬ物理層（およびその層を使用するＩＰ通信プロトコル）を統合することもまた可能である。より具体的には、プラントのより従来のＩ／Ｏアーキテクチャを維持し、かつ同時に高多用途フィールドデバイスから直接複数の異なるシステムをサポートつつ、複数のＩ／Ｏタイプをサポートするために、プラントまたは工場のフィールド環境内で全体的なＩ／Ｏシステムが使用されてもよい。一般に、高多用途フィールドデバイス１０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複数の異なる通信プロトコルをサポートしながら、直接のクライアント／サーバ関係にある複数の異なるシステムもサポートすることできる、混合された物理層を提供するか、またはサポートする。この多用途性は、制御の向上につながると同時に、制御と産業用モノのインターネット（ＩＩｏＴ）アプリケーション（典型的には測定およびアクチュエータデータに関心がある）との組み合わせ、これらのアプリケーションの性能、およびこれらのアプリケーションの診断をサポートする。
本明細書に記載される高多用途（ＨＶ）フィールドデバイス１０を組み込んだ、またはサポートする、より従来のプラントおよび工場オートメーション制御アーキテクチャの一例が、図３に例示されている。図３のプラント１００は、イーサネット通信ネットワークなどの通信ネットワークバックボーンを介して１つ以上のプロセスおよび工場オートメーションコントローラに接続された、プロセスオートメーション（ＰＡ）および工場オートメーション（ＦＡ）コンポーネントおよび制御デバイスの両方を含む。より具体的には、図３に例示されるように、プラント１００は、工場オートメーションエリアまたはセクション１０２と、プロセスオートメーションエリアまたはセクション１０４と、を含む。工場オートメーションセクション１０２は、オートメーションプラントで計器および制御が典型的にはどのようにセットアップされるかを反映する制御トポロジーを有する単一のＡＰＬネットワーク１０６を含むものとして例示されている。しかしながら、この場合、ＡＰＬネットワーク１０６を使用して、異なるＦＡ高多用途（ＨＶ）フィールドデバイス１０８および１１０のセットの各々を、例えば１００メガビット（Ｍ）またはギガビットイーサネットネットワークであり得る、共通または共有ネットワークバックボーン１１２に接続する。ＡＰＬネットワーク１０６は、例えば１００Ｍ ＡＰＬネットワーク接続１２０を介して、ＡＰＬフィールドスイッチ１１６および複数のＦＡ高多用途フィールドデバイス１１０に接続されたＡＰＬ電源スイッチ１１４を含み、ディスクリートＦＡの高多用途フィールドデバイス１０８のセットの各々に接続されたＡＰＬフィールドスイッチ１１６を含む。
同様に、プロセスオートメーションセクション１０４は、例えば１０Ｍ ＡＰＬネットワーク接続１２６を介して、２つのＡＰＬフィールドスイッチ１２４Ａおよび１２４Ｂに接続されたＡＰＬ電源スイッチ１２２を含む。図３のＡＰＬフィールドスイッチ１２４Ａは、幹線を介して、２つの高多用途ＰＡフィールドデバイス１２８に、およびこの場合にＨＡＲＴ ４～２０ｍａフィールドデバイス１３２である、従来のフィールドデバイスの入力出力デバイスとして機能するアダプタデバイス１３０に、接続されているものとして例示されている。同様に、ＡＰＬフィールドスイッチ１２４Ｂは、２つの高多用途ＰＡフィールドデバイス１２８に、およびさらにＡＰＬフィールドスイッチ１２４Ｃに、直接接続されており、当該ＡＰＬフィールドスイッチ１２４Ｃは、２つの高多用途（ＨＶ）フィールドデバイス１２８に接続されているものとして例示されている。もちろん、高多用途フィールドデバイス１０８、１１０、１２８は、これらの高多用途フィールドデバイスのそれぞれのＡＰＬネットワーク１０４および１０６を介して、ＡＰＬ電源スイッチ１１４および１２２を介してネットワークバックボーン１１２に接続されたデバイスに通信する。このようにして、高多用途フィールドデバイス１０８、１１０、および１２８を、従来の制御手法を使用して、プロセスおよび工場設定で制御を実施しながら、異なるＡＰＬによりサポートされる物理層（または異なる速度を有する通信ネットワーク）を使用して、様々な異なるＡＰＬフィールドスイッチおよびＡＰＬ電源スイッチを介してネットワークバックボーン１１２上の１つ以上のコントローラ１４０に通信可能に接続することができる。
しかしながら、図３に例示されるように、ネットワークバックボーン１１２は、スイッチ１４２を介して、他のプラントまたは工場のアプリケーションおよび資産が接続され得るさらなるネットワーク１４４に接続されている。特に、図３に例示されるように、プラント資産管理デバイス１４５、１つ以上のオペレータコンソール１４６、制御構成およびヒストリアンデータベースなどの１つ以上のデータベース１４８は、この場合にギガビットイーサネットネットワークであり得るネットワーク１４４に接続されてもよい。デバイス１４５～１４８は、ネットワークスイッチ１４２を介してコントローラ１４０に通信し、ＡＰＬ電源スイッチ１１４および１２２を介してＡＰＬネットワーク１０４および１０６上の高多用途フィールドデバイス１０８、１１０、および１２８に直接通信してもよい。さらに、プラント資産管理システム１４５は、様々な高多用途フィールドデバイス１０８、１１０、および１２８から（例えば、クライアントとしてサブスクライブすることによって）データを取得する資産管理アプリケーション１５０を含んでもよい。さらに、監視システム、データロギングシステムなどの他のシステムと関連付けられた他のアプリケーション１５１および／１５２および／またはデバイス１５４（サーバまたはホストなどのコンピュータデバイス）が、ネットワーク１４４に接続されて、高多用途フィールドデバイス１０８、１１０、および１２８から利用可能な様々なデータに対するクライアントとして作用することができる。したがって、例えば、プラント資産管理システム１４５は、１つ以上の資産管理アプリケーション１５０（デバイス１４５内、またはネットワーク１４４および１１２に接続された他のデバイス内）を実行してもよく、資産管理アプリケーション１５０は、高多用途フィールドデバイス１０８、１１０および１２８のいずれかを発見して登録して、クライアントとしてこの高多用途フィールドデバイスからデータを取得してもよい（フィールドデバイス１０８、１１０、および１２８は、これらのフィールドデバイスの内部データおよび情報のサーバとして動作する）。同様に、他のアプリケーション１５１、１５２は、フィールドデバイス１０８、１１０、および１２８を発見して登録し、これらのフィールドデバイスからのデータにサブスクライブすることができる。フィールドデバイス１０８、１１０、１２８が登録されると、プラント資産管理アプリケーション１５０または他のアプリケーション１５１、１５２は、ネットワーク１４４、スイッチ１４２、ならびにＡＰＬ電源スイッチ１１４、１２２のうちの１つおよび場合によってはフィールドスイッチ１１６、１２４Ａ～Ｃのうちの１つ以上を介して、フィールドデバイス１０８、１１０、１２８と直接通信してもよい。このアーキテクチャにより、プロセスオートメーションおよび工場オートメーションコントローラ１４０は、デバイス１４５に実装されたプラント資産管理システムなどの他のシステムの通信を管理するかまたはルートにする必要なしに、フィールドデバイス１０８、１１０、１２８を使用してプラントおよび工場フロアを制御することが可能になる。しかしながら、この場合、スイッチ１４２は、セキュリティスイッチ（例えば、ファイアウォール）として機能して、許可されたアプリケーションおよびユーザーが、許可されたか、または適切なセキュリティ手法を使用しているときにのみネットワーク１１２（および拡張により、ＡＰＬネットワーク１０４および１０６ならびにこれらのＡＰＬネットワークの関連付けられたフィールドデバイス）にアクセスすることを可能にする。
もちろん、図３のシステム１００は、単一のＡＰＬネットワーク１０６を介して接続された４つの高多用途ＦＡフィールドデバイス１０８および１１０を例示し、および単一のＡＰＬネットワーク１０４を介して接続された６つの高多用途ＰＡフィールドデバイス１２８を例示しているが、工場オートメーションおよびプロセスオートメーションシステムの各々は、任意の数の異なるＡＰＬネットワークを介してコントローラ１４０（およびネットワーク１１２）に接続された、任意の数の高多用途フィールドデバイスを含んでもよく、これらのＡＰＬネットワークの各々は、この各々と関連付けられた任意の数のフィールドスイッチを有することができる。さらに、図３に例示されるように、ＡＰＬネットワークは、ネットワーク接続ごとに異なるタイプの通信ハードウェアおよび通信速度（物理層）を使用することができ（例えば、用途に応じて）、各ＡＰＬネットワークは、各ＡＰＬネットワークの電源スイッチに直接接続されるか、または１つ以上のフィールドスイッチを介して各ＡＰＬネットワークの電源スイッチに接続された高多用途フィールドデバイスを含むことができる。
別の例示的なアーキテクチャでは、図３のシステムを拡張して、クラウドなどのさらなるネットワークに１つ以上のアプリケーションを含めるかまたは提供して、高多用途フィールドデバイス１０へのアクセスを取得してもよい。例えば、図４は、図３のシステム１００と類似のシステム１６０を例示しており、ネットワーク１４４は、ファイアウォールデバイス１６２を介して、プラントまたは工場内のプラントまたは工場ビジネスネットワークであり得るさらなるネットワーク１６４に結合されている。ネットワーク１６４は、例えば、ＯＰＣ ＵＡプロトコルおよびサポートされる物理層を使用して、エッジゲートウェイ１６６を介してクラウド１６８にさらに接続されてもよい。監視システム、データロギングシステムなどの他のシステムと関連付けられた１つ以上の他のアプリケーションは、クラウド１６８内のコンピュータデバイスに記憶され、およびこのコンピュータデバイス内で実行されてもよく、これらのデバイスおよびアプリケーションは、エッジゲートウェイ１６６（およびネットワーク１６４）を介して、ファイアウォール１６２およびネットワーク１４４を介して、スイッチ１４２およびネットワーク１１２を介して、およびフィールドデバイス１０８、１１０、１２８が接続されたＡＰＬネットワーク１０２または１０４のうちの１つの上のＡＰＬ電源スイッチ１１４、１２２の１つを介して、クライアントとして高多用途（ＨＶ）フィールドデバイス１０８、１１０および１２８と通信してもよい。このアーキテクチャまたは構成は、アプリケーション（クライアントアプリケーション）および１つ以上の外部ネットワーク、すなわち、プラントまたは工場の外部ネットワーク内のデバイスから、高多用途フィールドデバイスへのアクセスを提供する。理解されるであろうように、図４のエッジトポロジーネットワークは、プロセスおよび工場オートメーションシステム１０２、１０４の上で、またはこれらのオートメーションシステムと並行して作動する。エッジデバイスまたはアプリケーション１６６および１６８を使用して、例えば、スケジューリング、資産監視、分析、シミュレーション、および他の機能を含むプラント情報統合をサポートしてもよい。
さらに別の例では、プラントおよび工場オートメーションネットワークアーキテクチャは、高多用途フィールドデバイス（本明細書では高度に接続可能なフィールドデバイスとも呼ばれる）をクラウドベースのデバイスまたはアプリケーションに直接利用可能にしてもよい。クラウドベースのトポロジーを、プロセスプラントで使用して、プロセス計装と並行して作動させることができ、例えば、エネルギー監視、機器およびデバイス監視、およびプロセス監視に典型的に使用される条件ベースの監視に使用してもよい。ここで、監視システムは、プラントからデータをストリーミングし、これらのデータの分析を実施し、ユーザーに、いくつかの場合では制御システム自体に、推奨事項を提供し返す。クラウドベースのトポロジーが、図５に例示されており、ネットワークアーキテクチャ１８０は、ＡＰＬ電源スイッチ１１４および１２２を介して、内部に様々なクライアントアプリケーション１８２を有するクラウドネットワーク１８１に接続されたＡＰＬネットワーク１０２および１０４を含む。クライアントアプリケーション１８２は、プロセス制御または工場オートメーション制御システム、プラント資産管理システム、データロギングシステム、監視システムなどを含む、上記に述べた様々なシステムのいずれかと関連付けられたアプリケーションであり得る。さらに、これらのクライアントアプリケーション１８２は、例えば、１００Ｍもしくはギガビットイーサネットまたは任意の他の好適な物理層を使用するＯＰＣ ＵＡプロトコルなどの任意の所望のＩＰ通信プロトコルを使用して、ＡＰＬネットワーク１０２および１０４の電源スイッチ１１４および１２２と通信してもよい。ここで、クライアントアプリケーション１８２は、ＡＰＬ電源スイッチ１１４、１２２を介して、ＡＰＬネットワーク１０２および１０４の高多用途フィールドデバイス１０８、１１０、および１２８に直接アクセスすることができる。このタイプのアーキテクチャは、プラントまたは工場オートメーション設定のリモートサイトのサポートを提供するのに有用であり、リモートまたはクラウドベースの接続を介して高多用途フィールドデバイスへの制御および他のアクセスを可能にする。
図６および７は、様々なクライアントデバイスまたはアプリケーションがアクセスすることができる高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスを含む、さらに他の制御システムアーキテクチャを例示している。より具体的には、図６および７のネットワークアーキテクチャは、従来のネットワーキングならびに平坦化されたネットワーキングで機能するように設計されている。一般的に言えば、従来のネットワーキングは、コントローラおよびＩ／Ｏサーバを介してデバイスへのアクセスを提供する一方、平坦化されたネットワーキングは、高多用途フィールドデバイスへの直接アクセスを提供する。
図６は、例えば、イーサネットネットワークであり得る通信ネットワーク２１４を介してコントローラ２１０およびＩ／Ｏデバイス２１２に接続されたエンジニアリングステーション２０２、アプリケーションステーション２０４、オペレータステーション２０６、およびゲートウェイ２０８を有するプロセス制御ネットワーク２００を例示している。コントローラ２１０は、１つ以上のＡＰＬネットワーク２１６に接続されており、各ＡＰＬネットワーク２１６は、ゼロまたは１つ以上のフィールドスイッチ（図示せず）を介して１つ以上の高多用途フィールドデバイス２２０に接続された電源スイッチ２１８を有する。さらに、コントローラ２１０は、ＨＡＲＴ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、ＣＡＮ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓなどの標準または従来のＩ／Ｏデバイス２２２のＩ／Ｏデバイスを介して、従来のプロセス制御フィールドデバイス２２４に接続されてもよい。同様に、Ｉ／Ｏデバイス２１２は、１つ以上のＡＰＬネットワーク２２６に通信可能に接続されて、各ＡＰＬネットワーク２２６が、ゼロまたは１つ以上のフィールドスイッチ（図示せず）を介して１つ以上の高多用途フィールドデバイス２３０に接続された電源スイッチ２２８を有してもよい。さらに、リモートまたはクラウドベースのアプリケーション２３２は、ゲートウェイ２０８を介してネットワーク２１４に接続されて、コントローラ２１０およびＩ／Ｏデバイス２１２へのアクセスを取得し、高多用途フィールドデバイス２２０、２３０からデータを取得してもよい。Ｉ／Ｏデバイスは、例えば、開示全体が、参照により本明細書に明示的に組み込まれる、２０１９年９月１７日に出願された「Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒｓ ａｎｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ ａ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ」と題された米国特許出願第１６／５７３，３８０号に詳細に記載されたＩ／Ｏデバイスであってもよい。
さらに、図７は、エンジニアリングステーション２５２、アプリケーションステーション２５４、オペレータステーション２５６、およびゲートウェイ２５８（およびゲートウェイ２５８に結合されたクラウドネットワーク２５９内で接続されたクラウドベースのデバイス）を有する平坦化されたプロセス制御ネットワーク２５０を例示しており、これらのすべてが、例えば、ギガビットイーサネットネットワークであり得る高速高スループット通信ネットワーク２６４を介して、コントローラ２６０およびＩ／Ｏネットワーク２６２に接続されている。Ｉ／Ｏネットワーク２６２Ｂおよび２６２Ｃは、ギガビットネットワーク２６４に接続された異なるＡＰＬ電源スイッチ２６６Ａおよび２６６Ｂを有するＡＰＬネットワークとして例示されている。ＡＰＬネットワーク２６２Ａは、１つ以上のフィールドスイッチ２６８Ａを含む１００Ｍネットワークなどの高速ＡＰＬネットワークであってもよく、これらのフィールドスイッチは、工場オートメーション環境での制御をサポートするか、またはこの制御に使用される様々な高多用途フィールドデバイス２７０Ａに接続されている。この例では、ＡＰＬネットワーク２６２Ｂは、１つ以上のフィールドスイッチ２６８Ｂを含む１０Ｍネットワークなどのより低速のＡＰＬネットワークであってもよく、これらのフィールドスイッチは、プロセス環境での制御をサポートするか、またはこの制御に使用される様々な高多用途フィールドデバイス２７０Ｂに接続されている。さらに、Ｉ／Ｏネットワーク２６２Ｃは、ＨＡＲＴ、Ｆｉｅｌｄｂｕｓなどの従来のフィールドデバイスなどのコントローラ２６０の制御下にあるフィールドデバイスをサポートするＩ／Ｏデバイス２８０に接続されたスイッチを含んでもよい。この平坦化されたアーキテクチャでは、高多用途フィールドデバイス２７０は、コントローラ２６０によって制御されながらも、ギガビットネットワーク２６４に直接（またはゲートウェイ２５８を介して）接続されたステーション２５２、２５４、２５６内の、およびクラウドネットワーク２５９内のクライアント（例えば、クライアントアプリケーション）に、接続され、データを供する。
図６の従来のネットワーク２００および図７の平坦化されたネットワーク２５０の両方において、デバイスのタグ付けは一意でなければならない。両方の場合において、デバイスは、一意のＩＤを含み、一意のタグが割り当てられ、複数のアプリケーションセッションをサポートする。ただし、ここでも、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイス２２０、２２４、２３０、および２７０は、要求モデルおよびパブリッシュ／サブスクライブモデルの両方をサポートする。ｐｕｂ／ｓｕｂデバイスをセットアップするには、パブリッシャー（高多用途フィールドデバイス）を発見し、発見したら、セッションで認証しなければならない。セッションが確立されると、高多用途フィールドデバイスは、事前定義された公開リストおよびカスタム公開リストの両方をサポートしてもよい。本明細書でより詳細に説明するように、クライアント（複数可）またはクライアントアプリケーションは、既存の公開リストにサブスクライブするか、またはカスタム公開リストを設定してからカスタム公開リストにサブスクライブすることができる。
理解されるであろうように、本明細書に開示される高多用途フィールドデバイスは、多くの異なる用途またはシステムをサポートしてもよい。特に、高多用途フィールドデバイスは、まず第一に、プロセスまたはオートメーションコントローラに応答してプロセスまたは工場オートメーション制御アクティビティを実施するための制御フィールドデバイスとして作用し、動作する。ただし、高多用途フィールドデバイスはまた、プラント資産管理システム（デバイスの構成を含む）をサポートすることもできる。典型的には、プラント資産管理システムは、デバイスを構成およびプロビジョニングし、展開後のデバイスに対する診断を行い、デバイスアラートならびに多くの他の機能の大規模なリストを監視するために使用される。さらに、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスは、連続的な状態監視のためのＩＩｏＴプラットフォームをサポートしてもよい。より具体的には、状態監視システムは、エネルギー監視、機器およびデバイス監視、およびプロセス監視を含む幅広い機能を実施するために、多くのサイトで展開されてもよい。そのような監視システムは、プラントからデータをストリーミングし、状態監視を実施し、ユーザーおよびいくつかの場合では制御システム自体に推奨事項を提供してもよい。
別の場合では、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスは、データロガーシステムをサポートしてもよい。一例として、多くのシステムは、アラーム管理システムを分析および確立するための中央様式でエネルギーおよび監視データを収集してもよく、例えば、水漏れが検出されるか、または配管の漏れもしくは破損によりエネルギーが失われた場合、これらのシステムは、分析およびデータロギング用のデータを取得するために、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスにサブスクライブするか、または接続してもよい。同様に、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスは、セキュアなスマートメータリングシステムをサポートしてもよい。特に、メータリングは、油田およびガス田、パイプライン、化学薬品の保管庫および完成品の保管庫などの大規模な分散システムで極めて重要なプロセスであり得る。例えば、化学薬品保管システムでは、どのような材料が存在するかを正確に読み取ることが重要である。スマートメータリングシステムは、典型的には、インテリジェントメーター読み取りシステムを含み、スマートメータリングシステムは、コントローラを介して、または独立してリモート監視システムを介して計量し、エッジゲートウェイや中央データサーバなどの処理場所に読み取り値を転送する。さらに、本明細書に開示される高多用途フィールドデバイスは、環境保護庁（ＥＰＡ）によって義務付けられているような環境監視、または他の用途で必要とされる監視をサポートしてもよい。一例として、多くのプラントには、ＮＯｘ、ＳＯｘ、および他の項目の報告などの環境報告要件がある。これらのシステムは、データ収集、計算、および報告を実施する専用システムである傾向がある。これらのシステムからのデータにタイムスタンプを付け、夏時間の調整の影響を受けず、かつセキュアであることは、極めて重要である。本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスは、クライアントアプリケーションに供されるデータにこれらの追加機能をさらに提供することができる。
したがって、理解されるであろうように、本明細書に記載される高多用途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アーキテクチャは、幅広いアプリケーションシナリオをサポートする。これらのシナリオで必要なデータは、多くの場合、異なる。測定パラメータ、ユニットコード、ユニットコード、およびステータス情報を必要とする制御アプリケーションとは対照的に、状態監視アプリケーションは、デバイスの動作および健全性に関する情報を必要とする。例えば、バルブについて、制御データは、バルブ出力値（ターゲットまたはバルブ設定点とも呼ばれる）、およびこのバルブ出力値の実際の位置を、これらのバルブのユニットコードおよびステータス情報とともに含む。一方、バルブ状態監視データには、バルブ設定点、トラベル、ドライブ、計器用空気、反転あたりのトラベルパーセント、温度、および他の測定値が含まれる。デバイス製造者にとってより簡単にするために、これらの異なる用途のためのこれらの異なるデバイスパラメータのセットを、制御、状態監視、データロギング、環境監視、または他の機能用の事前に作成されたテンプレートに含めることができる。また、ユーザーが、ユーザー独自のテンプレートを定義して、高多用途フィールドデバイスにダウンロードすることも可能である。一方、カスタムテンプレートを、オンザフライで設定することができる。次いで、クライアントアプリケーションは、これらのテンプレートにサブスクライブすることができる。高多用途フィールドデバイスのプラグアンドプレイ動作を合理化するために、これらのテンプレートをアプリケーション接続の一部として含めることができ、これにより、フィールドデバイス（サーバ）は、クライアントにフィールドデバイスはどのようなテンプレートを有しているかを通知し、クライアントは、これらのテンプレートにサブスクライブするか、またはクライアント独自のカスタムテンプレートを定義することができる。
いずれにせよ、高多用途フィールドデバイスは、クライアントデバイスとのＩＰ通信を直接サポートする、すなわち、１つ以上の特殊な制御プロトコルおよび物理層を使用するプロセスコントローラを経由せずにサポートするため、高多用途フィールドデバイスと、これらの高多用途フィールドデバイスが配置されたネットワークアーキテクチャと、は、従来のフィールドデバイスおよびネットワークに対する追加のセキュリティを必要とする。上述したように、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスは、これらのデバイス（すなわち、フィールド計装）と複数の異なるクライアントデータコンシューマとの間のＩＰベースの接続を同時に可能にする。したがって、高多用途フィールドデバイスおよびサポートネットワークは、フィールドデバイスサーバおよびクライアントアプリケーションおよびデバイスを含み、フィールドデバイスサーバは、流量、圧力、温度などのセンサ、バルブ、プロセスアナライザーなどのフィールドデバイスを含み、上述したように、クライアントは、ＰＬＣ、ＤＣＳコントローラ、プラント資産管理、およびエッジゲートウェイなどのホストと、プロセスコントローラアプリケーション、プラント資産管理アプリケーション、環境監視アプリケーション、状態監視アプリケーション、データロギングアプリケーション、スマートメータリングアプリケーションなどの、ホストまたは他のコンピューターデバイスに記憶され、かつ実行されるアプリケーションと、を含む。
このサポートを提供するために、本明細書に記載される高多用途フィールドデバイスの通信インターフェースは、ＩＰの上のセッション指向の性能を含み、例えば、ＵＤＰおよびＴＣＰの両方をサポートしてもよい。ほとんどのリアルタイム実装は、設計者に、接続管理、タイムアウト、および他の性能に対するかなりより多くの制御を与えるＵＤＰを使用する。結果として、公開メッセージを使用して、フィールドデバイスから、コントローラなどのサブスクライブされたクライアントに定期的および例外ベースのデータを送信することができる。クライアントは、デバイスにサブスクライブして、公開されたメッセージを受信する。フィールドデバイスの公開リストにサブスクライブすると、クライアントは、ＩＰエンドポイントでリッスンし、フィールドデバイスは、そのエンドポイントにメッセージを公開する。このように、高多用途フィールドデバイス、およびこれらのフィールドデバイスが配置されたネットワークは、厳格なセキュリティを実装しなければならない。
従来のフィールドデバイスを使用する従来の制御システムでは、制御システムのサイバーセキュリティと制御システムの設計および運用とは、制御計器および計装ネットワークが物理的に分離され、かつ制御システムネットワークによって保護されているため、制御計器および計装ネットワークがセキュアであることを想定する。このタイプのセキュリティをサポートするために、制御システムの実装は、多くの場合、ファイアウォール、ネットワーク監視、および制御システムの層間に配置された他の防御機構のかなりの使用を含む。しかしながら、実際には、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自体は、多くの場合、監視されず、このことにより、異常検出が困難になる。さらに、これらの従来の制御フィールドデバイスおよびネットワークは、保護もされず、このことにより、これらの制御フィールドデバイスおよびネットワークは、攻撃の標的になる。このセキュリティ欠陥は、制御ネットワークで使用されるプロトコルが、ＭＯＤＢＵＳやＯＰＣ ＤＡなどの他のプロトコルに変換されるとさらに悪化し、セマンティクスおよびコンテキストが失われる（ユニットコードなど）。これらの場合、クライアントが、ＯＰＣ ＤＡステータスを使用してＯＰＣ ＤＡ値に変換されたデバイス測定値などの測定値を受信したときに、クライアントは、値または値のステータスが変更されたことを認識しない。これらのシステムは、元の値を、この値のユニットコードおよびステータスとともにオートメーションアプリケーションおよび他のクライアントにマッピングするための標準化された方法を提供しない。
高多用途フィールドデバイスおよびこれらのデバイスが配置されているネットワークは、フィールドデバイスおよびネットワークにセキュリティ機構を組み込むことによって、これらのセキュリティ問題に対処し、これらのセキュリティ機構には、ＴＬＳの使用、認証の証明書、および完全な、信頼のセキュリティトレイン（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｔｒａｉｎ ｏｆ ｔｒｕｓｔ）が含まれてもよい。より具体的には、図８は、例えば、図１の高多用途フィールドデバイス１０、およびこれらのデバイスが配置された図２～７のネットワークで提供される様々なセキュリティ機能の一般的なブロック図を例示している。特に、図８に例示されるように、セキュリティ機能には、信頼のルートコンポーネント３０２、セキュアブート機能３０４、エンドポイントアイデンティティ機能３０６、セキュアストレージ３０８、および暗号化性能３１０が含まれる。さらに、セキュリティ機能には、セキュア通信機能３１２、デバイスプロビジョニング３１４、およびセキュリティ監査機能３１６が含まれる。
特に、各高多用途フィールドデバイス１０は、デバイスのセキュリティの基礎を形成する信頼のルートコンポーネント３０２を含むか、または包含する。埋め込みセキュリティでの信頼とは、フィールドデバイスが設計どおりに動作しているという期待を指す。特に、デバイスソフトウェアは、ハードウェアがあるべきように動作していることを信頼し、アプリケーションは、オペレーティングシステムがデバイス構成を破壊していないという信頼をデバイス上で作動させ、デバイスと通信しているリモートシステムは、リモートシステムが接続されたデバイスアイデンティティを信頼する。この信頼を確立するプロセスは、アテステーションと呼ばれ、フィールドデバイスの信頼のルート３０２は、アテステーションおよび認証が開始するポイントである。この信頼のルートは、確立されると、信頼の各層にまで広がり、信頼の各層の基礎を提供する。したがって、信頼のルートコンポーネント３０２は、信頼のルートコンポーネント３０２が、デバイスおよびデバイスとのすべての通信をセキュリティ保護するための基礎を提供するため、高多用途フィールドデバイス１０における重要なコンポーネントである。信頼のルートコンポーネント３０２は、様々な方法のいずれかを使用して確立でき、多くの形態をとることができるが、概ね、信頼のルートコンポーネント３０２は、フィールドデバイス上の起動コードが製造者によって意図されたコードであることを保証する。この信頼のルート機能３０２は、信頼のルート機能３０２を外部の改ざんに対して変更不可能にまたは破損しないようにする様式で、起動コードを保護する。１つの単純な場合では、信頼のルートコンポーネント３０２は、デバイスプロセッサのメモリマップ内の書き込み不可能な場所に、またはこの場所から直接、フィールドデバイス１０の製造者起動コードを記憶および／または実行することによって確立されてもよい。あるいは、デバイスは、保護されたメモリ領域からファームウェア実行用とは別のある種の保護されたメモリストアに起動コードをロードすることを可能にすることによって、起動コードに対して更新およびパッチを行うことを可能にする信頼のルートコンポーネント３０２を含むことができる。信頼のルートコンポーネントの重要な態様は、実行前に初期コードが製造者の意図したものであることを確かめることであり、この信頼のルートコンポーネントは、製造者コード（または更新されたコード）がサードパーティによって改ざんされ得ることから保護する。コードが開始すると、信頼のルートは、供給されたデバイスアイデンティティ入力から信頼のルートの内部キーを導出し、デバイスは、デバイス自体の自己テストおよびコード検証を実行して、このデバイスのアイデンティティを確認し、ネットワーク内の他のデバイスとともに使用される信頼のルートの基本キーを確立する。
さらに、高多用途フィールドデバイス１０は、セキュアブート機能またはプロセス３０４を含む。セキュアブートプロセス３０４は、デバイスの電源投入時に許可されていないコードの実行を防止し、埋め込まれたブートコードおよびソフトウェアの露出を防止する。セキュアブートプロセスは、デジタル署名されたバイナリの使用、セキュアで信頼できるブートローダの使用、ブートファイル暗号化の使用、セキュリティマイクロプロセッサの使用を含む、多くの異なる方法で達成され得る。セキュアブート機能３０４は、デジタル署名されたブートファイルを中心としてもよいが、それらの署名が、ある種の不変の信頼のルートを使用して確認可能でない限り、ブートはセキュアではない。したがって、ブートファイルを検証するために、高多用途フィールドデバイスには、デバイスの製造時または信頼できるアプリケーションを使用した製造後に、デジタルキーが設置され（および信頼のルートコンポーネント３０２によって確立され）、次いで、このデジタルキーを使用して、他のセキュリティ機能を実施するか、または可能にする。さらに、セキュアブートプロセスは、独自のアルゴリズムなどの、デバイス上のソフトウェアを保護し、信頼できる修復アクションを提供する。つまり、セキュアブートプロセス３０４は、デバイス障害または危殆化の場合にプロセス制御システムを安全に修復する能力を提供し、その理由は、修復が、信頼のルートコンポーネント３０２でブートされるか、または信頼のルートコンポーネント３０２を使用するファームウェアイメージの有効性をチェックするセキュアブートプロセスを有することに依存するからである。デバイスセキュアブートプロセス３０４は、これらのチェックの標準化を提供して、１つの不良デバイスがそれ自体よりも危殆化しないことを保証する。
さらに、デバイスのセキュアブートプロセス３０４は、セキュアファームウェア更新を提供するか、または可能にする。特に、セキュアファームウェアアップグレードは、既存のファームウェアイメージを置き換えることを目的とした着信ペイロードを検証することを含み、これは、システムライフサイクル全体でデバイスの整合性を維持するのに極めて重要である。ペイロードのソースおよびペイロード自体は、適用される前に検証されなければならず、適正に実装されたセキュアブートプロセス３０４では、着信コードを検証することに失敗すると、既知の確認済みブートイメージへの安全なロールバックがもたらされる。さらに、セキュアブートプロセス３０４は、デバイスが埋め込まれたキーおよび証明書を使用してクラウドへの接続を試みるたびにデバイスがクラウドで認証されることをセキュアブートプロセス３０４が保証するため、クラウドリソースへのセキュアコネクティビティを可能にする。
同様に、高多用途フィールドデバイス１０は、エンドポイントアイデンティティ機能３０６を提供する。特に、エンドポイントアイデンティティは、ほとんどの他のセキュリティ対策に不可欠な基本的なコンポーネントである。エンドポイントアイデンティティを提供するために、高多用途フィールドデバイス１０は、一意のデバイス識別子またはアイデンティティを含み、この一意のデバイスアイデンティティは、デバイスの一意のデバイスＩＤに結び付けられている。
さらに、高多用途フィールドデバイス１０は、セキュアプログラムストレージ３０８を含む。特に、プログラムストレージは、オフチップフラッシュメモリに実装されてもよく、その内容は、ＳＲＡＭまたは外部ＤＤＲメモリにコピーされて、フィールドデバイスがブートされると作動する。ハードウェアの信頼のルートは、デバイスの一意のＩＤとそのＩＤと関連付けられたキーとを保護し、したがって、これらのキーから派生するファシリティ（通信）をセキュリティ保護する。デバイスは、チップの残りのためのセキュアストレージ３０８を含み、識別または認証デバイスとして作用する。
さらに、高多用途フィールドデバイスは、トランスポートプロトコル（移動中のデータ）、ストレージ内（保存データ）、およびアプリケーション内（使用中のデータ）の暗号化３１０を使用および実装する。この様式で暗号化を実装するために以下に列挙される暗号化サービスに対して様々なタイプが使用され得るが、デバイス製造者は、他のタイプを使用してもよい。一例として、高多用途フィールドデバイスは、標準ベースの対称暗号スイート（ＰＳＫまたはＰＫＩ）、ハッシュ関数、および適切な強度の乱数ジェネレータ、ならびにＮＩＳＴ／ＦＩＰＳ標準ベースの検証済み暗号化アルゴリズムの実装を使用するか、または含んでもよく、暗号キーの相互運用性を可能にしてもよい。
さらに、高多用途フィールドデバイス１０は、セキュアエンドツーエンド通信プロトコルスタックを含むことによって、セキュア通信３１２を提供する。高多用途フィールドデバイス１０は、ＴＬＳを使用するセキュアトランスポート、ＳＨＡ－２を使用するハッシュ関数（ＭＡＣコードを生成するためのハッシュ関数）を提供してもよく、ＡＥＳ－１２８を使用する暗号化を提供してもよい。
同様に、高多用途フィールドデバイス１０は、デバイスタグ、事前共有キーおよびまたは証明書、Ｓｙｓｌｏｇサーバホスト名およびポート、ＤＮＳサーバ名、および、任意で、そのデバイスがリッスンするデフォルトポート番号および静的ＩＰアドレスおよびマスクなどの特定の情報をデバイスに書き込むことを含み得る、セキュアデバイスプロビジョニング３１４（概ね、セキュアプロセスを使用してセキュアなまたは信頼できる環境で製造者によって実施される）を提供するか、または含む。デバイスは、これらのデバイスがプラントに設置される前にプロビジョニングされるべきである。このプロビジョニングは、多くの場合、オンボーディングと呼ばれる。一例では、プロビジョニングフェーズ中に、デバイスは、セキュアデバイスプロビジョニングプロセスによって設定された以下の情報、すなわち、（１）デバイス名、およびデバイスが設置されるユニット名、（２）セッションを確立するために使用される事前共有キーまたはＸ．５０９証明書、（３）Ｓｙｓｌｏｇサーバへの接続に使用されるホスト名およびポート、（４）ＤＮＳサーバの名前、（５）静的ＩＰアドレスおよび静的ＩＰアドレスのサブマスク（これは任意である）、および（６）デフォルトがファイアウォールによってブロックされている場合は任意でのポート番号（これもまた任意である）を含む情報を有するべきである。この情報のすべてが、デバイスのセキュアな場所にロードされるべきである。この情報はまた、デバイスとのセッションを開くホストに利用可能にされる必要がある。
さらに、高多用途フィールドデバイス１０は、フィールドデバイス１０が通常の動作の一部として監視されることを可能にするセキュリティ監査機能（例えば、Ｓｙｓｌｏｇ）３１６を含むか、またはサポートする。この監視を支援するために、高多用途フィールドデバイス１０は、監査ログ情報をＳｙｓｌｏｇサーバに提供することを含む監査ロギングをサポートする。特に、インシデントレスポンスおよび監査について、イベントログは、リスクを断続的に測定および評価し、かつ脅威を軽減するのに役立ち得る貴重な入力として使用される。これには、システムおよびセキュリティイベント（セキュリティイベントでなくてもよい）をキャプチャし、Ｓｙｓｌｏｇを使用してイベントをホストに転送し、システムイベントをレビューするためのアプリケーションが必要である。この機能性を実装するために、高多用途フィールドデバイス１０は、監査ログおよび監査機能（Ｓｙｓｌｏｇ）をサポートする。特に、デバイス（サーバ）は、ローカルの揮発性監査ログに、以下のこと、すなわち、（１）サーバが電源投入された最後の日時、（２）セキュリティクレデンシャルが変更された最後の日時、（３）サーバステータス、（４）循環１２８エントリセッションサマリーリスト、および（５）８バイトの符号なし整数タイムスタンプなどのタイムスタンプを記録してもよい。各セッションサマリーレコードは、（１）ＩＰアドレス（ＩＰｖ４、ＩＰｖ６）およびポート番号を含むクライアントアイデンティティ、（２）そのクライアントの接続／切断の時間／日付、（３）構成変更カウンタの開始／終了、（４）セッションステータス、および（５）公開（バースト）、要求、および応答ＰＤＵの数を示す通信カウンタを含んでもよい。さらに、高多用途フィールドデバイス１０は、フィールドデバイス１０をサポートするセキュリティ情報およびイベント管理システムにプッシュされるプッシュ監査メッセージ（Ｓｙｓｌｏｇメッセージ）をサポートするか、または提供することによって、Ｓｙｓｌｏｇをサポートしてもよい。これらのプッシュされたメッセージは、セキュリティ攻撃およびフィールドデバイス１０の許可されていない操作を検出することに極めて重要である。検出により、脆弱性を最小限に抑えるためのプラントセキュリティポリシーおよび手順の改善が可能になる。
一例として、高多用途フィールドデバイス１０およびこれらの高多用途フィールドデバイス１０に接続されたクライアントは、ＴＬＳバージョン１．２および１．３ならびにＤＴＬＳバージョン１．２および１．３などの様々な通信セキュリティプロトコルをサポートしてもよい。ＴＬＳおよびＤＴＬＳの両方について、セキュアハンドシェイクを使用してセキュアセッションが確立される。確立されると、通信は、ＴＬＳで保護される。セッションは、証明書で、または事前共有キーで確立され得る。高多用途フィールドデバイスは、ＰＫＩおよび事前共有キー（ＰＳＫ）の両方をサポートしてもよい。ＯＰＣ ＵＡは、証明書を完全にサポートするため、ＯＰＣ ＵＡがフィールドデバイス１０との通信にＯＰＣ ＵＡを使用される場合には、証明書が使用される。エンドユーザーが対称キーを使用することを決定した場合には、システムは、これらのキーを管理するように設計されている。さらに、高多用途フィールドデバイス１０は、異なるセッションに対して、または異なるクライアントで異なるセキュリティプロトコル（ＰＳＫおよびＰＫＩ）をサポートしてもよい。
ネットワークノード管理
図９は、産業プロセスプラントまたは工場オートメーションシステムのノード通信ネットワーク４０２のノードを管理するための例示的なシステム４００のブロック図であり、ここでは、少なくとも１つの高多用途（ＨＶ）フィールドデバイス１０が、ネットワーク４０２のそれぞれのノードである。例示的な実装態様では、システム４００は、図３～７に描示されるプラントおよび工場オートメーションネットワーキングおよび制御アーキテクチャのいずれか１つ以上の実施形態に含まれるか、または他の方法でこれらの実施形態をサポートしてもよい。例えば、ノード通信ネットワーク４０２の少なくとも一部分は、図６の従来のプロセス制御ネットワーク２００を含んでもよく、および／またはノード通信ネットワークの少なくとも一部分は、図７の平坦化されたプロセス制御ネットワーク２５０を含んでもよい。
図９では、ノード通信ネットワーク４０２は、バックボーン４０８（例えば、イーサネット技術（例えば、１００Ｍｂまたはギガビットイーサネット技術、および／または他の好適なタイプの技術）を使用して実装され得る）を含み、デバイスＤ１～Ｄｎ（参照符号４１２ａによって表されるように、プロセスプラント、オートメーションネットワーク、またはそれらのフィールド環境内に物理的に配置される）を安全かつ柔軟にバックボーン４０８に接続するための先進物理層を提供する１つ以上の先進物理層（ＡＰＬ）コンポーネント４１０を含む。例えば、図９のＡＰＬコンポーネント４１０は、図２のＡＰＬベースのネットワーク８０、図３のＡＰＬネットワーク１０６などに含まれてもよい。このように、産業プロセスプラントまたは工場オートメーションシステムのフィールド環境４１２ａ内に配置されたデバイスＤ１～Ｄｎは、ノード通信ネットワーク４０２のノードであると見なされる。
デバイスＤ１～Ｄｎは、１つ以上のフィールドデバイスを含んでもよく、これらのフィールドデバイスの各々は、プラントまたはネットワークのランタイム動作中にそれぞれの物理的機能を実施して、それにより、産業プロセスを制御する。例えば、Ｄ１～Ｄｎに含まれるフィールドデバイスは、センサ、バルブ、アクチュエータ、ゲージ、他のタイプの測定デバイスなどを含んでもよい。フィールドデバイスに加えて、デバイスＤ１～Ｄｎは、コントローラ；Ｉ／Ｏデバイス、システム、および／またはそれらのコンポーネント；安全計装システム（ＳＩＳ）コンポーネント；アダプタ、ルータ、ゲートウェイなどのプロセス制御またはオートメーションネットワーク通信コンポーネント；ユーザーインターフェースデバイス；ポータブルデバイスなどの、プロセスプラントまたはオートメーションネットワークのフィールド環境４１２ａ内に配置された他のタイプのデバイスを含んでもよい。デバイスＤ１～Ｄｎのうちのいくつかは、高多用途フィールドデバイス１０などの高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスであってもよく、例えば、デバイスＤ１～Ｄ４およびＤｎは、高多用途フィールドデバイスであるとして図９に示されている。デバイスＤ１～Ｄｎのうちのいくつかは、レガシーまたは従来のデバイス、例えば図９に示されるデバイスＤ５、であってもよく、そのようなものとして、アダプタ４１５を介してＡＰＬコンポーネント４１０に（したがって、ノード通信ネットワーク４０２のバックボーン４０８に）通信可能に接続してもよく、ここで、アダプタ４１５は、従来のデバイスＤ５のネイティブＩ／Ｏをサポートし、それにより、従来のデバイスＤ５が、ＡＰＬコンポーネント４１０を介して通信ネットワーク４０２を介して通信することを可能にする。
ノード通信ネットワーク４０２の他のノード４１８、４２０、４２２、４２５は、直接、もしくは図９に例示されるようなＡＰＬコンポーネント４１０を使用せずにのいずれかで、またはそれぞれのＡＰＬコンポーネントおよび／またはＡＰＬネットワーク（図９に示さず）を介して、バックボーン４０８に通信可能に接続してもよい。そのような他のノード４１８、４２０、４２２、４２５は、典型的には（必ずしもではないが）、参照符号４１２ｂによって表されるように、プロセスプラントまたはオートメーションネットワークのバックエンド環境に（および／またはリモートに）配置され、プロセスプラントまたはオートメーションネットワークのより過酷なフィールド環境４１２ａからシールドされるか、または保護される。図９に示されるように、プロセスプラントまたはオートメーションネットワークの１つ以上のコントローラ４１８、構成データベースまたはサーバ４２０、およびエッジゲートウェイ４２２は、バックボーン４０８に直接接続し、および／または他の方法で、ＡＰＬコンポーネント４１０を使用せずにバックボーン４０８に通信可能に接続してもよい。例えば、そのようなコンポーネント４１８、４２０、４２２は、第２のレベルのネットワーク（例えば、レベル２のネットワーク）を介してバックボーン４０８に通信可能に接続されてもよい。プロセスプラントまたはオートメーションネットワークに関連する他のシステム４２５、４２８もまた、ノード通信ネットワーク４０２（例えば、プラント資産管理システム４２５、診断システム、分析システム、データロギングシステム、状態監視システム、および／または他のタイプのシステム４２８）のバックボーン４０８に、例えば、第２のレベルのネットワーク、第３のレベルのネットワーク（例えば、レベル３のネットワーク）、および／またはより高いレベルのネットワークを介して、通信可能に接続してもよい。例えば、他のシステム４２５、４２８のうちの少なくともいくつかは、クラウドコンピューティングシステムに常駐してもよい。一般的に言えば、バックエンド環境４１２ｂに配置されたノード４１８～４２８は、ノード４１８～４２８が、任意のＡＰＬコンポーネントおよび／またはネットワークを利用してバックボーン４０８に通信可能に接続するかどうかに関わらず、ノード通信ネットワーク４０２のノードであると見なされる。
一般的に言えば、本明細書の他の箇所で考察されるような様式で、プロセスプラントまたはオートメーションネットワークのランタイム動作中に、デバイスＤ１～Ｄｎが産業プロセスのランタイム制御中にこれらのデバイスのそれぞれの機能を実施する際に、デバイスＤ１～Ｄｎのうちの少なくともいくつかがデータを生成し、生成されたデータは、それぞれの物理的機能が実施されているときのそれぞれの物理機能を示すデータ、および／または関連データを含んでもよい。このように、デバイスＤ１～Ｄｎは、ノード通信ネットワーク４０２内の「データホスト」または「データサーバ」であると見なされ、そのようなデバイスとして、他のデバイス上で動作させ得るか、利用し得るか、または他の方法で消費し得るデータを生成するか、または作成する。他のデバイスおよび／またはシステム４１８～４２８は、デバイスＤ１～Ｄｎによって生成されたデータのコンシューマであってもよく、したがって、そのようなデバイスとして、ノード通信ネットワーク４０２内の「データホスト」の「データクライアント」であり、ホストデバイスによって生成／作成されたデータを操作するか、利用するか、または消費すると見なしてもよい。
特定のデータホストおよび特定のデータクライアントは、ノード通信ネットワーク４０２を介して（セキュリティ保護された）通信セッションを確立してもよく、この通信セッションを介して、特定のデータホストおよび特定のデータクライアントは、例えば要求時に、互いにデータを通信する。さらにまたはあるいは、データホストは、ノード通信ネットワーク４０２を介して様々なデータを公開してもよく、様々なデータクライアントは、様々なデータホストによって公開された様々なデータにサブスクライブしてもよい。例示的なシナリオでは、特定のデータホストおよび特定のデータクライアントは、ノード通信ネットワーク４０２を介して互いに通信セッションを確立し、特定のホストは、通信セッションを介して特定のデータを公開し、特定のデータクライアントは、確立された通信セッションを介して特定のデータホストによって公開されたデータにサブスクライブする。
ノードＤ１～Ｄｎ、４１８－４２８のうちのいくつかは、同時にデータホストおよびデータクライアントの両方であってもよい。例えば、コントローラ４１８は、データホストフィールドデバイスＤ３によって生成されたデータのデータクライアントであってもよく、コントローラ４１８はまた、別のフィールドデバイスＤｎ、別のコントローラ４１８、別のシステム４２８などによって消費されるデータ（例えば、フィールドデバイスＤ３によって生成されたデータに対して制御ルーチンを実行するコントローラ４１８によって生成された制御信号）を生成するデータホストであってもよい。概ね、ノード通信ネットワーク４０２内で、ノード通信ネットワーク４０２の各ノードＤ１～Ｄｎ、４１８～４２８（ノードが、データホスト、データクライアント、またはその両方として動作しているかどうかに関わらず）は、それぞれのＩＰアドレス（実施形態では、例えば、図８に関して上で考察されたように、セキュアエンドポイントアイデンティティ３０６であり得る）を介して識別され、このＩＰアドレスは、動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）サービスによって（例えば、本開示の他の箇所に記載されるような様式で）ノードに割り当てられてもよく、ここで、ＤＨＣＰサービスは、システム４００のＤＣＨＰサーバ４３０上でホストされてもよい。図９に例示されるように、ＤＣＨＰサーバ４３０は、例えばバックボーン４０８を介して、ノード通信ネットワーク４０２に通信可能に接続されている。いくつかの構成では、ノード通信ネットワーク４０２は、冗長な様式で（例えば、バックアップ目的のために）動作し得るか、またはシステム４００内で利用されるＩＰアドレス／エンドポイントアイデンティティのノードの問い合わせの要求のそれぞれのセットに並行してサービス提供し得る複数のＤＣＨＰサーバ４３０を含んでもよい。
他方、プロセス制御システムまたはオートメーションネットワーク内で、各デバイスＤ１～Ｄｎは、１つ以上のそれぞれの論理識別子またはタグ、例えば、デバイスタグ、デバイスが送信および／または受信するデータのタイプを識別する１つ以上のデータタグなどによって識別され、および／またはこれらと関連付けられる。例えば、デバイスタグは、デバイスタグがデバイスを直接識別するため、一次のデバイス識別情報またはデバイス識別子であってもよいのに対して、データタグは、データタグが、デバイスが作成または消費するものとなる特定のデータを介してデバイスを間接的に識別するため、二次のデバイス識別情報またはデバイス識別子であってもよい。一般的に言えば、識別されおよび／またはデバイスＤ１～Ｄｎと関連付けられたタグまたは識別子は、１つ以上の構成データベース４２０などのプロセス制御システムまたはオートメーションネットワークの１つ以上の構成で定義される。１つ以上の構成データベース４２０は、例えば図９に例示されるように、ノード通信ネットワーク４０２のノードであってもよいか、または１つ以上の構成データベース４２０は、レガシーまたは従来のプロセス制御またはオートメーションネットワークを含み得る１つ以上の他のタイプのプロセス制御またはオートメーションネットワーク（図９に示さず）を介して、デバイスＤ１～Ｄｎに通信可能に接続してもよい。いくつかの識別子またはタグは、手動または自動でそれぞれのデバイスＤ１～Ｄｎにプロビジョニングされてもよく（例えば、デバイスＤ１～Ｄｎのベンチプロビジョニングおよび／またはコミッショニング中、またはフィールド環境４１２ａ内のデバイスＤ１～Ｄｎの最初の電源投入前のある他の時点）、および／またはいくつかの識別子またはタグは、それぞれのデバイスＤ１～Ｄｎに、それぞれのデバイスの構成とともにダウンロードされるか、または他の方法で記憶されてもよい。各デバイスＤ１～Ｄｎを識別しおよび／または各デバイスＤ１～Ｄｎと関連付けられたそれぞれのデバイスタグおよび任意のそれぞれのデータタグは、図９において、丸で囲まれた「タグ」記号によって表されている。
ノード通信ネットワーク４０２のノード（例えば、ノードＤ１～Ｄｎおよび４１８～４２８）を管理するためのシステム４００は、ノード通信ネットワーク４０２に通信可能に接続されたネットワークノードマネージャ４３２を含む。ネットワークノードマネージャ４３２は、ノード通信ネットワーク４０２に接続した、および例えばノード通信ネットワーク４０２の「ノード」として発見された、すべてのデバイスについての知識を有する（例えば、これらのデバイスを示す情報を記憶する）。例えば、ネットワークノードマネージャ４３２は、発見されたデバイスの識別情報（例えば、それぞれのＩＰアドレス、エンドポイントアイデンティティ、もしくは名前、および／またはそれぞれのデバイス識別情報）を、発見されたデバイスデータストアまたはデータベース４３５内に記憶してもよい。実施形態では、発見されたデバイスデータストア４３５の少なくとも一部分が、ネットワークノードマネージャ４３２（図９に示さず）と一体であってもよく、および／または発見されたデバイスデータストア４３５の少なくとも一部分が、図９に示されるような、ノード通信ネットワーク４０２の個別のノードとして実装されてもよい。ネットワークノードマネージャ４３２は、発見されたデバイスのデータストア４３５内に、発見されたデバイスのそれぞれの状態またはステータスをさらに記憶および更新する。可能なデバイス状態またはステータスの非限定的な例には、コミッショニング済み、アクティブ、非アクティブ、オフライン、障害、ブート中、診断中、限定された動作、および／または他の好適な状態またはステータスが含まれる。デバイス状態またはステータスは、デバイス自体によって、または他のデバイスによって更新されてもよい。いくつかの実施形態では、デバイス状態および／またはステータスは、操作、物理、コンポーネント、および／または機器の状態および／またはステータスを指してもよい。いくつかの実施形態では、ネットワークノードマネージャ４３２はまた、発見されたデバイスのおよび／または発見されたデバイスと関連付けられた、それぞれのセキュリティクレデンシャルを記憶する。
さらに、ネットワークノードマネージャ４３２は、例えばバックボーン４０８を介して、ＤＨＣＰサーバまたはサービス４３０、ＤＮＳサーバまたはサービス４３８、セキュリティマネージャ４４０、および／またはシステムログサーバ ４４２などの、ノード通信ネットワーク４３２の他の管理ノードに通信可能に接続されている。一般的に言えば、ノード通信ネットワーク４０２内で、ネットワークノードマネージャ４３２は、他のデバイスを発見する際に様々なデバイスを支援し、発見されたデバイスデータストア４３５を利用することによって、様々な管理ノード４３０、４３８、４４０、４４２などの間の情報フロー調整することを含むノード管理を実施する。
この目的のために、発見されたデバイスデータストア４３５は、プロセス制御構成データベース４２０で定義されたようなデバイス識別情報（例えば、デバイスのデバイスタグ、および任意でデバイスと関連付けられたデータタグ）と、ＤＨＣＰサーバ４３０によってデバイスに割り当てられたそれぞれのＩＰアドレス／エンドポイントアイデンティティと、の間の関連付けまたはマッピングを記憶する。このように、発見されたデバイスデータストア４３５は、本明細書では「マッピングデータベース４３５」と交換可能に呼ばれる。例示するために、デバイスＤ１のデバイス識別タグＡが、およびデバイスＤ１によって生成される２つの特定のタイプのデータを識別する２つのデータタグＢおよびＣが、プロビジョニングされおよび／またはこのデバイス識別タグＡならびにデータタグＢおよびＣで構成された例示的なデバイスＤ１を考える。ＤＨＣＰサーバ４３０は、デバイスＤ１にＩＰアドレスＡ１Ｂ２を割り当てる。したがって、マッピングデータベース４３５（例えば、発見されたデバイスデータベース４３５）は、（１）デバイスタグＡとＩＰアドレスＡ１Ｂ２との、（２）データタグＢとＩＰアドレスＡ１Ｂ２との、および（３）データタグＣとＩＰアドレスＡ１Ｂ２との間の関連付けの表示を記憶する。
ＩＰアドレスをデバイスに割り当てると、ＤＨＣＰサーバ４３０および／またはデバイス自体は、例えば、マッピングデータベース４３５を直接更新することによって、および／またはマッピングデータベース４３５を新しく作成された関連付けまたはマッピングで更新するドメインネームサービスサーバ（４３８）に通知することによって、デバイス識別子（例えば、タグ）と割り当てられたＩＰアドレスとの間の関連付けの表示に従ってマッピングデータベース４３５を更新させてもよい。典型的には、ＤＮＳサーバ４３８は、マッピングデータベース４３５およびマッピングデータベース４３５の内容を管理するが、他の実施形態では、ネットワークノードマネージャ４３２、および／またはＤＨＣＰサーバ４３０などの他の管理ノードは、マッピングデータベース４３５およびマッピングデータベース４３５の内容を管理してもよい。図９は、マッピングデータベース４３５をネットワーク４０２の個別のノードであるとして描示しているが、実施形態では、マッピングデータベース４３５は、サポートされ、および／またはネットワーク管理ノード４３２またはＤＮＳサーバ４３８などの他の管理ノードのうちの１つ以上に統合されてもよいことに留意されたい。
実際、ノード通信ネットワーク４０２のノード（例えば、ノードＤ１～Ｄｎおよび４１８～４２８）を管理するためのシステム４００は、ノード通信ネットワーク４０２に通信可能に接続されたドメインネームサービス（ＤＮＳ）サーバ４３８をさらに含む。ＤＮＳサーバ４３８は、ノード通信ネットワーク４０２内にドメインネームサービスを提供する。このように、ＤＮＳサーバ４３８は、第２のデバイスの割り当てられたＩＰアドレスについて第１のデバイスから要求または問い合わせを受信し、ここで、第２のデバイスは、特定のデバイスの構成された識別情報（例えば、プロセス制御構成データベース４２０に記憶されたデバイス識別情報またはタグ）によって要求または問い合わせ内で識別される。要求を受信すると、ＤＮＳサーバ４０２は、例えば第１のデバイスが第２のデバイスのＩＰアドレスを使用して第２のデバイスと通信することができるように、マッピングデータベース４３５にアクセスして、第２のデバイスのＩＰアドレスを取得し、第１のデバイスに返す。いくつかの実施形態では、ＤＮＳサーバ４３８はまた、ＤＮＳサーバ４３８の応答においてデバイス状態データベース４３５に示されるようなデバイスの状態を考慮に入れる。例えば、第２のデバイスが停止している場合、ＤＮＳサーバ４３８は、第２のデバイスの要求されたＩＰアドレスに加えて、またはこのＩＰアドレスの代わりに、そのことの指示を用いて応答してもよい。いくつかの構成では、ノード通信ネットワーク４０２は、複数のＤＮＳサーバ４３８を含んでもよい。
ノード通信ネットワーク４０２のノード（例えば、ノードＤ１～Ｄｎおよび４１８～４２８）を管理するためのシステム４００は、ノード通信ネットワーク４０２に通信可能に接続されたセキュリティマネージャ４４０を含んでもよい。一般的に言えば、ノード通信ネットワーク４０２のセキュリティマネージャ４４０は、ネットワーク４０２の様々なデバイスおよびノードのセキュリティクレデンシャルを提供および管理してもよい。つまり、セキュリティマネージャ４４０は、証明書管理ならびにクレデンシャルプロビジョニングおよび管理をオートメーション化してもよい。例えば、セキュリティマネージャ４４０は、１つ以上のキーおよび／または１つ以上のパスワードを各デバイスに割り当ててもよく、セキュリティマネージャ４４０は、要求されると証明書および／または他のタイプのセキュリティクレデンシャルを検証してもよい、などである。さらに、セキュリティマネージャ４４０は、様々なセキュリティクレデンシャルをデバイスにプロビジョニングさせるか、または他の方法で記憶させてもよいインターフェースを含んでもよい（例えば、デバイスがベンチプロビジョニングを経てフィールド環境４１２ａで電源投入される前に）。さらにまたはあるいは、セキュリティマネージャ４４０は、それぞれのＩＰアドレスが（例えば、ＤＨＣＰサーバ４３０によって）デバイスに割り当てられるときに、デバイスに様々なセキュリティクレデンシャルを提供してもよい。セキュリティマネージャ４４０は、ユーザーに手動でセキュリティクレデンシャルを入力させてもよいユーザーインターフェースを含んでもよく、および／またはツールまたは他のコンピューティングデバイスにデバイスのセキュリティクレデンシャルを提供させおよび／または取得させてもよい通信インターフェースを含んでもよい。セキュリティクレデンシャルに関する追加の詳細は、この開示内の他の箇所に記載される。
実施形態では、ノード通信ネットワーク４０２のノード（例えば、ノードＤ１～Ｄｎおよび４１８～４２８）を管理するためのシステム４００は、ノード通信ネットワーク４０２に通信可能に接続されたシステムログサーバ４４２（本明細書では「ログサーバ４４２」とも呼ばれる）を含む。一般的に言えば、システムログサーバ４４２は、デバイスがノード通信ネットワーク４０２に接続および切断するとき、通信セッションが確立およびテアダウンされるときなど、ネットワーク４０２に関連するイベントをログに取るかまたは記録する集中ログサーバである。デバイス自体は、デバイスがネットワーク４０２に接続するたび、および／またはネットワーク４０２から切断しようとするたびなど、様々なイベントの発生をログサーバ４４２に通知してもよい。例えば、デバイスが高多用途フィールドデバイス１０である場合、デバイスは、セキュリティ監査機能３１０（図８に関して上で考察されたように）を利用して、接続、切断、および他のタイプの情報をシステムログサーバ４４２と通信してもよい。いくつかの場合では、デバイスは、他のデバイスに関連するイベントをログサーバ４４２にさらに通知してもよい。ログサーバ４４２に記憶されたログは、セキュリティ問題を軽減する目的で監査および／または他の方法で分析されてもよい。
図９は、ＤＨＣＰサーバ４３０、ネットワークノードマネージャ４３２、ＤＮＳサーバ４３８、セキュリティマネージャ４４０、ログサーバ４４２、およびマッピングデータベース４３５（例えば、ネットワーク４０２の「管理」ノード）を、ノード通信ネットワーク４０２の個別のおよび相違するノードであるとして例示しているが、これは、説明を容易にするためにすぎず、非限定的であることに留意されたい。これらの管理ノード４３０、４３２、４３５、４３８、４４０、および４４２のうちの任意の２つ以上は、必要に応じて、一体型ノードとして実装されてもよい。例えば、ネットワークノードマネージャ４３２は、ＤＮＳサービスまたはサーバ４３８を含んでもよく、ネットワークノードマネージャ４３２は、ＤＨＣＰサービスまたはサーバ４３０を含んでもよく、ＤＮＳサーバ４３８は、マッピングデータベース４３５を含んでもよい、などである。さらに、図９はノードまたはサーバ４３０、４３２、４３５、４３８、４４０、４４２の各々をそれぞれの単一ノードとして例示しているが、実施形態では、システム４００は、ノード４３０、４３２、４３５、４３８、４４０、および／または４４２の各々の複数のノードを含んでもよい。さらに、管理ノード４３０～４４２のうちの任意の１つ以上は、１つ以上の物理および／または仮想サーバ、１つ以上のデータバンクなどの任意の好適なコンピューティングシステムによって実装されるか、またはホストされてもよく、これらの管理ノードの少なくとも一部分は、プロセスプラントまたはオートメーションシステムに対してローカルにまたは近接して配置されてもよく、および／またはこれらの管理ノードの少なくとも一部分は、プロセスプラントまたはオートメーションシステムに関してリモートに、例えば、サーバファームに、クラウドコンピューティングシステムなどに、配置されてもよい。
一般的に言えば、システム４００の管理ノードまたはコンポーネント４３０、４３２、４３５、４３８、４４０、４４２は、ノード通信ネットワーク４０２のノードまたはデバイスＤ１～Ｄｎおよび４１８～４２８の管理およびセキュリティを提供するように動作する。例えば、システム４００は、デバイス発見、デバイス状態追跡、デバイスセキュリティ、および他のタイプのデバイス管理を提供してもよい。
例示するために、図１０は、例示的なデバイス５０２のノード通信ネットワーク４０２への最初の接続時に発生する例示的なメッセージフロー５００を描示している。デバイス５０２は、例えば、デバイス１０、Ｄ１～Ｄ４またはＤｎなどの高多用途フィールドデバイスであってもよいか、またはデバイス５０２は、アダプタ４１５を介してＡＰＬコンポーネント４１０およびネットワーク４０２に接続されたデバイスＤ５などのレガシーフィールドデバイスであってもよい。したがって、デバイス５０２がレガシーデバイスである状況では、アダプタ４１５が図１０に描示されていないにせよ、アダプタ４１５は、レガシーデバイスに代わってネットワーク４０２と通信する。一般的に言えば、メッセージフロー５００は、図９のシステム４００の実施形態で発生してもよいか、またはプロセス制御システムまたはオートメーションネットワークのノード通信ネットワークのノードを管理するための他のシステムで発生してもよい。ただし、説明を容易にするために、限定目的ではなく、メッセージフロー５００を、図８および９を同時に参照しながら以下に記載する。
例示的なメッセージフロー５００では、デバイス５０２には、電源投入５０５および通信ネットワーク４０２への接続の前に、デバイス５０２自体のアイデンティティがプロビジョニングされている。つまり、デバイスの一意の識別情報（例えば、デバイスタグ）、および任意で、ランタイム動作中にデバイスが送信および／または受信するものとなるデータに対応する任意のデータタグが、例えば、オペレータによって手動で、および／またはプロビジョニング、コミッショニング、またはセキュリティマネージャ４４０または６０５などの他の好適なツールを使用することによってのいずれかで、デバイス５０２のメモリにプロビジョニングされているか、または他の方法で記憶されてもよい。デバイス５０２がランタイム動作のためにまだ電源投入されない間、およびデバイス５０２がネットワーク４０２に未接続である間に、アイデンティティおよび他の情報をデバイス５０２に記憶する上記のプロセスは、本明細書では「ベンチプロビジョニング」と呼ばれ、この開示内の他の箇所により詳細に記載される。いずれにせよ、以前に考察されたように、デバイスの一意の識別情報（例えば、デバイスタグ）およびデバイス５０２と関連付けられた任意のデータタグは、典型的には、プロセス制御システムまたはオートメーションネットワーの構成データベース４２０に記憶された１つ以上の構成で定義されており、このように、デバイス５０２に、デバイス５０２をプロセス制御システムまたはオートメーションネットワークに認識させる論理識別子（例えば、対応するデバイスタグ）が、および任意で、プロセス制御システムまたはオートメーションネットワークにさらに認識される任意の対応するデータタグが、プロビジョニングされる。
デバイス５０２は、プロセス制御プラントまたはオートメーションネットワークの、デバイス５０２の意図された場所、例えば、プロセス制御プラントまたはオートメーションネットワークのフィールド環境（図９のフィールド環境４１２ａなど）に物理的に配置および設置され、ネットワーク４０２への任意の物理インターフェースが、このフィールド環境に物理的に接続される。続いて、参照符号５０５によって表されるように、デバイス５０２が電源オンされる。例えば、デバイス５０２は、図８のセキュアブート機能３０４を使用して電源オンされてもよい。
電源オンされる５０５と、デバイス５０２は、ネットワーク４０２を介して発見ＤＨＣＰメッセージ（５０８）をブロードキャストして、デバイス５０２がネットワーク４０２内でネットワーク４０２のノードとして識別され得るように、ノード通信ネットワーク４０２にサービス提供し、かつデバイス５０２にＩＰアドレスまたはエンドポイント識別子を割り当てることができるであろう任意のＤＨＣＰサーバを判定または発見する。発見ＤＨＣＰメッセージ５０８は、図１０に示されるＤＨＣＰサーバ５１０などの、ネットワーク４０２にサービス提供している任意のＤＨＣＰサービスおよび／またはサーバによって受信される。例示的な一実装態様では、ＤＨＣＰサーバ５１０は、図９のＤＨＣＰサーバ４３０の一実施形態である。
例示的なメッセージフロー５００では、ＤＨＣＰサーバ５１０は、その中のＤＨＣＰサーバ５１０を識別し、かつデバイス５０２のＩＰアドレス指定情報を含むＤＨＣＰオファー５１２で、発見ＤＨＣＰメッセージ５０８に応答する。例えば、オファー５１２は、デバイス５０２のエンドポイントアイデンティティ３０６を含んでもよい。デバイス５０２は、応答するＤＨＣＰサーバのうちの１つ（このシナリオでは、ＤＨＣＰサーバ５１０）を選択し、オファー５１２の受諾５１５を送信し、受諾５１５は、対応するネットワークパラメータ、およびデバイス５０２に割り当てられているＩＰアドレスと関連付けられた他の情報（例えば、エンドポイントアイデンティティ３０６）の要求を含む。ＤＨＣＰサーバ５１０は、要求された情報で応答し５１８、したがって、デバイス５０２に割り当てられているＩＰアドレス（例えば、エンドポイントアイデンティティ３０６）だけでなく、ネットマスク、ゲートウェイ、ルータ、および／または他のネットワーク構成パラメータなどの他のパラメータもデバイス５０２に提供する。いくつかの実施形態では、割り当てられたＩＰアドレスは、有限の時間（例えば、リース）のみ有効であり、ＤＨＣＰサーバ５１０は、応答５１８においてデバイス５０２へのリースの持続期間を示す。
いくつかの実施形態では、ノード通信ネットワーク４０２は、ステートレスアドレス構成（ＳＬＡＡＣ）をサポートする。これらの実施形態では、ＤＨＣＰサーバ５１０がデバイス５０２にＩＰアドレスを割り当てる代わりに、デバイス５０２は、例えばネットワーク４０２へのデバイス５０２の接続インターフェース上でアドバタイズされたプレフィックスに基づいて、デバイス５０２独自のＩＰアドレス（例えば、デバイス５０２独自のエンドポイントアイデンティティ３０６）を選択する。これらの実施形態では、応答５１８において、ＤＨＣＰサーバ５１０は、ネットワーク構成、および／または、タイムサーバ、ドメインネーム、ＤＮＳサービスおよび／またはサーバなどの他のタイプのパラメータを、デバイス５０２に通知してもよい。
いずれにせよ、メッセージフロー５００のこの時点５２０で（例えば、応答５１８がデバイス５０２によって受信された後）、デバイス５０２およびＤＨＣＰサーバ５１０の両方は、デバイスのプロセス制御／オートメーションネットワーク識別情報（例えば、デバイスタグ）と、デバイス５０２に割り当てられたＩＰアドレス／エンドポイント識別子と、の間の関連付けについての知識を有する。いくつかの実装態様では、デバイス５０２およびＤＨＣＰサーバ５１０は、さらにまたはあるいは、デバイスのデータタグの各々と、デバイス５０２に割り当てられたＩＰアドレスと、の間のそれぞれの関連付けについての知識を有してもよい。このように、ＤＨＣＰサーバ５１０および／またはデバイス５０２は、発見されたデバイス／マッピングデータストアまたはデータベース５２２を新しい関連付けまたはマッピングで更新してもよい。例示的な一実装態様では、発見されたデバイス／マッピングデータストアまたはデータベース５２２は、図９の発見されたデバイス／マッピングデータストア４３５の一実施形態である。
参照符号５２５によって表されるメッセージフロー５００の例示的な分岐では、ＤＣＨＰサーバ５１０は、デバイス５０２とデバイス５０２の割り当てられたＩＰアドレスとの間の新しい関連付けまたはマッピングの表示をネットワークノードマネージャおよび／またはＤＮＳサーバ５２８に送信してもよく、ネットワークノードマネージャおよび／またはＤＮＳサーバ５２８は、デバイスの識別情報とデバイス５０２に割り当てられたＩＰアドレスとの間の新しい関連付けの（および／またはデバイスのデータタグの各々とデバイス５０２に割り当てられたＩＰアドレスとの間のそれぞれの関連付けの）表示で、マッピングデータベース５２２を更新し５３０てもよい。例示的な一実装態様では、ネットワークノードマネージャおよび／またはＤＮＳサーバ５２８は、図９のネットワークノードマネージャ４３２またはＤＮＳサーバ４３８のうちの少なくとも１つの一実施形態である。さらにまたはあるいは、デバイス５０２は、参照符号５３２によって図１０に表されるように、ネットワークノードマネージャおよび／またはＤＮＳサーバ５２８に、デバイスの識別情報とデバイス５０２に割り当てられたＩＰアドレスとの間の新しい関連付けの（および／またはデバイスのデータタグの各々とデバイス５０２に割り当てられたＩＰアドレスとの間のそれぞれの関連付けの）表示を送信し、それにより、マッピングデータベース５２２に相応に更新させ（参照符号５３５）てもよい。
意義深いことに、システム４００は、図１１の例示的なメッセージフロー５５０によって例示されるように、「プラグアンドプレイ」デバイスのための能力を提供してもよい。図１１では、デバイス５５２（例えば、「デバイスＡ」）は、デバイス５５２が設置され、かつランタイム中に産業プロセスを制御するように動作するものとなる、プロセス制御プラントまたはオートメーションネットワークのサイトに、物理的に達する。デバイス５５２は、例えば、高多用途フィールドデバイス１０、Ｄ１～Ｄ４およびＤｎのうちの１つなどの高多用途デバイスであってもよく、またはデバイス５５２は、アダプタ４１５およびＡＰＬコンポーネント４１０を介してノード通信ネットワーク４０２に接続されるものとなるデバイスＤ５などのレガシーデバイスであってもよい。したがって、デバイス５５２がレガシーデバイスである状況について、アダプタ４１５が図１１に示されていないにせよ、アダプタ４１５は、ノード通信ネットワーク４０２を介してデバイス５５２に代わって通信する。一般的に言えば、メッセージフロー５５０は、図９のシステム４００の実施形態で発生してもよいか、またはプロセス制御システムまたはオートメーションネットワークのノード通信ネットワークのノードを管理するための他のシステムで発生してもよい。ただし、説明を容易にするために、限定目的ではなく、メッセージフロー５５０を、図８～９を同時に参照しながら以下に記載する。
ランタイム動作の目的でオンサイトでデバイス５５２を電源投入５５５する前に、デバイス５５２に、デバイスタグが、および任意で、対応するデータタグ、１つ以上のセキュリティクレデンシャル（例えば、キー、証明書、パスワードなど）、ＤＨＣＰサーバ４３０、ＤＮＳサーバ４３８、および／またはネットワークノードマネージャ４３２のそれぞれのＩＰアドレス、システムログサーバ４４２のＩＰアドレス、セキュリティマネージャ４４０のＩＰアドレス、および／または他の情報などの情報が、プロビジョニング（例えば、ベンチプロビジョニング）されてもよい。例えば、オペレータまたはユーザーは、まだ未接続のデバイス５５２を、セキュリティマネージャ４４０もしくは６０５に、プロビジョニングもしくはコミッショニングツール（図示せず）に、またはそのような情報をデバイス５５２のメモリにプロビジョニングさせるかまたは他の方法で記憶させ、それによりデバイス５５２をベンチプロビジョニングする、別の好適なデバイスまたはツールに、通信可能かつ一時的に接続してもよい。セキュリティクレデンシャルがデバイス５５２にベンチプロビジョニングされる実施形態では、典型的には、セキュリティマネージャ４４０は、１つ以上のセキュリティクレデンシャルをデバイス５５２に割り当てる。デバイス５５２が高多用途フィールドデバイス１０である実施形態では、デバイス５５２は、オンボードデバイスプロビジョニング機能３１４を利用して、セキュリティマネージャ４４０から識別情報およびセキュリティクレデンシャルを取得してもよく、取得した情報を、例えば、信頼のルート３０２、セキュアブート３０４、暗号化性能３１０、セキュア通信３１２、セキュリティ監査３１６などの機能による利用のためにオンボードセキュアストレージ３０８に記憶してもよい。
図１１では、考察を容易にするために、限定の目的ではなく、メッセージフロー５５０をサポートするシステム４００の実施形態は、ネットワークノードマネージャがＤＮＳサービスを含むかまたはホストするように配置されている。つまり、図１１では、ネットワークノードマネージャ、およびＤＮＳサービスまたはサーバは、例えば、参照符号５６０によって代表されるように、統合ノードである。さらに、図１１では、ＤＨＣＰサーバは、例えば、参照符号５６２によって代表されるように、ノード通信ネットワークの個別のノードである。例示的な一実装態様では、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０は、図９のネットワークノードマネージャ４３２およびＤＮＳサーバ４３８の一実施形態であり、ＤＣＨＰサーバ５６２は、図９のＤＨＣＰサーバ４３０の一実施形態である。
デバイス５５２が電源投入する５５５と（例えば、セキュアブート機能３０４を利用することによって）、デバイス５５２は、ノード通信ネットワーク４０２内でデバイス５５２を識別させるＩＰアドレスまたはエンドポイントアイデンティティについての要求５５８を、統合ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０に送信する。例えば、デバイス５５２は、デバイス５５２にベンチプロビジョニングされたネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０のＩＰアドレスを利用して、要求５５８をネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０に送信してもよい。デバイスの要求５５８を受信すると、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０は、ＤＨＣＰサーバ５６２とインターフェースして（例えば、メッセージ交換５６５を介して）、デバイス５５２のＩＰアドレスを取得し（例えば、デバイスのエンドポイントアイデンティティ３０６を取得し）、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０は、応答５６８において、デバイスの割り当てられたＩＰアドレス／エンドポイントアイデンティティ（および任意で、以前に考察されたような他の情報）をデバイス５５２に返す。デバイス５５２は、デバイス５５２の割り当てられたＩＰアドレス／エンドポイントアイデンティティおよび他の情報を、例えば、デバイス５５２のセキュアストレージ３０８に記憶してもよい。メッセージフロー５５０のこの時点５７０で、デバイス５５２は、プロセス制御システムまたはオートメーションネットワーク内のデバイス５５２の構成されたデバイス識別情報またはタグによって認識されるか、または識別され、ノード通信ネットワーク４０２内のデバイス５５２の割り当てられたＩＰアドレス／エンドポイントアイデンティティによって認識されるか、または識別される。デバイスの構成された識別情報またはタグとデバイスのＩＰアドレス／エンドポイントアイデンティティとの間の関連付けは、マッピングデータベース４３５などの、マッピングデータベースまたは発見されたデバイスデータストアに記憶され、この関連付けは、以前に考察されたように、少なくともネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０にとってアクセス可能である。さらに、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０は、マッピングデータベースまたは発見されたデバイスデータストア内のデバイス５５２の状態を、「接続済み」、「アクティブ」、「利用可能」、またはデバイス５５２がアクティブで使用できることを示す何らかの好適な同等の状態に更新する。図１１に例示される例示的な実装態様では、発見されたデバイス／マッピングデータベースは、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサーバ５６０と統合されている。
したがって、メッセージフロー５５０のこの時点５７０では、デバイス５５２は、ノード通信ネットワーク４０２に「プラグイン」されている。つまり、デバイス５５２は、ノード通信ネットワーク４０２に接続されており、ネットワーク４０２の他のノードと通信するために利用可能である。接続５７０が完了すると、デバイス５５２は、デバイス５５２がネットワーク４０２に接続したことをシステムログサーバ５７２に通知し（例えば、参照符号５７５によって表されるように）、システムログサーバ５７２は、接続イベントを記録する。一例では、システムログサーバ５７２は、システムログサーバ４４２の一実施形態であり、デバイス５５２は、セキュリティ監査機能３１６を利用して、ログサーバ４４２に接続イベントの表示を提供する。
図１１では、デバイス５５２は、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０と通信することによって、割り当てられたＩＰアドレスを取得するように示されているが、これは、多くの可能な実施形態のうちの１つにすぎないことに留意されたい。例えば、デバイス５５２は、例えば、図１０の例示的なメッセージフロー５００においてデバイス５０２によって実施されるのと同様の様式で、ブロードキャスト発見ＤＨＣＰメッセージを利用することによって、デバイス５５２の割り当てられたＩＰアドレスを取得してもよい。別の例では、デバイス５５２に、ＤＨＣＰサーバ５６２のＩＰアドレスがベンチプロビジョニングされ、電源投入５５５されると、デバイス５５２は、ＤＨＣＰサーバ５６２と直接通信して、それにより、デバイス５５２のＩＰアドレスおよび関連付けられたパラメータを要求および／取得してもよい。もちろん、他の実施形態が可能である。
さらに図１１に関して、デバイス５５２がノード通信ネットワーク４０２に「プラグイン」または接続されたままである間、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０は、発見されたデバイスまたはマッピングデータベース（例えば、以前に考察されたように、ネットワークノードマネージャおよびＤＮＳサービス５６０と統合されているものとして図１１に例示されている、発見されたデバイス／マッピングデータベース４３５）内のデバイス５５２の状態および／またはステータスを追跡および更新する。メッセージフロー５５０では、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０は、例えばメッセージ交換５７８によって表されるように、デバイス５５２をポーリングし（例えば、定期的に、オンデマンドで、トリガーされたときなど）、ポーリングに応答して、デバイス５５２から現在の動作状態を受信する。例えば、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０は、デバイスの状態の更新についての知識を有する、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０の各デバイスに（例えば、発見されたデバイスまたはマッピングデータベースを介して）ポーリングしてもよい。さらにまたはあるいは（図１１に例示せず）、デバイス５５２は、自発的に、現在の状態および／またはステータスを、例えば、定期的に、および／またはデバイスの状態および／またはステータスが変化する（例えば、障害が発見される、デバイス５５２が診断を受ける、リブートするなど）ときのいずれかで、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０に提供してもよい。またさらにまたはあるいは、診断ツールが診断目的でオフラインでデバイス５５２を診るとき、セキュリティマネージャ（例えば、セキュリティマネージャ４４０）が、軽減される必要があり、かつデバイスの状態などに影響を与える、デバイス５５２に関連するセキュリティ異常を発見したときなどに、サードパーティデバイスが、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０にデバイス５５２の状態および／またはステータスの更新を提供してもよい（また、図１１に例示せず）。いずれにせよ、ネットワークノードマネージャ／ＤＮＳサービス５６０は、発見されたデバイスデータベース内の、デバイス５５２の状態および／またはステータスを更新する。
デバイス５５２がノード通信ネットワーク４０２に接続されている間、ネットワーク４０２の他のデバイスまたはノードは、デバイス５５２を発見し、デバイス５５２との通信を確立してもよい（例えば、「プラグアンドプレイ」の「…アンドプレイ」部分）。例示するために、デバイス５５２が、プロセス制御システムまたはオートメーションプラントのランタイム中にデバイス５５２が動作する際にデータを生成するフィールドデバイスである例示的なシナリオを考える。このシナリオでは、フィールドデバイス５５２およびコントローラデバイス５８０（例えば、図１１の「デバイスＢ」）は、産業プロセスプラントまたはオートメーションネットワークのランタイム中に動作して産業プロセスを制御するプロセス制御ループに含まれる。プロセス制御ループ、フィールドデバイス５５２、およびコントローラ５８０の構成は、構成データベース４２０に記憶され、フィールドデバイス５５２およびコントローラ５８０の各々に、この各々のデバイスタグまたは識別情報（例えば、構成データベース４２０で示されるような）が、それぞれプロビジョニングされており、ＤＨＣＰサーバ５６２によって一意のＩＰアドレスがそれぞれ割り当てられている。さらに、コントローラ５８０は、フィールドデバイス５５２によって生成されたデータを操作するように構成された１つ以上の制御モジュールまたはルーチンを記憶し（およびランタイム中に実行し）、そのような生成されたデータは、フィールドデバイスのデバイスタグによって、またはフィールドデバイス５５２と関連付けられた１つ以上のそれぞれのデータタグによって参照される。つまり、コントローラ５８０は、フィールドデバイス５５２（例えば、ホスト）によって生成されたランタイムデータのコンシューマ（例えば、クライアント）であるように構成されている。コントローラ５８０の構成、およびコントローラ５８０が実行するものとなる制御モジュールまたはルーチンの構成は、構成データベース４２０内で定義され、ランタイム動作中に記憶および実行のためにコントローラ５８０にダウンロードされ、および／または他の方法で提供される。このように、コントローラ５８０は、フィールドデバイス５５２と関連付けられたデバイスタグおよび／またはデータタグ（例えば、ダウンロードされる構成で提供されるような）の知識を有するが、コントローラ５８０は、ノード通信ネットワーク４０２内のフィールドデバイス５５２に割り当てられたＩＰアドレスについての先験的な知識を有していない。
したがって、ノード通信ネットワーク４０２を介してフィールドデバイス５５２との通信を確立するために、コントローラ５８０は、ノード通信ネットワーク４０２を介してフィールドデバイス５５２を発見する。具体的には、図１１に示されるように、コントローラ５８０は（例えば、コントローラ５８０で実行されるＤＮＳクライアントを介して）、例えば、コントローラ５８０にベンチプロビジョニングされたＤＮＳサーバ５６０のＩＰアドレスを利用し、かつＤＮＳサーバ５６０に、コントローラ５８０に認識されているフィールドデバイス５５２のデバイスタグおよび／またはデータタグを提供することによって、ＤＮＳサービスまたはサーバ５６０に、フィールドデバイス５５２（参照符号５８２によって表される）のＩＰアドレスを問い合わせる。問い合わせ５８２を受信すると、ＤＮＳサービス５６０は、マッピングデータベース／発見されたデバイスデータストアにアクセスして、フィールドデバイス５５２に割り当てられたＩＰアドレスを見つける。ＤＮＳサービス５６０は、フィールドデバイス５５２に割り当てられたＩＰアドレス、および／またはフィールドデバイスの現在のステータスの表示（参照符号５８５）を用いてコントローラ５８０に応答する。例えば、ＤＮＳサービス５６０は、フィールドデバイス５５２がアクティブであるときにのみフィールドデバイス５５２のＩＰアドレスを返してもよく、ＤＮＳサービス５６０は、フィールドデバイス５５２のＩＰアドレスとフィールドデバイスの現在の状態（例えば、アクティブ、一時的に停止など）の表示との両方を返してもよく、ＤＮＳサービス５６０は、フィールドデバイス５５２がネットワーク４０２などから切断されたという表示などを返してもよい。
実施形態では、問い合わせ５８２を受信すると、ＤＮＳサービス５６０は、コントローラ５８０およびフィールドデバイス５５２を、コントローラ５８０およびフィールドデバイス５５２のそれぞれのセキュリティクレデンシャル（例えば、キー、証明書など）を使用して認証してもよい。例えば、ＤＮＳサービス５６０は、発見されたデバイスデータベース４３５に記憶されたそれぞれのセキュリティクレデンシャルを利用することによって、セキュリティマネージャ４４０に、認証する、検証する、確認するなどのために問い合わせることによって、コントローラ５８０および／またはフィールドデバイス５５２を認証してもよい。
いずれにせよ、ＤＮＳサービス５６０から応答５８５を受信すると、コントローラ５８０は、プロセス制御ループの実行中にコントローラ５８０が通信するものとなるフィールドデバイス５５２を発見した。コントローラ５８０は、フィールドデバイスのＩＰアドレスを使用して（そしてフィールドデバイス５５２は、コントローラのＩＰアドレスを使用して）、制御ループを実行するためにおよび／または他の目的で、ノード通信ネットワーク４０２を介して、任意の好適な様式（例えば、この開示の他の箇所に記載されるような、直接メッセージング、クライアント／サーバタイプの通信、要求／応答、パブリッシュ／サブスクライブなど）で通信してもよい。実施形態では、コントローラ５８０およびフィールドデバイス５５２は、コントローラ５８０およびフィールドデバイス５５２のそれぞれのＩＰアドレスを利用して、参照符号５８８によって表されるように、コントローラ５８０およびフィールドデバイス５５２にデータおよび情報を通信させるネットワーク４０２を介してセキュリティ保護された通信セッションを確立する。例えば、コントローラ５８０およびフィールドデバイス５５２は、セキュリティクレデンシャル（セキュリティマネージャ４４０によって割り当てられ、かつデバイス５８０、５５２の各々にベンチプロビジョニングされていてもよい）を交換してもよく、セキュリティマネージャ４４０および／またはネットワークノードマネージャ５６０で証明書を検証してもよく、および／または通信セッションをセキュリティ保護するために他の関連付けられたアクションを取ってもよい。典型的には、コントローラ５８０およびフィールドデバイス５５２の各々は、セッションの確立およびテアダウン、ならびに通信セッションと関連付けられた他のイベント（図１１に示さず）をシステムログサーバ５７２に知らせる。
上記の例示的なシナリオは、クライアントデバイス５８０（例えば、デバイスＢ）を、コントローラであるものとして、かつホストデバイス５５２（例えば、デバイスＡ）を、フィールドデバイスであるものとして参照しており、両方とも同じプロセス制御ループに含まれるが、これは例示目的にすぎないことに留意されたい。実際、ノード通信ネットワーク４０２に接続された任意のタイプのクライアントデバイスは、同様のアプローチ（例えば、メッセージ交換５８２、５８５）を利用して、クライアントデバイスが消費するものとなるデータを作成する１つ以上のホストデバイスを発見してもよい。
ここで図９に戻ると、以前に考察されたように、ネットワークノードマネージャ４３２は、ノード通信ネットワーク４０２に付帯するかまたは接続したデバイスを発見し、デバイス識別情報（例えば、デバイスタグなどの一次デバイス識別情報、またはデータタグなどの二次デバイス識別情報）、およびマッピングデータベース／発見されたデバイスデータストア４３５内の発見されたデバイスのＩＰアドレスを記憶し、およびマッピングデータベース／発見されたデバイスデータストア４３５内の発見されたデバイスの更新された状態および／またはステータスを維持してもよい。例えば、ネットワークノードマネージャ４３２およびＤＨＣＰサーバ４３０が一体型ノードである実施形態では、ネットワークノードマネージャ４３２は、ＩＰアドレスについてのＤＨＣＰサーバ４３０のデバイスの問い合わせを受信することによって、新たに接続されたデバイスを発見する。ネットワークノードマネージャ４３２がＤＨＣＰサーバ４３０とは異なるノードであるとき、ＤＨＣＰサーバ４３０は、ネットワークノードマネージャ４３２および／またはＤＮＳサーバ４３８に、新たに接続されたデバイスおよびこれらのデバイスのそれぞれのデバイス識別情報／ＩＰアドレスの関連付けを通知してもよい。ＤＨＣＰサーバ４３０がネットワークノードマネージャ４３２またはＤＮＳサーバ４３８の一方のみに、新たに接続されたデバイス（およびこれらのデバイスのそれぞれのデバイス識別情報／ＩＰアドレスの関連付け）を通知すると、他方のノードは、新たに追加されたデバイスおよびこれらのデバイスのそれぞれのＩＰアドレスおよびデバイス識別情報について通知されたノードを問い合わせてもよい（例えば、定期的に、または必要に応じて他の方法で）。したがって、一般的に言えば、マッピング／発見されたデバイスデータベース４３５は、デバイス識別情報および対応するＩＰアドレス、ならびに更新されたデバイスステータスおよび状態情報を記憶してもよい。
実施形態では、マッピングまたは発見されたデバイスデータベース４３５はまた、キー、証明書、パスワードなどの、発見されたデバイスのうちの少なくともいくつかのセキュリティクレデンシャルも記憶する。セキュリティクレデンシャルのうちの少なくともいくつかは、セキュリティマネージャ４４０によって生成されていてもよく、セキュリティマネージャ４４０によって直接（例えば、ベンチプロビジョニングを介して）、発見されたデバイスデータベース４３５に記憶されていてもよい。さらにまたはあるいは、セキュリティクレデンシャルのうちの少なくともいくつかは、セキュリティマネージャ４４０によるデバイス発見中に、および／またはデバイス自体によって、発見されたデバイスデータベース４３５に記憶するためにネットワークノードマネージャ４３２に提供されてもよい。例えば、図１１を参照すると、デバイス５５２は、デバイス５５２のベンチプロビジョニングされたセキュリティクレデンシャルまたは情報（例えば、キー、証明書、パスワードなど）を、ネットワークノードマネージャ５６０に、ネットワークノードマネージャ５６０のＩＰアドレス５５８の要求と併せて提供してもよい。
ネットワークノードマネージャ４３２は、個々のデバイスのおよび複数のデバイス間のデバイスセキュリティを管理するために、発見されたデバイスデータベース４３５に記憶されたデバイスクレデンシャルおよび／またはセキュリティ情報を利用してもよい。例えば、ネットワークノードマネージャ４３２は、ノード通信ネットワークＬ１５に接続しようとしているホストデバイスのデバイスクレデンシャルを確認するかまたは検証してもよく、ネットワークノードマネージャ４３２は、クライアントデバイスのデバイスクレデンシャル（例えば参照符号５８２に従う、ホストデバイスのＩＰアドレスについてのクライアントデバイスの問い合わせと併せてなど）を確認するかまたは検証してもよく、ネットワークノードマネージャ４３２は、デバイスクレデンシャルを、デバイスのステータスについてデバイスをポーリングすることと併せて確認するかまたは検証してもよい（例えば、図１１の参照符号５７８）、などである。さらにまたはあるいは、ネットワークノードマネージャ４３２は、セキュリティマネージャ４４０に依存して、例えば、セキュリティマネージャ４４０に確認、検証、および他のセキュリティタスクを実施するように依頼することによって、デバイスクレデンシャルおよびセキュリティ情報を確認および／または検証してもよい。
もちろん、クライアントデバイスおよびホストデバイスは、クライアントデバイスおよびホストデバイスのそれぞれのセキュリティクレデンシャルまたは情報を利用して、図１１に示されるセッション確立５８８でのように、ノード通信ネットワーク４０２を介して通信セッションを確立してもよい。例えば、ベンチプロビジョニング中にクライアントデバイスおよびホストデバイスに、クライアントデバイスおよびホストデバイスのそれぞれのセキュリティクレデンシャルを提供することに加えて、セキュリティマネージャ４４０はまた、プロビジョニング後に、例えば、デバイスがネットワーク４０２に接続するとき、および／またはデバイスがネットワーク４０２に接続したままである間、それぞれのキーを管理し、証明書を検証してもよい。デバイスが、正常に検証することまたは正常に確認されることに失敗した場合、デバイスは、隔離され、デバイスのセキュリティクレデンシャルおよび／または情報が、例えば手動で、解決されるまで、ノード通信ネットワーク４０２の他のノードと通信することを妨げられてもよい。
そのようなセキュリティ手法は、物理的なデバイスを容易に交換することを有利に可能にする。例えば、物理的な交換用デバイスは、交換するデバイスにプロビジョニングされたセキュリティクレデンシャルがベンチプロビジョニングされるだけで済む。したがって、以前のデバイスのデバイスタグおよびセキュリティクレデンシャルを使用することによって、プロセス制御システム内で物理的交換デバイスが識別されると、本明細書に記載される手法を使用することによって、物理的交換用デバイスは、交換するデバイスと同じ設定で自動的に構成され、プラグアンドプレイすることができる。
図１２は、該セキュリティ手法、および／または、それらのセキュリティ手法および／または本明細書の他の箇所に記載される態様などの、産業プロセスプラントまたはオートメーションシステムのノード通信ネットワークのノードを管理するためのシステムの態様、のうちの少なくともいくつかを例示する、例示的なセキュリティアーキテクチャ６００のブロック図を描示している。セキュリティアーキテクチャ６００は、図９のシステム４００または他の好適なシステムのデバイスおよび／またはノードに利用されてもよい。例えば、セキュリティアーキテクチャ６００は、図１の高多用途フィールドデバイス１０をセキュリティ保護するために、および／または図８に関して上で考察されたセキュリティ機能のいずれか１つ以上と併せてもしくは協調して、利用されてもよい。ただし、説明を容易にするために、限定目的ではなく、アーキテクチャ６００は、図８のセキュリティ機能および図９のシステム４００を同時に参照して記載される。
図１２に示されるように、アーキテクチャ６００は、セキュリティ目的で、ホストデバイス６０８およびクライアントデバイス６１０と通信し得るセキュリティマネージャ６０５を含む。例示的な一実装態様では、セキュリティマネージャ６０５は、図９のセキュリティマネージャ４４０の一実施形態であり、ホストデバイス６０８は、デバイスまたはシステム１０、Ｄ１～Ｄｎ、４１８、４２２、４２５、４２８のうちの１つの一実施形態であり、クライアントデバイス６１０は、デバイスまたはシステム１０、Ｄ１～Ｄｎ、４１８、４２２、４２５、４２８のうちの別の１つの一実施形態である。図１２に例示される例では、デバイス６０８、６１０が、産業プロセスプラントまたはオートメーションネットワークのランタイム動作中に動作している間、クライアントデバイス６１０は、ホストデバイス６０８によって生成または作成されるデータのコンシューマである。例えば、ホストデバイス６０８は、図１１のフィールドデバイス５５２であってもよく、クライアントデバイス６１０は、図１１のコントローラ５８０であってもよい。
セキュリティマネージャ６０５は、そのようなデバイスのベンチプロビジョニング中に、例えば、そのようなデバイスが産業プロセスプラントまたはオートメーションシステム内のランタイム動作のためにまだ電源投入されていないとき、およびそのようなデバイスがネットワーク４０２に未接続である間に、ノード通信ネットワーク４０２に接続するものとなる産業プロセスプラントまたはオートメーションシステムのデバイスのそれぞれのセキュリティクレデンシャルを生成するか、または他の方法で決定するプロビジョニングエンジン６１２を含む。プロビジョニングエンジン６１２は、そのようなデバイスのプロビジョニングされたクレデンシャルをクレデンシャルデータストア６１５に記録するか、または記憶する。典型的には、ベンチプロビジョニングは、そのようなデバイスがプロセスプラントまたはオートメーションシステムにオンサイトで配置されているときに発生するが、ベンチプロビジョニングは、そのようなデバイスが製造工場、ステージングサイトなどに配置されているときなど、ノード通信ネットワーク４０２に接続する目的でのそのようなデバイスの電源投入前にいつでも発生し得る。
プロビジョニングエンジン６１２は、セキュリティマネージャ６０５のユーザーインターフェースを介して提供され得る、および／またはプロビジョニングを管理するために利用される他のデバイス（例えば、ハンドヘルドコンピューティングデバイスまたは他のタイプのツール）のユーザーインターフェースに他の方法で露出され得るかまたは提供され得るベンチプロビジョニングアプリケーション６１８と連動して動作する。例えば、セキュリティマネージャ６０５は、ベンチプロビジョニングアプリケーション６１８のインスタンスを様々なユーザー操作のコンピューティングデバイスまたはツールにダウンロードしてもよく、セキュリティマネージャ６０５は、ベンチプロビジョニングを、様々なユーザー操作のコンピューティングデバイスまたはツールなどにとってアクセス可能であるサービスとしてホストしてもよい。一般的に言えば、ベンチプロビジョニングアプリケーション６１５は、デバイスセキュリティクレデンシャルを定義、生成、表示、および管理するため、および／またはセキュリティクレデンシャルをデバイスにプロビジョニングすることに関連する他のタスクを実行するために、セキュリティマネージャ６０５へのユーザーのアクセスを提供する。
セキュリティマネージャ６０５はさらに、デバイスがネットワーク４０２に相互に接続しようとしている間、および産業プロセスプラントまたはオートメーションシステムのランタイム動作中に、デバイスのセキュリティクレデンシャルを典型的に管理する、クレデンシャル管理エンジン６２０を含む。例えば、クレデンシャル管理エンジン６２０は、様々なデバイスを認証するかまたは確認し、様々な要求デバイスにキーを提供し、証明書を検証するなどしてもよい。このように、クレデンシャル管理エンジン６２０は、クレデンシャルデータストア６１５にアクセスしてもよい。典型的には、必ずしも必要ではないが、クレデンシャル管理エンジン６２０は、例えばユーザー入力なしで、自動的に動作する。
一実施形態では、プロビジョニングエンジン６１２、ベンチプロビジョニングアプリケーション６１８、およびクレデンシャル管理エンジン６２０の各々は、セキュリティマネージャ６０５のそれぞれのタスクおよび／または機能を実施するために、セキュリティマネージャ６０５の１つ以上のメモリに記憶され、かつセキュリティマネージャ６０５の１つ以上のプロセッサによって実行可能であるコンピュータ実行可能命令のそれぞれのセットを含む。
ホストデバイス６０８は、ホストデバイス６０８のメモリのうちの１つ以上に、ホストデバイス６０８の１つ以上のプロセッサによって実行されると、ホストデバイス６０８がセキュリティマネージャ６０５と通信することを可能にする、１つ以上のルーチンまたはアプリケーション６２２を記憶している。同様に、クライアントデバイス６１０は、クライアントデバイス６１０のメモリのうちの１つ以上に、クライアントデバイス６１０の１つ以上のプロセッサによって実行されると、クライアントデバイス６１０がセキュリティマネージャ６０５と通信することを可能にする、１つ以上のルーチンまたはアプリケーション６２５を記憶している。例えば、ホストデバイス６０８は、例えばホストデバイス６０８のベンチプロビジョニング中に、プロビジョニングエンジン６１２から、ホストデバイス６０８のデバイス識別情報（例えば、ホストデバイス６０８のデバイスタグ、任意の関連付けられたデータタグなど）、およびホストデバイス６０８の関連付けられたセキュリティクレデンシャルを取得するプロビジョニングルーチン６２２ａを含んでもよい。プロビジョニングルーチン６２２ａによって取得された情報は、ホストデバイス６０８の１つ以上のメモリ（図１２に示さず）に記憶される。ホストデバイス６０８が高多用途フィールドデバイス１０などの高多用途フィールドデバイスである例示的な一実装態様では、プロビジョニングルーチン６２２ａは、デバイスプロビジョニング機能性３１４を含んでもよく、取得されたデバイス識別情報および／またはセキュリティクレデンシャルは、例えば、セキュアプログラムストレージ３０８に記憶されてもよい。
同様に、クライアントデバイス６１０は、例えばクライアントデバイス６１０のベンチプロビジョニング中に、クライアントデバイス６１０のデバイス識別情報（例えば、クライアントデバイス６１０のデバイスタグ、任意の関連付けられたデータタグなど）、およびクライアントデバイス６１０の関連付けられたセキュリティクレデンシャルを取得するプロビジョニングルーチン６２５ａを含んでもよい。さらに、クライアントデバイス６１０のプロビジョニングルーチン６２５ａはまた、ホストデバイス６０８を含む、クライアントデバイス６１０がランタイム中に消費および操作するランタイムデータを作成する任意のホストデバイスのそれぞれのデバイス識別情報（例えば、デバイスタグ、関連付けられたデータタグなど）を取得してもよい。プロビジョニングルーチン４２０ａによって取得された情報は、クライアントデバイス６１０の１つ以上のメモリ（図示せず）に記憶される。
プロビジョニング中以外の時間に、例えば、ノード通信ネットワーク４０２に接続するプロセス中、および／またはノード通信ネットワーク４０２に接続されている間、ホストデバイス６０８は、ホストデバイス６０８にセキュリティマネージャ６０５のクレデンシャル管理エンジン６２０からキー（例えば、秘密キー、公開キーなど）を要求させるルーチン６２２ｂを実行してもよい。例えば、キー要求ルーチン６２２ｂは、セキュア通信機能３１２に含まれてもよい。同様に、クライアントデバイス６１０は、クライアントデバイス６１０にクレデンシャル管理エンジン６２０からキー（例えば、秘密キー、公開キーなど）を要求させるキー要求ルーチン６２５ｂを実行してもよい。さらに、ネットワーク４０２に接続するプロセス中、およびネットワーク４０２に接続されている間、認証、確認、検証、および／または他のタイプのクレデンシャル評価のために、ホストデバイス６０８およびクライアントデバイス６１０の各々は、セキュリティマネージャ６０５のクレデンシャル管理エンジン６２０とインターフェースして、例えば記憶されたクレデンシャル６１５にアクセスすることによって、同じことを達成するためにそれぞれのクレデンシャル評価ルーチン６２２ｃ、６２５ｃを実行してもよい。例えば、ホストデバイス６０８およびクライアントデバイス６１０がそれぞれの参加ルーチン６２８、６３０を実行して、ノード通信ネットワーク４０２にそれぞれセキュアに参加し、それにより、通信経路またはさらには通信セッション６３２を確立することができるとき、少なくともいくつかのデバイスセキュリティルーチン、またはアプリケーション６１２ｂ、６１２ｃ、６２０ａ、６２０ｃが実行されてもよい。例えば、ホストデバイス６０８は、セキュリティ保護された通信セッション６３２を確立するために、図８に関して考察されたセキュリティ機能および／またはセキュリティプロトコル（例えば、３０６、３１０、３１２など）のうちのいずれか１つ以上を利用してもよい。
図１２では、ホストデバイス６０８のアプリケーションまたはルーチン６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃ、６２８は、個別の相違するアプリケーションまたはルーチンとして例示されているが、これは、考察の目的を明確にするためにすぎないことに留意されたい。実際、ホストデバイスアプリケーション／ルーチン６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃ、６２８の機能性は、より少ないまたはより多くの数の個別の相違するアプリケーションまたはルーチンを使用して実装されてもよい。同様に、クライアントデバイスアプリケーション／ルーチン６２５ａ、６２５ｂ、６２５ｃ、６３０の機能性は、より少ないまたはより多くの数の個別の相違するアプリケーションまたはルーチンを使用して実装されてもよく、セキュリティマネージャ６１２、６１５、６２０によって提供される様々な機能性は、より少ないまたはより多くの数の個別の相違するエンジン、アプリケーション、またはルーチンを使用して実装されてもよい。
ここで図１３に目を向けると、いくつかの実施形態では、ノード通信ネットワーク４０２は、複数のネットワークノードマネージャ４３２を含んでもよく、ネットワークノードマネージャ４３２のうちの少なくともいくつかは冗長であり、バックアップネットワークノードマネージャとして機能してもよく、および／またはネットワークノードマネージャ４３２のうちの少なくともいくつかは、本質的に分散していてもよい。例えば、図１３は、産業プロセス制御またはオートメーションシステムのノード通信ネットワークのノードを管理するための例示的なシステム６５０の構成を例示しており、ここで、システム６５０は、複数の分散ネットワークノードマネージャ６５２、６５５、６５８を含む。システム６５０は、システム４００の一実施形態であってもよく、説明を明確にするために図９を同時に参照しながら本明細書で考察される。ただし、産業プロセス制御またはオートメーションシステムのノード通信ネットワークのノードを管理するための他のシステムは、本明細書に記載される原理および手法を使用して、複数の冗長および／または分散ネットワークノードマネージャ６５２～６５８を容易に組み込むことができることを理解されたい。
図１３に示されるように、各ネットワークノードマネージャ６５２～６５８は、ノード通信ネットワーク６６０のバックボーンを介して、１つ以上のＤＨＣＰサーバ６６２、１つ以上のＤＮＳサーバ ６６５、１つ以上のセキュリティマネージャ６６８、１つ以上のログサーバ６７０などの、システム６５０の他のタイプの管理ノードに通信可能に接続されている。さらに、各ネットワークノードマネージャ６５２～６５８は、それぞれ、ホストデバイス６７２、６７５、６７８の異なるセットにサービス提供し、ホストデバイス６７２、６７５、６７８の異なるセットは、相互に排他的なセットである。このように、各ネットワークノードマネージャ６５２～６５８は、例えばこの各ネットワークノードマネージャのそれぞれのマッピングデータベースを介して、この各ネットワークノードマネージャのホストデバイス６７２、６７５、６７８のそれぞれのセットに含まれる各ホストデバイスのデバイスタグ、ＩＰアドレスまたはエンドポイント識別情報、ステータス、および任意でセキュリティ情報を管理する。このように、第１のネットワークノードマネージャによって管理されないデバイスのエンドポイント識別情報のために第１のネットワークノードマネージャで受信される問い合わせは、ノード通信ネットワーク６００を介して、デバイスを管理する別のネットワークノードマネージャにルーティングされてもよい。いくつかの実施形態では、ネットワークノードマネージャ６５２～６５８のうちの１つ以上は、このネットワークノードマネージャのそれぞれのマッピングデータベースの少なくとも一部分をノードマネージャ６５２～６５８の少なくとも１つの他のノードマネージャと共有（および更新）してもよく、その結果、ノードマネージャの少なくとも１つの他のノードマネージャは、管理ネットワークノードマネージャと対話する必要なく、管理されないデバイスの問い合わせにサービス提供してもよい。
さらに、ノード通信ネットワーク４０２は、時間同期を利用して、デバイスＤ１～Ｄｎ（高多用途フィールドデバイス１０などの１つ以上の高多用途デバイスを含み得る）およびノード４１８、４２０、４２２、４２５、４２８、４３０、４３２、４３５、４３８、４４０、４４２間などの、ネットワークコンポーネントまたはノード間で、クロックを同期させてもよい。産業プロセスを安定かつ安全に保つために、プロセス制御が、特定の時間に、または特定の時間窓内で特定の情報が送信および／または受信されることを必要とするため、ノード間の時間同期は、特に重要である。例えば、ＮＴＰ（ネットワーク時間プロトコル）、ＰＴＰ（高精度時間プロトコル）、および／または他の好適な時間同期手法を利用して、ノード通信ネットワーク４０２のノード間でクロックを同期させてもよい。
ネットワークリソース管理
プラント１００のノード通信ネットワーク８０は、一部にはノード通信ネットワーク８０がＩＰベースのネットワークを使用するため、極めて柔軟であるが、プロセスまたは工場オートメーション制御環境に実装されるＩＰベースのネットワークは、典型的なまたは従来のプロセスまたは工場オートメーション制御ネットワークでの関心事であり得る要因の考慮を必要とする。例えば、ＩＰベースのネットワークの自己ルーティングの性質は、適正な管理がないと、ネットワークが、通常の、過負荷の、および障害のシナリオ下で、異なったおよび／または予測できない挙動をすることとなることを意味する。一例として、高負荷および競合のシナリオ下では、ＩＰベースのネットワークは、パケットをドロップまたは遅延させ得る。パケットが遅延またはドロップすると、監視および制御アプリケーションのパフォーマンスは、結果として生じる遅延およびジッタによって悪影響を受けることとなる。したがって、プロセスまたは工場オートメーション制御ネットワークでネットワーク設計を実施するとき、様々なネットワーク条件の下でアプリケーション（例えば、監視および制御アプリケーション、状態監視アプリケーションなど）がどのように影響を受けるかを知ることが重要である。具体的には、既存のおよび新しいアプリケーション要件の両方をサポートするために必要なサービス品質（ＱｏＳ）を提供すると同時に、従来のフィールドデバイス２２４、従来のＩ／Ｏデバイス２２２、および高多用途フィールドデバイス８２の組み合わせをサポートすることも重要である。
ＩＰベースのネットワークが様々なトポロジーをサポートするように構成可能であることもまた重要である。例えば、ノード通信ネットワーク８０は、アダプタデバイス１３０によってＡＰＬネットワークアーキテクチャ８９２に結合された高多用途フィールドデバイス８２および従来のフィールドデバイス２２４の両方を含む、図３に表されるものなどの従来の工場オートメーションまたはプロセスオートメーショントポロジーをサポートするべきである。通信ネットワーク８０は、図４に描示されるものなどの、従来の工場またはプロセスオートメーショントポロジーの上でまたはこのトポロジーと並行して作動するエッジトポロジーをサポートするべきであり、スケジューリング、資産監視、分析、シミュレーション、および他の機能などの計画情報統合をサポートする。すなわち、通信ネットワーク８０は、一方では、高多用途フィールドデバイス８２および／または従来のフィールドデバイス２２４（アダプタデバイス１３０を介して）と、他方では、上述したように、１つ以上のエッジゲートウェイ１６６を介して、クラウドベースのクライアントアプリケーション１８２を含む様々なアプリケーションと、の間の通信を容易にするように構成可能であるべきである。さらに、通信ネットワーク８０は、図５に描示されるものなどの、オートメーション計装と並行して作動し得、かつ例えば、状態ベースの監視（例えば、エネルギー監視、機器およびデバイス監視、およびプロセス監視）に使用され得るクラウドトポロジーをサポートするべきである。そのようなシステムでは、上述したように、監視システムは、プラント１００から１つ以上のクラウドベースのアプリケーション１８２にデータを送信してもよく、アプリケーション１８２は、分析を実施し、データおよび／または推奨事項をユーザーに、および／またはコントローラ１４０などのプロセス制御ネットワーク２００の要素に返信する。
ノード通信ネットワーク８０はまた、図６に描示されるものなどの従来のネットワーキング環境と、図７に表されるものなどの平坦化されたネットワーキング環境と、の両方での通信を容易にするように構成可能であるべきである。従来のネットワーキング環境では、高多用途フィールドデバイス８２および従来のフィールドデバイス２２４は（アダプタデバイス１３０を介して）、コントローラ１４０またはＩ／Ｏデバイス２１２に、コントローラ１４０によって使用するための、および／またはコントローラ１４０またはＩ／Ｏデバイス２１２によって転送されたデータを受信し得る他のアプリケーションによって使用するためのデータを送信する。平坦化されたネットワーキング環境では、高多用途フィールドデバイス８２および従来のフィールドデバイス２２４の各々は、通信ネットワーク８０を介して、データを他のデバイス（例えば、コントローラ１４０）およびアプリケーション（例えば、エンジニアリングステーション２０２上、アプリケーションステーション２０４上、オペレータステーション２０６上、またはクラウド１６８内で動作する）に直接送信する。
従来のネットワーキング環境に実装されているか、または平坦なネットワーキング環境に実装されているかに関わらず、高多用途フィールドデバイス８２および従来のフィールドデバイス２２４からプロセス制御ネットワーク２００の様々なアプリケーションおよびデバイスに流れる一部のデータは他のデータよりもタイムセンシティブであるため、通信ネットワーク８０は、そのようなタイムセンシティビティを考慮するように構成されなければならない。例えば、コントローラ１４０で動作するいくつかの制御モジュール（すなわち、制御ルーチンまたは制御ルーチンの部分）は、他の制御モジュールよりもはるかに頻繁に、および／またはプロセスのリアルタイム制御を実施していない状態監視アプリケーションよりも頻繁に、特定のデータを必要とし得る。したがって、通信ネットワーク８０は、様々なデバイスおよびアプリケーションへの、および様々なデバイスおよびアプリケーションからの様々なデータタイプの送信をサポートしながら、遅延の影響を受けにくいデータよりもタイムクリティカルおよびタイムセンシティブなデータを優先することが重要である。
図３～７を参照して上述したように、通信ネットワーク８０は、互いに、および様々な高多用途フィールドデバイス８２、アダプタデバイス１３０、コントローラ１４０、ワークステーション２０６、１４５、２０２、２０４、エッジゲートウェイ１６６、および／またはクラウド１６８に（例えば、ファイアウォールデバイス１６２を介して）、ＡＰＬバス８８（例えば、イーサネット）によって結合されたＡＰＬ電源スイッチ８４およびＡＰＬフィールドスイッチ８６を含むＡＰＬネットワークアーキテクチャ８９２を使用して、ＩＰベースのネットワークとして実装されている。ＡＰＬ電源スイッチ８４およびＡＰＬフィールドスイッチ８６は、フィールドデバイス８２および２２４への、およびフィールドデバイス８２および２２４からの、および様々なアプリケーションへの、および様々なアプリケーションからのデータの通信を容易にする。いくつかの実施形態では、ＡＰＬ電源およびフィールドスイッチ８４および８６は、送信元から宛先へのデータの通信を容易にするために、様々な他のスイッチ（例えば、図３に描示されるＬ２スイッチ）と協調してもよい。
また、上述したように、通信ネットワーク８０は、フィールド計装とアプリケーションとの間の通信を容易にすることに加えて、クライアント／サーバ通信およびパブリッシュ／サブスクライブ通信の両方をサポートし、オープンプラットフォーム通信（ＯＰＣ）統合アーキテクチャ（ＵＡ）サーバ（例えば、フィールド計装）とＯＰＣ ＵＡクライアント（例えば、コントローラ）との間のインターネットコネクティビティを可能にし、それらの各々は、様々なインスタンスでクライアントまたはサーバであってもよい。通信ネットワーク８０は、ユーザーデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）および伝送制御（ＴＣＰ）通信モードの両方をサポートする。クライアント／サーバ通信セッションでは、ホストと単一の特定のデバイスとの間で有向通信が発生する。送信元デバイスおよび宛先デバイスのアドレスは、固有であるとともに明確であり、すべてのクライアント／サーバ要求は、通信される要求データおよび応答データの両方を指定する。一方、パブリッシュ／サブスクライブ通信では、新しい値（例えば、測定値、状態値など）が、必要な頻度でのみサーバ（例えば、デバイス）から送信される。例えば、高多用途フィールドデバイス８２からコントローラ１４０に公開されたパラメータに関して、パラメータは、制御アクションが、測定されない外乱、または設定値の変化への応答を補正することを可能にするために必要な頻度で送信されてもよい。
通信ネットワーク８０は、高多用途フィールドデバイス８２と協調して、様々なユースケースをサポートするように構成されている。もちろん、主なユースケースは、制御のユースケースであり、高多用途フィールドデバイス８２および従来のフィールドデバイス２２４が（後者の場合、アダプタデバイス１３０を介して）コントローラ１４０と、および／またはオペレータステーション２０６と通信して、プロセスプラント１００の制御を容易にすることを可能にする。従来のプロセスプラント通信ネットワークでは、フィールドデバイスは、それぞれのコントローラとのみ通信し、オペレータステーションは両方とも、コントローラから必要なパラメータデータを受信し、コントローラを介してフィールドデバイスに新しい設定点データを送信するが、通信ネットワーク８０は、直接、オペレータステーション２０６と高多用途フィールドデバイス８２および従来のフィールドデバイス２２４との間の通信を容易にするように構成されてもよい。具体的には、通信ネットワーク８０は、特定のフィールドデバイスがそのデータの複数のコンシューマにパラメータデータを同時に公開できるようにするように構成可能である。したがって、バルブは、例えば、パラメータデータをコントローラ１４０およびオペレータステーション２０６の両方に公開してもよく、このことは、データの反復送信を排除することによって帯域幅を節約することができる。つまり、単一の送信は、従来の制御ネットワークに典型的であるように、コントローラ１４０からオペレータステーション２０６へのデータの第２の送信を必要とせずに、コントローラ１４０およびオペレータステーション２０６の両方にデータを通信することができる。
通信ネットワーク８０はまた、デバイスの構成を含む、プラント資産管理（ＰＡＭ）を改善することができる。ＰＡＭシステムは、デバイスを構成およびプロビジョニングし、展開後のデバイスに対して診断を行い、デバイスアラートを監視し、および他の機能のために使用される。例えば、ＰＡＭシステムは、フィールドデバイス８２および／または２２４から状態監視データを受信して、デバイスが、誤動作しているとき、較正を必要としているときなどを判定してもよい。
産業用ＩｏＴ（モノのインターネット）プラットフォームもまた、本明細書に記載されるような通信ネットワーク８０の実装態様から利益を受けることができる。プロセスプラント１００内の幅広いパラメータを監視するために、連続的な状態監視のための産業用ＩｏＴプラットフォームが展開されてもよい。そのようなシステムは、項目の中でもとりわけ、エネルギー消費、機器およびデバイスの機能／パフォーマンス、およびプロセスパフォーマンスなどの機能を監視してもよい。そのようなシステムは、典型的には、プロセスプラント１００全体のデバイスのアレイから収集された様々なパラメータを入力として使用して動作する。従来のシステムでは、連続的な監視を実施する産業用ＩｏＴプラットフォームは、コントローラ１４０および／またはオペレータステーション２０６やプラント資産管理デバイス１４５などの１つ以上の他のデバイスを介して、フィールドデバイスから間接的にデータを受信する。ただし、本明細書に記載されるシステムでは、これらの産業用ＩｏＴプラットフォームは、直接の要求によって、またはパブリッシュ／サブスクライブを使用して（すなわち、データにサブスクライブすることによって）のいずれかで、データを中継するための中間デバイスのプログラミングを必要とせずに、データのソースであるデバイスから直接データを受信してもよい。
他のプロセスを、本明細書に記載される通信ネットワーク８０によって同様に容易にすることができる。例えば、データロギングは、エネルギーの収集およびデータの監視を合理化することによって可能になり得、メータリングは、インテリジェントなメータ読み取りシステムからのデータの収集と、例えば、エッジゲートウェイ１６６および／またはクラウド１６８を介した処理アプリケーションへのデータの送信と、を合理化することによって可能になり得、環境監視は、ＮＯｘ、ＳＯｘ、および規制への準拠のために監視および報告されなければならない他の排出または潜在的な排出を監視するセンサからのデータの収集を合理化することによって可能になり得る。
理解されるであろうように、従来の監視および制御データと、上記のユースケースに記載したものなどの他の非従来型データと、の両方を同じネットワーク上に実装すると、個々のデバイスとコントローラとの間でのみデータを通信する従来の制御ネットワークの場合には存在しない遅延やパケットのドロップなどの問題をもたらし得、それに対してそのようなデータの送信がスケジュールされ、コントローラによって特別に要求され、または優先度を高くするために他の方法で厳密に制御される、デバイスからコントローラで（またはコントローラからデバイスで）、レイテンシセンシティブなデータが適時な様式で受信される。１つの課題は、スケジュールされたネットワークトラフィック（例えば、フィールドデバイスとコントローラとの間で送信される監視および制御データ）とスケジュールされないトラフィック（例えば、デバイスおよびアプリケーション間および同士で送信される状態監視や他のデータ）との両方に、同じネットワーク上で対応することである。
そのような問題に対処し、および／またはそのような問題を防止するために、通信ネットワーク８０は、ネットワークリソース管理コンポーネント８００を含む。図１４を参照すると、概ね、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、物理ネットワーク（例えば、ＡＰＬバス８８）を介して様々な物理ネットワークデバイス（例えば、ＡＰＬ電源スイッチ８４およびＡＰＬフィールドスイッチ８６）と相互作用して、ネットワークリソース（例えば、帯域幅およびスケジューリング）を管理し、それにより、管理されるネットワークトラフィック（ネットワークリソース管理コンポーネント８００が認識している、スケジュールされたネットワークトラフィックなどのネットワークトラフィック）、および管理されないネットワークトラフィック（ネットワークリソース管理コンポーネント８００が認識していない、スケジュールされない要求・応答ネットワークトラフィックなどのネットワークトラフィック）の両方の通信を容易にする。様々な実施形態では、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、ＡＰＬ電源スイッチ８４などの特定のデバイスに集中化されてもよいか、またはコントローラ１４０内などの様々なＡＰＬ電源スイッチ８４およびＡＰＬフィールドスイッチ８６において通信ネットワーク８０全体に分散されてもよい。つまり、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、特定の物理コンポーネントで具現化されるか、または様々な物理コンポーネント全体に分散される論理コンポーネントであってもよい。例えば、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、Ｉ／Ｏデバイス２１２に、コントローラ１４０に、スイッチに、または個別のハードウェアエンティティとして実装されてもよく、実際、様々なハードウェアエンティティ（例えば、複数のコントローラ１４０および／または複数のＩ／Ｏデバイス２１２など）間で分散されてもよい。
ネットワークリソースを管理して、管理されるネットワークトラフィックおよび管理されないネットワークトラフィックの両方の通信を容易にすることによって、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、スケジュールされたおよび／または優先度の高いネットワークトラフィックが過度にまたは許容できない遅延のないこのネットワークトラフィックの宛先に到達することを保証しながら、様々なデバイスとアプリケーションとの間の様々なモードでの通信を容易にする。これには、少なくとも、高多用途フィールドデバイス８２と別の高多用途フィールドデバイス８２との間のネットワークトラフィック、高多用途フィールドデバイス８２とコントローラ１４０との間のネットワークトラフィック、高多用途フィールドデバイス８２と他の複数の他の高多用途フィールドデバイス８２との間のネットワークトラフィック、高多用途フィールドデバイス８２とワークステーション上で動作する１つのアプリケーション（プロセス制御ネットワーク８０上の、エッジゲートウェイ１６６を介した、クラウドベースのアプリケーション１８２）の間のネットワークトラフィック、高多用途フィールドデバイス８２とワークステーション上で動作する複数のアプリケーションとの間のネットワークトラフィックを含む。
ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、タイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ）を使用して、またはＴＳＮを使用せずにかのいずれかで、実装されてもよい。各実装態様について、以下に記載する。
ＴＳＮベースのネットワーク管理
ＴＳＮベースのネットワーク管理は、ＴＳＮベースのネットワークリソース（例えば、デバイスおよびアプリケーション）を管理すると同時に、非ＴＳＮリソースが同じネットワークにアクセスすることを可能にすることを必要とする。つまり、ＴＳＮベースのネットワーク管理は、管理されるネットワークトラフィックおよび管理されないネットワークトラフィックの両方の通信を容易にする。このネットワーキングスキームの一部として、ＴＳＮネットワークデバイスおよびアプリケーションは、優先度を認識する必要があり、ネットワークリソースは、タイムクリティカルなデータを、データが送信元から宛先に転送される際に、最小のブロッキングで送信することを可能にする様式で割り当てられなければならない。
ＴＳＮベースのネットワークリソース管理コンポーネント８００は、規則およびトラフィックタイプに従ってデータ送信を優先順位付けする。例えば、いくつかの実装態様では、表１に表されるように、ＴＳＮベースのネットワークに概ね関連付けられたデフォルトのトラフィックタイプに基づいて、優先度が割り当てられる。
Figure 2022046438000002
ただし、工場オートメーションまたはプロセス制御プラント（例えば、プラント１００）に実装される場合、平均的なネットワークに存在し得る同じタイプのトラフィックに基づいて優先度を割り当てる必要はない。代わりに、例として、これに限定されないが、優先度は、工場オートメーションまたはプロセス制御環境に存在し得る特定のタイプのネットワークトラフィックに基づいて割り当てられてもよい。表２は、トラフィックタイプおよび優先度の例示的なリストであるが、優先度の各々と関連付けられたトラフィックタイプは、システムオペレータのニーズに応じて割り当てられてもよいことを認識することができる。
Figure 2022046438000003
表２を参照すると、工場オートメーションコントローラまたはプロセスコントローラによって使用される一部のデータは、他のデータよりもタイムセンシティブであり得る。そのようなオートメーションプロセスに精通している人が理解するように、データは頻繁に実行される制御ループの一部であるか、もしくは小さな変化が非常に迅速に特大の影響を与え得るため、またはデータが、例えば、危険な状況を防止するかもしくは軽減するために、イベントに迅速に応答しなければならない安全システムの一部であるため、そのようなデータは、よりタイムセンシティブであり得る。コントローラによって使用される他のデータは、例えば、低い頻度で実行される制御ループの一部であるため、または小さな外乱に応答して突然の変化を呈さないプロセスに関して、遅延の増加に対する感度がやや低くなり得る。
いずれにせよ、プラント１００内の様々なタイプのデータは、ネットワークリソース管理コンポーネント８００によって実装されるＴＳＮベースのネットワーキングスキーム内で異なる優先度レベルを割り当てられてもよい。ネットワークスキームに従ったデータの優先順位付けは、高多用途フィールドデバイス８２、アダプタデバイス１３０、ＡＰＬ電源スイッチ８４、ＡＰＬフィールドスイッチ８６などのＴＳＮベースのデバイスのアウトバウンドポート８１８で実行される。もちろん、データを送信するあらゆるＴＳＮベースのデバイスが、対応するアウトバウンドポート８１８を有してもよい。
図１５は、例示的なアウトバウンドポート８１８を描示している。データは、入力８１９を介してアウトバウンドポート８１８に入り、キュー選択ユニット８２０によって、複数のキュー８２２Ａ～８２２Ｎのうちの１つに配置される。キュー選択ユニット８２０は、データの優先度および／またはデータのタイプに基づいて、キュー８２２Ａ～８２２Ｎのどれに特定のデータを配置するかを決定してもよい。実施形態では、キュー８２２Ａ～８２２Ｎの各々は、特定の優先度レベルに対応してもよく、優先度レベルの各々は、キュー８２２Ａ～８２２Ｎのうちの１つと関連付けられてもよい。他の実施形態では、キュー８２２Ａ～８２２Ｎの各々は、特定の優先度レベルに対応してもよいが、キュー８２２Ａ～８２２Ｎの複数のキューは、優先度レベルの関連付けられた１つと関連付けられてもよい。つまり、各優先度レベルは、キュー８２２Ａ～８２２Ｎの単一のキューに割り当てられてもよいし、キュー８２２Ａ～８２２Ｎの複数のキューに割り当てられてもよい。実施形態では、キュー８２２Ａ～８２２Ｎの各々は、この各々と関連付けられたデータの複数の優先度レベルを有してもよい（例えば、優先度またはトラフィックのタイプよりも少ないキューがある場合）。実施形態では、キュー８２２Ａ～８２２Ｎの各々は、この各々と関連付けられた特定のデータソース、データタイプ、データ宛先、またはデータストリームと関連付けられたデータを有してもよい。
いずれにせよ、キュー８２２Ａ～８２２Ｎの各々は、対応するキュー８２２Ａ～８２２Ｎからどのデータを取得するかを選択するように動作する、関連付けられた送信選択アルゴリズム８２４Ａ～８２４Ｎを有する。複数のゲート８２６Ａ～８２６Ｎは、各々がキュー８２２Ａ～８２２Ｎの対応するキューと関連付けられており、それぞれの送信選択アルゴリズム８２４Ａ～８２４Ｎによって選択されたデータを送信することができるかどうかを判定する。ゲート８２６Ａ～８２６Ｎの開いたゲートは、それぞれの送信選択アルゴリズム８２４Ａ～８２４Ｎによって選択されたデータを、キュー８２２Ａ～８２２Ｎのそれぞれのキューから送信することを可能にする一方、様々なゲート８２６Ａ～８２６Ｎが閉じているときにデータが送信されることが防止される。ゲート制御リスト８２８は、複数のゲート８２６Ａ～８２６Ｎのうちのどれが任意の所与の時間に開いているかを判定する。送信選択ユニット８３０は、利用可能な最も高い優先度のフレームを送信のために選択することによって、開いたゲート８２６Ａ～８２６Ｎから提供されるおよび／または利用可能などのデータが、データ出力８３２から送信されるかを選択する。この配置の結果として、送信選択アルゴリズム８２４Ａ～８２４Ｎが、データがそれぞれのキュー８２４Ａ～８２４Ｎから送信される順序を決定したとしても、ゲート８２６Ａ～８２６Ｎは、事実上、割り当てられた優先度が最も高いデータ以外のデータを優先するために送信をブロックしてもよい。したがって、ゲート８２６Ａ～８２６Ｎは、トラフィックを適切に処理して、タイムセンシティブなスケジュールされたトラフィックの適正な送信をもたらすために重要である。記載したように、ゲート８２６Ａ～８２６Ｎの各々は、開いているかまたは閉じているかのいずれかであり得る。ゲート８２６Ａ～８２６Ｎの複数のゲートは、任意の所与の時点で開いて（または閉じて）いてもよい。
もちろん、ゲート８２６Ａ～８２６Ｎを制御して、リアルタイムシステムでのデータの高度に予測可能な配信を保証する一方で、デバイス間の様々なスイッチを介した送信中の遅延およびジッタを考慮するには、ネットワークトポロジーの知識、データを送受信するデバイスおよびアプリケーションの知識、データのタイミング要件に関する知識、および可能な限り、どのトラフィックがスケジュールされたトラフィックではない可能性があるが、それでもネットワーク上で発生し得るかについての知識が必要である。
この目的のために、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、ネットワークトポロジー、およびネットワーク内のあるポイントから任意の他のポイントへのデータのルーティングに関する情報を判定および／または記憶するルーティング情報コンポーネント８０２を含んでもよい。例えば、ルーティング情報コンポーネント８０２は、特定のネットワークスイッチ（例えば、ＡＰＬフィールドスイッチ８６のうちの１つ）が特定の上流デバイス（例えば、特定のＡＰＬ電源スイッチ８４）および下流デバイス（例えば、高多用途フィールドデバイス８２）に接続されていることを示すデータを記憶してもよい。ネットワークトポロジーの「知識」を有することによって、ルーティング情報コンポーネント８０２は、ネットワークリソース管理コンポーネント８１８が、ネットワークを介してトラフィックを送信する任意の２つのデバイスおよび／またはアプリケーション間のネットワーク遅延を推定できるようにし、定期的なトラフィックを予測可能にスケジュールすることができる。
ネットワークトポロジーをマッピングするためのキーは、通信ネットワーク８０上にどのデバイスが存在するかを理解することである。デバイス登録コンポーネント８０４は、デバイス発見に関して上述したように、この機能を実装してもよい。デバイス登録コンポーネント８０４を実装することによって、すべての発見されたデバイスが、ネットワークリソース管理コンポーネント８００によって認識され、デバイスを登録するためのＤＨＣＰサーバおよび／またはＤＮＳサーバを実装することもできる。
ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、通信ネットワーク８０を介して送信される様々なデータのタイミング要件に関して、コントローラ１４０および／またはワークステーションの様々なワークステーションから受信され得るか、またはこれらによってプログラムされ得るネットワークスケジューリング情報８０６を入手および／または記憶するためのルーチンまたはデータを有してもよい。実施形態では、ネットワークスケジューリング情報８０６の一部は、コントローラ１４０をプログラムする構成ファイルから（例えば、構成ファイルで指定された制御ループタイミング要件から）直接入手される。実施形態では、ネットワークスケジューリング情報８０６の一部は、本明細書に記載されるように、特定のデバイス間で確立されたパブリッシュ・サブスクライブ要求に従って決定される。つまり、各パブリッシングデバイス（例えば、高多用途フィールドデバイス８２）が別のデバイスまたはアプリケーションとのサブスクリプションを確立する際に、各パブリッシングデバイスは、ネットワークリソース管理コンポーネント８００がネットワークリソースを適切に割り当てることができるように、ネットワークスケジューリング情報８０６を更新してもよい。
ネットワークリソース割り当て情報８０８は、ネットワークリソースの割り当てと関連付けられた様々なデータを記憶してもよく、データのタイプと割り当てられた優先度レベルとの間の関連付け、ならびに特定のデータ優先度のために予約された特定のタイムスロット、特定のスケジュールされたデータ送信などの情報を含み、およびスケジュールされないトラフィック（例えば、要求・応答トラフィック）への帯域幅の割り当てを含んでもよい。
時間認識シェーパー８１０は、ネットワークリソース割り当て情報８０８、ルーティング情報８０２、およびネットワークスケジューリング情報８０６を利用して、ゲート制御リスト８２８を設定して同期させて、通信ネットワーク８０と通信ネットワーク８０上の様々なデバイスおよびアプリケーションとのリアルタイム要件を満たしてもよい。プラント１００では、制御データが、多くの場合、繰り返しタイムスケジュールで送信されるため、特定の送信がいつ発生するかについての知識を有することが可能である。しかしながら、理解されるべきであるように、データの優先順位付けは、それ自体では、データを適切な時に送信することができることを保証せず、その理由は、スケジュールされたデータの送信の準備ができた時点で、通信ネットワーク８０を介して、他のより低い優先度のデータが、すでにデータ送信中であり得るからである。すでに進行中のより低い優先度の送信が大規模である場合、必然的にこの送信を終了してから他のものを送信することができるため、スケジュールされたデータを遅延させる。
ここで、ゲート制御リスト８２８を画像に表す。各ゲート制御リスト８２８は、各ゲート制御リスト８２８の関連付けられたアウトバウンドポート８１８において、開いたゲートおよび閉じたゲートの反復パターンを確立するか、またはもたらす。各アウトバウンドポート８１８のゲート制御リスト８２８を同期させ、かつ相応にそれらをプログラミングすることによって、適切な時間に、スケジュールされたデータのための明確な送信パスを作成してもよい。つまり、アウトバウンドポート８１８の各々は、超低遅延データ送信を容易にするために、アウトバウンドポート８１８の各々のゲート８２６Ａ～８２６Ｎが正確に適切な時間に開かれおよび／または閉じられ得るように、同期クロックを有しなければならない。実施形態では、ＴＳＮベースのネットワークリソース管理コンポーネント８００は、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）を使用して、様々なアウトバウンドポート８１８と関連付けられたクロックを同期させる。時間認識シェーパー８１０は、ゲート制御リスト８２８Ａ～８２８Ｎを管理して、ゲート８２６Ａ～８２６Ｎの適切なゲートが正確に適切な時間および間隔で開閉されるように、ネットワークトポロジー、各スケジュールされた送信のルーティング情報、データが様々なスイッチを横断するときに生じる遅延、ネットワークスケジューリング情報、およびネットワークリソース割り当て情報を考慮して、アウトバウンドポート８１８の各々でのゲート８２６Ａ～８２６Ｎの開閉を正確に計時してもよい。
図１６は、この概念を例示する例示的なデータフロー８３４の図である。例示的なデータフロー８３４では、２つの異なるエンドポイントシステム８４０および８４２は、ネットワークスイッチ８４６を介してそれぞれのデータフレーム８３６および８３８を第３のエンドポイントシステム８４４に送信する。エンドポイントシステム８４０、８４２、８４４の各々は、プラント１００内のデバイスまたはアプリケーションであってもよい。例として、限定されないが、エンドポイントシステム８４０および８４２は各々、パラメータデータを、コントローラ１４０であり得るエンドポイントシステム８４４に送信する高多用途フィールドデバイス８２であってもよい。別の例では、エンドポイントシステム８４０および８４２は各々、資産管理システム（ＡＭＳ）が実行されているプラント資産管理デバイス１４５であり得るエンドポイントシステム８４４に健全性ステータスデータを送信する高多用途フィールドデバイス８２であってもよい。一般に、エンドポイントシステム８４０、８４２、８４４の各々は、ノード通信ネットワーク８０を介して通信する任意のデバイスであってもよく、データフレーム８３６および８３８が、パブリッシュ・サブスクライブプロトコル、要求・応答プロトコルに従って、またはなんらかの他の基準に基づいて送信されるスケジュールされたトラフィックまたはスケジュールされないトラフィックであるデバイスを含んでもよい。
例示的なデータフロー８３４では、２つのデータフレーム８３６および８３８は、それぞれのエンドポイントシステム８４０および８４２からエンドポイントシステム８４４に同時に送信される。それぞれのエンドポイントシステム８４０および８４２とエンドポイントシステム８４４との間で、各データフレームは、ネットワークスイッチ８４６を通過する。エンドポイントシステム８４０、８４２、８４４およびネットワークスイッチ８４６の各々は、この各々の対応する要素を有するアウトバウンドポート８１８として、例示的なデータフロー８３４に描示されている。もちろん、高多用途フィールドデバイス８２、ＡＰＬ電源スイッチ８４、ＡＰＬフィールドスイッチ８６、および他のデバイスを含む、本明細書に記載されるデバイスおよびシステムは各々、複数のアウトバウンドポート８１８を有してもよいことを理解されたい。図１６に戻ると、データフレーム８３６および８３８の両方がネットワークスイッチ８４６に到達すると、データフレーム８３６および８３８の両方が、同時に到達すると見なされるネットワークスイッチ８４６の対応するキュー８９４Ａおよび８９４Ｂにプットされる。データフレーム８３６および８３８がネットワークスイッチ８４６から送信されるとき、データフレーム８３６がデータフレーム８３８よりも高い優先度を有するため、データフレーム８３６は、データフレーム８３８の前に送信されることとなる。
データフレーム８３６および８３８がネットワークスイッチ８４６のアウトバウンドポート８１８の入力８１９に到達する際に、キュー選択ユニット８２０は、データフレーム８３６および８３８を分析して、各々の優先度レベル、または各々のデータタイプを判定する。キュー選択ユニット８２０は、それぞれのデータフレーム８３６および８３８からのデータをそれぞれのキュー８９４Ａおよび８９４Ｂに配置する。送信選択アルゴリズム８２４は、データフレーム８３６および８３８の各々からのデータを送信するために選択してもよく、それぞれのキュー８９４Ａおよび８９４Ｂの送信ゲート８２６の両方が開いていると仮定すると、送信選択ルーチン８３０は、送信用のデータフレーム８３８からのデータを選択する前の送信用の最高の優先度のデータ、すなわちデータフレーム８３６からのデータを選択してもよい。
この例をわずかに修正すると、データフレーム８３６および８３８が各々同じ優先度を有する場合、またはデータフレーム８３６がデータフレーム８３８よりも低い優先度を有する場合、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、それにも関わらず、例えば、データフレーム８３６がスケジュールされるネットワークトラフィックである一方、データフレーム８３８がスケジュールされないネットワークトラフィックである場合、データフレーム８３８よりも早いデータフレーム８３６の到達を容易にすることができる。例えば、データフレーム８３６は、優先度は低いが、コントローラ１４０によって特定の時間に期待される高多用途フィールドデバイス１０４からのデータを包含することが可能である。この場合、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、データフレーム８３６がより優先度の高いデータフレーム８３８の前にエンドポイントシステム８４４（例えば、コントローラ１４０）に到達するように、通信ネットワーク８０を構成してもよい。ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、データフレーム８３６に対して明確なデータ送信パスが作成されるように、時間認識シェーパー８１０を介して、様々なアウトバウンドポート８１８のゲート制御リスト８２８を構成してもよい一方、データフレーム８３８のデータパスに沿った送信ゲート８２６のうちの１つ以上（例えば、ネットワークスイッチ８４６のキュー８９４Ｂに対応する送信ゲート８２６）が、データフレーム８３６の送信が完了するまで、データフレーム８３８の送信をブロックするために閉じたままである。
理解されるであろうように、ネットワークリソース管理コンポーネント８００のネットワーク構成コンポーネント（ＮＣＣ）８１６は、デバイスを発見し（例えば、デバイス登録コンポーネント８０４と協調して）、通信ネットワーク８０のトポロジーを判定してもよい。ＮＣＣ８１６は、集中化されるか、または分散されてもよい。いずれにせよ、ＮＣＣは、通信ネットワーク８０（または通信ネットワーク８０の一部分）の物理的トポロジーを発見する要求を受信してもよく、それに応答して、ネットワークのトポロジーをトラバースして、各デバイスおよびそのデバイスがどのようにネットワーク８０に接続されているかを発見してもよい。あるいはまたはさらに、ＮＣＣ８１６は、デバイス登録コンポーネント８０４と協調して、デバイス登録コンポーネント８０４を介して登録する各新しいデバイスの接続を判定し、それにより、ネットワーク８０のトポロジーを判定してもよい。
ＮＣＣ８１６はまた、通信ネットワーク８０内のスイッチおよびルータ（例えば、ＡＰＬ電源スイッチ８４、ＡＰＬフィールドスイッチ８６など）を管理する責務を有してもよい。ＮＣＣ８１６は、例えば、様々なアウトバウンドポート８１８のゲート制御リスト８２８を構成するために、時間認識シェーパー８１０と統合され、および／または協調してもよい。ＮＣＣ８１６はまた、ネットワーク８０上で動作するデバイスとアプリケーションとの間のルートを判定する（例えば、ルーティング情報８０２を判定する）責務、およびルーティング情報８０２およびネットワークスケジューリング情報８０６およびネットワークリソース割り当て情報８０８を使用してＮＣＣ８１６の管轄内のスイッチおよびルータを構成する責務を有する。
ユーザー構成コンポーネント（ＵＣＣ）８１２は、様々なエンドステーション（例えば、高多用途フィールドデバイス８２、アダプタデバイス１３０、ワークステーションおよびアプリケーションなど）を管理する責務を有してもよい。ＵＣＣ８１２は、ＮＣＣ８１６に要求を行うことによって、ネットワークトラフィックのスケジュールされたフローを要求する。要求は、各フローのエンドポイントデバイス（センダーおよびレシーバ）と特定のタイミング要件（例えば、フローが発生する頻度、データペイロードのサイズ、データペイロードのサイズ、およびデータペイロードがタイムセンシティブである程度、シーケンスの順序など）とを指定することによって、ネットワークトラフィックのそれらのスケジュールされたフローに特定の要件を提供する。
ＮＣＣ８１６は、ＵＣＣ８１２と通信して、ネットワーク８０上に存在することになる様々なトラフィックフローの通信要件を受信して、各トラフィックフローのルートを判定し、各トラフィックフローの送信をスケジュールしてもよい。各トラフィックフローの送信のスケジューリングは、ＮＣＣ８１６によって制御されるスイッチおよびルータの各々についてゲート制御リスト８２８を作成および管理するための、時間認識シェーパー８１０の使用を含んでもよい。次いで、ＮＣＣ８１６は、ＮＣＣ８１６が制御するスイッチおよびルータの各々に必要なスケジューリングデータを通信する。
非ＴＳＮベースのネットワーク管理
ネットワークリソース管理コンポーネント８００がタイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ）プロトコルに基づかない実施形態では、ネットワークスイッチ（例えば、ＡＰＬ電源スイッチ８４およびＡＰＬフィールドスイッチ８６）を通るトラフィックフローを制御することによってネットワークトラフィックを管理することが可能である。非決定論的（すなわち、非ＴＳＮベースの）システムのネットワークリソース管理コンポーネント８００は、ネットワークマネージャ８１４を含む。ネットワークマネージャ８１４は、ネットワーク８０内の、特にネットワークスイッチ内の、様々なデバイス間のネットワークトラフィックフローを監視および調整する。デバイスおよびホストは、例えばパブリッシュ・サブスクライブトラフィックフローを要求することによって、トラフィックを割り当てるためにネットワークマネージャ８１４と通信する。次いで、ネットワークマネージャ８１４は、スイッチの様々なポートを有効および無効にすることによって、およびポートを通るネットワークトラフィックを絞ることによって、スイッチを通るトラフィックを制御するであろう。そのような実施形態では、ネットワークトラフィックは、例えば、トラフィックの送信元（すなわち、センダー）、宛先（すなわち、レシーバ）、およびアプリケーションタイプによって識別されてもよい。
ネットワークマネージャ８１４は、通信ネットワーク８０上のデバイスの柔軟なランタイムモデル８１５を維持する。ネットワークマネージャ８１４は、ネットワークの柔軟なランタイムモデル８１５を使用し、柔軟なランタイムモデル８１５は、例えばネットワークリソースの使用を割り当てるために、ルーティング情報８０２およびデバイス登録情報８０４として記憶されてもよい。ネットワークリソース割り当ては、例えばネットワークリソース割り当て情報８０８に、記憶されてもよい。ネットワークマネージャ８１４は、デバイスがネットワーク８０に参加するときに、ネットワークマネージャ８１４が参加プロセスの一部であるように、かつネットワークマネージャ８１４が、ネットワーク８０のその柔軟なランタイムモデル８１５を、ネットワークを介したトラフィックフローを最適化するためのアルゴリズムとともに使用するように、デバイス登録８０４と協調してもよい。ネットワークリソースが割り当てられる（そして、割り当てに関する情報が、例えばネットワークリソース割り当て情報８０８に、記憶される）と、ネットワークマネージャ８１４は、その情報を使用してスイッチを管理してもよい。
デバイスの各々がネットワーク８０に参加した後のある時点で、様々なデバイスは、帯域幅をネゴシエートするようにネットワークマネージャ８１４に要求する。例えば、デバイスは、特定のデバイス間（例えば、高多用途フィールドデバイス８２のうちの１つとコントローラ１４０との間、または高多用途フィールドデバイス８２のうちの１つとコントローラ１４０とオペレータステーション２０６との間）のパブリッシュ・サブスクライブ帯域幅についてネットワークマネージャ８１４とネゴシエートしてもよい。ネットワークマネージャ８１４が要求を承認した場合には、デバイスは、データにサブスクライブされているホストにデータを公開することを開始してもよい。
ネットワークマネージャ８１４は、「ベストエフォート」トラフィックと見なされる、スケジュールされない通信（例えば、アドホック要求・応答通信）からのネットワークトラフィックなどの管理されないトラフィックのために、ネットワーク８０上の帯域幅の特定の部分またはパーセンテージを割り当ててもよい。ネットワークマネージャ８１４は、ネットワーク８０を介したトラフィックフローを監視し、管理されないトラフィックのパーセンテージが割り当てられた量を超えると、スイッチを調整してもよい。
本明細書に記載される実施形態のいずれかでは、ネットワークリソース管理コンポーネント８００は、ネットワーク８０上の管理される管理されないネットワークトラフィックの両方をサポートし、ネットワーク上の双方向で（すなわち、フィールドデバイスからコントローラ／アプリケーションへ、およびコントローラ／アプリケーションからフィールドデバイスへ）パブリッシュ・サブスクライブをサポートする。上述したように、セキュリティおよびプラグアンドプレイ動作が、同様にサポートされてもよい。ピアツーピアネットワークトラフィックも、サポートされてもよい。ネットワークリソース管理コンポーネント８００はまた、同じデバイス内のデータのパブリッシャーおよびデータのサブスクライバーの両方であるデバイスを容易にする。
公開スイート
部分的には、ノード通信ネットワーク８０は、通信ネットワーク８０上の任意のデバイス間のパブリッシュ・サブスクライブおよび要求・応答トラフィックの両方をサポートするため、また部分的には、高多用途フィールドデバイス８２およびアダプタデバイス１３０の各々が複数のデバイスからのデータを公開し、およびこれらのデータにサブスクライブし得るため、高多用途フィールドデバイス８２およびノード通信ネットワーク８０は、上述したように、監視および制御、プラント資産管理、状態監視、データロギング、セキュアプラントメータリング、環境監視などを含む幅広いユースケースをサポートする。また、上述したように、任意の特定の高多用途フィールドデバイス８２またはアダプタデバイス１３０は、複数のアプリケーションタイプに接続してもよい。例えば、高多用途フィールドデバイス８２のうちの１つは、監視および制御ならびに状態監視のためのセキュアな接続をサポートすることができ、接続は、完全に分離され、高多用途フィールドデバイス８２から利用可能である異なるデータセットに各々がサブスクライブしている個別のアプリケーションで異なるワークロードをサポートしてもよく、したがって、高多用途フィールドデバイス８２からそれぞれの各アプリケーションに送信されるパラメータの公開されたリストは、異なることとなる。デバイスおよびアプリケーションにおけるこれらの新しい性能の結果として、パブリッシュ・サブスクライブ開始プロトコルを簡易化することが、望ましいものとなる。
理解されるであろうように、各デバイスまたはアプリケーションは、通信ネットワーク８０上の他のデバイスまたはアプリケーションに公開するために利用可能である様々なパラメータまたは他のデータを有してもよい。例として、バルブは、監視および制御パラメータ（例えば、電流設定点、バルブ温度など）および状態監視パラメータ（例えば、バルブトラベル、バルブ駆動、バルブ圧力、サイクルカウントなど）の両方を有してもよい。異なるタイプの利用可能なパラメータが、プロセスプラント１００内の異なるアプリケーションにとって関心がある場合がある。例えば、監視および制御パラメータは、関連付けられたコントローラ１４０がプロセスを制御する制御ループを実装するために必要とされてもよい一方、状態監視パラメータは、プラント資産管理デバイス１４５によって、プロセスプラント１００内のデバイスの状態を監視するために、および保守が必要であるとき、デバイスが故障しそうなとき、デバイスが較正から外れているときなどを判定するために、必要とされてもよい。
その目的のために、通信ネットワーク８０上で動作するデバイス（および場合によってはアプリケーション）は、サブスクリプションに利用可能であるパラメータおよび他のデータの事前定義されたリストを有してもよい。図１７は、例示的なサーバ８４８（例えば、高多用途フィールドデバイス８２、アプリケーション、コントローラ１４０など）、および例示的なアプリケーション８７４（例えば、別の高多用途フィールドデバイス８２、コントローラ１４０、または別のアプリケーション）を例示している。図１７は、サーバを高多用途フィールドデバイスとして例示しており、結果として、コントローラ（例えば、センサ）に、またはアプリケーション（例えば、センサ、通信回路など）には存在しない場合がある様々な要素を描示しているが、図１７に例示される一般的な概念は、サーバ８４８に記憶されている公開リスト８５８のセットに関連する。具体的には、図１７に目を向けると、サーバ８４８（例えば、高多用途フィールドデバイス８２）は、１つ以上のセンサ８５１（例えば、温度センサ、位置センサ、圧力センサ、流量センサなど）を含む。センサ８５１は、センサからのデータを監視し、センサからのデータを記憶し、プロセス制御モジュールを実行して制御戦略の一部分を実装し、および／またはデータを１つ以上の他のデバイス（例えば、コントローラ）またはアプリケーションに送信し得るプロセッサ８５２にデータを送信する。サーバ８４８は、通信ネットワーク８０を介した様々なデバイスおよびアプリケーションとの通信を容易にするための通信回路８５４を含む。サーバ８４８はまた、サーバ８４８の様々なパラメータ（例えば、センサからのデータ、公開サブスクリプションなど）を記憶するためのパラメータストレージ８５６を含み得るメモリデバイス８５０を含む。サーバ８４８はまた、メモリ８５０内に様々な公開リスト８５８を含み、公開リスト８５８のうちの少なくともいくつかは、デバイスまたはアプリケーションの製造者によって事前定義および決定される。
したがって、サーバ８４８のメモリ８５０は、１つ以上の製造者定義の公開リスト８６０を含む。製造者定義の公開リスト８６０の各々は、典型的には特定のアプリケーションのためにサーバ８４８から送信されるパラメータを含んでもよい。例えば、製造者定義の公開リスト８６０の第１の公開リストは、プロセスの制御に関連するデバイスパラメータを含んでもよい。サーバ８４８がバルブである場合、製造者定義の公開リスト８６０は、監視および制御公開リスト８６８であってもよく、バルブ設定点、バルブ温度、ならびに上流および下流の流量および／または圧力を含んでもよい。サーバ８４８がレベルトランスミッタである場合、監視および制御公開リスト８６８は、レベルを含んでもよい。一方、製造者定義の公開リスト８６０の第２の公開リストは、デバイス自体の状態を監視することに関連するデバイスパラメータを含む状態監視公開リスト８７０であってもよい。例えば、サーバ８４８がバルブである場合、製造者定義の状態監視公開リスト８７０は、バルブトラベル、バルブ駆動、バルブ圧力、サイクルカウントなどのパラメータを含んでもよい。
サーバ８４８は、製造者によって製造者定義の公開リスト８６０として定義された、少なくとも１つの事前定義された公開リスト８５８を含む。実施形態では、製造者定義の公開リスト８６０は、複数の公開リストを含む。実施形態では、製造者定義の公開リスト８６０のうちの少なくとも１つは、監視および制御公開リスト８６８である。実施形態では、製造者定義の公開リスト８６０のうちの少なくとも１つは、状態監視公開リスト８７０である。実施形態では、製造者定義の公開リストは、監視および制御公開リスト８６８および状態監視公開リスト８７０の両方を含み、実際、複数の監視および制御公開リスト８６８および／または複数の状態監視公開リスト８７０を含んでもよい。いくつかの実施形態では、製造者定義の公開リスト８６０はまた、監視および制御または状態監視以外のアプリケーションのために定義された１つ以上の公開リストを含んでもよい。
サーバ８４８はまた、１つ以上のユーザー定義の公開リスト８６２をメモリ８５０に記憶してもよい。ユーザー定義の公開リスト８６２は、例えば、例えば単一のプラント１００または複数のプラント１００を操作する特定のプラントオペレータによって定義されてもよく、単一のプラント１００での、または複数のプラント１００にわたる使用のために定義されてもよい。製造者定義の公開リスト８６０と同様に、ユーザー定義の公開リスト８６２は、監視および制御公開リスト８６８、状態監視公開リスト８７０、および監視および制御または状態監視以外のアプリケーションのための公開リストの各々をゼロ、１つ、または２つ以上含んでもよい。
さらに、サーバ８４８は、１つ以上のカスタム公開リスト８６４をメモリ８５０に記憶してもよい。カスタム公開リスト８６４は、例えば、プラント１００内の特定のデバイスもしくはアプリケーション、または特定のグループのデバイスもしくはアプリケーションに対して定義されてもよい。例えば、コントローラ１４０は、関連付けられたプロセス制御ネットワーク２００において、ほとんどの場合、特定のタイプのデバイス（例えば、特定のバルブタイプ）について、製造者定義の公開リスト８６０またはユーザー定義の公開リスト８６２にサブスクライブしてもよいが、プロセス制御ネットワーク２００を有するデバイスのグループ（例えば、同じ特定のバルブタイプの）の１つ以上の特定のパラメータを必要としてもよい（または必要としなくてもよい）。したがって、カスタム公開リスト８６４は、デバイスのそのグループに対して定義されてもよい。製造者定義の公開リスト８６０およびユーザー定義の公開リスト８６２と同様に、カスタム公開リスト８６４は、監視および制御公開リスト８６８、状態監視公開リスト８７０、および監視および制御または状態監視以外のアプリケーションのための公開リストの各々をゼロ、１つ、または２つ以上含んでもよい。
実施形態では、公開リスト８５８の各々は、関連付けられた公開リストメタデータ８７２を含む。公開リストメタデータ８７２は、例えば、デバイスタイプコード、デバイスタイプ文字列、製造者コード、製造者文字列、デバイスリビジョン、公開リストカテゴリ（例えば、制御、状態監視など）、公開リスト名（例えば、「ＭｆｇＣｏｎｔｒｏｌＬｉｓｔ」）、および公開リストに含まれるパラメータのリストのうちの１つ以上を含む。そのような実施形態では、メタデータ８７２は、以下により詳細に記載するように、サーバ８４８によって、サーバ８４８からのデータにサブスクライブすることを要求するクライアント８７４に送信されてもよい。
全体を通して記載されるように、クライアント８７４は、高多用途フィールドデバイス８２、アダプタデバイス１３０、または公開されたデータソースにサブスクライブする通信ネットワーク８０上のアプリケーションであってもよい。例えば、クライアント８７４は、コントローラ８６２、別の高多用途フィールドデバイス８２またはアダプタデバイス１３０、オペレータステーション２０６上のアプリケーション８７４Ａ、アプリケーションステーション２０４上のアプリケーション８７４Ｂ、エンジニアリングステーション２０２上のアプリケーション８７４Ｃ、クラウドベースのアプリケーション８７４Ｄ、エッジゲートウェイ１６６を介して通信ネットワーク８０にアクセスするアプリケーションなどであってもよい。
公開リスト８５８の各々は、デバイスタイプ、製造者、およびデバイスリビジョンに関する情報、デバイスアドレス、タグ、公開リストカテゴリ、公開リスト名、バージョンに関する情報、公開リストの一部であるパラメータに関する情報を有するように定義されてもよい。例えば、典型的な監視および制御公開リスト８６８の公開データは、以下のようになり得る。
［
｛
“ＥｘｐａｎｄｅｄＤｅｖｉｃｅＴｙｐｅＣｏｄｅ”：４８７５，
“ＥｘｐａｎｄｅｄＤｅｖｉｃｅＴｙｐｅＳｔｒｉｎｇ”：”ＤＶＣ６０００ ＨＷ２”，
“ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＣｏｄｅ”：１９，
“ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＳｔｒｉｎｇ”：”Ｆｉｓｈｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ”，
“ＤｅｖｉｃｅＲｅｖｉｓｉｏｎ”：２，
“ｐｕｂｌｉｓｈｅｄＤａｔａ”：［
｛
“ｄｅｖｉｃｅＡｄｄｒ”：”０ｘ００００００００２０”，
“ｄｅｖｉｃｅＴａｇ”：”ＦＣ－１０１”，
“ｐｕｂｌｉｓｈＣａｔｅｇｏｒｙ”：”Ｃｏｎｔｒｏｌ”，
“ｐｕｂｌｉｓｈＬｉｓｔ”：”ＭｆｇｓＣｏｎｔｒｏｌＬｉｓｔ”，
“ｖｅｒｓｉｏｎ”：”１”，
“ｒｅｓｐｏｎｓｅ”：”Ｓｕｃｃｅｓｓ”，
“ｆｉｅｌｄＤｅｖｉｃｅＳｔａｔｕｓ”：０，
“ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ”：［
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＰＶ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：７．０５，
“ｓｔａｔｕｓ”：”Ｇｏｏｄ－ＮｏｔＬｉｍｉｔｅｄ”，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”２０２０－０５－０１Ｔ１４：３３：０２”
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＳＶ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：２４．２５６０１，
“ｓｔａｔｕｓ”：”Ｇｏｏｄ－ＮｏｔＬｉｍｉｔｅｄ”，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”２０２０－０５－０１Ｔ１４：３３：０２”
｝
］
｝
］
｝
］
一方、典型的な状態監視公開リスト８７０の公開データは、次のようになり得る。
［
｛
“ＥｘｐａｎｄｅｄＤｅｖｉｃｅＴｙｐｅＣｏｄｅ”：４８７５，
“ＥｘｐａｎｄｅｄＤｅｖｉｃｅＴｙｐｅＳｔｒｉｎｇ”：”ＤＶＣ６０００ ＨＷ２”，
“ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＣｏｄｅ”：１９，
“ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＳｔｒｉｎｇ”：”Ｆｉｓｈｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ”，
“ＤｅｖｉｃｅＲｅｖｉｓｉｏｎ”：２，
“ｐｕｂｌｉｓｈｅｄＤａｔａ”：［
｛
“ｄｅｖｉｃｅＡｄｄｒ”：”０ｘ００００００００２０”，
“ｄｅｖｉｃｅＴａｇ”：”ＦＣ－１０１”，
“ｐｕｂｌｉｓｈＣａｔｅｇｏｒｙ”：”ＣｏｎｄｉｔｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ”，
“ｐｕｂｌｉｓｈＬｉｓｔ”：”ＭｆｇｓＣｏｎｄｉｔｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＬｉｓｔ”，
“ｖｅｒｓｉｏｎ”：”１”，
“ｒｅｓｐｏｎｓｅ”：”Ｓｕｃｃｅｓｓ”，
“ｆｉｅｌｄＤｅｖｉｃｅＳｔａｔｕｓ”：０，
“ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ”：［
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”Ｔｒａｖｅｌ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：５０．１４６４８４４，
“ｓｔａｔｕｓ”：”Ｇｏｏｄ－ＮｏｔＬｉｍｉｔｅｄ”，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”２０２０－０５－０１Ｔ１４：３３：０２”
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”Ｄｒｉｖｅ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：７５．３１７３８，
“ｓｔａｔｕｓ”：”Ｇｏｏｄ－ＮｏｔＬｉｍｉｔｅｄ”，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”２０２０－０５－０１Ｔ１４：３３：０２”
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＰｒｅｓｓｕｒｅＡ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：２１．０３１２５，
“ｓｔａｔｕｓ”：”Ｇｏｏｄ－ＮｏｔＬｉｍｉｔｅｄ”，
“ｕｎｉｔｓ”：””，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”２０２０－０５－０１Ｔ１４：３３：０２”
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＰｒｅｓｓｕｒｅＢ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：－０．０９７６５６，
“ｓｔａｔｕｓ”：”Ｇｏｏｄ－ＮｏｔＬｉｍｉｔｅｄ”，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”２０２０－０５－０１Ｔ１４：３３：０２”
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＣｙｃｌｅＣｏｕｎｔ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：３４３９０８０．０，
“ｓｔａｔｕｓ”：”Ｇｏｏｄ－ＮｏｔＬｉｍｉｔｅｄ”，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”２０２０－０５－０１Ｔ１４：３３：０２”
｝
］
｝
］
｝
］
公開リスト８５８は、デバイスに関する情報、公開リストのタイプに関する情報、および公開リスト８５８の様々なパラメータを含む、同様の様式で定義されてもよい。公開リストは、個々に定義されても、グループごとに定義されてもよい。以下の例は、上記の２つの公開リスト出力をグループごとに定義し得る方法を示す。
［
｛
“ＥｘｐａｎｄｅｄＤｅｖｉｃｅＴｙｐｅＣｏｄｅ”：４８７５，
“ＥｘｐａｎｄｅｄＤｅｖｉｃｅＴｙｐｅＳｔｒｉｎｇ”：”ＤＶＣ６０００ ＨＷ２”，
“ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＣｏｄｅ”：１９，
“ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＳｔｒｉｎｇ”：”Ｆｉｓｈｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ”，
“ＤｅｖｉｃｅＲｅｖｉｓｉｏｎ”：２，
“ｐｕｂｌｉｓｈＬｉｓｔｓ”：［
｛
“ｐｕｂｌｉｓｈＣａｔｅｇｏｒｙ”：”Ｃｏｎｔｒｏｌ”，
“ｐｕｂｌｉｓｈＬｉｓｔ”：”ＭｆｇｓＣｏｎｔｒｏｌＬｉｓｔ”，
“ｖｅｒｓｉｏｎ”：”１”，
“ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ”：［
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＰＶ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：０．０，
“ｓｔａｔｕｓ”：”“，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”“
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＳＶ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：０．０，
“ｓｔａｔｕｓ”：”“，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”“
｝
］
｝，
｛
“ｐｕｂｌｉｓｈＣａｔｅｇｏｒｙ”：”ＣｏｎｄｉｔｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ”，
“ｐｕｂｌｉｓｈＬｉｓｔ”：”ＭｆｇｓＣｏｎｄｉｔｉｏｎＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＬｉｓｔ”，
“ｖｅｒｓｉｏｎ”：”１”，
“ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ”：［
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”Ｔｒａｖｅｌ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：０．０，
“ｓｔａｔｕｓ”：”“，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”“
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”Ｄｒｉｖｅ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：０．０，
“ｓｔａｔｕｓ”：”“，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”２０２０－０５－０１Ｔ１４：３３：０２”
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＰｒｅｓｓｕｒｅＡ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：０．０，
“ｓｔａｔｕｓ”：”“，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”“
｝，
｛
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｏｄｅ”：”ＣｙｃｌｅＣｏｕｎｔ”，
“ｄｅｖｉｃｅＶａｒｉａｂｌｅＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”：０，
“ｖａｌｕｅＴｙｐｅ”：”ｆｌｏａｔ”，
“ｖａｌｕｅ”：０．０，
“ｓｔａｔｕｓ”：”“，
“ｕｎｉｔｓ”：”“，
“ｔｉｍｅｓｔａｍｐ”：”“
｝
］
｝
］
｝
］
クライアント８７４がサーバ８４８にサブスクライブすることを望むとき、クライアントは、クライアント８７４とサーバ８４８との間の最初のハンドシェイク中に、サーバのための利用可能な公開リスト８５８のうちの特定の公開リストを発見および選択する。図１８は、クライアント８７８とサーバ８８０との間の最初のハンドシェイクインタラクションの例示的な通信フロー図８７６を描示している。クライアント８７８は、最初の「ハロー」メッセージ８８２をサーバ８８０に送信することによって、パブリッシュ・サブスクライブセッションを開始する。実施形態では、最初の「ハローメッセージ」は、公開リストカテゴリ（例えば、監視および制御、状態監視など）の表示を含む。最初の「ハロー」メッセージ８８２に応答して、サーバ８８０は、サーバ独自の「ハロー」メッセージ８８４で応答する。実施形態では、サーバの「ハロー」メッセージ８８４は、クライアント８７８によって示されるカテゴリ内の公開リスト８５８の表示を含む。いくつかの実施形態では、サーバ８８０によって送信される公開リスト８５８の表示は、クライアント８７８によって示されるカテゴリ内の公開リスト８５８の各々のメタデータ８７２を含む一方、他の実施形態では、サーバ８８０によって送信される公開リスト８５８の表示は、クライアント８７８によって示されるカテゴリ内の公開リスト８５８の公開リスト定義を含む。
図１８では、２つのメッセージ８８２および８８４にわたって発生するものとして描示されているが、メッセージの最初の交換は、代替実施形態では、３つ以上のメッセージにわたって発生してもよい。例えば、おそらく効率は低下するが、クライアント８７８は、サーバ８８０に「ハロー」メッセージを送信することができ、それに応答して、サーバ８８０は、サーバ独自の「ハロー」メッセージでクライアント８７８の存在を確認することができる。クライアント８７８は、特定の公開リストカテゴリ内の公開リストの要求を送信することによって、サーバ８８０によって送信された確認応答に応答することができる。その要求に応答して、サーバ８８０は、指定された公開リストカテゴリで利用可能である公開リスト８５８の表示を送信することができる。もちろん、他の通信構成も同様に可能であり、企図される。
クライアント８７８によって示された公開リストカテゴリ内の利用可能な公開リスト８５８を示すサーバ８８０からの表示に応答して、クライアント８７８は、示された公開リストの特定の公開リストを要求するメッセージ８８６をサーバ８８０に返信してもよい。実施形態では、クライアント８７８は、そのメッセージに、選択された公開リストのパラメータの更新された値をクライアント８７８が受信したい頻度を示す、要求された更新レートを含んでもよい。いくつかの実施形態では、公開リスト８５８の定義は、デフォルトの更新レートを含んでもよく、サーバ８８０は、クライアント８７８がデフォルトの更新レートとは異なる更新レートを指定しない限り、選択された公開リストのパラメータをデフォルトの更新レートで公開してもよい。メッセージ８８６に応答して、サーバ８８０は、選択された公開リスト８５８の要求に確認応答し、かつ選択された公開リストへのアクティブなサブスクリプションを確認するメッセージ８８８を送信してもよい。その後、サーバ８８０は、暗号化されたデータ８９０をクライアント８７８に公開してもよく、データは、サブスクライブされた公開リストに対応し、合意された更新レートで送信される。
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、他のコンポーネントの中で、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コンポーネント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式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、本発明の主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ずに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 (36)

  1. 産業プロセス制御または工場オートメーションシステムであって、
    １つ以上の原材料に対する操作を実施して前記１つ以上の原材料を製品に変換する産業プロセスまたは工場オートメーションプラント内の物理デバイスを制御するコントローラと、
    前記コントローラに通信可能に結合された複数の高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスであって、前記複数のＨＶフィールドデバイスが、前記コントローラからコマンドを受信し、前記コントローラにパラメータ値を送信する、ＨＶフィールドデバイスと、
    通信ネットワークであって、
    ループ電源供給のコネクティビティを提供するように構成された先進物理層（ＡＰＬ）配線と、
    １つ以上のＡＰＬ電源スイッチであって、各々が他のデバイスへのコネクティビティを提供するように構成され、かつ各々が前記ＡＰＬ配線を介して電力を供給するための電源を含む、１つ以上のＡＰＬ電源スイッチと、
    １つ以上のＡＰＬフィールドスイッチであって、各々が前記ＡＰＬ配線を介して前記１つ以上のＡＰＬ電源スイッチのうちの１つから電力を受け取り、かつ各々が、ＡＰＬ配線によって、本質安全要件に準拠しながらそれぞれのＡＰＬフィールドスイッチに通信可能に結合されたＨＶフィールドデバイスに通信信号および電力信号の両方を分配するように構成された、１つ以上のＡＰＬフィールドスイッチと、
    ネットワークリソース管理コンポーネントであって、前記通信ネットワーク上のネットワークリソースを管理して、前記ネットワークリソース管理コンポーネントが認識する管理されるネットワークトラフィックと、前記ネットワークリソース管理コンポーネントが認識しない管理されないネットワークトラフィックと、の両方を含むネットワークトラフィックの前記通信ネットワークを介した通信を容易にするように構成されたネットワークリソース管理コンポーネントと、を含む、通信ネットワークとを、含む、産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  2. 前記ネットワークトラフィックが、複数のアプリケーションと通信する少なくとも１つのＨＶフィールドデバイス間の通信を含む、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  3. 前記ネットワークトラフィックが、少なくとも１つの他のＨＶフィールドデバイスと通信する少なくとも１つのＨＶフィールドデバイス間の通信を含む、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  4. 前記ネットワークトラフィックが、公開するＨＶフィールドデバイスまたはアプリケーションからのデータにサブスクライブする少なくとも１つのＨＶフィールドデバイスからのトラフィックを含む、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  5. 前記ネットワークトラフィックが、データを公開する少なくとも１つのＨＶフィールドデバイスからサブスクライブするＨＶフィールドデバイスまたはアプリケーションへのトラフィックを含む、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  6. 前記コントローラが、プロセスプラント内のプロセスコントローラであり、前記ＨＶフィールドデバイスが、プロセス制御フィールドデバイスである、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  7. 前記コントローラが、工場内の工場オートメーションコントローラであり、前記ＨＶフィールドデバイスが、ロボット工場オートメーションデバイスである、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  8. 前記通信ネットワークが、前記コントローラと前記ＨＶフィールドデバイスとの間の通信を提供する、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  9. 前記通信ネットワークが、エッジゲートウェイを介して前記ＨＶフィールドデバイスと１つ以上のアプリケーションとの間の通信を提供する、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  10. 前記通信ネットワークが、前記ＨＶフィールドデバイスと１つ以上のクラウドベースのアプリケーションとの間の通信を提供する、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  11. 前記ネットワークリソース管理コンポーネントが、決定論的ネットワークマネージャを含む、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  12. 前記決定論的ネットワークマネージャが、タイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ）ネットワーク管理スキームを実装する、請求項１１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  13. 前記ネットワーク上にＴＳＮベースのデバイスおよび非ＴＳＮデバイスの両方が存在する、請求項１２に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  14. 前記ネットワークリソース管理コンポーネントが、アウトバウンドポートであって、
    複数のキューであって、前記複数のキューの各々が、対応するクラスのネットワークトラフィックを収容する、複数のキューと、
    着信データを受信するように、かつ前記複数のキューのどれに前記着信データが配置されるかを決定するように構成されたキュー選択ユニットと、
    前記複数のキューの各々からどのデータを取得するかを選択するように構成された送信選択アルゴリズムと、
    複数のゲートであって、各ゲートが、前記複数のキューの対応する１つと関連付けられている、複数のゲートと、
    前記複数のゲートのどれが開いているかを決定するように構成されたゲート制御リストと、を含む、アウトバウンドポートを含み、
    ゲートが閉じている場合、前記送信選択アルゴリズムが送信用のデータを選択したとしても、割り当てられた優先度が最も高いデータ以外のデータを優先することができるように、データの送信がブロックされる、請求項１１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  15. 超低遅延データ送信のために明確な通信チャネルが作成されるように、複数のアウトバウンドポートの各々の前記ゲート制御リストを同期させるように構成された時間認識シェーパーをさらに含む、請求項１４に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  16. 前記ネットワークを利用するアプリケーションに代わってネットワークリソースを構成する集中型ネットワーク構成をさらに含む、請求項１２に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  17. アプリケーションリソースを発見および構成し、かつ前記集中型ネットワーク構成と通信して、前記アプリケーションが存在するデバイスに代わって前記ＴＳＮ機能を構成する集中型ユーザ構成をさらに含む、請求項１６に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  18. 前記ネットワークリソース管理コンポーネントが、ポートを有効および無効にし、かつポートを介してネットワークを絞ることによって、スイッチポートを介してネットワークトラフィックを制御するインターフェースを含む、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  19. ネットワークリソース使用量を割り当てるために使用される柔軟なランタイムモデルをさらに含む、請求項１８に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  20. 前記ネットワークリソース管理コンポーネントは、前記柔軟なランタイムモデルを使用して、新しいデバイスが前記通信ネットワークに参加するときに前記通信ネットワーク上のネットワークリソースの割り当てを最適化し、前記ネットワークリソースの割り当てに従って前記１つ以上のＡＰＬフィールドスイッチおよび前記１つ以上のＡＰＬ電源スイッチを制御する、請求項１９に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  21. 前記ネットワークリソース管理コンポーネントが、ネットワークトラフィックの一定のパーセンテージを管理されないネットワークトラフィックに割り当て、前記ネットワークリソース管理コンポーネントは、管理されないネットワークトラフィックの検出されたパーセンテージが、管理されないネットワークトラフィックの前記割り当てられた割合を超えるときに前記スイッチを調整する、請求項１８に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  22. 前記ネットワークリソース管理コンポーネントが、前記ネットワーク上の双方向でのパブリッシュ／サブスクライブをサポートする、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  23. 前記通信ネットワークが、ピアツーピアネットワークトラフィックをサポートする、請求項１に記載の産業プロセス制御または工場オートメーションシステム。
  24. 産業プロセス制御または工場オートメーションシステムにおけるネットワークリソースを管理する方法であって、
    前記産業プロセス制御または工場オートメーションシステムに、物理デバイスを制御するコントローラを実装することであって、前記コントローラが、１つ以上の原材料に対する操作を実施して、前記１つ以上の原材料を製品に変換するように構成され、通信ネットワークを介して、前記コントローラに通信可能に結合された複数の高多用途（ＨＶ）フィールドデバイスと通信して、前記コントローラからコマンドを受信し、かつ前記コントローラにパラメータ値を送信するようにさらに構成されている、実装することと、
    各々が他のデバイスへのコネクティビティを提供するように構成された、かつ各々が前記ＡＰＬ媒体を介して電力を提供するための電源を含む１つ以上のＡＰＬ電源スイッチを使用して、および各々が前記ＡＰＬ媒体を介して前記１つ以上のＡＰＬ電源スイッチのうちの１つから電力を受け取り、かつ各々が、本質安全要件に準拠しながら、前記ＡＰＬ媒体によってそれぞれのＡＰＬフィールドスイッチに通信可能に結合されたＨＶフィールドデバイスに通信信号および電力信号の両方を分配するように構成された１つ以上のＡＰＬフィールドスイッチをさらに使用して、先進物理層（ＡＰＬ）媒体を介したネットワークトラフィックの通信を容易にするように前記通信ネットワークを構成することと、
    ネットワークリソース管理コンポーネントであって、前記通信ネットワーク上のネットワークリソースを管理して、前記ネットワークリソース管理コンポーネントが認識する管理されるネットワークトラフィックと、前記ネットワークリソース管理コンポーネントが認識しない管理されないネットワークトラフィックと、の両方を含むネットワークトラフィックの前記通信ネットワークを介した通信を容易にするようにネットワークリソース管理コンポーネントを構成することと、を含む、方法。
  25. ネットワークトラフィックの通信を容易にするように前記通信ネットワークを構成することが、複数のアプリケーションと通信する少なくとも１つのＨＶフィールドデバイス間の通信を容易にするように前記通信ネットワークを構成することを含む、請求項２４に記載の方法。
  26. 前記ネットワークトラフィックが、少なくとも１つの他のＨＶフィールドデバイスと通信する少なくとも１つのＨＶフィールドデバイス間の通信を含む、請求項２５に記載の方法。
  27. 前記ネットワークトラフィックが、公開するＨＶフィールドデバイスまたはアプリケーションからのデータにサブスクライブする少なくとも１つのＨＶフィールドデバイスからのトラフィックを含む、請求項２５に記載の方法。
  28. 前記ネットワークトラフィックが、データを公開する少なくとも１つのＨＶフィールドデバイスからサブスクライブするＨＶフィールドデバイスまたはアプリケーションへのトラフィックを含む、請求項２５に記載の方法。
  29. 前記コントローラが、プロセスプラント内のプロセスコントローラであり、前記ＨＶフィールドデバイスが、プロセス制御フィールドデバイスである、請求項２４に記載の方法。
  30. 前記コントローラが、工場内の工場オートメーションコントローラであり、前記ＨＶフィールドデバイスが、ロボット工場オートメーションデバイスである、請求項２４に記載の方法。
  31. 前記通信ネットワークが、エッジゲートウェイを介して前記ＨＶフィールドデバイスと１つ以上のアプリケーションとの間の通信を提供する、請求項２４に記載の方法。
  32. 前記通信ネットワークが、前記ＨＶフィールドデバイスと１つ以上のクラウドベースのアプリケーションとの間の通信を提供する、請求項２４に記載の方法。
  33. ネットワークリソースを管理するようにネットワークリソース管理コンポーネントを構成することが、決定論的ネットワークマネージャを実装することを含む、請求項２４に記載の方法。
  34. 前記決定論的ネットワークマネージャが、タイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ）ネットワーク管理スキームを実装する、請求項３３に記載の方法。
  35. 送信元と宛先との間の最小限のブロッキングでタイムクリティカルなデータを送信することを可能にするようにネットワークリソースを割り当てるように前記ネットワークリソース管理コンポーネントを構成する、請求項３３に記載の方法。
  36. 超低遅延データ送信のために明確な通信チャネルが作成されるように、複数の出力ポートの各々で前記ゲート制御リストを同期させるように時間認識シェーパーを構成することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
JP2021142646A 2020-09-10 2021-09-01 制御およびオートメーションシステムのための通信システムにおけるネットワークリソース管理 Pending JP2022046438A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/017,094 2020-09-10
US17/017,094 US11256238B1 (en) 2020-09-10 2020-09-10 Network resource management in a communication network for control and automation systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022046438A true JP2022046438A (ja) 2022-03-23

Family

ID=78149326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021142646A Pending JP2022046438A (ja) 2020-09-10 2021-09-01 制御およびオートメーションシステムのための通信システムにおけるネットワークリソース管理

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11256238B1 (ja)
JP (1) JP2022046438A (ja)
CN (1) CN114167818A (ja)
DE (1) DE102021123548A1 (ja)
GB (1) GB2603234A (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020044533A1 (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 製造プロセス監視装置
US11768878B2 (en) * 2019-09-20 2023-09-26 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Search results display in a process control system
US11768877B2 (en) * 2019-09-20 2023-09-26 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Smart search capabilities in a process control system
US11531325B2 (en) * 2020-09-10 2022-12-20 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Node management of nodal communication networks for highly versatile field devices in control and automation systems
US11824650B2 (en) 2020-09-10 2023-11-21 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Publish-subscribe communication architecture for highly-versatile field devices in control and automation systems
US11824934B2 (en) 2020-09-10 2023-11-21 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Security systems for use in implementing highly-versatile field devices and communication networks in control and automation systems
US11256238B1 (en) 2020-09-10 2022-02-22 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Network resource management in a communication network for control and automation systems
US11894945B2 (en) * 2022-06-29 2024-02-06 Siemens Industry, Inc Control device for a building automation system having name resolution management
WO2023237217A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-14 Abb Schweiz Ag Automation system and method for investigating, in the automation system, the performance of a wireless communication network
US20230400838A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-14 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Apparatuses and methods for non-disruptive replacement of simplex i/o components
CN115314355B (zh) * 2022-06-30 2023-10-03 国网河南省电力公司信息通信公司 基于确定性网络的电力通信网络架构系统及方法
US20240118798A1 (en) * 2022-10-10 2024-04-11 Schneider Electric Systems Usa, Inc. Configuration sourced direct from ethernet advanced physical layer field device
WO2024081220A1 (en) * 2022-10-10 2024-04-18 Schneider Electric Systems Usa, Inc. Automated device os and application management at the edge
CN117784743B (zh) * 2024-02-28 2024-05-17 西安热工研究院有限公司 一种可信dcs控制系统及方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19510247C2 (de) 1995-03-21 1998-08-06 Zinser Textilmaschinen Gmbh Verfahren zur Datenübertragung
US8044793B2 (en) * 2001-03-01 2011-10-25 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Integrated device alerts in a process control system
US7206646B2 (en) * 1999-02-22 2007-04-17 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Method and apparatus for performing a function in a plant using process performance monitoring with process equipment monitoring and control
US6446202B1 (en) 1999-10-04 2002-09-03 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Process control configuration system for use with an AS-Interface device network
DE10336035A1 (de) 2003-08-01 2005-03-24 Endress + Hauser Wetzer Gmbh + Co Kg Verfahren zur automatischen Anpassung eines busfähigen Feldgerätes der Prozessautomatisierungstechnik an das auf dem Feldbus verwendete Busprotokoll
DE102004007233B3 (de) 2004-02-13 2005-05-19 Siemens Ag Verfahren zum Installieren einer Automatisierungskomponente und entsprechendes Automatisierungssystem
US20060140209A1 (en) 2004-12-23 2006-06-29 Smar Research Corporation Field device, system and process for multi-protocol field device emulator
US20100280636A1 (en) 2009-05-01 2010-11-04 Johnson Controls Technology Company Building automation system controller including network management features
US8589667B2 (en) 2010-04-19 2013-11-19 Apple Inc. Booting and configuring a subsystem securely from non-local storage
CN104272204B (zh) 2012-03-15 2017-07-11 施耐德电器工业公司 自动化控制系统中的设备地址管理
US8898481B1 (en) 2012-07-18 2014-11-25 Dj Inventions, Llc Auditable cryptographic protected cloud computing communications system
US10223327B2 (en) 2013-03-14 2019-03-05 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Collecting and delivering data to a big data machine in a process control system
US10649424B2 (en) 2013-03-04 2020-05-12 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Distributed industrial performance monitoring and analytics
DE102013111696A1 (de) * 2013-10-23 2015-04-23 Endress + Hauser Flowtec Ag Anschlussvorrichtung für ein Feldgerät sowie Feldgerät mit einer solchen Anschlussvorrichtung
US10210333B2 (en) 2016-06-30 2019-02-19 General Electric Company Secure industrial control platform
US10324434B2 (en) 2016-10-12 2019-06-18 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Method and system for commissioning process control hardware
EP3565221B1 (de) 2018-04-30 2020-10-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur registrierung von industriellen automatisierungsgeräten oder kommunikationsgeräten zugeordneten geräte-namen in einem namensdienst-system und kontroll-komponente
US10999734B1 (en) 2018-09-28 2021-05-04 Wells Fargo Bank, N.A. Passive authentication during mobile application registration
WO2020081687A1 (en) 2018-10-17 2020-04-23 Firefly Systems Inc. Vehicle-mounted dynamic content delivery systems
DE102019106049A1 (de) 2019-03-08 2020-09-10 Krohne Messtechnik Gmbh Verfahren zur sicheren Kommunikation zwischen einem Feldgerät der Automatisierungstechnik und einem Endgerät sowie System zur sicheren Kommunikation zwischen einem Feldgerät und einem Endgerät
US11601272B2 (en) 2019-05-02 2023-03-07 Ares Technologies, Inc. Methods and systems for efficient cryptographic third-party authentication of asset transfers using trusted computing
US11558423B2 (en) 2019-09-27 2023-01-17 Stealthpath, Inc. Methods for zero trust security with high quality of service
US11076001B1 (en) 2020-05-27 2021-07-27 Paypal, Inc. User-controlled session manager to provide remote disabling of session tokens
EP4179393A1 (de) 2020-07-10 2023-05-17 VEGA Grieshaber KG (rgb) leuchtring an zweileitersensor
US11256238B1 (en) 2020-09-10 2022-02-22 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Network resource management in a communication network for control and automation systems

Also Published As

Publication number Publication date
US20220128976A1 (en) 2022-04-28
US11256238B1 (en) 2022-02-22
CN114167818A (zh) 2022-03-11
GB202112858D0 (en) 2021-10-27
US11726460B2 (en) 2023-08-15
DE102021123548A1 (de) 2022-03-10
GB2603234A (en) 2022-08-03
US20220075352A1 (en) 2022-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11726460B2 (en) Network resource management in a communication network for control and automation systems
US20220078267A1 (en) Highly-versatile field devices and communication networks for use in control and automation systems
US11824650B2 (en) Publish-subscribe communication architecture for highly-versatile field devices in control and automation systems
US11531325B2 (en) Node management of nodal communication networks for highly versatile field devices in control and automation systems
US11240201B2 (en) Publishing data across a data diode for secured process control communications
US11824934B2 (en) Security systems for use in implementing highly-versatile field devices and communication networks in control and automation systems
US10270745B2 (en) Securely transporting data across a data diode for secured process control communications
US10230588B2 (en) Dynamically deployable self configuring distributed network management system using a trust domain specification to authorize execution of network collection software on hardware components
US10257163B2 (en) Secured process control communications
JP7098287B2 (ja) プロセス制御通信アーキテクチャ
JP2019515375A (ja) オートメーションシステムの運用のための接続ユニット、モニタリングシステム、および運用方法
Luchian et al. Iiot decentralized system monitoring for smart industry applications
US20240036537A1 (en) Building management system with containerization for a generic gateway