JP5500774B2 - プロセス制御システム入・出力を構成するための方法と装置 - Google Patents

プロセス制御システム入・出力を構成するための方法と装置 Download PDF

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Description

本開示は、一般にプロセス制御システムに関し、より具体的にはプロセス制御システムの入力と出力を構成するための方法および装置に関する。
化学薬品処理工程、石油精製、製薬工程、紙・パルプ加工工程及び／又はその他の製造工程において使用されるようなプロセス制御システムは、一般にアナログ、デジタル又はアナログ・デジタル混在通信信号及び／又はプロトコルを介して通信するように構成された少なくとも一つのホスト（例えば、オペレーターワークステーション）および一つ又は複数のプロセス制御装置（例えば、フィールド装置）に通信可能に連結された一つ又は複数のプロセスコントローラを含んでいる。フィールド装置は、例えば装置コントローラ、バルブ、バルブアクチュエータ、バルブポジショナ、スイッチ、トランスミッタ（例えば、温度、圧力、流量および化学成分用のセンサ）及び／又はこれらのいかなる組合せでありえ、バルブの開閉やプロセス・パラメータの測定及び／又は推測などのプロセス制御システム内における機能を実行する。プロセスコントローラは、フィールド装置により生成されたプロセス計測及び／又はフィールド装置に関するその他の情報を示す信号を受信し、制御ルーチンを実施するためにこの情報を使用して、プロセス制御システムの動作を制御すべくバス及び／又はその他の通信回線を通してフィールド装置に送信される制御信号を生成する。
二地点間（例えば、フィールド装置バスに通信可能に連結された一つのフィールド装置）及び／又はマルチドロップ （例えば、フィールド装置バスに通信可能に連結された複数のフィールド装置）の配線接続構造をもつ二線式インターフェースを使用して、及び／又はワイヤレス通信によって、フィールド装置をプロセスコントローラに通信可能に連結しうる。フィールド装置のなかには、比較的単純な命令及び／又は通信（例えば、オン指令とオフ指令）を使用して動作するように構成されるものもいくつかある。それ以外のより複雑なフィールド装置は、さらに多くの命令（簡易コマンドを含むかもしれないし、含まないかもしれない）及び／又はさらに多くの通信情報を必要としうる。より複雑なフィールド装置の例としては、例えばHART（Highway Addressable Remote Transducer：ハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ）通信プロトコルを使用してアナログ値に重畳されたデジタル通信によりアナログ値を通信しうるものがある。フィールド装置のなかには、すべてにおいてデジタル通信（例えば、FOUNDATION Fieldbus通信プロトコル）を使用しうるものもいくつかある。
プロセス制御システムでは、一般にI／Oゲートウェイの入・出力（I／O）カード及び／又はI／Oポート、および各々の通信媒体（例えば、二線式ケーブル、ワイヤレス・リンク、及び／又は光ファイバー ）を介してフィールド装置がプロセスコントローラに連結される。よって、プロセスコントローラ（複数可）に対して複数のフィールド装置を通信可能に連結する際に複数の通信媒体が必要となる。多くの場合フィールド装置に連結された複数の通信媒体は、一つ又は複数のフィールド中継ボックスを通じてルーティングされる。またフィールド中継ボックスでは、一つ又は複数のI／Oカードを介してフィールド装置をプロセスコントローラ（複数可）に通信可能に連結するために使用されている各々の多芯ケーブルの通信媒体（例えば、各々の二線式導線）に複数の通信媒体が各々連結される。
通常 データハイウェイ及び／又は通信ネットワークを通じて、フィールド装置及び／又はプロセスコントローラ（複数可）からの情報が、一つ又は複数のその他のハードウェア装置（オペレーターワークステーション、パーソナルコンピュータ、データヒストリアン、報告書作成ルーチン、集中化データベースなど）にとって利用可能なものとされる。一般に、このような装置は、制御室及び／又はその他の比較的厳しい工場環境から離れた場所に設置される。例えば、プロセス制御ルーチン（複数可）の設定変更、プロセスコントローラ及び／又はフィールド装置内の制御モジュール動作の修正変更、工程（複数可）の現状表示、フィールド装置及び／又はコントローラにより生成された警告アラームの表示、人員をトレーニング及び／又はプロセス制御ソフトウェアをテストする目的で行う工程（複数可）の動作のシミュレーション、構成用データベースの維持管理及び／又は更新するなどをはじめとするプロセス工場内の工程（複数可）に関する様々な機能のいずれかをオペレータが実行できるようにするアプリケーションは、これらのハードウェア装置により実行される。
一例として、Emerson Process Management社の法人であるFisher-Rosemount Systems社により販売されているDeltaV（登録商標）制御システムは、可能性としてプロセス工場内の様々な異なる位置に設置されている異なる装置内に格納された及び／又は異なる装置により実行される複数のアプリケーションをサポートしている。一つ又は複数のオペレーターワークステーションに存在する及び／又は一つ又は複数のオペレーターワークステーションにより実行される構成用アプリケーションは、ユーザがプロセス制御モジュールを作成及び／又は変更したり、及び／又はデータハイウェイ及び／又は通信ネットワークを介して専用プロセスコントローラにプロセス制御モジュールをダウンロードできるようにする。一般にこれらの制御モジュールは、受信した入力に基づいて制御方式内における機能を実行すべく及び／又は制御方式内におけるその他の機能ブロックに出力を提供すべく通信可能に連結された及び／又は相互に接続された機能ブロックにより構成される。構成用アプリケーションは、制御方式を定義することに加えて、各フィールド装置に対する特定のI／Oポート及び／又はI／Oチャネルの構成、割当て、及び／又は定義を可能にする。その後、プロセスコントローラおよびフィールド装置間の通信を図るために、フィールド装置のI／Oポート及び／又はI／Oチャネルがプロセスコントローラ及び／又はI／Oゲートウェイの中に構成される。
さらに構成用アプリケーションによって、例えばオペレータにデータを表示するための表示用アプリケーションに使用されるオペレータインタフェースをシステム構成エンジニア及び／又はオペレータが作成及び／又は変更することが可能になりうる、及び／又は、プロセス制御ルーチン内の設定点などの設定及び／又はパラメータをオペレータが変更することが可能になりうる。各プロセスコントローラ（そして場合によってはフィールド装置）は、実際のプロセス制御の機能性を実施するために割り当てられた制御モジュールを実行するコントローラ・アプリケーションを格納及び／又は実行する。例えば一つ又は複数のオペレーターワークステーションによって実行される表示用アプリケーションは、コントローラ・アプリケーションからデータハイウェイを介してデータを受信する、及び／又は、複数の異なる表示ビューのいずれか（例えばオペレータ用表示ビュー、エンジニア用表示ビュー、技術員用表示ビューなど）を提供しうるユーザーインタフェースを使用するプロセス制御システム担当エンジニアおよびオペレータ、又はその他のユーザに対してこのようなデータを表示する。データヒストリアン・アプリケーションは、一般に、データハイウェイを介して提供されるデータのうちのいくつか又はすべてを収集及び／又は格納するデータヒストリアン装置に格納され、及び／又はそれにより実行される。構成用データベースアプリケーションは、現行プロセス制御ルーチン構成（複数可）及び／又はそれに関連するデータを格納するためにデータハイウェイに通信可能に連結されたさらに別のコンピューターにおいて実行しうる。あるいは、構成用アプリケーション（複数可）、表示アプリケーション（複数可）、データヒストリアン・アプリケーション（複数可）、構成用データベース（複数可）及び／又は構成用データベースアプリケーション（複数可）は、いかなる数のワークステーション（例えば、単一のワークステーションを含む）に配置しうる、及び／又はそれにより実行しうる。
プロセス制御システムの入力及び／又は出力を構成する方法および装置を開示する。
プロセス制御装置（例えば、フィールド装置）をI／Oゲートウェイに電気的に連結するところの、且つフィールド装置のフィールド装置タグを付けてプログラムできるところの、及び／又は、フィールド装置用のフィールド装置タグを自動的に取得できるところの、入・出力（I／O）装置（例えば、I／Oスライス〈入出力範囲限定機構〉）が採用される。フィールド装置タグは、フィールド装置のタイプ及び／又はフィールド装置に対して割り当てられた名称（すなわちタグ）を含む論理構成体である。例えば、インストーラ（据付け担当者）（ｉｎｓｔａｌｌｅｒ）は、I／Oスライスに対して電気的に連結される（すなわち有線接続される）フィールド装置のタグをI／Oスライスにプログラムすることができる。加えて、又はその代わりとして、スマート・フィールド装置（例えば、Fieldbus装置）はタグを付けてプログラムすることができ、I／Oスライスは直接スマート・フィールド装置からタグを自動的に取得することができる。このようなフィールド装置タグは、特定のI／Oポート及び／又はI／Oチャネルに対する、特定の制御モジュール（例えば、モジュール・クラスオブジェクト）に対するフィールド装置の関連を自動化するために使用される。I／Oゲートウェイは、該I／OゲートウェイのI／Oポート及び／又はI／Oチャネルに電気的に連結されるI／Oスライス（およびそれらの関連するフィールド装置タグ）を検知するために使用される。該検知されたフィールド装置タグは、前もってプロセス制御モジュールに構成されているフィールド装置タグと該検知されたフィールド装置タグとを比較する構成用アプリケーションに提供される。一致するものが識別及び／又は検索された場合、一致するフィールド装置のために検知されたI／Oポート及び／又はI／Oチャネルが自動的にプロセス制御モジュールに対して関連付けられ、それによって、それの意図するフィールド装置（複数可）に自動的にプロセス制御モジュールを連結することになる。
加えて、又はその代わりとして、特定のI／Oポート及び／又はI／Oチャネルに対するフィールド装置の以前からの構成を検証するためにもフィールド装置タグを使用することができる。I／Oゲートウェイは、該I／OゲートウェイのI／Oポート及び／又はI／Oチャネルに通信可能に連結されるI／Oスライス（およびそれらの関連するフィールド装置タグ）を検知するために使用される。該検知されたフィールド装置タグは、前もってプロセス制御モジュールに構成されているフィールド装置タグと検知されたフィールド装置タグとを比較する構成用アプリケーションに提供される。一致するものが識別及び／又は検索された場合、該検知されたフィールド装置のために検知されたI／Oポート及び／又はI／Oチャネルが、前もってフィールド装置の制御モジュールに構成されているI／Oポート及び／又はI／Oチャネルと比較される。I／Oポート及び／又はI／Oチャネルが一致しないと、オペレータ及び／又は据付け担当者に通知を出すことが可能であり、それによって、フィールド装置が正しいI／Oスライスに対して電気的に連結されるようにすることができる。プロセス制御システムのI／Oの不一致は、構成用アプリケーションユーザーインタフェースを介して示すことができる、及び／又はI／Oスライス上のエラー・インジケータ（例えば、発光ダイオード（LED））を介して示しうる。加えて、又はその代わりとして、このような構成済フィールド装置タグと検知されたフィールド装置タグとの照合は、I／Oゲートウェイを使ってその不一致を該検知されたI／Oスライス（及び／又はそれに相当するような構成用アプリケーションに備えられているエラーの指標）に表示するようにしても行うことができる。いずれの場合も、各フィールド装置タグに対して割り当てられたI／Oポート及び／又はI／Oチャネルをを含む構成でI／Oゲートウェイが装着される。ダウンロードされた構成については、いかなる不一致を識別するために、検知されたフィールド装置タグ、I／OポートおよびI／Oチャネルと比較される。
以下、数多く存在する構成部分のなかでもとりわけハードウェア上で実行されるソフトウェア及び／又はファームウェアを例にとって例示的な機器および方法を説明するが、このような実施例は単に本発明の実施形態を例示するものに過ぎず、よって、本発明を限定するものであると見なされるべきでない、ということをここに述べておく。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェア構成素子のいずれか又はすべては、ハードウェアにおいてのみ、又はソフトウェアにおいてのみ、あるいはハードウェアとソフトウェアのいかなる組み合わせにて具体化できるものとして考慮すべきである。しかるべく、以下に例示的な装置および方法を記載するが、通常の技術を有する当業者ならばここに開示される実施例が当該機器および方法を実施するための唯一の方法ではないことは一目瞭然のはずである。
図１は、制御室１１０、プロセスコントローラ区域１２０、成端区域１３０および一つ又は複数のプロセス区域（図１にはそのうち二つが１４０と１５０の参照番号で図示されている）を含む例示的なプロセス制御システムの概略図である。図１の例示的な制御室１１０は、人間が安全にアクセスできる環境の範囲内に一つ又は複数のワークステーション（図１にはそのうちの一つが１１２の参照番号で図示されている）を含んでいる。図１の例示的なワークステーション１１２は、ユーザ（例えば、エンジニア、オペレータ、など）が（例えば、変数値やプロセス制御機能などを変更することによって）プロセス制御システムの動作を構成及び／又は制御するために利用及び／又はアクセスすることができるユーザ・アプリケーション（例えば、構成用アプリケーション）を実施及び／又は実行する。
図１の例示的なワークステーション１１２は、例示的なプロセス制御システムの入・出力を構成するためにも使用される。一例として、Emerson Process Management社の法人であるFisher-Rosemount Systems社により販売されているDeltaV（登録商標）制御システムは、モジュール及び／又はユニット・クラスオブジェクトを使用してプロセス制御機能の構成をサポートする。フィールド装置タグは、このようなオブジェクトの構成中に、各オブジェクトの各入力及び／又は出力ブロックにより構成される（例えば、関連付けられる）。本稿で用いられている「フィールド装置タグ」とは、フィールド装置のタイプを識別する情報を含んでいる論理構成体およびフィールド装置に対して割り当てられた名称（すなわち「タグ」）である。いくつかの実施例では、I／Oゲートウェイの特定の入・出力（I／O）口及び／又はI／Oチャネルにフィールド装置タグを割り当てることが構成作業の中に含まれている。別の実施例では、以下より詳細に説明されているように、I／Oゲートウェイの特定のI／Oポート及び／又はI／Oチャネルに対するフィールド装置タグの束縛（ｂｉｎｄｉｎｇ）及び／又は関連付け作業が自動的に達成される。オブジェクトの構成にI／Oポート及び／又はI／Oチャネルへのフィールド装置タグの割当てが含まれる場合、下記されるようにフィールド装置タグを使用してI／Oポート及び／又はI／Oチャネルへのフィールド装置の実際の配線引き回しに対してI／Oポート及び／又はI／Oチャネルの構成上の割当てを検証できる。例えば、スプレッドシート、コンマ区切り形式及び／又は拡張マークアップ言語規約（XML）ファイルといった形式で機器リストをインポートすることにより制御モジュールを処理するようにフィールド装置タグを構成することができる。このような機器リストは、付属フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに対応する装置タグを付けてI／O装置（例えば、I／Oスライス）を構成するためにも使用しうる。
プロセス制御システム用のモジュールオブジェクト一式を構成するための例示的な方法としては、「Module Class Objects in a Process Plant Configuration System（仮訳：プロセス工場構成システムにおけるモジュール・クラスオブジェクト）」と題される米国特許第７,０４３,３１１号、そして「Methods and Module Class Objects to Configure Equipment Absences in Process Plants（仮訳：プロセス工場における設備の欠如を構成するための方法およびモジュール・クラスオブジェクト）」と題される米国特許出願第１１／５３７,１３８号（２００６年９月２９日出願）に記載されるものが挙げられる。なお、該米国特許第７,０４３,３１１号および該米国特許出願第１１／５３７,１３８号はそれぞれここに参照することによりその全体が本稿に援用されるものとする。
図１の例示的なプロセス区域１４０および１５０はそれぞれ一つ又は複数のプロセス制御装置（例えば、フィールド装置）１４２Ａ〜Ｃおよび１５２Ａ〜Ｃを各々含み、該一つ又は複数のプロセス制御装置は、特定のプロセス（例えば、化学薬品処理工程、石油精製、製薬工程、紙・パルプ加工工程、など）の実行と関連した動作（例えば、バルブの制御、モーターの制御、ボイラの制御、監視、測定、パラメータ、など）を実行する。過酷な環境条件（例えば、温度が比較的高温、毒素が空気中に浮遊する、放射能レベルが危険レベルにある、など）が理由で人間がプロセス区域１４０および１５０のうちの一つ又は両方にアクセスできない場合もある。
図１の例示的なプロセスコントローラ区域１２０には、例示的なワークステーション１１２に通信可能に連結され且つ一つ又は複数のI／Oゲートウェイ（図１にはそのうち一つが１２４の参照番号で図示されている）を介して例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに通信可能に連結された一つ又は複数のプロセスコントローラ（図１にはそのうちの一つが１２２の参照番号で図示されている）が含まれている。図１の例示的なI／Oゲートウェイ１２４は、該I／Oゲートウェイ１２４を一つ又は複数の配線引き回しキャビネット（図１にはそのうち一つが１３２の参照番号で図示されている）に通信可能に連結する一つ又は複数のI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂを含んでいる。図１の例示的なI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂは、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃから受信した情報を、プロセスコントローラ１２２と互換性をもつ信号、形式及び／又はプロトコルに翻訳する、及び／又は、プロセスコントローラ１２２からの情報を、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃと互換性をもつ信号、形式及び／又はプロトコルに翻訳する。図１に示されるように、各I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂは、二つ以上のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの入力及び／又は出力信号を処理できる。このように、I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂの各々は、異なるフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃを、I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂの異なるI／Oチャネルへと割り当てる。
図１の例示的なI／Oゲートウェイ１２４は例示的なプロセスコントローラ１２２とは別々に示されているが、プロセスコントローラ１２２がI／Oゲートウェイ１２４を実施するようにしても良い。また、プロセスコントローラ１２２はいかなる数のI／Oゲートウェイ１２４、及び／又はいかなる数及び／又はいかなるタイプのI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂを実施しうる。
図１の例示的なプロセスコントローラ１２２は、例示的なワークステーション１１２を介して構築及び／又は構成された一つ又は複数のプロセス制御法及び／又はルーチンを実行することによりフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの制御を自動化する。例示的なプロセス実施法及び／又はルーチンには圧力センサ・フィールド装置（例えば、例示的なフィールド装置１５２Ａ）を使用して圧力を測定すること、そして該圧力測定に基づいて流体制御バルブ（図示せず）を開く又は閉じるようにバルブポジショナ（例えば、例示的な装置１５２Ｂ）に対して自動的に指令を送信することが関与する。フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃを正しく制御するために、例示的なプロセスコントローラ１２２および例示的なI／Oゲートウェイ１２４は、どのフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜ＣがI／Oゲートウェイ１２４でI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂのどちらに対して（及び／又はI／Oポート１２６Ａ，１２６ＢのどのI／Oチャネルに対して）電気的に及び／又は通信可能に連結するかを指定するパラメータを伴って構成される。
図１の例示的な成端区域１３０には、プロセスコントローラ１２２がプロセス区域１４０と１５０の一つ又は複数において一つ又は複数のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃと通信することを可能にする例示的な配線引き回しキャビネット１３２が含まれている。特に図１の例示的な配線引き回しキャビネット１３２は、例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃと例示的なI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂの一つ又は複数の間で信号を翻訳、マーシャリング、整理、又はルーティングするために使用される複数のI／Oスライス（図１にはそのうち六つが１３４Ａ〜Ｆの参照番号で図示されている）を含んでいる。図１の例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは、通信可能に連結されているフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃについての情報を使ってプログラムできる、及び／又はそれを自動的に取得することができるスマート装置である。例えば、例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは、連結されたフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃのタイプを識別するための数値及び／又は文字列、およびフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃを独自に識別する論理名及び／又は装置タグを格納するように構成される。例えば、例示的なI／Oスライス１３４Ａは、例示的なフィールド装置１４２Ａを「ＴＴ−１０１」の装置タグを有する温度トランスミッタとして識別する情報を含んでいる。
上記のように、制御モジュールの入力及び／又は出力ブロックを特定のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに対して論理的に関連付ける及び／又は割り当てるために装置タグが使用される。いったん装置タグが特定のI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂ及び／又はI／Oチャネルと関連付けられると、フィールド装置は制御モジュールに束縛状態になる。このようなプロセス制御システムにおけるI／Oの束縛は、例示的なI／Oゲートウェイ１２４でのI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆ及び／又はフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの検出に基づいて自動的に生じうる。加えて、又はその代わりとして、このような束縛はプロセス制御モジュールの構成中にも生じうる。制御モジュールの構成中に束縛が生じると、例示的なI／Oゲートウェイ１２４は、I／Oゲートウェイ１２４に連結されているI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆ及び／又はフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃ を検知するために使用することができ、それによって、各々のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに対してプロセス制御モジュールの適切な束縛の検証を可能にする。
図１の例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの装置タグを付けてハンドヘルド型プログラム作成機構及び／又はタグ付け機構１６０によりプログラムすることができる。図１の例示的なタグ付け機構１６０を、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに通信可能に連結し、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに情報（例えば、フィールド装置のタイプおよびフィールド装置タグ）をプログラムするために使用しうる。場合によっては、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの各々がI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに配線されているとしてI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆをプログラムするが、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜ＣをI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに配線する際およびI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆをプログラムする際はいかなる順序によっても行いうる。加えて、又はその代わりとして、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは、スマート・フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃ（例えば、Fieldbus装置）の装置タイプ及び／又は論理タグをスマート・フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃから直接且つ自動的に取得することができる。
配線引き回しキャビネット１３２でどのI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆがどの装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに接続されるかを示すために、図１の例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆの各々には成端ラベラー１３６が備えられている。電子表示ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ））と、どのフィールド装置又は装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃがその成端ラベラー１３６に対応するI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに接続されているのかを判断するための構成部分が成端ラベラー１３６には含まれている。例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆ及び／又は例示的なラベラー１３６には、状態情報（例えば、装置タグの不一致）を表示するためにいかなる数及び／又はいかなるタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）も含みうる。加えて、又はその代わりとして、成端ラベラー１３６は、電子表示ディスプレイではなく従来のワイヤ・マーキングシステムを実施しても良い。また、成端ラベラー１３６は、電子表示ディスプレイを実施する代わりに、該実施例として挙げられるタグ付け機構１６０などの通信可能に連結された装置に表示するように情報及び／又はデータを提供するようにしても良い。
例示的な実施形態のいくつかにおいては、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆの代わりに配線引き回しキャビネット１３２に及び／又はそれの上に表示ディスプレイ１３６及び／又はLEDを取り付けても良い。各々の表示ディスプレイ１３６は各々のI／Oスライス・ソケットと関連付けられている。このように、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆを配線引き回しキャビネット１３２から取り外す場合も、対応する表示ディスプレイ１３６を配線引き回しキャビネット１３２にそのまま残し、それ以降に接続及び／又は挿入されるI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆが使用するようにもできる。
配線引き回しキャビネット１３２を介して及び／又はI／Oポート１２６Ａ，１２６ＢおよびI／Oゲートウェイ１２４を使用してフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃをマーシャリングするために例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆを実施する例示的な様態については、「Apparatus and Methods to Communicatively Couple Field Devices to Controllers in a Process Control System（仮訳：プロセス制御システムにおいてフィールド装置をコントローラに通信可能な状態で連結する機器および方法）」と題される２００６年９月１９日出願の米国特許出願第１１／５３３,２５９号に記載されている。
フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃおよび配線引き回しキャビネット１３２間で信号を送信（ルーティング）するために、プロセス区域１４０および１５０の各々にいかなる数（ゼロの可能性を含む）のフィールド中継ボックスを含みうる。なお、図１には、このようなフィールド中継ボックスが二つ１４４および１５４の参照番号で示されている。図示する実施例においては、導電性通信媒体、ワイヤレス通信媒体、及び／又は光通信媒体を介して、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃが例示的なフィールド中継ボックス１４４に対して通信可能に連結され、フィールド装置１５２Ａ〜Ｃが例示的なフィールド中継ボックス１５４に対して通信可能に連結される。例えば、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの有線トランシーバ、ワイヤレストランシーバ及び／又は光トランシーバと通信するために、一つ又は複数の有線トランシーバ、ワイヤレストランシーバ及び／又は光学データトランシーバーをフィールド中継ボックス１４４および１５４に備えうる。ここに示される実施例では、フィールド中継ボックス１５４が、フィールド装置１５２Cにワイヤレス方式で通信可能に連結されている。例示的な別の実施形態では、配線引き回しキャビネット１３２を省略し、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃからの信号をフィールド中継ボックス１４４および１５４からI／Oポート１２６Ａ、I／Oゲートウェイ１２４の１２６Ｂに対して直接に送信（ルーティング）するようにしても良い。さらにまた別の例示的な実施形態では、フィールド中継ボックス１４４，１５４を省略し、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃを例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに直接接続するようにしても良い。
図１の例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃは、Fieldbus適合バルブ、アクチュエータ、センサなどでありえ、この場合、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃは周知のFieldbus通信プロトコルによりデジタルデータバスを介して通信する。もちろん、その他のタイプのフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃおよび通信プロトコルを代わりに使用することも可能である。例えば、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃには、周知のProfibusおよびHART通信プロトコルによりデータバスを介して通信するProfibus、HART又はAS-i適合装置を代わりに使用しても良い。例示的な実施形態のいくつかにおいて、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃは、デジタル通信の代わりに、アナログ通信又は離散的通信を使用して情報を通信することができる。加えて、通信プロトコルは異なるデータ・タイプに関連付けられた情報を通信するためにも使用しうる。
図１の例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは、各々の多芯ケーブル１４６および１５６（例えば、マルチバスケーブル）を介してフィールド中継ボックス１４４および１５４に対して通信可能に連結される。配線引き回しキャビネット１３２が省略されるところの別の例示的実施形態において、例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは、例示的なフィールド中継ボックス１４４および１５４のうち各々の一つに据え付けることができる。
図１に示される実施例は、多芯ケーブル１４６および１５６内の各導線又は導線の対（例えば、バス、撚線対通信媒体、二線式通信媒体、など）がフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃのうち各々の一つに独自に関連付けられた情報を通信するところの二地点間構成として示されている。例えば、多芯ケーブル１４６は、第１の導線１４８Ａ、第２の導線１４８Ｂおよび第３の導線を１４８C含む。より具体的には、第１の導線１４８ＡがI／Oスライス１３４Ａおよびフィールド装置１４２Ａ間で情報を通信するように構成された第１のデータバスを形成するために使用され、第２の導線１４８ＢがI／Oスライス１３４Ｂおよびフィールド装置１４２Ｂ間で情報を通信するように構成された第２のデータバスを形成するために使用され、第３の導線１４８ＣがI／Oスライス１３４Ｃおよびフィールド装置１４２Ｃ間で情報を通信するように構成された第３のデータバスを形成するために使用される。マルチドロップの配線引き回し構成を使用する別の例示的実施形態において、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆの各々を、一つ又は複数のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃと通信可能に連結することができる。例えば、マルチドロップ構成においては、第１の導線１４８Ａを介してフィールド装置１４２Ａおよび別のフィールド装置（図示せず）に対してI／Oスライス１３４Ａを通信可能に連結することができる。例示的な実施形態のいくつかにおいて、ワイヤレス網目状ネットワークを使用して複数のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃとワイヤレス方式で通信するようにI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆを構成することができる。
図１の例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは各々、異なるデータ及び／又は信号タイプを使用してフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃのうち各々の一つと通信するように構成しうる。例えば、I／Oスライス１３４Ａがデジタルデータ及び／又は信号を使用してフィールド装置１４２Ａと通信するためにデジタル・フィールド装置インターフェースを含みうる一方、I／Oスライス１３４Ｂはアナログ・データ及び／又は信号を使用してフィールド装置１４２Ｂと通信するためにアナログ・フィールド装置インターフェース機構を含みうる。
図１の例示的な配線引き回しキャビネット１３２および例示的なI／Oゲートウェイ１２４は、一つ又は複数のユニバーサルI／Oバス（例えば、共通または共有の通信バス）を使用して、（プロセスコントローラ１２２に対して通信可能に連結された）I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂの一つ又は複数に対して一つ又は複数のI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆを通信可能に連結する。図１には、例示的なユニバーサルI／Oバスが二本１２８Ａと１２８Ｂの参照番号で図示されている。ユニバーサルI／Oバスは、例えば、RS-４８５、イーサネット（登録商標）、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）、電気電子技術者協会（IEEE）規格１３９４、IEEE ８０２.１１（通称、「Wi-Fi」）、Bluetoothなどのいかなる有線及び／又はワイヤレス標準（複数可）、仕様（複数可）及び／又はプロトコル（複数可）に従って実施しうる。
図１の例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは、例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃからフィールド装置バス１４６，１５６を介してフィールド装置情報を受信し、（例えば、フィールド装置情報をパケット化し、そのパケット化された情報をユニバーサルI／Oバス１２８Ａ，１２８Ｂを介してI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂに通信することにより）ユニバーサルI／Oバス１２８Ａ、１２８Ｂを介してI／Oポート１２６Ａ〜Ｂにフィールド装置情報を通信するように構成される。フィールド装置情報には、例えば、フィールド装置識別情報（例えば、装置タグ、電子シリアル番号など）、フィールド装置状態情報（例えば、通信状態や、健全性診断情報（開ループや短絡など））、フィールド装置活性情報（例えば、プロセス変量（PV）値）、フィールド装置記述情報（例えば、バルブ作動装置、温度センサ、圧力センサ、流動センサなどを例とするフィールド装置のタイプ又は機能など）、フィールド装置接続構成情報（例えば、マルチドロップ・バス接続、二地点間接続など）、フィールド装置バス又はセグメント識別情報（例えば、フィールド装置が成端モジュールに通信可能に連結される際に経由するフィールド装置バス又はフィールド装置のセグメント）、及び／又はフィールド装置データ・タイプ情報（例えば、特定のフィールド装置により使用されるデータ・タイプを示すデータ・タイプ記述子）が含まれうる。例示的なI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂは、例示的なユニバーサルI／Oバス１２８Ａ，１２８Ｂ を介して受信されたフィールド装置情報を抽出し、例示的なプロセスコントローラ１２２に対してフィールド装置情報を通信できる。その後、プロセスコントローラ１２２は、後の分析のためにその情報のいくつか又はすべてを一つ又は複数のワークステーション端末１１２に通信する。
フィールド装置情報（例えば、指令、指示、クエリー、しきい活性値（例えば、しきいPV値）、など）をワークステーション端末１１２及び／又はプロセスコントローラ（複数可）１２２ から例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに対して通信するために、例示的なI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂはフィールド装置情報をパケット化し、そのパケット化されたフィールド装置情報を例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに対して通信する。
I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆの各々は、各々のI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂから受信したパケット化通信から各々のフィールド装置情報を抽出又はパケット分解し、フィールド装置情報を各々のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに対して通信する。
図１の例示的なI／Oバス１２８Ａ，１２８Ｂは、I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂおよび例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆ間で情報を通信するように構成される。I／Oポート１２６Ａ，１２６ＢおよびI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆはアドレス指定方式を利用して、I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂによってどの情報がどのI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに対応するかを識別できるようにし、且つ、I／Oポート１２６Ａ，１２６ＢおよびI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆによってどの情報がどのフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに対応するかを判断できるようにする。I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆの一つが、I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂの一つに接続されている場合、当該のI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂは、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆのアドレスを自動的に取得する。このように、I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂにマニュアル操作でアドレスを提供する必要なく、また、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆの各々をI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂに対して個々に配線する必要なく、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆを、各々のバス１２８Ａ，１２８Ｂのどこにでも通信可能に連結することができる。
プロセスコントローラ１２２とI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆとの間で情報を交換するのに図１の例示的なユニバーサルI／Oバス１２８Ａ，１２８Ｂを使用することによって、後に設計及び／又は据付け工程において、フィールド装置から入・出力ポート／チャネル接続のルーティングを定義することが可能になる。例えば、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆは、I／Oバス１２８Ａ，１２８Ｂのうち各々の一つへのアクセスを維持しながら配線引き回しキャビネット１３２内の様々な場所に配置することができる。
図示される実施例においては、例示的なI／Oポート１２６Ａ、１２８Ｂの各々に、I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂとそれの各々のユニバーサルI／Oバス１２８Ａ、１２８Ｂを介して通信するためにフィールド装置（例えば、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃ）のための装置タグを格納するデータ構造１２９が含まれる。エンジニアやオペレータ及び／又はユーザが、例えば構成用アプリケーションを使用することにより、ワークステーション１１２を介して例示的なデータ構造１２９にデータを投入することができる。
加えて、又はその代わりとして、データ構造１２９は、ワークステーション１１２によって自動的に生成されうる。例えば、例示的なI／Oゲートウェイ１２４は、どのI／Oスライス１３４Ａ〜ＦがそれのI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂに通信可能に連結されているかを自動検知して、該検知されたI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに対して通信可能に連結された各フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃのフィールド装置タグを取得するように指示を出しても良い。例えばDeltaV（登録商標）エキスプローラー（登録商標）から、ワークステーション１１２のユーザは、I／Oゲートウェイ１２４に自動検出を行わせる機能を（例えばボタンやメニューなどを介して）実行することができる。I／Oゲートウェイ１２４はまた、該検知されたフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃのフィールド装置データを伝送しているユニバーサルI／Oバス１２８Ａ，１２８ＢのI／Oチャネル及び／又はスロットを取得及び／又は判断する。例示的なI／Oゲートウェイ１２４は、収集された情報をワークステーション１１２に対して報告する。
図１の例示的なワークステーション１１２にて、ワークステーション１１２は、例示的なI／Oゲートウェイ１２４により収集されたフィールド装置タグの各々を、以前から制御過程モジュール用に構成されているフィールド装置タグと比較する。一致するものが検出されると、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの入・出力情報（例えば、ユニバーサル・バスI／O識別子、ユニバーサルI／Oバススロット及び／又はチャネル）が、フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの制御プロセスモジュールに束縛される。その後制御プロセスモジュールがプロセスコントローラ１２２にダウンロードされると、プロセスコントローラ１２２が束縛された入・出力情報に基づいてフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃと通信できるようになる。フィールド装置の入・出力情報は、I／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂにより及び／又は（より一般的に）例示的なI／Oゲートウェイ１２４により使用されるようなデータ構造１２９を構成すべく、ワークステーション１１２によっても使用されうる。このように、プロセス制御システムの入・出力の構成は、プロセス制御システムの実際の配線引き回しに基づいて自動的に実行することができる。
プロセス制御モジュールの構成中に入・出力情報がプロセス制御モジュールのブロックに束縛されるところの一実施例においては、どのI／Oスライス１３４Ａ〜ＦがそれのI／Oポート１２６Ａ，１２６Ｂに対して通信可能に連結されているかを自動検知して、該検知されたI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆに対して通信可能に連結される各フィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃ用のフィールド装置タグを取得するように図１の例示的なI／Oゲートウェイ１２４を指示することができる。例えばDeltaV（登録商標）エキスプローラー（登録商標）から、ワークステーション１１２のユーザはI／Oゲートウェイ１２４に自動検出を行わせる機能を（例えばボタンやメニューなどを介して）を実行することができる。I／Oゲートウェイ１２４はまた、該検知されたフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃのフィールド装置データを伝送しているユニバーサルI／Oバス１２８Ａ，１２８ＢのI／Oチャネル及び／又はスロットを取得及び／又は判断する。例示的なI／Oゲートウェイ１２４は、該検知されたフィールド装置タグおよび入・出力情報を、構成データ１２９に供給されているフィールド装置タグおよび入・出力情報と比較する。特定のフィールド装置タグに関して該検知された入・出力情報と該供給されている入・出力情報の間での不一致が検出された場合、I／Oゲートウェイ１２４は、例えば、対応するI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆの構成不一致表示用LEDを点灯させることによりプロセス制御システムI／Oに不一致が存在するとの指標を提供する。加えて、I／Oスライス１３４Ａ〜Ｆが付属のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃのためのフィールド装置タグを持っていない場合には、I／Oゲートウェイ１２４が（例えば、異なるLEDを点灯させることにより）存在する可能性のある構成エラーも表示できる。このように、点灯するLED又はその他のインジケータ（指標表示）を見て、据付け担当者及び／又は技術員は、フィールド装置の不一致状態及び／又はプログラムされていないI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆが存在することを認識できる。加えて、又はその代わりとして、I／Oゲートウェイ１２４は、ワークステーション１１２にI／Oの不一致を示す指標を提供する。エンジニア及び／又は据付け担当者は、このような不一致状態の指標表示を利用することによって、不正確に配線及び／又は構成されているフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃを識別することができる。例えば、ワークステーション１１２のユーザは、構成又は配線引き回しに異常があるかどうかを判断するために、診断ツール（例えば、DeltaV（登録商標）Diagnosticエキスプローラー）を使用して、検知・構成された装置タグについての情報ならびに検知・構成されたI／Oポート及び／又はI／Oチャネル情報を読み出すことができる。いったん配線引き回しミス及び／又は構成ミスが識別され修正されると、修正済の制御システムを検証するためにそのプロセスを繰り返すことが可能になる。このように、プロセス制御システム入・出力の構成を、実際のプロセス制御システム配線引き回しに照らして自動的に検証することができる。
図２は、機能ブロックに対する装置タグの割当て及び／又は構成を表示する例示的なユーザーインタフェース２００を示す図である。図２の例示的なユーザーインタフェース２００には制御モジュールの階層を表示するための左欄部２０５が設けられている。例示的な左欄部２０５は、「AREA_A」という名称のプロセス区域２１５に含まれるユニット（複）２１０のリストを表示する。
図２の例示的な表示ディスプレイ２００には機能ブロックとパラメータを表示するための右欄部２２０が設けられている。図２の例示的な右欄部２２０は、ユニット（複）２１０のうち選択されている一つ（例えば、例示的な「MOD１」ユニット２２５）と関連付けられている機能ブロック及び／又はパラメータのリストを表示する。例示的なMOD１ユニット２２５の各機能ブロック２３０については、例示的な右欄部２２０に装置タグ２３５が含まれている。例えば、例示的な機能ブロックＡＩ１は、「ＴＴ−１０１」のフィールド装置タグを有するフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃに対して構成されている。米国特許第７,０４３,３１１号に記載されているように、スプレッドシート、コンマ区切り形式及び／又はXMLファイルの形式で機器リストをインポートすることにより、フィールド装置タグを機能ブロックに対して構成できる及び／又は割り当てられる。
なお、図２の例示的な左欄部２０５に示される例示的な階層は単なる一例に過ぎず、その他に存在する任意数の方法を用いて修正変更しうることが通常の技術を有する当業者であれば容易に理解できるであろう。例えば、図２に示される例示的なポートおよびチャンネル構成部分２５０を省略して、フィールド装置タグをI／Oゲートウェイ１２４と関連付ける必要があるだけにしても良い。I／Oゲートウェイ１２４は、特定のフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃを識別及び／又はそれと通信するためにいかなる数及び／又はいかなるタイプのアドレス指定方式を使用することが可能である。但し、このようなアドレス指定方式は、据付け担当者及び／又はオペレータの知識及び／又は関与を伴って実施することも可能である。なお、このようなアドレス指定方式を、I／Oポート１２６Ａ〜Ｂ及び／又はI／Oポートのチャネルの使用に結び付ける必要はない。
図３は、例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃの一つ又は複数を据え付けるために実行しうる例示的なプロセスを示すフローチャートである。図４および図５は、モジュール・クラスオブジェクト用にプロセス入・出力（I／O）を構成するために実行しうる例示的なプロセスを示すフローチャートである。図６および図７は、例示的なI／Oゲートウェイ１２４を構成するために実行しうる例示的なプロセスを示すフローチャートである。図３、図４、図５、図６及び／又は図７の例示的なプロセスは、プロセッサ、コントローラ及び／又はその他のいかなる適切な処理装置により実行しうる。例えば、プロセッサ（例えば、図８を参照して下記される例示的なプロセッサ８０５）と関連付けられているフラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）及び／又はランダムアクセス記憶装置（ＲＡＭ）などの有形媒体に格納されたコード化指令により図３、図４、図５、図６及び／又は図７の例示的なプロセスを具体化しうる。あるいは、特定用途向け集積回路（複数可）（ＡＳＩＣ（複数可））、プログラム可能論理回路（複数可）（ＰＬＤ（複数可））、フィールド・プログラム可能論理回路（複数可）（ＦＰＬＤ（複数可））、離散的論理、ハードウェア、ファームウェアなどのいかなる組合わせを使用しても図３、図４、図５、図６及び／又は図７の例示的なプロセスのいくつか又はすべてを実施しうる。また、前述の技法（例えばファームウェア、ソフトウェア、離散的論理及び／又はハードウェアのいかなる組合せ）のいずれかを組み合わせたいかなるものを使用しても図３、図４、図５、図６及び／又は図７の例示的なプロセスのいくつか又はすべてを実施しうる。さらに、図３、図４、図５、図６及び／又は図７の例示的なプロセスは図３、図４、図５、図６及び／又は図７のフローチャートを参照に説明されているが、その他多くの方法によっても図３、図４、図５、図６及び／又は図７のプロセスを実施できることは、通常の技術を有する当業者ならば容易に理解できるはずである。例えば、ブロックの実行命令は変更されうるものであり、及び／又は、記載されるブロックのいくつかは、変更、削除、再分割、又は混合されうるものである。さらに、図３、図４、図５、図６及び／又は図７の例示的なプロセスのいくつか又はすべてを、例えば別の処理スレッド、プロセッサ、装置、離散的論理、回路などにより順次に及び／又は並行して遂行しうることは、通常の技術を有する当業者であれば十分に理解できるはずである。
図３の例示的なプロセスは、据付け担当者及び／又は技術員がI／Oスライス（例えば、図１の例示的なI／Oスライス１３４Ａ〜Ｆの一つ）を配線引き回しキャビネット（例えば、例示的な配線引き回しキャビネット１３２）に据え付ける及び／又は挿入することから始まる（ブロック３０５）。据付け担当者及び／又は技術員はI／Oスライスに対して一つ又は複数のフィールド装置（例えば、例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃのいかなるもの）を配線する（ブロック３１０）。接続しているフィールド装置がスマート・フィールド装置ではない場合（ブロック３１２）、据付け担当者及び／又は技術員は、該接続しているフィールド装置の装置タグを付けてI／Oスライスを構成及び／又はプログラムする（ブロック３１５）。接続しているフィールド装置がスマート・フィールド装置である場合（ブロック３１２）、据付け担当者及び／又は技術員は、装置タグを付けてスマート・フィールド装置を構成及び／又はプログラムする（ブロック３１７）。スマート・フィールド装置が装置タグを付けて構成されると（ブロック３１７）、I／Oスライスは、スマート・フィールド装置の装置タグをスマート・フィールド装置から自動的に取得することができる。据え付けるべきフィールド装置がさらに存在する場合（ブロック３２０）、例示的なプロセスは次のI／Oスライスを据え付けるためにブロック３０５に戻る。さらに据え付けるべきフィールド装置が存在しない場合（ブロック３２０）、図３の例示的なプロセスは終了する。
例示的なプロセス制御システムに、プロセス制御システム入・出力を構成すべく図４の例示的なプロセスを実行しうる。図４の例示的なプロセスは、システム構成エンジニアがプロセス制御モジュールを作成することから始まる（ブロック４０５）。エンジニアは、制御モジュールの機能ブロックを選択し（ブロック４１０）、制御モジュールに対して装置タグを構成する（ブロック４１５）。構成するべき機能ブロックがさらに存在する場合（ブロック４２０）、機能ブロックを構成するために制御がブロック４１０に戻る。なお、スプレッドシートやコンマ区切り形式及び／又はXMLファイルをインポートすることにより装置タグを機能ブロック（ブロック４１０、４１５および４２０）に対して構成しうることは、通常の技術を有する当業者であれば容易に理解できるはずである。
システム構成エンジニアは、制御モジュールをプロセスコントローラ（例えば、図１の例示的なプロセスコントローラ１２２）に割当て（ブロック４２５）、プロセス制御モジュールを保存する（ブロック４３０）。作成及び／又は構成すべき制御モジュールがさらに存在する場合（ブロック４３５）、別の制御モジュールを作成及び／又は構成するために制御がブロック４０５に戻る。
さらに作成及び／又は構成すべき制御モジュールが存在しない場合（ブロック４３５）、システム構成エンジニア、据付け担当者及び／又は技術員が、I／Oゲートウェイ（例えば、図１の例示的なI／Oゲートウェイ１２４）を追加及び／又は委託する（ブロック４４０）。構成用アプリケーションは、システム構成エンジニアからの指示を受けた時点で、接続されているI／Oスライスおよびフィールド装置を自動検知且つ報告するようにとの指示をI／Oゲートウェイに対して出す（ブロック４４５）。構成用アプリケーションは、その検知されたフィールド装置の装置タグを、フィールド装置のために前もって構成されているものと比較して、該検知されたフィールド装置に関する入出力情報を対応する機能ブロックに関連付ける（ブロック４５０）。その後制御が図４の例示的なプロセスを出て終了する。
図５は、例示的なプロセス制御システムに対してプロセス制御システム入・出力を構成するために実行しうる別の例示的なプロセスを示す。図５の例示的なプロセスは、システム構成エンジニアがプロセス制御モジュールを作成することから始まる（ブロック５０５）。エンジニアは、制御モジュールの機能ブロックを選択し（ブロック５１０）、制御モジュールに対して装置タグを構成する（ブロック５１５）。エンジニアはまた、機能ブロックに対するI／OポートおよびI／Oチャネルを構成する（ブロック５２０）。構成すべき機能ブロックがさらに存在する場合（ブロック５２５）、機能ブロックを構成するために制御がブロック５１０に戻る。スプレッドシートやコンマ区切り形式及び／又はXMLファイルをインポートすることにより装置タグが機能ブロック（ブロック５１０、５１５、５２０および５２５）に対して構成されうることは、通常の技術を有する当業者であれば容易に理解できるはずである。
システム構成エンジニアは、プロセスコントローラ（例えば、図１の例示的なプロセスコントローラ１２２）に制御モジュールを割当て（ブロック５３０）、プロセス制御モジュールを保存する（ブロック５３５）。作成及び／又は構成すべき制御モジュールがさらに存在する場合（ブロック５４０）、別の制御モジュールを作成及び／又は構成するために制御はブロック５０５に戻る。
さらに作成及び／又は構成すべき制御モジュールが存在しない場合（ブロック５４０）、システム構成エンジニア、据付け担当者及び／又は技術員がI／Oゲートウェイ（例えば、図１の例示的なI／Oゲートウェイ１２４）を追加及び／又は委託する（ブロック５５０）。構成用アプリケーションは、システム構成エンジニアからの指示を受けた時点で、I／O構成（例えば、図１の例示的な構成１２９）を作成してI／Oゲートウェイにダウンロードする（ブロック５５５）。その後、構成用アプリケーションは、接続されているI／Oスライスおよびフィールド装置を自動検知してそれをI／O構成に供給されているものと比較するようにとの指示をI／Oゲートウェイに対して出す（ブロック５６０）。装置タグの不一致が存在しない場合には（ブロック５６５）、制御が図５の例示的なプロセスを出て終了する。装置タグの不一致が少なくとも一つ存在する場合（ブロック５６５）、システム構成エンジニア、技術員及び／又は据付け担当者が、構成エラー及び／又は配線引き回しエラーを識別して訂正する（ブロック５７０）。その後、装置タグの不一致をチェックするために制御がブロック５６０に戻る。
I／Oゲートウェイ（例えば、図１の例示的なI／Oゲートウェイ１２４）を構成すべく図６の例示的なプロセスを実行しうる。接続されているフィールド装置（例えば、例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃ）を検知および報告するようにとの指示をI／Oゲートウェイが（例えば、例示的なワークステーション１１２上で実行するアプリケーションから）受けた時点で、図６の例示的なプロセスが開始する。I／Oゲートウェイは、第１のI／Oスライスに接続されているフィールド装置のための装置タグを取得し（ブロック６０５）、ワークステーションに対してその装置タグを報告する（ブロック６１０）。I／Oスライスがさらに存在する場合（ブロック６１５）、次のI／Oスライスからの装置タグを取得するために、制御がブロック６０５に戻る。さらなるI／Oスライスが存在しない場合には、制御が図６の例示的なプロセスから出て終了する。
図７は、I／Oゲートウェイ（例えば、図１の例示的なI／Oゲートウェイ１２４）を構成するために実行しうる別の例示的なプロセスを示す図である。接続されているフィールド装置（例えば、例示的なフィールド装置１４２Ａ〜Ｃ，１５２Ａ〜Ｃ）を検知して報告するようにとの指示をI／Oゲートウェイが（例えば、例示的なワークステーション１１２上で実行するアプリケーションから）受けた時点で、図７の例示的なプロセスが開始する。I／Oゲートウェイは、第１のI／Oスライスに接続されているフィールド装置のための装置タグを取得し（ブロック７０５）、その取得した装置タグをI／Oゲートウェイに供給されているもの（例えば、例示的な構成１２９）と比較する（ブロック７１０）。一つ又は複数の装置タグが一致しない場合（ブロック７１５）、I／OゲートウェイはI／Oスライス上にエラーの指標を表示する、及び／又はI／Oスライスに関連付けられたエラーの指標を表示する（ブロック７２０）。I／Oゲートウェイは、加えて、又はその代わりとして、ブロック７２０にて装置タグの不一致指標をワークステーションに対して提供しうる。また、接続されているフィールド装置について、該当する装置タグが存在しないフィールド装置が一つ又は複数存在する場合にも、エラー表示を提供及び／又は表示しうる。装置タグの不一致及び／又は該当するタグが存在しないなどのエラーが検出されない場合（ブロック７１５）、制御はエラー表示を表示せずにブロック７２０に移動する。
引き続きブロック７２０においてI／Oスライスがさらに存在する場合（ブロック７２５）、次のI／Oスライスから装置タグを取得するために、制御はブロック７０５に戻る。さらなるI／Oスライスが存在しない場合には、制御が図７の例示的なプロセスから出て終了する。
図８は、図１の例示的なワークステーション１１２、例示的なプロセスコントローラ１２２及び／又は例示的なI／Oゲートウェイ１２４のいずれか又はすべてを実施するために使用及び／又はプログラムしうる例示的なプロセッサ・プラットフォーム８００の概略図である。例えば、プロセッサ・プラットフォーム８００は、一つ又は複数の凡用プロセッサ、プロセッサコア、マイクロコントローラなどにより実施することができる。
図８の実施例のプロセッサ・プラットフォーム８００には少なくとも一つの汎用プログラム可能プロセッサ８０５が含まれている。プロセッサ８０５は、プロセッサ８０５のメインメモリ（例えば、ＲＡＭ ８１５及び／又はＲＯＭ ８２０）に格納されているコード化指令８１０及び／又は８１２を実行する。プロセッサ８０５は、プロセッサコア、プロセッサ及び／又はマイクロコントローラなど、いかなるタイプの処理装置でありうる。プロセッサ８０５は、本稿に記載される例示的なワークステーション１１２、例示的なプロセスコントローラ１２２及び／又は例示的なI／Oゲートウェイ１２４のいずれかまたはすべてを実施すべく、数あるなかでも特に図３、図４、図５、図６及び／又は図７の例示的なプロセスを実行しうる。プロセッサ８０５は、バス８２５を介してメインメモリ（ＲＯＭ ８２０及び／又はＲＡＭ ８１５を含む）と通信状態にある。ＲＡＭ ８１５は、ＤＲＡＭやＳＤＲＡＭ及び／又はその他いかなるタイプのＲＡＭ装置により実施しうる。また、ＲＯＭ ８２０は、フラッシュメモリ及び／又はその他いかなる所望のタイプの記憶装置により実施しうる。メモリ８１５および８２０へのアクセスはメモリーコントローラ（図示せず）により制御しうる。ＲＡＭ ８１５は、例えば図１の例示的な構成１２９を格納及び／又は実施するために使用しうる。
また、プロセッサ・プラットフォーム８００にはインターフェース回路８３０も含まれている。インターフェース回路８３０は、ＵＳＢインターフェース、Bluetoothインターフェース、外部メモリインターフェース、シリアルポート、汎用入・出力など、いかなるタイプのインターフェース規格により実施しうる。一つ又は複数の入力装置８３５および一つ又は複数の出力装置８４０が、インターフェース回路８３０に接続される。入力装置８３５及び／又は出力装置８４０は、例えばユニバーサルI／Oバス１２８Ａ、１２８Ｂを実施するために使用しうる。
実施例として挙げられる特定の方法、機器および製造品がここにおいて記載されているが、この特許の適用領域の範囲はそれに限定されるものではなく、それとは反対に、この特許は、字義的にもしくは均等論に基づいて添付の特許請求の範囲内に公正に含まれる方法、機器および製造品のすべてを網羅するものである。
例示的なプロセス制御システムの概略図である。 フィールド装置のモジュール・クラスオブジェクトへのマッピングを表示するために使用されうる例示的なユーザーインタフェースを示す図である。 フィールド装置を据え付けるために実行されうる例示的なプロセスを示すフローチャートである。 モジュール・クラスオブジェクト用にプロセス入・出力（I／O）を構成するために実行されうる例示的なプロセスを示すフローチャートである。 モジュール・クラスオブジェクト用にプロセス入・出力（I／O）を構成するために実行されうる例示的なプロセスを示すフローチャートである。 I／Oゲートウェイを構成するために実行されうる例示的なプロセスを示すフローチャートである。 I／Oゲートウェイを構成するために実行されうる例示的なプロセスを示すフローチャートである。 ここに記載される方法および装置のいずれか又はすべてを実施すべく図３、図４、図５、図６及び／又は図７の例示的なプロセスを遂行するために使用及び／又はプログラムしうる例示的なプロセッサ・プラットフォームの概略図である。

Claims (24)

  1. プロセス制御システムの入・出力装置から前記プロセス制御システムのフィールド装置のタグを取得することと、
    前記取得されたタグを、前記取得されたタグに一致するフィールド装置タグを識別するために、前記プロセス制御システムのプロセス制御モジュールが前もって構成される際に付けられたフィールド装置タグと比較することと、
    前記取得されたタグに一致する前記フィールド装置タグが付けられた前記プロセス制御モジュールの１つに前記フィールド装置のための入・出力ポート又は入・出力チャネルの少なくとも１つを関連付けて、前記１つのプロセス制御モジュールを前記フィールド装置に連結することと、
    前記プロセス制御システムの入・出力ゲートウェイに通信可能につながれたプロセスコントローラに前記１つのプロセス制御モジュールをダウンロードすることと、
    前記１つのプロセス制御モジュールに関連付けられた前記入・出力ポート又は入・出力チャネルの少なくとも１つと、前記入・出力ゲートウェイとを介して、前記プロセスコントローラと前記フィールド装置との間で情報を通信することと、
    を含む方法。
  2. 前記入・出力装置が入・出力スライスであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記１つのプロセス制御モジュールを実施するためにモジュール・クラスオブジェクトを使用することをさらに含む請求項１に記載の方法。
  4. フィールド装置のタグを付けて前記入・出力装置を構成することをさらに含む請求項１に記載の方法。
  5. 前記フィールド装置のタグを付けて入・出力装置を構成することには、
    フィールド装置を入・出力装置に配線することと、
    入・出力装置がフィールド装置からタグを取得し、そのタグを付けてフィールド装置をプログラムすることと、が含まれることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記フィールド装置のタグを付けて入・出力装置を構成することには、
    フィールド装置を入・出力装置に配線することと、
    タグを付けて入・出力装置をプログラムすることと、が含まれることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  7. 前記入・出力装置が、フィールド装置の据付け担当者によりタグを伴ってプログラムされることを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 入・出力装置からフィールド装置のタグを取得することには、
    入・出力装置が存在するかどうかを検知するようにとの指示を前記入・出力ゲートウェイに出すことと、
    入・出力装置が存在する場合に入・出力装置からタグを読み取るようにとの指示を入・出力ゲートウェイに出すことと、が含まれることを特徴とする請求項１に記載の方法。。
  9. プロセス制御システムのフィールド装置を識別する第１のフィールド装置タグを前記プロセス制御システムの第１の入・出力チャネルに関連付ける構成を受信することと、
    前記プロセス制御システムの第２の入・出力チャネルを介して前記プロセス制御システムの前記フィールド装置に対して電気的に連結された入・出力装置から前記フィールド装置を識別する第２のフィールド装置タグを取得することと、
    前記第１の入・出力チャネルの識別子を前記第２の入・出力チャネルの識別子と比較することと、
    前記取得されたタグに一致する前記フィールド装置タグが以前に付けられたプロセス制御モジュールの１つに前記フィールド装置のための入・出力ポート又は入・出力チャネルの少なくとも１つを関連付けることと、
    前記第１の入・出力チャネルの識別子と前記第２の入・出力チャネルの識別子が一致しない場合にエラー・インジケータを提供することと、を含む方法。
  10. 前記フィールド装置を入・出力装置に配線することと、
    前記第２フィールド装置タグを付けて入・出力装置をプログラムすることと、をさらに含む請求項９に記載の方法。
  11. 前記第１のフィールド装置タグを前記第１の入・出力チャネルに関連付ける構成が、前記プロセス制御システムの入・出力ゲートウェイで受信されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
  12. 前記入・出力装置が、前記プロセス制御システム用のマーシャリング・キャビネットの中に位置することを特徴とする請求項９に記載の方法。
  13. 前記入・出力装置が入・出力スライスにより実施されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
  14. 前記フィールド装置によって前記第２のフィールド装置タグが入・出力装置に提供されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
  15. 前記フィールド装置の据付け担当者によって第２のフィールド装置タグが入・出力装置に提供されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
  16. 機械可読指示を格納している製造品であり、
    前記機械可読指示を実行すると、機械に、
    プロセス制御システムの第１の入・出力チャネルに前記プロセス制御システムのフィールド装置を識別する第１のフィールド装置タグを関連付ける構成を受信させ、
    前記プロセス制御システムの第２の入・出力チャネルを介して前記プロセス制御システムの前記フィールド装置に電気的に連結された入・出力装置から前記フィールド装置を識別する第２のフィールド装置タグを取得させ、
    前記第１の入・出力チャネルの識別子を前記第２の入・出力チャネルの識別子と比較させ、
    前記取得された第２のフィールド装置タグに一致する前記第１のフィールド装置タグが以前に付けられたプロセス制御モジュールの１つに前記フィールド装置のための入・出力ポート又は入・出力チャネルの少なくとも１つを関連付けさせ、
    前記第１の入・出力チャネルの識別子と前記第２の入・出力チャネルの識別子が一致しない場合にエラー・インジケータを提供させる、
    ことを特徴とする製造品。
  17. 前記機械可読指示を実行すると、機械にプロセス制御システムの入・出力ゲートウェイを実施させる、ことを特徴とする請求項１６に記載の製造品。
  18. 前記入・出力装置が、プロセス制御システム用のマーシャリング・キャビネットの中に位置することを特徴とする請求項１６に記載の製造品。
  19. 前記入・出力装置が入・出力スライスにより実施されることを特徴とする請求項１６に記載の製造品。
  20. 前記構成が前記第１のフィールド装置タグを入・出力ポートに関連付けることを特徴とし、且つ
    入・出力装置の接続されている第２の入・出力ポートと該入・出力ポートが一致しない場合に該機械可読指示を実行すると、機械にエラー・インジケータを提供させることを特徴とする、請求項１６に記載の製造品。
  21. メモリと、
    該メモリに連結され、プロセス制御システムの第１の入・出力チャネルに前記プロセス制御システムのフィールド装置を識別する第１のフィールド装置タグを関連付ける構成を受信し、
    前記プロセス制御システムの第２の入・出力チャネルを介して前記プロセス制御システムの前記フィールド装置に電気的に連結された入・出力装置から前記フィールド装置を識別する第２のフィールド装置タグを取得し、
    前記第１の入・出力チャネルの識別子を前記第２の入・出力チャネルの識別子と比較し、
    前記取得された第２のフィールド装置タグに一致する前記第１のフィールド装置タグが以前に付けられたプロセス制御モジュールの１つに前記フィールド装置のための入・出力ポート又は入・出力チャネルの少なくとも１つを関連付け、
    前記第１の入・出力チャネルの識別子と前記第２の入・出力チャネルの識別子が一致しない場合にエラー・インジケータを提供する
    ようにプログラムされているプロセッサと、
    を含む装置。
  22. 前記プロセス制御システムの入・出力ゲートウェイを実施することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
  23. 前記入・出力装置が、前記プロセス制御システム用のマーシャリング・キャビネットの中に位置することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
  24. 前記入・出力装置が入・出力スライスにより実施されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
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