JP2024512230A - 自動プロトコル検出を有するａｐｌフィールドスイッチ - Google Patents

Abstract

データ線を有するチャネルに取り付けられたフィールドデバイスのフィールドデバイスプロトコルを検出するためのプロトコル検出回路は、プロトコル検出回路を介してフィールドデバイスと通信するコントローラによってデータ線に順次接続される。プロトコル検出回路は、プロトコル検出を完了した後、フィールドデバイスから切断される。チャネルは、幾つかのチャネルのうちの１つであってもよく、コントローラはまた、１つのチャネルに対してプロトコル検出回路を接続及び切断してもよく、それによって、プロトコル検出回路は、任意のチャネルで使用されることができる。フィールドデバイスのプロトコルが識別された後、プロトコルアダプタは、フィールドデバイスプロトコルとデータ送信のためにチャネルによって使用される別のプロトコルとの間のデータ変換を可能にするために、チャネルに挿入されることができる。

Description

本出願は、２０２１年２月２３日に弁護士整理番号１４－１３８３－Ｐで提出された「ＡＰＬ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」と題された米国特許出願第６３／１５２，４３５号、及び２０２１年２月２３日に弁護士整理番号１４－１３８４－Ｐで提出された「ＡＰＬ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」と題された米国特許出願第６３／１５２，４３８号の優先権及び出願日の利益を主張するものであり、それらの優先権出願は、本出願の出願日に係属中であり、あたかも完全に本明細書に記載されているかのように参照により組み込まれる。

本開示は、概して、プロセス制御ネットワークにおいて使用されるためのフィールドスイッチ、特にＡＰＬフィールドスイッチに関する。

イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）アドバンスト物理層（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＡＰＬ））仕様は、イーサネットベースの２線式プロセス制御ネットワークの物理層の業界標準（ＩＥＥＥ ８０２．３ｃｇ）に基づく。ＡＰＬネットワークは、長距離送信用のＡＰＬ互換フィールドデバイスへ又はそれからの最大１０メガビット／秒（Ｍｂｐｓ）全二重のデータレートを可能にする。ＡＰＬフィールドデバイスは、高度なプロセス制御ネットワークの動作のために要求される、センサ、アクチュエータ、等を含む。

ＡＰＬフィールドデバイスは通常、ＡＰＬフィールドスイッチに接続される。ＡＰＬフィールドスイッチは通常、ＡＰＬフィールドデバイスに接続する８～２４のチャネルを有する。ＡＰＬフィールドスイッチのチャネルは、接続されたＡＰＬフィールドデバイスに電力を転送し、ＡＰＬフィールドデバイスとプロセス制御ネットワークとの間でデータを転送する。市販の２４チャネルのＡＰＬフィールドスイッチの例は、ドイツ、マンハイムのＰｅｐｐｅｒｌ＋Ｆｕｃｈｓ ＧｍｂＨによって販売されるＦＩＥＬＤＣＯＮＮＥＸ^（Ｒ）ＡＲＳ１１－Ｂ２－ＩＣ２４－１ ＡＰＬフィールドスイッチである。

ＡＰＬネットワークによってもたらされる利点のために、多くの業界が、新しいプロセス制御インフラストラクチャを構築する場合に（ＡＰＬフィールドスイッチを含む）ＡＰＬネットワークを設置している。しかし、ＡＰＬフィールドデバイスは、依存として容易に入手可能ではない。新しいインフラストラクチャを構築する場合は、少なくとも部分的に従来の非ＡＰＬフィールドデバイスに依存しなければならない。従来のフィールドデバイスからＡＰＬフィールドデバイスへのアップグレードの方針が望ましい。従来のフィールドデバイスをＡＰＬフィールドデバイスに、それが利用可能になると置き換えることを許可しながら、その方針は、従来のフィールドデバイスがＡＰＬフィールドスイッチに接続されることを可能にするべきである。

既存のプロセス制御ネットワークを使用する業界は、多くの場合、ネットワークインフラストラクチャを拡張しなければならない。追加の従来のフィールドデバイスへの投資は望ましくない場合があるが、依然として良好な動作状態にあるアクセスしにくい場所にあるフィールドデバイスを取り外すコストを考慮すると、従来のフィールドデバイスをＡＰＬフィールドデバイスに置き換えることもまた望ましくない場合がある。ＡＰＬフィールドデバイスと同時の従来のフィールドデバイスの使用を可能にする拡張は、従来のフィールドデバイスからＡＰＬフィールドデバイスへのアップグレードの方針を依然として提供する、望ましい解決策である場合がある。

従って、ＡＰＬフィールドデバイス及び従来の非ＡＰＬフィールドデバイスの両方の接続を可能にするチャネルを有するＡＰＬフィールドスイッチが必要である。しかし、従来の非ＡＰＬフィールドデバイスは、ＡＰＬフィールドデバイスと同じフィールドデバイスプロトコル（データ及び電力仕様）を使用しない。従来のフィールドデバイスがＡＰＬフィールドスイッチを介してネットワークに接続されながらＡＰＬプロセス制御ネットワークにおいて動作することができると、ＡＰＬフィールドスイッチがＡＰＬプロトコルと非ＡＰＬプロトコルとの間でプロトコル変換を行うことが必要である。

１つの解決策は、任意のチャネルにおいて任意の従来の非ＡＰＬプロトコルをサポートするオンボードのハードウェア及びソフトウェアを包含するＡＰＬフィールドスイッチである。しかし、多くの従来のプロトコルがある。この解決策は、法外なコストがかかり、顧客は、決して使用しないかもしれないハードウェアに対して支払いを行なければならない。

別の解決策は、非ＡＰＬプロトコルの小さなサブセットをサポートするオンボードのハードウェア及びソフトウェアを包含するＡＰＬフィールドスイッチである。しかし、これは、ＡＰＬフィールドスイッチに取り付けられることができる従来のフィールドデバイスの数を大幅に制限する。

更なる別の解決策は、少数の固定されたチャネルにおいてオンボードのハードウェア及びソフトウェアを包含するＡＰＬフィールドスイッチである。しかし、これは、正しい数のＡＰＬフィールドデバイスを注文し、或いは正しい数の固定されたチャネルを有するＡＰＬフィールドデバイスを注文することを困難にさせる。フィールドデバイス（従来又はＡＰＬ）を間違ったチャネルに取り付ける設置ミスの可能性がまた増加する。

更なる代替の解決策は、１つの非ＡＰＬプロトコルのみをサポートするＡＰＬフィールドスイッチである。例えば、ＦＩＥＬＤＣＯＮＮＥＸ^（Ｒ）ＡＲＳ１１－Ｂ２－ＩＣ２４－１ ＡＰＬフィールドスイッチは、ＰＲＯＦＩＢＵＳ・ＰＡ・フィールドデバイスで使用されることができる。しかし、これは、多くの新規及び既存のプロセス制御インフラストラクチャに必要な柔軟性を提供しない。

従って、多くの異なる従来のフィールドデバイスプロトコルを有する従来の非ＡＰＬフィールドデバイスがコスト効率の高い方法でＡＰＬフィールドスイッチの任意のチャネルに確実に取り付けられることを可能にするＡＰＬフィールドスイッチが必要である。

多くの異なる従来のフィールドデバイスプロトコルを有する従来の非ＡＰＬフィールドデバイスがコスト効率の高い方法でＡＰＬフィールドスイッチの任意のチャネルに確実に取り付けられることを可能にするＡＰＬフィールドスイッチが開示される。

解決策は、ＡＰＬプロトコルと取り付けられた従来のフィールドデバイスプロトコルとの間で変換するために、ＡＰＬフィールドデバイスのチャネルに挿入されるプラグ着脱可能なプロトコルアダプタにプロトコル変換を配置することである。様々なプロトコルアダプタが、ＡＰＬフィールドデバイスのチャネルの何れにも設置されることができる。

幅広い従来のフィールドデバイスプロトコルをサポートする幅広いプロトコルアダプタが利用可能になり、多くの新規及び既存のプロセス制御インフラストラクチャに必要な柔軟性を提供する。

顧客のニーズに基づいてプロトコルアダプタを購入することによって、顧客は、ＡＰＬフィールドスイッチに接続されている従来のフィールドデバイスに対してのみ費用を負担し、必要なプロトコルに対してのみ支払いを行う。一部のプロトコルは、高価なサポート回路を要求し、このような回路を各チャネルに提供することは、顧客がその回路を使用しろうがしなかろうが、ＡＰＬフィールドスイッチの購入を高価にする。プロトコルアダプタを使用すると、顧客は必要がなければ高価な回路を購入しない。

プロトコルアダプタは、顧客がネットワークに簡単に変更を加えることを可能にする。プロトコルアダプタは、１つの従来のフィールドデバイスから別のフィールドデバイスに変更する場合に、又はインフラストラクチャ要件が変更するたびに交換されることできる。

本開示によるＡＰＬフィールドスイッチは、各チャネルにプロトコルアダプタコネクタを含む。プロトコルアダプタをプロトコルアダプタコネクタにプラグ接続することは、プロトコルアダプタをチャネルに直列に配置する。プロトコルアダプタは、取り付けられたフィールドデバイスに給電し、ネットワーク通信のためにＡＰＬデータフォーマットと従来のデータフォーマットとの間でデータフォーマットを変換するために、プロトコルアダプタを介して電力を転送することができる。プロトコルアダプタは、取り付けられたフィールドデバイスと従来のデータフォーマットで高速データ通信を行うための高価な従来の回路を含むことができる。

インストーラは、ＡＰＬフィールドスイッチの任意の利用可能なチャネルに従来のフィールドデバイスを配置し、そのチャネルに互換性のあるプロトコルアダプタを設置することができる。ＡＰＬフィールドデバイスに接続されたチャネルは、プロトコルアダプタを要求せず、チャネル自体が、ＡＰＬプロトコルと互換性がある。接続されている全てのフィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであると、プロトコルアダプタを購入する必要はない。そして、ＡＰＬフィールドデバイスは、必要があれば従来のフィールドデバイスに接続することができるという保険を提供するが、必要がなければプロトコルアダプタを使用することによってその機能を取得するコストは発生しない。

従来のフィールドデバイスによって使用されるプロトコルを識別することが難しい場合があり、従って、所与の従来のフィールドデバイスに何れのプロトコルアダプタを使用するかを知ることが難しい場合がある。

また、本明細書には、フィールドデバイス（ＡＰＬフィールドデバイスであっても従来のフィールドデバイスであっても）によって使用されるプロトコルの自動検出を可能にするプロトコル検出回路が開示される。各プロトコル検出回路は、それぞれのフィールドデバイスプロトコル又は互換性のあるプロトコルのファミリを検出することに特化される。

コントローラは、各保護検出回路を試みた後、プロトコルが検出されるまで、又はコントローラがプロトコルの検出に失敗するまで、各プロトコル検出回路を取り付けられたフィールドデバイスに順次接続し、フィールドデバイスと通信する。プロトコル検出中のフィールドデバイスの通信は高速通信でなくてもよいので、プロトコル検出回路は、高速データ通信に必要な高価な回路を排除することができる。

取り付けられたフィールドデバイスのプロトコルは不明であるので、最初の電力送信を安全な電流又はアンペア数に制限することが重要である。安全な電流とは、フィールドデバイスのターミネータ抵抗がその最大定格を超える電力を消費しない十分に低い電流である。各チャネルは、コントローラに接続され、且つそれによって制御される、選択可能に調整可能な電流制限装置を含む。コントローラは、プロトコル検出を開始する前に、最初に電流制限装置を安全電流状態に設定する。検出されたプロトコルがより高い電力送信を許可すると、コントローラは、電流制限装置を対応する電流状態に設定する。

プロトコルの検出が完了すると、検出されたプロトコルの名前又はプロトコルの検出の失敗がユーザに表示される。ユーザは、検出されたプロトコルに基づいて使用するためのプロトコルアダプタを選択する。

開示されたＡＰＬフィールドスイッチの実施形態においては、ＡＰＬフィールドスイッチは、プロトコル検出回路、コントローラ、及び各チャネルにおける選択可能な電流制限装置を含む。フィールドデバイスが最初にチャネルに取り付けられる場合には、コントローラは、チャネルの電流制限装置を安全電流状態に設定し、プロトコル検出を開始する。コントローラは、フィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであるか否かを検出する場合には、チャネル自体に接続する。コントローラは、プロトコル検出回路を取り付けられたフィールドデバイスに接続するために、プロトコル検出回路をチャネルに順次接続する。

チャネルがＡＰＬフィールドデバイスに取り付けられる場合には、コントローラは、ユーザ選択可能なＡＰＬ電力クラスへのチャネルの動的電力割り当てを可能にするように構成されることができる。

プロトコル検出回路の単一のセットは、フィールドデバイスが取り付けられている任意のチャネルで使用されることができる。セットの複数のコピーをチャネル毎に提供する必要はない。従来のフィールドデバイスがＡＰＬフィールドスイッチの任意のチャネルに取り付けられることを依然として許可しながら、ＡＰＬフィールドスイッチのハードウェアのコストが削減される。

開示されたＡＰＬフィールドスイッチの更なる他の実施形態においては、ＡＰＬフィールドスイッチは、プロトコル検出回路を含まない。代わりに、ポータブルハンドヘルドプロトコル検出ツールが、プロトコル検出ツールに取り付けられたフィールドデバイスのプロトコルを自動的に検出するために使用されることができる。プロトコル検出ツールは、ＡＰＬチャネル、プロトコル検出回路、及びコントローラを含む。前述されたように、フィールドデバイスは、ＡＰＬチャネルに取り付けられ、コントローラは、プロトコル検出を開始し、プロトコル検出を行う。ツールは、バッテリ駆動されることができ、或いはＡＣアダプタを介して駆動されることができる。

本開示の他の目的及び特徴は、説明が進むにつれて、特に１つ以上の事例的な実施形態を図示する添付の図面と併せて考慮される場合に明らかになるであろう。

本開示によるＡＰＬフィールドスイッチを含むプロセス制御ネットワークを図示する。 本開示によるＡＰＬフィールドスイッチを図示する。 図２に示されるＡＰＬフィールドスイッチのチャネルの拡大図であり、チャネルのプロトコルアダプタコネクタは、対応するコネクタに接続されていない。 図３と同様であるが、プロトコルアダプタコネクタに取り付けられたパススルーコネクタを図示する。 プロトコルアダプタの上に配置された取り外し可能なカバーを図示する、図２のＡＰＬフィールドスイッチの外側の斜視図であり、各カバーは、パススルーコネクタの一部を形成する。 図２に示されるＡＰＬフィールドスイッチの自動プロトコル検出回路、並びにプロトコル検出及び電力コントローラのＡＰＬフィールドスイッチの各チャネルとの接続の概略図である。 定電流制限回路の概略図である。 フォールドバック電流制限回路の概略図である。 並列リセット可能ヒューズ構成の概略図である。 コントローラに取り付けられた電流制限装置の一実施形態の概略図であり、電流制限装置は、デジタルポテンショメータに取り付けられたデジタルヒューズ（ｅＦｕｓｅ）を含む。 第１のより低い電力状態にある、図１０に示される電流制限装置の図である。 図１１と同様であるが、電流制限装置は第２のより低い電力状態にある。 第２の実施形態の電流制限装置の概略図である。 図６に示されるプロトコル検出及び電力コントローラの、ＡＰＬフィールドスイッチの各チャネル及び各プロトコル検出回路の構成要素との接続を図示する。 図６に示される自動プロトコル検出回路を使用する自動プロトコル検出のための方法のフローチャートを図示する。 図６に示される自動プロトコル検出回路を使用する自動プロトコル検出のための方法のフローチャートを図示する。 図３に示されるプロトコルアダプタコネクタに接続するように構成された第１の実施形態のプロトコルアダプタの概略図である。 図３に示されるプロトコルアダプタコネクタに接続するように構成された第２の実施形態のプロトコルアダプタの概略図である。 カバーが取り外され、プロトコルアダプタがＡＰＬフィールドスイッチのチャネルの一部に取り付けられている、ＡＰＬフィールドスイッチを図示する。 フィールドデバイスに取り付けられたハンドヘルドプロトコル検出ユニットを図示する。 図２０に示されるプロトコル検出ユニットに包含されるプロトコル検出回路の概略図である。

図１は、１０Ｍｂｐｓのイーサネット－ＡＰＬプロセス制御ネットワーク１２及び１００Ｍｂｐｓの産業用イーサネットプロセス制御ネットワーク１４からなるプロセス制御ネットワーク１０を図示する。

ＡＰＬ－イーサネットプロセス制御ネットワーク１２は、イーサネットアドバンスト物理層（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ：ＡＰＬ）仕様に準拠する。ＡＰＬ－イーサネットネットワーク１２は、２本のワイヤを介する同時のデータ送信及び電力送信のために、２線式トランク（Ｔｒｕｎｋ）ケーブル及び２線式スパー（Ｓｐｕｒ）ケーブルを使用する。ＡＰＬ－イーサネットプロセス制御ネットワーク１２のトランク及びスパーは、図１に実線で示される。

図示された産業用イーサネットプロセス制御ネットワーク１４は、イーサネット／ＩＰ（イーサネット産業用プロトコルネットワーク）である。産業用イーサネットネットワーク１４は、標準イーサネットＣＡＴ５以降のイーサネットケーブル（本明細書では「標準イーサネットケーブル」と呼ぶ）及びビジネスイーサネットＬＡＮネットワークにおいても一般的に使用される関連ハードウェアを使用する。標準のイーサネットケーブルは、図１において破線で示される。

プロセス制御ネットワーク１０は、エンジニアリングステーション１６、オペレーションステーション１８、プロセスコントローラ２０、及びバックエンド非ＡＰＬイーサネットスイッチ２２を有するバックエンドを含む。バックエンドステーション、プロセスコントローラ、及びイーサネットスイッチは、高速イーサネット通信（１００Ｍｂｐｓ以上）用の標準ＣＡＴ５以降のイーサネットケーブルによって接続される。

産業用イーサネットネットワーク１４は、標準ＣＡＴ５以降のイーサネットケーブルによってバックエンドイーサネットスイッチ２２に接続された非ＡＰＬイーサネットスイッチ２４を含む。産業用イーサネットスイッチ２４は、矢印２５によって表される補助電源によって給電される。産業用イーサネットスイッチ２４は、標準ＣＡＴ５以降のイーサネットケーブルによって非ＡＰＬフィールドデバイス２６ａ及び非ＡＰＬフィールドデバイス２６ｂに接続される。フィールドデバイス２６ａ及びフィールドデバイス２６ｂは、ネットワークを介さずに補助電源によって給電される。バックエンドは、バックエンドイーサネットスイッチ２２及び産業用イーサネットスイッチ２４を介してフィールドデバイス２６ａ、２６ｂと通信することができる。

ＡＰＬ－イーサネットネットワーク１２は、ＡＰＬ電源スイッチ２６を含み、ＡＰＬ電源スイッチ２６は、ＡＰＬ電源スイッチから下流のＡＰＬフィールドスイッチ３０まで、そして更に下流のＡＰＬフィールドスイッチ３２まで延伸するＡＰＬトランク２８に接続される。ＡＰＬ電源スイッチ２６は、矢印３４によって表される補助ＤＣ電源から電力を受信する。ＡＰＬ電源スイッチ２６は、トランクを介する電力及びデータの同時の送信のために、ＡＰＬトランクに電力を注入する。

ＡＰＬ電源スイッチ２６は、標準イーサネットＣＡＴ５以降のケーブルを介してバックエンドイーサネットスイッチ２２にデータ送信のために接続される。ＡＰＬ電源スイッチ２６は、ＡＰＬ－イーサネットネットワーク１２とバックエンドイーサネットスイッチ２２との間でデータ通信するために、標準イーサネットケーブルを介して送信される１００ＭｂｐｓイーサネットとＡＰＬ－イーサネット２線式ケーブルを介して送信される１０Ｍｂｐｓイーサネットとの間で変換する。

ＡＰＬフィールドスイッチ３０は、ネットワークトランク２８を接続されるように示され、ネットワークトランクから受信された電力を、ＡＰＬフィールドスイッチに取り付けられたフィールドデバイスに送信することができる。ＡＰＬフィールドスイッチ３０は、ＡＰＬフィールドスイッチのポートから延伸するそれぞれの２線式ＡＰＬ互換スパーによって、フィールドデバイス３６ａ、フィールドデバイス３６ｂ、及びフィールドデバイス３６ｃに接続される。ＡＰＬフィールドスイッチ３０は、フィールドデバイス３６にデータを送信し、且つそれからデータを送信し、ネットワークトランク２８を介して受信された電力をフィールドデバイス３６に供給することができる。

ＡＰＬフィールドスイッチ３２は、矢印３８によって表される補助電源に接続されるように示される。ＡＰＬフィールドスイッチ３２は、トランク２８から給電されないが、ＡＰＬトランク２８を介してデータを送受信する。図１に示されるようなＡＰＬフィールドスイッチ３２は、ＡＰＬフィールドスイッチのポートから延伸するそれぞれの２線式ＡＰＬ互換スパーによってフィールドデバイス４０ａ及びフィールドデバイス４０ｂに接続される。ＡＰＬフィールドスイッチ３２は、フィールドデバイス４０にデータを送信し、且つそれからデータを送信し、補助電源３８を介して受信された電力をフィールドデバイス４０に供給することができる。

フィールドデバイス２６、３６、４０は、それらが接続されるフィールドスイッチと互換性のあるセンサ、アクチュエータ、等である。フィールドデバイスは、プロセス制御ネットワーク１０の動作にために要求されるセンサデータ、動作ステータス、コマンド確認、診断、及び他の発信ネットワーク通信を出力し、且つ／或いはプロセス制御ネットワーク１０の動作にために要求されるコマンド、データ要求、及び他の着信ネットワーク通信を受信するように構成される。

図１に示される２つのＡＰＬフィールドスイッチは同一であるので、ＡＰＬフィールドスイッチ３０のみを詳細に説明する。

ＡＰＬフィールドスイッチ３０は、ＡＰＬフィールドデバイス３６ａ、並びに従来の非ＡＰＬフィールドデバイス３６ｂ及び３６ｃに接続される。ＡＰＬフィールドスイッチ３０は、ＡＰＬフィールドデバイスに、ＡＰＬフィールドスイッチからのＡＰＬスパーをフィールドデバイスに取り付けることによって動作可能に接続するように構成される。ＡＰＬフィールドスイッチ３０は、ＡＰＬフィールドデバイスがフィールドスイッチに取り付けられたか否かを検出するコントローラを含む内部プロトコル検出回路（以下で詳細に示されて説明される）を有する。

ＡＰＬフィールドデバイスが検出されると、更なるユーザ設定は要求されない。ポートは、ＡＰＬ仕様に従って、ＡＰＬフィールドデバイスにデータを転送し、且つそれからデータを転送し、ポートを介してＡＰＬフィールドデバイスに電力を供給する。

プロトコル検出コントローラが、取り付けられたフィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスではないことを検出すると、コントローラは、フィールドデバイスを、非ＡＰＬフィールドデバイスによって使用されるとそれぞれの非ＡＰＬネットワークプロトコルを各々が識別することができる幾つかのそれぞれのプロトコル検出回路に順次接続する。プロトコル検出コントローラは、検出された非ＡＰＬプロトコル、又はプロトコルの検出の失敗をユーザに通知する。

非ＡＰＬプロトコルが検出されると、ユーザは、検出されたプロトコルと互換性のあるプロトコルアダプタを利用する。プロトコルアダプタは、ポートと直列に配置される。プロトコルアダプタは、フィールドデバイスとネットワークトランク又はＡＰＬフィールドスイッチの他のデータ端子との間のデータ送信を可能にするために、ＡＰＬデータプロトコルとフィールドデバイスのデータプロトコルとの間でデータを変換する。

プロトコルアダプタはまた、ＡＰＬフィールドスイッチ３０に受信された電力を、プロトコルアダプタを介して送信し、且つフィールドデバイスへの電力送信用のポートに送信することができる。

しかし、全てのフィールドデバイスプロトコルが、データ送信及び電力送信の両方を要求する「データ及び電力のプロトコル」ではない。一部のフィールドデバイスプロトコルは、フィールドデバイスへの電力送信を行わない「データのみ」のプロトコルである。「データのみ」のプロトコルのプロトコルアダプタは、プロトコルアダプタを介するデータ転送を許可にする一方で、プロトコルアダプタを介する電力転送を許可しない。

プロトコル検出回路はまた、フィールドデバイスプロトコルを検出しながら、コントローラがポートを介して送信されることができる最大電力を選択的に調整することを可能にする電力回路を組み込む。様々なネットワークプロトコルの物理層仕様は、様々な電力要件（ゼロの電力要件を含む）を指定し、適切なネットワーク動作のためにフィールドデバイスが終端抵抗器を有することを指定する場合がある。コントローラは、プロトコル検出の開始時にフィールドデバイスに初期電流を設定し、それは、抵抗器がその最大電力定格を超えて電力を消費するのを阻止する。

フィールドデバイス３６ｂは、ＰＲＯＦＩＢＵＳ・ＰＡ・フィールドデバイスである。ＰＲＯＦＩＢＵＳ・ＰＡ・プロトコルは、電力及びデータのプロトコルである。他の電力及びデータのプロトコルは、ＡＰＬプロトコル及びＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ・Ｆｉｅｌｄｂｕｓ・プロトコルを含むが、これらに限定されない。フィールドデバイス３６ｃは、ＭＯＤＢＵＳ・ＲＴＵ・フィールドデバイスである。ＭＯＤＢＵＳ・ＲＴＵ・プロトコルは、データのみのプロトコルである。別のデータのみのプロトコルは、ＤＰ（Ｐｒｏｆｉｂｕｓ・ＤＰ）であるが、これに限定されない。図示されたＡＰＬフィールドスイッチ３０は、ＰＲＯＦＩＢＵＳ・ＰＡ及びＭＯＤＢＵＳ・ＲＴＵ・プロトコル検出回路を含む。取り外し可能なＰＲＯＦＩＢＵＳ・ＰＡ・プロトコルアダプタ及び取り外し可能なＭＯＤＢＵＳ・ＲＴＵ・プロトコルアダプタが、ＡＰＬフィールドスイッチ３０に設置され、それぞれＰＲＯＦＵＳ・ＰＡ・フィールドデバイス３６ｂ及びＭＯＤＢＵＳ・ＲＴＵ・フィールドデバイス３６ｃに接続される。

図２は、ＡＰＬフィールドスイッチ３０の構成要素を概略的に図示する。ＡＰＬフィールドスイッチは、フィールドスイッチをＡＰＬトランク２８に接続するためのトランク端子４２と、フィールドスイッチを補助電源（補助電源３８のような）に接続するための外部電源端子４４とを有する。図示されたＡＰＬフィールドスイッチ３０はまた、ＡＰＬフィールドスイッチ３０の内外に電力ではなくデータを送信する１つ以上の専用データポート４６を含む。専用データポート４６は、互換性のある外部光又は電気データケーブルに接続するためのイーサネットＲＪ４５コネクタ、ＳＦＰ光コネクタ、等として実現されることができる。

ＡＰＬフィールドスイッチがトランク端子４２に接続されたＡＰＬトランクによって給電される場合に、トランク端子４２は、ＡＰＬフィールドスイッチに電力を受信させる電力端子として、及びＡＰＬトランクとＡＰＬフィールドスイッチとの間でデータを送信するデータ端子として機能する。ＡＰＬフィールドスイッチが外部電源端子４４に接続された外部電源によって給電される場合に、外部電源端子４４は、ＡＰＬフィールドスイッチに電力を受信させる電力端子として機能し、トランク端子４２は、ＡＰＬトランクとＡＰＬフィールドスイッチとの間でデータを送信するデータ端子として機能する。各専用データ端子４６は、データをＡＰＬフィールドスイッチ３０に送信し、且つデータをそれから送信するデータ端子としてのみ機能する。

電力端子４２、４４を介して受信された電力は、端子４２、４４に接続された電力線４８を介してＡＰＬフィールドスイッチ３０に受信される。電力線４８はまた、トランク端子４２を介してＡＰＬフィールドスイッチにデータを送信し、トランク端子４２を介してＡＰＬフィールドスイッチからデータを送信する。データ線５０ａは、電力線５０とイーサネットスイッチ５２の一端との間で延伸する。データ線５０ａは、トランク端子４２を介して受信されたデータを電力線４８から抽出し、イーサネットスイッチ５２にデータを送信し、トランク端子４２を介する送信のために、イーサネットスイッチ５２から電力線４８に受信されたデータを注入する。データ線５０ｂは、データ端子４６へのデータ送信及びデータ端子４６からのデータ送信のために、各データ端子４６とイーサネットスイッチ５２の一端との間で延伸する。次に、イーサネットスイッチ５２は、イーサネットスイッチと接続されたフィールドデバイスとの間でデータを送信するために、イーサネットスイッチの他端から延伸するデータ線５４として表されるデータ線を有する。

電力線４８及びデータ線５４は、電力線４８及びデータ線５４からＡＰＬフィールドスイッチ３０のそれぞれのポートまで平行に延伸するＮ個の同様のチャネル５６まで延伸する。チャネル５６は、電力線４８及び互いから電気的に絶縁されてもよい。

チャネル５６と結合電力／データ線５０との間のデータ線５４に、１０ＢａｓｅＴＩＬイーサネット物理層トランシーバ５８が配置される。トランシーバ５８は、チャネル５６と結合電力／データ線５０との間でイーサネットフォーマットのデータフレームの通信を可能にする。チャネル５６の前の電力線４８に、チャネル５６を電力端子から電気的に絶縁する絶縁スイッチング電源６０が配置される。

図２は、Ｎ個のチャネル５６のうちの２つを図示し、図３は、チャネル５６の拡大図である。チャネル５６は、電力線４８及びデータ線５４とポート６２との間でデータ及び電力を送信する。各チャネルのポート６２は、２線式イーサネット互換ポートコネクタとして構成されたポート端子６４を有する。代替実施形態においては、ポート端子６４は、ねじ若しくはクランプ端子、Ｍ１２コネクタ、又はＡＰＬ仕様と互換性のある他のコネクタとして構成されてもよい。様々なスタイル又はタイプのポート端子６４が、ＡＰＬフィールドスイッチ製造業者によって提供されてもよく、ポート６２は、フィールドデバイスをＡＰＬフィールドスイッチのポートに接続する際の接続の柔軟性を高めるために並列に提供された複数のタイプのポート端子６４を含んでもよい。

チャネル５６は、データ線５４のうちの１つであるチャネルデータ線６６と、チャネル電力線６８とを含む。イーサネットスイッチ５２から離れたチャネルデータ線６６の端部は、チャネル電力線６８に接続され、且つそれから延伸する。チャネルデータ線６６は、ポート６２を介して送信されるデータをチャネル電力線６８から抽出し、イーサネットスイッチ５２から送信されるデータをチャネル電力線６８に注入する。チャネルデータ線６６は、イーサネットデータフレームをイーサネットスイッチ５２から受信し、且つイーサネットデータフレームをそれに送信するＡＰＬ互換トランシーバ７０を含む。

チャネル電力線６８は、電力線５０に接続され、電力線５０からポート端子６４まで延伸する２線式の線として形成される。チャネルデータ線６６は、チャネル電力線がポート端子６４に接続する前に、チャネル電力線６８に接続する。そして、ポート端子６４は、ポート６２から電力を送信することができ、ポート６２を介してデータを送受信することができる。

チャネルデータ線６６及びチャネル電力線６８は、電力とデータとの分離及び結合、本質安全、過電圧保護、絶縁、等を可能にする従来の回路構成要素を含む。チャネル５６を介する電力及びデータフレームの送信は、チャネル５６が、フィールドデバイスの自動プロトコル検出、プロトコルアダプタを使用するチャネルポート６２への非ＡＰＬフィールドデバイスの動作可能な接続、及び以下で更に詳細に説明されるようにチャネル５６を介して送信されることができる最大電力の動的設定を可能にするという特徴を含むことを除いて従来型である。

図３に最もよく示されるように、チャネル５６は、チャネルデータ線６６とポート端子６２との間のチャネル電力線６８に直列に配置された電気コネクタとして形成されたプロトコルアダプタコネクタ７２を含む。プロトコルアダプタコネクタは、プロトコルアダプタ（以下でより詳細に説明される）をチャネル電力線６８に挿入するために使用される。プロトコルアダプタコネクタ７２は、コネクタ７２をチャネル電力線に接続する端子７４及び端子７６を有する。プロトコルアダプタコネクタ７２は、プロトコルアダプタの対応する端子と協働して、プロトコルアダプタをチャネル電力線６８に直列に電気的に接続するように構成されている、電力端子７４、７６にそれぞれ接続されたコネクタ端子７８及び端子８０を有する。

図３に示されるように、プロトコルアダプタコネクタ７２は、通常、チャネル電力線６８を開き、チャネル５６を介する電力及びデータの送信を阻止する。ＡＰＬフィールドデバイスがポート６２に接続されている場合には、プロトコルアダプタを使用する必要はない。このような場合には、プロトコルアダプタコネクタ７２と互換性のある電気コネクタとして形成されたパススルーコネクタ８２が、プロトコルアダプタコネクタ７２に取り付けられる（図４を参照）。パススルーコネクタ８２は、プロトコルアダプタコネクタ７２を横切る回路の連続性を提供する。

フィールドデバイスが最初にチャネルポート６２に取り付けられる場合には、パススルーコネクタ８２は、フィールドデバイスのプロトコルを検出する場合にプロトコルアダプタコネクタ７２を横切る連続性のためにプロトコルアダプタコネクタ７２に取り付けられなければならない。

図５は、ＡＰＬフィールドスイッチ３０の外観図である。各ポート６２は、ポート６２に接続されたプロトコルアダプタコネクタ７２へのアクセスを提供する、関連付けられたオープンスロット８４（図１９を参照）を有する。プロトコルアダプタがスロットに設置されていない場合に（例えば、ＡＰＬフィールドデバイスがポートに接続されている場合に）、スロットは、カバー８６によって閉じられる。図５は、全てのスロットを閉じているカバー８６を図示する。図示されたＡＰＬフィールドスイッチの実施形態においては、各カバー８６は、プロトコルアダプタコネクタ端子７８、８０と直列のそれぞれのパススルーコネクタ８２の一部を形成する２つの導体を組み込む。カバーが所定の位置にある場合には、カバーは、カバーによって閉じられたスロットにおけるプロトコルアダプタコネクタ７２を横切る電気的導通を保証する。

他の可能なカバーの実施形態においては、カバー８６自体は非導電性であるが、カバーに接続されたパススルーコネクタ８２を有する。カバーでスロットを閉じることによって、パススルーコネクタが、プロトコルアダプタコネクタ７２に設置される。

図２に戻って参照すると、ＡＰＬフィールドスイッチ３０は、ポートに新しく取り付けられたフィールドデバイスの自動プロトコル検出を可能にするプロトコル検出回路（図６においてより詳細に示される）を包含するプロトコル検出モジュール８８を含む。プロトコル検出回路は、フィールドデバイスプロトコルを検出及び識別するためにプロトコル検出回路を動作させるコントローラ９０を含む。コントローラ９０は、プロトコル検出回路にコマンドを発行し、プロトコル検出回路からデータを受信するマイクロプロセッサ又は中央処理装置（ＣＰＵ）９２を含む。ＣＰＵ９２は、コントローラ機能を実行するためにＣＰＵ９２によって実行可能な実行可能命令９６からなるアプリケーションソフトウェア、及びその機能によって処理されるデータを保持するストレージ又はメモリ９４への読み取り／書き込みアクセスを有する。メモリ９４は、ＥＥＲＯＭメモリ、又は組み込みシステムにおいて使用される他のタイプの不揮発性メモリのような永続メモリであってもよく、揮発性メモリを含んでもよい。停電の場合に揮発性メモリを維持するためにバッテリ電源が供給されてもよい。

コントローラ９０は、可能な実施形態においては、コントローラ機能を実行するために必要な他の周辺機器とともにマイクロコントローラを含んでもよいステムオンチップ（ＳｏＣ）として実現されてもよい。

コントローラ９０は、トランシーバ５８とチャネル５６との間のデータ線５４に配置される。コントローラ９０は、データをデータ線５４から読み取ることができ、データをデータ線５４に送信することができる。

コントローラ９０はまた、検出されたフィールドデバイスプロトコル（又はフィールドデバイスプロトコルの検出の失敗）をユーザに通知するために使用される通信線９８に接続される。ディスプレイ１００は、検出されたフィールドデバイスプロトコルをユーザに通知することを表す。ディスプレイ１００は、ＡＰＬフィールドスイッチ３０自体の上に配置されてもよく、或いはＡＰＬフィールドスイッチとは別個であってもよい。通信線９８は、非限定的な例として、スマートフォン等へのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ無線接続、コントローラに接続するシリアルＵＳＢケーブル若しくはイーサネットケーブルのような有線接続、及び／又はＡＰＬデータ端子４２、４８を介するデータ線５４を経由する接続のうちの１つ以上の形態を取ってもよい。コントローラ９０は、プロセス制御ネットワークを介して通信するために、プロセス制御ネットワーク上のフィールドデバイスとしてみなされるように構成されてもよい。

プロトコル検出回路８８は、コントローラ９０に接続された幾つかのそれぞれのプロトコル検出回路１０２を更に含む。図示されたＡＰＬフィールドスイッチ３０は、２つのプロトコル検出回路を有するが、製造業者はまた、どのくらいの種類の従来の非ＡＰＬフィールドデバイスがＡＰＬフィールドスイッチによってサポートされているのかに依存して、１つのみのプロトコル検出回路１０２を有するＡＰＬフィールドスイッチ、又は３つ以上のプロトコル検出回路１０２を有するＡＰＬフィールドスイッチを提供してもよい。

各プロトコル検出回路１０２は、１つ以上の互換性のある非ＡＰＬフィールドデバイスプロトコルのそれぞれのセットを検出するように構成される。例えば、プロトコル検出１０２ａは、ＤＰ／ＭＯＤＢＵＳ・ＲＴＵ・フィールドデバイスの「データのみ」のプロトコルを検出するように構成される。プロトコル検出回路１０２ｂは、ＰＲＯＦＩＢＵＳ・ＰＡ／ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ・ＦＩＥＬＤＢＵＳの「電力及びデータ」のプロトコルを検出するように構成される。ＡＰＬフィールドスイッチ３０は、１つ以上のデータのみのプロトコル検出回路のセット、１つ以上の電力及びデータのプロトコル検出回路のセット、又はデータのみのプロトコル検出回路、並びに電力及びデータのプロトコル検出回路の各々のセットを備えることができる。

プロトコル検出回路１０２は、以下でより詳細に説明されるように、チャネルポートに取り付けられたフィールドデバイスのプロトコル検出のために各チャネル５６に選択的に接続されることができる。このようにして、チャネル毎の専用のプロトコル検出回路を必要とすることなく、個々の非ＡＰＬプロトコル検出回路１０２が、全てのチャネル５６で使用されることができる。

次に、プロトコル検出回路１０２について説明する。プロトコル検出回路１０２は、データ線１０４と、プロトコル検出回路に関連付けられたプロトコルの物理層に準拠するデータ線１０４に接続されたトランシーバ１０６とを含む。フィールドデバイスがプロトコル検出回路に関連付けられたデバイスプロトコルを利用するか否かを判断しようと試みる場合に、コントローラ９０は、そのプロトコルを使用してフィールドデバイスと通信しようと試みる。コントローラは、トランシーバ１０６を使用して通信しようと試み、成功すると、トランシーバを介してデータをフィールドデバイスに送信し、且つデータをそれから送信する。例えば、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ・フィールドデバイスは、コマンドを受信するまで応答しない。コントローラ９０は、通信を開始するためにコマンドをフィールドデバイスに送信し、フィールドデバイスから応答を受信すると、フィールドデバイスがそのプロトコルを使用するか否かを判断することができる。

図示された実施形態においては、フィールドデバイスが最初にチャネルポート６２に取り付けられる場合に、コントローラ９０は、最初にフィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであるかど否かを判断する。フィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスではないとコントローラが判断すると、コントローラは、フィールドデバイスプロトコルが識別されるまで、又はコントローラが全てのプロトコル検出回路１０２による検出を試みるまで、フィールドデバイスをプロトコル検出回路１０２に順次接続する。コントローラは、フィールドデバイスがデータのみのフィールドデバイスであると判断し、データのみのプロトコル回路を介してのみ繰り返してもよい。同様に、コントローラは、フィールドデバイスが電力及びデータのフィールドデバイスとして識別されると、電力及びデータのプロトコル回路を介してのみ繰り返してもよい。

図６に示されるように、プロトコル検出回路１０２のデータ線１０４は、共通のデータ線１０８に並列に接続される。各データ線１０４に、コントローラ９０に接続され、且つそれによって制御されるリレー１１０が配置される。リレー１１０は、選択的に、データ線１０４を共通の信号線１０８に接続し、且つデータ線１０４をそれから切断する。リレー１１０が開いている場合には、プロトコル検出回路１０２は、他のプロトコル検出回路から効果的に電気的に絶縁され、全てのチャネル５６から効果的に電気的に絶縁される。

プロトコル検出回路のリレー１１０は、プロトコル検出回路１０２がプロトコル検出のためにコントローラ９０によってアクティブに使用されている間にのみ閉じられる。

共通の信号線１０８から、それぞれのチャネルプロトコル検出データ線１１２が平行に延伸し、各チャネルプロトコル検出データ線１１２は、それぞれのチャネル５６に接続される。図６は、チャネル１のチャネルデータ線６９に接続されたチャネルプロトコル検出データ線１１２－１を図示する。他のチャネルプロトコルデータ線１１２－２～１１２－Ｎは、同様にそれぞれのチャネル２～Ｎのデータ線６９に接続する。

各チャネルプロトコル検出データ線１１２に、コントローラ９０に接続され、且つそれによって制御されるプロトコル検出データリレー１１４が配置される。リレー１１４は、選択的に、チャネルプロトコル検出データ線１１２を共通の信号線１０８に接続し、且つチャネルプロトコル検出データ線１１２を共通の信号線１０８から切断する。リレー１１４が開いている場合には、プロトコル検出データ線１１２は、プロトコルアダプタ１０２の何れにも接続されることができない。加えて、プロトコル検出データ線１１２に接続されたチャネル５６は、他のチャネル５６から電気的に絶縁される。

チャネル５６に接続されたチャネルプロトコル検出データリレー１１４は、プロトコル検出回路１０２がチャネル５６に取り付けられたフィールドデバイスのデバイスプロトコルを検出するために使用される間にのみ閉じられる。プロトコル検出回路リレー１１０を閉じることによって、チャネル５６が、リレー１１０を包含するプロトコル検出回路に接続される。

前述されたように、フィールドデバイスがチャネルポート６２に取り付けられる場合には、コントローラ９０は、最初にフィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであるか否かを判断する。ポートのチャネル５６は、コントローラ９０が取り付けられたフィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであるか否かを判断する場合に、プロトコル検出回路として使用される。コントローラ９０は、データ線５４を経由してチャネルトランシーバ７０を介してフィールドデバイスと通信しようと試みる。図６は、コントローラ９０と通信するために接続されたチャネル１のトランシーバ７０を概略的に図示する。コントローラ９０が各チャネルトランシーバ７０と通信することができることを理解されるべきである。

各チャネル５６は、コントローラ９０に接続され、且つそれによって制御されるチャネルデータ線６６にリレー１１６を含む。チャネル５６が、チャネル５６に取り付けられたフィールドデバイスのデバイスプロトコルを検出するためにアクティブに使用されている場合には、チャネルデータリレー１１６は、コントローラ９０とフィールドデバイスとの間のデータ通信のために閉じられる。プロトコル検出回路リレー１１０及びチャネルプロトコル検出リレー１１４は全て開いているので、コントローラ９０と取り付けられたフィールドデバイスとの間の全てのデータ通信は、チャネルデータ線６６及びチャネルトランシーバ７０を通過しなければならない。

コントローラ９０が、チャネルポート６２に取り付けられたフィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであると判断すると、チャネルデータリレー１１６は、データ線５４とチャネルポート６２との間の閉じられたリレー１１６を介するデータ通信のために閉じられたままである。

フィールドデバイスが最初にチャネル５６のチャネルポート６２に接続される場合に、フィールドデバイスは、チャネル電力線６８に接続される。デバイスプロトコルはまだ判断されていないので、接続時にフィールドデバイスに供給されている電流が、フィールドデバイスのターミネータがその最大電力定格を超えて電力を消費することを阻止するのに十分に低いことが重要である。例えば、ＰＲＯＦＩＢＵＳ・ＤＢ又はＭＯＤＢＵＳ・ＲＴＵ・フィールドデバイスは、ＰＡ／ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ・ＦＩＥＬＤＢＵＳ・フィールドデバイスより低い最大電力定格を有する。換言すれば、接続時にチャネル５６を流れることができる最大電流は、チャネル５６を介して送信されることができる最大電力出力が、チャネルポート６２に取り付けられたフィールドデバイスに害を及ぼさない最小安全電力出力を超えないことが必要である程度に制限されなければならない。

プロトコル検出回路８８は、チャネル電力線６８に配置されたインラインの選択可能な電流制限装置１１８を有する各チャネル５６を含む。回路に配置された電流制限装置は、電流が所定の最大電流（アンペア数）を超えると作動し、それによって、回路を遮断して電流の流れを停止し、或いは回路の電流を安全なレベルに低減又は維持する。電流制限装置は、チャネルポート６２を介する電流の最大流を制限する。

本開示での使用のために適合されることができる、既知のタイプの選択可能に調整可能な電流制限装置は、
選択可能な抵抗値の抵抗器に接続された電子ヒューズ（ｅＦｕｓｅ）と、
定電流制限回路と、
フォールドバック電流制限回路と、
何れのヒューズをアクティブにするかを選択するリレーと直列に配置された異なるアンペア数定格の並列リセット可能ヒューズ構成と
を含むが、これらに限定されない。

電子ヒューズは、作動する場合に電流を停止する、完全電子式の選択可能な電流制限ヒューズである。

定電流制限回路は、最大電流に到達するまで電流が通過することを可能にする。そして、回路は、電流が最大電流を超えるのを阻止するために電圧を低下させる。図７は、本開示での使用のために適合されることができる例示的な定電流制限回路を図示する。

フォールドバック電流制限回路は、最大電流に到達するまで電流が通過することを可能にする。回路は、電流が最大電流を超えるのを阻止するために電圧及び電流を低下させる。図８は、本開示での使用のために適合されることができる例示的なフォールドバック電流制限回路を図示する（画像の帰属：英語版ＷｉｋｉｐｅｄｉａのＭｉｋｉｅｍｉｋｅによる、CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=70852656）。

電流制限回路は、回路を流れる最大電流を設定するために抵抗を利用する。これらの回路の設計において抵抗値の動的な選択を可能にする可変抵抗器を利用することによって、回路を流れる最大電流、それ故に回路の最大電力出力が、抵抗器の抵抗値を選択することによって選択されることができる。

電流制限回路はまた、相対的に大きい電圧降下の検出を可能にする、米国０１８８７マサチューセッツ州ウィルミントンのアナログデバイセズ社から入手可能なＬＴＣ７００３ドライバのような静的スイッチドライバと直列に接続されることができる。

図９は、冷却後に自動的に再び開くことができる正温度係数（ＰＴＣ）リセット可能ヒューズを含む並列ヒューズ構成として形成された選択可能な電流制限装置１１８を図示する。本開示に従う使用のために適合されてもよいＰＴＣヒューズは、米国オハイオ州クリーブランドのイートンの電子部門から入手されてもよい。ヒューズ１１５はそれぞれ、コントローラ９０に接続され、且つそれによって制御されるリレー１１７と直列に配置される。１つのリレーを閉じ、他のリレーを開いた状態で保持にすることは、コントローラ９０が、ヒューズ１１５のうちの選択された１つをチャネル電力線６８に選択可能に挿入することを可能にする。

図示された実施形態においては、選択可能な電流制限装置１１８は、電子ヒューズ又はｅＦｕｓｅを含む。ｅＦｕｓｅは、作動する場合に電流が所定のアンペア数を超えると、チャネル５６を介する電流を停止する、完全電子式の選択可能な電流制限ヒューズの例である。ｅＦｕｓｅは、電流を停止するために、インライン要素の加熱及びその後の開回路に依存せず、迅速に反応し、簡単にリセットされることができる。

ｅＦｕｓｅは、選択可能な抵抗値を有するデジタルポテンショメータに取り付けられる。デジタルポテンショメータの抵抗値は、ｅＦｕｓｅを開く電流制限を設定する。次に、チャネル５６を介して送信されることができる最大電力は、ｅＦｕｓｅを開く電流制限によって決定される。

コントローラ９０は、各電流制限装置１１８に接続される。フィールドデバイスが最初にチャネルポート６２に取り付けられる場合に、コントローラ９０は、ポテンショメータの抵抗値を、最大チャネル電力出力を最小安全電力出力以下に制限する抵抗値に設定することによって、チャネル５６の最大電力出力を設定する。

図１０は、チャネル電力線６８に配置された選択可能な電流制限装置１１８の実施形態を図示する。電流制限装置１１８は、ｅＦｕｓｅ１２０を含む。ｅＦｕｓｅ１２０は、チャネル電力線６８を流れる電流がｅＦｕｓｅ１２０を流れなければならないように、チャネル電力線６８と整列する。ｅＦｕｓｅ１２０は、抵抗器がｅＦｕｓｅを開く電流制限を設定するｅＦｕｓｅ１２０に接続されることを可能にする。可変抵抗器をｅＦｕｓｅ１２０に接続することは、電流制限を可変抵抗器の選択された抵抗値に基づいて選択的に変化させることを可能にする。

ｅＦｕｓｅは、電流を制御するための多くの利点を提供する。ｅＦｕｓｅは、テキサスインスツルメンツ、東芝、ＳＴＭマイクロエレクトロニクス、及び他のベンダーから集積回路パッケージとして市販されている。ｅＦｕｓｅは、アンペア数及び電圧容量、応答速度、エネルギー効率、等に基づいて選択されるべきである。

ｅＦｕｓｅ１２０は、ｅＦｕｓｅを開くために異なる電流制限を設定することを可能にするように機能するデジタルポテンショメータ１２２に取り付けられる。デジタルポテンショメータ集積回路は、アナログデバイセズ、マイクロチップ、テキサスインスツルメンツ、及び他のサプライヤから入手可能である。

図示されたデジタルポテンショメータ１２２は、ラダーの各段において抵抗器ラダー１２４及び電子スイッチ１２６を含む。動作中、１つのスイッチ１２６が、デジタルポテンショメータの実効抵抗値を決定するために所与の時間において閉じられる（従来のアナログポテンショメータのワイパーの動作と同様）。

スイッチ１２６のセットの動作状態は、デジタルポテンショメータの抵抗値を設定するためにコマンドをコントローラ９０から受信することができるデジタルポテンショメータの制御ユニット１２８によって制御される。コントローラ９０へのＩ２Ｃ及びＳＰＩシリアルネットワークを介する接続のために互換性のある制御ユニットを有するデジタルポテンショメータが市販されている。

デジタルポテンショメータ１２２は、ｅＦｕｓｅの電流制限を設定する抵抗値を、異なる最大電流、それ故に異なる最大電力出力においてｅＦｕｓｅを開くために選択的に変化させることを可能にする。フィールドデバイスが最初にチャネルポート６２に取り付けられる場合に、コントローラ９０は、ポテンショメータ１２２の抵抗値を、最大チャネル電力出力を最小安全電力出力以下に制限する抵抗値に設定することによって、チャネル５６の最大電力出力を設定する。

図１１は、チャネル５６をより低い最大電力出力に設定するのに適する相対的に高い抵抗値に設定されたデジタルポテンショメータ１２２を有するｅＦｕｓｅ１２０を図示する。ｅＦｕｓｅ１２０を流れるより低い電流で、ｅＦｕｓｅが開く。

図１２は、チャネル５６をより高い最大電力出力に設定するのに適する相対的に低い抵抗値に設定されたデジタルポテンショメータ１２２を有するｅＦｕｓｅ１２０を図示する。ｅＦｕｓｅ１２０を流れるより高い電流で、ｅＦｕｓｅが開く。

図１０に戻って参照すると、図示された電流制限装置１１８は、ＵＡＲＴ回路１３２によって制御ユニット１２８に接続されているマイクロプロセッサ又はＭＣＵ１３０を含む。ＭＣＵ１３０は、制御ユニット１２８と通信し、それによって、制御ユニット１２８は、デジタルポテンショメータ１２２の所望の抵抗値を設定する。

ＭＣＵは、Ｉ２Ｃネットワーク（図示されず）によってコントローラ９０に接続される。コントローラ９０は、コントローラがポテンショメータの抵抗値を所望の抵抗値に設定するようにＭＣＵに命令することを可能にするデジタルポテンショメータ１２２に適用可能なデータを有する。コントローラ９０は、各チャネルＭＣＵ１３０を個別にアドレス指定することができ、接続されたデジタルポテンショメータ１２２の所望の抵抗値を設定し、それによって、各チャネル５６の最大電力出力を確立するために、ＭＣＵ１３０に指示することができる。

図１３は、ラダー型デジタルポテンショメータ１２２の代わりに使用されることができる、切替可能抵抗器型デジタルポテンショメータ１２２を図示する。切替可能抵抗器型デジタルポテンショメータ１２２は、抵抗器ラダー１２４を幾つかの並列抵抗器で置き換え、各抵抗器は、それぞれのプログラム可能なスイッチと直列である。抵抗器の抵抗値は様々である。各スイッチは、所望の抵抗値を得るために、制御ユニット１２８によって選択的に開閉することができる。

コントローラ９０が、取り付けられたフィールドデバイスのデバイスプロトコルを識別した後に、フィールドデバイスに電力を送信するチャネル５６の最大電力出力は、プロトコルによって設定された最大電力まで増加することができる。コントローラ９０は、説明されたように、チャネル５６の最大電力出力を最小安全電力出力からプロトコル電力出力まで増加させるために、選択可能な電流制限装置１１８を調整する。

取り付けられたフィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであると、コントローラ９０はまた、ユーザがフィールドデバイスに電力を送信するポート６２のＡＰＬ電力クラスを選択的に設定することを可能にするように構成されることができる。ＡＰＬ標準は、ＡＰＬフィールドスイッチの各ポートに適用されることができる複数の電力クラスを定義する。

ＡＰＬフィールドスイッチの電力クラスを選択的に設定するための選択可能な電流制限装置の使用は、本出願と同日に弁護士整理番号１４－１３８１－ＰＣＴで「ＡＰＬ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈ ｗｉｔｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ」と題して、受理官庁として米国特許商標庁に提出された本出願人の同時係属中のＰＣＴ特許出願に開示され、この同時係属中の出願は、あたかも本明細書に完全に記載されているかのように参照により組み込まれる。

プロトコル検出回路８８は、各チャネル５６に配置された電流計１３４を更に含み（図３を参照）、各電流計は、コントローラ９０に入力として接続される。例えば、市販されている集積回路ホール効果電流センサが、本開示に従って使用するように適合されることができる。

データのみのフィールドデバイスがチャネル５６に取り付けられると、プロトコル検出中又はフィールドデバイスの通常動作中に、チャネル５６がフィールドデバイスに電力を供給する必要はない。各チャネル５６は、コントローラ９０に接続され、且つそれによって制御されるチャネル電力線６８に配置された電力リレー１３６を含む。チャネルデータ線６６は、チャネル電力リレー１３６とチャネルポート６２の間にある。データは、電力リレー１３６が開いているか閉じているかに関係なく、チャネルデータ線を介して送信されることができる。

フィールドデバイスが最初にチャネルポート６２に取り付けられる場合に、チャネル電力リレー１３６は閉じられ、チャネル５６は、最小安全電力をフィールドデバイスに供給することができる。コントローラ９０は、フィールドデバイスがチャネル５６を介して電力を引き込んでいるか否かを検出するために、チャネル電流計１３４を読み取る。これは、フィールドデバイスがデータのみのフィールドデバイス（電流がないので、電力が引き込まれない）であるか、或いは電力及びデータのフィールドデバイス（電流が引き込まれるので、電力が引き込まれる）であるかをコントローラが判断するのに役立つ。

コントローラ９０が、フィールドデバイスがデータのみのフィールドデバイスであることを検出すると、コントローラは、電力がチャネル５６を介してフィールドデバイスに送信されないように、チャネル電力リレー１３６を開く。コントローラ９０が、フィールドデバイスが非ＡＰＬフィールドデバイス（ＡＰＬプロトコルは電力及びデータのプロトコルである）であると判断したので、フィールドデバイスは、プロトコル検出のためにデータのみのプロトコルに関連付けられたデータのみのプロトコル検出回路１０２に接続されるだけでよい。

コントローラ９０が、フィールドデバイスが電力を引き込み、フィールドデバイスがデータ及び電力のフィールドデバイスであることを検出すると、チャネル電力リレー１３６は、プロトコル検出中及びフィールドデバイスの通常動作中に電力がフィールドデバイスに送信されるように閉じたままである。コントローラは、最初にＡＰＬプロトコルを検出しようと試み、それが失敗すると、プロトコル検出のためにデータ及び電力のプロトコルに関連付けられたプロトコル検出回路１０２にのみフィールドデバイスを接続する。

コントローラ９０は、プロトコル検出のためにアクティブであるだけでなく、電力を送信するためにチャネル５６の能力を設定する際にもアクティブであり、チャネルが電力を送信しているならば、チャネルの最大電力出力を設定する際にもアクティブである。図１４は、プロトコル検出及び電力制御のために各チャネル５６及び各プロトコル検出回路１０２に関連する構成要素とのコントローラ９０の接続を要約する。

コントローラ９０は、設置されたプロトコル検出回路（例えば、データのみ又は電力及びデータのプロトコル検出回路であるか）、プロトコル回路及びチャネルに関連付けられたリレー、等に関連するデータをメモリ内に維持し、電流の引き込み、電流制限装置の電力状態、及び取り付けられたフィールドデバイスのプロトコルを含んでもよい、各チャネルについてのメモリ内の状態情報を維持するために、電流計を定期的に読み取る。

コントローラが、フィールドデバイスがチャネルポートに取り付けられたと判断すると、コントローラは、取り付けられたフィールドデバイスのプロトコルを判断するために、プロトコル検出を開始する。フィールドデバイスをチャネルに接続することによって引き起こされる任意の所与のチャネルにおける段階的な電流の引き込み（例えば、ゼロ流量からの電流流量の増加）は、チャネル電流計を監視するコントローラによって検出されることができる。電流の引き込みの段階的変化は、コントローラ９０にチャネルに取り付けられたフィールドデバイスのプロトコル検出を開始させる割り込み又はイベントとして使用されることができる。

図１５及び図１６は、チャネルポート６２に取り付けられたフィールドデバイスのプロトコルを判断する際にコントローラが取ってもよいステップを図示するフローチャートを包含する。ポートのチャネル５６は、チャネル電力リレー１３６が閉じ、チャネルデータリレー１１６が開き、チャネルプロトコルアダプタ検出リレー１１４が開いている初期状態にある。チャネル電流制限装置１１８は、その最小安全電力出力状態にあり、チャネルパススルーコネクタ８２が取り付けられる。

フィールドデバイスがチャネルポート６２に接続されたことを検出した後、コントローラは、チャネルの電流計１３４を読み取る。

電流の引き込みがないと、コントローラ９０は、フィールドデバイスがデータのみのフィールドデバイスであると判断する。コントローラは、プロトコル検出中にフィールドデバイスを電源から切断するために、チャネル電源リレー１３６を開き、チャネルがデータのみのプロトコル検出回路に（存在すると）アクセスすることを可能にするために、チャネルの従来のプロトコル検出リレー１１４を閉じる。コントローラは、データのみのプロトコル検出回路が存在するか否かを確認し、存在すると、各データのみのプロトコル検出回路リレー１１０を順次閉じ、フィールドデバイスから応答を受信するまでフィールドデバイスにコマンドを発行し、それによって、フィールドデバイスのプロトコルを識別する。コントローラは、チャネルの検出されたプロトコルをメモリに保存してもよい。そして、コントローラは、検出されたプロトコルの名前を表示する。データのみのプロトコル検出回路がないと、或いは応答が受信されないと、コントローラは、プロトコルが検出されなかったと表示する。コントローラは、プロトコル検出プロセスを終了するために、チャネルの従来のプロトコル検出リレー１１４を開く。

電流の引き込みがあると、フィールドデバイスは、電力及びデータのフィールドデバイスである。そして、コントローラは、チャネルデータリレー１１６を閉じ、フィールドデバイスにコマンドを発行することによって、フィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであるか否かを確認する。フィールドデバイスが応答すると、コントローラは、チャネル電流制限装置１１８の状態をデフォルトのＡＰＬポート電力クラスに対応する状態に設定し、ＡＰＬプロトコルが検出されたことを表示する。

取り付けられたフィールドデバイスがＡＰＬフィールドデバイスであると、フィールドデバイスの接続プロセスは完了する。ＡＰＬフィールドデバイスは、チャネルポート６２を介して通信し、電力を受信する。

応答が受信されないと、ＡＰＬフィールドデバイスは、従来の電力及びデータのフィールドデバイスである。コントローラは、データのみのプロトコルについて上記で説明されたように、電力及びデータのプロトコル検出回路のみを使用してフィールドデバイスプロトコルを検出することを試みる。プロトコルが検出されると、コントローラ９０は、チャネル電流制限装置の状態をプロトコルに準拠する電力状態に設定し、検出されたプロトコルの名前を表示する。プロトコルが検出されないと、コントローラは、プロトコルが検出されなかったことを表示する。コントローラは、プロトコル検出プロセスを終了するために、チャネルの従来のプロトコル検出リレー１１４を開く。

プロトコル検出中のコントローラとフィールドデバイスとの間の通信は、低速で行われることができる。コントローラ９０、チャネル５６、及びプロトコル検出回路１０２は、プロトコル検出中に低速通信を維持するために必要な最小限のハードウェアのみを必要とする。

取り付けられたフィールドデバイスが従来の非ＡＰＬフィールドデバイスであることが検出されると、フィールドデバイス接続プロセスはまだ完了しない。ユーザは、ネットワークトランク２８と接続されたフィールドデバイスとの間のデータ通信を可能にするために、互換性のあるプロトコルアダプタをチャネルのプロトコルアダプタコネクタに挿入しなければならない。プロトコルアダプタは、従来のフィールドデバイスとの高速データ通信にために要求されるより高価な従来のハードウェアを包含する。

ユーザは、チャネルカバー８８及びャネルパススルー８２を取り外し、プロトコルアダプタをプロトコルアダプタコネクタ７２に挿入する。次に、プロトコルアダプタは、チャネル電力線６８と直列に接続される。プロトコルアダプタは、フィールドデバイスとネットワークトランクとの間の高速双方向データ通信のために、ＡＰＬイーサネットフォーマットのデータとフィールドデバイスフォーマットのデータとの間で変換するデータ線を有する。

図１７は、電力及びデータのＰｒｏｆｉｂｕｓ・ＰＡ・フィールドデバイス又は電力及びデータのＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ・Ｆｉｅｌｄｂｕｓ・フィールドデバイスと互換性のあるプロトコルアダプタ１３８を図示する。プロトコルアダプタ１３８は、アダプタがプロトコルアダプタコネクタ７２に設置される場合に、コネクタ端子７８、８０に接続し、電力線１４０をチャネル電力線６８と直列に配置する端部端子１４２、１４４を有する電力線１４０を含む。プロトコルアダプタを介して送信される電力はまた、プロトコルアダプタに給電するために使用される。

アダプタ電力線１４０に接続された両端を有するデータ線１４６は、アダプタ電力線と平行に延伸し、アダプタ電力線からデータを抽出し、且つそれにデータを注入する。

アダプタデータ線１４６は、チャネル電力線１４０の両端から延伸する従来のデータ線セグメント１４８及びＡＰＬデータ線セグメント１５０を含む。従来のデータ線セグメント１４８は、アダプタ電源セグメントのチャネルポート側から延伸する。従来のデータ線セグメントは、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ／ＦＦフォーマットのデータを送受信することができる従来のトランシーバ１５２に接続される。次に、従来のトランシーバ１５２は、従来のトランシーバ１５２を介する高速データ送信を可能にするＦｉｅｌｄｂｕｓ又はＰｒｏｆｉｂｕｓ・ＤＰ・ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）（特定用途向け集積回路）１５４に接続される。

ＡＰＬデータ線セグメント１５０は、ＡＰＬイーサネットフォーマットのデータの高速データ送信を可能にするＡＰＬトランシーバ１５６に接続される。ＡＰＬトランシーバ１５６とＰｒｏｆｉｂｕｓ／ＦＦ・ＡＳＩＣ１５４との間に、ＡＰＬイーサネットデータフォーマットとＰｒｏｆｉｂｕｓ／ＦＦデータフォーマットとの間でデータ線１４６を通過するデータストリームを変換するプロトコルコンバータ１５８として機能するＣＰＵが配置される。

アダプタデータ線１４８は、フィールドデバイスに送信されるＡＰＬイーサネットフォーマットのデータを、フィールドデバイスに送信される互換性のあるＰｒｏｆｉｂｕｓ／ＦＦデータに変換するように機能し、フィールドデバイスからＡＰＬフィールドスイッチデータ端子に送信されるＰｒｏｆｉｂｕｓ／ＦＦフォーマットのデータを、ＡＰＬフィールドスイッチデータ端子に送信されるＡＰＬイーサネットフォーマットのデータに変換するように機能する。

プロトコルアダプタ１３８はまた、プロトコルアダプタがプロトコルアダプタコネクタ７２に挿入される場合に、コントローラとアダプタＣＰＵ１５８との間の通信のために独立してコントローラ９０に接続する通信線セグメント１６０を含んでもよい。電源投入時に、プロトコルアダプタ１３８は、その存在及びそのプロトコルをコントローラ９０に通信することができる。コントローラは、アダプタのプロトコルが検出されたプロトコルと同一であることを検証することができ、同一でないと、チャネル電力リレーを開き、プロトコルの不一致をユーザに警告することができる。

図１８は、プロトコルアダプタ１３８と同様であるが、データのみのＭｏｄｂｕｓ・ＲＴＵ・フィールドデバイスと互換性のあるプロトコルアダプタ１６２を図示する。アダプタ電力線１６４は、電力アダプタを介して電力を送信せず、その代わりにプロトコルアダプタのみに給電するために、チャネル電力線６８から電力を引き込むように構成される。

図示されたプロトコルアダプタ１６２は、通信線セグメント１６６を含む。プロトコルアダプタ１６２がプロトコルアダプタコネクタ７２に設置される場合に、コントローラ９０は、通信線セグメント１６０への接続を検出し、設置されたプロトコルアダプタ１６２に給電するために、チャネル電力線６８を開く。そして、プロトコルアダプタ１６２は、電力及びデータのプロトコルアダプタ１３８について説明されたように、プロトコル検証のためにその存在をコントローラに通信することができる。

図１９は、幾つかの設置されたプロトコルアダプタ１３８を有するＡＰＬフィールドスイッチ３０を図示する（スパー線及びフィールドデバイスは図示されていない）。

図２０は、第２の実施形態のＡＰＬフィールドスイッチ１６８を図示する。ＡＰＬフィールドスイッチ１６８は、ＡＰＬフィールドスイッチ３０と同様であるが、フィールドデバイスが最初にチャネルポートに接続される場合に、フィールドデバイスのプロトコルを検出するためのプロトコル検出回路を含まない。電流計が排除されることができる。非ＡＰＬフィールドデバイスをポートチャネルに取り付ける場合には、ユーザは、フィールドデバイスのＡＰＬフィールドスイッチへの接続を完了するために、プロトコルアダプタ１３８又はプロトコルアダプタ１６２のような互換性のあるプロトコルアダプタをチャネルのプロトコルアダプタコネクタ７２に挿入しなければならない。プロトコルアダプタは、コントローラ９０がプロトコルに基づいてチャネル電流制限装置の適切な電力状態を設定することを可能にするために、前述されたように、その存在及びプロトコルをコントローラに通信するための通信線セグメントを含むことができる。

電力アダプタパススルー８２が設置されたポートチャネルにＡＰＬフィールドデバイスを取り付ける場合には、ＡＰＬフィールドデバイス１６８は、フィールドデバイスの接続を検出し、プロトコルアダプタが設置されていないことを判断することができ、ＡＰＬフィールドデバイスの設置を確認することができ、そして、チャネル電流制限装置の電力状態を、ポートのデフォルトの電力クラスに関連付けられた電力状態に設定することができる。

ＡＰＬフィールドスイッチ１６８を使用する場合には、ユーザは、フィールドデバイスをＡＰＬフィールドスイッチに取り付ける前に、フィールドデバイスのプロトコルを識別又は検証するために、プロトコル検出を利用したい場合がある。図２１は、図２２に示されるプロトコル検出回路を包含するバッテリ駆動のハンドヘルドプロトコル検出ツール１７０を図示する。検出ツールは、ＡＰＬフィールドスイッチ３２におけるプロトコル検出回路１０２と同様に、選択可能に接続可能なプロトコル検出回路１０２を包含する。プロトコル検出回路１０２は、ＡＰＬフィールドスイッチ３２におけるチャネル５６と同様のＡＰＬチャネル５６に接続されるが、プロトコルアダプタコネクタなしで２線式ポート６２まで連続的に延伸する。ツールは、ＡＰＬフィールドスイッチ３０について前述されたようにフィールドデバイスを判断するコントローラ９０を有する。

ユーザは、２線式スパーＳを使用してフィールドデバイスＤをポート６２に接続する。ツールのコントローラ９０は、図１２及び図１３に示されるように、そのプロトコル検出ルーチンを経る。プロトコル検出結果は、ツールのディスプレイに表示され、且つ／或いはスマートフォン、タブレット、コンピュータ、等への有線又は無線接続を経由して報告されることができる。

本開示によるリレーは、アナログリレー、トランジスタリレー、機械リレー、又は均等物であってもよい。導電体であるデータ線は、コマンド及び応答を含むデータを、データ線がデータを受信するフィールドデバイスプロトコルに準拠する電気信号として送信することができる。

本開示は、詳細に説明された１つ以上の事例的な実施形態を含むが、１つ以上の実施形態は、それぞれ改良可能であり、本開示の範囲は、本明細書に記載される正確な詳細に限定されず、材料の選択、サイズ、プロトコル検出回路の数、プロトコル検出回路に関連付けられたフィールドデバイスプロトコル、等の変更、並びに添付の特許請求の範囲に含まれるこのような変更及び改変（但し、これらに限定されない）を含む、当業者には明らかであろうこのような改良を含むことが理解される。

Claims (40)

1. コントローラによって実行されるフィールドデバイスの自動プロトコル検出のための方法であって、前記コントローラは、前記フィールドデバイスがデータ線を含むチャネルに取り付けられる場合に、格納された命令を実行し、前記チャネルは、前記チャネルデータ線を介してコマンド及びコマンド応答を含むデータ通信を前記フィールドデバイスに送信し、且つそれを前記フィールドデバイスから送信するように構成され、前記方法は、１つ以上のプロトコル検出回路のセットを利用し、各プロトコル検出回路は、それぞれのフィールドデバイスプロトコルと互換性があり、前記チャネルデータ線に接続される場合に前記チャネルデータ線を介して前記コントローラにデータに送信し、且つそれからデータを送信することができ、各プロトコル検出回路は、前記チャネルデータ線に接続されず、
   （ａ）他のプロトコル検出回路を前記チャネルデータ線から切断した状態で維持しながら、前記プロトコル検出回路のセットのうちの第１のプロトコル検出回路を前記チャネルデータ線に接続するステップと、
   （ｂ）前記取り付けられたフィールドデバイスが前記第１のプロトコル回路のプロトコルと互換性があるか否かを判断するステップと、
   （ｃ）ステップ（ｂ）において、前記取り付けられたフィールドデバイスが前記第１のプロトコル検出回路のプロトコルと互換性があると判断されると、前記フィールドデバイスを、前記接続されたプロトコル検出回路に関連付けられたプロトコルを有するものとして識別し、前記方法を終了するステップと、
   （ｄ）ステップ（ｂ）において、前記フィールドデバイスが前記第１のプロトコル検出回路のプロトコルと互換性がないと判断されると、
   （ｅ）前記取り付けられたプロトコル検出回路を前記コントローラ及び前記チャネルデータ線から切断するステップと、
   （ｆ）前記セットにおいて前記チャネルデータ線にまだ接続されていないプロトコル検出回路が残っているか否かを判断するステップと、
   （ｇ）ステップ（ｆ）において、前記チャネルデータ線にまだ接続されていないプロトコル検出回路が残っていないことが判定されると、前記フィールドデバイスを、未確認のプロトコルを有するものとして識別し、前記方法を終了するステップと、
   （ｈ）ステップ（ｆ）において、前記チャネルデータ線にまだ接続されていない１つ以上のプロトコル検出回路があると判断されると、前記第１のプロトコル検出回路の代わりに、前記チャネルデータ線にまだ接続されていない次のプロトコル検出回路でステップ（ａ）から始まる方法を繰り返すステップと
   に進むステップと
   を含む方法。
2. ステップ（ｂ）は、
   （ｉ）前記第１のプロトコル検出回路を介して前記コントローラから前記取り付けられたフィールドデバイスにコマンドを送信するステップと、
   （ｊ）前記フィールドデバイスが前記コマンドに応答したか、或いは前記コマンドに応答しなかったかを判断するステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記チャネルは、電源に接続された電力線を備え、それによって、前記フィールドデバイスは、前記チャネルに接続される場合に、前記チャネル電力線を介して前記電源から電力を受信することができ、
   （ｉ）ステップ（ａ）を実行する前に、前記フィールドデバイスが前記チャネル電力線を介して電流を引き込むか否かを判断するステップと
   （ｊ）ステップ（ｉ）において、前記フィールドデバイスが前記チャネル電力線を介して電流を引き込んでいないと判断されると、前記プロトコル検出回路のセットにデータのみのプロトコル検出回路を含み、前記プロトコル検出回路のセットから電力及びデータのプロトコル検出回路を除くステップと、
   （ｋ）ステップ（ｉ）において、前記フィールドデバイスが前記チャネル電力線を介して電流を引き込んでいると判断されると、前記プロトコル検出回路のセットに電力及びデータのプロトコル検出回路を含み、前記プロトコル検出回路のセットからデータのみのプロトコル検出回路を除くステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. （ｎ）ステップ（ｉ）において、前記フィールドデバイスが前記チャネル電力線を介して電流を引き込んでいないと判断されると、電力が前記チャネル電力線を介して前記フィールドデバイスに送信されるのを阻止するために、前記フィールドデバイスを前記電源から切断するステップ
   を含む、請求項３に記載の方法。
5. 電流制限装置が、前記電流電力線に配置され、前記電流制限装置は、前記方法の実行中に、前記電力線を流れる最大電流を最小安全電流に制限する、請求項１に記載の方法。
6. 前記電流制限装置は、前記電流制限装置を流れることができる前記最大電流を選択的に変化させることを可能にする、選択可能に調整可能な電流制限装置であり、
   （ｉ）前記接続されたフィールドデバイスのプロトコルを識別した後、前記チャネル電力線を通過することができる前記最大電流を増加させるために、前記電流制限装置を調整するステップ
   を更に含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記１つ以上のプロトコル検出回路は、前記チャネルデータ線と並列に接続され、各プロトコル検出回路は、前記チャネルデータ線に配置された通常は開いているリレーを備え、
   ステップ（ａ）は、
   （ｉ）前記第１のプロトコル検出回路の前記リレーを閉じ、それによって、前記第１のプロトコル検出回路を前記チャネルデータ線に接続するステップ
   を含み、
   ステップ（ｅ）は、
   （ｊ）ステップ（ａ）において閉じられた前記リレーを開き、それによって、前記第１の保護回路を前記チャネルデータ線から切断するステップ
   を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記チャネルは、複数の同様のチャネルのうちの１つであり、前記１つ以上のプロトコル検出回路は、前記複数のチャネルの各チャネルデータ線に並列に接続され、各チャネルデータ線は、前記チャネルデータ線に配置された通常は開いているリレーを備え、
   ステップ（ａ）は、
   （ｋ）前記フィールドデバイスに取り付けられた前記チャネルの前記チャネルデータ線における前記リレーを閉じ、それによって、前記チャネルデータ線を前記１つ以上のプロトコル検出回路に接続するステップ
   を含み、
   前記方法は、更に
   （ｌ）前記取り付けられたフィールドデバイスのプロトコルを検出した後、又はその検出に失敗した後、前記フィールドデバイスに取り付けられた前記チャネルの前記チャネルデータにおける前記閉じられたリレーを開き、それによって、前記チャネルデータ線を前記１つ以上のプロトコル検出回路から切断するステップ
   を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記チャネルは、前記１つ以上のプロトコル検出回路の何れにも関連付けられていないプロトコルと互換性のあるデータを送信するように構成され、
   （ｉ）ステップ（ａ）を実行する前に、前記チャネルデータ線を介して前記取り付けられたフィールドデバイスにコマンドを送信するステップと、
   （ｊ）ステップ（ｋ）に応答して、前記フィールドデバイスが前記コマンドに応答したか、或いは前記コマンドに応答しなかったかを判断するステップと、
   （ｋ）ステップ（ｊ）において、前記フィールドデバイスが前記コマンドに応答したと判断されると、前記フィールドデバイスプロトコルを前記チャネルのプロトコルとして識別し、前記方法を終了するステップと、
   （ｌ）ステップ（ｊ）において、前記フィールドデバイスが前記コマンドに応答しなかったと判断されると、ステップ（ａ）に進むステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記チャネルは、電源に接続された電力線を含み、それによって、フィールドデバイスが、前記チャネルに接続される場合に、且つ前記第１のプロトコル検出回路でステップ（ａ）を実行する前に、前記チャネル電力線を介して前記電源から電力を受信することができ、
    （ｉ）前記チャネル電力線を流れる電流の段階的変化を検出するステップと、
    （ｊ）前記段階的変化の検出に応答して、前記コントローラにステップ（ａ）を自動的に開始させるステップと
    を含む、請求項１に記載の方法。
11. プロセス制御ネットワークにおいて使用可能なフィールドデバイスのプロトコルの自動検出のための回路であって、
    １つ以上のプロトコル検出回路であって、各プロトコル検出回路は、それぞれのフィールドデバイスプロトコルと互換性があり、前記プロトコル検出回路を介して前記プロトコルに準拠するデータを送信することができ、各プロトコル検出回路は、前記プロトコル検出回路を開く開状態と、前記プロトコル検出回路を介して電気的導通を維持する閉状態との間で動作可能なリレーを備える、１つ以上のプロトコル検出回路と、
    ポートから延伸するチャネルであって、前記ポートは、プロトコル検出のためにフィールドデバイスを前記チャネルに取り付けるように構成され、前記ポートに接続されたデータ線を備え、データを表す電流を前記ポートに送信し、且つそれを前記ポートから送信するように構成されたチャネルと、
    前記プロトコル検出回路を前記チャネルデータ線に順次接続するためのプロトコル検出アセンブリと
    を備え、前記プロトコル検出アセンブリは、
    前記プロトコル検出回路を開く開状態と前記プロトコル検出回路を閉じる閉状態との間で動作可能なリレーを備える各プロトコル検出回路であって、前記チャネルデータ線は、前記１つ以上のプロトコル検出回路の各々と並列に接続され、それによって、前記プロトコル検出回路における前記リレーが閉じている場合に、前記プロトコル検出回路はポートに接続される、各プロトコル検出回路と、
    プロトコル検出を実行するためにメモリに格納されたコンピュータ命令を実行することができるコントローラであって、前記コントローラは、前記１つ以上のプロトコル検出回路の各々に接続され、前記コントローラは、前記１つ以上のプロトコル検出回路の各リレーに接続され、前記コントローラは、前記プロトコル検出回路の前記リレーを開閉することによって、前記１つ以上のプロトコル検出回路の各々を前記チャネルデータ線に順次接続し、且つそれを前記チャネルデータ線から順次切断することができ、前記ポートに接続されている前記１つ以上のプロトコル検出回路の各々を介して、前記ポートに接続されたフィールドデバイスとの通信を試みることができるコントローラと
    を備え、前記プロトコル検出回路は、前記１つ以上のプロトコル検出回路のうちの１つを介して前記フィールドデバイスとの通信が成功すると、前記ポートに接続された前記フィールドデバイスのプロトコルを検出することができる、回路。
12. 前記チャネルは、電源に接続された電力線を備え、前記電力線は、前記ポートに取り付けられたフィールドデバイスに給電するために、前記電源から前記ポートに電力を送信することができる、請求項１１に記載の回路。
13. 前記チャネルデータ線及び前記チャネル電力線は、プロトコルアダプタコネクタが配置された共通線セグメントを介してデータ及び電力を送信する、請求項１２に記載の回路。
14. 前記プロトコルアダプタコネクタに取り外し可能に取り付けられ、前記共通線セグメントを閉じるパススルーコネクタを備える、請求項１３に記載の回路。
15. 前記プロトコルアダプタコネクタに取り外し可能に取り付けられたプロトコルアダプタを備え、前記プロトコルアダプタは、前記プロトコルアダプタを介して送信されているデータを２つの異なるフィールドデバイスプロトコル間で変換するように構成されている、請求項１３に記載の回路。
16. 前記プロトコルアダプタは、前記チャネル電力線を介して送信された電力を、前記プロトコルアダプタを介して送信する、請求項１５に記載の回路。
17. 前記プロトコルアダプタは、前記電力線を開き、前記電力線を介する前記ポートへの電力送信を阻止する、請求項１５に記載の回路。
18. 前記プロトコルアダプタは、前記プロトコルアダプタコネクタに挿入される場合に前記コントローラに接続し、前記コントローラに前記プロトコルアダプタのプロトコルを通知する、請求項１５に記載の回路。
19. 前記プロトコル検出アセンブリは、前記チャネル電力線に配置された電流計を備え、前記コントローラは、前記電流計に接続され、前記チャネル電力線を介する電流及び電流の変化を検出するために、前記電流計を使用することができる、請求項１２に記載の回路。
20. 前記コントローラは、前記電力線を流れる電流の段階的変化を検出すると、プロトコル検出を開始する、請求項１９に記載の回路。
21. 前記チャネル電力線に配置されたリレーを備え、前記コントローラは、前記リレーに接続され、前記チャネル電力線を開閉するために前記リレーを開閉することができる、請求項１２に記載の回路。
22. 前記コントローラは、フィールドデバイスが前記ポートに接続されている場合に、前記コントローラが電流が前記チャネル電力線を流れていないことを検出すると、前記チャネル電力線のリレーを開くことができる、請求項２１に記載の回路。
23. 前記チャネル電力線に配置された選択的に調整可能な電流制限装置を備え、前記コントローラは、前記電流制限装置に接続され、前記電流制限装置を作動させることなく前記チャネル電力線を流れることができる最大電流を選択的に変化させるために、前記電流制限装置を調整することができ、前記コントローラは、フィールドデバイスが前記ポートに接続されていない場合に、前記電流制限装置を最小安全電流状態にするように構成されている、請求項１２に記載の回路。
24. 前記プロトコル検出アセンブリは、前記１つ以上のプロトコル検出回路の各々を介して前記ポートに接続されたフィールドデバイスにコマンドを発行し、前記１つ以上のプロトコル検出回路の各々を介して前記コマンドに対する前記フィールドデバイスからの応答を受信することができる前記コントローラを備える、請求項１１に記載の回路。
25. 前記チャネルは、複数の同様のチャネルのうちの１つであり、前記複数のチャネルの各チャネルの前記データ線は、前記１つ以上のプロトコル検出回路の各々と並列に接続され、
    前記プロトコル検出回路は、前記複数のチャネルの各データ線が前記１つ以上のプロトコル検出回路と接続されるように配置されたチャネル接続リレーを備え、
    前記コントローラは、前記複数のチャネルの各チャネルの各チャネル接続リレーに接続され、前記コントローラは、チャネルの前記チャネル接続リレーを、フィールドデバイスが前記チャネルに接続されている場合に閉じ、前記コントローラが前記接続されたフィールドデバイスのプロトコルを検出した後、又はその検出に失敗した後、前記チャネルの前記チャネル接続リレーを開くことができる、請求項１１に記載の回路。
26. 各チャネルの前記データ線は、イーサネットスイッチから前記チャネルポートまで延伸する、請求項２５に記載の回路。
27. イーサネットスイッチから前記ポートまで延伸する前記チャネルデータ線を備える、請求項１１に記載の回路。
28. 請求項１１～２７の何れか一項に記載の回路を備えるフィールドスイッチであって、１つ以上のフィールドデバイスをプロセス制御ネットワークに接続するように構成されているフィールドスイッチ。
29. 前記フィールドスイッチは、ＡＰＬフィールドスイッチであり、前記ＡＰＬフィールドスイッチは、１つ以上のフィールドデバイスを２線式ＡＰＬトランクに動作可能に接続するように構成されている、請求項２８に記載のフィールドスイッチ。
30. 請求項１１～２４の何れか一項に記載の回路を備える、ハンドヘルドポータブルフィールドデバイスプロトコル検出ツール。
31. １つ以上のフィールドデバイスをプロセス制御ネットワークに接続するためのフィールドスイッチであって、
    前記フィールドスイッチをプロセス制御ネットワークに接続するように構成されたトランク端子と、
    前記フィールドスイッチに電力を送信するように構成された電力端子と、
    １つ以上の同様のチャネルであって、各チャネルはポートを備え、前記ポートは、フィールドデバイスを前記ポートに接続するように構成されたポート端子を備え、前記チャネルは、前記ポート端子と前記トランク端子及び前記電力端子との間で延伸し、前記ポートと前記トランク端子及び前記電力端子との間でデータを送信するように構成されている、１つ以上の同様のチャネルと
    を備え、前記１つ以上のチャネルの各チャネルは、前記チャネルに配置されたプロトコルアダプタコネクタを備え、前記プロトコルアダプタコネクタは、前記チャネルにプロトコルアダプタを取り外し可能に挿入するように構成され、それによって、前記プロトコルアダプタは、第１のフィールドデバイスプロトコルで前記フィールドスイッチに受信されたデータを、前記ポートに取り付けられた前記フィールドデバイスと通信するために第２のフィールドデバイスプロトコルに変換し、前記第２のプロトコルで前記フィールドデバイスから受信されたデータを、前記トランク端子に送信するために前記第１のプロトコルに変換する、フィールドスイッチ。
32. 前記複数のチャネルのうちの１つのチャネルのプロトコルアダプタコネクタに取り外し可能に受容されたプロトコルアダプタを備え、前記プロトコルアダプタは、第１のフィールドデバイスプロトコルで前記フィールドスイッチに受信されたデータを、前記チャネルポートに取り付けられたフィールドデバイスと通信するために第２のフィールドデバイスプロトコルに変換し、前記第２のプロトコルで前記フィールドデバイスから受信されたデータを、前記トランク端子に送信するために第１のプロトコルに変換するように構成されている、請求項３１に記載のフィールドスイッチ。
33. 前記プロトコルアダプタを受容する前記チャネルは、前記ポート端子に電力を送信する前記電力端子に接続された電力線を備え、前記プロトコルアダプタは、前記チャネルポートに電力を送信するために、前記チャネルを介して受信された電力を前記プロトコルアダプタを介して送信する、請求項３２に記載のフィールドスイッチ。
34. 前記プロトコルアダプタは、前記プロトコルアダプタコネクタに受容される場合に前記コントローラに接続し、前記プロトコルアダプタは、前記プロトコルアダプタのプロトコルを前記コントローラに対して識別するように構成されている、請求項３２に記載のフィールドスイッチ。
35. 前記１つ以上のチャネルの各チャネルは、電力線と、前記電力線に配置された選択可能に調整可能な電流制限装置とを備え、前記コントローラが、前記１つ以上のチャネルの各電流制限装置に接続され、前記コントローラは、前記電流制限装置が作動する前に前記電流制限装置を流れる最大電流を制限する、前記電流制限装置の各々の最大電流制限を選択的に設定することができる、請求項３１に記載のフィールドスイッチ。
36. 前記コントローラは、前記チャネルがフィールドデバイスに接続されていない場合に、前記１つ以上のチャネルの各チャネルの前記電流制限装置を安全最小電流状態に設定する、請求項３５に記載のフィールドスイッチ。
37. チャネルに取り付けられたフィールドデバイスのフィールドデバイスプロトコルが前記コントローラに識別される場合に、前記コントローラは、前記チャネルの前記電流制限装置の電流制限を、前記識別されたフィールドデバイスプロトコルに準拠する最大電流まで増加させる、請求項３６に記載のフィールドスイッチ。
38. 各電流制限装置は、電子ヒューズ、定電流制限回路、フォールドバック電流制限回路、及び異なる最大電流容量を有するヒューズのアレイのうちの１つを備え、前記ヒューズのアレイの各ヒューズは、前記コントローラに接続されたリレーと直列であり、前記コントローラは、前記ヒューズのうちの１つを前記チャネル電力線に選択的に挿入するために、前記リレーを開閉することができる、請求項３５に記載のフィールドスイッチ。
39. 各電流制限装置は、前記ヒューズのアレイを備え、前記ヒューズのアレイの各ヒューズは、開いた後に自動的に閉じるヒューズである、請求項３８に記載のフィールドスイッチ。
40. 前記１つ以上のチャネルの各チャネルの前記データ線は、イーサネットスイッチから前記チャネルポートまで延伸する、請求項３１に記載のフィールドスイッチ。

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