JP5883862B2 - プログラマブルロジックコントローラ及びデータ伝送を一様に復元するためのコンピュータで実施する方法 - Google Patents

プログラマブルロジックコントローラ及びデータ伝送を一様に復元するためのコンピュータで実施する方法 Download PDF

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Description

（関連出願）
本出願は、米国仮特許出願第６１／３６７，２０７号、２０１０年７月２３日出願の「データ収集および制御のための統合ノードを提供する機械、コンピュータプログラム製品、およびコンピュータで実施する方法（Ｍａｃｈｉｎｅ，Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｎｏｄｅ Ｆｏｒ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」の優先権を主張しまた関連するものであり、その全体を援用する。
本発明は一般に自動化された工業プロセスに関する。より特定すると、本発明は自動化された工業プロセスにおける遠隔のおよび工場内のサブシステムの制御およびデータ収集に関する。
近代的な油田およびガス田の応用に見られるような近代的な工業運転の自動化構造は、ここで遠隔サブシステムまたは現場装置と呼ぶ種々の相互に接続された装置により現場レベルおよびプロセスレベルで可能になっている。これらの現場装置は、自動化されたプロセスの運転を反映する流体の圧力、温度、または流量の測定値などのデータを監視しまた収集する。かかる現場装置はコントローラと呼ぶ機器に接続し、コントローラはシステムレベルで動作して、収集したデータを処理し、収集したデータの処理に応じてその現場装置または他の現場装置に命令を出力する。収集したデータを受信して命令を出力するというプロセスを反復することにより、自動化されたプロセスの運転を制御する。
例えば、現場装置はセンサ機能を行って、温度、圧力、ｐＨ、または流量などの運転情報や変数を検知し、その情報をシステムレベルのコントローラ装置に引き渡す。更に、現場装置はアクチュエータ機能を行って、コマンドなどの情報をシステムレベルから受信して、自動化されたプロセスの運転を、例えば、モータやポンプにより操作しまたは制御する。したがって、プロセスレベルのセンサおよびアクチュエータ機能は、プロセスレベルでは、情報をセンサから受信してアクチュエータに情報を送信する１台または多数のコントローラにより支援される。現場装置は、データを処理し、自分を監視し、自分を調整し、自分を較正するなどの一層強い機能性も組み込んでよく、または誤動作または予測保全に関する早期警報を与えてよいという意味で、一般に「知的現場装置」と呼ばれる。
知的現場装置を配備するには複雑なシステム構造が必要であり、例えば、１台以上のプログラマブルロジックコントローラ（「ＰＬＣ」または「ＰＬＣｓ」）および遠隔端末ユニット（「ＲＴＵ」または「ＲＴＵｓ」）を含むシステムレベルのコントローラ装置などの多数のハードウエア構成要素の準備および較正を含む。システムレベルの装置は、現場装置から受信したデータを保持するためのデータベースサーバなどの、他のシステムを必要とする。また、現場装置およびコントローラ装置は、イーサネット（登録商標）スイッチなどのネットワーク装置を必要とするネットワーク技術を用いて相互接続することが多く、またネットワーク技術は自動化ネットワークを監視制御データ収集（ＳＣＡＤＡ）ホストなどの遠隔ホストコンピュータにも接続することができる。
米国仮特許出願第６１／３６７，２０７号
本出願者は従来の自動化遠隔サブシステム内に多くの問題並びに問題の原因があると認識している。例えば、ますます多くのタイプの現場装置を自動化環境に追加するに従ってかかるシステムの準備および較正はますます複雑になり、或るものは、工業で現在用いられている種々の既存の通信プロトコルの中の異なる通信プロトコルの使用および支援を必要とする。したがって、従来の自動化システム、特に知的現場装置を用いるシステムの構造および構成はいくつかの調達上の（ｌｏｇｉｓｔｉｃａｌ）問題を生じることがある。第１に、多数のハードウエア構成要素が必要なために、電力や物理的な設置面積などの、企業の限られた資源に負担をかける。
更に、必要な異なるハードウエア構成要素の数が増えると、例えば、多重装置および多重プロトコル構造の配備や保全や運転などの、システムの支援モデルがますます複雑になる。したがって、複数の遠隔現場システムを用いるには、多くのハードウエア構成要素を用いなければならない。一般に含まれるのは、例えば、（ａ）遠隔サブシステムおよび計測器を含む複数の現場装置にコマンドを出し、またプロセスデータを集め、また多重通信プロトコルのいずれかに従う、ＰＬＣおよびＲＴＵなどの複数のコントローラユニット、（ｂ）遠隔サブシステムおよび計測器から検索したプロセスデータを記憶するためのデータベースサーバ、および（ｃ）ネットワーク接続性および多重プロトコル支援を含む、多重通信インターフェースを支援する通信インフラストラクチャ、である。
種々のサブシステムが異なる通信プロトコルおよびインターフェースを実現するので、更に多くの中間装置が必要になる。上に述べた多数のハードウエア構成要素を供給しなければならないというコストやその他の不利益に加えて、多数のハードウエア構成要素を運転することにより、必要な電力や設置面積が増え、構成要素を配備し、保全し、運転するための支援モデルが一層複雑になる。
本出願者の認識では、多くのハードウエア構成要素を運転すると制御点が増えて不都合になるので、データ収集に矛盾が起こりまたネットワークおよびホストの故障の許容度が非常に低くなるという、望ましくないリスクが生じる。例えば、上に述べた多重システムを用いるときに起こる１つの共通の問題は、収集して記憶したデータが一様の同期化された時間に従って時刻表示されないため、ホストコンピュータが与える時間ベースの機能とインターフェースするという目的にデータが適合しなくなることである。こうなると、例えば、プロセスのシミュレーションおよび最適化（例えば、貯水池モデル（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ）および特性化）のために遠隔ホストで行う系統的解析などにおいて、収集したデータとホストのデータとの間にデータ収集の矛盾が生じることがある。更に、時間的に同期していない多数の装置を用いる既存のシステムはネットワークおよびホストの故障に十分耐えられないので、機能停止期間中に集めたデータが多く失われ、機能停止中に（例えば、容量過負荷状態で）再生することができない。
本発明の実施の形態は、プロセス自動化環境内の遠隔ホストサーバと複数の遠隔サブシステムとの間をインターフェースするのに用いる統合ノードを提供し、単一のタイミング源に同期する時刻表示に応じてデータの収集、監視、および復元を行うための単一の制御点を与えることにより、データの収集および復元のための更に一様な基礎を確立する。したがって、本発明の実施の形態は、機械と、コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品をその上に記憶するコンピュータ読取り可能な媒体と、コンピュータが実施する方法とを提供して、プロセス自動化遠隔サブシステムからデータを収集するための統合ノードを提供する。
或る統合ノードの例示の実施の形態は、例えば、コントローラユニットと通信ネットワーキング装置とデータ記憶サーバの機能を１つのユニット内に統合する。また或る統合ノードの実施の形態は、例えば、イーサネット（登録商標）スイッチを用いて多重通信インターフェースによるネットワーキングを支援し、ＴＣＰ／ＩＰ（伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル、またインターネットプロトコルスーツとも呼ぶ）でプロセスデータを遠隔ホストサーバに送信することにより、必要なハードウエア構成要素の数を大幅に減らしまた一層簡単な支援モデルを可能にする。更に、或る統合ノードの実施の形態は、例えば、ＯＰＣサーバ（「プロセス制御用ＯＬＥ」とも呼ぶ）、または当業者に周知の任意の適当なサーバまたはドライバを用いて、多重通信プロトコルを支援することができる。
また更に、或る統合ノードの実施の形態はＰＬＣまたはＲＴＵを含み、または、例えば、ハードウエアまたはソフトウエアによりＰＬＣまたはＲＴＵの機能性を用いて、多重ＰＬＣまたはＲＴＵ構成要素を必要としない多重プロセス自動化プロトコルに従ってコマンドを出しまたデータを収集しまた処理することにより、必要なハードウエア構成要素の数を更に減らしまた一層簡単な支援モデルを可能にする。更に、或る統合ノードの実施の形態は、サブシステムと遠隔サーバとの間を時間同期化することによりデータ収集の矛盾の可能性を大幅に減らし、また統合ノードと複数の遠隔サブシステムとの間または統合ノードと遠隔サーバとの間に任意のタイプのネットワーク障害またはシステム故障を含む通信障害が発生すると、データ伝送を復元することによりネットワークの監視および障害の回復を十分提供する。
このように、或る統合ノードの実施の形態は、ＰＬＣ、ＲＴＵ、およびイーサネット（登録商標）スイッチの機能性を組み込み、また多重インターフェース、多重プロトコル、およびローカルデータ記憶容量を追加することによる現場／システムのデータ保持を支援することにより、多重システムを結合して多重システム機能性を与える１つのシステムにして、プロセス自動化システムの配備、保全および運転を含む支援モデルを簡単にする。
また更に、或る統合システム（例えば、統合ノードの或る実施の形態）を用いて、データの、またホストとサブシステムと上部アプリケーション層の間の、時間同期化を強化する制御の中心点を提供する。例えば、或る統合ノードの実施の形態は、ＴＣＰ／ＩＰイーサネット（登録商標）スイッチ、ＰＬＣまたはＲＴＵ論理、多重通信プロトコルを支援しまたデータ記憶機能を備える入出力インターフェース、ＦＴＰクライアント／サーバ支援、およびＯＰＣインターフェース機能をうまく結合する。
或る統合ノードの実施の形態では、例えば、遠隔ホストサーバとの時間同期機能を有するデータを記憶することにより、自動化システムはホストとのまたはネットワーク内での通信の障害または中断への耐性が高くなり、捕らえたデータと、シミュレーションおよび最適化に用いるホストデータとの間の収集の矛盾が最小になり、また故障中断期間中に収集したデータをネットワーク障害またはホストの故障のために失うリスクが最小になり、停止期間中または過負荷状態中に送信されなかったデータを実質的に再生する。更にまた、或る統合ノードの実施の形態は、現場でのハードウエア構成要素の数および必要な関連する電力および設置面積を最小にすることにより、また任意の多重プロトコルおよびインターフェースのタイプを支援する支援モデルを簡単にすることにより、必要な電力を減らすことができる。
或る例示の実施の形態は、例えば、中央処理ユニットおよびメモリを有し、遠隔ホストを複数の遠隔サブシステムとインターフェースすることにより統合ノードを定義するプログラマブルロジックコントローラを提供する。或る統合ノードの実施の形態をプログラマブルロジックコントローラと述べたが、統合ノードはまた、例えば、プログラマブルロジックコントローラの機能性を持つコンピュータ、遠隔端末ユニット、または遠隔端末ユニットの機能性を持つコンピュータを含む適当な機能性を有する、当業者に周知の任意のコンピュータでよい。統合ノードは、屋内では約セ氏１０度から３５度、屋外では約セ氏−２０度から７０度の範囲の運転環境の、屋内および屋外の条件に耐えるよう構築することができる。
実施の形態は更に、例えば、遠隔ホストおよび複数の遠隔サブシステムとのネットワーク接続の経路を定めるためのネットワークインターフェースを含むことができる。また或る統合ノードの実施の形態は、当業者に周知の多数のメッセージングプロトコルのいずれかに従う複数の遠隔サブシステムのそれぞれとの通信を変換または翻訳するプロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ、または適当なドライバも含む。また、或る統合ノードの実施の形態は、ノードと遠隔サブシステムと遠隔ホストの間および相互間の通信を転送するように配置された入出力ユニットを含む。或る統合ノードの実施の形態は更に、サブシステムから収集したデータをそれぞれの遠隔サブシステムに対応する時刻表示付きアーカイブファイル内に保存するように配置されたデータベースまたはデータベースサーバを含む。
実施の形態は更に、ノードとサブシステムとの間、およびノードと遠隔ホストとの間のデータ伝送を管理するためのコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を含む。当業者が認識するように、本発明は単一のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を用いる実施の形態に限定されるものではない。例えば、当業者が認識するように、本発明は、または本発明を実現する特定の機能または動作は、多重コンピュータプログラムまたは多重コンピュータプログラム製品、別個のコンピュータプログラムまたは別個のコンピュータプログラム製品、ハードウエア製品と多重コンピュータプログラムまたは多重コンピュータプログラム製品との結合、またはここに述べた１つ以上のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品の機能性を有する単一のコンピュータプログラムまたは単一のコンピュータプログラム製品で実現してよい。或るコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品の実施の形態はメモリなどの非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体内または上に記憶してプロセッサ上で動作してよく、前記メモリは有形で非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体である。或るコンピュータプログラムの実施の形態はプロセッサ上で実行する一組の命令を含む。
例えば図８に示すように、コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品内の命令の集合は、遠隔ホスト内の内部時計と各遠隔サブシステム内の内部時計とを同期させる（８０１）命令を含むことにより遠隔ホストと遠隔サブシステムとを一様の時間に従って遠隔ホストに時間同期させてよい。当業者が理解するように、この命令の集合は統合ノードの他のハードウエアまたはソフトウエア構成要素内の内部時計を同期させる命令も含む。時間同期化は、予め定めた同期化基準に基づいて、絶えずまたは要求に応じて行うことができる。
更に、実施の形態は時刻表示付きプロセスデータを各時間同期化サブシステムから予め定めた速度で収集する（８０２）命令を含む。統合ノードは、例えば、時刻表示付きプロセスデータを毎秒１回の予め定めた割合で収集する。時刻表示は、例えば、プロセスデータが生成された日時を示す。例えば、遠隔サブシステムと統合ノードとがそれぞれ一様の時間に従って同期化されている場合は、時刻表示は遠隔サブシステムかまたは統合ノードが行う。当業者が認識するように、時刻表示はプロセスデータが生成された時刻、または恐らくプロセスデータに関するなんらかの他の時刻を示す。
本発明の実施の形態は更に、時刻表示付きプロセスデータを遠隔サブシステムから受信すると、予め定めた例外基準に応じてこの時刻表示付きプロセスデータを例外とすべきかどうか決定する命令を与えてよい。当業者が認識するように、例外基準を決定する命令は、統合ノードで、遠隔サブシステムで、または遠隔ホストで実行する。命令を有するコンピュータプログラム製品を遠隔サブシステムで実行する場合は、遠隔サブシステムは統合ノードが受信すべき警報を統合ノードに送る。収集された時刻表示付きプロセスデータが、予め定めた例外基準を満たすと決定するステップは統合ノードで行ってよく、この場合は、統合ノードは例外警報を遠隔ホストに報告し、遠隔ホストは警報を受信して、例えば、遠隔ホストで処理する。
例えば、遠隔ホストはこの警報に応じて命令を実行し、例えば、警報をユーザに中継しまたは提示し、またはこれにより遠隔ホストは警報に応じて統合ノードにコマンドを出力する。統合ノードはこれを受信して処理することにより、ＰＬＣまたはＲＴＵ機能性を用いる統合ノードまたはいずれかの遠隔サブシステムの動作に影響を与える。時刻表示付きプロセスデータを統合ノードが収集すると、統合ノード内のコンピュータプログラム製品はかかる命令に従って、時刻表示付きプロセスデータを時刻表示付きアーカイブファイル内に保存してよい（８０３）。時刻表示付きアーカイブファイルは日時（例えば、時間同期化サブシステム毎にプロセスデータが生成された日時）に応じて時刻表示する。
或る実施の形態では、アーカイブファイル内に含まれるデータはスケーリングを行う必要はないが、当業者が認識するように、スケーリングは必要に応じて行う。アーカイブファイルは、例えば、フォーマットＹＹＹＹ−ＭＭ−ＤＤ．ＣＳＶに適合する名前を有する名前で時刻表示する。ただし、ＹＹＹＹは数字の年、ＭＭは数字の月、ＤＤは数字の日である。更に、アーカイブファイルはやはり、例えば、名前の最初の３文字は月、最後の２数字は年、すなわち、ＭＭＭＹＹ（例えば、ＳＥＰ０７）の名前を有する名前で時刻表示して、時刻表示付きディレクトリ内に記憶される。
また統合ノード内に記憶するコンピュータプログラムの実施の形態は、或る時刻表示付きプロセスデータを統合ノードから遠隔ホストに送るコマンドを遠隔ホストから第２の予め定めた速度で受信して処理する（８０４）命令を有するコンピュータプログラム製品を含んでよく、またこれに応じて、コンピュータプログラム製品は、そのコマンドに応じて前記或る時刻表示付きプロセスデータを少なくとも１つの時刻表示付きアーカイブファイルから取り出力する（８０５）命令を含む。またコンピュータプログラム製品は、実行すると、時刻表示付きプロセスデータをアーカイブファイルから取り出したことに応じてその時刻表示付きプロセスデータを遠隔ホストに送る（８０６）。
本発明の実施の形態はまた、統合ノードと複数の遠隔サブシステムとの間の送信を監視しまた回復するためのコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を含む統合ノードを提供する。当業者が認識するように、本発明は単一のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を用いる実施の形態に限定されるものではない。例えば、当業者が認識するように、本発明は、または本発明を実現する特定の機能または動作は、多重コンピュータプログラムまたは多重コンピュータプログラム製品、別個のコンピュータプログラムまたは別個のコンピュータプログラム製品、ハードウエア製品と多重コンピュータプログラムまたは多重コンピュータプログラム製品との結合、またはここに述べた１つ以上のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品の機能性を有する単一のコンピュータプログラムまたは単一のコンピュータプログラム製品で実現される。或るコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品の実施の形態はメモリなどの非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体内または上に記憶してプロセッサ上で動作してよく、前記メモリは有形で非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体である。或るコンピュータプログラムの実施の形態はプロセッサ上で実行する一組の命令を含む。
コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品内の命令の集合は、例えば、統合ノードと複数の遠隔サブシステムのいずれかとの間の通信障害を検出する（通信障害の時刻の検出を含む）命令を含む。また、或るコンピュータプログラム製品の実施の形態は、通信障害が検出された、統合ノードとサブシステムとの間の対応する通信回復を検出する（通信回復の時刻の検出を含む）よう統合ノードに命じる。通信障害および通信回復を検出した後、コンピュータプログラム製品は更に、プロセッサが実行すると、通信障害および通信回復が検出された遠隔サブシステムから１つのデータファイルまたは複数のデータファイルを検索するよう統合ノードに命じる命令を含む。
コンピュータプログラム製品は更に、プロセッサが実行すると、データファイルの検索に応じて、検索したデータファイルから時刻表示付きプロセスデータを取り出すよう統合ノードに命じる命令を含む。時刻表示付きプロセスデータは、通信障害の時刻から始めて通信回復の時刻まで取り出してよい。コンピュータプログラム製品は更に、プロセッサが実行すると、プロセスデータの取出しに応じて、取り出したプロセスデータを遠隔ホストに送るよう統合ノードに命じる命令を含む。
或る統合ノードの実施の形態はまた、統合ノードと遠隔ホストとの間の送信の監視および回復のための第３のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を含む。当業者が認識するように、本発明は単一のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を用いる実施の形態に限定されるものではない。例えば、当業者が認識するように、本発明は、または本発明を実現する特定の機能または動作は、多重コンピュータプログラムまたは多重コンピュータプログラム製品、別個のコンピュータプログラムまたは別個のコンピュータプログラム製品、ハードウエア製品と多重コンピュータプログラムまたは多重コンピュータプログラム製品との結合、またはここに述べた１つ以上のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品の機能性を有する単一のコンピュータプログラムまたは単一のコンピュータプログラム製品で実現してよい。或るコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品の実施の形態はメモリなどの非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体内または上に記憶してプロセッサ上で動作してよく、前記メモリは有形で非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体である。或るコンピュータプログラムの実施の形態はプロセッサ上で実行する一組の命令を含む。
コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品内の命令の集合は、例えば、統合ノードと遠隔ホストとの間の通信障害を検出する（通信障害の時刻の検出を含む）命令を含む。また、或るコンピュータプログラム製品の実施の形態は、プロセッサが実施すると、統合ノードと遠隔ホストとの間の対応する通信回復を監視しまた検出する（通信回復の時刻の検出を含む）よう統合ノードに命じる命令を含む。或るコンピュータプログラム製品の実施の形態は更に、プロセッサが実施すると、通信障害および通信回復の検出に応じて、通信障害の時刻と通信回復の時刻とを報告して、消失したデータの復元を遠隔ホストが開始できるようにすることを、統合ノードに命じる命令を含む。
このコンピュータプログラム製品は更に、プロセッサが実施すると、通信障害および通信回復の時刻に応じて時刻表示付きアーカイブファイルから時刻表示付きプロセスデータを取り出し、次に、取り出した時刻表示付きプロセスデータを遠隔ホストに送信して、時刻表示付きプロセスデータを遠隔ホストが受信できるようにすることを、統合ノードに命じる命令を含む。或るコンピュータプログラム製品は更に、プロセッサが実施すると、統合ノードと遠隔ホストとの間の通信リンクを監視することを統合ノードに命じ、またデータ伝送の帯域幅の枯渇を検出し（８０７）、またこれに応じてデータ伝送を緩衝する（８０８）ことを遠隔ホストに命じる命令を含む。
本発明の別の例示の実施の形態では、中央処理ユニットおよびメモリを有する或るプログラマブルロジックコントローラは遠隔ホストを複数の遠隔サブシステムとインターフェースすることにより統合ノードを定義してよい。或る統合ノードの実施の形態をプログラマブルロジックコントローラと述べたが、統合ノードの実施の形態はまた、例えば、プログラマブルロジックコントローラの機能性を持つコンピュータ、遠隔端末ユニット、または遠隔端末ユニットの機能性を持つコンピュータを含む適当な機能性を有する、当業者に周知の任意のコンピュータでよい。
或る統合ノードの実施の形態は、屋内では約セ氏１０度から３５度の範囲内、屋外では約セ氏−２０度から７０度の範囲内の運転環境の、屋内および屋外の条件に耐えるように構築される。或る統合ノードの実施の形態は更に、統合ノードと、複数の遠隔サブシステムのいずれかまたは遠隔ホストとの間で通信を転送するように配置された入出力ユニットを含む。また統合ノードは、複数の遠隔サブシステムから収集されたデータを１つ以上の時刻表示付きアーカイブファイル（例えば、１つ以上の時刻表示付き各アーカイブファイルはそれぞれのサブシステムに対応する）内に保存するように配置されたデータベースサーバを含む。
本発明の実施の形態は更に、遠隔ホスト内と各遠隔サブシステム内の内部時計を同期させることにより、遠隔ホストと遠隔サブシステムとを一様の時間に従って遠隔ホストに時間同期させる時間同期化モジュールを有する統合ノードを提供する。当業者が理解するように、時間同期化は予め設定した同期化基準に基づいて絶えずまたは要求に応じて行うことが出来る。また統合ノードは、時刻表示付きデータを複数の遠隔の各時間同期化サブシステムから定期的に収集するように配置されたデータ収集モジュールを含む。データ収集モジュールは更に、データベースサーバを用いて時刻表示付きデータを保存するように配置される。
統合ノードはまた、収集した時刻表示付きデータ内の例外を決定し、例外と決定すると、その例外を遠隔ホストに報告するように配置された例外報告モジュールを含む。統合ノードは更に、保存した時刻表示付きデータを遠隔ホストに定期的にアップロードするように配置されたデータアップローダを含んでよい。或る統合ノードの実施の形態は更に、例えば、統合ノードと遠隔サブシステムのいずれかとの間の通信障害および通信回復を検出すると、複数の遠隔サブシステムのいずれかから検索した時刻表示付きデータの間の通信障害を検出するように配置されたサブシステム復元モジュールを含む。或る統合ノードの実施の形態は更に、統合ノードと遠隔ホストとの間の通信障害に応じて遠隔ホストへのデータ伝送を復元するように配置されたホスト復元モジュールを含む。
本発明の別の例示の実施の形態は、複数の遠隔サブシステムと、遠隔ホストが複数の遠隔サブシステムと通信できるように配置された統合ノードとの間の中断されたデータ伝送を一様に回復させる、コンピュータで実施する方法を含む。方法の実施の形態は、例えば、統合ノードと遠隔サブシステムがそれぞれ実質的に一様の時間源に従って時間同期化していれば、統合ノードと遠隔サブシステムのいずれかとの間の通信リンクの通信障害の時刻とこれに対応する通信回復の時刻とを検出することを含む。この方法は更に、通信障害とこれに対応する通信回復の時刻に応じて、時刻表示付きプロセスデータを含む少なくとも１つのデータファイルを複数のサブシステムのいずれかから検索することを含む。方法の実施の形態は更に、検索動作に応じて、時刻表示付きプロセスデータを遠隔ホストコンピュータに復元することを含む。
本発明の別の例示の実施の形態は、遠隔ホストと、プロセスデータを複数の遠隔サブシステムから収集するように配置されたＰＬＣなどの統合ノードとの間の、中断されたデータ伝送を一様に回復できるようにする、コンピュータで実施する方法を提供する。この方法は、統合ノードと遠隔ホストが一様の時間源に従って時間同期化していれば、統合ノードと遠隔ホストとの間の通信リンク内の通信障害の時刻とこれに対応する通信回復の時刻とを検出することを含む。方法の実施の形態は、通信障害の時刻と通信回復の時刻とを遠隔ホストに報告して、通信障害の結果消失したデータの復元を遠隔ホストが開始できるようにすることを含む。
更に、当業者が理解するように、実施の形態はデータ収集（通信障害が発生したときにデータ伝送を監視して復元することを含む）のための統合ノードを提供する、他の機械、システム、コンピュータ、コンピュータプログラム、コンピュータプログラム製品、および関連するコンピュータで実施する方法を含む。
また本発明の実施の形態は、予め設定した濾過方式に応じて、時刻表示付きデータ内の限度外の測定値を新たな測定値と置換し、また限度外の測定値を検出するとデータ収集を中止することにより複数の確認された測定値を定義するためのデータ確認モジュールを含む。またかかる実施の形態は、複数の遠隔の時間同期化サブシステムの動作状態を決定し、また複数の遠隔の時間同期化サブシステムの動作状態に応じて複数の確認された測定値を調整するためのデータ調整モジュールを含む。或るデータ確認モジュールの実施の形態は、中央処理ユニットが実行すると、統合ノードに指示して、複数の遠隔の時間同期化サブシステムから収集した時刻表示付きデータ内の或る第１の測定値が所定の上限および所定の下限に対して限度外であると決定させる、例えば、メモリ内に記憶する或るコンピュータプログラム製品を含む。
またデータ確認モジュールは統合ノードに指示して、限度外の第１の測定値を或る第２の測定値と置換させることができる。この第２の測定値は、過去の測定値の予め選択した間隔の最小値または最大値、最後の正常な測定値、上限と下限の平均、予め選択した数の測定値のまたは過去の測定値の間隔の平均、上限、下限、または任意の予め選択した値の１つである。更に、時刻表示付きデータは、複数の確認された測定値を定義する前記置換した第２の測定値を含む。また時刻表示付きデータ内の限度外の測定値の決定に応じて、データ確認モジュールは統合ノードに指示して、複数の遠隔の時間同期化サブシステムのいずれかからの時刻表示付きデータの収集を中止するようデータ収集モジュールに命じさせる。
データ調整モジュールを含む実施の形態は更に、中央処理ユニットが実行すると、統合ノードに指示して複数の遠隔の時間同期化サブシステムの１台以上のプロセスユニットの動作状態を決定させる、例えば、或るコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品をメモリ内に記憶してよい。この決定動作は、複数の遠隔の時間同期化サブシステムの１台以上からの複数の確認された測定値に応じて行う。かかるコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を含むデータ調整モジュールは、コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を実行すると、プログラマブルロジックコントローラに指示して複数の確認された測定値に応じた調整モデルを決定させる。この調整モデルは１台以上のプロセスユニットとこの１台以上のプロセスユニットの動作状態とに対応する。
またデータ調整モジュールは統合ノードに指示して、複数の確認された測定値を調整モデルに応じて調整させることにより（調整動作は順次二次計画法アルゴリズムである）、複数の調整された測定値を定義する。またデータ調整モジュールはプログラマブルロジックコントローラに指示して、後の複数の確認された測定値に応じて１台以上のプロセスユニットの動作状態の変化を検出させる。またデータ調整モジュールはプログラマブルロジックコントローラに指示して、検出した動作状態の変化に応じて１台以上のプロセスユニットのための新たな調整モデルを決定させて、調整動作が新たな調整モデルに応じて進むようにすることができる。
本発明の特徴および利点、並びに今後明らかになる他の点について詳細に理解するため、上に概要を述べた本発明について、本出願の一部を形成する添付の図面に示す実施の形態を参照して一層詳細な記述を行う。しかし、図面は本発明の種々の実施の形態を示すに過ぎず、他の有効な実施の形態も含む可能性があるので、本発明の範囲を限定するものではないことに注意していただきたい。
本発明の或る実施の形態に係る、遠隔ホストコンピュータと複数の遠隔サブシステムとをインターフェースする統合ノードの略ブロック図である。 本発明の或る実施の形態に係る、遠隔ホストコンピュータと、種々の異なる通信プロトコルを有する複数の遠隔サブシステムとをインターフェースする統合ノードの略ブロック図である。 本発明の或る実施の形態に係る、遠隔サブシステムからプロセスデータを収集し、遠隔ホストコンピュータに例外を報告し、遠隔ホストコンピュータにデータを送る、統合ノードの略流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、通信障害および回復の検出に応じて遠隔ホストコンピュータでデータを復元し、また遠隔サブシステムからデータを検索して遠隔ホストコンピュータにデータを送る、統合ノードの略流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、遠隔ホストコンピュータと統合ノードとの間の通信障害および回復に応じて遠隔ホストコンピュータでデータを復元し、また統合ノードのアーカイブファイルからプロセスデータを取り出して遠隔ホストコンピュータにこのデータを送る、統合ノードの略流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、データ確認モジュール、データ調整モジュール、および報告モジュールの機能を行う統合ノードの略流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、遠隔ホストコンピュータへの例外の報告を含む、統合ノードによるデータ収集の動作と、統合ノードを介した遠隔ホストコンピュータとの間のデータ検索とデータ伝送の動作とを示す、統合ノードの略図である。 本発明の或る実施の形態に係る、特定の期間中に統合ノードが行うデータ収集動作を示す、統合ノードの略図である。 本発明の或る実施の形態に係る、特定の期間にわたる通信障害および通信回復を監視動作により検出するデータ収集動作を示す、統合ノードの略図である。 本発明の或る実施の形態に係る、特定の期間にわたる通信障害および通信回復を監視動作により検出したことに応じる、遠隔サブシステムからの復元動作を示す統合ノードの略図である。 本発明の或る実施の形態に係る、データ復元動作により回復したデータを遠隔ホストコンピュータに送信する送信動作を示す、統合ノードの略図である。 本発明の或る実施の形態に係る、特定の期間にわたる通信障害および通信回復を遠隔ホストコンピュータまたは統合ノードが検出する、遠隔ホストコンピュータによるデータ検索の動作を示し、また回復したデータを遠隔ホストコンピュータに送信する送信動作を示す、統合ノードの略図である。 本発明の或る実施の形態に係る、データ確認モジュールの例示のプロセスフローを示す流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、データ調整モジュールの例示のプロセスフローを示す流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、データ調整モジュールの例示のプロセスフローを示す流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、１つ以上の例示のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を示す略流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、１つ以上の例示のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を示す略流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、１つ以上の例示のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を示す略流れ図である。 本発明の或る実施の形態に係る、１つ以上の例示のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を示す略流れ図である。
統合ノード１００の或る実施の形態は、図１Ａ−１Ｂに示すように、中央処理ユニット１０５およびメモリ１６０を有し、遠隔ホスト１１０を複数の遠隔サブシステム１２０とインターフェース可能とする。統合ノード１００はプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）である。これは、任意のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）、ＲＴＵ機能性を持つＰＬＣ、ＰＬＣ機能性を持つＲＴＵ、またはＰＬＣまたはＲＴＵの機能性またはその両方を組み込むことができる当業者が理解する任意のタイプのコンピュータや端末やサーバやシステムやノードやユニットまたは他の機械、を意味する。統合ノードは、屋内では約セ氏１０度から３５度、屋外では約セ氏−２０度から７０度の範囲の動作環境を持つ、屋内および屋外の条件に耐えるよう構築される。当業者が理解するように、統合ノード１００は通信リンク１１５および１２５により遠隔ホストコンピュータ１１０または遠隔サブシステム１２０のいずれかにそれぞれ接続する。
統合ノード１００は、プロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２（当業者が理解するように、これは中央処理ユニット１０５上で動作するプロトコル翻訳ドライバでもよい）、ネットワークインターフェース１０３、入出力ユニット１０４、およびデータベースサーバ１０１を含んでよく、これらは中央処理ユニット１０５上で動作する。中央処理ユニット（ＣＰＵ）１０５は、ピーク負荷状態でＣＰＵ利用率が５０％を超えないように選択した構造を有する。非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体であるメモリ１６０があり、ピーク負荷状態でシステムおよびアプリケーションソフトウエア用の全てのメモリ要求を用いた後でも、供給される全メモリの５０％が利用可能である大きさにされる。ＣＰＵ１０５およびメモリ１６０は、プログラム、制御アプリケーション、ノード上で走るタスク、および現場データの安定性に悪い影響を与えずに、主ホストサーバと冗長ホストサーバの間の切換えを十分支援するよう選択される。統合ノード１００のＰＬＣまたはＲＴＵ機能により統合ノード１００内でのデータ処理が可能であり、また複数の遠隔サブシステムからのデータ収集およびその制御が可能になる。
ＰＬＣおよびＲＴＵ機能性は、ＰＣベースの制御システムの機能とプログラマブル自動化コントローラ（ＰＡＣ）または分散ＲＴＵなどの代表的なＰＬＣまたはＲＴＵの機能（当業者が理解するように、例えば、ＩＥＣ６１１３１−３（ラダー論理）で実現される「スマート」ＲＴＵまたはＰＬＣ技術を含む）とを結合するＰＬＣ類似のまたＲＴＵ類似の構成を含み、主コンピュータを用いずに簡単な論理プロセスの自律的な実行を可能にする。当業者が理解するように、簡単な論理プロセスは以下の動作を含む。算術機能としては、加算、減算、乗算、割り算、平方根、二進化十進数（ＢＣＤ）から整数へ、整数からＢＣＤへ；論理機能としては論理積、論理和、排他的論理和、否定、フリップ／フロップ、アナログ入力を実数（浮動少数点）に変換する算術および論理機能のための数学的命令；シフトレジスタ機能としてはビットシフト左、ビットシフト右；比較関数としてはより小さい、より大きい、以下、以上、等しい、等しくない；タイマ／カウンタ機能としてはカウントアップ、カウントダウン、タイムアップ、タイムダウン（アキュムレータ、プリセットおよび時間ベースのサブエレメントによる）、時間ベースは０．０１秒および１．０秒；リレー接触要素、および移行；およびリレーコイル要素としては標準、ラッチ、およびアンラッチなど、である。
また統合ノード１００は、例えば、ユーザ（図示せず）がアクセス可能な１台以上の入力装置や１台以上のディスプレイ装置を有するコンピュータ端末を通して、または、例えば、遠隔ホストコンピュータ１１０を用いて、コンピュータによるローカルプログラミングインターフェースを支援する。統合ノード１００は更に、比例・積分・微分制御（ＰＩＤ）、閉ループ制御、開ループ制御、および論理およびシーケンス機能を支援する。更に、統合ノード１００は状態データの例外時報告および常時報告を支援できる。例えば、電力、ガス、または液体フローの運転においてプロセスアプリケーションの計算または補償アルゴリズムが必要なところでは、統合ノード１００は外部コンピュータとは独立に必要な計算を行う。統合ノード１００はシーケンス・オブ・イベント（ｓｅｑｕｅｎｃｅ−ｏｆ−ｅｖｅｎｔｓ）機能のための離散的入力について、例えば、１００ミリ秒（ｍｓｅｃ）の時間分解能（例えば、信号の濾波および緩衝の後で）を支援する。
複数の遠隔サブシステム１２０を含む実施の形態は、例えば、永久ダウンホール監視（「ＰＤＨＭ」）システム、電気水中ポンプ（「ＥＳＰ」）システム、スマートウエルコンプリーション（ｓｍａｒｔ ｗｅｌｌ ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ，「ＳＷＣ」）システム、および流量計システムなどの知的現場システムや、例えば、電気サブステーション自動化、ユーティリティ、および輸送セクタに用いられ、当業者が理解するような任意のタイプの知的イクイップメント装置（「ＩＤＥ」）を含む。遠隔サブシステム１２０は、測定および制御データの処理および信号の変換を含むタスクを行ってよい。また遠隔サブシステム１２０は、例えば、統合ノードとは独立に他の現場装置と通信するようにプログラムできる。例えば、知的センサ、アクチュエータ、およびコントローラは、通信バス、インターフェースボード、ケーブル、および付属品によりネットワークに接続できる。
かかる装置は、例えば、当業者に周知の種々の構成および制御アプリケーションを用いて構成してよい。システムの運転に関しては、当業者が認識するように、データとシステムトポロジとの適合、システムの統合、および現場計測器のグループ化を最適にする必要がある。更に当業者が認識するように、本発明は任意の特定の工業、セクタ、または運転環境における遠隔自動化サブシステムの使用に限定されるものではなく、例えば、石油やガス用の知的現場システム、電気サブステーション／パワーグリッドシステム、および遠隔安全システムを含む異なるネットワーキング運転環境、および企業システムに用いられる。遠隔ホスト１１０は、当業者に周知のまたは利用可能な、プロセス自動化機能の管理または調整のための任意のタイプの遠隔ホストコンピュータ、例えば、ＳＣＡＤＡホストでよい。
図１Ａ−１Ｂに示すように、統合ノード１００は、遠隔ホストおよび多数のサブシステムとのネットワーク接続の経路を指定するためのネットワークインターフェース１０３を含む。ローカルネットワークインターフェース１０３は、例えば、開放型システム間相互接続（「ＯＳＩ」）参照モデルのデータリンク層（レイヤ２）での処理および経路指定の機能のためのネットワークブリッジを含むネットワークスイッチ、または当業者が理解するような、データリンクまたはネットワーク層でデータを処理しまた経路を指定するための任意の周知のレイヤ３スイッチまたはルータまたは任意の周知のマルチレイヤスイッチでよく、また、例えば、以下のＩＥＥＥ（米国電気電子学会）標準に従う一般的機能を含む。すなわち、８０２．１Ｄ スパニングツリープロトコル、８０２．１Ｐ ＱｏＳタギングおよびポートベースの優先順位、８０２．１Ｑ フレームタギングおよびＶＬＡＮトランキング、８０２．１ｗ 急速スパニングツリー、８０２．１Ｘ ポートベースのネットワークアクセス制御、８０２．３ イーサネット（登録商標）グループ、８０２．３ｕ 高速イーサネット（登録商標）、８０２．３ｚ ギガビットイーサネット（登録商標）（ファイバベース）、８０２．３ａｂ ギガビットイーサネット（登録商標）（銅ベース；シールドなしツイストペアカテゴリ５ｅまたは６ケーブリング）、８０２．３ａｄ リンク集約、８０２．３ｘ 全二重通信方式フロー制御、などである。
急速スパニングツリーに加えて、例えば、ローカルネットワークインターフェースは、装置の故障または光ファイバケーブルの切断の場合に可能な最も速い収束時間を持つ、光ファイバリング内の所有権を主張できるプロトコルの使用を支援する。更に、統合ノード１００の或る実施の形態は、リング信頼性を高めたり、帯域幅要求を減らしたり、ネットワーク遅れを小さくしたりすることができるリングトポロジエンハンスメント（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）に基づくネットワーク解を提供できる。本発明の実施の形態は、例えば、石油およびガスの知的現場、サブステーション／パワーグリッド、および遠隔安全保護を含む異なるネットワーキング運転環境で用いてよく、また企業のアプリケーションに用いてよくまた拡張することができる。
更に、ネットワーク通信リンク１２５は、例えば、次のいずれかを含んでよい。すなわち、１００ＢａｓｅＴＸ、ＥＩＡ／ＴＩＡ カテゴリ５、６、７ ＵＴＰの２対線、セグメント当たり１ユーザ、長さ１００メートルまで、物理的スタートポロジおよび論理バスを持つＲＪ−４５コネクタを用いる；１０００Ｂａｓｅ−Ｔ、カテゴリ５、長さ１００メートルまでの４対のＵＴＰ線；１０００Ｂａｓｅ−ＳＸ、６２．５および５０ミクロンのコアを用いるマルチモードファイバ、８５０ナノメートルのレーザを用い、６２．５ミクロンでは２２０メートルまで、５０ミクロンでは５５０メートルまで；１０００ＢａｓｅＬＸ、９ミクロンのコアおよび１３１０ナノメートルのレーザを用いる単モードファイバで、３キロメートルから最長１０キロメートルまで進むことができる；または１０００ＢａｓｅＬＨ／ＺＸ、通常の単モード光ファイバリンク上で動作して長さ４３．４マイルまで広がる。
ネットワークインターフェースは物理的構造として次の仕様を実施してもよい。すなわち、ＩＥＣ６００６８−２−６、振動に対する機械的安定性；ＩＥＣ６００６８-２-２７およびＩＥＣ６００６８−２−２９、衝撃に対する機械的安定性；ＥＮ６１０００−６−２および−４、妨害耐性のための電磁的特性：ＩＧＭＰｖ１／ＲＦＣ１１１２；ＩＧＭＰｖ２／ＲＦＣ２２３６；ＳＮＭＰｖ３／ＲＦＣ３４１０；ＭＩＢ ＩＩ／ＲＦＣ１１５８；ＲＭＯＮ／ＲＦＣ１７５７；ＩＰ２０（ＩＥＣ５３６）進入保護；ＩＰ６７、進入保護、である。
図１Ａおよび図２Ａに示す統合ノード１００の例示の実施の形態は、例えば、統合ノード１００と複数の遠隔サブシステム１２０と遠隔ホストコンピュータ１１０の間で通信を転送するように配置された入出力ユニット１０４を含む。入出力ユニット１０４は、通信リンク１１５および１２５によりシリアルおよびイーサネット（登録商標）インターフェースを提供する。これらは任意のタイプのシリアルおよびイーサネット（登録商標）リンクでよく、光ファイバ、銅、ＶＳＡＴ、および／または無線などの異なる通信媒体上で通信する１０／１００／１０００Ｍｂ／ｓ イーサネット（登録商標）速度を含む。また本発明の実施の形態では、すぐに利用できる無線システムおよびサービスによる継ぎ目なし通信が可能である。例えば、セルラネットワーク（ＧＳＭ（登録商標）／ＴＥＴＲＡ）と共に共同Ｗｉ−Ｆｉネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ）を用いて、完全に冗長にしまた優先順位をつけて現場データを送ることができる。
したがって、接続性（コストおよび品質）が最適になり、ネットワーク接続性の多様化を達成することができる。入出力ユニット１０４は有線および無線の計装インターフェース（アナログ、ディジタル、および無線ＩＳＡ１００．１１ａ／ＷＨＡＲＴ／Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標））について、例えば、アナログ入力、アナログ出力、ディジタル入力、ディジタル出力、パルス入力、およびパルス出力のいずれも支援することができる。例えば、プロセスレベルで用いる標準のアナログ信号（４−２０ミリアンペア（ｍＡ））を用いるアナログ通信に加えて、当業者に周知のフィールドバス タイプ６１１５８などの、国際電気標準会議（ＩＥＣ ＴＣ６５ ＳＣＣ）／国際計測制御学会（ＩＳＡ）のフィールドバス委員会に従って標準化されたプロトコルに従って、ディジタルネットワークを用いて通信することができる。
図１Ｂに示すように、統合ノード１００の或る例示の実施の形態は更に、任意の１つ以上の複数のメッセージングプロトコルに従って各遠隔サブシステム１２０との通信を翻訳するプロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２を含む（プロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２と複数の遠隔サブシステム１２０とを接続する矢印で示すように）。
当業者が理解するように、プロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２は構成可能であり（例えば、構成ツールインターフェースによりユーザが構成するなど）種々のプロトコルに従う通信を支援し、またサブシステムデータ交換を支援する。前記種々のプロトコルは、シリアルＭｏｄｂｕｓ、ＭｏｄｂｕｓオーバーＩＰ（インターネットプロトコル）、ハイウエイアドレス指定可能な遠隔変換器（ＨＡＲＴ）プロトコル、基礎フィールドバス、分散ネットワークプロトコル（ＤＮＰ）、ＩＥＣ６１８５０、ＩＳＡ１００．１１ａ、無線ＨＡＲＴ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、およびイーサネット（登録商標）／ＩＰ（イーサネット（登録商標）工業プロトコル）などのシリアルおよびイーサット物理的インターフェイスによる種々のプロトコルを含む。更に、統合ノード１００は構成可能であり（例えば、構成ツールインターフェースによりユーザが構成するなど）、異なる接続タイプ、プロトコルタイプ、および速度を支援する。
更に、コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品に関して後で説明するように、或る実施の形態では、プロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２は、ノード、遠隔ホスト、および複数の各遠隔サブシステムが一様のタイミング源に基づいて時間同期化するように構成される。例えば、プロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２は、遠隔サブシステムで実施する通信プロトコル（例えば、ＭｏｄｂｕｓおよびＤＮＰ）が支援するテレコントロールプロトコルを用いて、時刻表示（タイミング表示とも呼ぶ）を複数の遠隔サブシステムの１つ以上の記録に送信しおよび／または書き込むのを容易にする。記録の時刻表示部分は、例えば、当業者が理解するように、年、月、日、時、分、および秒のデータを含む６個の連続レジスタ（３２ビットの符号なし整数）を含んでよい。また時間同期化は、例えば、ＮＴＰ（ネットワーク時間プロトコル）、協定世界時（ＵＴＣ）に基づくＳＮＴＰ（簡易ネットワーク時間プロトコル）、ローカル／遠隔ＧＰＳユニット、または前進（Ｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎ）タイミングプロトコル（ＰＴＰ、ＩＥＥＥ１５８８）を用いる終端間イーサネット（登録商標）ベースのデバイスについて達成される。
図１Ｂに示すように、プロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２はまた、サブシステムが用いるプロトコルのいずれかに従って遠隔サブシステムの現場データに絶えずアクセスするための標準ベースの機能性（例えば、ノードおよび遠隔ホストコンピュータのデータの共通インターフェースを定義するＯＰＣ（プロセス制御用のＯＬＥ）ドライバまたはＯＰＣサーバの機能性）を含む。したがって、遠隔サブシステムとデータを交換するためにノードおよび遠隔ホストコンピュータで必要なインターフェースは１つだけであるが、遠隔サブシステムとの通信リンクは複数の支援される通信プロトコルのいずれかに従って動作する。当業者が認識するように、ＯＰＣインターフェースは異なるハードウエアおよびソフトウエアの間の相互通信を容易にして、本来は工業ネットワークまたはプロセス自動化環境の一部とは考えられていなかった装置間でも通信を可能にする。
或る統合ノードの実施の形態は更に、ノードとサブシステムとの間およびノードと遠隔ホストとの間のデータ伝送を管理するために、図２Ａに示すようなデータ収集モジュール１６１などのコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を含むことができる。当業者が認識するように、本発明は単一のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を用いる実施の形態に限定されるものではない。例えば、当業者が認識するように、本発明は多重コンピュータプログラム製品で、多重コンピュータプログラム製品およびハードウエア製品で、またはここで更に述べる他のコンピュータプログラム製品の機能性を有する単一のコンピュータプログラム製品に結合して、実現される。コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品はメモリ１６０内に記憶する。このメモリは有形で非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、プロセッサ１０５上で動作する。
コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品は、プロセッサ１０５で実行すると或る動作を行う一組の命令を中に記憶する。コンピュータプログラム製品１６１内の命令の集合は、例えば、図３に示すように、遠隔ホスト内および各遠隔サブシステム内の内部時計３１１、３２１を同期させる命令を含み、これにより遠隔ホストおよび遠隔サブシステムを遠隔ホスト内の時計３０１と、一様の時間に従って時間同期される。当業者が理解するように、命令を実行すると、統合ノード１００の他のハードウエアおよびソフトウエア構成要素内の内部時計も同期化してよい。時間同期化は絶えず、または、例えば、予め定めた同期化基準に基づいて要求に応じて行われる。
当業者が認識するように、時間同期化は、例えば、統合ノード１００または遠隔ホストコンピュータ１１０でプロセッサが実行する別個のまたは独立のコンピュータプログラム製品で行われる。或る実施の形態では、内部ノード１００はすでに時間同期化されている各遠隔サブシステム１２０から、或る時刻表示付きプロセスデータを予め定めた速度で収集する。図２Ａのデータフローパス２００に示すように、このデータフローパスは、例えば、ネットワークインターフェース１０３、入出力ユニット１０４、およびプロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２を含む。統合ノード１００が時刻表示付きプロセスデータを収集すると、統合ノードのコンピュータプログラム製品１６１からの命令は、プロセッサで実行すると、時刻表示付きプロセスデータをデータベース１０１内の時刻表示付きアーカイブファイル内に保存される。
データ収集モジュール１６１を含む実施の形態が行う動作を示す図３を参照して更に詳しく述べる。変数（ｔi）、（ｔs）、および（ｔh）はそれぞれ、統合ノード３００、遠隔サブシステム３２０、および遠隔ホストコンピュータ３１０での例示の時間参照である。時間（ｔi）、（ｔs）、および（ｔh）は、統合ノード３００、遠隔ホストコンピュータ３１０、および遠隔サブシステム３２０のそれぞれの内部時計３０１、３１１、および３２１全体で、それぞれ一様になるように同期化される。統合ノード３００は時間およびプロセス変数（例えば、圧力、温度、流量）を含むサブシステムまたは計測器のデータをポーリングする。統合ノード３００は、例えば、水面下センサやサブシステムのデータなどのデータを、時刻（ｔi）に遠隔サブシステム３２０をポーリングすることにより遠隔サブシステム３２０から予め定めた速度３６０で収集する。ただし、（ｔi）＝ｈ、ｉ、ｊおよびｋであり、ｈ、ｉ、ｊおよびｋのそれぞれの間の期間は予め定めた速度３６０に対応する。
統合ノード３００は、入出力（Ｉ／０）スキャンおよび任意の診断およびアプリケーションプログラムの実行を含めて、実行サイクル時間≦１００ｍｓｅｃで、毎秒１サンプルの割合でデータを収集できる。収集したデータ３５１ｈ、３５１ｉ、３５１ｊ、３５１ｋはそれぞれ時刻（ｔi）＝ｈ、ｉ、ｊおよびｋでのポーリングに対応し、時刻表示される。時刻表示はプロセスデータが生成された日時を示す。それぞれが一様の時間に従って同期化されていれば、時刻表示は遠隔サブシステムまたは統合ノードにより付与される。
遠隔サブシステム３２０または統合ノード３００は収集したデータ３５１ｈ、３５１ｉ、３５１ｊ、３５１ｋを、一様な同期化された時計３２１および３０１に基づいてそれぞれ時刻表示することができる。図３に示すように、収集したデータ３５２は遠隔サブシステム３２０が時刻表示済みである。図に示すように、時刻「ｈ」の印を付けた時刻表示は単なる例示のためである。当業者が認めるように、例えば、時刻表示付きデータファイルまたはパケットでのデータ伝送は任意の適当な方法または約束で刻表示してよい。収集したデータの表示はＩＥＥＥ３２浮動小数点に基き、また記録の時刻表示部分は、例えば、年、月、日、時間、分、および秒のデータを含む６個の連続レジスタ（３２ビットの符号なし整数）を含むことができる。
図３に示す保存ステップ３５３に示すように、アーカイブファイル３５４は収集動作３５１ｈに応じて時刻表示付きプロセスデータ３５２を収める。その後の収集動作３５１ｉ、３５１ｊ、および３５１ｋについては図示しないが、当業者が認識するように、収集動作３５１ｈについて示したのと同じ保存プロセス３５４が続く。アーカイブファイル３５４は遠隔サブシステム３２０に対応する。また当業者が理解するように、複数の遠隔サブシステム３２０があるので、対応する複数のアーカイブファイル３５４があり、または、例えば、プロセスカテゴリ毎に複数のアーカイブファイル３５４がある。更に、複数のアーカイブファイル３５４はいずれも時刻表示してよく、したがってその中に保存するデータの日時に対応する。
当業者が理解するように、複数のアーカイブファイル３５４はいずれもカンマ区切りの値（ｃｏｍｍａ-ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ）（ＣＳＶ）形式でよく、また予め定めたポーリング速度３６０に基づいて連続的に統合ノード３００内に記憶される。当業者が理解するように、アーカイブファイル３５４内に含まれるデータのスケーリングは任意選択でよい。アーカイブファイル３５４は、例えば、名前ＹＹＹＹ−ＭＭ−ＤＤ．ＣＳＶを有する名前で時刻表示される。更に、アーカイブファイル３５４は時刻表示付きディレクトリ内に、やはり、例えば、最初の３文字が月で次がＹＹ、すなわち、ＭＭＭＹＹ（例えば、ＳＥＰ０７）という名前を有する名前で時刻表示して記憶される。アーカイブファイル３５４は図１Ａに示すデータベース１０１内に記憶される。
したがって、アーカイブファイル３５４は、収集したプロセスデータ３５２やその他の収集したプロセスデータ（収集３５１ｉ、３５１ｊ、３５１ｋ、乃至３５２ｎからのデータなど）をその中に記憶した日毎のアーカイブファイルでよい。ただし、ｎは任意の時刻であってその日の最後のデータ収集の時刻を表し、予め定めたポーリング速度３６０に応じて更新する。当業者が認識するように、本発明はこの特定の命名約束または日毎のアーカイブ窓に限定されるものではなく、他の命名約束またはアーカイブ窓は本発明およびこの開示の範囲内である。データベースまたはデータベースサーバ１０１は、その中のデータは保存プロセス３５３により絶えず更新されてはいるが、遠隔ホスト３１０によりコピーアクセス（ＦＴＰ機能を含む）が可能なように構成する。当業者が認識するように、例えば、遠隔ホスト３００のファイルアクセスプロセス中にファイルアクセス違反が起こらないようにする種々の方法がある。
時刻表示付きプロセスデータを遠隔サブシステムから受信すると、統合ノードはこの時刻表示付きプロセスデータが予め定めた例外基準に基づく例外であるかどうか決定することができる。例外基準と比較してかかる検出を行う８１１ための命令を有するコンピュータプログラム製品（例えば、図８、図９、および図１０に示す）は、統合ノードで、遠隔サブシステムで、または遠隔ホストで実行することができる。かかる命令を有するかかるコンピュータプログラム製品を遠隔サブシステムで実行すると、遠隔サブシステムは更に警報を統合ノードに送りまたは報告し（８１２）、統合ノードはコンピュータプログラム製品内の別の命令に従ってこれを受信できる。
収集した時刻表示付きプロセスデータが、予め定めた例外基準を満たすと決定するステップは、例えば、図２Ａに示すように、より特定するとデータフローパス２１０に示すように、統合ノードで実行される。データフローパス２１０は、例えば、統合ノード１００が例外警報を遠隔ホストに報告し、遠隔ホストがこの警報を受信することを示す。例外警報を決定して報告する命令は、例えば、データ収集モジュール１６１または他のコンピュータプログラム製品、または、恐らく、データ収集モジュール１６１からの命令で動作するハードウエア製品内に含まれる。更にデータフローパス２１０に示すように、例外警報の報告は、入出力ユニット１０４およびネットワークインターフェース１０３を通して遠隔ホストコンピュータ１１０と通信するデータ伝送を含む。
更に詳細に述べると、図３に示すように、統合ノード３００は例外があると報告するよう構成してもよい。収集動作３５１ｈに応じて、例えば、統合ノード３００は、時刻表示付きプロセスデータ３５２が所定の例外基準を満たすかどうかを、プロセス変数データの百分率値または絶対値に基づいて決定される。例外と決定すると（３５５）、統合ノード３００はすぐに応答して、例外を遠隔ホストコンピュータに報告する。コンピュータプログラム製品内に含まれる命令内の決定動作３５５は、収集動作、例えば、３５１ｈに応じて行ってよいので、決定動作３５５は同じ速度３６０で絶えず実行される。例外を遠隔ホストコンピュータ３１０に報告すると、遠隔ホストコンピュータ３１０は例外の通知を受信し、これに応じて統合ノード３００にコマンドを出し、例えば、統合ノード３００のＰＬＣ／ＲＴＵ機能を用いて処理しまたは操作する８１３命令を有する統合ノード３００がこれを処理することにより、複数の遠隔サブシステム３２０のいずれかを制御する。
また統合ノード内のコンピュータプログラム製品１６１の或る実施の形態は、或る時刻表示付きプロセスデータを統合ノードから遠隔ホストに送るコマンドを遠隔ホストから第２の予め定めた速度で受信する、という命令を有するコンピュータプログラム製品を含み、これに応じて、このコンピュータプログラム製品は、コマンドに応じて前記或る時刻表示付きプロセスデータを少なくとも１つの時刻表示付きアーカイブファイルから取り出す命令を含む。また、このコンピュータプログラム製品は、この時刻表示付きプロセスデータをアーカイブファイルから取り出すと、これに応じて、この時刻表示付きプロセスデータを遠隔ホストに送る命令を含む。図２Ａのデータフロー２２０に示すように、時刻表示付きプロセスデータはアーカイブファイルデータベース１０１から検索して、入出力ユニット１０４およびネットワークインターフェース１０３を用いて送信される。
更に詳細に述べると、図３に示すように、遠隔ホストコンピュータ３１０は、保存したプロセス変数データ（例えば、３５２）をアーカイブデータファイル３５４から予め定めた速度（例えば、例外があると報告するデッドバンド３５６に関わらず６０秒毎に１回）で収集するコマンド３８０を統合ノード３００に送る。遠隔ホストコンピュータ３１０は、例えば、ファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）を用いて、遠隔ホストコンピュータ３１０での現在の時刻（ｔh ）に応じて統合ノード３００から或るファイルをコピーする要求を出す。統合ノード３００はこれに応じて既存のアーカイブデータファイル（例えば、アーカイブデータファイル３５４）を要求通り提出する。
更に、統合ノード３００は応答的に、特に統合ノード３００での要求時刻（ｔi ）に応じて、アーカイブデータファイル３５４から或る保存されたプロセスデータ３８１を取り出す。更に、統合ノード３００は応答的に、最後の要求３８０以後の期間に対応する期間中に収集したデータを含むアーカイブファイル３５４の部分集合であるファイル３８２を定義する。当業者が理解するように、統合ノード３００は、遠隔ホストコンピュータ３１０からの要求に応じて、任意の時間パラメータに対応するプロセスデータを、多重の日付、サブシステム、または他の部門についての既存の複数のアーカイブファイルの任意のアーカイブファイル３５４から取り出すことにより、遠隔ホストコンピュータ３１０に送信する（３８３）データを取り出しまたファイル３８２を定義する。
更に、当業者が理解するように、上に述べた取出し、定義、および送信は予め定めた速度またはそのときどきのベースに応じて開始してよい。データを取り出した後、統合ノード３００は当業者に周知の種々の方法により（例えば、標準履歴転送を用いることを含む）、遠隔ホストコンピュータ３１０にデータを送る。ここで更に述べるように、遠隔ホスト３１０がデータ読取りプロセスを行うことにより、通信障害が起こった場合に、例えば、統合ノード３００をＦＴＰサーバとして用いて、遠隔ホスト３１０はデータを復元することができる。しかし当業者が認識するように、ホストコンピュータ３１０をサーバとして、また統合ノード３００をクライアントとして構成してもよい。クライアント／サーバ相互作用の構成は、例えば、統合ノード３００で、または遠隔ホスト３１０で行ってよい。
或る統合ノードの実施の形態は更に、図２Ｂに示すように、統合ノード１００と複数の遠隔サブシステム１２０との間のデータ伝送の監視および復元のためのコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品１６２を含む。当業者が認識するように、本発明は単一のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を用いる実施の形態に限定されるものではない。例えば、当業者が認識するように、本発明は多重コンピュータプログラム製品、多重コンピュータプログラム製品およびハードウエア製品で、またはここで更に述べる他のコンピュータプログラム製品の機能性を有する単一のコンピュータプログラム製品に結合して、実現することが出来る。
コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品はメモリ１６０上に記憶される。このメモリは、有形で非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、プロセッサ１０５上で動作する。図９に示すように、コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品は、プロセッサ１０５で実行すると或る動作を行う一組の命令を、それ自体の中に記憶する。コンピュータプログラム製品１６２内の命令の集合は、例えば、統合ノードとサブシステムのいずれかとの間の通信障害を検出する９０１（通信障害の時刻の検出を含む）命令を含むことができる。
また、コンピュータプログラム製品は、統合ノードと、通信障害が検出されたサブシステムとの間の対応する通信回復を統合ノードが検出する（通信回復の時刻を検出することを含む）命令を含むことができる。通信障害および通信回復を検出すると、これに応じてコンピュータプログラム製品１６２は統合ノードに命じて、通信障害および通信回復が検出されたサブシステムから１つのデータファイルまたは多重データファイルを検索する（９０４）。データファイルを検索すると、これに応じてコンピュータプログラム製品は検索したデータファイルから時刻表示付きプロセスデータを取り出す（９０５）ための１つ以上の命令を統合ノードに与えることが出来る。
時刻表示付きプロセスデータはサブシステムの通信障害の時刻から始めてサブシステムの通信回復の時刻まで取り出す。プロセスデータの検索のためのデータフローは図２Ｂの例示のデータフロー２３０に示され、ネットワークインターフェース１０３、入出力ユニット１０４、プロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２、およびデータベースサーバ１０１を含む。プロセスデータの取出しに応じて、プログラム製品は取り出したプロセスデータを遠隔ホストに送信する（８０６）ための１つ以上の命令を統合ノードに与える。これについては、遠隔ホストコンピュータ１１０と通信する入出力ユニット１０４およびネットワークインターフェース１０３を含む図２Ｂの例示のデータフロー２４０に更に示す。
図３および図４Ａに示すように、統合ノードの実施の形態は予め定めた速度４７６で遠隔サブシステム４２０をポーリングして（４５０）、通信リンク４５１ｈ、４５１ｉ、４５１ｊ、および４５１ｋにより、或る時刻表示付き工業プロセスデータ４５２ｈ、４５２ｉ、４５２ｊ、および４５２ｋを同じ予め定めた速度で受信する。時刻表示付き工業プロセスデータ４５２ｈ、４５２ｉ、４５２ｊ、および４５２ｋを時刻ｈ、ｉ、ｊ、ｋに受信すると、時刻表示付き工業プロセスデータ４５２ｈ、４５２ｉ、４５２ｊ、および４５２ｋの日時に対応するアーカイブファイル４５４内にデータを保存する（４５３ｈ、４５３ｉ、４５３ｊ、および４５３ｋ）。統合ノード４００は、統合ノード４００と複数の遠隔サブシステム４２０との間の通信リンクの状態を監視する。
通信リンクの故障は、コンピュータプログラム製品内の命令に従って検出し、優先順位の高い警報として遠隔ホストに報告する（９０２）。更に、当業者が認識するように、どの故障も優先順位の高い警報として、例えば、他のノードやホストやサブシステムを含む他のシステムに報告する。コンピュータプログラム製品は更に、遠隔ホストからコマンドを受信して処理する（９０３）命令を含み、検索し（９０４）、取り出し（９０５）、また送信する（８０６）命令に関して述べたように復元を開始する。
更に詳細に述べると、図４Ｂに示すように、通信障害４６１ｉが（ｔi）＝ｉで起こり、通信回復４６１ｋが（ｔi）＝ｋで起こると（図４Ａのデータ収集動作に関して）、時刻表示付きプロセスデータ４５２ｉ−４５２ｊ（すなわち、４５２ｉ−４５２（ｋ−１））は時刻（ｔi）＝ｉおよび（ｔi）＝ｊでそれぞれ収集されない。統合ノード４００と複数の遠隔サブシステム４２０のいずれかとの間の通信で或る例示の通信障害が起こると、統合ノード、特にサブシステム復元プログラム１６２は、通信障害が起こりまた通信が復元した日時を検出しまた記録する。更に詳細に述べると、通信回復４６１ｋを（ｔi）＝ｋに検出すると、図４Ａに示すように、通常、時刻表示付きデータファイル４５２ｋを受信する。
当業者が理解するように、統合ノード４００は、遠隔サブシステム４２０の日毎のデータ（２４時間のデータ）を含むどのファイルにアクセスして検索するか決定する。図４Ｃに示すように、少なくとも１つのデータファイル４８０を遠隔サブシステム４２０から検索する動作は障害の時刻４６１ｉおよび回復の時刻４６１ｋの検出に応じて行ってよく、また取り出す動作４８１は障害の時刻（ｔi）＝ｉおよび回復の時刻（ｔi）＝ｋに応じて行い、時刻表示付きプロセスデータファイル４５２ｉ’および４５２ｊ’は検索したデータファイル４８０（図４Ｂに示すように４５２ｉおよび４５２ｊで収集しなかったプロセスデータに対応する）から取り出す。すなわち、統合ノードは、通信障害の日時から始めて通信復元の日時までのプロセスデータおよび時刻表示付きデータを、ＣＳＶファイルまたは任意の予め定義されたファイルデータ書式から取り出す。
図４Ｄに示すように、取り出したプロセスデータを遠隔ホストに送る方法は取出し動作４８１に応じて行う。かかる方法の例示の実施の形態は、例えば、取り出したプロセスデータ４５２ｉ’−４５２ｊ’を遠隔ホストコンピュータ４１０に、ＦＴＰなどによりファイル転送またはコピー動作を行うことを含んでよい。統合ノード４００は、通信障害の日時および通信復元の日時に応じて１つ以上のデータファイルをコピーする、ＦＴＰコピーコマンドなどのコマンドを出す。複数のサブシステム４２０が同じ統合ノード４００に接続されている場合は、各統合ノード４００は複数のサブシステム４２０のそれぞれに関して同じプロセスを行う。
かかる方法の別の例示の実施の形態は、取り出したプロセスデータ４５２ｉ’および４５２ｊ’を含むデータファイル（例えば、検出された通信障害および通信回復についての障害の時刻（ｔi）＝ｉおよび回復の時刻（ｔi）＝ｋに応じてそれぞれ与えられるデータファイルなど）をＦＴＰなどによりファイル転送またはコピー動作を行うことを含む。当業者が認識するように、データファイル（例えば、図３に示すアーカイブファイル３８２）は、遠隔ホストコンピュータ４１０から受信したコマンドに応じて与えて、例えば、データ４５２ｉ’および４５２ｊ’を含む時刻表示付きプロセスデータを検索する。統合ノードからのデータ収集が失われると、例えば、遠隔ホストまたは統合ノードは、通信が中断した時刻および通信が回復した時刻を検出する。
遠隔ホストコンピュータは更に、回復したデータを検索し、回復したデータを遠隔ホストコンピュータ履歴内にコピーし、ノードから受信した回復したファイルから消失データに関する１つ以上の新たなＣＳＶファイルを再形成し、次に、必要であれば、ファイルを企業システムに転送することができる。ファイル転送プロセスが失敗した場合は、ファイルのコピーに成功するまでファイル転送プロセスを繰り返される。更に、帯域幅の枯渇を検出すると、統合ノードは収集したデータを記憶し、影響を受けたデータ伝送をこれに従って緩衝する。
或る統合ノードの実施の形態はまた、統合ノードと遠隔ホストとの間の送信の監視および回復のためのコンピュータプログラム製品１６３を含む。当業者が認識するように、本発明は単一のコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品を用いる実施の形態に限定されるものではない。例えば、当業者が認識するように、本発明は多重コンピュータプログラム製品で、多重コンピュータプログラム製品およびハードウエア製品で、またはここで更に述べる他のコンピュータプログラム製品の機能性を有する単一のコンピュータプログラム製品に結合して、実現できる。
コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品はメモリ１６０上に記憶される。このメモリは、有形で非遷移性のコンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、プロセッサ１０５上で動作する。コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品は、プロセッサ１０５で実行すると或る動作を行う一組の命令をその中に記憶する。図１０に示すように、コンピュータプログラム製品１６３内の命令の集合は、例えば、統合ノードと遠隔ホストとの間の通信障害を検出する（１００１）（通信障害の時刻の検出を含む）命令を含む。
またコンピュータプログラム製品は、統合ノードと遠隔ソフトとの間の対応する通信回復を検出する（１００１）（通信回復の時刻の検出を含む）ための１つ以上の命令を統合ノードに与える。通信障害および通信回復を検出した後、コンピュータプログラム製品は、遠隔ホストが消失データの復元を開始できるように通信障害の時刻および通信回復の時刻を遠隔ホストに報告する（１００２）ための１つ以上の命令を統合ノードに与える。コンピュータプログラム製品は更に、消失データの復元を開始するコマンドを遠隔ホストから受信して処理する（１００３）ための１つ以上の命令を統合ノードに与える。
コンピュータプログラム製品はまた更に、通信障害および回復の時刻に応じて、時刻表示付きプロセスデータを時刻表示付きアーカイブファイルから取り出して（１００４）、取り出した時刻表示付きプロセスデータを遠隔ホストに送る（８０６）ための１つ以上の命令を統合ノードに与える。プログラム製品は更に、統合ノードと遠隔ホストとの間の通信リンクを監視し（８０７）、データ伝送における帯域幅の枯渇を検出し、またこれに応じてデータ伝送を緩衝する（８０８）ための１つ以上の命令を統合ノードに与える。上述の例示の実施の形態のデータフロー２５０は、ネットワークインターフェース１０３、入出力ユニット１０４、およびデータベースサーバ１０１を含む図２Ｃに示す。
更に詳細に述べると、図５は統合ノード５００と遠隔ホストコンピュータ５１０との間の通信リンク内の通信障害および通信回復に応じたプロセスデータの回復を、特に図３に関して述べた遠隔ホストコンピュータ３１０によるデータ検索に関して示す。例示の目的で、統合ノード５００および遠隔ホスト５１０を、時刻（ｔi）＝ｐで始まる時間の範囲にわたって示す（図の左から右に向かって進むように表す）。時刻（ｔi）＝ｐで、遠隔ホスト５１０は統合ノード５００からプロセスデータを普通に正常に検索する。これを図３で示すと、遠隔ホスト３１０はデータファイル３８２を速度３６０で検索する。
図５に戻って、時間が進んで時刻（ｔi）＝ｑになると（ｑ−ｐは速度３９０に対応する期間と理解してよい）、統合ノード５００は統合ノード５００と遠隔ホストコンピュータ５１０との間の通信５２０ｑに障害を検出する。または、遠隔ホストコンピュータ５１０が通信障害５２０ｑを検出する。図５において、時間が時刻（ｔi）＝ｖに進むと（ｖ−ｑは通信障害の検出と通信回復の検出の間の時間に対応する随意の期間と理解してよい）、統合ノードは通信リンク５２０ｖ内の通信回復を検出して、回復通知５６０ｑｖを遠隔ホストコンピュータ５１０に送る（通信障害および通信回復の日時を含む）。
または、遠隔ホストコンピュータ５１０は時刻（ｔi）＝ｑに通信障害を、また時刻（ｔi）＝ｖに通信回復を検出する。ただし、図３に述べたように、遠隔ホストコンピュータ５１０と統合ノード５００とは時間同期化されていると仮定する。時刻（ｔi）＝ｖで、遠隔ホストコンピュータ５１０からの要求５２０ｖに応じて、統合ノードは時刻表示付きプロセスデータ５４０ｖをアーカイブデータファイル３５４から取り出し、また取り出した時刻表示付きプロセスデータ５４０ｖを遠隔ホストコンピュータ５１０に送る（５５０ｐ）。統合ノード５００から通知５６０ｑｖを受信すると、または通信障害および通信回復を検出すると、遠隔ホストコンピュータ５１０は通信障害および通信回復の期間（ｖ−ｑ）に対応するデータを復元するコマンド５７０ｑｖを統合ノード５００に出力する。
コマンド５７０ｑｖを受信すると、統合ノード５００はこれに応答して、期間（ｖ−ｑ）および対応する通信障害に応じるプロセスデータ５８０ｑｖをデータファイル３５４から取り出し（５３０）、更に、取り出したプロセスデータ５８０ｑｖを遠隔ホストコンピュータ５１０に送信する（５９０ｑｖ）。送信５９０ｑｖが送信５５０ｐまたは時刻（ｔi）＝ｎでの任意の送信と衝突する場合は、遠隔ホストはこれに従って遠隔ホストコンピュータ５１０へのデータ送信５９０ｑｖおよび任意の送信を緩衝することにより、当業者が理解するように、収集したデータ量、通信リンク障害、および帯域幅制限に応じて、遠隔ホストコンピュータ５１０に送信する通信トラフィックを調節する。更に、遠隔ホストコンピュータ５１０は、実時間データを絶えず収集する一方で、障害の時刻に関するファイルのコピーを開始する。
更にまた、図１Ａに示すように、本発明の実施の形態は統合ノード１００に、例えば、データ確認および調整モジュール（ＤＶＲＭ）１６４を含む。これは複数の遠隔サブシステム１２０から収集したデータの確認および調整を行うためのコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品である。ＤＶＲＭ１６４は統合ノード１００が収集したデータの正確さを高め、また複数の遠隔サブシステム１２０を制御するときの統合ノード１００の有効性を高める。
当業者が認識するように、データ確認機能およびデータ調整機能はＤＶＲＭ１６４などの１つのコンピュータプログラム製品またはモジュール内に組み可能で、または図６に示すようなデータ確認モジュール（ＤＶＭ）１６５、図７に示すようなデータ調整モジュール（ＤＲＭ）１６６、または、例えば、報告モジュール１６７などの任意の他の関係するモジュールまたはサブモジュールなどの、１つ以上のモジュール内に組み込むことができる。ここでは例示の実施の形態をＤＶＭ１６５、ＤＲＭ１６６、および報告モジュール１６７に関して述べるが、当業者が認識するように、ＤＶＭ１６５、ＤＲＭ１６６、または報告モジュール１６７のここに述べるどの機能もＤＶＲＭ１６４の機能でもよく、この開示の範囲内に含まれる。
図２Ｄ、図６、および図７に示すように、ＤＶＭ１６５は複数の遠隔サブシステム１２０のいずれかから収集したデータを入力として受信して６０１ここに述べるようなデータ確認機能を行い、更に、確認した測定データをＤＲＭ１６６に、または統合ノード１００の外部または内部にある他の構成要素またはモジュールに出力する（例えば、データを記憶するため、またはデータを遠隔ホストに出力するため）。
更に、ＤＲＭ１６６は、ＤＲＭ１６６から出力した確認された測定データ、または複数の遠隔サブシステム１２０のいずれかから収集した任意の測定データを入力として受信して（７０１）ここに述べるようなデータ調整機能を行い、また測定データを統合ノード１００の外部または内部にある他の構成要素またはモジュールに出力する（例えば、データを記憶するため、またはデータを遠隔ホストに出力するため）。図２に示すように、ＤＶＭ１６５、ＤＲＭ１６６、またはＤＶＲＭ１６４に入力するデータは、まずデータ収集モジュール１６１およびプロトコル翻訳プログラムまたは翻訳サーバ１０２を用いて収集しまた変換する。更に、中間のステップとして、図２Ｄに示すように、任意のプロセスデータまたは測定データをデータベースサーバ１０１で記憶しまたはこれからアクセスできる。
ＤＶＭ１６５は図６に示すように測定の限度を含みまたは提供する。かかる実施の形態では、ＤＶＭ１６５は当業者に周知の濾過手続き６０７を用いて生の測定データを処理して、予め定めた限度６０８外の測定値を識別する。例えば、図１１に示すようなコンピュータプログラム製品１１００は、時刻表示付きデータ内の測定値と予め定めた限度とを比較して（１１０１）、或る測定値が限度外の測定値かどうか決定するための１つ以上の命令を含む。
データ濾過手続きは、例えば、命令１１０６に従って、限度外のいくつかの読み（例えば、非現実的なまたは不適当な読み）および測定値を削除しまた交換することにより、濾過した測定値を後の下流の計算で使用される、すなわち、収束を高めてＤＲＭ１６６により調整を行う。予め定めた限度６０８は、例えば、メモリ１６０内にまたはデータベース１０１に記憶し、また当業者が認識するように、測定値毎に少なくとも１レベルの限度（上限および下限）を含む。データ濾過手続きは、予め定めた限度を超える値を検出し、これに応じて、濾過した値６１０を別の値６０９と置換する（６１０）ために実施される。
前記別の値は、例えば、デフォルト値、過去の測定値の予め定めた間隔の最小値または最大値、最終の正常な測定値（すなわち、確認した、濾過していない測定値）、予め定めた限度の平均値、予め定めた測定値の数または過去の測定値の間隔の平均値、上限、下限、または任意の予め定めた絶対値または相対値でよい。データ濾過手続きはまた、予め定めた限度を超える測定データを検出したことに応じて、例えば、複数の遠隔サブシステム１２０またはデータ収集モジュール１６１に、例えば、命令１１０７に従って、測定またはデータ収集機能を停止または中止するよう命じる（６１２）。
またＤＶＭ１６５は、例えば、適応正確さの機能性を含みまたは与える（６０４）。かかる実施の形態では、ＤＶＭ１６５は測定の予め定めた正確さ構成に応じてデータ濾過限度を調整する（６０５）。後で更に述べるように、正確さ構成は、調整に影響を与えそうな或る測定値に割当てる、ユーザが構成可能な確信度６０６を含む。正確さの確信度はいくつかの異なる測定タイプに応じてプログラム的に割り当られる。
またＤＶＭ１６５は、例えば、当業者が認識するように、流量補償の機能性を含みまたは与える。かかる実施の形態では、補償された流量測定値がデータ源（すなわち、複数の遠隔サブシステム１２０の１つ以上）から直接与えられたのでなければ、ＤＶＭ１６５は流量の読みが補償されているかどうか決定して（６０２）、補償を行う（６０３）。
データ調整モジュール（ＤＲＭ）１６６に移ると、図２Ｄおよび図７に示すように、ＤＲＭ１６６はデータ確認モジュール（ＤＶＭ）１６５がチェックした測定データ、すなわち、確認された測定データ（図１１に示すように、例えば、命令に従って確認されたもの（１１０２）でよい）を入力として受けいれる（７０１）。言い換えると、ここで更に述べるように、データ限度と正確さの機能性との組合せによりデータ調整プロセスを「駆動し」てその正確度を高める。ＤＲＭ１６６のかかる機能性は正規分布型の流量、圧力、温度、および密度の測定データなどの、測定データについて与えてよい。
ＤＲＭ１６６は更に、予め定めた調整モデル７０３、７０４を含みまたは与えてよい。予め定めた調整モデルは、当業者に周知のように、例えば、メモリ１６０内またはデータベース１０１内に記憶する。予め定めた調整モデルは、例えば、特定のプロセスまたはユニットについて（「ユニットモデル」）、またはプラント全体について（「プラント全体モデル」）定義される。各予め定めた調整モデルは、例えば、ユニットまたはプラントの測定データの調整のために実施する標準的な手続きまたは規則の異なる集合を含む。プラント全体モデルは１つ以上のユニットモデルを含みまたはこれに依存する。
また、予め定めた調整モデルはユニットまたはプラントの動作状態に合わせて調整される（７０９）。例えば、図１１に示すように、コンピュータプログラム製品１１００は、確認された測定データに応じて、１つ以上の遠隔の時間同期化サブシステムを有する１つ以上のプロセスユニットの動作状態を決定する（１１０３）ための１つ以上の命令を含む。ここで更に述べるように、予め定めた調整モデルは、ユーザがアクセスできる構成インターフェースにより（例えば、入力装置および表示装置を有するユーザ端末により）ユーザが構成することができる。コンピュータプログラム製品１１００は更に、確認された測定値および動作状態に応じて調整モデルを決定する（１１０４）ための、また確認された測定値を調整する（１１０５）ための、１つ以上の命令を含む。これについては以下のパラグラフで更に詳細に述べる。
ＤＲＡＭ１６６は更に、例えば、ローカルインターフェース１９０などの構成インターフェースを含みまたは与える。構成インターフェース１９０は、例えば、ユニットモデルおよびプラント全体モデルを開発するのに必要なオブジェクトの組込みライブラリを有するオブジェクト指向グラフィカルユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）を含む。当業者が理解するように、構成インターフェース１９０はユーザ端末コンピュータ上で実現してよく、またユーザとインターフェースするための任意の数の周辺装置（モニタ、キーボード、マウス、スタイラス、プリンタ、タッチスクリーン、ジョイスティック、またはユーザ端末コンピュータと通信する任意の他の周知の周辺装置など）で構成しまた動作する。構成インターフェースに含まれるモデリングオブジェクトは、例えば、プラントと、異なる数およびタイプのプロセスユニット（タンクや原油スイッチ（ｃｒｕｄｅ ｓｗｉｔｃｈｅｓ）や当業者に周知のその他のプロセスユニットなど）との間の経路およびプロセスストリームを識別するためのオブジェクトを含む。また構成インターフェースにより、例えば、ユーザは種々のタイプのデータをモデルに割り当てることができる。これらのデータは、調整された読み、重要性能標識（ＫＰＩｓ）、信頼度／正確度、および未調整データ（実時間のおよび過去の）を含む。
またＤＲＭ１６６は、例えば、状態検出論理を与えまたは含む。かかる実施の形態では、状態検出アルゴリズムを用いて測定データを処理して、ユニットまたはプラントの運転状態を検出してよい（７０５）。例えば、ＤＲＭ１６６は、ユニットまたはプラントの調整された入力を生成した遠隔サブシステム１２０の定常状態運転またはその変化を応答的に検出してよい。更にＤＲＭは、運転状態を変える運転事象を検出すると（７０６，７０７）、これに応じて、実現されている調整モデルを異なる運転状態用の異なる調整モデルに変える（７０８）。
更に詳細に述べると、例えば、最小の冗長度を達成するには、関係するプロセスのユニットのユニットモデル７０３を定義する。各ユニットモデルは、例えば、複数の遠隔サブシステム１２０の１つ以上に対応し、またそのユニットの運転論理を反映して、他のプロセスユニットおよびその対応するプロセスストリームに関する開および閉トランザクションおよびユニット入出力に基づくユニット生産収支計算を定義する。モデル化するユニットは、例えば、原油蒸留ユニット、ユーティリティ、Ｈ２、真空蒸留ユニット、流動接触分解ユニット、水素添加分解ユニット、原油安定化設備、ガス処理ユニット、ガス液化ユニット、液化天然ガス、プラットフォーマ、粘度ブレーカ（「ビスブレーカ」）を含んでよい。
プラント全体モデル７０４は、例えば、ユニットの任意のグループについて構成してよく、また原油スイッチ、運転シナリオ、および開および閉トランザクションに基づくプラントのための物質収支ループを定義してよい（例えば、タンクのレベル状態またはポンプの運転に変化があるとき）。プラント全体モデルは、例えば、受領、充填、処理、中間製品、および最終製品の入力、出力、および在庫のための収支計算を反映する。プラント全体モデルは更に、供給、充填、および製品仕様に基づいて物質収支を行うための予め定めた割当て方式を反映する。更に、プラント全体モデルは、例えば、サービスの変更が起こったときに、ユーザが行うタンクの割当てのための収支計算および方法を反映する。
ＤＲＭ１６６は、例えば、特定のモデルの最小必要冗長レベルを決定することによりモデルの収束とモデルの信頼レベルを高めるための予め定めた規則および条件７１２を含む。かかる条件は、例えば、流量が或る限界より下った場合はポンプを止めることや、或る読み／条件に基づいて或る限度または流れを活動化することを含む。或る実施の形態では、ユーザはここに述べる構成インターフェース１９０を用いて冗長度についての規則および条件を構成することが出来る。したがって、かかる冗長度を含むプラント全体モデルを調整することにより、測定の不正確さやデータの消失を克服することができる。
ＤＲＭ１６６は更に、ユニットおよびプラント全体の調整モデルに関する調整やその他の計算を支援するのに必要なデータライブラリ７１１を組み込むこともできる。ライブラリは、例えば、当業者に周知の方法に従って、メモリ１６０内またはデータベース１０１内などに記憶される。ライブラリは、制限なしに、以下の情報を含んでよい。
ａ）標準容量計算： 容量流量を質量流量に変換しまた質量流量を容量流量に変換するなどの、米国石油協会の標準容量計算に従う方法のため。
ｂ）熱力学的ライブラリ： 生産のための真の沸点（ＴＢＰ）など、原油分析のための純粋化合物および疑似化合物に関する特性や、気液平衡のための関係する熱力学的特性や、石油精製およびガス処理工業における他の周知のプロセスを表す方法のため。定義されたプロセスデータは、例えば、温度、圧力、液体またはガスクロマトグラフィ（実験屋内で行う分析）、密度、ＡＳＴＭ（材料試験のための米国標準）Ｄ８６、およびＴＢＰｓを含むことができる。
ｃ）質量および熱収支の最適化計算： 熱力学的平衡の情報を持つ物質、熱、および構成要素の収支を組み合わせて単一の最適化問題を形成する方法のため。主な収支は、例えば、物質、容量、熱（エネルギー）、および構成要素収支を含む。熱力学的平衡データは、例えば、冗長度を高め（別個のまた同時のランで）、また調整された測定値の正確さを増すことができる。
ｄ）消失した構成物の推定： 成分の物質収支および熱力学的ライブラリに基づいて平均物質重量を計算して、消失した構成物推定の正確さを増すため。
ｅ）消失した変数の推定： 未測定のプロセス変数の値および消失した計器の値を識別しまた推定するため（現在の冗長度が許せば）。
ｆ）圧力および分子の収支： 気液平衡の技術を用いて圧力および分子の収支を計算するため。
ｇ）化学反応： 原子収支またはユーザが定義した式に基づいて反応をモデル化するため。
ｈ）ＡＳＴＭ（材料試験のための米国標準）Ｄ８６： 多重成分を有するシステム内の測定の確認のためにＡＳＴＭ Ｄ８６蒸留曲線をＴＢＰ曲線に変換するため。
ＤＲＭ１６６は更に、モデルを調整して、上述の機能性と一致する確認され調整されたデータを作るためのモデルソルバを含みまたは与える（７１４）。モデルソルバは、例えば、ユニットモデルおよびプラント全体モデルの調整問題を解く命令を有するコンピュータプログラム製品を組み込むことができる。かかる実施の形態は当業者に周知のアルゴリズムを用いて、順次二次計画（ＳＱＰ）アルゴリズム（内部点を持つ順次二次計画を含む）などの厳しい調整問題を、例えば、ラン当たり１０分以内に解くことができる。モデルソルバは、例えば、物質および熱収支を同時に実施し、ユーザが定義する規則を組み込んで測定限度を処理し、物質および容量収支を同時に実施し、不均衡制約を支援し、予め定めた反復回数内に収束しない場合は終了する。更に、モデルソルバは調整された測定値を強化するために、予め定めた限度に従ってソルバ制限を実施する。ソルバ限度は、例えば、ＤＶＭ１６５測定値限度に関して述べた機能でよい。
ＤＲＭ１６６は更に、例えば、調整された測定値内の総誤差を検出する（７１５）命令を有するコンピュータプログラム製品を含みまたは提供する。実施の形態は、調整された値の信頼レベルおよび総誤差の存在の確率を決定し、また更に、予め定めた信頼レベル７１３を超える値にフラグを立てる（７１６）。予め定めた信頼レベル７１３はユーザが構成可能であり、デフォルト信頼レベルとしては、例えば、９５％信頼レベルが適当である。更に、ＤＲＭ１６６は標準の統計的方法を用いて、信頼レベルに基づいてランダム誤差を測定値全体に分配してよい。また、ＤＲＭ１６６は、例えば、調整された測定値内の総誤差を除去する命令を有するコンピュータプログラム製品を組み込むことができる。総誤差を除去する命令を有するコンピュータプログラム製品は、例えば、検出された総誤差を持つ測定値を、予め定めた優先方式７１８に従って除去する（７１７）機能を与えることができる。優先方式は、（１）より大きな訂正を行った測定値を除去することを優先する、（２）調整ランペナルティの総和に最も大きな影響を与える測定値を除去することを優先する、ことを含む。
ＤＲＭ１６６は更に、調整された測定値の確認された正確さ／精度の表示や、確認された正確さに寄与する主な測定値の表示や、調整により改善された測定値の識別や、調整問題の全ペナルティに対する調整された測定値の寄与の定量化と共に、調整された測定値７２２を出力する（７１９）。当業者が認識するように、ＤＲＭ１６６は任意の測定値または値を、メモリ１６０またはデータベース１０１などの記憶媒体内に記憶することにより、遠隔ホストコンピュータ１１０に送ることにより、または入出力ユニット（ローカルインターフェース１９０、または当業者が理解するようなグラフィカルユーザインターフェースを有する任意のコンピュータ端末など）を通して統合ノード１００と通信する任意の他のコンピュータまたはインターフェースに送ることにより、出力する。
ＤＲＭ１６６は更に、以下の領域、すなわち、損失の識別、石油会計、および性能監視、のいずれかに関係する重要性能標識（「ＫＰＩｓ」）７２３を推定する（７２０）命令を有するコンピュータプログラム製品を含みまたは与える。他のＫＰＩｓとしては、例えば、（１）損失管理（すなわち、ユニットまたはプラントレベルが受けた損失の量を計算するため）、（２）調整対理論の歩留まり（ｒｅｃｏｎｃｉｌｅｄ−ｔｏ−ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｙｉｅｌｄ ｒａｔｉｏ）に基づく信頼性指標、（３）熱交換器の付着物、ヒータやコンプレッサやポンプや配管や分別の効率、分別の重複、および式［１］で表す比に基づく性能指標などを示す性能に基づくＫＰＩｓ、を含む。
当業者が認識するように、ＤＲＭ１６６はＫＰＩｓを定義するデータをメモリ１６０またはデータベース１０１などの記憶媒体から検索する。これらの記憶媒体は、遠隔ホストコンピュータ１１０と通信し、または入出力ユニット（ローカルインターフェース１９０、または当業者が理解するようなグラフィカルユーザインターフェースを有する任意のコンピュータ端末など）を通して統合ノードと通信する任意の他のインターフェースと通信する。ＤＲＭ１６６は更に、ＫＰＩｓを計算するのに用いる各入力測定値に寄与しまたは由来する誤差を計算する命令を有するコンピュータプログラム製品を含みまたは与えることが出来る。例えば、コンピュータプログラム製品は共分散解析を用いて、異なる測定値の間の統計的相互作用を計算する（例えば、共分散解析を用いてＫＰＩｓの間またはＫＰＩｓと測定値との間の相互作用を計算することにより）命令を有する。コンピュータプログラム製品は更に、調整された測定値および計算された共分散に応じてＫＰＩ毎の正確さを計算する命令を有する。
ＤＲＭ１６６は更に、例えば、任意の調整された測定値または決定された値を別のシステムまたはユーザに引き渡す命令を有するコンピュータプログラム製品（例えば、報告モジュール１６７）を与えまたは含んでよい。当業者が認識するように、報告モジュール１６７は測定値または値を、メモリ１６０またはデータベース１０１などの記憶媒体に記憶することにより、遠隔ホストコンピュータ１１０に送ることにより、または入出力ユニット（ローカルインターフェース１９０、または当業者が理解するようなグラフィカルユーザインターフェースを有する任意のコンピュータ端末など）を通して統合ノードと通信する任意の他のインターフェースに送信することにより、引き渡す。
例であって制限するものではないが、このようにして引き渡してよい測定値または値は次のものを含む。すなわち、仮定や冗長度や測定値に基づく調整されたモデルの品質、調整された測定値およびその正確さ、推定された測定値およびその正確さ、調整モデルから決定されたＫＰＩｓおよびその正確さ、フラグを立てて疑った限度外測定値および調整、およびカスタム化された報告に従って選択してよいユーザが選択しまたは構成する任意の測定値または値、などである。例えば、報告機能性はＣｒｙｓｔａｌ Ｒｅｐｏｒｔｓ（Ｒ）またはＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（Ｒ）Ｏｆｆｉｃｅ Ｅｘｃｅｌ（アドイン）などの、１つ以上の所有権を主張できるまたは標準の報告ツールを組み込むことができる。
報告は、例えば、歩留まりおよび損失勘定（すなわち、充填／供給の収支）、排液やタンクの蒸発や説明不可能なおよび説明可能な損失の百分率の環境順守、性能の監視、およびデータ／モデル解析に従って作成される。報告は、自然のすなわち生の形で、またＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（Ｒ）Ｏｆｆｉｃｅ Ｅｘｃｅｌ（Ｒ）またはＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（Ｒ）Ｏｆｆｉｃｅ Ｗｏｒｄ、またはＡｄｏｂｅ（Ｒ）ＰＤＦ（ｐｏｒｔａｂｌｅ ｄｏｃｕｍｅｎｔ ｆｏｒｍａｔ）用にフォーマットされたものを制限なしに含む当業者に周知の任意のフォーマットで、引き渡すことができる。報告は、例えば、ペナルティに基づいて分類することにより、どこに重大な訂正が行われたかをユーザは容易に識別することができる。報告はまた、特に関心のある或る測定値または値に、例えば、カラーコーディングを用いてフラグを立てて、例えば、重大な説明不可能な損失、誤ったまたは疑わしい読み、または調整された測定値を示してもよい。
本出願は、米国仮特許出願第６１／３６７，２０７号、２０１０年７月２３日出願の「データ収集および制御のための統合ノードを提供する機械、コンピュータプログラム製品、およびコンピュータで実現する方法」の優先権を主張しまた関連するものであり、その全体を援用する。
図面および記述において、本発明の代表的な好ましい実施の形態を開示した。図面および記述に特定の用語を用いたが、かかる用語は説明のために用いたに過ぎないものであって、制限するものではない。更に、図面、記述、およびクレームに用いた、「一次」、「二次」、「第１」、「第２」、「第３」、または他の序数などの番号付けに関する語は単なる説明のためのものであって、重要性の順序、順番、連続、または程度を定義しまたは暗示するものではない。更に、図面または記述の中で特定の実施の形態の多重の実施の形態または多重の機能を別々に記述した限りでは（「コンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品など）、これらは例示の目的で、また開示を完全にするために与えたものであって、多重の実施の形態または要素を記述するのに用いた用語の意味の間の違いを暗示しまたは区別するためではない。本発明について、図示した実施の形態を特に参照してかなり詳細に記述した。しかし明らかなように、上記の明細書に記述しまた添付のクレームで規定した本発明の精神および範囲内で、種々の修正および変更を行うことができる。

Claims (24)

  1. 遠隔ホストを複数の遠隔サブシステムとインターフェースすることにより統合ノードを定義するように配置されたプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）であって、
    中央処理ユニットと、
    前記遠隔ホストおよび前記複数の遠隔サブシステムとのネットワーク接続の経路を定めるネットワークインターフェースと、
    複数の通信プロトコルの１つに従って前記複数の遠隔サブシステムのそれぞれとの通信を翻訳するプロトコル翻訳プログラムと、
    前記統合ノードと前記複数の遠隔サブシステムと前記遠隔ホストとの間に通信を転送するように配置された入出力ユニットと、
    前記複数の遠隔サブシステムから収集したデータを複数の時刻表示付きアーカイブファイル内に保存するように配置されたデータベースサーバモジュールと、
    コンピュータ読取り可能な記憶媒体であって、
    第１の実行可能なコンピュータプログラムであって、前記中央処理ユニット
    が実行すると、前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、
    前記遠隔ホスト内および前記複数の遠隔サブシステムのそれぞれの中の内
    部時計を同期させることにより複数の遠隔の時間同期化サブシステムを定
    義することと、
    第１の予め定めた速度に応じて、前記複数の遠隔の時間同期化サブシステ
    ムのそれぞれから時刻表示付きプロセスデータを収集することと、
    時刻表示付きアーカイブファイル内の収集動作に応じて前記時刻表示付き
    プロセスデータを保存することと、
    前記遠隔ホストからコマンドを受信すると、これに応じて時刻表示付きプ
    ロセスデータを少なくとも1つの時刻表示付きアーカイブファイルから取
    り出し、前記時刻表示付きプロセスデータを前記遠隔ホストに送信することと、
    を行わせる一組の命令を含む第１の実行可能なコンピュータプログラムと、
    第２の実行可能なコンピュータプログラムであって、前記中央処理ユニット
    が実行すると前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、
    前記統合ノードと前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのいずれかと
    の間の通信リンク内の通信障害の時刻および対応する通信回復の時刻を検
    出することと、
    前記通信障害の検出時刻および前記対応する通信回復の検出時刻に応じて
    少なくとも1つのデータファイルを前記複数の遠隔の時間同期化サブシス
    テムの1つから検索することと、
    時刻表示付きプロセスデータを前記通信障害の時刻から始めて前記対応す
    る通信回復の時刻まで、前記検索した少なくとも１つのデータファイルか
    ら取り出すことと、
    前記取出し動作に応じて前記時刻表示付きプロセスデータを前記遠隔ホス
    トに送信することと、
    を行わせる一組の命令を含む第２の実行可能なコンピュータプログラムと、
    第３の実行可能なコンピュータプログラムであって、前記中央処理ユニット
    が実行すると、前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、
    前記統合ノードと前記遠隔ホストとの間の通信リンク内の通信障害の時刻
    および対応する通信回復の時刻を検出することと、
    時刻表示付きプロセスデータを前記通信障害の時刻から始めて前記対応す
    る通信回復の時刻まで、少なくとも１つの時刻表示付きアーカイブファイ
    ルから取り出すことと、
    前記取出し動作に応じて前記時刻表示付きプロセスデータを前記遠隔ホス
    トに送信することと、
    その中の帯域幅の枯渇を検出すると、これに応じて前記統合ノードと前記
    遠隔ホストとの間の通信リンク内のデータ伝送を緩衝すること、
    を行わせる一組の命令を含む第３の実行可能なコンピュータプログラムと、
    をその上に記憶する記憶媒体と、
    を含むプログラマブルロジックコントローラ。
  2. 前記第１のコンピュータプログラム、第２のコンピュータプログラム、および第３のコンピュータプログラムの１つは、前記中央処理ユニットが実行すると、前記統合ノードに指示して、
    前記収集された時刻表示付きプロセスデータが予め定めた例外基準を満たすと
    決定したことに応じて例外警報を前記遠隔ホストに報告すると、前記遠隔ホス
    トは前記警報を受信して、前記統合ノードが処理したことに応じてコマンドを
    出す、
    動作を行わせる１つ以上の命令を含み、
    前記収集動作は毎秒1回の割合で行い、
    前記統合ノードは取出しコマンドを前記遠隔ホストから受信して、時刻表示付きプロセスデータを６０秒毎に約１回の割合で送信し、前記時刻表示付きプロセスデータは前記遠隔ホストからコマンドを受信する間の約６０秒の期間内に収集動作により収集された時刻表示付きプロセスデータと定義される、
    請求項1記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  3. 前記遠隔ホストは監視制御およびデータ収集（ＳＣＡＤＡ）ホストであり、
    前記複数の遠隔サブシステムは、次の、永久ダウンホール監視（ＰＤＨＭ）システム、電気水中ポンプ（ＥＳＰ）システム、スマートウエルコンプリーション（ＳＷＣ）システム、および流量計システムから選択される１つ以上の知的現場システムを含み、
    前記遠隔ホストおよび前記複数の遠隔サブシステムはそれぞれ、次の、テレコントロールプロトコルを用いる統合ノードと単純ネットワーク時間プロトコル（ＳＮＴＰ）を用いる全地球測位システム（ＧＰＳ）時間サーバの１つ以上に従って一様な時間に応じて同期化される、
    請求項1記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  4. 前記入出力ユニットはアナログ入力、アナログ出力、ディジタル入力、ディジタル出力、およびパルス入力のそれぞれを支援するように配置され、
    プロトコル翻訳プログラムは以下の通信プロトコル、すなわち、シリアルＭｏｄｂｕｓ、Ｍｏｄｂｕｓオーバーインターネットプロトコル（ＩＰ）、ハイウエイアドレス指定可能な遠隔変換器プロトコル（ＨＡＲＴ）、分散ネットワークプロトコル（ＤＮＰ）、ＩＥＣ６１８５０（国際電気委員会標準）、国際計測制御学会（ＩＳＡ）ＳＰ１００プロトコル、およびイーサネット（登録商標）／ＩＰ（工業プロトコル）の１つ以上を支援し、
    前記統合ノードは複数の接続タイプ、プロトコルタイプ、および通信速度を支援するよう構成可能である、
    請求項1記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  5. 前記保存動作は前記時刻表示付きプロセスデータを複数のカンマ区切りの値（ＣＳＶ）ファイル内に保存することを含み、各ファイルは特定の日に対応し、またその日の日、月、年に応じて名付けられ、また月、年に応じて名付けられるディレクトリ内に記憶され、
    前記保存動作は収集動作を絶えず行うことに応じて絶えず保存動作を行うことを含み、
    前記送信動作はファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）を用いて、前記統合ノードと前記遠隔ホストのどちらかであるＦＴＰサーバからデータを送信することを含む、
    請求項1記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  6. 中央処理ユニットおよびコンピュータ読取り可能な記憶媒体を有し、遠隔ホストを複数の遠隔サブシステムとインターフェースすることにより統合ノードを定義するプログラマブルロジックコントローラであって、
    前記統合ノードと前記複数の遠隔サブシステムと前記遠隔ホストとの間に通信を転送するように配置された入出力ユニットと、
    前記複数の遠隔サブシステムから収集したデータを複数の時刻表示付きアーカイブファイル内に保存するように配置されたデータベースサーバモジュールと、
    前記複数の遠隔サブシステムのそれぞれの中の内部時計を同期させて、複数の遠隔の時間同期化サブシステムを定義するように配置された時間同期化モジュールと、
    時刻表示付きデータを前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのそれぞれから定期的に収集して、前記時刻表示付きデータを、前記データベースサーバモジュールを用いて保存するように配置されたデータ収集モジュールと、
    前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのそれぞれから収集した前記時刻表示付きデータ内の例外を決定して、前記例外を前記遠隔ホストに報告するように配置された例外報告モジュールと、
    保存された時刻表示付きデータを前記遠隔ホストに定期的にアップロードするように配置されたデータアップローダと、
    前記統合ノードと前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのいずれかとの間の通信障害に応じて、前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのいずれかから時刻表示付きデータを検索するように配置されたサブシステム復元モジュールと、
    を含むプログラマブルロジックコントローラ。
  7. 前記時間同期化モジュールはコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に記憶されて前記中央処理ユニット上で動作するコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、前記中央処理ユニットで実行すると、前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、前記遠隔ホスト内と前記複数の遠隔サブシステムのそれぞれの中の内部時計を同期させることにより複数の遠隔の時間同期化サブシステムを定義することを行わせる一組の命令を含む、請求項６記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  8. 前記データ収集モジュールはコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に記憶されて前記中央処理ユニット上で動作するコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、前記中央処理ユニットで実行すると、前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、
    時刻表示付きプロセスデータを前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのそれぞれから第１の予め定めた速度で収集することと、
    前記収集動作に応じて前記時刻表示付きプロセスデータを時刻表示付きアーカイブファイル内に保存することと、
    を行わせる一組の命令を含む、請求項７記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  9. 前記例外報告モジュールはコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に記憶されて前記中央処理ユニット上で動作するコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、前記中央処理ユニットで実行すると、前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、
    前記収集動作に応じて前記時刻表示付きプロセスデータと予め定めた例外基準とを比較して、前記時刻表示付きプロセスデータが前記予め定めた例外基準を満たすかどうか決定することと、
    前記時刻表示付きプロセスデータが予め定めた例外基準を満たすかどうか決定したことに応じて例外警報を前記遠隔ホストに報告すると、前記遠隔ホストは前記警報を受信して、前記統合ノードが処理したことに応じてコマンドを出力することと、
    を行わせる一組の命令を含む、請求項８記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  10. 前記データアップローダはコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に記憶されて前記中央処理ユニット上で動作するコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、前記中央処理ユニットで実行すると、前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、
    前記遠隔ホストからコマンドを受信すると、これに応じて時刻表示付きプロセスデータを少なくとも１つの時刻表示付きアーカイブファイルから取り出すことと、
    前記コマンドを前記遠隔ホストから受信すると、これに応じて前記時刻表示付きプロセスデータを遠隔ホストに送信することと、
    を行わせる一組の命令を含む、請求項９記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  11. 前記収集動作は毎秒１回の割合で起こり、
    前記統合ノードは時刻表示付きプロセスデータを６０秒毎に１回の割合で取り出して送信する命令を前記遠隔ホストから受信し、前記時刻表示付きプロセスデータはコマンドの間の６０秒の期間内に前記統合ノードが収集する時刻表示付きプロセスデータと定義される、
    請求項１０記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  12. 前記サブシステム復元モジュールはコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に記憶されて前記中央処理ユニット上で動作するコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、前記中央処理ユニットで実行すると、前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、
    前記統合ノードと前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのいずれかとの間の通信リンク内の通信障害の時刻および対応する通信回復の時刻を検出することと、
    前記通信障害の検出時刻および前記対応する通信回復の検出時刻に応じて少なくとも１つのデータファイルを前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムの１つから検索することと、
    時刻表示付きプロセスデータを前記通信障害の時刻から始めて前記対応する通信回復の時刻まで、前記少なくとも１つの検索したデータファイルから取り出すことと、
    前記取出し動作に応じて前記時刻表示付きプロセスデータを前記遠隔ホストに送信することと、
    を行わせる一組の命令を含む、請求項１０記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  13. 前記時間同期化モジュールは更に前記遠隔ホスト内の内部時計を同期化し、前記プログラマブルロジックコントローラは更に、コンピュータプログラムであってコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に記憶されて前記中央処理ユニット上で動作するホスト復元モジュールを含み、前記コンピュータプログラムは、前記中央処理ユニットで実行すると、前記統合ノードに指示して次の動作、すなわち、
    前記統合ノードと前記遠隔ホストとの間の通信リンク内の通信障害の時刻および対応する通信回復の時刻を検出することと、
    時刻表示付きプロセスデータを前記通信障害の時刻から始めて前記対応する通信回復の時刻まで、少なくとも１つの時刻表示付きアーカイブファイルから取り出すことと、
    前記取出し動作に応じて、前記時刻表示付きプロセスデータを前記遠隔ホストに送信することと、
    その中の帯域幅の枯渇を検出すると、これに応じて前記統合ノードと前記遠隔ホストとの間の通信リンク内のデータ伝送を緩衝することと、
    を行わせる一組の命令を含む、請求項１２記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  14. 前記遠隔ホストは監視制御およびデータ収集（ＳＣＡＤＡ）ホストであり、
    前記複数の遠隔サブシステムは、次の、永久ダウンホール監視（ＰＤＨＭ）システム、電気水中ポンプ（ＥＳＰ）システム、スマートウエルコンプリーション（ＳＷＣ）システム、および流量計システムから選択される１つ以上の知的現場システムを含み、
    前記遠隔ホストおよび前記複数の遠隔サブシステムはそれぞれ、次の、テレコントロールプロトコルを用いる統合ノードと単純ネットワーク時間プロトコル（ＳＮＴＰ）を用いる全地球測位システム（ＧＰＳ）時間サーバの１つに従って一様な時間に応じて同期化される、
    請求項６記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  15. 前記保存動作は前記時刻表示付きプロセスデータを複数のカンマ区切りの値（ＣＳＶ）ファイル内に保存することを含み、各ファイルは特定の日に対応し、またその日の日、月、年に応じて名付けられ、また月、年に応じて名付けられるディレクトリ内に記憶され、
    前記保存動作は前記収集動作に応じて絶えず行うことを含み、
    前記送信ステップはファイル転送プロトコル（ＦＴＰ）を用いてデータを送信することを含み、前記ＦＴＰサーバは前記統合ノードまたは前記遠隔ホストである、
    請求項６記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  16. 複数の遠隔サブシステムとプログラマブルロジックコントローラとの間の中断されたデータ伝送を一様に復元するためのコンピュータで実施する方法であって、前記プログラマブルロジックコントローラは遠隔ホストを複数の遠隔サブシステムとインターフェースすることにより統合ノードを定義するように配置され、前記方法は、
    それぞれが一様の時間の発生源に従って時間同期化された前記統合ノードと前記複数の遠隔のサブシステムのいずれかとの間の通信リンク内の通信障害の時刻および対応する通信回復の時刻を検出するステップと、
    前記通信障害の前記検出時刻および前記対応する通信回復の検出時刻に応じて、少なくとも１つのデータファイルを前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムの１つから検索するステップと、
    前記検出ステップに応じて前記時刻表示付きプロセスデータを前記遠隔ホストに復元するステップと、
    を含むコンピュータで実施する方法。
  17. 前記復元ステップは、
    時刻表示付きプロセスデータを前記通信障害の時刻から始めて前記通信回復の時刻まで、前記検索ステップに応じて前記少なくとも１つのデータファイルから取り出すステップと、
    前記取出しステップに応じて前記取り出したプロセスデータを前記遠隔ホストに送信するステップと、
    を含む請求項１６記載のコンピュータで実施する方法。
  18. 前記取出しステップおよび送信ステップはコマンドを前記遠隔ホストから受信したことに応じて行い、前記コンピュータで実施する方法は更に、
    前記通信障害の時刻および前記通信回復の時刻を前記遠隔ホストに報告して、前記遠隔ホストが時刻表示付きプロセスデータを前記少なくとも１つのデータファイルから取り出して送信するようにするステップと、
    前記回復データの送信に応じて前記統合ノードと前記遠隔ホストとの間の通信リンク内の帯域幅の枯渇の検出を監視し、またこれに応じてデータ伝送を緩衝するステップと、
    を含む請求項１７記載のコンピュータで実施する方法。
  19. 遠隔ホストと、プロセスデータを複数の遠隔サブシステムから収集しまた統合ノードを定義するプログラマブルロジックコントローラとの間の中断されたデータ伝送を一様に復元するためのコンピュータで実施する方法であって、前記方法は、
    それぞれが一様の時間の発生源に従って同期化されている前記統合ノードと前記遠隔ホストとの間の通信リンク内の通信障害の時刻および対応する通信回復の時刻を検出するステップと、
    前記通信障害の時刻および前記対応する通信回復の時刻に応じて、時刻表示付きプロセスデータを前記遠隔ホストコンピュータに復元するステップと、
    を含むコンピュータで実施する方法。
  20. 前記復元ステップは、
    時刻表示付きプロセスデータを前記通信障害の時刻から始めて前記通信回復の時刻まで、前記少なくとも１つのデータファイルから取り出すステップと、
    前記取出しステップに応じて、前記取り出したプロセスデータを前記遠隔ホストに送信するステップと、
    を含む請求項１９記載のコンピュータで実施する方法。
  21. 前記復元ステップはコマンドを前記遠隔ホストから受信したことに応じて行い、前記コンピュータで実施する方法は更に、
    前記通信障害の時刻および前記通信回復の時刻を前記遠隔ホストに報告して、前記通信障害とこれに対応する通信回復との間の期間内に受信しなかったプロセスデータの復元を開始するコマンドを前記遠隔ホストが出力するようにするステップと、
    回復データの送信に応じて前記統合ノードと前記遠隔ホストとの間の通信リンク内の帯域幅の枯渇の検出を監視するステップと、
    回復データの前記送信に応じてデータ伝送を緩衝するステップと、
    を含む請求項２０記載のコンピュータで実施する方法。
  22. 中央処理ユニットおよびコンピュータ読取り可能な記憶媒体を有し、遠隔ホストを複数の遠隔サブシステムとインターフェースすることにより統合ノードを定義するプログラマブルロジックコントローラであって、
    前記統合ノードと前記複数の遠隔サブシステムと前記遠隔ホストとの間に通信を転送するように配置された入出力ユニットと、
    前記複数の遠隔サブシステムから収集したデータを複数の時刻表示付きアーカイブファイル内に保存するように配置されたデータベースサーバと、
    前記複数の遠隔サブシステムのそれぞれの中の内部時計を同期させて、複数の遠隔の時間同期化サブシステムを定義するように配置された時間同期化モジュールと、
    時刻表示付きデータを前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのそれぞれから定期的に収集して、前記時刻表示付きデータを前記データベースサーバを用いて保存するように配置されたデータ収集モジュールと、
    予め構成した濾過方式に応じて前記時刻表示付きデータの測定値内の限度外測定値を新たな測定値と置換し、また限度外測定値を検出するとデータ収集を中止することにより、複数の確認された測定値を定義する、データ確認モジュールと、
    前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムの運転状態を決定し、また前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムの運転状態に対応する調整モジュールに応じて前記複数の確認された測定値を調整する、データ調整モジュールと、
    を含む、プログラマブルロジックコントローラ。
  23. 前記データ確認モジュールはコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に記憶されて中央処理ユニット上で動作するコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、前記中央処理ユニットで実行すると、前記プログラマブルロジックコントローラに指示して次の動作、すなわち、
    前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムから収集した前記時刻表示付きデータ内の第１の測定値が上限および下限による定義に応じて限度外であると決定することにより、限度外測定値を定義することと、
    前記限度外の測定値を或る第２の測定値と置換し、前記第２の測定値は、過去の測定値の予め選択した間隔の最小値または最大値、最後の正常な測定値、上限と下限の平均、予め選択した数の測定値のまたは過去の測定値の間隔の平均、上限、下限、または任意の予め選択した値の１つであり、前記時刻表示付きデータは複数の確認された測定値を定義する前記置換した第２の測定値を含むものであることと、
    前記時刻表示付きデータ内の限度外測定値の決定に応じて、前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムのいずれかからの時刻表示付きデータの収集を中止するように前記データ収集モジュールに命じることと、
    を行わせる一組の命令を含む、請求項２２記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  24. 前記データ調整モジュールはコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に記憶されて前記中央処理ユニット上で動作するコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、前記中央処理ユニットで実行すると、プログラマブルロジックコントローラに指示して次の動作、すなわち、
    前記複数の遠隔の時間同期化サブシステムからの前記複数の確認された測定値に応じて、複数の遠隔の時間同期化サブシステムの１つ以上のプロセスユニットの運転状態を決定することと、
    前記複数の確認された測定値に応じて１つ以上のプロセスユニットおよび前記１つ以上のプロセスユニットの運転状態に対応する調整モデルを決定することと、
    前記調整モデルに応じて前記複数の確認された測定値を順次二次計画法により調整することにより、複数の調整された測定値を定義することと、
    後の複数の確認された測定値に応じて１つ以上のプロセスユニットの運転状態の変化を検出することと、
    検出した前記運転状態の変化に応じて１つ以上のプロセスユニットの新たな調整モデルを決定して、前記調整運転が前記新たな調整モデルに応じて進むようにすることと、
    を行わせる一組の命令を含む、請求項２３記載のプログラマブルロジックコントローラ。
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