JP5558062B2 - プロセス制御システムにおいてコントローラにフィールド装置を通信可能な状態で連結する機器と方法 - Google Patents

Description

本開示は、概して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においてコントローラにフィールド装置を通信可能な状態で連結する機器および方法に関する。

一般に、化学薬品処理工程、石油精製、製剤工程、紙・パルプ加工工程また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、アナログ、デジタルまたはアナログ・デジタル混在通信プロトコルを介して通信を行うように構成された一つ又は複数のフィールド装置に、そして少なくとも一つのオペレーターワークステーションを含む少なくとも一つのホスト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む。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、スイッチおよびトランスミッタ（例えば温度、圧力、流量および化学成分センサ）またはそれの組み合わせでありえ、バルブの開閉およびプロセスパラメータの測定または推測など、プロセス制御システム内の機能を行う。プロセス制御素子は、プロセス制御システムの動作を制御するために、フィールド装置により生成されたプロセス計測且つ又はフィールド装置に関する他の情報を示す信号を受信し、この情報を使用して制御ルーチンを実施して、バスまたは他の通信回線を通じてフィールド装置に送信される制御信号を生成する。

プロセス制御システムは、幾つかの異なる機能的能力を提供するものであるとともに多くの場合二地点間の（例えば、一つのフィールド装置がフィールド装置バスに通信可能に連結されている）配線接続配備またはマルチドロップ式の（例えば、複数のフィールド装置がフィールド装置バスに通信可能に連結されている）配線接続配備における二線式インターフェースを使用して、且つ又は無線通信を介してプロセスコントローラに通信可能に連結されるフィールド装置を含むことができる。フィールド装置の中には、比較的単純な命令且つ又は通信（例えば、オン指令とオフ指令）を使用して作動するように構成されるものも幾つかある。その他のフィールド装置としてはより複雑であり、（簡易コマンドを含みうる）より多くの指令且つ又はより多くの通信情報を要するものもある。例えば、より複雑なフィールド装置としては、例えばハイウェイ・アドレサブル・リモート・トランスデューサ（「ＨＡＲＴ」：Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）通信プロトコルを使用してアナログ値に重畳されたアナログ値をデジタル通信で通信しうるものが幾つかある。その他のフィールド装置としては、デジタル通信（例えば、ファウンデーション（ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ）フィールドバス通信プロトコル）を全面的に使用することができるものもある。

プロセス制御システムにおいて、各フィールド装置は一般に、一つ又は複数のＩ／Ｏカードおよび各通信媒体（例えば、二線式ケーブル、無線リンク、光ファイバ、など）を介してプロセスコントローラに連結される。実際の運用にて、様々な通信媒体は、大抵の場合、複数の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するのに使用されている。一般に、フィールド装置が変更されたり異なる通信プロトコルが使用されたりする状況において、フィールド装置をＩ／Ｏカードに連結する配線は、異なる通信プロトコルを使用しての通信用に構成されている異なる通信ポートに対して再度ランド処理を施さなければならない（すなわち、配線の終端処理されている端部を抜き取り移動させなければならない）。大規模なプロセス制御システムにおいて、例えば、フィールド装置の配線を再度ランド処理することは、（特に数百または数千のフィールド装置が異なる通信プロトコルを使用して通信するように切り替えられるような場合に）非常に忍耐を要し時間のかかる高額な作業となりえる。

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に連結するための実施例として挙げられる機器および方法を開示する。

プロセス制御システムにおいて第１のフィールド装置の通信プロトコルを変更する例示的な方法には、第１の通信プロトコルを使用して通信するように構成された第１の取外し可能な通信モジュールを第１のフィールド装置から切り離す（デカップリングする）ことが含まれる。また、例示的な方法には、第２の通信プロトコルを使用して通信するように構成された第２の取外し可能な通信モジュールを第１のフィールド装置に連結させることも含まれる。第２の取外し可能な通信モジュールを連結後、第１のフィールド装置は第２の通信プロトコルを使用して通信するように構成される。
加えて、第１の通信プロトコルを使用して通信際に第１のフィールド装置は入・出力カード上の第１の通信路に連結され、第２の通信プロトコルを使用して通信する際に第１のフィールド装置は入・出力カード上の第１の通信路に連結される。

別の実施例において、例示的な分散型プロセス制御システムは、複数の通信路を有する入・出力カードを含んでいる。また、例示的なシステムは、第１の通信プロトコルを使用して通信するために取外し可能な状態でそれに連結された第１の通信モジュールを有する第１のフィールド装置も含んでいる。第１のフィールド装置は複数の通信路の一番初めのものに連結される。加えて、第１のフィールド装置が複数の通信路の一番初めのものに連結されている間、第２の通信モジュールは、第２の通信プロトコルを使用して通信するために第１の通信モジュールを置換するべく第１のフィールド装置に取外し可能な状態で連結させることができる。

ここに記載される例示的な方法および機器を実施する例示的なプロセス制御システムを示すブロック図である。 図１の例示的な通信モジュールの詳細ブロック図である。 図１における二つの例示的な通信モジュールと例示的なフィールド装置と例示的なＩ／Ｏカードの例示的な電気的接続を示すブロック図である。 図１の例示的な通信モジュールと例示的なフィールド装置の例示的な機械的接続を示すブロック図である。 フィールド装置からおよび通信バスから通信モジュールを電気的に絶縁するために図１の例示的な通信モジュールと接続して実施されうるアイソレーション（絶縁）回路の構成を描く図である。 フィールド装置とＩ／Ｏカード間の情報を通信するべく図１および図２の通信モジュールを実施するのに使用されうる例示的な方法のフローチャートを描く図である。 フィールド装置とＩ／Ｏカード間の情報を通信するべく図１および図２の通信モジュールを実施するのに使用されうる例示的な方法のフローチャートを描く図である。 ここに記載される例示的なシステムおよび方法を実施するのに使用されうる例示的なプロセッサシステムのブロック図である。

なお、その他数ある構成部分の中でも特にハードウェア上で実行されるソフトウェア且つ又はファームウェアを含む例示的な機器とシステムが後述されているが、かかるシステムは単なる例示に過ぎずに本発明を制限するものと見なされるべきでない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全てを、ハードウェアにおいてのみ、またはソフトウェアにおいてのみ、或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おいて具体化できるものとして考慮するべきである。よって、実施例として挙げられる機器およびシステムが以下において説明されているが、通常の技術を有する当業者であれば、ここに提供される実施例がこれらの機器およびシステムを実施する唯一の手段ではないことが容易に理解できるはずである。

例示的なプロセス制御システムは、制御室（例えば、図１の制御室１０８）、プロセスコントローラ区域（例えば、図１のプロセスコントローラ区域１１０）、成端区域（例えば、図１の成端区域１４０）および一つ又は複数のプロセス区域（例えば、図１のプロセス区域１１４および１１８）を含んでいる。プロセス区域には、（例えば、化学薬品処理工程、石油精製、製薬工程、紙・パルプ工程などの）特定のプロセスの実行に関連した（例えば、バルブの制御、モータの制御、ボイラーの制御、モニターでの監視、パラメーターの測定などの）諸操作を行う複数のフィールド装置が含まれている。プロセス区域の中には、苛酷な環境条件（例えば、比較的高温である、空気中に浮遊する毒素が存在する、放射能レベルが安全でない、など）により人間がアクセスできないものも幾つかある。制御室には一般に、人間が安全にアクセスできる環境内に一つ又は複数のワークステーションが含まれている。ワークステーションには、例えば変数値の変更やプロセス制御機能などによるプロセス制御システムの制御機能にユーザ（例えば、エンジニアやオペレータなど）がアクセスできるようにするユーザアプリケーションが含まれている。プロセスコントローラ区域は、制御室のワークステーションに通信可能に連結された一つ又は複数のコントローラを含む。コントローラは、ワークステーションを介して実施されるプロセス制御法を実行することによりプロセス区域内のフィールド装置の制御を自動化する。実施例として挙げられるプロセス実施方法には、圧力センサーフィールド装置を使用して圧力を測定し、圧力測定に基づいて流動バルブを開閉する指令をバルブポジショナに対して自動的に送信することが関与する。成端区域は、コントローラがプロセス区域のフィールド装置と通信することを可能にするマーシャリング・キャビネットを含んでいる。特に、マーシャリング・キャビネットは、コントローラに通信可能に連結されたフィールド装置および一つ又は複数のＩ／Ｏカードに連結された成端または通信モジュール間で信号をマーシャリングしたり、編成したり、または経由させるのに使用される複数の成端または通信モジュールを含んでいる。通信モジュールは、フィールド装置から受け取った情報をＩ／Ｏカードおよびコントローラと互換性を持つフォーマットに翻訳するとともに、Ｉ／Ｏカードおよびコントローラからの情報をフィールド装置と互換性を持つフォーマットに翻訳する。

プロセス制御システム内のフィールド装置をコントローラに通信可能に連結するのに使用される概知の技法には、コントローラ（例えば、プロセスコントローラ、プログラム可能論理制御装置、など）に通信可能に連結された各フィールド装置と各Ｉ／Ｏカードの間に別のバス（例えば、一本の配線または複数の配線、一本のケーブルまたは一つの回路）を使用することが関与する。Ｉ／Ｏカードは、コントローラとフィールド装置間で通信された情報を翻訳または変換することにより、異なるデータタイプ且つ又は信号タイプ（例えば、アナログ入力（ＡＩ）データタイプ、アナログ出力（ＡＯ）データタイプ、離散的入力（ＤＩ）データタイプ、離散的出力（ＤＯ）データタイプ、デジタル入力データタイプおよびデジタル出力データタイプ）且つ又は異なるフィールド装置通信プロトコルに関連する複数のフィールド装置にコントローラを通信可能に連結することを可能にする。
例えば、Ｉ／Ｏカードは、当該のフィールド装置に関連したフィールド装置通信プロトコルを用いて該フィールド装置と情報を交換するように構成された一つ又は複数のフィールド装置インターフェースを備えても良い。異なるフィールド装置インターフェースは、異なる通信路タイプ（例えば、アナログ入力（ＡＩ）通信路タイプ、アナログ出力（ＡＯ）通信路タイプ、離散的入力（ＤＩ）通信路タイプ、離散的出力（ＤＯ）通信路タイプ、デジタル入力通信路タイプおよびデジタル出力通信路タイプ）を介して通信する。加えて、Ｉ／Ｏカードは、フィールド装置から受け取った情報（例えば、電圧レベル、ディジタル値、など）を、コントローラがフィールド装置の制御に関連する動作を行うために使用できるプロセス情報（例えば、圧力測定値）に変換することができる。

一般に、上記概知の技法は、複数のフィールド装置をＩ／Ｏカードに通信可能に連結するのに一組の配線またはバス（例えば、複芯ケーブル）を要する。特に、各フィールド装置は、一般に、一つ又は複数の配線を介して、Ｉ／Ｏカード上の一つ又は複数の電気的終端（例えば、スクリュー式端子）に連結される。各フィールド装置が連結されるＩ／Ｏカード電気的終端は、Ｉ／Ｏカードがフィールド装置により使用される通信信号および通信プロトコルを使用してフィールド装置と通信することを可能にするべく選択される。言い換えると、フィールド装置をＩ／Ｏカードに連結する配線は、フィールド装置と同じタイプの通信信号およびプロトコルを使用するＩ／Ｏカード通信路と関連するＩ／Ｏカード端子にランド処理または配線されなければならない。結果として、これら概知のシステムでは、フィールド装置を、異なるタイプの通信信号且つ又はプロトコルを採用するものと取り替えることが必要である、または望ましい場合、フィールド装置成端部での配線を取り外して新しい装置に連結しなければならないとともに、Ｉ／Ｏカード成端部を取り外して異なる通信信号且つ又はプロトコルを使用して通信するＩ／Ｏカード通信路（およびそれの成端）にて再度ランド処理を行わなければならない。同様に、（例えば、雑音余裕度を増加させるため、データが搬送される率を増加させるため、新しい標準または工場要求条件に準拠するために、など）Ｉ／Ｏカードにフィールド装置を連結する配線に使用されている通信信号（複数可）且つ又はプロトコルのタイプを変更することが必要または望ましい場合、一般に、フィールド装置側の配線末端を未成端状態にして、所望の異なる通信信号（複数可）且つ又はプロトコルを使用する置換フィールド装置にて再度ランド処理を行わなければならない。同様に、Ｉ／Ｏカード側の配線末端は、一般に未成端状態にして、所望の異なる通信信号（複数可）且つ又はプロトコルを使用して通信する通信路に連結されたＩ／Ｏカード成端部にて再度ランド処理を行わなければならない。Ｉ／Ｏカードとフィールド装置間のフィールド配線のかかる再成端または再ランド処理は、時間がかかり、高額で、エラーが生じ易いものである。

Ｉ／Ｏカード上のどの配線接続または成端箇所（複数可）が、それに取り付けられているフィールド装置の通信信号タイプおよびプロトコルを使用して通信することを可能にするのに使用されているのかを決定するためにＩ／Ｏカードの通信路の固定式構成に依存する上述の概知システムと異なり、ここに記載される例示的な機器および方法は、より柔軟に通信可能な状態でフィールド装置をＩ／Ｏカードに連結するのに使用しうる。特に、ここに記載される例示的な機器および方法は一対の通信モジュールを使用するが、この場合、一対のうち一つはフィールド装置に取外し可能な状態で連結でき、他方はＩ／Ｏカードに取外し可能な状態で連結できる。
該一対の通信モジュールは、フィールド装置がＩ／Ｏカードおよびコントローラと通信することを可能にするために必要な実質的に全ての通信ソフトウェアおよび通信電子を提供する。このように、ここに記載される例示的な通信モジュールは、通信路により使用される通信信号のタイプ且つ又はプロトコルに関係なくフィールド装置がＩ／Ｏカードの如何なる通信路を使用してＩ／Ｏカードに連結されることを可能にする。結果として、以下より詳しく説明される如く、コントローラＩ／Ｏカードにフィールド装置を連結している如何なる配線を再度終端処理したり、または再度ランド処理を行う必要なく、一対の通信モジュールを取り除き所望の異なる通信信号（複数可）且つ又はプロトコルを使用する一対の通信モジュールに置き換えることにより、フィールド装置により使用されている通信信号（複数可）且つ又はプロトコルを変更することができる。また、以下より詳しく説明されている如く、改訂された（例えば、アップグレード版の）通信ソフトウェア且つ又は通信電子機器（診断法を含む）が、同じタイプの通信信号（複数可）且つ又はプロトコルで利用可能な場合、コントローラＩ／Ｏカードにフィールド装置を連結している如何なる配線を再度終端処理したり、または再度ランド処理を行う必要なく、フィールド装置およびＩ／Ｏカードの通信モジュールを取り除き、該改訂された通信ソフトウェア且つ又は通信電子を有する通信モジュールに取り替えうる。加えて、以下詳述の如く、フィールド装置の通信信号（複数可）且つ又はプロトコルに変更（更新またはアップグレードを含む）が加えられることになっている場合、フィールド装置（複数可）を取り替える必要はない。フィールド装置およびＩ／Ｏカードでの通信モジュールだけが、異なる通信信号（複数可）且つ又はプロトコルで通信を行う異なる通信モジュールと取り替えられる。よって、有利にも、現在フィールド装置（複数可）に格納される例えばタグ番号、較正設定、較正履歴、スパンなどフィールド装置構成情報の全てが維持される。

ここに記載される例示的な通信モジュールは、通信ソフトウェアを含む自己完結型でカプセル化された電子モジュールでありうる。さらに、これらの例示的な通信モジュールは、（例えば、図１に関して説明されるようなキャビネットのマーシャリングを介して）Ｉ／Ｏカードまたは様々なタイプ、型式（例えば、異なる製造会社により提供される型式）およびモデルのフィールド装置に取外し可能な状態で挿入することができる、若しくは連結することができる。例示的な通信モジュールは、フィールド装置に対して通信信号（複数可）且つ又はプロトコルを提供するべく標準化して異なるタイプのフィールド装置に接続して使用しうる。より具体的に、Ｉ／Ｏカードおよびフィールド装置の実装、電気接続（例えば、ピン配置）などを含む機械的構成およびインターフェース、および通信モジュールは、異なる通信プロトコルや信号などを提供する複数の利用可能な通信モジュールの如何なるものを様々なフィールド装置の如何なるもの（任意数の製造会社により製造しうる）により使用できるように標準としうる。同様に、通信モジュールがフィールド装置におけるその他の電子機器と通信する様態も標準化しうる。言い換えると、フィールド装置と通信モジュール間の通信を可能にするのに使用されている通信方式も、通信モジュールのフィールド装置との相互交換をさらに容易にするべくフィールド装置のタイプ、型式、モデルなどにわたって標準化しうる。

ここに記載される例示的な通信モジュールは、フィールド装置通信の標準化を可能にできるので、如何なる特定の通信信号またはプロトコルに関する特殊性を要することなく通信モジュールの製造を可能にする。代わりに、かかる通信信号伝達法またはプロトコルは、（例えば、フィールド装置がプロセス制御システムに、または保証運転中にインストールされる場合）フィールド装置のフィールド装置製造後に適切な通信モジュールをインストールすることにより割り当てられる、または構成することができる。これによって、フィールド装置を一つの通信プロトコルまたはプロトコルのバージョンから別の通信プロトコルに簡単変換する作業を円滑に実施するのに必要な予備部品（例えば、予備フィールド装置）の数を減らすことができる。また、ここに記載される例示的な方法および機器は、フィールド装置およびＩ／Ｏカードがもはや相当な量の内部通信プロトコル電子またはソフトウェアを含む必要がないので、フィールド装置およびＩ／Ｏカードの製造を簡素化する。よって、ここに記載される例示的な方法および機器によって、製造会社は、異なる通信信号伝達法またはプロトコルを採用してさらに同じ数の類似したフィールド装置を生産する必要がなくなる。加えて、製造会社は、異なる通信信号伝達法またはプロトコルを使用して一定数の通信路または構成を含んだＩ／Ｏカードを生成する必要がなくなる。

さらに、通信モジュールを、新しいまたは異なる機能が組み込まれたソフトウェアを含む改訂またはかアップグレードされたソフトウェアを有する別の通信モジュールに取り替えることにより通信ソフトウェアの改訂またはアップグレードを容易に加えられるので、システム保全費用を削減しうる。さらにまた、ここに記載される例示的な通信モジュールは、フィールド装置またはＩ／Ｏカードの内部電子機器にアクセスする必要なく容易に交換または置き換え可能であるので、通信プロトコルのアップグレード且つ又は改造はそのままの状態で（即ち、フィールド装置で配線を取り外して再度終端処理したり、または再度ランド処理を施す必要なく）行うことができる。加えて、フィールド装置の診断を通信モジュールに含みうるので、より新しくより優れた診断ソフトウェアを望む顧客は、フィールド装置の通信プロトコル且つ又は内部電子機器を変更する必要なく、既存の通信モジュールを所望の診断法を含む別の通信モジュールと交換することができる。さらに、幾つかの例示的な通信モジュールは、例えばフィールド装置シリアル番号（複数可）且つ又はその他のフィールド装置情報などのローカルタグ付け情報を含みうる。通信信号伝達法またはプロトコル、ソフトウェア、診断情報且つ又はローカルタグ付け情報のいずれかまたは全てを例示的な通信モジュールに含むことにより、フィールド装置の構成およびフィールド装置の動作状態、履歴、保守保全作業の必要性などの評価が容易になる。

加えて、幾つかの実施例では、通信モジュールの中に含まれる通信信号（複数可）且つ又はプロトコルのタイプ、アップグレード、更新、診断などに応じて通信モジュールをコード化（例えば、色分け）しうる。コード体系は、フィールド装置（複数可）且つ又はＩ／Ｏカード（複数可）に連結させるのに適切な通信モジュールの識別を容易にする。

ここに記載される例示的な機器および方法には、コントローラに通信可能に連結された一つ又は複数のＩ／Ｏカードに一つ又は複数の第１の通信モジュールを通信可能に連結する例示的なユニバーサル内部Ｉ／Ｏバス（例えば、共通または共有アナログまたはデジタル通信バス）を使用することが関与している。第１の通信モジュールの各々は、めいめいの外部バス（例えば、アナログまたはデジタル・バス）を使用して各々の第２の通信モジュールに連結される。第２の通信モジュールは、フィールド装置の異なるタイプ、型式、モデルなどにわたって標準化しうる各内部フィールド装置バス（例えば、各フィールド装置内部のアナログ・バスまたはデジタル・バス）を使用して一つ又は複数の各フィールド装置に通信可能に連結される。この説明の全体にわたり「通信モジュール（複数可）」という用語は、位置に関係なく、Ｉ／Ｏカードと関連する通信モジュール（複数可）、フィールド装置と関連する通信モジュール（複数可）、且つ又は如何なるタイプの通信モジュール（複数可）を指しうる。「第１の」、「第２の」、「その他」、「別の」、「補完的な」などの表記は、ここに記載される実施例における特定の位置にある特定の通信モジュールを限定して参照する意図を持つものではなく、むしろ、これらの用語は、記載される実施例における異なる通信モジュールを識別するのに使用されている。

フィールド装置に取外し可能な状態で連結された通信モジュールは、内部フィールド装置バスを介してフィールド装置からフィールド装置情報を受け取り、外部バスを介して一つ又は複数のＩ／Ｏカードと関連付けられているその他の通信モジュールにフィールド装置情報を通信するように構成されている。これらその他の通信モジュールは、例えばフィールド装置情報をパケット化して、そのパケット化された情報をＩ／Ｏカードに通信することにより、それらの内部Ｉ／Ｏバスを介してコントローラＩ／Ｏカードにフィールド装置情報を通信する。フィールド装置情報は、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、健全性診断情報＜開ループ、短絡など＞）、フィールド装置活動情報（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または機能など）、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またはセグメント識別情報（例えば、フィールド装置が通信モジュールに通信可能に連結されるフィールド装置バスまたはフィールド装置セグメント）、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）且つ又はその他の診断情報を含みうる。Ｉ／Ｏカード（複数可）は、内部Ｉ／Ｏバスを介して受け取ったフィールド装置情報を抽出してそのフィールド装置情報をコントローラに通信することができ、該コントローラは、その後、それ以降の分析用に該情報の幾つかまたは全てを一つ又は複数のワークステーション端子に通信することができる。

ワークステーション端子からフィールド装置にフィールド装置情報（例えば、指令、指示、照合（クエリー）、閾値活性値（例えば、閾値ＰＶ値）、など）を通信するために、Ｉ／Ｏカードはフィールド装置情報をパケット化して、そのパケット化されたフィールド装置情報を内部Ｉ／Ｏバスを通じて複数の通信モジュールに通信することができる。各通信モジュールは、その後、Ｉ／Ｏカードから受け取ったパケット化通信からフィールド装置情報を抽出したりまたはパケット化通信を非パケット化したりして、フィールド装置に取外し可能な状態で連結された対応する通信モジュールにフィールド装置情報を通信することができる。

ここで図１に戻って詳細にわたり参照するに、例示的なプロセス制御システム１００は、一般にアプリケーション制御ネットワーク（ＡＣＮ）と呼ばれるローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはバス１０６を介してコントローラ１０４に通信可能に連結されたワークステーション１０２を含んでいる。ＬＡＮ１０６は所望のあらゆる通信媒体およびプロトコルを使用して実施されうる。例えば、ＬＡＮ１０６は、配線接続式または無線イーサネット（登録商標）通信プロトコルに基づきうる。しかしながら、その他の適切な有線または無線通信媒体およびプロトコルも使用しうる。ワークステーション１０２は、一つ又は複数の情報技術（ＩＴ）アプリケーション、ユーザ対話型アプリケーション、且つ又は通信アプリケーションに関連した操作を行うように構成しうる。例えば、ワークステーション１０２は、所望のあらゆる通信媒体（例えば、無線、配線接続式など）およびプロトコル（例えば、ＨＴＴＰ、ＳＯＡＰなど）を用いて、その他の装置またはシステムとワークステーション１０２およびコントローラ１０４が通信することを可能にする通信アプリケーションおよびプロセス制御関連アプリケーションに関連した操作を行うように構成しうる。コントローラ１０４は、例えばワークステーション１０２またはその他のワークステーションを使用してシステム・エンジニアまたはその他のシステムオペレータにより生成された、且つ、コントローラ１０４にダウンロードされコントローラ１０４においてインスタンスが作成された一つ又は複数のプロセス制御ルーチンまたは機能を行うように構成されてもよい。図示される実施例において、ワークステーション１０２は制御室１０８に設けられ、コントローラ１０４は制御室１０８とは別のプロセスコントローラ区域１１０に設けられている。

図示される実施例において、例示的なプロセス制御システム１００は、第１のプロセス区域１１４にフィールド装置１１２ａ〜ｃを含んでおり、第２のプロセス制御区域１１８にフィールド装置１１６ａ〜ｃを含んでいる。コントローラ１０４とフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃの間で情報を通信するために、実施例として挙げられるプロセス制御システム１００は、フィールド中継ボックス（ＦＪＢの）１２０ａ〜ｂおよびマーシャリング・キャビネット１２２を備える。フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂのそれぞれは、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのそれぞれ該当するものからマーシャリング・キャビネット１２２へと信号を経由させる。マーシャリング・キャビネット１２２は、順じて、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃから受信した情報をマーシャリングし（即ち、整理する、グループ化する、等）、コントローラ１０４のそれぞれ該当するＩ／Ｏカード（例えば、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂ）へとフィールド装置情報の経路指定を行う。ここに示される実施例において、コントローラ１０４とフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃの間での通信は双方向に行われ、それによって、マーシャリング・キャビネット１２２もまた受信した情報をコントローラ１０４のＩ／Ｏカードからフィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂを介してフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのそれぞれ該当するものへと経由させる際に使用されるようになる。図示される実施例において第１の通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、マーシャリング・キャビネット１２２に含まれており、第２の通信モジュール１２４ｄ〜ｆおよび１２６ｄ〜ｆは、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃにそれぞれ連結される。

図示される実施例において、フィールド装置１１２ａ〜ｃは、導電性（無線）通信媒体および且つ又は光通信媒体を介して、フィールド中継ボックス１２０ａに、および第２の通信モジュール１２４ｄ〜ｆに通信可能に連結されており、フィールド装置１１６ａ〜ｃは、導電性（例えば、配線接続式）通信媒体、無線通信媒体、且つ又は光通信媒体を介してフィールド中継ボックス１２０ｂに、および第２の通信モジュール１２６ｄ〜ｆに通信可能に連結される。例えば、フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂは、第２の通信モジュール１２４ｄ〜ｆおよび１２６ｄ〜ｆの有線、無線、且つ又は光学送信機と通信するべく一つ又は複数の有線、無線且つ又は光学データ送受信機を備えうる。図示される実施例において、フィールド中継ボックス１２０ｂは、第２の通信モジュール１２６ｆおよびフィールド装置１１６ｃにワイヤレス方式で通信可能に連結される。代替的な例示的な実施形態では、マーシャリング・キャビネット１２２を省略しても良く、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃの第２の通信モジュール１２４ｄ〜ｆおよび１２６ｄ〜ｆからの信号を、介在構造なしで（即ちマーシャリング・キャビネット１２２なしで）直接フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂから、コントローラ１０４のＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに取外し可能な状態で連結されうる第１の通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃへと経由させることができる。さらに別の例示的な実施形態において、フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂを省略しても良く、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃの第２の通信モジュール１２４ｄ〜ｆおよび１２６ｄ〜ｆを直接マーシャリング・キャビネット１２２の第１の通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃに連結することができる。

フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃはフィールドバス適合バルブ、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１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃは周知のファウンデーション・フィールドバス通信プロトコルを使用し、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および通信プロトコルを代わりに使用されうる。例えば、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃの代わりとして、周知のプロフィバスおよびＨＡＲＴ通信プロトコルを用いてデータバスを介して通信するプロフィバス、ＨＡＲＴまたはＡＳｉ適合装置も使用しうる。実施例として挙げられる実施形態の幾つかにおいて、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃは、デジタル通信の代わりに、アナログ通信または離散的通信を使用して情報を通信できる。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。

フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのそれぞれは、フィールド装置識別情報を格納するように構成される。フィールド装置識別情報は、物理的装置タグ（ＰＤＴ）値、装置タグ名、電子シリアル番号などでありえ、独自にフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのそれぞれを識別する。図１に示される実施例では、フィールド装置１１２ａ〜ｃが、フィールド装置識別情報を物理的装置タグ値ＰＤＴ０−ＰＤＴ２の形で格納し、フィールド装置１１６ａ〜ｃが、フィールド装置識別情報を物理的装置タグ値ＰＤＴ３−ＰＤＴ５の形で格納する。フィールド装置識別情報は、フィールド装置の製造会社により、且つ又はフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのインストール且つ又は保証運転に携わるオペレータまたはエンジニアにより、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃに格納またはプログラムされうる。

フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃと（例えば、収集された）関連する情報をプロセスコントローラ区域１１０へと経由させるために、システム１００は上記の如く複数の通信モジュール１２４ａ〜ｆおよび１２６ａ〜ｆを含んでいる。通信モジュール１２４ａ〜ｆは、第１のプロセス区域１１４におけるフィールド装置１１２ａ〜ｃと関連する情報をマーシャリングするように構成され、通信モジュール１２６ａ〜ｆは、第２のプロセス区域１１８におけるフィールド装置１１６ａ〜ｃと関連する情報をマーシャリングするように構成される。

図示される如く、通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂに、めいめいの多芯ケーブル１２８ａおよび１２８ｂ（例えば、マルチ・バスケーブル）を介して通信可能に連結される。マーシャリング・キャビネット１２２が省略される代替的な例示的な実施形態において、通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂの各々一つにインストールすることができる。

多芯ケーブル１２８ａ〜ｂ内の各導線または導線の対（例えば、バス、ツイストペア通信媒体、二線式通信媒体、など）が、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのめいめいの一つと一意的に関連する情報を、関連する通信モジュール１２４ｄ〜ｆおよび１２６ｄ〜ｆを介して通信する二地点間構成が、図１に示される実施例に描かれている。例えば、マルチ電導体ケーブル１２８ａは、第１の電導体１３０ａ、第２の電導体１３０ｂおよび第３の電導体１３０ｃを含んでいる。具体的に言うと、第１の導線１３０ａは、フィールド装置１１２ａと関連する第１の通信モジュール１２４ａと第２の通信モジュール１２４ｄと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のに使用されており、第２の導線１３０ｂは、第１の通信モジュール１２４ｂとフィールド装置１１２ｂと関連する第２の通信モジュール１２４ｅの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のに使用されており、そして第３の導線１３０ｃは、フィールド装置１１２ｃと関連する第１の通信モジュール１２４ｃおよび第２の通信モジュール１２４ｅの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のに使用されている。

マルチドロップ（分岐型）配線構成を使用する代替的な例示的な実施形態において、第１の通信モジュール１２４ａ〜ｃと１２６ａ〜ｃの各々は、その他のフィールド装置と関連する一つ又は複数の第２の通信モジュール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（分岐型）構成において、通信モジュール１２４ａは、フィールド装置１１２ａと関連する第２の通信モジュール１２４ｄに、そして別のフィールド装置（図示せず）と関連する別の通信モジュールに、第１の導線１３０ａを介して通信可能に連結することができる。例示的な実施形態の幾つかにおいて、通信モジュールは、無線網目状ネットワークを使用して複数のフィールド装置とワイヤレス方式で通信するように構成することができる。

以下、より詳細に説明されている如く、第２の通信モジュール１２４ｄ〜ｆおよび１２６ｄ〜ｆは、例えばチャームのような形を有し取外し可能な状態でプラグ接続または挿入できる装置（例えば、保護カバーまたは筺体を有する回路カード、およびプラグ接続可能な電気的コネクタ）として、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃに直接通信可能に連結される。代替的な例示的な実施形態において、第２の通信モジュール１２４ｄ〜ｆおよび１２６ｄ〜ｆは、中間構造体（複数可）または装置（複数可）を介して、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃに通信可能に連結されうる。同様に、第１の通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、例えばチャームのような形を有し取外し可能な状態でプラグ接続または挿入できる装置（例えば、保護カバーまたは筺体を有する回路カード、およびプラグ接続可能な電気的コネクタ）として、マーシャリング・キャビネット１２２に（或いは、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに）直接通信可能に連結される。但し、代替的な例示的な実施形態において、第１の通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、中間構造体（複数可）または装置（複数可）を介して、マーシャリング・キャビネット１２２且つ又はＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ、１３４ａ〜ｂに通信可能に連結されうる

通信モジュールの対の各々は異なる通信プロトコル且つ又はデータタイプを使用して通信するように構成されうる。例えば、第１の通信モジュール１２４ａは、デジタルデータを使用してフィールド装置１１２ａの第２の通信モジュール１２４ｄと通信するための外部バスインターフェースを含みうる間、第１の通信モジュール１２４ｂは、アナログ・データを使用してフィールド装置１１２ｂの第２の通信モジュール１２４ｅと通信するためのアナログ外部バスインターフェースを含みうる。

コントローラ１０４（且つ又はワークステーション１０２）とフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃの間のＩ／Ｏ通信を制御するために、コントローラ１０４は、複数のＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂを具備する。図示される実施例において、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂは、コントローラ１０４（且つ又はワークステーション１０２）と第１のプロセス区域１１４におけるフィールド装置１１２ａ〜ｃ間のＩ／Ｏ通信を制御するように構成され、Ｉ／Ｏカード１３４ａ〜ｂは、コントローラ１０４（且つ又はワークステーション１０２）と第２のプロセス区域１１８におけるフィールド装置１１６ａ〜ｃ間のＩ／Ｏ通信を制御するように構成される。

図１に示される実施例において、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂはコントローラ１０４に存在する。フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃからワークステーション１０２に情報を通信するために、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂはコントローラ１０４に情報を通信し、該コントローラ１０４は順じてワークステーション１０２に情報を通信する。同様に、ワークステーション１０２からフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃに情報を通信するために、ワークステーション１０２はコントローラ１０４に情報を通信し、コントローラ１０４はＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂと１３４ａ〜ｂに情報を通信し、そしてＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂは、第１の通信モジュール１２４ａ〜ｃと１２６ａ〜ｃおよび第２の通信モジュール１２４ｄ〜ｆと１２６ｄ〜ｆを介してフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃに情報を通信する。代替的な例示的な実施形態において、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂは、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂと１３４ａ〜ｂがワークステーション１０２且つ又はコントローラ１０４と直接通信することができるようにコントローラ１０４内部でＬＡＮ１０６に通信可能に連結することができる。

Ｉ／Ｏカード１３２ａと１３４ａのいずれかが障害を起こした場合に向けてフォールト・トレラント（耐障害性を有する）動作を提供するために、Ｉ／Ｏカード１３２ｂと１３４ｂは冗長Ｉ／Ｏカードとして構成される。即ち、Ｉ／Ｏカード１３２ａが障害を起こした場合、冗長Ｉ／Ｏカード１３２ｂは制御を引継ぎ、他の場合にＩ／Ｏカード１３２ａが行うのと同じ動作を行う。同様に、Ｉ／Ｏカード１３４ａが障害を起こした場合、冗長Ｉ／Ｏカード１３４ｂは制御を引継ぐ。

フィールド装置１１２ａ〜ｃ、１１６ａ〜ｃおよびＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ（１３４ａ〜ｂ）間で通信を行うために異なるデータタイプ・インターフェースを使用するように構成することができる第２のまたはフィールド装置通信モジュール１２４ａ〜ｆ、１２６ａ〜ｆを備えることにより、図１に示される実施例は、異なるフィールド装置データタイプ（例えば、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃにより使用されるデータタイプまたは通信路タイプ）と関連するデータを、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂの異なる通信信号伝達法且つ又はプロトコルに対して複数の異なるフィールド装置インターフェースタイプを実施する必要なくＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに経由することを可能にする。従って、一つのインターフェースタイプ（例えば、内部Ｉ／Ｏバス１３６ａ且つ又は内部Ｉ／Ｏバス１３６ｂを介して通信するための内部Ｉ／Ｏバスインターフェース・タイプ）を有するＩ／Ｏカードは、第１のまたはＩ／Ｏ通信モジュール１２４ａ〜ｂおよび１２６ａ〜ｂにより定義されるような、異なるフィールド装置通信信号伝達法且つ又はプロトコルを使用して複数のフィールド装置と通信することができる。

図示される実施例において、マーシャリング・キャビネット１２２、通信モジュール１２４ａ〜ｆおよび１２６ａ〜ｆ、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂ、ならびにコントローラ１０４は、既存のプロセス制御システム装備を図１の例示的なプロセス制御システム１００の構成に実質的に類似する構成に移行することを容易にする。例えば通信モジュール１２４ａ〜ｆおよび１２６ａ〜ｆは適切なインターフェースタイプの如何なるものを含むように構成することができるので、通信モジュール１２４ａ〜ｆおよび１２６ａ〜ｆは如何なるタイプのフィールド装置に通信可能に連結されるように構成することができる。同様に、コントローラ１０４は、ＬＡＮを介して既にインストールされているワークステーションに通信するべく概知のＬＡＮインターフェースを含むように構成することができる。例示的な実施形態の幾つかにおいて、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂは概知のコントローラにインストールまたは通信可能に連結することができ、それによってプロセス制御システムに既にインストールされているコントローラを取り替えることが必要となる。

代替的な実施例において、単一の通信モジュールは、標準化プロトコルを有するフィールド装置をＩ／Ｏカードと通信可能に連結しうる。通信モジュールは、通信モジュールが取り付けられているＩ／Ｏ通信路の通信信号伝達法およびプロトコルを使用しうる。かかる一実施例では、通信モジュールを異なる通信プロトコルを使用する通信モジュールに取り替えて、通信モジュールに連結されたバスを所望の通信プロトコルを使用するＩ／Ｏカード上の異なる通信路に再度ランド処理することによりフィールド装置の通信プロトコルを変更しうる。この実施例によって、フィールド装置が、フィールド装置自体の交換を必要とせずに異なるプロトコルを使用して通信することが可能になる。よって、通信モジュールは、既にプロセス制御システムにインストールされている既存のフィールド装置に取外し可能な状態で通信可能に連結されるように構成することができる。

さらに別の代替的な実施例において、単一の通信モジュールは、複数の通信ポートを有するフィールド装置とＩ／Ｏカードとの間で通信可能に連結されうる。該複数のポートは、例えば、標準化ポート、ＨＡＲＴポート、ファウンデーション・フィールドバス・ポートなどを含みうる。この実施例において、フィールド装置の通信プロトコルは、通信モジュールを異なる通信プロトコルを使用する通信モジュールに取り替えてフィールド装置上の対応するポートに交換用通信モジュールを連結することにより変更することができる。この実施例は、フィールド装置自体の交換を必要とせずにフィールド装置が異なるプロトコルを使用して通信することを可能にする。よって、この実施例では、既にプロセス制御システムにインストールされた既存のフィールド装置に通信可能に連結されるように通信モジュールを構成することができる。

図１に示される実施例に戻って参照するに、Ｉ／Ｏカード１３２ａはデータ構造１３３を含んでおり、Ｉ／Ｏカード１３４ａはデータ構造１３５を含んでいる。データ構造１３３は、フィールド装置識別番号（例えば、フィールド装置識別情報）または内部Ｉ／Ｏバス１３６ａを介してＩ／Ｏカード１３２ａに連結されるフィールド装置（例えば、フィールド装置１１２ａ〜ｃ）に対応するその他の情報を格納し、データ構造１３５はフィールド装置１１６ａ〜ｃに対応する情報を格納する。
データ構造１３３に格納されるフィールド装置識別番号またはその他の情報は、ワークステーション（例えば、ワークステーション１０２）に送信されるフィールド装置に対応する情報の識別またはその他の目的または、他のタイプに使用されうる。
データ構造１３３および１３５には、例示的なプロセス制御システム１００の構成、保証運転または動作中にワークステーション１０２を介してエンジニア、オペレータ（且つ又はユーザ）によりデータを投入することができる。また、データ構造１３３および１３５は、フィールド装置が内部Ｉ／Ｏバス１３６ａ〜ｂに連結された後自動的にもデータ投入しうる。図示されていないが、冗長Ｉ／Ｏカード１３２ｂはデータ構造１３３と同一のデータ構造を格納し、冗長Ｉ／Ｏカード１３４ｂはデータ構造１３５と同一のデータ構造を格納する。その代わりとして、又はそれに加えて、データ構造１３３および１３５はワークステーション１０２に格納することもできる。

図２は、ここに記載される例示的な通信モジュールの如何なるものを表わしうる通信モジュール２００の例示的な一実施形態を示す。図２の例示的な通信モジュール２００は、通信モジュール２００が例えば補完的なまたは対応する通信モジュールと通信することを可能にするために外部バスインターフェース２０２を含んでいる。例えば、通信モジュール１２４ａおよび１２４ｄは、お互いに通信するためにめいめいの外部バスインターフェース２０２を使用する。

通信モジュールのアドレス、Ｉ／Ｏカードのアドレス、且つ又はフィールド装置のアドレスを同定するために、通信モジュール２００はアドレス識別子２０４を具備する。アドレス識別子２０４は、通信モジュール２００がＩ／Ｏカードまたはフィールド装置に差し込まれた時に、通信モジュールアドレス（例えば、ネットワーク・アドレス）の問い合わせ（クエリー）をＩ／Ｏカードまたはフィールド装置に行うように構成されうる。このように、通信モジュール２００は、Ｉ／Ｏカードおよびフィールド装置間の情報を通信する際に送信元アドレス且つ又は宛先アドレスとして通信モジュールアドレスを使用することができる。

通信モジュール２００の様々な動作を制御するために、通信モジュール２００は動作コントローラ２０６を具備する。例示的な実施形態において、動作コントローラ２０６はマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを使用して実施することができる。動作コントローラ２０６は、通信モジュール２００のその他の諸部分に対して、当該部分の動作を制御するべく指示または指令を通信する。

また、例示的な通信モジュール２００は、外部バス（例えば、図１の外部バス１３０ａ〜ｃ）を介してその他の通信モジュールと情報を交換するために外部バス通信プロセッサ２０８も備えている。図示される実施例において、外部バス通信プロセッサ２０８は、別の通信モジュールに伝送するために情報をパケット化し、他の通信モジュールから受け取った情報を非パケット化する。パケット化された情報は、外部バスを通じての伝送に向けて外部バスインターフェース２０２に通信される。図示される実施例において、外部バス通信プロセッサ２０８は、伝送されることになっている各パケットのヘッダー情報を生成し、また、受け取ったパケットからヘッダー情報を読み取る。例示的なヘッダー情報としては、宛先アドレス（例えば、Ｉ／Ｏカードのネットワーク・アドレス）、送信元アドレス（例えば、通信モジュール２００のネットワーク・アドレス）、パケットタイプまたはデータタイプ（例えば、アナログフィールド装置情報、フィールド装置情報、コマンド情報、温度情報、実時間データ値、など）、およびエラーチェック情報（例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）情報）が挙げられる。例示的な実施形態の幾つかにおいて、外部バス通信プロセッサ２０８および動作コントローラ２０６は、同じマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを使用して実施されうる。

通信モジュール２００が連結されたフィールド装置に供給される電力量を制御するために、通信モジュール２００はフィールド電力コントローラ２１０を具備する。
図示される実施例において、例えばマーシャリング・キャビネット１２２の中にありうる、またはフィールド装置と関連付けられうる電源（例えば、図５の電源５１４）は、フィールド装置と通信するために通信路インターフェースに電力を供給するべく通信モジュール２００に電力を提供する。例えば、フィールド装置の中には１２ボルトを使用して通信するものも、２４ボルトを使用して通信するものもある。
図示される実施例において、フィールド電力コントローラ２１０は、外部パワー供給により通信モジュール２００に供給される電力の調節（条件付け）、調整、および昇圧且つ又は降圧を行うように構成される。例示的な実施形態の幾つかにおいて、可燃性または燃焼性の環境における発火のリスクを実質的に減らすかゼロにするべく、フィールド電力コントローラ２１０は、フィールド装置と通信するのに使用される且つ又はフィールド装置に配信される電力の量を制限するように構成される。

電源から通信モジュール２００用の電力に受け取った電力を変換するために、通信モジュール２００は周波数変換装置２１２を具備する。図示される実施例において、通信モジュール２００を実施するのに使用される回路構成は、通信モジュール２００が連結されているフィールド装置により必要とされる電圧レベルとは異なる一つ又は複数の電圧レベル（例えば、３．３ボルト）を使用する。周波数変換装置２１２は、電源から受け取った電力を使用してフィールド装置と通信するために通信モジュール２００に対して異なる電圧レベルを提供するように構成される。図示される実施例において、周波数変換装置２１２により生成された電源出力は、通信モジュール２００およびそれに連結されるフィールド装置に電力を供給して、通信モジュール２００とフィールド装置間で情報を別の通信モジュールを介して通信するのに使用される。幾つかのフィールド装置通信プロトコルは、その他の通信プロトコルよりも比較的高いまたは低い電圧レベル且つ又は電流レベルを必要とする。
図示される実施例において、フィールド電力コントローラ２１０は、フィールド装置に電力を供給してフィールド装置と通信するための電圧レベルを提供するように周波数変換装置２１２を制御する。

通信モジュール２００の回路構成を、通信モジュール２００が連結されるフィールド装置且つ又はＩ／Ｏカードから電気的に絶縁するために、通信モジュール２００は一つ又は複数の絶縁装置（複数可）２１４を具備する。絶縁装置（複数可）２１４は流電アイソレータ且つ又は光アイソレータを使用して実施されうる。以下、実施例として挙げられるアイソレーション構成を図５に関連して詳しく説明する。

アナログおよびデジタル信号の間に変換するために、通信モジュール２００は、デジタル／アナログ変換器２１６およびアナログ／デジタル変換器２１８を具備する。デジタル／アナログ変換器２１６は、システム（例えば、図１のプロセス制御システム１００）における更なる通信に向けて、フィールド装置、Ｉ／Ｏカード且つ又は別の通信モジュールから受け取ったデジタル表現の値（例えば、測定値）または情報をアナログ値または情報に変換するように構成される。同様に、アナログ／デジタル変換器２１８は、システム（例えば、図１のプロセス制御システム１００）における更なる通信に向けて、Ｉ／Ｏカード且つ又は別の通信モジュールからフィールド装置から受け取ったアナログ値（例えば、測定値）または情報をデジタル表現の値または情報に変換するように構成される。システムにおける通信が全面的にデジタル且つ又は全面的にアナログである代替的な例示的な一実施形態では、デジタル／アナログ変換器２１６且つ又はアナログ／デジタル変換器２１８を通信モジュール２００から省略しうる。

通信モジュール２００が連結されるＩ／Ｏカード且つ又はとフィールド装置との通信を制御するために、通信モジュール２００は内部バス通信プロセッサ２２０を具備する。別の通信モジュールから（よって、フィールド装置且つ又はＩ／Ｏカードから）受け取った情報が、通信モジュール２００が連結されるＩ／Ｏカード且つ又はにフィールド装置に通信するべき正しい形式および電圧タイプ（例えば、アナログまたはデジタル）であることを、内部バス通信プロセッサ２２０は保証する。
また、通信モジュール２００が連結されるＩ／Ｏカード且つ又はフィールド装置がデジタル情報を使用して通信するように構成されている場合、内部バス通信プロセッサ２２０は情報をパケット化または非パケット化するようにも構成される。加えて、内部バス通信プロセッサ２２０は、Ｉ／Ｏカード且つ又はフィールド装置から受け取られた情報を抽出し、それ以降の別の通信モジュール（よって、フィールド装置且つ又はＩ／Ｏカード）への通信に向けてアナログ／デジタル変換器２１８に（且つ又は外部バス通信プロセッサ２０８に）その情報を通信するように構成される。

また、例示的な通信モジュール２００は、Ｉ／Ｏカード（例えば、図１のＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ、またはその他如何なるＩ／Ｏカード）に且つ又はフィールド装置（例えば、図１のフィールド装置１１２ａ、またはその他如何なるフィールド装置）に通信モジュール２００を通信可能に連結するように構成された内部インターフェース２２２（図２および３）も具備する。例えば、内部バス通信プロセッサ２２０によりパケット化された情報は、通信モジュール２００が連結されるＩ／Ｏカード且つ又はフィールド装置に内部バス（例えば、図１の内部バス１３６ａ〜ｂ）を通じて伝送することを目的として内部インターフェース２２２に通信される。

図示される実施例において、内部バス通信プロセッサ２２０は、Ｉ／Ｏカード、フィールド装置または他の通信モジュールから受け取られた情報にタイムスタンプを生成するようにも構成される。通信モジュール２００でタイムスタンプを生成することによって、ミリセカンド未満の範囲におけるタイムスタンプ精度を使用してシークエンスオブイベンツ（ＳＯＥ）動作を実施することが容易になる。例えば、タイムスタンプおよびめいめいの情報はコントローラ１０４且つ又はワークステーション１０２に通信することができる。例えばワークステーション１０２（図１）（またはその他如何なるプロセッサシステム）により実行されたシークエンスオブイベンツの動作は、その後、何が当該特定の動作状態が発生した原因なのかを判断するべく、特定の動作状態（例えば、不具合の形態）が発生する前に、発生中に、且つ又は発生した後に何が起こったかを分析するのに使用されうる。また、ミリセカンド未満の範囲におけるタイムスタンプの生成によって、比較的高い粒度を使用してイベントを捕らえることが可能になる。例示的な実施形態の幾つかにおいて、内部バス通信プロセッサ２２０および動作コントローラ２０６は、同じマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを使用して実施することができる。

一般に、内部バス通信プロセッサ２２０に類似する内部通信プロセッサは、それらが通信するように構成されるフィールド装置且つ又はＩ／Ｏ通信路のタイプに対応する通信プロトコル機能またはその他の通信機能（例えば、フィールドバス通信プロトコル機能、ＨＡＲＴ通信プロトコル機能、など）を具備する。例えば、内部Ｉ／Ｏバス１３６ａと関連するＩ／Ｏ通信路がＨＡＲＴ通信プロトコルを使用するように構成されている場合、通信モジュール１２４ａの内部通信コントローラ２２０はＨＡＲＴ通信プロトコル機能を具備する。通信モジュール１２４ａが、第２の通信モジュール１２４ｄ（よって、フィールド装置１１２ａ）を用いるためのＩ／Ｏカード１３２ａから情報を受け取ると、内部通信プロセッサ２２０は、ＨＡＲＴ通信プロトコルに準じて情報をフォーマットし、その情報を第２の通信モジュール１２４ｄおよびフィールド装置１１２ａに配信する。第２の通信モジュール１２４ｄがＨＡＲＴ通信プロトコルを使用して通信しない場合、第２の通信モジュール１２４ｄを取り除き、ＨＡＲＴプロトコルを実施するように構成される別の通信モジュールと取り替えうる。よって、フィールド装置１１２ａは、Ｉ／Ｏバス１３６ａのプロトコルと一致させるべく異なるプロトコルを使用して通信するように改造しうるので、Ｉ／Ｏカード１３２ａで内部Ｉ／Ｏバス１３６ａを再度ランド処理または再度終端処理する必要がなくなる。

図示される実施例において、内部バス通信プロセッサ２２０は、通過地点メッセージを処理するように構成される。通過地点メッセージは、ワークステーション（例えば、図１のワークステーション１０２）から発信され、フィールド装置（例えば、第２の通信モジュール１２４ｄを介したフィールド装置１１２ａ）への配信に向けてコントローラ（例えば、図１のコントローラ１０４）を通してペイロード（例えば、通信パケットのデータ部分）として通信モジュール（例えば、図１の通信モジュール１２４ａ）に通信される。例えば、ワークステーション１０２から発信されフィールド装置１１２ａに配信される意図を有するメッセージは、ワークステーション１０２にて通信プロトコル記述子（例えば、ＨＡＲＴプロトコル記述子）でタグ付けされる、且つ又はフィールド装置１１２ａの通信プロトコルに準じてフォーマットされる。その後、ワークステーション１０２は、該メッセージを通過地点メッセージとしてワークステーション１０２からＩ／Ｏコントローラ１０４を通って通信モジュール１２４ａに配信するために、一つ又は複数の通信パケットのペイロードの中に該メッセージをラップする（包含して保存する）。メッセージをラップする（包含して保存する）ことには、例えば、フィールド装置と通信するのに使用される通信プロトコル（例えば、フィールドバス・プロトコル、ＨＡＲＴプロトコル、など）に準じてヘッダー情報と共にメッセージをパケット化することが関与する。

通信モジュール１２４ａがＩ／Ｏカード１３２から通過地点メッセージを含む通信パケットを受け取ると、内部バス通信プロセッサ２２０（図２）は、受信した通信パケットからペイロードを抽出する。外部バス通信コントローラ２０８（図２）は、その後、ペイロードからの通過地点メッセージをアンラップしてから（該メッセージがワークステーション１０２にてまだフォーマット済でない場合）ワークステーション１０２により生成された通信プロトコル記述子に準じて該メッセージをフォーマットし、第２の通信モジュール１２４ｄを介してフィールド装置１１２ａにメッセージを通信する。

或いは、該メッセージを、修正変更を加えることなく第１の通信モジュール１２４ａから第２の通信モジュール１２４ｄに渡しうる。その後第２の通信モジュール１２４ｄが、ペイロードからの通過地点メッセージをアンラップしてから（該メッセージがワークステーション１０２にてまだフォーマット済でない場合）ワークステーション１０２により生成された通信プロトコル記述子に従ってメッセージをフォーマットし、フィールド装置１１２ａにメッセージを通信する。

また内部通信プロセッサ２２０は、同じような方法でワークステーション１０２に通過地点メッセージを通信するように構成される。例えば、フィールド装置１１２ａがワークステーション１０２に配信されるべきメッセージ（例えば、ワークステーション・メッセージまたはその他如何なるメッセージへの応答）を生成する場合、
内部バス通信プロセッサ２２０は、一つ又は複数の通信パケットのペイロードの中にフィールド装置１１２ａからのメッセージをラップする（包含して保存する）。して、外部バス通信プロセッサ２０８は、ラップされているメッセージを含む該一つ又は複数のパケットを第１の通信モジュール１２４ａに、およびＩ／Ｏカード１３２ａに通信する。ワークステーション１０２が、ラップされているメッセージを含んでいるコントローラ１０４からのパケットを受け取ると、ワークステーション１０２はメッセージをアンラップし処理することができる。

図３は、二つの例示的な通信モジュール、一つの例示的なフィールド装置および一つの例示的なＩ／Ｏカードの例示的な電気接続を示すブロック図である。この実施例において通信モジュール１２４ａ，ｄが図示される。但し、その他如何なる通信モジュールは、同じまたは類似した方法でその他如何なる通信モジュール、Ｉ／Ｏカード且つ又はフィールド装置に連結されうる。加えて、この実施例ではＩ／Ｏカード１３２ａおよびフィールド装置１１２ａが示されているが、その他如何なるＩ／Ｏカード且つ又はフィールド装置をその他如何なる通信モジュールに同じまたは類似した方法で連結しても良い。図３に示される如く、Ｉ／Ｏカード１３２ａは、内部Ｉ／Ｏバス１３６ａを介して、第１の通信モジュール１２４ａの第１の内部インターフェース２２２ａに通信可能に連結される。第１の外部インターフェース２０２ａから、導線またはバスの１３０ａは、第２の通信モジュール１２４ｄの第２の外部インターフェース２０２ｄに第１の通信モジュール１２４ａを連結する。第２の通信モジュール１２４ｄは、第２の内部インターフェース２２２ｄおよび内部フィールド装置バス１３６ｄを介して、フィールド装置１１２ａに連結される。

図４は、ここに記載される例示的な通信モジュール且つ又はフィールド装置の如何なるものを表わしうる例示的な通信モジュール２００と例示的なフィールド装置４００の例示的な機械的接続を示す。図示される実施例において、例示的な通信モジュール２００は、通信モジュール２００をフィールド装置４００に通信可能に連結する且つ又は電気的に連結する一つ又は複数のコンタクト４０４（例えば、ピン、タブ、配線、など）を含んでいる。この実施例において、通信モジュール２００は、介在するベース４０２を介してフィールド装置４００に連結される。ベース４０２は、例えばＩ／Ｏバスからの導電性通信媒体（例えば、配線末端）をつなぎ止める、終端処理する、または固定するフィールド装置のインターフェース（接合部分）でありうる締め金具４０６（例えば、ねじ）を具備する。通信モジュール２００がベース４０２に取外し可能な状態で連結される場合、通信モジュール２００とフィールド装置４００およびＩ／Ｏカードの間で信号の伝達および情報の通信を可能にするべく、締め金具４０６がコンタクト４０４の一つ又は複数に通信可能に連結される。その他の例示的な実施形態において、ベース４０２は、締め金具４０６の代わりに、その他如何なる適切なタイプのフィールド装置インターフェース（例えば、ソケット）を具備しうる。

通信モジュール２００をフィールド装置４００に通信可能に連結するために、ベース４０２は、フィールド装置コンタクトまたは接続子４０８を具備する。ユーザがフィールド装置４００にベース４０２を差し込むと、フィールド装置コネクタ４０８は、フィールド装置４００の内部バスを係合する。フィールド装置コネクタ４０８は、例えばパンチブロックなど比較的単純なインターフェースを含む如何なる適切なインターフェースを使用して実施されうる。通信モジュール２００とフィールド装置４００間での情報の通信を可能にするために、フィールド装置コネクタ４０８は、通信モジュール２００のコンタクト４０４の一つ又は複数に接続されている。

図示される実施例において、通信モジュール２００は、通信モジュール２００且つ又は通信モジュール２００とフィールド装置４００の接続を周辺環境から遮蔽するのに使用されうるカバー４１０も含む。カバー４１０は、湿気且つ又はその他の不利な若しくは有害となりうる可能性のある環境条件がそれらの条件を経験しうるプロセス区域における通信モジュール２００に悪影響を及ぼすことを防止する。カバー４１０は、如何なる適切なプラスチック、金属、または通信モジュール４００をシールで密閉する若しくは保護するのに適切なその他の材料で作製しうる。

図５は、通信モジュール１２４ａ〜ｂをお互いから、そしてフィールド装置１１２ａ〜ｂを内部Ｉ／Ｏバス１３６ａから電気的に絶縁するために、図１の例示的な通信モジュール１２４ａ〜ｂに接続して実施されうるアイソレーション（絶縁）回路構成を描く。この実施例では通信モジュール１２４ａ〜ｂが図示されているが、その他如何なる通信モジュールを、同じまたは類似した方法でその他如何なる通信モジュール、Ｉ／Ｏカード且つ又はフィールド装置に連結しうる。図示される実施例において、通信モジュール１２４ａ〜ｂの各々は、めいめいの通信モジュール回路構成５０２および５０４（例えば、図２に関して上記されるブロックの一つ又は複数）を含んでいる。加えて、通信モジュール１２４ａ〜ｂが、めいめいのフィールド装置１１２ａ〜ｂにフィールド中継ボックス１２０ａおよび補完通信モジュール１２４ｄ〜ｅを介して接続されている。また、通信モジュール１２４ａ〜ｂが、内部Ｉ／Ｏバス１３６ａおよび電源５１４に接続されている。

内部Ｉ／Ｏバス１３６ａから通信モジュール回路構成５０２を電気的に絶縁するために、通信モジュール１２４ａはアイソレーション回路５０６を具備する。このように、通信モジュール回路構成５０２は、フィールド装置１１２ａにおいて電力サージが生じた場合、若しくはその他の電力変動が生じた場合に、内部Ｉ／Ｏバス１３６ａの電圧に影響することなく、またＩ／Ｏカード１３２ａ（図１）に障害をもたらすことなく、フィールド装置１１２ａの電圧レベルに従う（例えば、浮動する）ように構成することができる。また、通信モジュール１２４ｂは、内部Ｉ／Ｏバス１３６ａから通信モジュール回路構成５０４を絶縁するように構成されたアイソレーション回路５０８も含んでいる。アイソレーション回路５０６および５０８、そして通信モジュール１２４ａ〜ｂにおいて実施されるその他如何なるアイソレーション回路は、光学的アイソレーション回路または流電アイソレーション回路を使用して実施されうる。

電源５１４から通信モジュール回路構成５０２を絶縁するために、通信モジュール１２４ａはアイソレーション回路５１０を具備する。同様に、通信モジュール１２４ｂは、電源５１４から通信モジュール回路構成５０４を絶縁するためのアイソレーション回路５１２を具備する。通信モジュール回路構成５０２と５０４を電源５１４から絶縁することにより、フィールド装置１１２ａ〜ｂと関連する如何なる電力変動（例えば、電力サージ、電流スパイク、など）が電源５１４に障害を及ぼすことはない。また、通信モジュール１２４ａ〜ｂの一つにおける如何なる電力変動が、通信モジュール１２４ａ〜ｂの他の一つの動作に障害または悪影響を及ぼすことはない。

概知のプロセス制御システムでは、アイソレーション回路が概知のマーシャリング・キャビネット内に具備されるので、それによって概知の通信モジュールに利用可能な空き容量が減る。但し、図５の実施例に示されるように通信モジュール１２４ａ〜ｂの中にアイソレーション回路５０６、５１０、５０８および５１２を具備することによって、マーシャリング・キャビネット１２２（図１）においてアイソレーション回路のために必要とされる空き容量を減らすことができるので、それによって通信モジュール（例えば、通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃ）に利用可能な空き容量が増える。加えて、通信モジュール（例えば、通信モジュール１２４ａ〜ｂ）において（例えば、その中に統合して）アイソレーション回路（例えば、アイソレーション回路５０６、５０８、５１０および５１２）を実施することによって、アイソレーション回路の絶縁を必要とする通信モジュールにだけ選択的に使用することが可能になる。例えば、図１の通信モジュール１２４ａ〜ｆおよび１２６ａ〜ｆの幾つかは、アイソレーション回路なしで実施されうる。

更なる別のアイソレーション回路（図示せず）は、通信モジュール１２４ａを他の通信モジュール１２４ｄとフィールド装置１１２ａから絶縁するために、通信モジュール回路構成５０２とフィールド装置１１２ａの間に連結されうる。同様に、通信モジュール１２４ｂを他の通信モジュール１２４ｅおよびフィールド装置１１２ｂから絶縁するために、更なるアイソレーション回路を通信モジュール回路構成５０４とフィールド装置１１２ｂの間に連結しうる。このように、Ｉ／Ｏカード１３２ａ（図１）において電力サージが生じた場合、若しくはその他の電力変動が生じた場合に、外部バス１３６ａおよび１３６ｂの電圧に影響することなく、まフィールド装置１１２ａおよび１１２ｂに障害をもたらすことなく、通信モジュール回路構成５０２および５０４は、フィールド装置１１２ａおよび１１２ｂの電圧レベルにめいめい従う（例えば、それに相対して浮動する）ように構成することができる。

図６Ａおよび図６Ｂは、通信モジュール（例えば、図１および図２の通信モジュール１２４ａ〜ｆ、および２００）を実施するのに使用されうる例示的な方法のフローチャートである。例示的な実施形態の幾つかにおいて、図６Ａおよび図６Ｂの例示的な方法は、プロセッサ（例えば、図７の例示的なプロセッサシステム７１０において示されるプロセッサ７１２）による実行に向けてプログラムをなす機械可読指示を使用して実施されうる。プログラムは、ＣＤ〜ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）またはプロセッサ７１２（図７）と関連するメモリなどの有形コンピュータまたはプロセッサ可読媒体に格納されたソフトウェアにおいて具現化されうる、且つ又は、周知の様態においてファームウェア且つ又は専用ハードウェアにおいて具現化されうる。さらに、例示的な方法が図６Ａおよび図６Ｂに示されるフローチャートを参照して記載されているが、ここに記載されるもの意外にも、例示的な通信モジュール１２４ａ〜ｆおよび２００を実施するその他の多くの方法を代わりに使用しうることは、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、ブロックの実行順序は変更しえるものであり、且つ又は、ここに記載されるブロックのうちの幾つかを変更、除外、または組み合わせることが可能である。

図６Ａおよび図６Ｂを詳しく参照するに、図６Ａおよび図６Ｂの例示的な方法は、図１の例示的な通信モジュール１２４ａ，ｄ、そして図２および図３の例示的な詳細にわたる通信モジュール実施形態に関連して説明する。但し、図６Ａおよび図６Ｂの例示的な方法はその他如何なる通信モジュールを実施するのに使用されうる。図６Ａおよび図６Ｂのフローチャートを用いて、例示的な通信モジュール１２４ａ，ｄがどのようにＩ／Ｏカード１３２ａとフィールド装置１１２ａ間で情報を通信するかを説明する。

初期段階において、一実施例における通信モジュール１２４ａ，ｄは、それが通信情報（ブロック６０２）を受け取ったかどうか判断する。例えば、通信モジュール１２４ａ，ｄは、外部バス通信プロセッサ２０８（図２）または内部バス通信プロセッサ２２０が例えば割込または状態レジスタを介して通信情報が受け取られたことを示す場合にそれ（通信モジュール）が通信情報を受け取ったと判断する。通信モジュール１２４ａ，ｄが通信情報（ブロック６０２）を受け取っていないと判断すると、通信モジュール１２４ａ，ｄが通信情報を受け取るまで制御がブロック６０２に留まる。

通信モジュール１２４ａ，ｄが通信情報（ブロック６０２）を受け取ると、通信モジュール１２４ａ，ｄは、通信モジュール１２４ｄがフィールド装置に連結された時に内部バス通信プロセッサ２２０（図２）の（例えば）割込または状態レジスタに基づいて、それ（通信モジュール１２４ａ，ｄ）がフィールド装置（例えば、図１のフィールド装置１１２ａ）から通信情報を受け取ったかどうかを判断する（ブロック６０４）。通信モジュール１２４ｄは、それがフィールド装置１１２ａから通信情報を受け取ったと判断すると（ブロック６０４）、その後、内部バス通信プロセッサ２２０は、フィールド装置通信プロトコルに基づいてフィールド装置１１２ａと関連する受信通信情報からフィールド装置情報とフィールド装置識別情報を抽出する（ブロック６０６）。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、健全性診断情報＜開ループ、短絡など＞）、フィールド装置活動情報（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または機能など）、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またはセグメント識別情報（例えば、介して通信モジュールに通信可能に連結されるフィールド装置が通信モジュールに通信可能に連結されるフィールド装置バスまたはフィールド装置セグメント）、且つ又はフィールド・デバイスデータ・タイプ情報（例えば、アナログ入力（ＡＩ）データタイプ、アナログ出力（ＡＯ）データタイプ、離散的出力（ＤＩ）データタイプ〈例えば、デジタル入力データタイプ〉、離散的入力（ＤＯ）データタイプ〈例えば、デジタル出力データタイプ〉、など）が含まれる。フィールド装置通信プロトコルは、フィールド装置１１２ａにより使用されている如何なるプロトコル（例えば、フィールドバス・プロトコル、ＨＡＲＴプロトコル、ＡＳ−Ｉプロトコル、プロフィバス・プロトコル、など）、または通信モジュール１２６ｄによりフィールド装置１１２ａに割り当てられた通信プロトコルでありうる。代替的な例示的な一実施形態では、ブロック６０６にて、フィールド装置通信プロセッサ２２０は、受信通信情報からフィールド装置情報のみを抽出し、フィールド装置１１２ａを同定するフィールド装置識別情報は、通信モジュール１２４ｄに格納される。例えば、フィールド装置１１２ａが初めに通信モジュール１２４ｄに接続されると、フィールド装置１１２ａは、通信モジュール１２４ｄにそれの識別情報を通信することができ、そして通信モジュール１２４ｄは識別情報を格納することができる。上記の如く、この情報は、データベース１３３または１３５、ならびにワークステーション１０２などにも格納されうる。
また、この情報は他の通信モジュール１２４ａにも格納されうる。

その後、内部バス通信プロセッサ２２０は、アナログ・デジタル変換が必要かどうか判断する（ブロック６０８）。例えば、フィールド装置１１２ａがアナログ測定値を通信すると、内部バス通信プロセッサ２２０は、アナログ・デジタル変換が必要または要求されるかを判断する（ブロック６０８）。アナログ・デジタル変換が必要な場合、アナログ／デジタル変換器２１８（図２）は受信した情報に対して変換を行う（ブロック６１０）。

アナログ・デジタル変換（ブロック６１０）の後、またはアナログ・デジタル変換が必要とされない（ブロック６０８）場合、内部バス通信プロセッサ２２０は、受信フィールド装置情報と関連するデータタイプ（例えば、アナログ、デジタル、温度計測値、など）を同定し（ブロック６１２）、受信フィールド装置情報に対応するデータタイプ記述子を生成する（ブロック６１４）。例えば、通信モジュール１２４ｄは、それがフィールド装置１１２ａから常に受け取るデータタイプを示すデータタイプ記述子を格納することができるか、またはフィールド装置１１２ａは、フィールド装置通信プロセッサ２２０がブロック６１０でデータタイプ記述子を生成するために使用する通信モジュール１２４ｄにデータタイプを通信することができる。

フィールド装置１１２ａには如何なる内部通信回路構成且つ又はソフトウェアが含まれていないがむしろ全ての通信回路構成且つ又はソフトウェアが通信モジュールにより提供される一実施例では、図６Ａおよび図６Ｂに示されるブロックの多くを飛ばしうる。例えば、通信プロトコルが通信モジュール１２４ｄにより初期段階において提供される場合には、フィールド装置の通信プロトコルから外部バス（例えば、Ｉ／Ｏ通信路）の通信プロトコルへの切り替えが不要でありうる。

その後、外部バス通信プロセッサ２０８（図２）は、通信モジュール１２４ｄ（そして、最終的に以下詳述されるような通信モジュール１２４ａ）がフィールド装置１１２ａから受け取った情報を通信するＩ／Ｏカード１３２ａの宛先アドレスを決定する（ブロック６１６）。例えば外部バス通信プロセッサ２０８（図２）は、Ｉ／Ｏカード１３２ａの宛先アドレスをアドレス識別子２０４（図２）から得ることができる。加えて、外部バス通信プロセッサ２０８は、フィールド装置情報がエラーなしにＩ／Ｏカード１３２ａにより受け取られることを保証するべくＩ／Ｏカード１３２ａに通信するためのエラーチェック・データを決定または生成する（ブロック６２０）。例えば、外部バス通信プロセッサ２０８は周期的なエラーチェック（ＣＲＣ）エラーチェック・ビットを生成することができる。これも通信モジュール１２４ａにより完了されうる。

その後、外部バス通信プロセッサ２０８は、外部バス通信プロトコルに基づきフィールド装置情報と、フィールド装置識別情報と、データタイプ記述子と、Ｉ／Ｏカード１３２ａの宛先アドレスと、通信モジュール１２４ｄの送信元アドレス、そしてエラーチェック・データをパケット化する（ブロック６２２）。外部バス通信プロトコルは、例えばＴＰＣベースのプロトコル、ＵＤＰベースのプロトコルなどを使用して実施されうる。外部バス通信プロセッサ２０８は、アドレス識別子２０４（図２）から通信モジュール１２４ｄの送信元アドレスを取得することができる。
その後、外部バスインターフェース２０２（図２）は、パケット化された情報を外部バスを介して他の通信モジュール１２４ａに通信する（ブロック６２４）。

図６Ａに示されるブロックの一つ又は複数は、上述される特定の実施例以外の一つ又は複数の通信モジュールにより完了されうる。例えば、対応する情報のデータタイプ記述子が生成された（ブロック６１４）後、通信モジュール１２４ｄは、他の通信モジュール１２４ａに情報を通信しうる。他の通信モジュール１２４ａは、その後、Ｉ／Ｏカード１３２ａの宛先アドレスを決定し（ブロック６２０）、ここにおいて詳述されるそれ以降の方法の如何なるものを行いうる。

もし、その代わりにブロック６０４で、ブロック６０２で検出された通信情報はＩ／Ｏカード１３２ａからであると通信モジュール１２４ａが判断すると、内部バス通信プロセッサ２２０（図２）は、受信した通信情報から宛先アドレスを抽出する（ブロック６２６）。その後、外部バス通信プロセッサ２２０は、抽出された宛先アドレスがアドレス・インターフェース２０４から取得された第２の通信モジュール１２４ｄの宛先アドレスと一致するかを判断する（ブロック６２８）。宛先アドレスが通信モジュール１２４ｄのアドレスと一致しない（例えば、受信した情報が通信モジュール１２４ｄに配信することを意図したものでない）場合（ブロック６２８）、制御はブロック６０２（図６Ａ）に戻る。一方、宛先アドレスが通信モジュール１２４ｄのアドレスと一致する（例えば、受信した情報が通信モジュール１２４ｄに配信することを意図したものである）場合（ブロック６２８）、内部バス通信プロセッサ２２０は、内部バス通信プロトコルに基づき受信した通信情報からフィールド装置情報を抽出し（ブロック６３０）、例えばＣＲＣ検証プロセスを使用して受信した通信情報におけるエラー探知情報に基づきデータのインテグリティ（一貫性）を確認する（ブロック６３２）。図示されてはいないが、内部バス通信プロセッサ２２０がブロック６３２で、受信した通信情報にエラーが存在すると判断すると、内部バス通信プロセッサ２２０は、再送信を依頼するメッセージをるＩ／Ｏカード１３２ａに送る。

データのインテグリティ（一貫性）を確認した（ブロック６３２）後、内部バス通信プロセッサ２２０（または外部バス通信プロセッサ２０８）は、デジタル／アナログ変換が必要とされるかどうか判断する（ブロック６３４）。例えば、通信モジュール１２４ａに格納されるデータタイプ記述子が、フィールド装置１１２ａがアナログ情報を必要とすることを示す場合には、内部バス通信プロセッサ２２０が、デジタル／アナログ変換が必要とされると判断する（ブロック６３４）。デジタル／アナログ変換が必要とされる（ブロック６３４）場合、デジタル／アナログ変換器２１６（図２）は、フィールド装置情報のデジタル／アナログ変換を行う（ブロック６３６）。デジタル／アナログ変換が行われた（ブロック６３６）後、またはデジタル／アナログ変換が必要とされない（ブロック６３４）場合、外部通信プロセッサ２０８は、フィールド装置１１２ａのフィールド装置通信プロトコルまたは通信モジュール１２６ｄによりそれに割り当てられた通信プロトコルを用い、外部インターフェース２２２（図２）を介して第２の通信モジュール１２４ｄに（よって、フィールド装置１１２ａに）フィールド装置情報を通信する（ブロック６３８）。

外部通信プロセッサ２０８がフィールド装置情報を他の通信モジュールに（即ち、情報がフィールド装置からＩ／Ｏカードに送られる時は第１の通信モジュール１２４ａに、そして情報がＩ／Ｏカードからフィールド装置に送られる時は第２の通信モジュール１２４ｄに）通信した後、図６Ａおよび図６Ｂのプロセスはブロック６０２に戻る。

第１または第２の通信モジュール１２４ａ，ｄの一つが上記工程を行うと、第１または第２の通信モジュール１２４ａ，ｄの別の一つが通信モジュール１２４ａ，ｄのうちプロセスを行った最初の一つからの通信を検出する（ブロック６０２）。その後、通信を検出する第１または第２の通信モジュール１２４ａ，ｄの該別の一つが、受信した情報を、それの内部インターフェースに連結された装置に通信する（ブロック６４０）。即ち、第１の通信モジュール１２４ａは、第２の通信モジュール１２４ｄから受け取った情報をＩ／Ｏカード１３２ａに通信し、第２の通信モジュール１２４ｄは、第１の通信モジュール１２４ａから受け取った情報をフィールド装置１１２ａに通信する。但し、幾つかの実施例では、上記の如く、第１且つ又は第２の通信モジュール１２４ａ，ｄの該別の一つからの情報の受信に際して、第１且つ又は第２の通信モジュール１２４ａ，ｄの該別の一つが、ここにおいて詳述されるステップの一つ又は複数を実行しうる。内部インターフェースに連結された装置への受信した情報の配信に際して、図６Ａおよび図Ｂの工程が終了する、且つ又は例えば呼び出し工程または機能に制御が戻る。

図７は、ここに記載される機器および方法を実施するのに使用されうる例示的なプロセッサシステム７１０のブロック図である。例えば、例示的なプロセッサシステム７１０に類似するかまたはそれと同一であるプロセッサシステムは、図１のワークステーション１０２、コントローラ１０４、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂと１３４ａ〜ｂ、且つ又は通信モジュール１２４ａ〜ｃと１２６ａ〜ｃを実施するのに使用されうる。例示的なプロセッサシステム７１０が複数の周辺機器、インターフェース、チップ、メモリなどを含んだ状態で後述されているが、それら要素の一つ又は複数は、ワークステーション１０２、コントローラ１０４、Ｉ／Ｏカード１３２ａ、且つ又は通信モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃの一つ又は複数を実施するのに使用されるその他の例示的なプロセッサシステムから省略しうる。

図７に示される如く、プロセッサシステム７１０は、相互接続バス７１４に連結されるプロセッサ７１２を含んでいる。プロセッサ７１２には、レジスタセットまたはレジスタ領域７１６が含まれている。このレジスタセットまたはレジスタ領域７１６は、図７において完全にチップ上に備えられた状態で示されているが、その代わりとして、完全に又は部分的にチップ外に備えられた状態で、専用の電気接続を介して、且つ又は相互接続バス７１４を介して、プロセッサ７１２に直接連結することも可能である。プロセッサ７１２には、適切なプロセッサ、処理装置またはマイクロプロセッサであれば如何なるものでも使用しえる。図７には図示されていないが、システム７１０は、マルチプロセッサシステムでありえ、よってプロセッサ７１２と同一であるまたは類似する且つ相互接続バス７１４に通信可能に連結される一つ又は複数の更なる付加的な別のプロセッサを含みうる。

図７のプロセッサ７１２は、メモリ・コントローラ７２０および周辺入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ７２２を含むチップセット７１８に連結される。周知の如く、一般にチップセットは、チップセット７１８に連結される一つ又は複数のプロセッサによりアクセス可能またはそれにより使用される複数の汎用且つ又は専用レジスタやタイマーなどに加え、入出力および記憶管理機能を備えている。メモリ制御器７２０は、プロセッサ７１２（または、複数のプロセッサが備えられている場合は複数のプロセッサ）がシステムメモリ７２４および大容量記憶メモリ７２５にアクセスできるようにする機能を果たす。

システムメモリ７２４は、例えば静的ランダムアクセス記憶装置（ＳＲＡＭ）、動的ランダムアクセス記憶装置（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリなど（ＲＯＭ）など所望のあらゆるタイプの持久且つ又は揮発性記憶装置を含みうる。大容量記憶メモリ７２５は、所望のあらゆるタイプの大容量記憶装置を含みうる。例えば、例示的なプロセッサシステム７１０がワークステーション１０２（図１）を実施するのに使用される場合、大容量記憶メモリ７２５はハードディスク・ドライブ、オプティカルドライブ、テープ記憶装置などを含みうる。またその代わりとして、例示的なプロセッサシステム７１０がコントローラ１０４、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂの一つ、または通信モジュール１２４ａ〜ｆおよび１２６ａ〜ｆの一つを実施するのに使用される場合、大容量記憶メモリ７２５は、固体状態記憶装置（例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭメモリ、など）、磁気記憶装置（例えば、ハードドライブ）、またはコントローラ１０４、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂ、または通信モジュール１２４ａ〜ｆおよび１２６ａ〜ｆにおける大容量記憶装置に適しているその他如何なる記憶装置を含みうる。

周辺Ｉ／Ｏコントローラ７２２は、周辺Ｉ／Ｏバス７３２を介して、周辺入出力（Ｉ／Ｏ）装置７２６と７２８、ならびにネットワーク・インターフェース７３０とプロセッサ７１２が通信することを可能にする機能を行う。Ｉ／Ｏ装置７２６および７２８は、例えばキーボード、ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイおよびなど）、ナビゲーション装置（例えば、マウス、トラックボール、容量性のタッチパッド、ジョイスティック、など）など、如何なる所望のタイプのＩ／Ｏ装置でありうる。ネットワーク・インターフェース７３０は、プロセッサシステム７１０が別のプロセッサシステムと通信することを可能にする例えばイーサネット（登録商標）装置、非同期転送モード（ＡＴＭ）装置、８０２．１１装置、ＤＳＬモデム、ケーブル・モデム、セルラーモデムなどでありうる。

メモリ・コントローラ７２０およびＩ／Ｏコントローラ７２２が、チップセット７１８内の別々の機能ブロックとして図７に描かれているが、これらのブロックにより行われた機能は、単一の半導体回路内に統合しうる、または二つ以上の個別の集積回路を使用して実施しうる。

ここに記載される例示的な方法とシステムによって、プロセス制御システムのオペレータは、置き換えても同じように複数のフィールド装置に連結することができる複数の通信プロトコルに対して複数の通信モジュールを有利に採用することが可能になる。これによって、プロセス制御システムのオペレータは、フィールド装置の通信プロトコルを迅速に且つ容易に変更することができる。例えば、他の通信プロトコルがプロセス制御システムにおける特定のフィールド装置に対してより有利である特定の性能特性またはその他の利益を有する場合、オペレータは、フィールド装置の通信プロトコルを一つの通信プロトコルから別の通信プロトコルに変更することを希望しうる。加えて、オペレータは、改訂またはアップグレードされた通信プロトコルでフィールド装置を更新することを希望しうる、または装置が元来製造された時に存在していなかったフィールド装置に通信プロトコルを使用することを希望しうる。

加えて、最先端技術のプレリリース版装置および工業規格による正式な採用前にシステムの中に組み込まれた通信プロトコルを含むプロセス制御システムのオペレータは、適切な標準規格を満たすように装置を更新するべくプレリリース版フィールド装置の一つに工業規格を組み込むここに記載される例示的な通信モジュールの一つを連結することができることになる。

ここに記載される例示的な通信モジュールにより具現化される別の利益としては、フィールド装置の通信プロトコルを変更しうるとともに、例えばタグ番号、較正設定、較正履歴、スパンなどのような装置構成情報の全てがフィールド装置電子機器の別のメモリ内に格納されうるので通信モジュールの変更時に失われないということが挙げられる。

加えて、通信モジュールの実施例の中には、フィールド装置からの情報を収集するのに使用されうる診断ソフトウェアを含みうるものが幾つかある。オペレータは、通信モジュールを所望の診断ソフトウェアを備える別の通信モジュールに変更することにより、より新しく、より優れ、より装置に適した診断にアクセスしうる。例えば、フィールド装置の特定の条件をより良く判定するように診断テストを新規開発しうる。ここに記載される例示的な通信モジュールでは、確立されているフィールド装置または既存するフィールド装置の電子回路基板を変えることなく、確立されているフィールド装置にて新しい診断テストを実施しうる。加えて、ここに記載される例示的な通信モジュールでは、フィールド装置の通信プロトコルを変えて、または変えることなく診断ソフトウェアを変更しうる。

さらに、フィールド装置の電子機器に不具合が生じ、通信プロトコル且つ又は診断法の変更により当該問題が修正されるような状況において、ここに記載される例示的な通信モジュールは、ここに記載されるように容易に交換しうる。不具合を持つ時代遅れの若しくは欠陥を有する装置の電子回路基板全体を取り替えるよりも通信モジュールを変更する方が、より速く、より簡単で、より費用効率が高い方法である。さらになお、不具合を持つ時代遅れの若しくは欠陥を有する装置全体を取り替えるよりも通信モジュールを変更する方が、より速く、より簡単で、より費用効率が高い方法である。また、装置全体を交換すると、漏れや、配管や容器槽に入り込む際になどに生じうる身体への危険が発生したり、格別の取引要員の必要性が生じたり、配管のつまりなどが生じた場合に隔離且つ又は清浄に関する要求条件がより厳しくなったりするなど）の可能性が生じる。（これらは全て、通信モジュールの変更により修正すれば避けられるべき問題である。）

ここに記載される実施例のさらに別の利益としては、フィールド装置の製造者が、通信電子機器とソフトウェアを且つ又は診断電子機器とソフトウェアをフィールド装置の残りの電子機器から分けられるということが挙げられる。よって、フィールド装置用に開発したり、製造したり、在庫として保管するなどの必要がある回路基板の種類がより少なくて済む。例えば、製造者が二つの異なる通信プロトコルにそれぞれ五つのフィールド装置を提供する場合、十個（各装置およびプロトコルの組み合わせ毎に一つ）の回路基板を生産する必要がある。ここに記載される例示的な通信モジュールを使用すれば、五つの回路基板（各装置毎に一つ）および二種類の通信モジュール（各プロトコル毎に一種類）だけを生産すれば良くなるので、それによって、製造者の開発および保管経費が大幅に削減される。加えて、通信モジュールはその他のフィールド装置によっても使用しうる。

さらにまた、図５について上述される絶縁回路構成は、例示的な通信モジュールに連結されたフィールド装置および電源を保護する。電気的スパイク（瞬時過渡現象）または電気工による不注意な配線により電圧または電流負荷が許容できないほど高くなった場合には、アイソレーション回路が通信モジュールに過大荷重を吸収させる。従って、通信モジュールだけを交換すれば良い場合もあり、その際、フィールド装置の回路基板は機能し続けることが可能なので、上記の如く、保全と修理の費用が大幅に削減される。

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い。それとは反対に、この特許は、字義的に若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全てを網羅するものである。

Claims (21)

1. プロセス制御システムにおいて第１のフィールド装置の通信プロトコルを変更する方法であり、
   第１の通信プロトコルを使用して通信するように構成された第１の取外し可能な通信モジュールを第１のフィールド装置からデカプリングする（連結を切り離す）こと、そして第２の通信プロトコルを使用して通信するように構成された第２の取外し可能な通信モジュールを第１のフィールド装置に連結させることとを含み、
   第２の取外し可能な通信モジュールを連結した後に、第１のフィールド装置が第２の通信プロトコルを使用して通信するように構成されることを特徴とし、且つ、第１のフィールド装置が、第１の通信プロトコルを使用して通信する場合に入・出力カード上の第１の通信路に連結され、第１のフィールド装置が、第２の通信プロトコルを使用して通信する場合に入・出力カード上の第１の通信路に連結されることを特徴とする方法。
2. 第１の通信プロトコルを使用して通信するように構成された第３の取外し可能な通信モジュールを入・出力カードの第１の通信路からデカプリングする（連結を切り離す）ことと、
   第２の通信プロトコルを使用して通信するように構成された第４の取外し可能な通信モジュールを入・出力カードに連結させることをさらに含み、
   第４の取外し可能な通信モジュールが第１の通信路に連結されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 第１の取外し可能な通信モジュールが、第１のフィールド装置から取り除かれた場合、第２のフィールド装置に連結することができることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 第１のフィールド装置が第２のフィールド装置とは異なるものであることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールの少なくとも一つが、第１のフィールド装置を電子的に絶縁するためのアイソレーション回路構成を含んでいることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールの少なくとも一つが、第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールを第１のフィールド装置に機械的に通信可能に連結するための一つ又は複数のコンタクトを含んでいることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールの少なくとも一つが第１のフィールド装置にプラグ接続できることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールの少なくとも一つがベースを介して第１のフィールド装置に連結されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
9. 第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールの少なくとも一つがローカルタグ付け情報を含んでいることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
10. 第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールの少なくとも一つがフィールド装置を構成または評価するための情報を含んでいることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 分散型プロセス制御システムであり、
    複数の通信路を有する入・出力カードと、
    第１の通信プロトコルを使用して通信するべく取外し可能な状態でそれに連結される第１の通信モジュールを有する第１のフィールド装置とを備え、
    第１のフィールド装置が複数の通信路の第１の通信路に連結されることを特徴とし、
    第１のフィールド装置が複数の通信路の第１の通信路に連結されている間、第２の通信プロトコルを使用して通信するために第１の通信モジュールを置き換えるために、第２の通信モジュールを、第１のフィールド装置に取外し可能な状態で連結することが可能であることを特徴とする、分散型プロセス制御システム。
12. 第１の取外し可能な通信モジュールに第１の通信プロトコルを使用してそれと通信するように通信可能に連結された第３の取外し可能な通信モジュールを備え、
    第２の通信プロトコルを使用して通信するために第３の通信モジュールを取り替えるべく第４の通信モジュールを第２の通信モジュールに取外し可能な状態で連結することが可能であることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
13. 第１および第２の通信プロトコルが異なることを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
14. 第１の通信モジュールが、第１のフィールド装置から取り除かれる場合、第２のフィールド装置に連結されることを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
15. 第１のフィールド装置が第２のフィールド装置と異なることを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
16. 第１の通信モジュールまたは第２の通信モジュールの少なくとも一つが電子的に第１のフィールド装置を絶縁するためのアイソレーション回路構成を含んでいることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
17. 第１の通信モジュールまたは第２の通信モジュールの少なくとも一つが、第１の通信モジュールまたは第２の通信モジュールを機械的に通信可能に連結するための一つ又は複数のコンタクトを含んでいることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
18. 第１の通信モジュールまたは第２の通信モジュールの少なくとも一つが第１のフィールド装置にプラグ接続できることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
19. 第１の通信モジュールまたは第２の通信モジュールの少なくとも一つがベースを介して第１のフィールド装置に連結されることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
20. 第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールの少なくとも一つがローカルタグ付け情報を含んでいることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
21. 第１の取外し可能な通信モジュールまたは第２の取外し可能な通信モジュールの少なくとも一つがフィールド装置を構成または評価するための情報を含んでいることを特徴とする、請求項２０に記載のシステム。

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