JP2023169432A - 離散型フィールドデバイスおよび信号用のスマート機能 - Google Patents
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Abstract
【課題】一般的に処理プラントおよび処理制御システムに関し、特に、処理プラントの離散型要素にスマート機能を提供する。【解決手段】制御ルーチンで使用される離散型Ｉ／Ｏ制御要素を自動的に設定するためのシステムであり、複数の離散型チャネルと、処理制御装置と、処理コントローラと、を有する。処理コントローラの回路は、処理制御装置からプロファイルを受信し、プロファイルを分析して、各々が複数の離散型チャネルの異なる１つに対応する信号を示す複数の信号タグを識別し、離散型チャネルの１つのＤＩ信号に対応する複数の信号タグの各ＤＩ信号タグに関しては、ＤＩ信号タグを離散型Ｉ／Ｏ制御要素の入力に接続し、離散型チャネルの１つのＤＯ信号に対応する複数の信号タグの各ＤＯ信号タグに関しては、ＤＯ信号タグを離散型Ｉ／Ｏ制御要素の出力に接続することにより、離散型Ｉ／Ｏ制御要素を自動的に設定するように構成される。【選択図】図１Ａ
Description
本発明は、一般的に処理プラントおよび処理制御システムに関し、特に、処理プラントの離散型要素にスマート機能を提供することに関する。
発電、化学処理、石油処理、他の処理で使用される分散型の処理制御システム、例えば、分散型またはスケーラブルな処理制御システムには、相互に通信可能に連結され、処理制御ネットワークを通して少なくとも１つ以上のホストまたはオペレータワークステーションに通信可能に連結され、アナログバス、デジタルバス、またはアナログ／デジタル複合型バスを通して１つ以上のフィールドデバイスに通信可能に連結された１つ以上の処理コントローラが含まれる。
フィールドデバイス、例えば、弁、弁ポジショナ、スイッチ、およびトランスミッタ（例えば、温度センサ、圧力センサ、流速センサ）は、斯かる処理またはプラント内で、弁の開閉、スイッチ装置のオンオフ、処理パラメータの測定などの機能を実行する。
処理コントローラは、プラント環境内に通常位置しており、フィールドデバイスによって行われる処理測定および／またはフィールドデバイスに関連する他の情報を示す信号を受信し、（例えば、処理制御を決定する異なる制御モジュールの作動を行う）コントローラアプリケーションを実行し、受信情報に基づいて制御信号を生成し、フィールドデバイスで実行される制御モジュールまたはブロック、例えば、ＨＡＲＴ（登録商標）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスとの調整を行う。
制御モジュールが実行される結果、処理コントローラは、通信リンクまたは信号経路を通して制御信号を送信することにより、処理プラントまたはシステムの少なくとも一部の動作を制御する（例えば、プラントまたはシステム内で作動／実行される１つ以上の産業処理の少なくとも一部を制御する）。例えば、コントローラ及びフィールドデバイスは、処理プラントまたはシステムによって制御される処理の少なくとも一部を制御する。
プラント環境内に通常位置する入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード（「Ｉ／Ｏ装置」または「Ｉ／Ｏモジュール」とも呼ばれる）は、一般的に、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通信可能に配置されており、それらの間で、例えば、電気信号をデジタル値にデジタル値を電気信号に変換することにより、通信可能な状態を保っている。通常、フィールドデバイスの入力または出力は、同じ通信プロトコル用に構成された、またはフィールドデバイスの入力／出力で使用されるようなプロトコル用に構成された１つ以上のＩ／Ｏカードを通して、通信可能に処理コントローラに連結されている。特に、フィールドデバイス入力／出力は、アナログ通信または離散通信用に構成されているのが通常である。一般的に、コントローラは、フィールドデバイスと通信するため、フィールドデバイスによって利用されるのと同タイプの入力または出力用に構成されたＩ／Ｏカードを通常必要としている。すなわち、処理コントローラは、アナログ制御信号（例えば、４～２０ｍＡ信号）を受信するように構成されたフィールドデバイス用に、適切な制御信号を送信するためのアナログ出力（ＡＯ）Ｉ／Ｏカードを必要としており、アナログ信号を通して測定値または他の情報を送信するように構成されたフィールドデバイス用には、上記通信された情報を受信するためのアナログ入力（ＡＩ）カードを通常必要としている。同様に、処理コントローラは、離散型制御信号を受信するように構成されたフィールドデバイス用には、適切な制御信号を送信するための離散型出力（ＤＯ）Ｉ／Ｏカードを必要としており、離散信号を通して情報を送信するように構成されたフィールドデバイス用には、離散型入力（ＤＩ）カードを通常必要とする。一般的に、各Ｉ／Ｏカードは、複数のフィールドデバイス入力または出力に接続されていてもよく、その場合、特定の入力または出力用の各通信リンクは「チャネル」と呼ばれる。例えば、１２０チャネルＤＯ Ｉ／Ｏカードは、１２０の個別の離散型フィールドデバイス入力に通信可能に連結されており、コントローラが（ＤＯ Ｉ／Ｏカードを通して）離散型の制御出力信号を１２０の個別の離散型フィールドデバイス入力へ送信できるようになっていてもよい。
本明細書で使用される場合、フィールドデバイス、コントローラ、およびＩ／Ｏ装置は、「処理コントローラ」と通常呼ばれており、処理制御システム／プラントのフィールド環境内に一般的に配置または設置される。１つ以上のコントローラによって形成されたネットワーク、１つ以上のコントローラに通信可能に接続されたフィールドデバイス、およびコントローラとフィールドデバイスとの間の通信を促進するための中間ノードは、「Ｉ／Ｏネットワーク」または「Ｉ／Ｏサブシステム」と呼ばれてもよい。
フィールドデバイスおよび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（「処理制御ネットワーク」）を通して、１つ以上の他のハードウェア装置、例えば、オペレータワークステーション、ＰＣまたはコンピュータ装置、携帯装置、データヒストリアン、レポートジェネレータ、中央集中型データベース、またはプラントの厳しい現場環境から離れた制御室または他の場所（例えば、処理プラントの後置環境）に置かれる他の中央集中型管理コンピュータ装置へ通常送信される。
オペレータまたは保守点検担当者は、処理管理ネットワークを通して通信される情報により、ネットワークに接続された１つ以上のハードウェア装置を通して、処理に関する望ましい機能を実行できる。斯かるハードウェア装置がアプリケーションを実行し、その結果、オペレータは、例えば、処理制御ルーチン（複数も可）の設定変更を行ったり、処理コントローラまたはスマートフィールドデバイス内の制御モジュールの調整をしたり、処理の現状または処理プラント内の特定の装置の状態を観察したり、フィールドデバイスや処理コントローラが生成する警報を監視したり、担当者の訓練または処理制御ソフトウェアの試験のために処理操作をシミュレーションしたり、処理プラント内の問題またはハードウェアの故障を診断したりすることができる。ハードウェア装置、コントローラ、およびフィールドデバイスが利用する処理制御ネットワークまたはデータハイウェイには、有線通信経路、無線通信経路、および複合有線／無線通信経路などが含まれる。
一例として、Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔが販売するＤｅｌｔａＶ（登録商標）制御システムには、（処理プラント内の異なる場所に配置された）異なる装置内に保管され実行される複数のアプリケーションが含まれる。ユーザは、処理制御システムまたはプラントの後置環境内の１つ以上のワークステーションまたはコンピュータ装置に配置された設定アプリケーションにより、処理制御モジュールを作成または変更し、斯かる処理制御モジュールをデータハイウェイを通して専用の分散型コントローラへダウンロードできる。通常、斯かる制御モジュールは、通信可能に相互接続された機能ブロック（すなわち、入力に基づいて制御スキーム内の機能を実行し、制御スキーム内の他の機能ブロックに出力を提供する、オブジェクト指向プログラミングプロトコルのオブジェクト）で構成されている。更に、設定設計者は、設定アプリケーションにより、（オペレータへデータを表示したり、オペレータが処理制御ルーチン内の設定（設定点など）変更を行えるようにしたりするため、閲覧アプリケーションによって使用される）オペレータインターフェースを設定または変更できるようになる。
各専用コントローラ、あるいはいくつかの例では１つ以上のフィールドデバイスは、（実際の処理制御機能を実施するように割り当てられ、ダウンロードされる制御モジュールを作動する）各コントローラアプリケーションを記憶および実行する。１つ以上のオペレータワークステーション（またはオペレータワークステーションおよびデータハイウェイと通信可能に接続された１つ以上の遠隔コンピュータ装置）で実行される閲覧アプリケーションは、データハイウェイを通してコントローラアプリケーションからデータを受信し、処理制御システム設計者、オペレータ、またはユーザインターフェースを使用するユーザへ斯かるデータを表示するが、オペレータの見解、技術者の見解、専門家の見解などいくつかの異なる見解のいずれかを提供してもよい。データヒストリアンアプリケーションは、データハイウェイを通して提供されるデータの一部または全部を回収し記憶するデータヒストリアン装置に通常記憶され、該装置によって実行されるが、設定データベースアプリケーションは、同様にデータハイウェイに接続されたコンピュータで実行され、現在の処理制御ルーチン設定およびそれに関連したデータを記憶するものである。あるいは、設定データベースは、設定アプリケーションと同じワークステーション内に配置されてもよい。
一般的に、処理プラント（またはプラントの一部）は、設計段階、設置段階、および試運転段階を含む複数段階の工程後、オンラインとされてもよい。設計段階中、設計者は、一般的な制御戦術を開発し、処理要素を特定（すなわち、制御戦略を実施するのに必要な装置および処理コントローラを特定）する。設置段階中、処理要素が設置される。試運転段階中、処理要素が試験され、システムまたはプラントが意図された状態で作動できる時点までそれが行われる。残念ながら、プラントのいくつかの側面は、設置および試運転段階の前に完全に設計するのは困難である。斯かる段階は性質上ある程度反復性のものであってもよく、少なくとも部分的には並行して実行されてもよい。
例えば、Ｉ／Ｏネットワークまたはサブシステムの設計は複雑な複数段階の工程である。数十年間、専用Ｉ／Ｏアーキテクチャが使用されており、各コントローラが、バックプレーンを通してコントローラに物理的に接続された１つ以上の専用の複数チャネルＩ／Ｏカードを有している。残念なことに、斯かる専用Ｉ／Ｏアーキテクチャの設計は困難な作業である。まず、計装図（Ｐ＆ＩＤ）が設計され、制御要素に関する初期見解、並びにそれが制御戦略内でどのように使用されるべきかに関する初期見解が提供される。次に、器具リストが斯かるＰ＆ＩＤから導かれるが、それは設計中の各要素（例えば、フィールドデバイス）の詳細なリストであり、装置タイプ、製造元、較正範囲、並びに処理装置内の各要素の物理的位置などがそれに含まれる。しかし、現場配線設計は、一般的に、Ｉ／Ｏサブシステムが規定されるまでは完了されないし、Ｉ／Ｏサブシステムは、一般的に、現場信号使用が制御戦略内で規定され、信号と制御戦略が適切なコントローラに割り当てられるようになるまでは画定できない。各コントローラの信号数が分かった場合にのみ、各コントローラ用の実際のＩ／Ｏサブシステムが特定され、現場配線設計が完了する。
残念ながら、プロジェクトの変更および再設計により、現場配線設置が妨害され複雑化する場合が多い。通常、現場配線設計の完了後、物理的な通信リンクが設置され、Ｉ／Ｏネットワークが構築される。「有線マーシャリング」は、物理的な通信リンク（例えば、２または３の有線リンク）を確立する上で従来から業界で容認された慣行である。斯かる有線マーシャリングは困難な作業であり、現場技師はフィールド接続箱（ＦＪＢ）の端子盤にフィールドボックスを配線し、次に、Ｉ／Ｏ室（「制御室」と呼ばれることもある）のマーシャリングキャビネット内にある端子盤の第一組に斯かるＦＪＢ端子盤を配線する。次に、現場技師は、マーシャリングキャビネット内にある端子盤の第一組をマーシャリングキャビネット内にある端子盤の第二組に配線し、その後、該第二組は「システムキャビネット」内の適切なＩ／Ｏカードに配線される。斯かるＩ／Ｏカードは、通常、問題のフィールドデバイスの制御または監視用に割り当てられたコントローラに（例えば、バックプレートを通して）通信可能に接続されている。
マーシャリングキャビネットは通信の相互接続点を示しており、設計段階および試運転段階中に問題が生じる原因となり得る。ワイヤは通常（複数のコアケーブルを通して）現場からマーシャリングキャビネットへもたらされるので、接続された各フィールドデバイスが適切なＩ／Ｏカードおよびチャネルに確実に接続されるようにするため、キャビネット内の配線は一般的にクロスマーシャリングされていなければならない。特に、フィールドデバイスは通常マーシャリングキャビネット内にある端子盤の第一組に接続されており、Ｉ／Ｏカードは通常マーシャリングキャビネット内にある端子盤の第二組に接続されている。適切な作動が確実に行われるようにするため、すなわち、例えばコントローラがフィールドデバイスへコマンドを送信する場合、目的のフィールドデバイスがそのコマンドを確実に受信するようにするため、端子盤の第一組の各端子が端子盤の第二組の適切な端子に配線（すなわち、クロスマーシャリング）されていなければならない。
クロスマーシャリングは問題発生の原因となり得る。特に、複数のポイントで「マッピングエラー」が生じ得る。第一の例として、フィールドデバイス出力がマーシャリングキャビネットの間違った端子、従って間違ったＩ／Ｏカードチャネルに配線され、（例えば、フィールドデバイスが正しいＩ／Ｏカードと同じタイプのＩ／Ｏカードに間違って配線された場合）間違ったシステム変数に割り当てられたフィールドデバイスによって送信される情報が得られることになる。第二の例として、フィールドデバイスがマーシャリングキャビネットに正しく配線されていたとしても、マーシャリングキャビネットとＩ／Ｏカードとの間の配線が間違っている場合、同じ問題が生じることになる。第三の例として、フィールドデバイスおよびＩ／Ｏカードがそれぞれマーシャリングキャビネットに正しく配線されていたとしても、クロスマーシャリングにより同じ問題が発生する場合がある。更に、全ての配線が正しい場合でも、技師がＩ／Ｏチャネルを間違ったシステム変数に割り当ててしまった場合にもエラーが生じ得る。エラーの原因を特定し、斯かるエラーが配線エラーに起因するのか、それともソフトウェア構成エラーに起因するのかを決定するのは極度に骨の折れる作業である。要するに、全世界の何十億ものテレビの背後にある迷路のような配線同様、ワイヤがどこから来てどこへ行くのかを追跡するのは増々困難となっており、人手によってもたらされるエラーの可能性は増々増大している。
更に問題を悪化させる点として、現場配線活動は、Ｉ／Ｏサブシステム（複数も可）設計が完了する遥か以前に開始される必要のある場合が多いことである。その結果、設計段階で不確実な期間が生じ、（プロジェクト範囲の変更や制御論理の変更によってハードウェアの変更が発生し、その結果）入手可能な情報に変更の可能性が生じ、斯かる情報に基づいて推測が行われることになるからである。斯かる後期変更は、特にフィールドデバイスが新しいコントローラに再分散されなければならない場合には、高価なものとなる。斯かる変更が高価なのは、新しいＩ／Ｏカードへの通信リンクの再配線だけでなく、追加の機器を収容するのに必要な追加のキャビネット空間の所為でもある。
要するに、後期設計変更を行うためＩ／Ｏネットワークの処理コントローラまたは他の要素を追加するのは、斯かる変更が設計図、現場配線、時にはシステムキャビネットの配置面積に影響を及ぼすので、コスト増大を招くことである。あらゆるプロジェクトが後期変更を余儀なくされている。斯かる変更は、制御戦略の変更、スキッド機器要求事項の後期変更、要求されている制御ＣＰＵ能力の過小評価、フィールドデバイスの追加、デバイスタイプの変更（例えば、アナログトランスミッタによるリミットスイッチの取り換え）などによって生じ得る。
Ｉ／Ｏ要求事項に関する共通の課題である斯かる後期プロジェクト変更は、プロジェクト実施全体に亘ってドミノ現象をもたらし得る。作図の手直し、制御システムの分割、ワイヤの移動、および新しいキャビネットの構築などである。設置されたフィールドデバイスの取り換えなどの単純な作業でさえ複雑になり得る。例えば、ＤＯ Ｉ／Ｏカードに接続されている設置済みのフィールドデバイスを、アナログ信号を通して制御コマンドを受信するように構成された新しいフィールドデバイスで置き換える場合、現場技師は、空のチャネルを有するＡＯ Ｉ／Ｏカードを見つけるか、あるいは新しいＡＯ Ｉ／Ｏカードを設置する必要がある。現場技師は、次に、フィールドデバイスとマーシャリングキャビネットとの間の配線、マーシャリングキャビネットの端子間の配線、およびマーシャリングキャビネットとＩ／Ｏカードとの間の配線を取り除く必要がある。最後に、現場技師は、マーシャリングキャビネットに新しいフィールドデバイスを配線し、必要ならばマーシャリングキャビネットに新しいＩ／Ｏカードを配線し、マーシャリングキャビネット内のクロスマーシャリングが、マーシャリングキャビネット内の適切な端子を正確に連結しているか否かを確認する必要がある。
要するに、後期変更により、プロジェクトにかかる時間、コスト、およびリスクが増大する。これは、従来の専用Ｉ／Ｏアーキテクチャの非柔軟性と、フィールドデバイスが適切なＩ／ＯカードおよびＩ／Ｏカードチャネルに通信可能に連結されているか否かを確認する必要のあるクロスマーシャリングとによって問題が更にひどくなる。
試運転段階に関する点であるが、処理プラントまたはシステムの試運転には、斯かるシステムまたはプラントが意図されたように作動する時点まで、斯かるプラントまたはシステムの種々の構成要素を導く工程が含まれる。処理要素が設置された後、斯かる処理要素の少なくともいくつかが試運転の対象となる。例えば、フィールドデバイス、サンプルポイント、および／または他の要素が試運転の対象となる。試運転工程は、通常複数の活動を含む複雑な工程である。例えば、試運転工程には、特に、設置された処理コントローラ（フィールドデバイスなど）の識別およびその所定の接続の確証または確認、処理制御システムまたはプラント内の処理コントローラをユニークに識別するタグの決定および提供、デバイスのパラメータ、制限などの初期値の設定または構成、例えばデバイスに提供される信号を操作したり他の試験を実行したりすることにより、種々の条件下でのデバイスの設置、動作、および行動の正確性の確証、および他の試運転活動が含まれる。試運転中のデバイスの確認は、安全面並びに規制および品質要求事項の遵守の面で重要である。
他の試運転活動が、デバイス関係の処理制御ループにおいて実行される。一般的に、「処理制御ループ」には、１つ以上のフィールドデバイスと、制御スキームを実施する目的で相互通信するように構成されたコントローラとが含まれる。例えば、制御ループには、操作変数（例えば、弁が開状態の場合にパイプを通して冷水が流れる）を変更するように（例えば、タンクへの導入配管用の制御弁）を作動できるフィールドデバイスと、操作変数（例えば、タンクの水の温度）の変更によって影響を受ける１つ以上の制御変数を測定する１つ以上のフィールドデバイスと、操作変数の望ましい値に達するように作動中のフィールドデバイスを制御するコントローラとが含まれていてもよい。
いずれにせよ、制御ループにおける試運転活動には、例えば、数例を挙げると、相互接続（例えば、マーシャリングキャビネット内に見られる相互接続）を通して送信される種々の信号が当該相互接続の両末端で予期行動を取っていることの確認、プラント内で実行されているデバイスが実際に物理的に接続されていることを示す施工完了時Ｉ／Ｏリストの生成、他の「設置完了時」データの記録などが含まれる。
通常、処理プラントの試運転には、当該処理プラントの現場環境で設置、設定、および相互接続される物理的装置、接続、配線などが必要である。プラントの後置環境において、種々の装置、その構成、および相互接続を識別したり、および／またはそれに対応したりするデータが統合され、確認または試運転が行われ、保存される。従って、物理的ハードウェアが設置および構成された後、種々の装置が他の装置と通信できるように、識別情報、論理命令、他の命令および／またはデータが現場環境に配置された種々の装置へダウンロードされる、あるいは他の方法で提供される。
勿論、後置環境で行われる試運転活動に加え、物理的装置および論理装置の現場環境における接続および作動の正確性を個別的および統合的に確認するための試運転活動も行われる。例えば、フィールドデバイスは、物理的に設置され、例えば、電源オン、電源オフなどが個別に確認される。次に、フィールドデバイスのポートが試運転ツールに物理的に接続され、それにより模擬信号がフィールドデバイスへ送信され、種々の模擬信号へ応答するフィールドデバイスの行動が試験される。同様に、通信ポートを試運転対象として持つフィールドデバイスが、最終的にマーシャリングキャビネットの端末ブロックに物理的に接続され、そして端末ブロックとフィールドデバイスとの間の実際の通信が試験されてもよい。試運転により、システム設計または現場配線におけるエラーが明らかになるかもしれない。斯かるエラーは、前述した高価な後期プロジェクト変更となり得る。
通常、現場環境におけるフィールドデバイスおよび／または他の構成要素の試運転には、試験信号および応答がフィールドデバイスおよび他のループ構成要素間で相互に通信され、その結果的行動が確認できるように、構成要素の識別に関する知識、およびある場合には構成要素相互接続に関する知識が必要である。現在周知の試運転技術においては、斯かる識別および総合接続に関する知識またはデータは、一般的に、後置環境によって現場環境の構成要素へ提供される。例えば、後置環境は、実際のプラント作業中に制御モジュールによって制御されるスマートフィールドデバイスへ、制御モジュールで使用されるフィールドデバイスタグをダウンロードする。
本明細書に開示されるのは、「ダム（愚鈍）」離散型フィールドデバイスおよび離散信号にスマートな機能性を追加するための技術、システム、機器、構成要素、デバイス、および方法である。上記技術、システム、機器、構成要素、デバイス、および方法は、工業用の処理制御システム、環境、および／またはプラント（これらは、本明細書において、「工業用制御」、「処理制御」、または「処理」システム、環境、および／またはプラントと同意語である）に適用されてもよい。通常、斯かるシステムおよびプラントは、物理的原料を製造、精製、または変形して製品を生成または製造するのに作動される１つ以上の処理（本明細書では、「工業用処理」とも呼ばれる）の制御を個別に提供するものである。
上記技術、システム、機器、構成要素、デバイス、および方法により、１つ以上のフィールドデバイス用の一組の離散型Ｉ／Ｏチャネルがグループ分けされ、組織化され、フィールドモジュールデバイス（より一般的には、「フィールドモジュール」、「処理制御装置」、または「処理制御エンティティ」と呼ばれることもある）に接続できるが、その場合、該フィールドモジュールデバイスは、Ｉ／Ｏチャネルを通して、マーシャリングキャビネットの電子マーシャリング機器へ接続されてもよい。フィールドモジュールは中間機器として機能し、Ｉ／Ｏチャネルを経て受信されるメッセージを復号し、ＤＯチャネル用のコマンドを識別するが、その後、該メッセージは適切なＤＯチャネルへ転送される。好都合なことに、コントローラは、電子マーシャリング機器に接続された単一のＩ／Ｏチャネルを経て複数のＤＯ信号を参照できる。フィールドモジュールは、ＤＩチャネルの信号により運ばれる変数値も受信し、その値をメッセージへ符号化し、該メッセージはマーシャリング機器およびコントローラへ送信されるので、ＤＩチャネルの変数値をコントローラが利用可能となる。
フィールドモジュールは、フィールドモジュールおよび任意の接続フィールドデバイスの試運転および設定に関連する情報、例えば、フィールドデバイスにとってユニークなタグ、および／またはＤＩおよびＤＯチャネルにとってユニークな信号タグなどを含むプロファイルを記憶していてもよい。プロファイルの情報は、電子マーシャリング機器によって（および、特に、マーシャリング機器に接続された信号特徴付け構成要素によって）オートセンシングが可能であり、従って、対応するＤＩまたはＤＯ信号が存在するＩ／Ｏチャネルにプロファイル内の任意のタグを割り当てる／接続することができる。フィールドモジュールのタグをオートセンシングし、タグの接続を自動的に更新するための斯かるオートセンシング技術および接続技術により、Ｉ／Ｏネットワークは、容易かつ迅速に、再構成および配線が可能である。
１つ以上のコントローラが、ＤＩＯ制御要素、またはフィールドモジュールに対応する機能ブロックを自動的に設定するように構成されていてもよく、その場合、当該制御要素または機能ブロックは、フィールドモジュールに接続されたＤＯ信号へ書き込んだり、および／またはフィールドモジュールに接続されたＤＩ信号によって運ばれる値を読み込んだりするため、制御ルーチンによって利用されてもよい。斯かる自動設定手順中、ＤＩＯ制御要素の入力は、フィールドモジュールに接続されたＤＯ信号を示す信号タグに接続されるので、他のルーチンまたはブロックは、ＤＩＯ制御要素入力に書き込むことにより、ＤＯ信号への書き込みが可能となる。同様に、ＤＩＯ制御要素の出力は、ＤＩ信号を示す信号タグに接続されるので、他のルーチンまたはブロックは、ＤＩＯ制御要素の出力を受信し、それを読み出すことにより、ＤＩ信号によって運ばれる値の読み出しが可能となる。
本明細書には、フィールドモジュールのプロファイルを更新するのに利用される携帯装置も記載されている。一般的に、携帯装置は、フィールドモジュールとの間に１つ以上の近距離通信チャネルを確立し、その通信チャネルを用いて、フィールドモジュールのプロファイルへ新しい情報をダウンロードしてもよい。例示的な近距離通信チャネルには、ＲＦＩＤチャネル、ＮＦＣチャネル、ブルートゥース（登録商標）チャネル、およびＷｉＦｉダイレクトチャネルなどが含まれる。携帯装置により、現場環境にいる人は、プラントの後置環境にあるワークステーションへ戻ることなく、現場近くにいる間に（例えば、現場配線を更新して、フィールドデバイスにチャネルを追加したり、チャネルを取り替えたり、あるいはそれを除去したりした後）、迅速かつ容易にフィールドモジュールを更新できる。従って、その人は、携帯装置を用いることにより、フィールドモジュールを目視し、更新されたプロファイルの情報が現場配線、フィールドデバイスの接続、または制御スキームの変更を正確に反映しているか否かを確認または再確認できる。
上記要約は、以下に更に詳細に記載される概念の一部を紹介する目的で提供されたものである。詳細な記載で説明されるように、ある実施形態は上記要約では記載されていない特徴および利点を含んでいる場合もあり、ある実施形態は上記要約に記載されている１つ以上の特徴および／または利点を省いている場合もある。
上述のように、オンラインにおいてリアルタイムで１つ以上の工業処理を制御するように作動する処理プラント、処理制御システム、または処理制御環境は、本明細書記載の新規なスマート試運転技術、システム、機器、構成要素、装置、および／または方法の１つ以上を用いて試運転を行ってもよい。処理プラントには、オンラインで試運転および操作が行われる場合、処理工場内で行われる１つ以上の工程を管理する目的で、処理制御システムと協力して物理的機能を実行する、１つ以上の有線または無線処理制御装置、構成要素、または要素が含まれる。処理プラントおよび／または処理制御システムには、例えば、１つ以上の有線通信ネットワークおよび／または無線通信ネットワークが含まれる。加えて、処理プラントまたは制御システムには、中央集中型のデータベース、例えば、連続タイプ、バッチタイプ、資産運用管理タイプ、ヒストリアンタイプ、および他のタイプのデータベースが含まれてもよい。
本明細書は以下のようなセクション、すなわち（Ｉ）離散型処理要素用の改善されたＩ／Ｏネットワークが用いられる例示的プラント環境、（ＩＩ）固定、専用Ｉ／Ｏカード、および直接マーシャリングを含む専用Ｉ／Ｏアーキテクチャを用いた従来のＩ／Ｏネットワーク、（ＩＩＩ）離散型処理要素用の改善されたＩ／Ｏネットワーク、（ＩＶ）離散型処理要素用のスマート試運転技術、（Ｖ）改善された離散型Ｉ／Ｏ通信プロトコル、（ＶＩ）他の考察、に分けて記載される。
（Ｉ．例示的プラント環境５）
図１Ａは、例示的処理プラント、処理制御システム、または処理制御環境５のブロック図であり、本明細書記載の１つ以上の離散型Ｉ／Ｏ信号管理技術に従って構成された入力／出力（Ｉ／Ｏ）ネットワーク７もそれに含まれる。処理制御産業においては、「Ｉ／Ｏ」と言う用語は、関連しているが異なるいくつかの文脈で使用される場合がある。この用語は、一般的に、フィールドデバイスをＩ／Ｏカードまたはコントローラに通信可能に連結する論理リンクまたは通信チャネル（例えば、「Ｉ／Ｏ」チャネル）を意味するが、数多くの他の概念、例えば、Ｉ／Ｏチャネルへ信号を送信したり、そこから信号を受信したりする装置（例えば、「Ｉ／Ｏ装置」または「Ｉ／Ｏカード」）、Ｉ／Ｏ装置に関連付けられたコネクタまたは端末（例えば、「Ｉ／Ｏコネクタ」）、Ｉ／Ｏチャネル上で送信される信号（例えば、「Ｉ／Ｏ信号」、信号によって示される変数またはコマンド（例えば、「Ｉ／Ｏ」パラメータ）、信号によって伝達される変数またはコマンドの値（例えば、「Ｉ／Ｏパラメータ値」）などを意味する場合に使用されもてよい。本明細書で「Ｉ／Ｏ」と言う用語が限定子なしに使用される場合、斯かる概念のいずれが考察されているかは、文脈から明白となるはずである。更に、「Ｉ／Ｏチャネル」は特定タイプの「通信チャネル」または「チャネル」を示しており、この点も理解されるべきである。すなわち、文脈によって別の意味が示されていない限り、限定子「Ｉ／Ｏ」無しに「チャネル」または「通信チャネル」と言う用語が使用される場合、ある実施例では通信リンクはＩ／Ｏチャネルであってもよいし、またいくつかの実施例ではＩ／Ｏチャネル以外の通信リンクであってもよい。
図１Ａは、例示的処理プラント、処理制御システム、または処理制御環境５のブロック図であり、本明細書記載の１つ以上の離散型Ｉ／Ｏ信号管理技術に従って構成された入力／出力（Ｉ／Ｏ）ネットワーク７もそれに含まれる。処理制御産業においては、「Ｉ／Ｏ」と言う用語は、関連しているが異なるいくつかの文脈で使用される場合がある。この用語は、一般的に、フィールドデバイスをＩ／Ｏカードまたはコントローラに通信可能に連結する論理リンクまたは通信チャネル（例えば、「Ｉ／Ｏ」チャネル）を意味するが、数多くの他の概念、例えば、Ｉ／Ｏチャネルへ信号を送信したり、そこから信号を受信したりする装置（例えば、「Ｉ／Ｏ装置」または「Ｉ／Ｏカード」）、Ｉ／Ｏ装置に関連付けられたコネクタまたは端末（例えば、「Ｉ／Ｏコネクタ」）、Ｉ／Ｏチャネル上で送信される信号（例えば、「Ｉ／Ｏ信号」、信号によって示される変数またはコマンド（例えば、「Ｉ／Ｏ」パラメータ）、信号によって伝達される変数またはコマンドの値（例えば、「Ｉ／Ｏパラメータ値」）などを意味する場合に使用されもてよい。本明細書で「Ｉ／Ｏ」と言う用語が限定子なしに使用される場合、斯かる概念のいずれが考察されているかは、文脈から明白となるはずである。更に、「Ｉ／Ｏチャネル」は特定タイプの「通信チャネル」または「チャネル」を示しており、この点も理解されるべきである。すなわち、文脈によって別の意味が示されていない限り、限定子「Ｉ／Ｏ」無しに「チャネル」または「通信チャネル」と言う用語が使用される場合、ある実施例では通信リンクはＩ／Ｏチャネルであってもよいし、またいくつかの実施例ではＩ／Ｏチャネル以外の通信リンクであってもよい。
処理プラント５は処理を管理するものであり、処理の状態を特徴付ける１つ以上の「処理出力」（例えば、タンクレベル、流速、材料温度など）および１つ以上の「処理入力」（例えば、操作することにより処理出力に変化をもたらす種々の環境条件およびアクチュエータの状態）を有している。図１Ａの処理プラントまたは制御システム５は、現場環境１２２（例えば、「処理プラントフロア１２２」）および後置環境１２５を含んでおり、それらは処理制御バックボーンまたはデータハイウェイ１０（１つ以上の有線および／または無線通信リンクを含み、任意の望ましいまたは適切な通信プロトコル、例えばイーサネット（登録商標）プロトコルを用いて実施されてよい）によって通信可能に相互に接続されている。
（図１Ａに示されるような）高レベルにおいて、現場環境１２２は、実行時に処理を行うように配置、設置、相互接続されている物理的構成要素（例えば、処理制御装置、ネットワーク、ネットワーク要素など）を含んでいる。例えば、現場環境はＩ／Ｏネットワーク６およびＩ／Ｏネットワーク７を含む。斯かる各Ｉ／Ｏネットワークの構成要素は、大体、処理プラント５の現場環境１２２に配置または設置されている、あるいは何らかの形でそこに含まれている。一般的に、処理プラント５の現場環境１２２において、原料が受け取られ、現場に配置された物理的構成要素を用いてそれが処理され、１つ以上の製品が製造される。
対照的に、処理プラント５の後置環境１２５には、現場環境１２２の厳しい条件および材料から遮蔽および／または保護された種々の構成要素、例えば、コンピュータ装置、オペレータワークステーション、データベース、データバンクなどが含まれる。いくつかの構成において、種々のコンピュータ装置、データベース、および処理プラント５の後置環境１２５に含まれる他の構成要素および装置は、物理的に異なる場所に配置されていてもよい、すなわち、いくつかは処理プラント５に配置され、他のいくつかは離れた場所に配置されていてもよい。
（Ａ．プラント５の現場環境１２２）
上記のように、現場環境１２２はＩ／Ｏネットワーク６および７（各々プラントネットワーク１０に連結されている）を含んでいる。各Ｉ／Ｏネットワーク６および７は、１つ以上のコントローラ、１つ以上のコントローラに通信可能に接続されたフィールドデバイス、およびコントローラとフィールドデバイスとの間の通信を簡便化するための中間ノード（例えば、Ｉ／Ｏカード）を含んでいる。
上記のように、現場環境１２２はＩ／Ｏネットワーク６および７（各々プラントネットワーク１０に連結されている）を含んでいる。各Ｉ／Ｏネットワーク６および７は、１つ以上のコントローラ、１つ以上のコントローラに通信可能に接続されたフィールドデバイス、およびコントローラとフィールドデバイスとの間の通信を簡便化するための中間ノード（例えば、Ｉ／Ｏカード）を含んでいる。
処理プラント５の各処理コントローラは、コントローラのメモリに記憶させてもよい１つ以上の制御ルーチンによって規定される制御戦略を実施する。コントローラのプロセッサが１つ以上の制御ルーチンを実行する場合、コントローラは、プラント５の処理を制御するため、有線または無線処理制御通信リンクまたは他のフィールドデバイスへのネットワークを通して、制御信号（すなわち、「制御出力」）をフィールドデバイスへ送信する。コントローラは、（ｉ）１つ以上の受信信号（「制御入力」と呼ばれてもよい）（例えば、フィールドデバイスによって得られた測定値を示す１つ以上の受信信号）、および（ｉｉ）１つ以上の制御ルーチンの論理（１つ以上のソフトウェア要素（例えば、機能ブロック）によって規定される論理）に基づいて制御信号を生成してもよい。一般的に、コントローラは、フィードバック（すなわち、制御変数の測定値）および処理出力用の望ましい値（すなわち、セットポイント）に基づいて、処理入力（「操作変数」と呼ばれてもよい）を操作し、特定の処理出力（「制御変数」または単に「処理変数」と呼ばれてもよい）を変更する。
処理プラント５で実施される処理を制御するため、少なくとも１つのフィールドデバイスが物理的機能（例えば、弁の開閉、温度の上げ下げ、測定、状態の感知など）を実行する。あるタイプのフィールドデバイスは、Ｉ／Ｏデバイス（例えば、「Ｉ／Ｏカード」）を用いてコントローラと通信する。処理コントローラ、フィールドデバイス、およびＩ／Ｏカードは有線であっても無線であってもよいし、処理プラント環境またはシステム５には、任意の数および組み合わせの有線および無線処理コントローラ、フィールドデバイス、およびＩ／Ｏデバイスが含まれてよい。
例えば、図１Ａは、入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード２６および２８を通して有線フィールドデバイス１５～２２に通信可能に接続され、無線ゲートウェイ３５およびデータハイウェイ１０を通してフィールドデバイス４０～４６に通信可能に接続された処理コントローラ１１を示す。いくつかの構成では（図示しない）、コントローラ１１は、バックボーン１０以外の１つ以上の通信ネットワーク、例えば、１つ以上の通信プロトコルを支援する 任意数の他の有線または無線通信リンク、例えば、ＷＩＦｉや他のＩＥＥＥ８０２．１１対応無線ローカルエリアネットワークプロトコル、移動通信プロトコル（ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、他のＩＴＵ－Ｒ対応プロトコル）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＨＡＲＴ（登録商標）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓなどを用いて、無線ゲートウェイ３５に通信可能に接続されてもよい。
コントローラ１１は、例えば、Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｎｅｔが販売するＤｅｌｔａＶ（登録商標）コントローラでもよいが、フィールドデバイス１５～２２および４０～４６のうち少なくともいくつかを用いて、バッチ処理または連続処理を行うように操作されてもよい。１つの実施形態では、コントローラ１１は、処理制御データハイウェイ１０に通信可能に接続されているだけでなく、例えば、標準４～２０ｍＡデバイス、Ｉ／Ｏカード２６、２８、および／または任意のスマート通信プロトコル（例えば、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル、ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコル、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルなど）を用いて、フィールドデバイス１５～２２および４０～４６の少なくともいくつかにも通信可能に接続されている。図１Ａにおいて、コントローラ１１、フィールドデバイス１５～２２、Ｉ／Ｏカード２６、２８は有線装置であり、フィールドデバイス４０～４６は無線フィールドデバイスである。勿論、有線シールドデバイス１５～２２および無線フィールドデバイス４０～４６も、任意の他の望ましい基準（複数も可）、例えば、任意の有線または無線プロトコル（将来開発される任意の基準またはプロトコルを含む）などにも対応し得るであろう。
図１Ａの処理コントローラ１１は、１つ以上の処理制御ルーチン３８（例えば、メモリ３２に記憶されているルーチン）を実施または監督するプロセッサ３０を含む。プロセッサ３０は、フィールドデバイス１５～２２および４０～４６、およびコントローラ１１に通信可能に接続されている他のノードと通信するように構成されている。本明細書記載の制御ルーチンまたはモジュールはいずれも、望ましい場合には、異なるコントローラまたは他の装置で実施または実行される部分を有していてもよい。同様に、処理制御システム内で実施される本明細書記載の制御ルーチンまたはモジュール３８は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアなどを含む任意の形態を有していてもよい。制御ルーチンは、オブジェクト指向プログラミング、ラダーロジック、シーケンシャルファンクションチャート、機能ブロックダイアグラム、または任意の他のソフトウェアプログラミング言語または設計パラダイムを用いて、任意の望ましいソフトウェアフォーマットで実施されてもよい。制御ルーチン３８は任意の望ましいタイプのメモリ３２、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、または読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶させてもよい。同様に、制御ルーチン３８は、例えば、１つ以上のＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、アプリケーション特有集積回路（ＡＳＩＣ）、または任意の他のハードウェアまたはファームウェア要素にハードコードされてもよい。従って、コントローラ１１は、任意の望ましい方法で、制御戦略または制御ルーチンを実施するように構成されてもよい。
コントローラ１１は、一般的に機能ブロックと呼ばれるものを用いて制御戦略を実施する。各機能ブロックは全体的な制御ルーチンのオブジェクトまたは他の部分（例えば、サブルーチン）であり、処理制御システム５内の処理制御ループを実施するため、（リンクと呼ばれる通信手段を通して）他の機能ブロックと一緒に作動する。制御ベースの機能ブロックは、通常、（ｉ）入力機能、例えば、トランスミッタ、センサ、または他の処理パラメータ測定装置に関連した入力機能（「入力ブロック」とも呼ばれる）、（ｉｉ）制御機能、ＰＩＤ、ファジー論理などを実行する制御ルーチンに関連する制御機能（「制御ブロック」とも呼ばれる）、および（ｉｉｉ）処理制御システム５内のいくつかの物理的機能を実行するため、弁などのデバイスの操作を制御する出力機能（「出力ブロック」とも呼ばれる）のうちの１つを実行する。勿論、ハイブリッドおよび他のタイプの機能ブロックも存在する。
機能ブロックはコントローラ１１内に記憶させ、そこで実行してもよいが、これは斯かる機能ブロックが、標準の４～２０ｍＡ装置およびＨＡＲＴ（登録商標）装置などの特定のタイプのスマートフィールドデバイスで使用される、またはそれに関連付けられている場合の例であり、あるいはフィールドデバイス自体に記憶させ、そこで実行してもよいが、これはＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ装置の例である。１つ以上の制御ルーチン３８が、１つ以上の機能ブロックを操作することにより実行される１つ以上の制御ループを実施してもよい。
有線フィールドデバイス１５～２２は、任意のタイプのデバイス、例えば、センサ、弁、トランスミッタ、ポジショナなどであってもよく、Ｉ／Ｏカード２６、２８は、任意の望ましい通信プロトコルまたはコントローラプロトコルに対応する任意のタイプの処理制御Ｉ／Ｏデバイスであってもよい。図１Ａにおいては、フィールドデバイス１５～１８は、アナログラインまたはアナログ／デジタル複合ラインを通してＩ／Ｏカード２６と通信する標準４～２０ｍＡデバイスまたはＨＡＲＴ（登録商標）デバイスであり、フィールドデバイス１９～２２は、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信プロトコルを用いてデジタルバスを通してＩ／Ｏカード２８と通信するＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓフィールドデバイスなどのスマートデバイスである。しかし、いくつかの実施形態では、それに加えてあるいはその替わりに、有線フィールドデバイス１５、１６および１８～２１、および／またはＩ／Ｏカード２６、２８の少なくともいくつかが、処理制御データハイウェイ１０を用いて、および／または他の適切な制御システムプロトコル（例えば、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ、Ｍｏｄｂｕｓ、ＨＡＲＴなど）を用いて、コントローラ１１と通信する。
図１Ａにおいて、無線フィールドデバイス４０～４６は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルなどの無線プロトコルを使用し、無線処理制御通信ネットワーク７０を通して通信する。斯かる無線フィールドデバイス４０～４６は、無線ネットワーク７０（これも、例えばその無線プロトコルまたは別の無線プロトコルを用いて、無線通信するように構成されている）の１つ以上の他の装置またはノードと直接通信してもよい。無線フィールドデバイス４０～４６は、無線通信するようには構成されていない１つ以上の他のノードと通信するため、処理制御データハイウェイ１０または他の処理制御通信ネットワークに接続されている無線ゲートウェイ３５を利用してもよい。無線ゲートウィ３５は、無線通信ネットワーク７０の種々の無線装置４０～５８へアクセスを提供する。特に、無線ゲートウィ３５は、無線装置４０～５８と、有線装置１１～２８と、および／または処理制御プラント５の他のノードまたは装置との間で通信可能な連結を提供する。例えば、無線ゲートウェイ３５は、処理制御データハイウェイ１０を用いて、および／または処理プラント５の１つ以上の他の通信ネットワークを用いて、通信可能な連結を提供してもよい。
無線ネットワーク７０の無線フィールドデバイス４０～４６は、有線フィールドデバイス１５～２２同様、処理プラント内の物理的制御機能、例えば、弁の開閉、処理パラメータの測定などを実行する。しかし、無線フィールドデバイス４０～４６は、ネットワーク７０の無線プロトコルを用いて通信するように構成されている。従って、無線フィールドデバイス４０～４６、無線ゲートウェイ３５、および無線ネットワーク７０の他の無線ノード５２～５８は、無線通信パケットの製造者兼消費者である。
処理プラント５のいくつかの構成において、無線ネットワーク７０は非無線装置を含んでいる。例えば、図１Ａにおいて、図１Ａのフィールドデバイス４８は、レガシー４～２０ｍＡデバイスであり、フィールドデバイス５０は有線ＨＡＲＴ（登録商標）装置である。ネットワーク７０内で通信するため、フィールドデバイス４８および５０は、無線アダプタ５２ａ、５２ｂを通して無線通信ネットワーク７０に接続されている。無線アダプタ５２ａ、５２ｂは、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）などの無線プロトコルを支援し、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔなどの１つ以上の他の通信プロトコルも支援する。加えて、いくつかの構成においては、無線ネットワーク７０は１つ以上のネットワークアクセスポイント５５ａ、５５ｂを含んでおり、斯かるアクセスポイントは、無線ゲートウェイ３５と有線通信する個別の物理的装置であってもよいし、一体化装置として無線ゲートウェイ３５に提供されていてもよい。無線ネットワーク７０は、無線通信ネットワーク７０内で１つの無線装置から別の無線装置へパケットを転送するのに、１つ以上のルータ５８を含んでいてもよい。図１Ａにおいて、無線装置４０～４６および５２～５８は相互に通信し合うし、無線通信ネットワーク７０の無線リンク６０および／または処理制御データハイウェイ１０を通して、無線ゲートウェイ３５とも通信する。
（プラント５の後置環境１２５）
上記のように、後置環境１２５には、現場環境１２２の厳しい条件および材料から遮蔽および／または保護された種々の構成要素、例えば、コンピュータ装置、オペレータワークステーション、データベース、データバンクなどが含まれる。後置環境１２５は、以下の任意の１つ以上が含まれていてもよく、その各々はデータハイウェイ１０に通信可能に接続されていてもよい。それらは、すなわち（ｉ）１つ以上のオペレータワークステーション７１、（ｉｉ）設定アプリケーション７２ａおよび設定データベース７２ｂ、（ｉｉｉ）データヒストリアンアプリケーション７３ａおよびデータヒストリアンデータベース７３ｂ、（ｉｖ）他の無線プロトコルを用いて他の装置と通信する１つ以上の無線アクセスポイント７４、（ｖ）処理制御システム５の外部にあるシステムへの１つ以上のゲートウェイ７６、７８である。
上記のように、後置環境１２５には、現場環境１２２の厳しい条件および材料から遮蔽および／または保護された種々の構成要素、例えば、コンピュータ装置、オペレータワークステーション、データベース、データバンクなどが含まれる。後置環境１２５は、以下の任意の１つ以上が含まれていてもよく、その各々はデータハイウェイ１０に通信可能に接続されていてもよい。それらは、すなわち（ｉ）１つ以上のオペレータワークステーション７１、（ｉｉ）設定アプリケーション７２ａおよび設定データベース７２ｂ、（ｉｉｉ）データヒストリアンアプリケーション７３ａおよびデータヒストリアンデータベース７３ｂ、（ｉｖ）他の無線プロトコルを用いて他の装置と通信する１つ以上の無線アクセスポイント７４、（ｖ）処理制御システム５の外部にあるシステムへの１つ以上のゲートウェイ７６、７８である。
（１．オペレータワークステーション７１）
オペレータワークステーション７１は、処理プラント５の実行時操作を監視するのにオペレータが使用してもよいし、診断、修正、保守点検、および／または必要な他の操作を行うのに使用されてもよい。オペレータワークステーション７１の少なくとも一部は、プラント５内またはその近くの種々の保護された場所に配置されてもよく、いくつかの状況では、オペレータワークステーション７１の少なくとも一部は離れた場所ではあるが、それでもプラント５とは通信可能に接続されている場所に配置されてもよい。オペレータワークステーション７１は有線コンピュータ装置であってもよいし、無線コンピュータ装置であってもよい。
オペレータワークステーション７１は、処理プラント５の実行時操作を監視するのにオペレータが使用してもよいし、診断、修正、保守点検、および／または必要な他の操作を行うのに使用されてもよい。オペレータワークステーション７１の少なくとも一部は、プラント５内またはその近くの種々の保護された場所に配置されてもよく、いくつかの状況では、オペレータワークステーション７１の少なくとも一部は離れた場所ではあるが、それでもプラント５とは通信可能に接続されている場所に配置されてもよい。オペレータワークステーション７１は有線コンピュータ装置であってもよいし、無線コンピュータ装置であってもよい。
（２．データヒストリアンおよびデータベース７３ｂ）
データヒストリアン７３ａはデータハイウェイ１０全体に提供されるデータの一部または全てを集め、そのデータの履歴を取得したり、ヒストリアンデータベース７３ｂに長期間保存したりするのに利用される。データヒストリアン７３ａおよびヒストリアンデータベース７３ｂは、設置アプリケーション７２ａおよび設置アプリケーション７２ｂ同様、中央集中型で処理制御システム５において単一の論理的外観を有していてもよいが、複数のデータヒストリアンアプリケーション７３ａが処理制御システム５内で同時に行われてもよいし、データヒストリアン７３ｂが複数の物理的データ記憶装置全体で実行されてもよい。
データヒストリアン７３ａはデータハイウェイ１０全体に提供されるデータの一部または全てを集め、そのデータの履歴を取得したり、ヒストリアンデータベース７３ｂに長期間保存したりするのに利用される。データヒストリアン７３ａおよびヒストリアンデータベース７３ｂは、設置アプリケーション７２ａおよび設置アプリケーション７２ｂ同様、中央集中型で処理制御システム５において単一の論理的外観を有していてもよいが、複数のデータヒストリアンアプリケーション７３ａが処理制御システム５内で同時に行われてもよいし、データヒストリアン７３ｂが複数の物理的データ記憶装置全体で実行されてもよい。
（３．無線アクセスポイント７４）
１つ以上の他の無線アクセスポイント７４により、後置環境１２５（現場環境１２２の場合もある）の装置が、無線プロトコル、例えば、ＷｉＦｉや他のＩＥＥＥ８０２．１１対応無線ローカルエリアネットワークプロトコル、移動通信プロトコル、例えば、ＷｉＭＡＸ（ワイマックス、Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、または他のＩＴＵ－Ｒ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ）対応プロトコル、短波長無線通信、例えば、近距離通信（ＮＦＣ）およびブルートゥース（登録商標）、または他の無線通信プロトコルを用いて、他の装置と通信できるようになる。一般的に、斯かる無線アクセスポイント７４により、ハンドヘルド式コンピュータ装置または他の携帯コンピュータ装置（例えば、ユーザインターフェース装置７５）は、無線ネットワーク７０ではなく、無線ネットワーク７０とは異なる無線プロトコルを支援する各無線処理制御通信ネットワークを通して、通信できるようになる。例えば、無線または携帯ユーザインターフェース装置７５は移動ワークステーションであってもよいし、あるいは処理プラント５内でオペレータが使用する診断試験機器（例えば、１つのオペレータワークステーション７１の場合）であってもよい。いくつかのシナリオにおいては、形態コンピュータ装置に加えて、１つ以上の処理制御装置（例えば、コントローラ１１、フィールドデバイス１５～２２、または無線装置３５、４０～５８）も、アクセスポイント７４が支援する無線プロトコルを用いて通信する。
１つ以上の他の無線アクセスポイント７４により、後置環境１２５（現場環境１２２の場合もある）の装置が、無線プロトコル、例えば、ＷｉＦｉや他のＩＥＥＥ８０２．１１対応無線ローカルエリアネットワークプロトコル、移動通信プロトコル、例えば、ＷｉＭＡＸ（ワイマックス、Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、または他のＩＴＵ－Ｒ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ）対応プロトコル、短波長無線通信、例えば、近距離通信（ＮＦＣ）およびブルートゥース（登録商標）、または他の無線通信プロトコルを用いて、他の装置と通信できるようになる。一般的に、斯かる無線アクセスポイント７４により、ハンドヘルド式コンピュータ装置または他の携帯コンピュータ装置（例えば、ユーザインターフェース装置７５）は、無線ネットワーク７０ではなく、無線ネットワーク７０とは異なる無線プロトコルを支援する各無線処理制御通信ネットワークを通して、通信できるようになる。例えば、無線または携帯ユーザインターフェース装置７５は移動ワークステーションであってもよいし、あるいは処理プラント５内でオペレータが使用する診断試験機器（例えば、１つのオペレータワークステーション７１の場合）であってもよい。いくつかのシナリオにおいては、形態コンピュータ装置に加えて、１つ以上の処理制御装置（例えば、コントローラ１１、フィールドデバイス１５～２２、または無線装置３５、４０～５８）も、アクセスポイント７４が支援する無線プロトコルを用いて通信する。
（４．ゲートウェイ７６および７８）
ゲートウェイ７６および７８は、処理制御システム５の外部にあるシステムとインターフェース接続されてもよい。一般的に、斯かるシステムは、処理制御システム５で生成または操作される情報の消費者または供給者である。例えば、処理制御プラント５は、当該処理プラント５を別の処理プラントに通信可能に接続するのに、ゲートウェイノード７６を含んでいてもよい。加えてまたはそれに代わって、処理制御プラント５は、当該処理プラント５を外部の公共システムまたは私的システム、例えば、実験室システム（例えばＬＩＭＳ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ））、オペレータラウンドデータベース、マテリアルハンドリングシステム、保守管理システム、製品在庫管理システム、製造計画システム、天候データシステム、商品出荷システム、包装システム、インターネット、別のプロバイダの処理制御システム、または他の外部システムに通信可能に接続するのに、ゲートウェイノード７８を含んでいてもよい。
ゲートウェイ７６および７８は、処理制御システム５の外部にあるシステムとインターフェース接続されてもよい。一般的に、斯かるシステムは、処理制御システム５で生成または操作される情報の消費者または供給者である。例えば、処理制御プラント５は、当該処理プラント５を別の処理プラントに通信可能に接続するのに、ゲートウェイノード７６を含んでいてもよい。加えてまたはそれに代わって、処理制御プラント５は、当該処理プラント５を外部の公共システムまたは私的システム、例えば、実験室システム（例えばＬＩＭＳ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ））、オペレータラウンドデータベース、マテリアルハンドリングシステム、保守管理システム、製品在庫管理システム、製造計画システム、天候データシステム、商品出荷システム、包装システム、インターネット、別のプロバイダの処理制御システム、または他の外部システムに通信可能に接続するのに、ゲートウェイノード７８を含んでいてもよい。
図１Ａは、例示的処理プラント５に含まれる限定数のフィールドデバイス１５～２２および４０～４６、無線ゲートウェイ３５、無線アダプタ５２、アクセスポイント５５、ルータ５８、および無線処理制御通信ネットワーク７０を有する単一のコントローラ１１を示しているが、これは例示的および非制限的な実施形態に過ぎない。処理制御プラントまたはシステム５に含まれるコントローラ１１の数は任意でよいし、プラント５の処理を制御するのに、コントローラ１１はいずれも任意数の有線または無線装置およびネットワーク１５～２２、４０～４６、３５、５２、５５、５８、および７０と通信できる。
（設定アプリケーション７２ａおよびデータベース７２ｂ）
図１Ａの残りである設定アプリケーション７２ａおよび設定データベース７２ｂは、プラント５の特定の側面を設定するのに利用されてよい。設定アプリケーション７２ａは、種々の場合に１つ以上のコンピュータ装置（図示しない）で実行され、ユーザが処理制御モジュールを作成したり、変更したり、データハイウェイ１０を通して斯かるモジュールをコントローラ１１にダウンロードしたりするのを可能にするし、オペレータインターフェース（オペレータは、これを通して、処理制御ルーチン内のデータを閲覧したり、データ設定を変更したりできる）を作成したり、変更したりするのも可能にする。設定データベース７２ｂは、作成された（例えば、設定された）モジュールおよび／またはオペレータインターフェースを記憶する。一般的に、設定アプリケーション７２ａおよび設定データベース７２ｂは、中央集中型で処理制御システム５において単一の論理的外観を有していてもよいが、複数の設定アプリケーション７２ａが処理制御システム５内で同時に実行されてもよいし、設定データベース７２ｂが複数の物理的データ記憶装置全体で実行されてもよい。従って、設定アプリケーション７２ａ、データベース７２ｂ、およびそのユーザインターフェース（図示しない）は、制御および／または表示モジュール用に設定または開発システム７２を構成する。一般的に（必ずしもそうとは限らないが）、設定システム７２は、プラント５がリアルタイム（本明細書では、処理プラント５の「実行時」と同意語として使用される）で作動しているか否かに拘わらず、設定／開発技師によって利用されるが、オペレータワークステーション７１は、処理プラント５のリアルタイム操作中に利用されるので、設定システム７２はオペレータワークステーション７１とは異なっている。
図１Ａの残りである設定アプリケーション７２ａおよび設定データベース７２ｂは、プラント５の特定の側面を設定するのに利用されてよい。設定アプリケーション７２ａは、種々の場合に１つ以上のコンピュータ装置（図示しない）で実行され、ユーザが処理制御モジュールを作成したり、変更したり、データハイウェイ１０を通して斯かるモジュールをコントローラ１１にダウンロードしたりするのを可能にするし、オペレータインターフェース（オペレータは、これを通して、処理制御ルーチン内のデータを閲覧したり、データ設定を変更したりできる）を作成したり、変更したりするのも可能にする。設定データベース７２ｂは、作成された（例えば、設定された）モジュールおよび／またはオペレータインターフェースを記憶する。一般的に、設定アプリケーション７２ａおよび設定データベース７２ｂは、中央集中型で処理制御システム５において単一の論理的外観を有していてもよいが、複数の設定アプリケーション７２ａが処理制御システム５内で同時に実行されてもよいし、設定データベース７２ｂが複数の物理的データ記憶装置全体で実行されてもよい。従って、設定アプリケーション７２ａ、データベース７２ｂ、およびそのユーザインターフェース（図示しない）は、制御および／または表示モジュール用に設定または開発システム７２を構成する。一般的に（必ずしもそうとは限らないが）、設定システム７２は、プラント５がリアルタイム（本明細書では、処理プラント５の「実行時」と同意語として使用される）で作動しているか否かに拘わらず、設定／開発技師によって利用されるが、オペレータワークステーション７１は、処理プラント５のリアルタイム操作中に利用されるので、設定システム７２はオペレータワークステーション７１とは異なっている。
試運転に関しては、設定アプリケーション７２ｂは、処理プラントフロアまたは現場環境１２２で実行が計画されている、または実行されるのが望ましい種々の装置または構成要素および相互接続を具体的に識別したり、および／またはそれに対処したりするためのデータおよび他の情報を記憶していてもよい。斯かる試運転データのいくつかは、装置およびその中のループの試運転に使用される目的で現場環境１２２の構成要素に提供されてもよいし、斯かるデータのいくつかは、例えば、処理プラント５の実際の作動中に現場環境１２２と一緒に操作される制御モジュールおよび／またはオペレータインターフェースモジュールの設計、開発、準備のために後置環境１２５で利用されてもよい。一例として、承認された制御モジュールが処理コントローラにダウンロードされてもよく、その場合、それが実際の操作中に実行された場合、処理コントローラは、常駐の制御モジュールに従ってループ内にある他の構成要素間で種々の信号を送受信（ある場合には、他の処理コントローラとの間で送受信）することにより、処理プラント５内の処理の少なくとも一部を制御できるようになる。
設置データベース７２ｂは、現場環境１２２にある構成要素の複数の論理識別子を記憶してもよく、その場合、コントローラ１１および他の装置は、論理識別子を用いて該構成要素および該構成要素に関連付けられた信号を参照できるようになる。例えば、特定のフィールドデバイスにおいて、設定データベース７２ｂは、特定のハードウェアアドレスまたはＩ／Ｏチャネルに論理識別子をマッピングまたは関連付ける情報を記憶してもよい。ハードウェアアドレスは、特定のコントローラ、特定のコントローラに接続された特定のＩ／Ｏカード、および／または特定のＩ／Ｏカードをフィールドデバイスに接続するＩ／Ｏチャネル用の特定のアドレスを識別してもよい。いくつかの例では、斯かるマッピングまたは接続は、コントローラ１１、ユーザインターフェース装置７５、オペレータワークステーション７１、または任意の他の望ましい装置（例えば、論理識別子を知るのに必要な任意の装置）に記憶させてもよい。論理識別子がハードウェアアドレスまたはＩ／Ｏチャネルに関連付けられたら、当該識別子は「割り当てられた」と見なされる。いくつかの例では、システム５は、ソフトウェア要素（例えば、制御ルーチンおよび／または機能ブロック）は参照するがバインディング（接続）を持たない「非割り当て」論理識別子を含んでいてもよい。すなわち、システム５および設定データベース７２ｂがタグにバインディングされたハードウェアアドレスやＩ／Ｏチャネルを持たない場合、論理識別子は「非割り当て」と見なされる。従って、制御ルーチンにより非割り当て論理識別子が参照された場合、プラント５の信号が伝達する値は何も読み取られないし、信号を通してプラント５内のフィールドデバイスに送信されるコマンドは何もないことになる。
斯かる論理識別子の例としては、デバイスタグ（ＤＴ）（各々が特定の器具、コントローラ、弁、または他の物理的フィールドデバイスを示す）およびデバイスシグナルタグ（ＤＳＴ）（特定の装置によって受信または生成され、通常フィールドデバイスによって利用される、特定のパラメータに対応する特定の信号を各々が示す）が挙げられる。いくつかの装置では、デバイスシグナルタグは、装置のデバイスタグと当該装置が受信または生成する特定の信号の識別子の組み合わせから成る。いくつかの装置（通常、レガシー装置またはダム装置）では、デバイスタグは、物理的装置および該装置が生成する信号の両方を表す。一般的に、装置の論理識別子は、該装置をユニークに識別するため、現場環境１２２および後置環境１２５の両方の処理プラント５によって使用される。ＤＴおよびＤＳＴは、「システムタグ」または「システム識別子」と呼ばれてもよい。
いくつかの例では、スマートフィールドデバイス１９～２２も、スマートフィールドデバイス２２にとってユニークな論理識別子を記憶してもよい。斯かる論理識別子は、フィールドデバイス１９～２２を識別するのにプラント５によって利用されるシステムタグとは異なっていてもよく、「ソース識別子」または「ソースタグ」と呼ばれてもよい。ソースタグは、実施次第で、設定データベース７２ｂに記憶させてもよいし、記憶させなくてもよい。
（Ｃ．例示的制御ルーチン１０１）
図１Ｂは制御ルーチン１０１を示しており、これは、図１Ａに示されるコントローラ１１によって実施される制御ルーチンの１つの例である。制御ルーチン１０１には４つのブロック、すなわち、アナログ入力（ＡＩ）ブロック１０２、ＡＩブロック１０４、制御ブロック１０６、およびＡＯブロック１０８が含まれる。
図１Ｂは制御ルーチン１０１を示しており、これは、図１Ａに示されるコントローラ１１によって実施される制御ルーチンの１つの例である。制御ルーチン１０１には４つのブロック、すなわち、アナログ入力（ＡＩ）ブロック１０２、ＡＩブロック１０４、制御ブロック１０６、およびＡＯブロック１０８が含まれる。
ルーチン１０１は、任意の適切なコンピュータ装置（例えば、固定型ワークステーションまたはデスクトップ、ラップトップ、タブレットなど）で実行される任意の適切な構成および設計システムを用いて設計および作成される。設計者は、各ブロックを、ライブラリからアプリケーション７２ａによって表示されるキャンバス領域（図示しない）にドラッグアンドドロップすることによりルーチン１０１を作成する。次に設計者は、各ブロックをインスタンス化および設定し、制御ルーチン１０１を規定するためにブロック間にリンクを作成する。
制御ルーチン１０１は一組のアナログ入力に基づいてアナログ出力を提供するが、プラント５のコントローラ１１または他のコントローラによって実施される制御ルーチンは、任意の適切な数のアナログまたはデジタル入力に基づいて、任意の適切な数のアナログまたはデジタル出力を提供できることは理解されるであろう。プラント５で使用される制御機能ブロックおよび制御ルーチンへの入力は、（例えば、アナログ入力ブロックまたは離散型入力ブロックを通して）フィールドデバイスから受信するパラメータ値、または他の制御機能ブロックまたは他の制御ルーチンから受信するパラメータ値であってよい。同様に、プラント５でコントローラによって実施される制御機能ブロックおよび制御ルーチンによって提供される出力は、他の制御ルーチンまたはブロック（例えば、フィールドデバイスへパラメータまたはコマンドを提供する離散型またはアナログの出力ブロック、制御機能ブロック、例えば、ＰＩＤブロックまたは離散型の制御ブロックなど）への入力として提供されるパラメータ値またはコマンドであってもよい。制御ルーチン１０１はＰＩＤ機能ブロック１０６を有しているが、プラント５で実施される制御ルーチンは他のタイプの制御機能ブロックも利用できることは理解されるであろう。例えば、図４Ｂは、コントローラによって実施される制御ルーチンで用いられる例示的離散型制御（ＤＣ）機能ブロックを示している。
いずれにせよ、設計者は、図１Ａに示される設定アプリケーション７２ａを用いて、本明細書記載のコントローラによって実施されるルーチン１０１および他の制御ルーチンを設計してもよい。特に、設計者は、ルーチンに含めたいと思うブロックの視覚表現を「キャンバス領域」に加え、その視覚表現に影響を及ぼし（例えば、視覚表現をクリックして、斯かる設定を可能にするドロップダウンメニュを起動し）、ブロックの入力および出力間の接続を確立することによりブロック間の情報の流れを画定してより広範な制御ルーチンの論理設計を簡便化することにより、ルーチンを設計してもよい。例えば、特に制御ルーチン１０１を参照すると、設計者は一般的なＰＩＤブロックテンプレート（図示しない）をキャンバス領域にドラッグして図１Ｂに示されるＰＩＤ機能ブロック１０６をインスタンス化してもよい。高レベルにおいて、ＰＩＤブロックは、操作変数（ＭＶ）（例えば、温水の吸い込み管路における制御弁の位置）を操作することにより、処理変数（ＰＶ）または制御変数（ＣＶ）（例えば、タンクの流体の温度レベル）を望ましいレベルまたは設定点（ＳＰ）へ駆動する論理を含む。一般的なＰＩＤブロックテンプレートは、（ｉ）設定点１１２と測定処理変数１１４との間のエラー１１４を計算し、（ｉｉ）比例項１１８、積分項１２０、および／または微分項１２２をエラー１１６に適用し、出力値１２６を求めるように構成されている。一般的に、出力値１２６はＰＶ１１４を設定点へ近づけるのに必要なＭＶへの追加変更を示す。一例として、ＰＩＤブロックは、ＳＰ１１２の行き過ぎを避けるために時間をかけて徐々に弁を開き、測定されたＰＶ１１４のフィードバックに依存して、弁を開くコマンドを更に漸増させる（またはＰＶ１１４がＳＰ１１２に近づくとそれを漸減させる）。エラー１１４がゼロの場合に出力１２６はゼロであり、望ましいＳＰ１１２を達成するのにそれ以上の変更が必要でないことをそれは示している。
設計者は、機能ブロック１０６をインスタンス化すると、機能ブロック１０６の動作に影響を及ぼすようにパラメータ１１８～１２２を設定してもよい。例えば、設計者は項１１８～１２２の１つ以上を変更し、より急速にＳＰに達するようにブロック１０６を変更してもよい（ＳＰ１１２の行き過ぎおよび振動発生の危険性が高まる）し、あるいは当該項の１つ以上を変更して制御変数がより控えめな速度でＳＰ１１２に達するようにしてもよい（行き過ぎおよび／または振動発生の可能性が低下する）。
入力ブロック１０２および１０４は、テンプレートＡＩブロックをキャンバス領域にドラッグアンドドロップし、各々をタグへ接続することによりインスタンス化されてもよい。例えば、設計者は、ＰＩＤブロック１０６用の測定ＰＶ１１４として望ましいと考える、ＰＶ（例えば、温度）測定用のフィールドデバイスにとってユニークなシステムタグ（例えば、ＴＩ－０９３）へ、ＡＩブロック１０４を接続してもよい。次にユーザは、ＡＩブロック１０４と機能ブロック１０６のＰＶ１１４との間をリンクし、ＡＩブロック１０４をＰＶ１１４にフィードする。システムタグが同様にＡＩブロック１０２に接続されてもよい。いくつかの例では、設計者は、ユーザによって変更可能な（例えば、設定点の調整）変数を示すタグを使用してもよい。いくつかの例では、設計者は、ＳＰ１１２用の入力としてＡＩブロック１０２を使用する代わりに、第二機能ブロックの出力を利用してカスケード制御を実施してもよい。
最後に、出力ブロック１０８は、テンプレートＡＯブロックをキャンバス領域にドラッグアンドドロップし、それをタグ（例えば、上記制御弁にとってユニークなタグ）へ接続することによりインスタンス化されてもよい。次に設計者は、ＰＩＤブロック１０６がＡＯブロック１０８へフィードされるように、出力１２６をブロック１０８へリンクしてもよい。
制御システム５は、出力を導くように設定された特定のルーチンまたは論理を使用するように構成された数多くの他のブロックテンプレート、並びにテンプレートから作成される１つ以上の入力ブロック、制御ブロック、および／または出力ブロックをリンクすることにより開発される他の制御ルーチンを有していてもよい。
（ＩＩ．例示的な従来のＩ／Ｏネットワーク２００および直接マーシャリング）
図２は、固定された専用のＩ／Ｏカードおよび直接マーシャリングを含む専用Ｉ／Ｏアーキテクチャを有する従来のＩ／Ｏネットワーク２００を示すブロック図である。高レベルにおいて、直接マーシャリングは、各フィールドデバイスＩ／Ｏをマーシャリングキャビネットにある特定の端末ブロックへ配線することと、各Ｉ／ＯカードチャネルをマーシャリングキャビネットにあるそのＩ／Ｏカード専用のフィールド端末アレイの端末ブロックへ配線することと、端末ブロックおよびマーシャリングキャビネットにあるＦＴＡをクロスマーシャリングすることによりフィールドデバイスＩ／ＯをＩ／Ｏカードへ連結することとに関係している。
図２は、固定された専用のＩ／Ｏカードおよび直接マーシャリングを含む専用Ｉ／Ｏアーキテクチャを有する従来のＩ／Ｏネットワーク２００を示すブロック図である。高レベルにおいて、直接マーシャリングは、各フィールドデバイスＩ／Ｏをマーシャリングキャビネットにある特定の端末ブロックへ配線することと、各Ｉ／ＯカードチャネルをマーシャリングキャビネットにあるそのＩ／Ｏカード専用のフィールド端末アレイの端末ブロックへ配線することと、端末ブロックおよびマーシャリングキャビネットにあるＦＴＡをクロスマーシャリングすることによりフィールドデバイスＩ／ＯをＩ／Ｏカードへ連結することとに関係している。
Ｉ／Ｏネットワーク２００には、処理コントローラ１５８Ａ、冗長バックアップコントローラ１５８Ｂ（総称的に「コントローラ１５８」）およびＩ／Ｏカード１５６Ａ～Ｆ（マーシャリングキャビネット１５０を通して１組のフィールドデバイス１５２Ａ～Ｋに通信可能に接続されている）、１組のフィールド接続箱（ＦＪＢ）１５４Ａ～Ｄ、およびいくつかの有線リンク１８１Ａ、１８１Ｂ、および１８３が含まれる。
処理コントローラ１５８は、Ｉ／Ｏネットワーク２００により、１つ以上のフィールドデバイス１５２を通して処理または処理の一部を制御可能となる。残念ながら、Ｉ／Ｏネットワーク２００の設計は柔軟性に乏しく、現場配線完了後の変更が難しく、従って、労働、時間、および材料面でプロジェクト変更が高価となる。
Ｉ／Ｏネットワーク２００の設計段階中にＰ＆ＩＤが設計され、制御要素の初期見解、およびネットワーク２００に関する制御戦略でそれがどのように使用されるかについての初期見解が提供される。次に、器具リストが斯かるＰ＆ＩＤから導かれるが、それは設計の各要素（例えば、フィールドデバイス）の詳細リストであり、デバイスタイプ、製造元、較正範囲など、並びに処理機器内の各要素の物理的位置を含むものである。設計者は、設定段階の一部として、各フィールドデバイス１５２に関連付けられたフィールド信号を規定し、各規定された信号をコントローラに割り当てる。
図２に示されるように、フィールドデバイス１５２の各々が信号送受信用の１つ以上のＩ／Ｏ端末を有しており、各端末１６１～１７６は特定の信号タイプ（例えば、ＡＯ、ＡＩ、ＤＩ、またはＤＯ）を有している。明瞭化のため、制御システムの観点から、端末には「入力」または「出力」とラベルが付される。例えば、端末１６１、１６４、１６６、１６７、および１７２は各々、端末を通してアナログ入力（すなわち「ＡＩ」信号）を送信するように構成されている。端末１６２、１６３、および１６８は各々、端末を通してアナログ入力（すなわち「ＡＯ」信号）（例えば、弁を開くコマンドなどの制御コマンドを伝達する信号）を送信するように構成されている。端末１６９および１７６は各々、斯かる端末を通してデジタル入力（すなわち「ＤＩ」信号）を送信するように構成されている。端末１６５、１７０、１７１、１７３、１７４、および１７５は各々、斯かる端末を通してデジタル出力（すなわち「ＤＯ」信号）を送信するように構成されている。
図２に示されるように、端末１６１～１７６に関連付けられた信号の各々は、コントローラ１５８に割り当てられる。端末１６１～１７６用に特定された各信号タイプの信号数により、設計者は、コントローラ１５８がフィールドデバイス１５２の各入力および出力と通信するのに必要な各Ｉ／Ｏカード１５６の数およびタイプを決定できる。
各Ｉ／Ｏカードが（ｉ）限定数のＩ／Ｏチャネルを有し、（ｉｉ）特定タイプの信号用に構成され、そのタイプの信号にしか利用できないので、Ｉ／Ｏカードの選択は重要である。「Ｉ／Ｏチャネル」と言う用語は、Ｉ／Ｏカードまたはコントローラをフィールドデバイスに接続する論理リンクを意味する。各Ｉ／Ｏチャネルは、複数の物理的リンクおよび斯かる物理的リンクを接続するための端末点を含んでいてもよい。Ｉ／Ｏカード１５６は４つのＩ／Ｏチャネルに限定されているが、いくつかの専用Ｉ／ＯカードはＩ／Ｏチャネルに関して異なる限定数（例えば、８チャネル）を有している。各Ｉ／Ｏカード１５６は特定タイプの信号用に構成されており、そのタイプの信号にしか使用できない。一例として、ＡＩ Ｉ／Ｏカード１５６ＡはＡＩ信号しか送信できず、ＤＩ信号を送信したりＤＯまたはＡＯ信号を受信したりできない。斯かる要求事項並びに各Ｉ／Ｏカード１５６は４つのチャネルまでしか支援できないと言う要求事項により、未使用および無駄な端末ブロックが生じる。例えば、フィールドデバイス端末１６１～１７６のうち５つはＡＩ信号を送信するように構成されている。
設計段階完了後、技術者は現場配線の開発段階を開始できる。Ｉ／Ｏ端末１６１～１７６は対応するフィールド接続箱ＦＪＢ１５４Ａ～Ｄに配線され、次にＦＪＢがマーシャリングキャビネット１５０内の一組の端末１９２に配線される。端末１６１～１７６の各々が、ＦＪＢの対応する端末およびマーシャリングキャビネット１５０内の対応する端末１９２に接続されている。すなわち、存在するＩ／Ｏ端末１６１～１７６それぞれに、対応する端末１９２が使用されなければならない。一組の端末１９２は現場端末アセンブリ（ＦＴＡ）に配線され、ＦＴＡの各々は対応するＩ／Ｏカード１５６Ａ～Ｆに配線される。
端末１９２をＦＴＡ１９４に配線する工程は「クロスマーシャリング」と呼ばれる。端末１９２に接続されるワイヤの組織化はプラントの物理的レイアウトによって決定されるが、ＦＴＡ１９４の組織化はＦＴＡに接続されるＩ／Ｏカード１５６の信号タイプによって決定されるので、クロスマーシャリングは通常必要である。特に、近接した場所を共有するフィールドデバイスは最初に利用可能な端末１９２に配線されたＦＪＢを共有する場合が多いが、その結果、端末１９２のグループ化（大体ＦＪＢに対応しているが、他に識別可能な組織化の方法がない）が生じる。対照的に、ＦＴＡ１９４は、各々特定のＩ／Ｏカード１５６にフィードされるので、信号タイプによって組織化される。例えば、ＦＴＡ１９４ＡはＡＩカード１５６Ａに対応している。従って、端末１９４Ａは各々、ＡＩチャネルに接続された（すなわちＡＩフィールドデバイス端末に配線された）端末１９２に接続される必要がある。同様に、ＦＴＡ１９４ＣはＡＯカード１５６Ｃに対応しているので、ＦＴＡ１９４Ｃの端末は各々、ＡＯチャネルに配線された（すなわちＡＯフィールドデバイス端末に接続された）端末１９２に配線されるべきである。同様に、端末１９４Ｄは、ＤＩカード１５６Ｄと、ＤＩフィールドデバイス端末に配線された端末１９２との間の相互接続として機能すべきである。
専用Ｉ／Ｏカードに関連したチャネル制限により、非効率的なＩ／Ｏカードの配置、並びに未使用のＩ／Ｏチャネル、端末ブロック、およびマーシャリングキャビネット１５０内の関連キャビネットのスペースが生じる。Ｉ／Ｏカード１５６の各々が４つのチャネルしか支援しないので、２つのＡＩカード１５６Ａおよび１５６Ｂがコントローラ１５８に設置および接続されなければならないし、２つの対応するＦＴＡ１９４Ａおよび１９４Ｂが利用されなければならない。信号数要求および専用Ｉ／Ｏカード１５６の制限の故に、例えばＦＴＡ１９４Ｂは３つの未使用端末を有し、Ｉ／Ｏカード１５６Ｂは３つの未使用Ｉ／Ｏチャネルを有する。フィールドデバイス１５２に関する信号要求とＩ／Ｏカード１５６の制限との間の不完全調和により、Ｉ／Ｏカード１５６の非効率的な配置が生じる。コントローラ１５８には１６の信号が割り当てられているという事実にも拘わらず、コントローラ１５８は６つの専用Ｉ／Ｏカードを必要とする。信号数がタイプ毎に完全に分配されているならば、コントローラ１５８が必要とするＩ／Ｏカードの数は４つしかないであろう。
更に、Ｉ／Ｏネットワーク２００には、単一のフィールドデバイスが複数の入力および／または出力を送信または受信できる場合であっても、ＤＩおよびＤＯ端末１６１～１７６の各々にＩ／Ｏチャネルが要求される。例えば、フィールドデバイス１５２Ｉは２つのＤＩ端末および１つのＤＯ Ｉ／Ｏ端末を有し、フィールドデバイス１５２Ｋは１つのＤＩ端末および３つのＤＯ端末を有している。その結果、コントローラ１５８が、（例えば、関連した制御戦略を実施するために）フィールドデバイス１５２Ｉによって得られた、またはそれに関連付けられた複数のパラメータを必要とする場合、ＤＩ信号によって示される各パラメータにＩ／Ｏチャネルが配線されなければならず、その結果、複数の有線Ｉ／Ｏチャネルおよび現場配線の更なる複雑性が生じる。ほとんどのプラントにおいて、フィールドデバイスの入力および出力の大半が離散信号用に構成されなければならないので、これは問題である。
一般的に、Ｉ／Ｏチャネル対フィールドデバイスの高い比率の問題は、ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルの故に、アナログ信号を送信または受信するように構成されたスマートフィールドデバイスにおいては問題が少ない。ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルにより、フィールドデバイスまたはコントローラは、Ｉ／Ｏチャネルでループ電流振幅を使用して（「主変数」値を伝達する）アナログ信号を送信または受信し、（１つ以上の「副次変数」値を伝達する）電流ループ信号にデジタル搬送波信号を重ね合わせることにより、スマートフィールドデバイスとコントローラとの間で双方向の現場通信が可能となる。従って、スマートフィールドデバイスおよび／またはコントローラは、ＡＩまたはＡＯ信号に関連付けられた主変数値だけでなく、重畳されたデジタル搬送波信号を用いて副次変数値も送受信できる。一例として、アナログ信号用に構成されたスマートフィールドデバイスは、重畳された搬送波信号を用いて、フィールドデバイスタグ、各主変数および副次的変数に関連付けられたＤＳＴ、フィールドデバイスに関する状態情報、デバイス警報などを送信できる。タグを副次的変数として送信できるスマートフィールドデバイスの能力は、フィールドデバイスを試運転しＩ／Ｏネットワークを設定する場合に特に有用である。
対照的に、ＤＩおよびＤＯカード１５６Ｄ～Ｆ並びにフィールドデバイス１５２Ｉおよび１５２Ｋは、副次的変数値を送信または受信する同様な能力を有していない。これらは、離散信号用に設定されたほとんどの装置同様、ＤＩまたはＤＯチャネルの信号レベルによって示される単一の変数値を送信または受信する以外に何もできない「ダム（愚鈍）装置」である。
一般的に、本明細書で使用される場合、上記のように、スマートフィールドデバイスは、通常、ＡＩまたはＡＯチャネルを通して主変数値を受信または送信するように構成されたアナログ装置である。一方、「ダム」または「レガシー」フィールドデバイスは、搭載プロセッサ（複数も可）および／または搭載メモリを一般的に有さず、副次的変数値を送信する能力を一般的に持たない。
（プラント５のＩ／Ｏネットワーク７および電子マーシャリング）
図３は、離散型要素にスマート機能を与え、本明細書記載の技術を用いて容易に設計、配線、再設計、および試運転が可能なＩ／Ｏネットワーク７（図１Ａにも示される）を示すブロック図である。Ｉ／Ｏネットワーク７は、現場配線を容易にし、信号を統合および組織化し、キャビネットの設置面積を減少させ、非効率的なＩ／Ｏカード配置を最小限に抑える一組の信号特徴付けモジュール（ＣＨＡＲａｃｔｅｒｉｚａｒｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅｓ（すなわち「ＣＨＡＲＭ」）を有する。一般的に、高レベルにおいて、ＣＨＡＲＭは、（ｉ）フィールドデバイスからアナログまたは離散型入力信号を識別および特徴付けし、信号によって運ばれる情報を識別し、識別した情報を容認可能なフォーマットで（例えば、デジタル通信バスを通して）Ｉ／Ｏカードまたはコントローラへ転送するか、あるいは（ｉｉ）（例えば、デジタル通信バス上の電圧または電流レベルを識別することにより）Ｉ／Ｏカードまたはコントローラからの信号を識別および特徴付けし、信号により運ばれる情報を識別し、（例えば、フィールドデバイスへ送信されるアナログまたは離散型出力信号を通して）識別された情報を適切なフィールドデバイスへ転送するように構成されている。いくつかの例では、本開示に記載されるＣＨＡＲＭは、「電子マーシャリング構成要素」または「信号特徴付け構成要素」と同意語である。
図３は、離散型要素にスマート機能を与え、本明細書記載の技術を用いて容易に設計、配線、再設計、および試運転が可能なＩ／Ｏネットワーク７（図１Ａにも示される）を示すブロック図である。Ｉ／Ｏネットワーク７は、現場配線を容易にし、信号を統合および組織化し、キャビネットの設置面積を減少させ、非効率的なＩ／Ｏカード配置を最小限に抑える一組の信号特徴付けモジュール（ＣＨＡＲａｃｔｅｒｉｚａｒｉｏｎ Ｍｏｄｕｌｅｓ（すなわち「ＣＨＡＲＭ」）を有する。一般的に、高レベルにおいて、ＣＨＡＲＭは、（ｉ）フィールドデバイスからアナログまたは離散型入力信号を識別および特徴付けし、信号によって運ばれる情報を識別し、識別した情報を容認可能なフォーマットで（例えば、デジタル通信バスを通して）Ｉ／Ｏカードまたはコントローラへ転送するか、あるいは（ｉｉ）（例えば、デジタル通信バス上の電圧または電流レベルを識別することにより）Ｉ／Ｏカードまたはコントローラからの信号を識別および特徴付けし、信号により運ばれる情報を識別し、（例えば、フィールドデバイスへ送信されるアナログまたは離散型出力信号を通して）識別された情報を適切なフィールドデバイスへ転送するように構成されている。いくつかの例では、本開示に記載されるＣＨＡＲＭは、「電子マーシャリング構成要素」または「信号特徴付け構成要素」と同意語である。
更に、ネットワーク７は、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍを含む入力および出力（ＤＩＯ）サブネットワーク２９９、双方向通信チャネル２８２を通してＣＨＡＲＭ２９３Ｍに連結されたフィールドモジュール２９１、およびＤＩまたはＤＯ信号を運ぶＩ／Ｏサブチャネルを通してフィールドモジュール２９１に連結された１つ以上のフィールドデバイスを有する。ＤＩＯサブネットワーク２９９により、プラント５は、通信のため離散型Ｉ／Ｏ信号に依存するダムフィールドデバイスに「タグを付し」、ダムフィールドデバイスには通常利用できない「スマート」機能を実施することが可能となる。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、通常のＤＩまたはＤＯ ＣＨＡＲＭと異なり双方向通信が可能であり、１つ以上のフィールドデバイスに連結された複数の離散型入力または離散型出力チャネルへの連結も可能である。
Ｉ／Ｏネットワーク７は、フィールドデバイス２５２Ａ～Ｋ、端末２５５Ａ～Ｄを含むＦＪＢ２５４－Ｄ、フィールドモジュール２９１、ＣＨＡＲＭ Ｉ／ＯまたはＣ－Ｉ／Ｏカード２５６ＡおよびバックアップＣＨＡＲＭ Ｉ／Ｏカード２５６Ｂを含むマーシャリングキャビネット１５０、一組のＣＨＡＲＭ２９３、および処理コントローラ２５８Ａ～Ｂを有する。
フィールドデバイス２５２Ａ～Ｋは、図２に示されるフィールドデバイス１５２Ａ～Ｋおよび図１Ａに示されるフィールドデバイス１５～２２と類似している。Ｉ／Ｏネットワーク７を開発する設計段階中、設計者は器具リストを開発し、フィールドデバイス２５２Ａ～Ｋの各々に関連付けられたフィールド信号を規定する。フィールドデバイス２５２Ａ～Ｋは各々、フィールドデバイス１５２Ａ～Ｋ同様、信号を送信または受信するための１つ以上のＩ／Ｏ端末またはコネクタ２６１～２７６を有し、コネクタ２６１～２７６は各々、特定の信号タイプ（例えば、ＡＯ、ＡＩ、ＤＩ、またはＤＯ）を有している。設計者は、設計段階の終わり近くになって、端末２６１～２７６に特化された各タイプの信号の信号数を開発する。設計者は、信号数を用いることにより、コントローラ２５８がフィールドデバイス２５２の入力および出力の各々と通信するのに必要な各ＣＨＡＲＭ２９３の数およびタイプを決定できる。
設計段階完了後、技術者は開発の現場配線段階を開始できる。Ｉ／Ｏ端末２６１～２７６が対応するＦＪＢ２５４Ａ～２５４Ｃに配線され、次にＦＪＢがＣＨＡＲＭ２９３Ａ～Ｌに通信可能に接続される。
（Ａ．Ｉ／Ｏネットワーク７のＣＨＡＲＭ２９３およびＣ－Ｉ／Ｏカード２５６）
各ＣＨＡＲＭ２９３は、マーシャリングキャビネット２５０の端末ブロックに接続されたソケットを通してマーシャリング機器に挿入できるプラグ可能／取り外し可能な電子構成要素である。ＣＨＡＲＭ２９３は各々、（ｉ）Ｉ／Ｏカード２５６への第一リンク（例えば、バックプレーンバス支援デジタル通信機器）に通信可能に接続され、Ｉ／Ｏカード２５６との通信を確立する第一通信インターフェースと、（ｉｉ）（例えば、端末ブロック、および端末ブロックとフィールドデバイス端末との間の２つ、３つ、または４つのワイヤ接続を通して）フィールドデバイスへの第二リンクに通信可能に接続された第二通信インターフェースとを有していてもよい。ＣＨＡＲＭ２９３は、１つ以上、バックプレーンおよび／または第一通信インターフェースを通して電力を得てもよい。
各ＣＨＡＲＭ２９３は、マーシャリングキャビネット２５０の端末ブロックに接続されたソケットを通してマーシャリング機器に挿入できるプラグ可能／取り外し可能な電子構成要素である。ＣＨＡＲＭ２９３は各々、（ｉ）Ｉ／Ｏカード２５６への第一リンク（例えば、バックプレーンバス支援デジタル通信機器）に通信可能に接続され、Ｉ／Ｏカード２５６との通信を確立する第一通信インターフェースと、（ｉｉ）（例えば、端末ブロック、および端末ブロックとフィールドデバイス端末との間の２つ、３つ、または４つのワイヤ接続を通して）フィールドデバイスへの第二リンクに通信可能に接続された第二通信インターフェースとを有していてもよい。ＣＨＡＲＭ２９３は、１つ以上、バックプレーンおよび／または第一通信インターフェースを通して電力を得てもよい。
ＣＨＡＲＭは、第一通信インターフェースを通して特定のタイプの信号を受信し、第二インターフェースを通して該信号が運ぶ情報を送信するように構成されている（その逆も可）。アナログ信号を通してフィールドデバイスと通信するように設定されたＣＨＡＲＭは、第一リンクのデジタル信号と第二リンクのアナログ信号との間の信号変換を可能にするため、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）を有していてもよい。例えば、アナログ入力信号を受信するように設定されたＣＨＡＲＭは、アナログ４～２０ｍＡ信号を受信し、信号の電流振幅に基づいてパラメータ値を決定し、該パラメータ値をデジタル通信バスを通してコントローラまたはＩ／Ｏカードへ送信してもよい。第二例として、アナログまたは離散型出力信号を送信するように設定されたＣＨＡＲＭは、標的フィールドデバイス用のコマンドまたはパラメータ値を通信バスを通して受信し、アナログ信号または離散信号を適切なＩ／Ｏチャネルを通して標的フィールドデバイスに送信してもよい。
ＣＨＡＲＭが挿入されるソケットは、フィールドデバイスをＩ／Ｏカード２５６に通信可能に接続するための適切なフィールドデバイス入力／出力に配線可能な端末ブロックを有する。ＣＨＡＲＭ２９３は、効果的に、図２に示される端末１９２、ＦＴＡ１９４、およびＩ／Ｏカード１５６Ａ～Ｆに置き換わり得る。図２のＩ／Ｏカード１５６とは異なり、Ｉ／Ｏカード２５６は、バックボーン１０並びにバックボーン１０に接続された任意の処理コントローラに接続可能である。すなわち、Ｉ／Ｏカード５２６は単一のコントローラに割り当てられる必要はない。マーシャリングキャビネット２５０は、（例えば、リンク２８４および／または図１に示されるバックボーン１０を通して）プラントの任意の望ましい処理コントローラに接続できる単一のＩ／Ｏカード、すなわちそれによって、キャビネット２５０に接続された全てのフィールドデバイス入力および出力にコントローラを接続できる単一のＩ／Ｏカードであってもよいのではないかと考える人もいるであろう。いくつかの例では、Ｉ／Ｏカード２５６は９６のフィールドデバイス信号接続またはＩ／Ｏチャネルを支援する。
好都合なことに、技術者は、ＣＨＡＲＭ２９３を用いることにより、クロス配線の心配をすることなく、フィールドデバイス２５２を任意の端末ブロックに配線できる。技術者は、フィールドデバイスを端末ブロックに配線し、適切な信号タイプ用に設定されたＣＨＡＲＭを挿入するだけで、フィールドデバイスとＩ／Ｏカードとの間の通信を確立できる。例えば、フィールドデバイス２５２ＡはＡＩ信号を送信するように設定される。従って、技術者は、Ｉ／Ｏカード２５６（そして、最終的にはコントローラ２５８）がフィールドデバイス２５２Ａによって送信されるＡＩ信号を受信できるように、フィールドデバイス２５２Ａに配線された端末ブロックに、ＡＩ ＣＨＡＲＭ２９３Ａを挿入してもよい。
上記のように、Ｉ／Ｏカード２５６は、バックプレーンバスを通して、各ＣＨＡＲＭ２９３に通信可能に接続されてもよい。更に、Ｉ／Ｏカード２５６は、通信リンク２８４（有線（例えば、イーサネット（登録商標）リンク）であっても無線であってもよい）を通してコントローラへ通信可能に接続されてもよい。いくつかの例では、リンク２８４は直接であってもよいが、他の例では、リンク２８４は１つ以上の他のリンク、ノード、および／またはネットワークを有していてもよい。例えば、Ｉ／Ｏカード２５６は、図１Ａに示されるバックボーン１０を通してコントローラ２５８に接続されてもよい。斯かる実施により、Ｉ／Ｏカード２５６などの任意のＣ－ＩＯカードが任意の適切に設定されたコントローラと通信できるようになるので、斯かるコントローラの各々が、Ｃ－Ｉ／Ｏに接続された任意のフィールドデバイスと通信できるようになる。Ｃ－Ｉ／Ｏカードとコントローラとの間の斯かる多対多マッピングは、従来の実施、すなわち各Ｉ／Ｏカードが特定のコントローラに割り当てられ、Ｉ／Ｏカードに接続されたフィールドデバイスが斯かる割り当てられたコントローラを通してのみ制御可能であると言う、従来のコントローラおよびＩ／Ｏカードの実施と比べて、数多くの改善（例えば、再設計および再配線を有する柔軟性）を提供する。
更に、Ｉ／Ｏカード２５６は、図２に示されるＩ／Ｏカード１５６とは異なり、コントローラを有する単一のアセンブリの一部ではない。Ｉ／Ｏカード１５６は、一般的に、対応するコントローラ１５８が位置する場所に配置される必要があるが、Ｉ／Ｏカード２５６は、コントローラ２５８に対して遠隔地（例えば、現場環境内のマーシャリングキャビネット２５０内）に配置されてもよい。勿論、いくつかの例では、Ｉ／Ｏカード２５６は、コントローラ２５８と場所を共有してもよいし、コントローラ２５８とアセンブリを共有してもよいし、コントローラ２５８と同じバックプレーンおよび通信バスに接続されてもよい。Ｉ／Ｏカード２５６は、操作中、１つ以上のＣＨＡＲＭ２９３からバックボーンバスを通して信号を受信し、その信号が運ぶ情報をコントローラ２５８へ転送する。更に、Ｉ／Ｏカード２５６は、コマンドを含むメッセージを運ぶ信号をコントローラ２５８から受信し、バックプレーンバスを通して、（例えば、メッセージ中でそのコマンドに関連付けられていると識別された特定のフィールドデバイスまたはＣＨＡＲＭに基づいて）適切なＣＨＡＲＭにそのコマンドを転送してもよい。
（Ｂ．Ｉ／Ｏネットワーク７のＣＨＡＲＭ２９３）
ＣＨＡＲＭ２９３ＭはＩ／Ｏネットワーク７の中で特別である。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、ＣＨＡＲＭ２９Ａ～Ｌとは異なり、１つ以上のフィールドデバイスをＣＨＡＲＭ２９３Ｍに連結するＩ／Ｏチャネルを通して双方向通信を行うように構成されている。特に、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、２つの物理的リンク２８Ａ（フィールドモジュール１９１をＦＪＢ２５４Ｄの端末２５５Ｄの１つに接続）および２８２Ｂ（端末２５５ＤをＣＨＡＲＭ２９３Ｍに接続）を含むものとして示される通信チャネル２８２を通して、双方向通信を行う。
ＣＨＡＲＭ２９３ＭはＩ／Ｏネットワーク７の中で特別である。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、ＣＨＡＲＭ２９Ａ～Ｌとは異なり、１つ以上のフィールドデバイスをＣＨＡＲＭ２９３Ｍに連結するＩ／Ｏチャネルを通して双方向通信を行うように構成されている。特に、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、２つの物理的リンク２８Ａ（フィールドモジュール１９１をＦＪＢ２５４Ｄの端末２５５Ｄの１つに接続）および２８２Ｂ（端末２５５ＤをＣＨＡＲＭ２９３Ｍに接続）を含むものとして示される通信チャネル２８２を通して、双方向通信を行う。
ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドモジュール２９１を通してフィールドデバイスＩ／Ｏコネクタに連結されるが、フィールドモジュール２９１が支援するのと同数のフィールドデバイス信号を支援してもよい。典型的な例では、フィールドモジュール２９１は最高８つのフィールドデバイス信号（任意の望ましい、離散型入力と離散型出力の組み合わせでもよい）を支援する。いくつかの例では、シールドモジュール２９１およびＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、４信号、１６信号、または任意の他の望ましい数のフィールドデバイス信号を支援してもよい。
ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、作動中、Ｉ／Ｏカード２５６および／またはコントローラ２５８へのリンクを通して、離散型出力（ＤＯ）用の１つ以上のコマンドを受信し、フィールドモジュール２９１へ送られる信号を経て送信されるメッセージ（「ＤＯメッセージ」と呼ばれる場合もある）に、そのコマンドを符号化する。例えば、図３を参照すると、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、メッセージに、ＤＯ２７３用の第一コマンド、ＤＯ２７４用の第二コマンド、およびＤＯ２７５用の第三コマンドを符号化する。各コマンドは２進数であってもよく、従って単一のビットで示される。符号化されたメッセージはチャネル２８２上の信号を通して送信され、フィールドモジュール２９１によって受信および復号される。次に、フィールドモジュール２９１はそのコマンドを適切なＤＯへ送信する。
更に、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドモジュール２９１に接続された１つ以上のフィールドデバイス離散型入力（ＤＩ）（例えば、ＤＩ２７６）によって送信される情報を含むメッセージ（「ＤＩ」メッセージと呼ばれることもある）を受信してもよい。ＣＨＡＲＭ２９３ＭはＤＩメッセージを復号し、フィールドモジュール２９１に接続した１つ以上のフィールドデバイスＤＩの各々から変数値または他の情報を識別し、次に、受信した変数値をＩ／Ｏカード２５６および／またはコントローラ２５８へ転送してもよい。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、変数値の転送に加え、どの処理変数がどの値を有しているかをコントローラ２５８が分かるように、各変数値に関連付けられたタグを送信してもよい。
上述のように、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドモジュール２９１Ｍとの双方向通信が可能である。装置は、ＤＩメッセージとＤＯメッセージを交互に送信するため、クロック同期化に依存してもよい。更に、チャネル２８２上の通信信号は、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍがフィールドデバイス２９１に提供するＤＣ電力に重ね合わされてもよい。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、ＣＨＡＲＭ２９３ＭをＩ／Ｏカード２５６に接続する電力バスからこの電力を得てもよい。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、通信信号をチャネル２８２上の電力に供給するための結合回路および／またはチャネル２８２上の電力から通信信号を分離するためのデカプリング回路を有していてもよい。フィールドモジュール２９１とＣＨＡＲＭ２９３Ｍとの間の通信は、図９Ａ、９Ｂ、１０Ａ、および１０Ｂを参照して、より詳細に以下に記載される。
（Ｃ．Ｉ／Ｏネットワーク７のフィールドモジュール２９１）
フィールドモジュール２９１は、（ｉ）フィールドデバイス入力および／または出力に接続した複数の離散型通信チャネルと、（ｉｉ）フィールドモジュール２９１をＣＨＡＲＭ、Ｉ／Ｏカード、および／またはコントローラに接続する単一の離散型通信チャネルとの間の通信インターフェースとして機能するように構成された電子処理制御装置、機器、または構成要素である。フィールドモジュール２９１は筐体（図示しない）を有していてもよく、処理プラント５内の任意の適切な場所（例えば、１つ以上のフィールドデバイス用の一群の離散型入力および／または出力コネクタの近く）に配置されていてもよい。更に、フィールドモジュール２９１は、該フィールドモジュール２９１にとってユニークなタグを含むプロファイルを記憶していてもよく、接続されたフィールドデバイス、信号、およびフィールドモジュール２９１の試運転、設定、および操作を促進するため、該タグおよび他のプロファイル情報をＣＨＡＲＭ、Ｉ／Ｏカード、および／またはコントローラへアップロードしてもよい。いくつかの例では、フィールドモジュール２９１は、ＤＯ信号を受信するフィールドデバイスまたは要素へ電力を提供する。
フィールドモジュール２９１は、（ｉ）フィールドデバイス入力および／または出力に接続した複数の離散型通信チャネルと、（ｉｉ）フィールドモジュール２９１をＣＨＡＲＭ、Ｉ／Ｏカード、および／またはコントローラに接続する単一の離散型通信チャネルとの間の通信インターフェースとして機能するように構成された電子処理制御装置、機器、または構成要素である。フィールドモジュール２９１は筐体（図示しない）を有していてもよく、処理プラント５内の任意の適切な場所（例えば、１つ以上のフィールドデバイス用の一群の離散型入力および／または出力コネクタの近く）に配置されていてもよい。更に、フィールドモジュール２９１は、該フィールドモジュール２９１にとってユニークなタグを含むプロファイルを記憶していてもよく、接続されたフィールドデバイス、信号、およびフィールドモジュール２９１の試運転、設定、および操作を促進するため、該タグおよび他のプロファイル情報をＣＨＡＲＭ、Ｉ／Ｏカード、および／またはコントローラへアップロードしてもよい。いくつかの例では、フィールドモジュール２９１は、ＤＯ信号を受信するフィールドデバイスまたは要素へ電力を提供する。
好都合なことに、フィールドモジュール２９１は、プラント５内の離散型入力および出力信号およびフィールドデバイスの「スマート試運転」を可能にする。スマート試験中、離散信号用のタグがフィールドモジュール２９１を通して「オートセンシング」され、（例えば、設定データベース９２ｂを通して）該信号を伝達する物理的チャネルに接続されるので、コントローラおよび他の装置はＤＩ値を参照したり、および／またはタグを参照することによりＤＯ信号を通してフィールドデバイスへコマンドを送信したりできる。以前は、離散型装置および信号に関しては、スマート試運転およびオートセンシングは実行可能ではなかった。通常の離散型装置は、単一の２進変数値以外、情報を記憶したり離散信号を通して何かを送信したりできないと言う意味で「ダム（愚鈍）」である。従って、アナログ信号を通してメッセージを送信するように構成されたスマートフィールドデバイス（例えば、ＨＡＲＴ装置）とは異なり、斯かるダム（愚鈍）な離散型装置はタグを記憶したり、タグを他の装置へ送信したりする方法がなく、従って、スマート試運転を行う能力を有していない。残念なことに、多くのプラントでかなりの数の装置が、リミットスイッチやソレノイドなどの離散型装置によって構成されている。
更に、離散型装置は、フィールドモジュール２９１により、単純なＤＩおよびＤＯ信号を通して通信が可能である。フィールドデバイスを修正する必要はなく、フィールドデバイスの観点から言えば、フィールドデバイスにおける現場配線の接続は通常のシステムと何ら異なるものではない。言い換えると、フィールドモジュール２９１は、離散型装置の高価で複雑な改装を回避しつつ、スマート試運転を可能にする。斯かる改装努力は、（ｉ）高いインダクタンス、およびその結果として、通信信号を妨害する傾向、および（ｉｉ）従来の通信プロトコル（ＨＡＲＴおよび他のアナログ通信プロトコル）では満たされないほどの高い電力を要求する特定の離散型装置（特にソレノイド）の故に、難題が生じる可能性がある。
フィールドモジュール２９１は、プロセッサ２９１Ａ、Ｉ／Ｏインターフェース２９１Ｂ、電源２９１Ｃ、１つ以上のルーチン２９１Ｅおよびプロファイル２９１Ｆを記憶するメモリ２９１Ｄ、および／または１つ以上の通信インターフェース２９１Ｇ～Ｉを有していてもよい。プロセッサ２９１は、本明細書によってフィールドモジュール２９１に与えられた機能をフィールドモジュール２９１が提供できるようにする、１つ以上のルーチンを実行する。いくつかの例では、フィールドモジュール２９１は、以上に加えてまたはその代わりに、本明細書記載のフィールドモジュール２９１の機能のいくつかを提供するＡＳＩＣ（図示しない）を有している。
電源２９１Ｃは、フィールドモジュール２９１に接続された１つ以上のＤＯ（例えば、ＤＯ２７３）へ電力を提供する。いくつかの例では、フィールドモジュール２９１は電源を含まない、あるいは電源を利用しない。例えば、フィールドモジュール２９１は、電力およびデータ送信（例えば、データ信号は２４Ｖ ＤＣ電力に重畳される）の両方用に利用できるチャネル２８２を通して電力を受け取る。フィールドモジュール２９１は、チャネル２８２の電力に通信信号を供給するための結合回路、および／またはチャネル２８２の電力から通信信号を分離するためのデカプリング回路を有していてもよい。フィールドモジュール１９２は、電力を必要とする接続ＤＯへ受け取った電力を分電してもよい。しかし、いくつかの実施では、チャネル２８２から受け取った電力は、ＤＯに接続されている全て、特に高電力を必要とするＤＯ（例えば、ソレノイド）に給電するには不十分であるかもしれない。斯かる例の場合、電源２９１Ｃが斯かるＤＯへ電力を供給する。いくつかの例では、電源２９１Ｃは、フィールドモジュール２９１の他の構成要素と筐体を共有する。別の例では、電源２９１Ｃは筐体の外部にある。
フィールドモジュール２９１の通信インターフェース２９１Ｇは、フィールドデバイス２５２ｋのＩ／Ｏコネクタ２７３～２７６への接続用のコネクタ（例えば、端末）を有する。フィールドデバイス２５２ｋは、ＦＪＢや従来のマーシャリングキャビネットへ配線される場合と同様の方法でフィールドモジュール２９１に配線される（例えば、フィールドデバイスＩ／Ｏ端末または端末ブロックは各々、２つ、３つ、または４つのワイヤ接続を通してフィールドモジュール２９１に配線されてもよい）が、いくつかの例では、他の手段を通して接続される。いくつかの例では、フィールドモジュール２９１は、複数のフィールドデバイス（例えば、フィールドデバイス２５２Ｉおよび２５２ｋ）用のＩ／Ｏコネクタに接続される。
通信インターフェース２９１Ｈは、通信チャネル２８２をＦＪＢ、ＣＨＡＲＭ、Ｉ／Ｏカード、および／またはコントローラに接続するためのコネクタ（例えば、端末ブロックまたはポート）を有する。単一の通信チャネル２８２は、一般的に、従来の現場配線（例えば、２つ、３つ、または４つのワイヤ接続、ツイストペアケーブル、光ファイバケーブルなど）を通して確立されるシリアルデータ送信チャネルであり、１つ以上の物理的リンク（例えば、フィールドモジュール２９１をＦＪＢ２５４Ｄに接続するリンク、およびＦＪＢ２５４Ｄをマーシャリングキャビネット２５０に接続するリンク）を有していてもよい。リンク２８２は、任意の適切な基準、例えば、ＲＳ－４８５、ＲＳ－４２２、ＲＳ－２３２、ＣＡＴ５、ＣＡＴ６などに対応する配線および接続を用いて設定してもよい。いくつかの例では、チャネル２８２は１つ以上の無線リンクを含む。
通信インターフェースＩは、他の装置と無線で通信する無線インターフェースを有する。特に、インターフェースＩは、短距離通信（例えば、ＮＦＣ、ＲＦＩＤ、ブルートゥース（登録商標）など）用の任意の適切な基準およびプロトコルを支援する。
プロファイル２９１Ｆは、フィールドモジュール２９１にとってユニークな１つ以上のシステムタグと、通信インターフェース２９１Ｇに接続された一組のフィールドデバイスチャネル（例えば、フィールドデバイス２５２ｋ、およびこの場合コネクタ２７３～２７６へのチャネル）を有している。特に、単一のシステムタグまたはデバイスタグ、およびフィールドモジュール２９１に接続された各フィールドデバイスチャネル用のＤＳＴを有していてもよい。例えば、コネクタ２７３～２７６への各チャネルは、プロファイル２９１ＦにリストアップされたユニークなＤＳＴを有していてもよい。更に、ＤＳＴに対応するインターフェース２９１Ｇの特定のコネクタへの各ＤＳＴのマッピング（例えば、第一ＤＳＴに対応する端末ブロック１、第二ＤＳＴに対応する端末ブロック２などを示すもの）を有し、各ＤＳＴ用の信号タイプを識別してもよい。例えば、図３に示されるように、プロファイル２９１Ｆは、コネクタ２７３～２７５に対応するＤＳＴ用の信号タイプは「ＤＯ」で、コネクタ２７６に対応するＤＳＴ用の信号タイプは「ＤＩ」であることを示す。
フィールドモジュール２９１のプロファイル２９１Ｆは、通信インターフェース２９１Ｉを通して更新したり取り替えたりしてもよい。特に、携帯装置は、該携帯装置とフィールドモジュール２９１との間の直接リンク、近距離リンク、無線リンクを通して、プロファイルを無線で更新してもよい。プロファイル２９１Ｆの更新は、フィールドデバイスチャネルがフィールドモジュール２９１へ追加されたり、それから切断されたり、置き換えられたりした場合、またはフィールドモジュール２９１に新しいタグが（例えば、プロジェクト再設計中に）割り当てられたりした場合に役立つ。特に、技術者またはエンジニアは、後置環境１２５のワークステーションに行ってプロファイル２９１Ｆを更新するように要求されるのではなく、無線更新機能を用いることにより、現場環境１２２のフィールドモジュール２９１近くにいる間に、（例えば、フィールドデバイスへのチャネルの追加、置換、または除去用の現場配線を更新した後）フィールドモジュール２９１を迅速かつ容易に更新できるようになり、フィールドモジュール２９１を視認し、更新されたプロファイルがフィールドモジュール２９１への物理的変更を正確に反映しているか否かを確認または再確認するのが可能になる。以下に、フィールドモジュールプロファイルを更新するための例示的フィールドデバイスおよび例示的技術が、図８Ａを参照して、より詳細に記載される。
既に上述したように、フィールドモジュール２９１は、（ｉ）フィールドデバイス入力および／または出力に接続した複数の離散型通信チャネルと、（ｉｉ）フィールドモジュール２９１をＣＨＡＲＭ、Ｉ／Ｏカード、および／またはコントローラに接続する単一の離散型通信チャネルとの間の通信インターフェースとして機能する。図３はインターフェース２９１Ｇに接続される複数のＤＯチャネルと単一のＤＩチャネルを示しているが、フィールドモジュール２９１が複数の入力および／または複数の出力に接続できることは理解されるであろう。
フィールドモジュール２９１は、作動中、インターフェース２９１ＨおよびＩ／Ｏチャネル２８２を通して、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、Ｉ／Ｏカード２５６、およびコントローラ２５８からのＤＯメッセージを運ぶ離散信号（「信号Ｈ１」とも呼ばれる）を受信する。フィールドモジュール２９１はメッセージを分析および復号し、メッセージに含まれている１つ以上のコマンドを識別し、システムタグ（例えば、ＤＳＴ）をＤＯメッセージにマッピングするタッグツーメッセージマップ（例えば、特定のＤＳＴに対応するＤＯメッセージ内のビット位置を示すもの）を分析し、各コマンドに関して標的ＤＯ用のＤＳＴが決定できるようにする。タッグツーメッセージマップは、一般的にプロファイル２９１Ｆに記憶され、ＤＯメッセージの送信または受信に関係する他の装置、例えばコントローラ２５８にアップロードされる。しかし、いくつかの例では、タッグツーメッセージマップは、ＤＯメッセージ用のメタデータに含まれてもよい。いずれにせよ、例えば、フィールドモジュール２９１は、ＤＯメッセージ中の第一組のビットがＤＳＴ「ＣＶ－１２３」にマッピングされることをプロファイル２９１Ｆから決定し、第一組のビット（例えば、「１」）によって示されるコマンドまたは値をＤＳＴ「ＣＶ－１２３」に割り当ててもよい。次に、フィールドモジュール２９１は、各ＤＳＴをフィールドモジュール２９１の特定のチャネルまたはコネクタにマッピングするタグツーＤＯマップ（例えば、プロファイル２９１Ｆに記憶されているマップ）に基づいて、該コマンドを適切なフィールドデバイスチャネルへ転送する。例えば、フィールドモジュール２９１はプロファイル２９１Ｆを分析し、ＤＳＴ「ＣＶ－１２３」がフィールドモジュール２９１の第三端末ブロックにマッピングされているのをタグツーＤＯマップが示しているのを決定してもよい。フィールドモジュール２９１は、その結果、第三端末ブロックを通して、適切なコマンドまたは値（例えば、この場合１）を送信してもよい。
更なる操作において、フィールドモジュール２９１は、１つ以上のフィールドデバイスチャネルを通して受信する１つ以上の変数値または他の組の情報を運ぶＤＩメッセージを、Ｉ／Ｏチャネル２８２を通して転送する。例えば、インターフェースＧが複数組の情報を伝達する複数のＤＩ信号を受信した場合、フィールドモジュール２９１は、ＤＩメッセージ（複数組の情報の各々を運ぶペイロードを含む）を生成する。フィールドモジュール２９１は、望ましい場合には、各組の情報が特定のＤＳＴにマッピングできるように、例えば、デリミタおよび／またはシステムタグ（例えば、ＤＳＴ）をＤＩメッセージにマッピングするタグツーメッセージを含むメタデータ部分を生成してもよい。いくつかの例では、フィールドモジュール２９１が受信する１つ以上のＤＩ信号は２進値であり、従って、ＤＩメッセージにおいて単一ビットによって示されてもよいし、いくつかの例では、フィールドモジュール２９１が受信するＤＩ信号は２進数ではなく、従って、フィールドモジュール２９１が送信するＤＩメッセージにおいて２ビット以上であってもよい。更に、各変数値または各組の情報に関して図９Ｂを参照して考察されるように、フィールドモジュール２９１は、値を示す第一組のビットと値のビット反転を示す第二組のビットとでＤＩメッセージを符号化してもよい。いすれにせよ、ＣＨＡＲＭ，Ｉ／Ｏカード、および／またはコントローラが、フィールドデバイスによって送信されたメッセージおよび情報を受信できるように、フィールドモジュール２９１は、インターフェース２９１Ｈおよびチャネル２８２を通して、符号化されたメッセージを送信する。
ＤＩ信号を通してフィールドデバイスによって送信される情報は、多くの内容を示していてもよい。例えば、ＯＮ－ＯＦＦ弁は、弁が開いている場合に１の値（例えば、１～５Ｖ電圧信号に関しては５Ｖの値）を有するように設定された第一の２進数ＤＩと、弁が閉じていることを示す１の値を有するように設定された第二の２進数ＤＩを含んでいてもよい（一般的に、斯かる２つのＤＩが一致すると言うことは、弁が位置付け処理中にあること、あるいはエラーが存在することを示していてもよい）。更に、斯かる弁は、アクチュエータ、並びに１の値が存在する場合に弁が開くようにアクチュエータを駆動する第一の２進数ＤＯと、１の値が存在する場合に弁が閉じるようにアクチュエータを駆動する第二の２進数ＤＯとを有していてもよい。
（Ｄ．コントローラ２５８およびＤＩＯ要素２５９Ｆ）
コントローラ２５８は、図１Ａに示されるコントローラ１１に類似しており、メモリ２５９Ａに記憶される１つ以上の制御ルーチン２５９Ｄによって規定される制御戦略を実施する。コントローラ２５８は、リンク２８４を通してＩ／Ｏネットワーク７内の他の装置、並びに（図１Ａに示される）バックボーン１０を通してプラント５内の他の種々の装置に通信可能に接続されている。リンク２８４には、任意の適切な有線（例えば、イーサネット（登録商標））または無線チャネルが含まれてもよい。リンク２８４は、コントローラ２５８をＩ／Ｏカード２５６並びにフィールドデバイス２５２およびフィールドモジュール２９１に連結する。
コントローラ２５８は、図１Ａに示されるコントローラ１１に類似しており、メモリ２５９Ａに記憶される１つ以上の制御ルーチン２５９Ｄによって規定される制御戦略を実施する。コントローラ２５８は、リンク２８４を通してＩ／Ｏネットワーク７内の他の装置、並びに（図１Ａに示される）バックボーン１０を通してプラント５内の他の種々の装置に通信可能に接続されている。リンク２８４には、任意の適切な有線（例えば、イーサネット（登録商標））または無線チャネルが含まれてもよい。リンク２８４は、コントローラ２５８をＩ／Ｏカード２５６並びにフィールドデバイス２５２およびフィールドモジュール２９１に連結する。
操作中、コントローラ２５８のプロセッサ２５９Ｂは制御ルーチン２５９Ｄを実行するが、コントローラ２５８は、当該ルーチンを用いて、フィールドデバイス２５２の制御を通してプラント５内の処理操作を制御するため、リンク２８４を通して制御信号をフィールドデバイス２５２ａの１つに送信する。コントローラ２５８は、リンク１８４を通して受信する（例えば、フィールドデバイス２５２Ｋ、フィールドモジュール２９１、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、および／またはＩ／Ｏカード２５６によって送信される情報を運ぶ）１つ以上の信号並びに制御ルーチン２５９Ｄによって規定される論理に基づいて、制御信号を生成してもよい。
制御ルーチン２５９Ｄは各々、種々の制御要素または機能ブロック（ＦＢ）２５９Ｅをリンクおよび設定することにより開発されてもよい。一般的に、ＦＢ２５９Ｅは各々、入力機能、制御機能、および／または出力機能を表す。斯かるタイプのブロックおよび機能の例が図１Ｂを参照して記載される。
コントローラ２５８は、１つ以上の制御ルーチン２５９Ｄを規定するためにＦＢ２５９Ｅと一緒に使用されてもよいＤＩＯ要素（「ＤＩＯ制御要素」、「ＤＩＯＯ機能ブロック」、または「ＤＩＯブロック」と呼ばれる場合もある）２５９Ｆを含む。要素２５９Ｆは、フィールドモジュール２９１および／またはＣＨＡＲＭ２９３Ｍのソフトウェア表示と考えられてもよいオブジェクトまたはルーチンである。すなわち、ＤＩＯ要素２５９Ｆは制御ルーチンに含まれてもよく、フィールドモジュール２９１およびＣＨＡＲＭ２９３Ｍによって管理されるチャネル２７３～２７６のフィールドデバイス信号を参照するために参照されてもよい。ＤＩＯ要素に類似した例示的要素が、図４Ｂを参照して以下に記載される。
コントローラ２５８は、フィールドデバイス２５２Ｋ、フィールドモジュール２９１、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、および斯かる各装置に関連付けられた信号およびチャネルの試運転中、斯かる装置および信号用の１つ以上のタグをオートセンシングし、（例えば、メモリ２５９Ａおよび／または図１Ａに示される設定データベース７２ｂに）タグおよび各タグのバインディングを記憶させてもよい。斯かるバインディングは、特定のＩ／Ｏチャネルまたはサブチャネル、あるいはＩ／Ｏチャネルまたはサブチャネルにリンクしたハードウェアアドレスに、各タグをマッピングする。斯かるバインディングにより、プラントの装置は、変数値およびコマンドを伝達する信号にとってユニークなタグを読み取ったりそれに書き込んだりすることにより、情報（例えば、測定値、指標、コマンド）を読み取り、送信できる。プラント５の任意の望ましい装置、例えば、コントローラ２５８、コントローラ１１、ワークステーション７１、ヒストリアン７３、１つ以上のフィールドデバイス２５２が、機能の読み取り書き込み用のタグを利用してもよい。
バインディング中のハードウェアアドレスが、特定の端末ブロックアドレス、および／またはチャネルおよび装置が接続されているＣＨＡＲＭ２９３用の特定のアドレスを識別してもよい。例えば、ハードウェアアドレスは、「ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ｃａｒｄ．ＣＨＡＲＭ」の形を取ってもよい。例えば、フィールドモジュール２９１は、「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ２５８－＞Ｉ／Ｏｃａｒｄ２５６－＞ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ」のような形のアドレスを有してもよい。斯かる例において、各ＣＨＡＲＭは関連付けられた端末ブロックアドレスまたはＩ／Ｏチャネルアドレスを有していてもよい。一般的に、マーシャリングキャビネットからフィールドデバイスまたはフィールドモジュールへ延びる各Ｉ／Ｏチャネルは、端末ブロックに対応する（すなわち、チャネル１＝端末ブロック１、チャネル２＝端末ブロック２など）。ハードウェアアドレスは、望ましい場合には、「ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ｃａｒｄ．ｃｈａｎｎｅｌ」の形および／または「ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ｃａｒｄ．ｃｈａｎｎｅｌ．ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ」の形を取ってもよい。本明細書で使用される場合、Ｉ／Ｏチャネルの「サブチャネル」は、フィールドモジュールと接続フィールドデバイスＩ／Ｏコネクタとの間のチャネルを意味し、単に「チャネル」または「Ｉ／Ｏチャネル」と呼ばれる場合もある。Ｉ／Ｏコネクタ２７３～２７６用のチャネルは各々、Ｉ／Ｏチャネル２８２のサブチャネルである。
いすれにせよ、コントローラ２５８は、Ｉ／Ｏカード２５６およびＣＨＡＲＭ２９３Ｍと一緒に、フィールドモジュール２９１のプロファイル２９１Ｆに記憶されたタグをオートセンシングするので、オートセンシングされたタグは適切なハードウェアアドレスに接続することができ、装置間の通信リンクが設定および機能するや否や、フィールドデバイス２５２Ｋ、フィールドモジュール２９１、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、および斯かる装置間のチャネル／信号が試運転可能となる。技術者は、斯かるオートセンシングのお蔭で、ハードウェアアドレスを手動で識別したり、適切なタグへのバインディングを手動で作成したりするような、人的ミスを引き起こし易い処理、および現場配線の変更が必要な場合に難題を引き起こすような処理を行う必要がなくなる。
フィールドモジュール２９１はＣＨＡＲＭ２９３Ｍに接続された端末ブロックから切断され、マーシャリングキャビネット２５０内の新しい端末ブロックへ連結されたり、あるいは異なるＩ／Ｏカードおよび異なるコントローラを用いて異なるマーシャリングキャビネット内の新しい端末ブロックへ連結されたりしてもよい。例えば、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍが、該ＣＨＡＲＭ２９３Ｍを新しい端末ブロックに連結するソケットに挿入される場合、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドデバイス２９１用のタグをオートセンシングし、該タグ用のバインディングが更新される。例えば、Ｉ／Ｏカード２５６または新しいＩ／ＯカードはＣＨＲＡＭ２９３Ｍと通信し、新しい端末ブロックまたはＣＨＡＲＭ２９３Ｍ用のＩ／Ｏチャネルを識別し、新しいハードウェアアドレスでバインディングを更新してもよい。別の例では、第二ＤＩＯ ＣＨＡＲＭを新しいソケットに挿入し、フィールドモジュール２９１用のタグをオートセンシングし、新しいハードウェアアドレスを反映するようにバインディングを更新してもよい。
フィールドモジュールのタグをオートセンシングし、該タグ用のバインディングを自動的に更新するＤＩＯ ＣＨＡＲＭ（例えば、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ）およびＣＨＡＲＭ Ｉ／Ｏカードの機能により、Ｉ／Ｏネットワークの容易かつ迅速な再設定および再配線が可能となる。対照的に、手動による試運転はエラーを引き起こし易く、技術者に多大な時間と労力を要求するものである（技術者は再配線に時間を割かなければならないだけでなく、更新されないかもしれない記録を手動で付けなければならない）。例えば、手動による試運転において、装置は間違ったＩ／Ｏカードおよび／または間違ったコントローラに接続された端末ブロックに配線されることにより、適切なコントローラが該装置とは通信できなくなり、該装置に関連する制御ルーチンの実施が行えなくなるかもしれない。別の例では、技術者は間違ったハードウェアアドレスを有する装置用のバインディングを更新してしまい、その結果、他の装置がユニークなタグを通して該装置を参照することが不可能になってしまうかもしれない。本明細書記載のＤＩＯ ＣＨＡＲＭおよびフィールドモジュールは、フィールドモジュールタグのオートセンシング、およびバインディングの自動更新を可能にすることにより、斯かるプロセスの発生を除去する。オートセンシング技術は、図６を参照して後に更に詳細に記載される。
コントローラ２５８は、該コントローラ２５８がＤＩＯ制御要素または機能ブロックを全接続フィールドモジュール用に自動インスタンス化および設定できるようにする、自動設定ルーチン２５９Ｇを有している。斯かるＤＩＯ要素は、フィールドモジュールまたはＤＩＯ ＣＨＡＲＭのソフトウェア表示と考えられてもよいオブジェクトまたはルーチンである。すなわち、１つ以上のフィールドデバイスとフィールドモジュールとの間の入力および出力チャネルは、対応するＤＩＯ要素（例えば、ＤＩＯ要素２５９Ｆ）を通して、（例えば、制御ルーチンにより）アクセスしてもよい。いずれにせよ、自動設定ルーチン２５９ＧはＤＩＯ要素を自動的に設定する。例えば、ルーチン２５９Ｇの実行により、コントローラ２５８は、フィールドモジュール２９１からプロファイル２９１Ｆをダウンロードし、ＤＩＯ要素２５９Ｆの入力および出力に適切なタグ（例えば、システムタグおよび／または信号タグ）を接続してもよい。従って、自動設定されたＤＩＯ要素２５９Ｆは、フィールドモジュール２９１用のシステムタグに接続され、ＤＯ２７３～２７５用の信号タグに接続された（例えば、他のブロックが書き込み、それによって対応するＤＯ信号を制御するフィールドを示す）３つの制御要素または機能ブロック入力、およびＤＩ２７６用の信号タグに接続された（例えば。他のブロックが読み込み、それによって対応するＤＩ信号の値にアクセスできるようにする）１つの制御要素または機能ブロック出力を有していてもよい。ルーチン２５９Ｇによる自動設定ＤＩＯ要素用の例示的技術は、図７を参照して以下のセクションに記載される。
（Ｅ．ＤＩＯ制御要素テンプレート４５０）
図４Ａは、ＤＩＯ制御要素（例えば、図３に示されるＤＩＯ要素２５９Ｆ）の１つ以上の例を作成するのに使用されるテンプレート（図示しない）から作成される、未設定のＤＩＯ制御要素４５０を示している。ユーザは、任意の適切な設定および設計システム（例えば、任意の適切なコンピュータ装置で実行される設定アプリケーション７２ａ）を用いて、ＤＩＯ制御要素４５０をインスタンス化および設定してもよい。ＤＩＯ制御要素４５０は、図１Ｂに示されるルーチン１０１を参照して記載された方法と同様な方法でルーチンを作成するように設定され、他の入力ブロック、機能ブロック、および／または出力ブロックにリンクされてもよい。
図４Ａは、ＤＩＯ制御要素（例えば、図３に示されるＤＩＯ要素２５９Ｆ）の１つ以上の例を作成するのに使用されるテンプレート（図示しない）から作成される、未設定のＤＩＯ制御要素４５０を示している。ユーザは、任意の適切な設定および設計システム（例えば、任意の適切なコンピュータ装置で実行される設定アプリケーション７２ａ）を用いて、ＤＩＯ制御要素４５０をインスタンス化および設定してもよい。ＤＩＯ制御要素４５０は、図１Ｂに示されるルーチン１０１を参照して記載された方法と同様な方法でルーチンを作成するように設定され、他の入力ブロック、機能ブロック、および／または出力ブロックにリンクされてもよい。
一般的に、要素４５０は、フィールドモジュール（例えば、フィールドモジュール２９１）のソフトウェア表示である。要素４５０は、フィールド４５２にフィールドモジュールのシステムタグを記入することにより、特定のフィールドモジュールに接続されてもよい。例えば、ＤＩＯ要素２５９Ｆは、フィールドモジュール２９１にとってユニークなタグに接続される。
図示されているように、要素４５０は、８つの離散型入力または出力４５４およびハイブリッドの離散型入力／出力（ＤＩＯ）４５６を有している。Ｉ／Ｏ４５４は各々、フィールドモジュール２９１の特定の端末または端末ブロックに対応する。ユーザは、フィールド４６１の１つに信号タグを記入することにより、信号タグに関連付けられた信号に、対応する離散型入力または出力４５４を接続できる。例えば、ＤＩＯ要素２５９Ｆは、フィールドモジュール２９１からＤＯ２７３へ送信される信号にとってユニークな信号タグ（例えば、ＦＭ－９８７２－ＣＭＤ－ＯＰＥＮ）に接続された入力を有する。フィールドモジュールは各々、フィールドモジュールのどの端末または端末ブロックが特定の信号タグにマッピングされているかを示すプロファイルを有していてもよい。
最後に、ハイブリッドＤＩＯ４５６は、接続されたフィールドモジュールおよびＣＨＡＲＭ、Ｉ／Ｏカード、および／またはコントローラ間の特定のチャネル（例えば、図３に示されるチャネル２８２）に対応する。フィールド４６３に信号タグを記入することにより、ＣＨＡＲＭ、Ｉ／Ｏカード、およびフィールドモジュールに関連付けられたコントローラにＤＩＯ４５６を接続できる。例えば、ＤＩＯ要素２５９Ｆは、チャネル２８２を示す信号タグに接続されたハイブリッドＤＩＯ４５６を含む。いくつかの例では、各フィールドモジュールが単一のハイブリッドＤＩＯ４５６を有しているので、要素４５０はフィールド４６３を自動設定してもよいし、および／またはシステムタグが要素４５０に接続されている場合、適切なチャネルを自動接続してもよい。更に、いくつかの例では、ハイブリッドＤＩＯ４５６用の信号タグは、要素４５０用のシステムタグと同じであってもよい。状況次第ではあるが、要素４５０は、任意の適切な数の離散型入力、任意の適切な数の離散型出力、および任意の適切な数の離散型ハイブリッドを有していてもよいことは理解されるであろう。更に、望ましい場合には、要素４５０は、離散型入力、離散型出力、または離散型ハイブリッド入力／出力を一切含まなくてもよい。
図４Ｂは、離散型制御（ＤＣ）機能ブロック４０６を含む制御ルーチン４０１を示しているが、上記機能ブロックは、離散型入力信号を受信し離散型出力信号を提供するため、図４Ａに示される１つ以上の他のブロック（例えば、ＤＩＯ要素４５０）にリンクされていてもよい。
特に、制御ルーチン４０１は、（ｉ）ＤＣブロック４０６の１組の離散型入力４１２～４１６に離散型入力信号を提供する１組の入力ブロック４０２～４０４（ＤＩ４０２、ＤＩ４０３、およびＤＩＯ要素４０４を含む）、および（ｉｉ）ＤＣブロック４０６の離散型出力４２２～４２６から離散型出力信号を受信する１組の出力ブロック４３２～４３６（ＤＯ４３２、ＤＯ４３４、およびＤＩＯ要素４３６を含む）を有する。図４Ｂは３つの離散型入力４１２～４１６および３つの離散型出力４２２～４２６を含むＤＣブロック４０６を示しているが、ＤＣブロック４０６は、任意の望ましい数の離散型入力（各々離散型信号を提供可能な任意の望ましいブロック（例えば、標準ＤＩブロックまたはＤＩＯ要素、例えば図４Ａに示されるＤＩＯ要素４５０）にリンク可能）を有していてもよいし、任意の望ましい数の離散型出力（各々離散型信号を受信可能な任意の望ましいブロック（例えば、標準ＤＯブロックまたはＤＩＯ要素、例えばＤＩＯ要素４５０）にリンク可能）を有してもよい。
入力ブロック４０２～４０４および出力ブロック４３２～４３６は、適切なタイプの信号を送信または受信するように設定された処理制御エンティティ（例えば、フィールドデバイスまたはフィールドモジュール）に関連付けられた、任意の適切なデバイスタグまたは信号タグに接続されていてもよい、またはそれに関連付けられていてもよい。例えば、入力ブロック４０２～４０４は各々、（ｉ）離散型入力信号を送信可能な処理制御エンティティ用のデバイスタグ、または（ｉｉ）フィールドデバイスによって送信される特定の離散型入力信号用の信号タグのうちの１つ以上に接続されていてもよい、またはそれに関連付けられていてもよい。例えば、ブロック４０２またはブロック４０３は、図２に示されるフィールドデバイス１５２Ｋ用のデバイスタグ、またはフィールドデバイス１５２ＫのＤＩ１７６用の信号タグに接続されていてもよい。更に、図４Ａに示されるＤＩＯ要素４５０に類似のＤＩＯ要素４０４は、フィールドモジュールに関連付けられた任意の適切なデバイスタグまたは信号タグ（例えば、図３に示されるフィールドモジュール２９１またはフィールドモジュール２９１のＤＩ２７６に関連付けられたタグ）に接続されていてもよい、またはそれに関連付けられていてもよい。
処理制御エンティティおよび特定の信号に関連付けられたタグに入力ブロック４０２～４０４を接続した後、関連の処理制御エンティティは各々、離散型パラメータ値を伝達する信号をＩ／Ｏカードまたはコントローラへ送信する。コントローラは、送信処理制御エンティティおよび信号に「接続」されている信号タグまたはデバイスタグに離散型パラメータ値を関連付ける。次に、制御ルーチン４０１が実施された場合に、信号タグまたはデバイスタグが「接続」されている入力ブロック４０２～４０４が、関連ブロック（複数も可）に離散型パラメータ値を提供する。
更なる例として、出力ブロック４３２～４３６は各々、（ｉ）離散型出力信号を受信可能な処理制御エンティティ用のデバイスタグ、または（ｉｉ）フィールドデバイスへ送信される特定の離散型出力信号用の信号タグのうちの１つ以上に接続されていてもよい、またはそれに関連付けられていてもよい。例えば、ブロック４３２またはブロック４３４は、図２に示されるフィールドデバイス２５２Ｅ用のデバイスタグに接続されていてもよいし、またはフィールドデバイス２５２ＥのＤＯ２６５用の信号タグに接続されていてもよい。更に、図４Ａに示されるＤＩＯ要素４５０に類似のＤＩＯ要素４３６は、フィールドモジュールに関連付けられた任意の適切なデバイスタグまたは信号タグ（例えば、図３に示されるフィールドモジュール２９１用のタグ、またはフィールドモジュール２９１のＤＯ２７３用のタグ）に接続されていてもよい、またはそれに関連付けられていてもよい。
出力ブロック４３２～４３６が処理制御エンティティに関連付けるタグに接続した後、出力ブロック４３２～４３６は、ルーチン４０１の実行中、ＤＣブロック４０６の出力４２２～４２６から離散型パラメータ値を受信する。次に、ルーチン４０１を実行するコントローラにより、離散型パラメータ値を伝達する信号が、出力ブロック４３２～４３６に接続された対応する処理制御エンティティ（例えば、フィールドデバイスまたはフィールドモジュール）に、（例えば、図３に示されるＩ／Ｏカード２５６Ａおよび２５６ＢなどのＩ／Ｏカード、または図１Ａに示されるＩ／Ｏカード２６および２８を通して）送信される。
制御ルーチン４０１（ブロック４０２～４０６および４３２～４３６に関連付けられた情報の任意の論理または通過を含む）は、任意の適切なプロセッサまたはコントローラ（例えば、図１Ａに示されるコントローラ１１または図３に示されるコントローラ２５８）によって実行可能である。制御ルーチン４０１は、図１Ｂに示されるルーチン１０１を参照して記載される方法と同様な方法で（例えば、図１Ａに示されるアプリケーション７２ａを通して）作成されてもよいし、ルーチン１０１と類似であってもよい。
機能に関して言えば、ＤＣブロック４０６は、一組の離散型入力４１２～４１６を通して受信するパラメータ値を用いて論理操作を実行し、それによってパラメータ値またはコマンドを生成または計算し、そのパラメータ値またはコマンドをＤＣブロック４０６が一組の離散型出力を通して他のブロック（例えば、図示された例では、ブロック４３２～４３６）に送信する。ＤＣブロック４０６が実行する論理操作は、設計者がＤＣブロック４０６によって実施したいと考える任意の望ましい論理またはルーチンを表していてもよい。
（Ｆ．ＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよびマーシャリングブロック１４０）
図５は、特にＣＨＡＲＭ２９３Ｍに関して、図３に示される電子マーシャリング構成要素２９３Ｍを支援する例示的電子マーシャリングブロックまたは機器１４０のプロファイル像を示す。図５において、電子マーシャリングブロックまたは機器１４０には、１つ以上のＣＨＡＲＭ Ｉ／Ｏカード（ＤＩＯＣ）２５６（図３にも示される）を支援するＣＨＡＲＭキャリヤ１４２が含まれるが、斯かるカードには処理コントローラ２５８が（例えば、図３に示される有線または無線コネクタ２８４を通して）接続されていてもよい。加えて、電子マーシャリングブロックまたは機器１４０には、ＣＨＡＲＭキャリヤ１４２（従って、ＣＨＡＲＭ Ｉ／Ｏカード２５６）に通信可能に接続され、複数の個別に設定可能なチャネルを支援する、１つ以上のＣＨＡＲＭベースプレート１４８が含まれる。
図５は、特にＣＨＡＲＭ２９３Ｍに関して、図３に示される電子マーシャリング構成要素２９３Ｍを支援する例示的電子マーシャリングブロックまたは機器１４０のプロファイル像を示す。図５において、電子マーシャリングブロックまたは機器１４０には、１つ以上のＣＨＡＲＭ Ｉ／Ｏカード（ＤＩＯＣ）２５６（図３にも示される）を支援するＣＨＡＲＭキャリヤ１４２が含まれるが、斯かるカードには処理コントローラ２５８が（例えば、図３に示される有線または無線コネクタ２８４を通して）接続されていてもよい。加えて、電子マーシャリングブロックまたは機器１４０には、ＣＨＡＲＭキャリヤ１４２（従って、ＣＨＡＲＭ Ｉ／Ｏカード２５６）に通信可能に接続され、複数の個別に設定可能なチャネルを支援する、１つ以上のＣＨＡＲＭベースプレート１４８が含まれる。
チャネルは各々専用のＣＨＡＲＭ端末ブロック４１０に対応しており、それにＣＨＡＲＭ２９３Ｍ（または他の任意のＣＨＡＲＭ）がしっかりと収容され電子的に接続されるので、（図３に示される）フィールドモジュール２９１、フィールドモジュール２９１に接続されたフィールドデバイスＩ／Ｏ（例えば、図３に示されるフィールドデバイス２５２ｋのコネクタ２７３～２７６）、およびコントローラ２５８を有するＩ／Ｏカードにおいて電子的マーシャリングが実行される。
（ＩＶ．スマート試運転技術）
図６～８を参照して、プラント５などの処理プラントにおいて離散型要素のスマート試運転および設定を簡便化するのに使用可能な例示的技術およびシステムが以下に記載される。特に、図３を参照すると、以下に記載される技術およびシステムは、フィールドデバイス２５２Ｋなどの離散型フィールドデバイス、フィールドデバイス２５２ＫのＩ／Ｏコネクタ２７３～２７６などの離散型Ｉ／Ｏサブチャネル、フィールドモジュール２９１などのフィールドモジュールデバイス、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ２９３ＭなどのＤＩＯ ＣＨＡＲＭのスマート試運転に利用可能である。
図６～８を参照して、プラント５などの処理プラントにおいて離散型要素のスマート試運転および設定を簡便化するのに使用可能な例示的技術およびシステムが以下に記載される。特に、図３を参照すると、以下に記載される技術およびシステムは、フィールドデバイス２５２Ｋなどの離散型フィールドデバイス、フィールドデバイス２５２ＫのＩ／Ｏコネクタ２７３～２７６などの離散型Ｉ／Ｏサブチャネル、フィールドモジュール２９１などのフィールドモジュールデバイス、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ２９３ＭなどのＤＩＯ ＣＨＡＲＭのスマート試運転に利用可能である。
以下の記載は、（Ａ）フィールドモジュールのスマート試運転方法を示す図６、（Ｂ）フィールドモジュールに関連付けられた制御要素または機能ブロックを自動的に設定する方法を示す図７、（Ｃ）フィールドモジュールのプロファイルを更新するように構成された例示的携帯装置を示す図８Ａを参照する。
（Ａ．フィールドモジュールのスマート試運転方法）
図６は、フィールドモジュールのスマート試運転の例示的方法６０１に関するフローチャートである。一般的に、プラント５のＩ／Ｏネットワーク７の装置は、フィールドモジュール２９１などのフィールドモジュール、並びにフィールドモジュールに関連付けられた離散型フィールドデバイスおよび信号を試運転する方法６０１を実行する。方法６０１によって、試運転中、ソフトウェア設定タスクをハードウェア設定タスクから分離できるので、プロジェクト実施および後期変更の問題に対処できるようになる。方法６０１は図３に示されるフィールド２９１、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、およびコントローラ２５８との関連で記載されるが、類似のフィールドモジュール、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ、およびコントローラが本明細書記載の機能を実施してもよいことは理解されるであろう。
図６は、フィールドモジュールのスマート試運転の例示的方法６０１に関するフローチャートである。一般的に、プラント５のＩ／Ｏネットワーク７の装置は、フィールドモジュール２９１などのフィールドモジュール、並びにフィールドモジュールに関連付けられた離散型フィールドデバイスおよび信号を試運転する方法６０１を実行する。方法６０１によって、試運転中、ソフトウェア設定タスクをハードウェア設定タスクから分離できるので、プロジェクト実施および後期変更の問題に対処できるようになる。方法６０１は図３に示されるフィールド２９１、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、およびコントローラ２５８との関連で記載されるが、類似のフィールドモジュール、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ、およびコントローラが本明細書記載の機能を実施してもよいことは理解されるであろう。
方法６０１は、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍが起動されるステップ６０５で開始される。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍをフィールドモジュール２９１およびコントローラ２５８の両方に通信可能に接続することにより起動してもよい。通常、斯かる接続は、図５に示される機器１４０のベースプレート１４８のソケットにＣＨＡＲＭ２９３Ｍを挿入することにより達成される。ＣＨＡＲＭを挿入することにより、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍの第一通信インターフェースが、機器１４０（これにチャネル２８２およびフィールドモジュール２９１がリンクされる）のＩ／Ｏコネクタ（例えば、端末ブロック）へ（例えば、電気接触により）連結される。
更に、上記挿入により、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍの第二通信インターフェースが（例えば、電気接触により）Ｉ／Ｏカード２５６への通信リンクに接続される。斯かるリンクは、電力をＣＨＡＲＭ２９３Ｍに供給する電力バス、並びにＣＨＡＲＭ２９３ＭをＩ／Ｏカード２５６およびコントローラ２５８と通信可能にする通信チャネルであってもよい。いくつかの例では、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍの第一または第二通信インターフェースは、フィールドモジュール２９１、Ｉ／Ｏカード２５６、またはコントローラ２５８を連結する通信リンクに無線で接続されてもよい。斯かる例では、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍを機器１４０のベースプレート１４８のソケットに挿入する工程により、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍまたは機器１４０が１つ以上の無線接続を確立する工程がトリガされる。
いずれにせよ、ステップ６１０において、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍはフィールドモジュール２９１用のタグをオートセンシングする。システム５で使用される１組のシステムタグを参照すると、通常、タグは、フィールドモジュール２９１をユニークに識別する論理識別子である。例えば、プロファイル２９１Ｆに記憶され、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍによってオートセンシングされるタグは、「ＦＭ－２９１」の文字セットとして記載されるであろうが、タグは他の任意の適切な文字の組み合わせ（従って、ユニークなタグ）であってもよい。オートセンシングは、「デバイスタグ」またはより一般的に「システムタグ」（デバイスタグおよび信号タグを包含する用語）と呼ばれてもよい場合もある。
いずれにせよ、オートセンシングは、一般的に、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよびフィールドモジュール２９１の両方が設置および起動された後に生じる。オートセンシングを簡便化するため、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよびフィールドモジュール２９１のいずれかまたは両方が、チャネル２８２を通してビーコンを定期的に送信するように構成されてもよい。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍが（例えば、フィールドモジュール２９１が設置され、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍに連結され、起動された少し後に）ビーコンをフィールドモジュール２９１から受信すると、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドモジュール２９１用のタグ（例えば、システムタグまたはフィールドモジュール２９１にとってユニークなデバイスタグ）またはプロファイルを要求することによりそれに応答する。フィールドモジュール２９１は、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍに、（ｉ）プロファイル２９１Ｆに記憶されたタグ、（ｉｉ）プロファイル２９１Ｆの一部、または（ｉｉｉ）プロファイル２９１Ｆ全体を送信することにより、その要求に応答する。同様に、フィールドモジュール２９１は、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍからのビーコン受信に応答して、（ＣＨＡＲＭ２９３Ｍが挿入され起動された少し後に）斯かる情報のいずれかを送信してもよい。
ステップ６１５において、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍがタグ「ＦＭ－２９１」および／またはプロファイル２９１Ｆを受信した後、該タグはＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよび／またはチャネル２８２に特有のハードウェアアドレスに接続（バインディング）されるので、コントローラ２５８および他の装置が、タグ「ＦＭ－２９１」を参照することにより、Ｉ／Ｏサブネットワーク２９９（例えば、フィールドモジュール２９１）の装置と通信できるようになる。バインディングは、図１Ａに示される設定データベース７２ｂに記憶してもよい。バインディングおよびハードウェアアドレスは、図３を参照して更に詳細に記載されている。
いくつかの例において、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは追加のタグをオートセンシングする。特に、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドモジュール２９１に特有のデバイスタグ（ＤＴ）（例えば、「ＦＭ－２９１」）のセンシングに加えて、フィールドモジュール２９１に接続されたＩ／Ｏサブチャネルの信号（例えば、Ｉ／Ｏコネクタ２７３～２７６とフィールドモジュール２９１との間のサブチャネルの３つのＤＯ信号およびＤＩ信号）を示す信号タグまたはＤＳＴをオートセンシングしてもよい。一般的に、オートセンシングされたＤＳＴは各々、（ｉ）フィールドデバイスによって測定、検出、あるいは報告された（ＤＩ信号で示される）特定のパラメータ、または（ｉｉ）ＤＯ信号を論理「１」に駆動することによりフィールドデバイスに提供可能な特定のコマンドに対応する。
図１Ａに示される設定データベース７２ｂを参照して既に記載したように、ＤＳＴはフィールドモジュール２９１のＤＴを含んでもよい。例えば、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、ＤＩ２７６に対応し制御弁用の状態指標を示す（例えば、弁が開いている、あるいは閉じていることを示す）ＤＳＴ「ＦＭ－２９１－ＣＶ－１０１」、および／またはＤＯ２７３に対応し、制御弁を開状態に駆動するために論理「１」に駆動可能な信号を示すＤＳＴ「ＦＭ－２９１－ＣＯ－３７４」をオートセンシングしてもよい。
（Ｂ．フィールドモジュールに関連付けられた制御要素または機能ブロックを自動的に設定する方法）
図７は、フィールドモジュールおよびフィールドデバイス用の１つ以上の離散型入力または出力に関連付けられた制御要素を自動的に設定する例示的方法７０１のフローチャートである。一般的に、プラント５のＩ／Ｏネットワーク７の装置は、特定のフィールドモジュールのソフトウェア表示（フィールドモジュールの離散的入力および出力に対応する離散的入力および出力を有する）を生成するため、方法７０１を実施する。方法７０１を用いることにより、技術者または設計者は、処理プラントに存在するあらゆるフィールドモジュール用の制御要素（その数は数百または数千にも上る）を手動で設定しなければならない労力から解放される。方法７０１は、図３に示されるフィールドモジュール２９１、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、およびコントローラ２５８を参照して記載されているが、類似のフィールドモジュール、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ、およびコントローラが本明細書記載の機能を実施してもよいことは理解されるであろう。
図７は、フィールドモジュールおよびフィールドデバイス用の１つ以上の離散型入力または出力に関連付けられた制御要素を自動的に設定する例示的方法７０１のフローチャートである。一般的に、プラント５のＩ／Ｏネットワーク７の装置は、特定のフィールドモジュールのソフトウェア表示（フィールドモジュールの離散的入力および出力に対応する離散的入力および出力を有する）を生成するため、方法７０１を実施する。方法７０１を用いることにより、技術者または設計者は、処理プラントに存在するあらゆるフィールドモジュール用の制御要素（その数は数百または数千にも上る）を手動で設定しなければならない労力から解放される。方法７０１は、図３に示されるフィールドモジュール２９１、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、およびコントローラ２５８を参照して記載されているが、類似のフィールドモジュール、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ、およびコントローラが本明細書記載の機能を実施してもよいことは理解されるであろう。
方法７０１は、ステップ７０５、すなわちコントローラ２５８がＤＩＯネットワーク２９９をまず検出する時点、またはコントローラ２５８がＤＩＯネットワーク２９９への変更を検出する時点から始まる。コントローラ２５８は、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍが機器１４０に挿入された時点および／またはフィールドモジュールがＣＨＡＲＭ２９３Ｍに接続された時点で、ＤＩＯネットワーク２９９を検出してもよい。
ステップ７１０において、コントローラ２５８は、ＤＩＯネットワーク２９９に関連付けられたプロファイルを要求する。特に、コントローラ２５８は、Ｉ／Ｏカード２５６およびＣＨＡＲＭ２９３Ｍにプロファイル２９１Ｆを検索させ、プロファイル２９１Ｆをコントローラ２５８へ送信させる。
ブロック７０５および７１０の破線外枠で示されるように、いくつかの例では、コントローラ２５８はステップ７０５および７１０を実施しない。その代わり、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよび／またはＩ／Ｏカード２５６は、コントローラ２５８からの要求を受信することなく、サブネットワーク２９９への変更を検出し、プロファイル２９１Ｆをコントローラ２５８へ送信してもよい。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドモジュール２９１のプロファイル２９１Ｆが最近アップロードしたプロファイルに一致するか否かを定期的に確認することにより、および／またはプロファイル２９１Ｆが更新された後、フィールドモジュール２９１が出す通知を受信することにより、サブネットワーク２９９への変更を検出してもよい。ＣＨＲＡＭ２９３Ｍは、図６を参照して記載された方法６０１に従ってプロファイル２９１Ｆのタグ変更をオートセンシングしてもよい。
いすれにせよ、ステップ７１１において、コントローラ２５８は、フィールドモジュール２９１用のプロファイル２９１ＦをＩ／Ｏカード２５６およびＣＨＡＲＭ２９３から受信する。
ステップ７１５において、コントローラ２５８はプロファイル２９１Ｆを分析し、フィールドモジュール２９１を示すタグ（例えば、「ＦＭ－２９１」）、および（ｉ）フィールドモジュール２９１と、（ｉｉ）フィールドモジュール２９１に接続したフィールドデバイスＩ／Ｏコネクタ２７３～２７６との間のＩ／Ｏサブチャネルの信号を識別する。
ステップ７２０において、コントローラ２５８はＤＩＯ制御要素２５９Ｆをインスタンス化し、要素２５９Ｆをデバイスタグ「ＦＭ－２９１」に接続する。更に、コントローラ２５８は、（プロファイル２９１から識別される）ＤＩ２７６用の信号タグをＤＩ制御要素の出力に接続し、ＤＯ２７３～２７５用の信号タグをＤＩＯ制御要素の３つの入力に接続する。望ましい場合には、コントローラ２５８は、チャネル２８２用の信号タグを要素２５９Ｆのハイブリッド入力／出力へ接続してもよい。タグを要素２５９Ｆに接続した後、要素２５９Ｆを制御ルーチンに挿入し、他のブロック（例えば、入力ブロック、出力ブロック、または制御ブロック）にリンクし、ＤＯ２７３～２７５のいずれかに書き込んだり、および／またはＤＩ２７６を読み取ったりしてもよい。
フィールドモジュール２９１は、離散型信号２７３～２７６が伝達する情報とは異なる情報を生成してもよい。例えば、フィールドモジュール２９１は、フィールドモジュール２９１の健康を示す健康指標値、任意のＩ／Ｏサブチャネルまたはチャネル２８２の状態を示す１つ以上の通信状態指標、フィールドモジュール２９１における機能不全を示す１つ以上のエラーパラメータなどを生成してもよい。望ましい場合には、斯かる他のパラメータまたは指標は各々、要素２５９Ｆの出力に接続されてもよい。
ＤＩＯ要素の設定後、コントローラ２５８はフィールドモジュール２９１へ要求を定期的に送信し、要素２５９Ｆが最後に設定されてからプロファイル２９１Ｆが変更されていないかどうかを確認してもよい。コントローラ２５８がプロファイル２９１Ｆは変更されているという通知を受信したならば（ステップ７０５）、コントローラ２５８はステップ７１０～７２０を再び実施してもよい。
（Ｃ．フィールドモジュールのプロファイルを更新するように設定された例示的携帯装置）
図８Ａは、フィールドモジュール（例えば、フィールドモジュール２９１）のプロファイルを更新するのに使用される例示的携帯装置８０１のブロック図である。装置８０１は図３に示されるフィールドモジュール２９１を参照して記載されているが、装置８０１は、同様に、本明細書記載の操作に従って、任意の適切なフィールドモジュールと相互に影響を及ぼし合ってもよい。
図８Ａは、フィールドモジュール（例えば、フィールドモジュール２９１）のプロファイルを更新するのに使用される例示的携帯装置８０１のブロック図である。装置８０１は図３に示されるフィールドモジュール２９１を参照して記載されているが、装置８０１は、同様に、本明細書記載の操作に従って、任意の適切なフィールドモジュールと相互に影響を及ぼし合ってもよい。
装置８０１によって、現場環境１２２にいる人は、プラントの後置環境１２５にあるワークステーションに戻ることなく、フィールドモジュールの近くにいる間に、（例えば、フィールドデバイスへのチャネルの追加、置換、または除去用の現場配線を更新した後）フィールドモジュール２９１を迅速かつ容易に更新できる。従って、装置８０１により、フィールドモジュール２９１を視認し、更新されたプロファイルがフィールドモジュール２９１への物理的変更を正確に反映しているか否かを確認または再確認できるようになる。携帯装置８０１は、処理制御環境の操作用に特別に構成されていてもよい。例えば、携帯装置８０１は本質的に安全である。すなわち、携帯装置８０１は、点火するだけのエネルギーを有さない／発しない構成要素だけを含む（例えば、全ての構成要素が２４ＶＤＣ未満の電圧および１００ｍＡ未満の電流を維持するように構成される）ことにより、危険区域でも安全に操作できるように構成されていてもよい。別の例として、携帯装置８０１は、該装置８０１のユーザがプラント５の機器および変数を監視し、またはプラント５の変数または機器を操作し、プラント５の制御を実施できるようにする、オペレータ／保守点検ディスプレイを提供するように構成されていてもよい。
携帯装置８０１は、ラップトップ、タブレット、移動電話、ＰＤＡ、またはフィールドモジュール２９１のプロファイル２９１Ｆを更新するように構成された産業用コミュニケータなどの携帯電子装置である。装置８０１は、メモリ８０４に通信可能に接続されたプロセッサ８０２（任意の適切なマイクロプロセッサまたは汎用プロセッサであってよい）と、通信インターフェース８０６と、ユーザインターフェース（ＵＩ）８０８とを有している。装置８０１は、筐体および電池などの電源（図示しない）を有していてもよい。
メモリ８０４は、非固定コンピュータ読み取り可能媒体（ＣＲＭ）を含む任意の適切なメモリおよび／または記憶構成要素であってよいし、揮発性媒体および／または非揮発性媒体、および取り外し可能媒体および／または取り外し不能媒体を含んでいてもよい。メモリ８０４は、プロセッサ８０２によって実行され、装置８０１に帰属された機能を装置８０１が実行できるようにする１つ以上のルーチン８１２を記憶している。メモリ８０４は、フィールドモジュール２９１用のプロファイル８１４も記憶している。
通信インターフェース８０６は、装置８０１が情報またはデータを他のシステムに送信したり、および／または情報またはデータを他のシステムから受信したりするのを可能にする任意の適切なインターフェースであってよい。特に、インターフェース８０６は、（例えば、ＮＦＣを通して）フィールドモジュール２９１と直接の無線接続を確立するための回路を含む。例えば、インターフェース８０６は、ＮＦＣタグ、ＮＦＣリーダー／ライター、非ＮＦＣ ＲＦＩＤタグ、および／またはＲＦＩＤインターフェース８０６を有していてもよい。望ましい場合には、インターフェース８０６は、アクセスポイントの１つ５５ａまたは５５ｂに無線接続するための回路、および／または（ＵＳＢ、イーサネット（登録商標）などを通して）フィールドモジュール２９１に無線接続を確立するための回路を有する。
ＵＩ８０８は、任意の適切なユーザ入力構成要素またはユーザ出力構成要素を有していてもよい。図示されているように、ＵＩ８０８はディスプレイを有しており、それはＬＣＤディスプレイ、スマートウォッチディスプレイ、ヘッドセットディスプレイ（例えば、ＶＲゴーグル）、任意の他の適切なディスプレイ、またはそれらのいくつかの組み合わせであってよい。ＵＩ８０８はタッチスクリーン８１８も有しており、それはディスプレイ８１６または１つ以上の「ソフトキー」表面に一体化された抵抗性または容量性タッチスクリーンであってもよい。望ましい場合には、ＵＩ８０８は、入力用に使用可能なボタンおよび他の機械的アクチュエータ、並びに任意の適切な音声または視覚出力構成要素を有していてもよい。
操作中、装置８０１のユーザは、フィールドモジュール２９１のプロファイル２９１Ｆに含めたいと考える情報を有するように、（例えば、ＵＩ８０８を通して）プロファイル８１４を設定する。斯かる設定には、モジュール２９１用のデバイスタグ、および／またはフィールドモジュール２９１からフィールドデバイスコネクタへの１つ以上のＩ／Ｏサブチャネル用の信号タグの提供も含まれる。いくつかの例では、装置８０１は、後置１２５のサーバー（例えば、設定前プロファイル８１４を記憶するデータベース７２ｂに連結されたサーバー）から設定前の状態でプロファイル８１４をダウンロードするだけでもよい。
いすれにせよ、プロファイル８１４が設定され、フィールドモジュール２９１へのダウンロードの準備が整った後、装置８０１はフィールドモジュール２９１を検出し、あるいはフィールドモジュール２９１が装置８０１を検出し、通信チャネルが確立され、プロファイル２９１Ｆを置き換えるためにプロファイル８１４の全てまたは一部がフィールドモジュール２９１へダウンロードされる。
最初の例示的設定として、装置８０１は、フィールドモジュール２９１の受動ＲＦＩＤタグまたはＮＦＣタグ（単にＲＦタグとも呼ばれる）を検出するＲＦＩＤまたはＮＦＣリーダー／ライターを有する。例えば、装置８０１は、技術者がフィールドモジュール２９１のタグの近く（例えば、４インチ以内）に該装置８０１を配置すると、フィールドモジュール２９１のＮＦＣタグまたはＲＦＩＤタグに電力を供給する磁場を生成するようにしてもよい。次に、ＮＦＣまたはＲＦＩＤタグは、装置８０１が第二組のプロトコルまたは基準（例えば、ブルートゥース（登録商標）またはＷｉＦｉダイレクト）を通してフィールドモジュール２９１にリンクをブートストラップできるようにする情報を運ぶ信号を送信してもよい。いくつかの例では、フィールドモジュール２９１は、代わりに、能動または電力ＲＦＩＤタグを用いることにより接続能力範囲を１５フィートまで延長してもよい。
いくつかの例では、フィールドモジュール２９１のＲＦＩＤまたはＮＦＣタグは、フィールドモジュール２９１のシステムタグを記憶および送信する。斯かる例では、装置８０１はリーダー／ライターを用いて新しいシステムタグをＮＦＣまたはＲＦＩＤタグに書き込むことにより、フィールドモジュール２９１のシステムタグを更新してもよい。斯かる操作は、プロファイル２９１Ｆがシステムタグを有するようにはまだ設定されていない場合、あるいはプロジェクト変更によりフィールドモジュール２９１に異なるタグを割り当てる必要がある場合に役立つ。更に、フィールドモジュール２９１は、フィールドデバイスへの各潜在的Ｉ／Ｏサブチャネル用に、ＮＦＣまたはＲＦＩＤタグを有していてもよい。装置８０１はその各々に書き込めるので、各Ｉ／Ｏサブチャネル用にプロファイル２９１Ｆに記憶された信号タグの更新が可能となる。
第二の例示的設定において、フィールドモジュール２９１がＲＦＩＤまたはＮＦＣリーダー／ライターを有し、装置８０１がＮＦＣタグおよび受動または能動ＲＦＩＤタグを有していてもよい。斯かる例では、フィールドモジュール２９１のリーダー／ライターは、（例えば、フィールドモジュール２９１のリーダー／ライターが提供する磁場によって給電された後）装置８０１のＲＦＩＤまたはＮＦＣタグによって送信される信号を検出する。フィールドモジュール２９１は斯かる情報に依存して、第一の例で記載したのと同様の方法で第二リンクをブートストラップしてもよい。
いくつかの例では、装置８０１はＲＦＩＤまたはＮＦＣタグへ望ましいシステムタグまたは信号タグを記憶し、ＲＦＩＤまたはＮＦＣタグに電力が与えられた場合にそれらが送信されるようにしてもよい。フィールドモジュール２９１はシステムタグを受信し、それに従ってプロファイル２９１Ｆを更新する。
第三の例示的設定では、フィールドモジュール２９１および装置８０１は各々、相互検出が可能でＮＦＣピアツーピア（ｐ２ｐ）接続も確立できるＮＦＣリーダー／ライターを有していてもよい。装置８０１は、斯かるＦＮＣｐ２ｐ接続を通してフィールドモジュール２９１にプロファイル８１４の全部または一部を送信し、プロファイル２９１Ｆを置き換えてもよい。
望ましい場合には、装置８０１は、（例えば、アクセスポイント５５ａ、５５ｂ、または７４、バックボーン１０、およびＩ／Ｏネットワーク７を通して）フィールドモジュール２９１に間接接続を確立し、斯かる間接接続を通して、プロファイル８１４の全部または一部をフィールドモジュール２９１にダウンロードしてもよい。いくつかの例では、設定アプリケーション７２ａまたはサーバーは、携帯装置８０１とフィールドモジュール２９１との間の中間要素として機能してもよい。
図８Ｂは、図８Ａに示される携帯装置８０１を用いて、フィールドモジュール（例えば、図３に示されるフィールドモジュール２９１）でプロファイル（例えば、プロファイル２９１Ｆ）を更新する例示的方法８５１のフローチャートである。
方法８５１は、携帯装置８０１がフィールドモジュール２９１を検出するステップ８５２で始まる。携帯装置８０１は、ユーザからの入力なしに、自動的かつ無線でフィールドモジュール２９１を検出する。検出には、任意の適切な短距離、中距離、または長距離無線標準またはプロトコルが使用されてよい。例えば、上述したように、検出を促進するため、ＮＦＣ、ＲＦＩＤ、またはブルートゥース（登録商標）プロトコルが、装置８０１およびフィールドモジュール２９１によって使用されてもよい。検出は、１３．５６ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、または６０ＧＨｚのうちの１つ以上の無線周波数帯を用いて達成されてもよい。いくつかの実施においては、ユーザ入力が検出を促進してもよい。例えば、ユーザは、装置８０１によって表示されフィールドモジュール２９１とユニークに関連付けられたタグ、識別子、または画像を選択してもよい。斯かるユーザ操作により、装置８０１は無線でフィールドモジュール２９１を検出しようとする。
ステップ８５４において、装置８０１は、装置８０１とフィールドモジュール２９１との間に無線チャネルを確立する。通信チャネルには、任意の適切な短距離、中距離、または長距離無線標準またはプロトコルが使用されてよい。更に、無線チャネルは、１３．５６ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、３．ＧＨｚ、５ＧＨｚ、または６０ＧＨｚのうちの１つ以上の無線周波数帯に対応していてもよい。いくつかの実施においては、無線チャネルは、フィールドモジュール２９１の検出に使用されるプロトコル（複数も可）とは異なるプロトコル（複数も可）に対応する。例えば、フィールドモジュール２９１は、ＷｉＦｉ、ブルートゥース（登録商標）、または他のいくつかの無線通信チャネルをブートストラップするのに利用されるＲＦＩＤ通信を通して検出されてもよい。いくつかの実施においては、無線チャネルは、検出に使用されるのと同じプロトコル（複数も可）に対応する（例えば、検出およびその後の通信にＮＦＣが使用されてもよい）。いくつかの例では、装置８０１におけるユーザ入力が、通信チャネルの確立を促進してもよい。例えば、装置８０１がまずフィールドモジュール２９１を検出し、次にユーザが、フィールドモジュール２９１との通信を確立したいという意図を示すため、ＵＩ８０８を通してフィールドモジュール２９１を選択してもよい。例えば、装置８０１が複数のフィールドモジュールを検出し、ユーザが通信を確立するための特定のフィールドモジュールを選択してもよい。
ステップ８５６において、装置８０１が、確立された無線チャネルを通してフィールドモジュール２９１のプロファイルを更新する。例えば、装置８０１は、プロファイルの要求をフィールドモジュール２９１に送信してもよい。次に、モジュール２９１は、プロファイルを装置８０１に送信することによりその要求に応答してもよい。
装置８０１は、プロファイルを受信した後、プロファイルに記憶された情報を更新してもよい。例えば、モジュール２９１用のデバイスタグを変更してもよいし、モジュール２９１によって送信された、またはそれが受信した信号用の１つ以上の信号タグを変更してもよい。装置８０１は、プロファイル更新後、（例えば、古いプロファイルを上書きするためのコマンド、あるいは新しいまたは更新されたプロファイルをアクティブにするためのコマンドと一緒に）プロファイルをモジュール２９１へ送り返してもよい。ＵＩ８０８におけるユーザ入力により、装置８０１は、（アップロードを開始するボタンまたは他のＵＩ要素を用いることにより）プロファイルをモジュール２９１へアップロードできる、またはそのアップロードが簡便化される。モジュール２９１のプロファイルの更新能力により、プラントの職員は、（例えば、モジュール２９１を追加の、または異なるフィールドデバイスまたはフィールドデバイス信号に接続する必要が生じた場合に）モジュール２９１を迅速かつ容易に再設定できる。
（Ｖ．処理プラント用の改善された離散的Ｉ／Ｏ通信プロトコル）
図９Ａおよび９Ｂは、図３に示されるチャネル２８２によって伝達され、それぞれプロトコル９１２およびプロトコル９２２に従って本明細書記載のシステム（図３に示されるＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよびフィールドモジュール２９１を含む）によって符号化、複合、送信、または受信される例示的データまたは通信信号９１０および９２０を示す。図１０Ａおよび１０Ｂは、プロトコル９２２に従ってメッセージを符号化するための例示的方法１００１、およびプロトコル９２２に従ってメッセージを復号するための方法１０５１をそれぞれ示す。
図９Ａおよび９Ｂは、図３に示されるチャネル２８２によって伝達され、それぞれプロトコル９１２およびプロトコル９２２に従って本明細書記載のシステム（図３に示されるＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよびフィールドモジュール２９１を含む）によって符号化、複合、送信、または受信される例示的データまたは通信信号９１０および９２０を示す。図１０Ａおよび１０Ｂは、プロトコル９２２に従ってメッセージを符号化するための例示的方法１００１、およびプロトコル９２２に従ってメッセージを復号するための方法１０５１をそれぞれ示す。
（Ａ．プロトコル９１２および９２２）
図９Ｂを参照すると、信号９２０は、信号９１０が対応するプロトコル９１２よりも多くの利点を提供する新規なビット単位離散型Ｉ／Ｏ通信プロトコル９２２（本明細書ではより一般的に「ＤＩＯプロトコル」と呼ばれる）に対応する。特に、プロトコル９２２は、プロトコル９１２に対して、改善されたエラー検出、およびより安定したチャネル２８２のＤＣレベルを提供する。
図９Ｂを参照すると、信号９２０は、信号９１０が対応するプロトコル９１２よりも多くの利点を提供する新規なビット単位離散型Ｉ／Ｏ通信プロトコル９２２（本明細書ではより一般的に「ＤＩＯプロトコル」と呼ばれる）に対応する。特に、プロトコル９２２は、プロトコル９１２に対して、改善されたエラー検出、およびより安定したチャネル２８２のＤＣレベルを提供する。
図示されているように、信号９１０および９２０は各々、チャネル２８２を通してＣＨＡＲＭ２９３Ｍによってフィールドモジュール２９１に送信されるメッセージのペイロード部分を運ぶ。信号９１０および９２０によって運ばれるペイロードは同じ情報内容（例えば、同じ変数値）を運ぶが、信号９１０が運ぶペイロードはプロトコル９１２によって符号化および復号され、信号９２０が運ぶペイロードはプロトコル９２２によって符号化および復号される。信号９１０および９２０は、ＤＩＯ ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、Ｉ／Ｏカード２５６、またはそのいくつかの組み合わせによって符号化されてもよい。
図９Ａは、信号９１０によって運ばれるメッセージのペイロード部分に対応する信号９１０の一部、および時間ｔ１～ｔ８で生じる信号９１０の８つの例を示す。ペイロードは、ＤＯ＿１－ＤＯ＿８：“０１０１ １１１１” に関する８つの離散型出力値に対応する８つのビットを示す情報を伝達する。８つのＤＯ値９１４は、まずコントローラ２５８によって生成され、その値を（例えば、バックプレーンを通して）ＣＨＡＲＭ２９３Ｍへ転送するＩ／Ｏカード２５６へ送信される。次に、ＣＨＡＲＭ２９３ＭはＤＯ値をメッセージに符号化し、そのメッセージをチャネル２８２を通して送信する。図示されているように、プロトコル９１２は、「１」のビット値が＋５Ｖの電圧によって示され、「０」のビット値が＋１Ｖの電圧によって示される振幅変調に依存する非ゼロ復帰プロトコルである。いくつかの例では、プロトコル９１０は、値（例えば、０Ｖおよび５Ｖ、－５Ｖおよび５Ｖなど）を表示するのに、異なる振幅に依存してもよい。図９Ａは、（ＣＨＡＲＭ２９３Ｍが接続された図５に示される機器１４０のバックプレーンから得られる）２４Ｖ ＤＣ電力に重畳された通信信号９１０を示しており、ある場合には、チャネル２８２は信号９１０を運ぶが、電力は提供しない。
図９Ｂを参照すると、プロトコル９２２はプロトコル９１２よりも多くの利点を提供する。プロトコル９２２は、（ｉ）第一離散型入力または出力変数値を示す第一サブセットのビット、および（ｉｉ）第一変数値のビット反転を示す第二サブセットのビットを送信することにより符号化される一組のデータを必要とする。同様に、プロトコル９２２に従って送信される各変数値は、値を示す１つ以上のビットの第一サブセットおよび該値のビット反転を示す１つ以上のビットの第二サブセットによって示される。
例えば、操作中、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、（ｔ１で示されるように）第一ビットを「０」に設定し、（ｔ２で示されるように）第二ビットをＤＯ＿１の値の反転、すなわち「１」に設定することにより、ＤＯ＿１の値でメッセージを符号化する。第一組のビットはＤＯ＿１の値を示す。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、その他の値９２４の各々についても同様な操作を実行する。フィールドモジュール２９３Ｍは信号９２０を受信し、値９２４の各々に関して各組のビットを識別し（例えば、第一の２つのビットはＤＯ＿１に対応し、第二の２つのビットはＤＯ＿２に対応するなど）、ビット内の第二ビットまたはサブセットが第一ビットまたは第一サブセットのビット、反転を示すことを確認することによりメッセージを復号する。
好都合なことに、プロトコル９２２は、符号化レベルで単一ビットのエラーおよび複数ビットのエラーが検出できるような高信頼性を信号９２０に付与する。例えば、フィールドモジュール２９１またはＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、信号９２０によって運ばれる第二サブセットのビットが第一サブセットのビットのビット反転を示さない場合にエラーを検出する。更に、プロトコル９２２においては、チャネル２８２のＤＣレベルにおける変更が少なくて済む。図９Ａを参照すると、プロトコル９１２はＤＣレベルをある期間人工的に高くまたは低く維持できる。対照的に、プロトコル９２２が要求する反転プロセスにおいては、ある期間、より安定したＤＣレベルが維持される。更に、プロトコルが振幅変調用に正電圧および負電圧（例えば、＋５Ｖおよび－５Ｖ）を使用する場合、ＤＣレベルは、平均して、設計された電力レベル（例えば、２４Ｖ）近くに維持されるであろう。
信号９１０および９２０の各々によって運ばれるペイロードの前および／または後には、（ｉ）ペイロード情報、例えば、ペイロード長、変数識別子（例えば、ＤＯ＿１～ＤＯ＿８の各々を示すＤＳＴ）、（例えば、各変数に関してペイロード内のビット位置を示す）変数マッピング、変数長（例えば、ある例では、特定の変数は２進数ではなく、従って２つ以上のビットを示してもよい）など、（ｉｉ）経路情報、例えば、１つ以上のタグ、ハードウェアアドレス、またはメッセージの送り先（例えば、フィールドモジュール２９１）を示すネットワークアドレス、ペイロードで運ばれる変数値の送り先（例えば、フィールドデバイス２５２ｋのコネクタＩ／Ｏ２７３）、メッセージ源（例えば、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよび／またはコントローラ２５８）、および／またはメッセージを送り先（例えば、Ｉ／Ｏカード２５６および／またはＣＨＡＲＭ２９３Ｍ）へ送信するのに使用される任意の中間ノード、（ｉｉｉ）エラー検出および修正情報、例えば、チェックサム、パリティビット、および／または巡回冗長検査（ＣＲＣ）、（ｉｖ）メッセージ作成に使用されるプロトコルタイプを識別するプロトコル情報、および／または（ｖ）デバイスを送受信して、新しいメッセージの開始の識別、適切な変数へのビット位置のマッピング、および／またはメッセージの終わりの識別を可能にするプリアンブル、開始コード、および／または終止コードを運ぶメガデータ部分（例えば、ヘッダーおよび／またはトレーラー）が伝達される。
図９Ａおよび９Ｂは２進数の変数値のみを運ぶ信号９１０および９２０を示しているが、いくつかの例では、プロトコル９１０および９２０は、非２進数の値も符号化および復号が可能である。例えば、１６進数を使用してもよく、その場合、例えば、最初の組の１６ビットが第一値を示し、第二組の１６ビットが第二値を示す。別の例では、２進化１０進数（ＢＣＤ）が使用されてもよく、その場合、各変数値は１つ以上のバイトまたは半バイトで特徴付けられ、各々が１０進数字を示してもよい。ＢＣＤが使用される場合、メッセージメタデータまたはフィールドモジュールプロファイルは、各バイトまたは半バイトを特定の変数およびその変数の特定の桁にマッピングし、それを記憶させてもよい。例えば、タンクレベルに関する２桁のＢＣＤ値は、第一桁のレベル値に関しては第一組の８ビットによって、第二桁のレベル値に関しては第二組の８ビットによって示されてもよい。
いくつかの実施形態において、システム５、特にＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよびフィールドモジュール２９１は、チャネル２８２を通して送受信される信号用の異なる符号化プロトコルおよび復号プロトコル、例えば、マンチェスタ符号化に依存してもよい。しかし、マンチェスタ符号化には欠点がある。例えば、マンチェスタ符号化では、データ信号の帯域幅に対してデータ転送速度が半分になる。マンチェスタ符号化された信号はビット毎にトランジションが必要である（すなわち、１つの標準的な論理状態を運ぶのに２つのマンチェスタ論理状態が使用される）。更に、マンチェスタ符号化は自己クロッキングであり、従って、信号が復号される場合、信号からのクロック再生が必要である。プロトコル９２２は、信号９２０内にクロックが埋め込まれるのを必要としないので、復号中、信号からのクロック再生は要求されない。
いくつかの例において、プラント５は追加技術または代替技術を実施してもよい。例えば、いくつかの例において、プラント５は、プロトコル９１２または９２２と同じ一般的なコーディング技法を用いるがゼロ復帰（ＲＴＺ）コーディング（信号がパルス間でゼロに低下する）に依存するプロトコル、および／または値を示すため一定の電圧レベルではなく電圧レベル間のトランジションに依存するプロトコルを実施する。更に、望ましい場合には、プラント５は、プロトコル９１２または９２２と同じ一般的なコーディング技法を用いるが、値を示すのに、信号の振幅ではなく信号の周波数または位相を変調するプロトコルを実施してもよい。
（Ｂ．プロトコル５２２によるメッセージの符号化）
図１０Ａは、図３に示されるＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよび／またはフィールドモジュール２９１によって実施されてもよい、プロトコル９２２に従ってメッセージを符号化する例示的方法１００１のフローチャートである。方法１００１は、電力および離散通信を提供するチャネル上で、改善されたエラー検出および安定なＤＣレベルを提供する。
図１０Ａは、図３に示されるＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよび／またはフィールドモジュール２９１によって実施されてもよい、プロトコル９２２に従ってメッセージを符号化する例示的方法１００１のフローチャートである。方法１００１は、電力および離散通信を提供するチャネル上で、改善されたエラー検出および安定なＤＣレベルを提供する。
高レベルにおいて、方法１００１には、４つのステップ、すなわちＤＩ信号受信ステップ１００５／１００７、メッセージ符号化ステップ１００９、メッセージマッピングステップ１０１１、およびメッセージ送信ステップ１０１３が含まれる。
ステップ１００５および１００７において、それぞれ変数値Ｖ１およびＶ２を運ぶ離散信号ＤＩ＿１およびＤＩ＿２が受信される。例えば、図３を参照すると、フィールドモジュール２９１は、フィールドデバイスコネクタ２７６へのサブチャネルを通してＤＩ＿１を受信し、第二フィールドデバイスコネクタへのサブチャネル（図示しない）を通してＤＩ＿２を受信してもよい。
フィールドモジュール２９１は、離散型信号を受信した後、（例えば、サブチャネルの電圧に基づいて）信号を復号し、ステップ１００９でメッセージを符号化する。符号化されたメッセージは、一般的に、処理プラントの（例えば、図３に示されるフィールドデバイス２５２ＫのＩ／Ｏコネクタ２７６からの）ＤＩ信号に対応する変数値を運ぶので、「ＤＩメッセージ」と呼ばれることもある。しかし、メッセージは、プロトコル９２２を通して、フィールドデバイスからのＤＩ信号（例えば、フィールドモジュール２９１によって生成される指標値、またはＤＯ信号に対応する値）に対応しない情報を用いて符号化してもよい。いずれにせよ、ステップ１００９は、ＤＩメッセージ用のペイロードが生成されるサブステップ１０１５、およびＤＩメッセージ用のメタデータが生成されるサブステップ１０１７を含む。
サブステップ１０１５において、一組のビットが、値Ｖ１（サブステップ１０２１）およびＶ２（サブステップ１０３１）の各々用に生成される。特に、Ｖ１に関して言えば、Ｖ１を示す第一サブセットのビットが生成され（サブステップ１０２３）、ＶＩのビット反転を示す第二サブセットのビットが生成される（サブステップ１０２５）。Ｖ２に関して言えば、Ｖ２を示す第一サブセットのビットが生成され（サブステップ１０３３）、Ｖ２のビット反転を示す第二サブセットのビットが生成される（サブステップ１０３５）。フィールドモジュール２９１は、全ての第二サブセットが、第一サブセットのビットによって示される値のビット反転を示すことを確認してもよい。そうでなければ、フィールドモジュール２９１はエラー信号をＣＨＡＲＭ２９３Ｍへ送信し、符号化エラーが生じたことをＣＨＡＲＭ２９３Ｍに通知してもよい。いずれにせよ、エラーが検出されなければ、各ビットの組がメッセージのペイロード内のビット位置に符号化される。
サブステップ１０１７に関して言えば、図９Ａおよび９Ｂを参照して例示的メタデータが上述された。メタデータは、（例えば、プロトコル９２２にとってユニークな特定の開始コードまたは終止コードを通して）ＤＩメッセージの開始および／または終止を示していてもよい。いくつかの例では、ＤＩメッセージ用に生成されるメタデータはとても僅かまたはゼロである。
ステップ１０１１において、タグツーメッセージマップが生成されてもよい。制御システム５は、ＤＩ＿１およびＤＩ＿２（各々変数（例えば、制御弁状態）を示す）の各々に関してユニークなタグを有していてもよい。タグツーメッセージマップは、ＤＩに対応する各タグについてＤＩメッセージ内でビット位置を識別する。ステップ１０１１は、方法１００１の他の任意のステップの前に生じてもよく、図３に示されるプロファイル２９１Ｆに記憶されてもよい（次に、それは、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ、Ｉ／Ｏカード２５６、コントローラ２５８、および／またはプラント５内の他の装置へアップロードされてもよい）。いくつかの例では、マップは、ステップ１０１７で生成されるメタデータに含まれる。
ステップ１０１３において、フィールドモジュール２９１は、（ＣＨＡＲＭ２９３Ｍによって受信および復号されてもよい）ＤＩメッセージを伝達する離散信号Ｈ１をＩ／Ｏチャネル２８２を通して送信する。送信された離散信号用の「Ｈ１」ラベルは、信号Ｈ１が離散信号ＤＩ＿１およびＤＩ＿２とは異なることを示す以外、何ら重要性を有していない。フィールドモジュール２９１は、インターフェース２９１Ｈおよびチャネル２８２を通して信号Ｈ１をＣＨＡＲＭ２９３Ｍへ送信し、インターフェース２９１Ｇに個別に配線された２つのチャネルを通して信号ＤＩ＿１およびＤＩ＿２を受信する。
図１０Ａに示されるステップ１００９は、変数値を伝達するＤＩメッセージを符号化するフィールドモジュール２９１用のサブステップを示しているが、ステップ１００９のサブステップは、任意の望ましい情報を伝達するメッセージを符号化するため、任意の適切な装置（例えば、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ）によって同様に用いられてもよい。一般的に、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドデバイスサブチャネルを通して受信した変数値を符号化するのではなく、Ｉ／Ｏカード２５６およびコントローラ２５８を通して受信するコマンドをメッセージに符号化する。ＣＨＡＲＭ２９３Ｍはチャネル２８２を通して「ＤＯメッセージ」を送信するので、それはフィールドモジュール２９１によって受信および復号され、次にフィールドモジュールはＩ／Ｏサブチャネルを通して適切なフィールドデバイスへコマンドを送信する。
（Ｃ．プロトコル９２２によるメッセージの復号）
図１Ｂは、図３に示されるＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよび／またはフィールドモジュール２９１によって実施されてもよい、プロトコル９２２に従ってメッセージを復号する例示的方法１０５１のフローチャートである。方法１０５１は、電力および離散通信を提供するチャネル上で、改善されたエラー検出および安定なＤＣレベルを提供する。
図１Ｂは、図３に示されるＣＨＡＲＭ２９３Ｍおよび／またはフィールドモジュール２９１によって実施されてもよい、プロトコル９２２に従ってメッセージを復号する例示的方法１０５１のフローチャートである。方法１０５１は、電力および離散通信を提供するチャネル上で、改善されたエラー検出および安定なＤＣレベルを提供する。
高レベルにおいて、方法１０５１には、４つのステップ、すなわちメッセージ受信ステップ１０５５、メッセージ復号ステップ１０５７、離散型出力（ＤＯ）信号符号化ステップ１０５９、およびコマンド送信ステップ１０６１が含まれる。
ステップ１０５５において、フィールドモジュール２９１は離散信号Ｈ１が伝達するメッセージを受信する。上述したように、「Ｈ１」ラベルは、受信信号を他の離散信号（例えば、ステップ１０５９および１０６１で参照されるＤＯ信号）から区別する以外、重要性を有しない。
ステップ１０５７において、フィールドモジュール２９１は、受信メッセージをプロトコル９２２に従って復号する。受信メッセージは、一般的に、ＤＯ信号を通してフィールドデバイスによって受信されるコマンドまたは制御出力の値を（例えば、図３に示されるフィールドデバイス２５２ＫのＩ／Ｏコネクタ２７３－２７５の１つを通して）運ぶので、受信メッセージは「ＤＯメッセージ」と呼ばれることもある。しかし、復号ステップ１０５７は、メッセージがプロトコル９２２を通して符号化されている限り、任意の適切な情報（例えば、ＤＩ信号に対応する値、フィールドモジュール２９１用のコマンドなど）を伝達するメッセージを復号するのに用いられてよい。いずれにせよ、ステップ１０５７は、特定のコマンドまたは他の情報を示すビットを識別するサブステップ１０６１および１０７１を含む。
特に、サブステップ１０６５において、フィールドモジュール２９１は、第一組内において、コマンドＣ１を示す第一サブセットのビットを識別する。サブセット１０６７において、フィールドモジュール２９１は、第一組内において、コマンドＣ１のビット反転を示す第二サブセットのビットを識別する。第二サブセットが第一サブセットのビット反転を示さない場合、コマンドＣ１は「捨てられ」、デフォルトのコマンド（例えば、以前存在したコマンドまたは所定の「安全な」コマンド）が代わりに用いられる。サブステップ１０７５および１０７７において、フィールドモジュール２９１は、第二組のビット内に、コマンドＣ２を示す第一サブセットのビットおよびコマンドＣ２のビット反転を示す第二のサブセットのビットを識別するため、類似の操作を行う。
サブステップ１０６３および１０７３において、フィールドモジュール２９１は、それぞれコマンドＣ１およびＣ２用に、標的フィールドデバイスサブチャネルまたはＩ／ＯコネクタＸ１およびＸ２を識別する。フィールドモジュール２９１は、（例えば、どのタグがメッセージ内のどのビット位置に対応するかを示す）タグツーメッセージマップの分析、および／または（例えば、どのタグがどのハードウェアアドレスに対応するかを示す）タグツーハードウェアマップに基づいて、斯かる標的サブチャネルを識別する。斯かるマップは、プロファイル２９１Ｆに記憶されてもよいし、ＤＯメッセージのメタデータ部分に含められてもよい。
ＤＯメッセージが復号された後、フィールドモジュール２９１は、（チャネルＸ１が伝達する）信号ＤＯ＿１および（チャネルＸ２が伝達する）信号ＤＯ＿２を各々復号することにより、コマンドＣ１（サブステップ１０９１）およびＣ２（サブステップ１０９３）を適切なフィールドデバイスＩ／ＯチャネルＸ１およびＸ２にそれぞれ送信する。一般的に、コマンドＣ１およびコマンドＣ２の符号化工程は、適切な信号の電圧を２つのレベルの１つ（例えば、５Ｖまたは１Ｖ）に駆動する工程だけを含む。
図１０Ｂに示されるステップ１０５７は、コマンド値を運ぶＤＯメッセージを復号するフィールドモジュール２９１用のサブステップを示しているが、１０５７のサブステップは、プロトコル９２２に従って符号化されるメッセージを復号するため、任意の適切な装置（例えば、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍ）によって同様に用いられてよい。例えば、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、フィールドモジュール２９１から受信したＤＩメッセージを復号し、ＤＩ値の組を識別するのにステップ１０５７を実施してもよい。次に、ＣＨＡＲＭ２９３Ｍは、斯かるＤＩ値（望ましい場合には、関連付けられたタグ）をＩ／Ｏカード２５６および／またはコントローラ２５８へ転送してもよく、その結果、コントローラ２５８は、（例えば、測定された処理変数、例えば、流速、タンクレベル、弁の位置、圧力レベル、温度などを示す）ＤＩ値を適用する制御ルーチンを実施できるようになる。
（ＶＩ．他の考察）
離散型処理制御要素（例えば、離散型装置、離散型通信チャネル、離散信号など）を管理し、制御システム５内の離散型要素のスマート試運転を実行するための種々の態様、機器、システム、構成要素、デバイス、方法、および技術が以下に記載される。
離散型処理制御要素（例えば、離散型装置、離散型通信チャネル、離散信号など）を管理し、制御システム５内の離散型要素のスマート試運転を実行するための種々の態様、機器、システム、構成要素、デバイス、方法、および技術が以下に記載される。
上述したように、本明細書記載のスマート試運転技術により、処理プラント５の試運転にかかる時間、人材、およびコストが大幅に削減される。処理プラントには何百、何千、あるいは何万もの離散型要素（処理プラントの操作が開始される前に、その各々が試運転されなければならない）を含んでいるので、スマート試運転により導かれる人材および時間の節約（従って財政的な節約）は膨大である。更に、スマート試運転技術の少なくとも一部は自動的に行われるので、ユーザエラーの生じる可能性は少なくなり、従って、従来の試運転技術よりも更に正確なものとなる。
本明細書記載のスマート試運転技術は、処理制御システム５に関して記載されているが、本明細書記載のスマート試運転技術の任意の１つ以上が、処理制御プラントの処理制御安全情報システム、例えば、Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔが提供するＤｅｌｔａＶ ＳＩＳ（登録商標）にも同様に適用可能である。例えば、独立型処理制御システムまたは統合制御安全システム（ＩＣＳＳ）が、本明細書記載のスマート試運転技術の任意の１つ以上を用いて試運転されてもよい。
加えて、ソフトウェアで実施される場合、本明細書記載のアプリケーション、サービス、およびエンジンはいずれも、例えば、磁気ディスク、レーザディスク、固体メモリ装置、分子メモリ記憶装置、または他の記憶媒体における任意の有形の非固定コンピュータ読み取り可能メモリ、コンピュータまたはプロセッサのＲＡＭまたはＲＯＭに記憶させてもよい。本明細書記載の例示的システムは、特にハードウェア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記載されているが、斯かるシステムは例示的なものに過ぎず、限定的に考えられるべきものではない。例えば、斯かるハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアはいずれも、または全て、独占的にハードウェアで具体化されてもよいし、独占的にソフトウェアで具体化されてもよいし、またはハードウェアとソフトウェアの任意の組み合わせで具体化されてもよい。従って、本明細書記載の例示的システムが、１つ以上のコンピュータ装置のプロセッサで実行されるソフトウェアで実施されているように本明細書に記載されていたとしても、提供されている例は斯かるシステムを実施する唯一の方法でないことを当業者は容易に想到するであろう。
方法６０１、７０１、８５１、１００１、および１０５１を参照すると、記載されている機能は、部分的にも全体的にも、図１Ａに示されるシステム５の装置、回路、および／またはルーチンによって実施されてもよい。記載されている方法は各々、それぞれの方法の論理機能を実行するように永久的または半永久的に構成された一組の回路（例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ）、またはそれぞれの方法の論理機能を実行するように少なくとも一時的に構成された一組の回路（メモリに記憶された論理機能を示す１つ以上のプロセッサおよび命令またはルーチン）によって具体化されてもよい。
本発明は特定の例を参照して記載されているが、それらは例示的なものに過ぎず、本発明を限定する意図は全くないものであり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、開示されている実施形態について変更、追加、または削除が行われてもよいことは、当業者には明白である。さらに、前述のテキストは数多くの様々な実施形態を詳細に記載してあるが、本特許の範囲は本特許の終わりに説明される特許請求項の言葉およびその等価物によって規定されるものであることは理解されるべきである。詳細な説明は例示的な目的のみであり、あらゆる可能な実施形態を記載するものではない（あらゆる可能な実施形態を記載するのは不可能ではないにしても非実際的である）。数多くの代替実施形態が、現在の技術、または本特許の出願日後に開発される、本特許請求項の範囲およびその等価物内の技術を用いて実施可能であろう。
本明細書全体を通して、単一の例として記載されている構成要素、操作、または構造体を、複数の例が実施してもよい。１つ以上の方法の個々の操作が別々の操作として図示および記載されているが、特定の実施形態においては、個々の操作の１つ以上が同時に行われてもよい。
本明細書に記載される場合、「１つの実施形態」への言及は、その実施形態との関連で記載される特定の要素、特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれるものであることを意味している。本明細書の種々の場所に使用される「１つの実施形態において」と言う句は、必ずしも全てが同じ実施形態について言及しているものではない。
本明細書に記載される場合、「有する」、「有して」、「含む」、「含んで」、「持つ」、「持って」と言う用語、またはその任意の他の変形は、非排他的包含を意図したものである。例えば、種々の要素を含む処理、方法、物品、または機器は、必ずしも斯かる要素のみに限定されるものではなく、明示的に掲載されていない他の要素、または斯かる処理、方法、物品、または機器に本来備わっている他の要素を含むものである。更に、明示的に別の意味が記載されていない限り、「または」と言う用語は、包含的な「または」であり、排他的な「または」ではないことを意味する。例えば、ＡまたはＢの状態は、以下の任意の１つによって満たされる。Ａは真実であり（または存在し）、Ｂは偽りである（または存在しない）、Ａは偽りであり（存在せず）、Ｂは真実である（または存在する）、およびＡもＢも真実である（または存在する）。
加えて、「ａ（１つの）」または「ａｎ（１つの）」は、本明細書記載の実施形態の要素および構成要素を記載するのに使用される。一般的に、システムまたは技術が「ａ（１つの）」部分または「ａ（１つの）」ステップを含むものとして記載されている場合、システムまたは技術は、１つまたは少なくとも１つの部分またはステップを含むものと解釈されるべきである。言い換えると、例えば、１つの青い器具として記載されているシステムは、（システムは青い器具を１つしか含んでいないことが明白でない限り）いくつかの実施形態においては複数の青い器具を含んでいてもよい。
本明細書全体において、以下の用語および句のいくつかが使用される。
（試運転） 試運転は少なくとも２つのカテゴリ、すなわち従来の試運転とスマート試運転とに分けられる。従来の試運転技術は、試運転が現場環境１２２において任意の重要な方法で開始できる前に、図１に示される現場環境１２２に置かれた種々の構成要素の名前および識別子並びに他の構成要素との関連および相互関係を後置環境１２５において規定する必要がある。すなわち、従来の試運転技術は、種々の現場構成要素が後置環境１２５でまず構成および規定され、斯かる試運転データが、現場環境１２２の構成要素の試運転に現場環境１２２内で利用可能となるには、処理制御システム５内の既存の通信経路を通して現場環境１２２へダウンロードまたは通信されなければならない。例えば、試運転データ（設定および定義を含む）は、通常、試運転データが、現場環境１２２における１つ以上の試運転行動を実行するのに利用可能となるように、従来の試運転技術を用いて、データハイウェイ１０を通して、後置環境１２５からコントローラ１２０およびＩ／Ｏ装置１０８へ、ある場合には現場環境１２２のフィールドデバイス１０２へ送信される。
一方、スマート試運転では、現場環境１２２における試運転活動を開始する前に、設定および定義が後置環境１２５において完全に完了する必要はない。代わりに、本明細書記載のスマート試運転技術では、処理プラントの後置環境１２５で実行される機能／論理設計および工学技術の進展とは独立に、物理的設計、設置、工学技術、および試運転が処理プラント５の現場環境１２２で開始および実行できる。例えば、現場環境１２２が処理プラント５の後置環境１２５に通信可能に接続される前に、例えば、現場環境１２２と後置環境１２５とが通信面で切断されている間に、および／または現場環境１２２に設置されたループ（またはその一部）が後置環境１２５から通信面で切断されている間に、種々の試運転活動が処理プラント５の現場環境１２２において実行できる。
例えば、試運転活動の少なくとも一部は、処理制御システムまたはプラント５が、特定のＩ／Ｏカードおよび／またはＩ／Ｏチャネルへのフィールドデバイスの割り当てを知る前に実行されてもよい。加えてまたはその代わりに、種々の構成要素が処理制御ループの他の構成要素から切断されている間に、および／または種々の構成要素がループの他の構成要素へまだ割り当てられていない間に、種々の試運転活動が処理制御ループの種々の構成要素で形成されてもよい。従って、スマート試運転により、試運転プロセスの少なくとも一部が、場所的に、自動的に、分散的に、および／または平行して実行できるようになり、装置、構成要素、および処理プラント５の他の部分が、プラントまたはシステム５に全体的に組み込まれたり一体化されたりする前に、部分的または全体的に試運転されるようになり、その結果、従来の試運転技術と比べて、処理プラントを試運転するのに必要な時間、人材、コストが大幅に削減できる。
（通信インターフェース）記載されている装置および／またはシステムのいくつかは、「通信インターフェース」（「ネットワークインターフェース」と呼ばれることもある）を含んでいる。例えば、装置８０６は、通信インターフェース８０６を含む。インターフェース８０６などの通信インターフェースは、システムが情報を他のシステムへ送信したり、情報を他のシステムから受信したりするのを可能にするが、有線および／または無線通信用の回路を含んでいてもよい。
装置８０１および図８を参照すると、通信インターフェース８０６により、装置８０１は、任意の適切なネットワーク、例えば、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、または広域ネットワークを通して、フィールドモジュール２９１および／または他のコンピュータシステムまたはサーバーへ接続できる。特に、通信インターフェース８０６は、ＮＦＣ用のプロトコルおよび基準（１３．５６ＭＨｚ帯で作動）、ＲＦＩＤ（１２５～１３４ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、および／または８５６ＭＨｚ～９６０ＭＨｚの周波数帯で作動）、ブルートゥース（登録商標）（２．４～２．４８５ＧＨｚで作動）、ＷｉＦｉダイレクト（２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚ帯で作動）、および／または無線通信を可能にする任意の他の通信プロトコルまたは基準に従って、装置８０１をフィールドモジュール２９１に無線で接続するための回路を有する。
（通信リンク） 「通信リンク」または「リンク」は、２つ以上のノードを接続する経路または媒体である。リンクは物理的リンクであってもよいし、論理リンクであってもよい。物理的リンクは、情報を転送するためのインターフェースおよび／または媒体（複数も可）であり、有線であってもよいし、無線であってもよい。物理的リンクの例としては、電気エネルギーの伝送用のコンダクタを有するケーブル、光の送信用の光ファイバー接続、および／または電磁波（複数も可）の１つ以上の特性への変化を通して情報を運ぶ無線電磁信号を含んでいてもよい。
２つのノード間の論理リンクは、基盤となる物理的リンクおよび／または２つ以上のノードを接続する中間ノードの抽象概念を示す。例えば、２つ以上のノードが、論理リンクを通して論理的に連結されてもよい。論理リンクは、物理リンクと中間ノード（例えば、ルータ、スイッチ、または他のネットワーキング機器）の任意の組み合わせを通して確立してもよい。
リンクは「通信チャネル」と呼ばれることもある。無線通信システムにおいて、「通信チャネル」（または単に「チャネル」）と言う用語は、一般的に、特定の周波数または周波数帯を意味する。キャリヤ信号（またはキャリア波）は、特定の周波数で、あるいはチャネルの特定の周波数以内で送信されてもよい。いくつかの例では、複数の信号が単一の帯域／チャネルを通して送信されてもよい。例えば、信号は、異なる副バンドまたは副チャネルを通して、単一の帯域／チャネル上を同時に送信される場合もある。別の例として、信号は、それぞれの送信機および受信機が問題の帯域を使用するタイムスロットを割り当てることにより、同じ帯域を用いて送信されてもよい。
（メモリおよびコンピュータ読み取り可能媒体） 一般的に、本明細書で使用される場合、「メモリ」または「メモリ装置」と言う用語は、コンピュータ読み取り可能媒体（ＣＲＭ）を含むシステムまたは装置を意味する。「ＣＲＭ」とは、情報（例えば、データ、コンピュータ読み取り可能命令、プログラムモジュール、アプリケーション、ルーチンなど）を配置、保存、および／または検索するための関連コンピュータシステムによってアクセス可能な媒体（複数も可）を意味する。「ＣＲＭ」は固定の媒体を意味し、ラジオ波のような実体のない過渡信号を意味するものではない。
ＣＲＭは、関連コンピュータシステムに含まれる、または関連コンピュータシステムと通信状態にある任意の技術、装置、または装置群で実施されてもよい。ＣＲＭは、揮発性媒体および／または不揮発性媒体、および取り外し可能媒体および／または取り外し不能媒体を含んでもよい。ＣＲＭには、限定されないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル汎用ディスク（ＤＶＤ）または他の光ディスクメモリ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクメモリまたは他の磁気メモリ装置、あるいは情報を記憶しコンピュータシステムによってアクセス可能な任意の他の媒体が含まれてもよい。ＣＲＭはシステムバスに通信可能に連結されてもよく、その場合、それによって、ＣＲＭとシステムバスに連結された他のシステムまたは構成要素との間の通信が可能になる。いくつかの実施においては、ＣＲＭは、メモリインターフェース（例えば、メモリコントローラ）を通してシステムバスに連結されてもよい。メモリインターフェースとは、ＣＲＭとシステムバスとの間のデータの流れを管理する回路である。
（ネットワーク） 他の内容が明記されていない限り、情報またはデータを通信するシステム（複数も可）または装置（複数も可）の文脈で使用される場合、本明細書で使用される「ネットワーク」と言う用語は、ノードの集まり（例えば、情報を送信、受信、および／または転送可能な装置またはシステム）、およびノード間のテレコミュニケーションを可能にするように接続されたリンクを意味する。
ネットワークには、ノード間のトラフィックの方向付けに責任のある専用ルータ、および任意に、ネットワークの設定および管理に責任のある専用装置が含まれる。ノードの一部または全部が、他のネットワーク装置間で送られるトラフィックの方向付けをするため、ルータとしての機能に適合されてもよい。ネットワーク装置は、有線または無線モードで相互接続されていてもよい。ネットワーク装置は、異なるルーティングおよび転送機能を有していてもよい。例えば、専用ルータは高容量通信が可能であってもよいが、いくらかのノードは、同じ期間に比較的わずかなトラフィックしか送受信できなくてもよい。加えて、ネットワークのノード間の接続は、異なるスループット能力および異なる減衰特性を持っていてもよい。光ファイバケーブルは、例えば、媒体に本来備わった物理的限界の違いによって、無線リンクよりも数桁多い帯域を提供できてもよい。ネットワークには、ネットワークまたはサブネットワーク、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）または広域ネットワーク（ＷＡＮ）が含まれてよい。
（ノード） 一般的に、「ノード」と言う用語は、接続点、再分配点、または通信端点を意味する。ノードは、情報を送信、受信、および／または転送可能な任意の装置またはシステム（例えば、コンピュータシステム）であってよい。例えば、メッセージを開始する、および／またはメッセージを最終的に受信する末端装置または末端システムがノードである。メッセージを（２つの末端装置間で）受信および転送する中間装置も一般的に「ノード」と見なされる。
（プロセッサ） 本明細書記載の例示的方法の種々の操作が、少なくとも部分的に１つ以上のプロセッサで実行されてもよい。一般的に、「プロセッサ」および「マイクロプロセッサ」と言う用語は同意語として使用され、各々が、メモリに記憶された命令を検索および実行するように構成されたコンピュータプロセッサを意味する。プロセッサ（複数も可）は、斯かる命令を実行することにより、命令によって規定される種々の操作または機能を実行できる。プロセッサ（複数も可）は、特定の実施形態次第ではあるが、関連操作または機能を実行するように（例えば、命令またはソフトウェアによって）一時的に構成されていてもよいし、あるいは永久的に構成されていてもよい（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）用のプロセッサ）。プロセッサは、チップセット（例えば、メモリコントローラおよび／またはＩ／Ｏコントローラを含んでもよい）の一部であってよい。チップセットは、Ｉ／Ｏおよびメモリ管理機能、並びに複数の汎用および／または特殊レジスタ、タイマーなどを提供するように構成された、集積回路内の電子構成要素の集まりである。一般的に、本明細書記載のプロセッサの１つ以上が、システムバスを通して、他の構成要素（例えば、メモリ装置およびＩ／Ｏ装置）に通信可能に連結されていてもよい。
特定の操作の実行が、単一の機械内にあるだけでなく、いくつかの機械間に配置された１つ以上のプロセッサ間に分散されていてもよい。いくつかの例示的実施形態においては、プロセッサ（複数も可）は、（例えば、住宅環境内、オフィス環境内、またはサーバーファームとして）単一の場所に配置されていてもよいが、別の実施形態においては、プロセッサはいくつかの場所間に分散されていてもよい。
「処理する」、「算出する」、「計算する」、「決定する」、「提出する」、「表示する」などと言う用語は、情報を受信、記憶、送信、または表示する１つ以上のメモリ（例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、またはそれらの組み合わせ）、レジスタ、または他の機械の構成要素内の物理的（例えば、電子、磁気、または光学）量として示されるデータを操作または変換する機械（例えば、コンピュータ）の行動または処理を意味する。
Claims (9)
- 処理制御環境で制御を実施するための制御ルーチンで使用される離散型入力／出力（Ｉ／Ｏ）制御要素を自動的に設定するためのシステムであって、
１つ以上のフィールドデバイス用の複数の離散型チャネルと、
前記複数の離散型チャネルに連結された処理制御装置と、
前記処理制御装置に連結された処理コントローラと、
を有しており、前記処理コントローラは、
（ｉ）制御ルーチンで使用される離散型Ｉ／Ｏ制御要素を記憶するメモリと、
（ｉｉ）１つ以上の回路であって、
（ａ）前記処理制御装置からプロファイルを受信し、
（ｂ）前記プロファイルを分析して、各々が前記複数の離散型チャネルの異なる１つに対応する信号を示す複数の信号タグを識別し、
（ｃ）前記離散型チャネルの１つのＤＩ信号に対応する前記複数の信号タグの各ＤＩ信号タグに関しては、前記ＤＩ信号タグを前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の入力に接続し、
（ｄ）前記離散型チャネルの１つのＤＯ信号に対応する前記複数の信号タグの各ＤＯ信号タグに関しては、前記ＤＯ信号タグを前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の出力に接続することにより、
前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素を自動的に設定するように構成された１つ以上の回路と、
を有し、
前記１つ以上の回路は、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素を用いて制御ルーチンを実施するように更に構成されており、
（ａ）前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の入力に接続された各ＤＩ信号タグに関しては、前記処理コントローラは、前記入力に接続された前記ＤＩ信号タグによって示される離散型チャネルの信号が伝達する値を前記入力のために検索し、
（ｂ）前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の出力に接続された各ＤＯ信号タグに関しては、前記処理コントローラは、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の前記出力によって提供される値を信号が伝達できるように、前記出力に接続された前記ＤＯ信号タグが示す離散型チャネル上の前記信号を送信するものである
システム。 - 請求項１に記載のシステムにおいて、前記処理制御装置を前記処理コントローラに連結する電子マーシャリング機器を更に有するものであるシステム。
- 請求項２に記載のシステムにおいて、前記電子マーシャリング機器は信号特徴付けモジュールを有しており、前記信号特徴付けモジュールは、前記処理制御装置のプロファイルの変更を検出し、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素が再設定できるように、前記変更を前記処理コントローラへ通知するものであるシステム。
- 請求項２または３に記載のシステムにおいて、前記電子マーシャリング機器は前記処理制御装置へ電力を提供するものであるシステム。
- 請求項４に記載のシステムにおいて、前記処理制御装置は、前記複数の離散型チャネルの１つ以上に電力を提供するものであるシステム。
- 請求項１乃至５のいずれかに記載のシステムにおいて、前記ＤＩ信号タグを前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の入力へ接続することと、前記ＤＯ信号タグを前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の出力へ接続することとの各々は、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の入力および出力を信号タグにマッピングする記録を更新するため、データベースを更新することを含むものであるシステム。
- 処理制御環境で制御を実施するための制御ルーチンで使用される離散型入力／出力（Ｉ／Ｏ）制御要素を自動的に設定するための方法であって、
（ｉ）離散型Ｉ／Ｏ制御要素を設定する工程であって、
（ａ）複数の離散型チャネルに連結された処理制御装置からプロファイルを受信し、
（ｂ）前記プロファイルを分析して、各々が前記複数の離散型チャネルの異なる１つに対応する信号を示す複数の信号タグを識別し、
（ｃ）前記複数の離散型チャネルの１つのＤＩ信号に対応する前記複数の信号タグの各ＤＩ信号タグに関しては、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素が実行された場合に、前記ＤＩ信号タグが示す離散型チャネルの信号によって伝達される値が前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の入力に提供されるように、前記ＤＩ信号タグを前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の前記入力に接続し、
（ｄ）前記複数の離散型チャネルの１つのＤＯ信号に対応する前記複数の信号タグの各ＤＯ信号タグに関しては、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素が実行された場合に、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の出力に接続された前記ＤＯ信号タグが示す離散型チャネル上の信号が、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の前記出力が提供する値を伝達できるように、前記ＤＯ信号タグを前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の出力に接続することによって、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素を設定する工程と、
（ｉｉ）前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素を含む制御ルーチンを処理コントローラによって実行する工程と、
を有するものである方法。 - 請求項７に記載の方法において、前記処理制御装置の前記プロファイルの変更を検出する工程と、前記プロファイルの前記変更に従って前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素を再設定する工程とを更に有するものである方法。
- 請求項７または８に記載の方法において、前記ＤＩ信号タグを前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の入力へ接続する工程と、前記ＤＯ信号タグを前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の出力へ接続する工程との各々は、前記離散型Ｉ／Ｏ制御要素の入力および出力を信号タグにマッピングする記録を更新するため、データベースを更新する工程を有するものである方法。
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