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JP2008077660A - プロセス制御システムにおいてフィールド装置をコントローラに通信可能な状態で連結する機器および方法 - Google Patents

プロセス制御システムにおいてフィールド装置をコントローラに通信可能な状態で連結する機器および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】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機器および方法を提供する。
【解決手段】本発明の機器は、第１の通信プロトコルを使用して、フィールド装置から第１の情報を受信するように構成された第１のインターフェースを含む。また、第１のインターフェースに通信可能に連結され、第２の通信プロトコルを使用してバスを介して通信するために第１の情報をコード化するように構成された通信プロセッサを含む。さらに、通信プロセッサおよびバスに通信可能に連結され、第２の通信プロトコルを使用してバスを介して第１の情報を通信するように構成された第２のインターフェースを含む。該バスは、別のフィールド装置に関連した第２の情報を通信するために第２の通信プロトコルを使用するように構成されている。
【選択図】図１Ａ

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フィールド装置をコントローラに通信可能な状態で連結する機器および方法に関する。
化学薬品、石油精製、製薬、紙・パルプ、またはその他の製造工程に使用されるようなプロセス制御システムは通常、アナログ、デジタルまたはアナログ・デジタル混在バスを介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および一つ又は複数のフィールド装置に通信可能に連結される一つ又は複数のプロセス制御素子を含む。フィールド装置は、例えば、装置コントローラ、バルブ、バルブ作動装置、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、および化学成分のセンサ）などまたはその組み合わせでありえ、バルブの開閉や工程パラメータの測定または推測などのプロセス制御システム内における機能を行なう。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その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、いくつかの異なる機能的能力を提供し且つ、多くの場合にマルチドロップ (例えば、フィールド装置バスに通信可能に連結された複数のフィールド装置)配線接続配置手段または二地点間(例えば、フィールド装置バスに通信可能に連結された一つのフィールド装置)配線接続配置手段における二線式インターフェースもしくはワイヤレス通信手段使って通信可能にプロセス制御素子に連結されるところの、フィールド装置を複数含み得る。フィールド装置の中には、比較的単純なコマンド且つ又は通信(例えば、ON指令およびOFF指令)を使用して作動するように構成されるものもあれば、（単純な指令を含みえる又は含みえない）さらに多くの指令且つ又はさらに多くの通信情報を必要とするより複雑なものもある。例えば、より複雑なフィールド装置は、例えばHART（Highway Addressable Remote Transducer）通信プロトコルを使用してアナログ値の上に重畳したデジタル通信でアナログ値を通信しうる。その他のフィールド装置は完全にデジタル通信(例えば、FOUNDATION Fieldbus通信プロトコル)を使用できる。
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カードおよび各々の通信媒体(例えば、二線式ケーブル、ワイヤレス回線、または光ファイバー)を介してプロセス制御素子に連結される。よって、プロセス制御素子に複数のフィールド装置を通信可能に連結するためには、複数の通信媒体が必要となる。多くの場合フィールド装置に連結された複数の通信媒体は、一つ又は複数のI/Oカードを介してプロセス制御素子にフィールド装置を通信可能に連結するのに使用されるマルチ電導体ケーブルの各々の通信媒体(例えば、各々の二線式電導体)に複数の通信媒体が連結されるところの、一つ又は複数のフィールド中継ボックスを経由して配線されている。
以下、プロセス制御システムにおいてフィールド装置をコントローラに通信可能な状態で連結する機器および方法の実施例として挙げられるものについて説明する。一実施例において例として挙げられる機器は、第１の通信プロトコルを使用してフィールド装置から第１の情報を受信するように構成された第１のインターフェースを含む。該実施例として挙げられる機器はまた、第１のインターフェースに通信可能に連結され、第２の通信プ
ロトコルを使用してバスを介して通信するために第１の情報をコード化するように構成された通信プロセッサを含む。また、実施例として挙げられる機器は、通信プロセッサおよびバスに通信可能に連結され、第２の通信プロトコルを使用してバスを介して第１の情報を通信するように構成された第２のインターフェースを含む。該バスは、別のフィールド装置に関連した第２の情報を通信するために第２の通信プロトコルを使用するように構成される。
別の実施例によると、例として挙げられる方法にはフィールド装置から第１の通信プロトコルを使用して第１の情報を受信することが関与する。その後、別のフィールド装置に関連した第２の情報を通信するように構成された第２の通信プロトコルにより、第１の情報が通信のためにコード化される。その後、第１の情報は第２の通信プロトコルによりバスを介してコントローラに伝達される。
さらに別の実施例によると、例として挙げられる機器は、複数の終端モジュールを受信するように構成された複数のソケットを含む。終端モジュールの各々はプロセス制御システムにおいて少なくとも一つのフィールド装置に通信可能に連結されるように構成される。実施例として挙げられる機器はまた、複数のソケットの各々に通信可能に連結されたコミュニケーション・バス・インターフェースを含み、且つ、終端モジュールのうちの一つに関連した第１のフィールド装置情報および終端モジュールの二つ目に関連した第２のフィールド装置情報を通信するように構成される。
さらにまた別の実施例によると、例として挙げられる機器は、フィールド装置への接続を検出するように構成された接続検出素子を含む。実施例として挙げられる機器はまた、フィールド装置の識別情報を示すフィールド装置識別情報を決定するように構成されたフィールド装置識別子を含む。また、実施例として挙げられる機器は、フィールド装置識別情報を表示するように構成された表示部インターフェースを含む。
その上さらにまた別の実施例によると、例として挙げられる機器は、終端モジュール回路構成に通信可能に連結され且つバスに通信可能に連結されるように構成された第１のアイソレーション（絶縁）回路を含む。該終端モジュール回路構成はフィールド装置と通信するように構成される。また、該終端モジュールはバスによりコントローラと通信できる。実施例として挙げられる機器はまた、終端モジュール回路構成に通信可能に連結され、終端モジュール回路構成に電力を提供する電源機構に通信可能に連結されるように構成された第２のアイソレーション回路を含む。
なお、以下の説明では、実施例として挙げられる機器およびシステムが、その他の数多く存在する構成素子の中でも特に、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んだ状態で述べられているが、このようなシステムは単に本発明の実施形態の一例に過ぎず、本発明を限定するものであると見なされるべきでない。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は、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、あるいはハードウェアとソフトウェアのいかなる組合せにおいて具体化できるものと考慮される。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一目瞭然のはずである。
実施例として挙げられるプロセス制御システムは、制御室(例えば、図１Ａの制御室１０８)、プロセスコントローラ・エリア(例えば、図１Ａのプロセスコントローラ・エリア１１０)、終端エリア(例えば、図１Ａの終端エリア１４０)、および一つ又は複数のプロセスエリア(例えば、図１Ａのプロセスエリア１１４および１１８)を含む。プロセスエリアには、(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、パラメータの測定などの)諸操作を行なう複数のフィールド装置が含まれている。プロセスエリアの中には、苛酷な環境条件(例えば、比較的高い温度、空気中に浮遊する毒素、危険な放射能レベルなど)により人間がアクセス出来ない区域もいくつかある。制御室は一般に、人間が安全にアクセスできる環境内にあり、一つ又は複数のワークステーションを含む。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・エリアは、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エリア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。終端エリアは、コントローラがプロセスエリア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・キャビネットを含む。特に、マーシャリング・キャビネットは、フィールド装置から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カードに信号をマーシャリングする、整理する、または送信（routing）するのに使用される複数の終端モジュールを含む。I/Oカードはフィールド装置から受信した情報をコントローラと互換性のある形式に翻訳し、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形式に翻訳する。
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公知の技法には、各フィールド装置およびコントローラ(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々のI/Oカード間の別のバス(例えば、ワイヤ、ケーブルまたは回路)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る情報を翻訳または変換することにより、異なるフィールド装置通信プロトコルおよび異なるデータタイプまたは信号タイプ(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、離散的出力(DI)データタイプ、離散的入力(DO)データタイプ、デジタル入力データタイプ、そしてデジタル出力データタイプ)に関連した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よい。別の異なるフィールド装置インターフェースは異なるチャンネル・タイプ(例えば、アナログ入力(AI)チャンネル・タイプ、アナログ出力(AO)チャンネル・タイプ、離散的出力(DI)チャンネル・タイプ、離散的入力(DO)チャンネル・タイプ、デジタル入力チャンネル・タイプおよびデジタル出力チャンネル・タイプ)を介して通信する。また、I/Oカードは、フィールド装置から受信した情報(例えば、電圧レベル)を、フィールド装置の制御に関連した操作を行なうためにコントローラが使用できる情報(例えば、圧力測定値)に変換できる。公知の技法は、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ために一束のワイヤまたはバス(例えば、複芯のケーブル)を必要とする。各フィールド装置をI/Oカードに通信可能に連結するために別のバスを使用する公知の技法とは異なり、ここに実施例として記載される機器および方法は、フィールド装置をI/Oカードに通信可能に連結するために終端パネルおよびI/Oカードの間で通信可能に連結された一本のバス(例えば、導電性通信媒質、光通信媒体、ワイヤレス通信媒体)を使用するとともに、複数のフィールド装置を終端パネル(例えば、マーシャリング・キャビネット)で終端処理することにより、フィールド装置をI/Oカードに通信可能に連結する際に使用しうる。
ここに実施例として記載される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終端モジュールを通信可能に連結するユニバーサルI/Oバス(例えば、共通または共有通信バス)の実施例として挙げられるものを使用することが関与する。それぞれの終端モジュールは、各々のフィールド装置バス(例えば、アナログ・バスまたはデジタル・バス)を使用して各々の一つ又は複数のフィールド装置に通信可能に連結される。終端モジュールは、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信するように構成されており、例えばフィールド装置情報をパケット化してユニバーサルI/Oバスを介してI/Oカードにそのパケット化された情報を通信することによりユニバーサルI/Oバスを介して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）)、フィールド装置活性情報(例えば、プロセス変量(PV)値)、フィールド装置記述情報(例えば、バルブ作動装置、温度センサ、圧力センサ、流動センサなどを例とするフィールド装置のタイプまたは機能など)、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、フィールド装置が終端モジュールに通信可能に連結される際に経由するフィールド装置バスまたはフィールド装置のセグメント)、且つ又はフィールド装置データタイプ情報(例えば、特定のフィールド装置により使用されるデータタイプを示すデータタイプ記述子)を含みうる。I/Oカードは、ユニバーサルI/Oバスを介して受信したフィールド装置情報を抽出してコントローラにフィールド装置情報を通信でき、よってその後、それ以降に行う分析のために該情報のうちのいくつかまたはすべてを一つ又は複数のワークステーション端末に通信できる。
I/Oカードは、ワークステーション端末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、クエリー、臨界活性値など(例えば、臨界PV値))を通信するために、フィールド装置情報をパケット化して、複数の終端モジュールにパケット化されたフィールド装置情報を通信できる。その後、終端モジュールの各々は、各々のI/Oカードから受信したパケット化通信情報から各々のフィールド装置情報を抽出または非パケット化し、各々のフィールド装置にフィールド装置情報を通信できる。
ここにおける説明で示される実施例において、終端パネル(例えば、マーシャリング・キャビネット)は、そのそれぞれが異なるフィールド装置に通信可能に連結される複数の終端モジュールを受信するように(例えば、接続するように)構成される。どの終端モジュールがどのフィールド装置に接続されているのかを終端パネルに示すために、各終端モジュールには終端ラベラー(またはタグ付けシステム)が備えられている。終端ラベラーは、どのフィールド装置（複数可）が終端ラベラーに対応する終端モジュールに接続されているかを判断するための電子表示装置(例えば、液晶ディスプレー(ＬＣＤ))および構成素子を含む。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいては、表示部が、終端モジュールの代わりに終端パネルに取り付けられる。各表示部は各々の終端モジュール・ソケットに取り付けられる。このように、終端モジュールが終端パネルから取り除かれると、対応する表示部は、それ以降に接続される終端モジュールが使用できるようにパネル上に残される。
ここで図１Ａを参照するに、実施例として挙げられるプロセス制御システム１００は、バスまたはローカル・エリア・ネットワーク(ＬＡＮ)１０６を介してコントローラ１０４に通信可能に連結された一般にアプリケーション制御ネットワーク(ACN)と呼ばれるワークステーション１０２を含む。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、ＬＡＮ １０６は、ハードワイヤードまたはワイヤレスEthernet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な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、ワイヤレス、ハードワイヤードなど)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な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なうように構成されてもよい。ここに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内に設置され、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・エリア１１０に設置される。
ここに示される実施例において、例として挙げられるプロセス制御システム１００は第１のプロセスエリア１１４にフィールド装置１１２ａ〜ｃを含んでおり、第２のプロセスエリア１１８にフィールド装置１１６ａ〜ｃを含む。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：Field Junction Boxes)１２０ａ〜ｂおよびマーシャリング・キャビネット１２２を備える。各フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂは、各々のフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃからマーシャリング・キャビネット１２２へと信号の送信（routing）を行う。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の各々の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送信(routing)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のうちめいめい該当するものへと送信する（route）ために使用される。
ここに示される実施例においては、導電性通信媒体、ワイヤレス通信媒体、且つ又は光通信媒体を介して、フィールド装置１１６ａ〜ｃがフィールド中継ボックス１２０ｂに通信可能に連結され、フィールド装置１１２ａ〜ｃがフィールド中継ボックス１２０ａに通信可能に連結されている。例えば、フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂは、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃの電気的、ワイヤレス、且つ又は光学トランシーバと通信するために一つ又は複数の電気的、ワイヤレス、且つ又は光学データ・トランシーバを備える。ここに示される実施例において、フィールド中継ボックス１２０ｂは、ワイヤレスでフィールド装置１１６ｃに通信可能に連結される。別の実施例として挙げられる実施形態において、マーシャリング・キャビネット１２２は省略されてもよく、また、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃからの信号は、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カードに直接送信(routing)できる。さらに別の実施例として挙げられる実施形態において、フィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂは省略されてもよく、また、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃは直接マーシャリング・キャビネット１２２に接続できる。
フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃはFieldbus適合バルブ、作動装置、センサなどでありえ、その場合フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃは周知のFieldbus通信プロトコルを使用してデジタル・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りに使用しうる。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Profibus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Profibus、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いくつかにおいて、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。また、通信プロトコルは異なるデータタイプに関連した情報を通信するのにも使用されうる。
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１Ａに示される実施例において、フィールド装置１１２ａ〜ｃは、物理的装置のタグ値PDT０-PDT２の形でフィールド装置識別情報を格納して、フィールド装置１１６ａ〜ｃは、物理的装置のタグ値PDT３-PDT５の形でフィールド装置識別情報を格納する。フィールド装置識別情報は、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのフィールド装置製造メーカにより且つ又は同装置の設置に関与したオペレータまたはエンジニアによって、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しうる。
マーシャリング・キャビネット１２２でフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃに関連した情報の送信(routing)を行うために、マーシャリング・キャビネット１２２には複数の終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃが備えられている。終端モジュール１２４ａ〜ｃは第１のプロセスエリア１１４中のフィールド装置１１２ａ〜ｃに関連した情報をマーシャリングするように構成され、終端モジュール１２６ａ〜ｃは第２のプロセスエリア１１８中のフィールド装置１１６ａ〜ｃに関連した情報をマーシャリングするように構成されている。図に示されるように、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、各々のマルチ電導体ケーブル１２８ａおよび１２８ｂ(例えば、マルチバス・ケーブル)を介してフィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂに通信可能に連結される。マーシャリング・キャビネット１２２が省略されるところの代替の実施例として挙げられる実施形態において、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、各々のフィールド中継ボックス１２０ａ〜ｂに設置できる。
図１Ａに示される実施例は、マルチ電導体ケーブル１２８ａ〜ｂの電導体または一対の電導体(例えば、バス、ツイストペア通信媒体、二線式通信媒体など)はそれぞれ、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのうちめいめい該当するものに独自に関連した情報を通信する二地点間構成を表す。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の電導体を１３０ｃ含む。具体的に、第１の電導体１３０ａは、終端モジュール１２４ａおよびフィールド装置１１２ａ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、第２の電導体１３０ｂは、終端モジュール１２４ｂおよびフィールド装置１１２ｂ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、そして第３の電導体１３０ｃは、終端モジュール１２４ｃおよびフィールド装置を１１２ｃ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る。マルチドロップ配線構成を使用する代替の実施例として挙げられる実施形態において、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃのそれぞれは一つ又は複数のフィールド装置と通信可能に連結できる。例えば、マルチドロップ構成において、終端モジュール１２４ａは第一の電導体１３０ａを介して、フィールド装置１１２ａおよび別のフィールド装置(図示せず)に通信可能に連結できる。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、終端モジュールは、ワイヤレスの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で通信するように構成できる。
各終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、異なるデータタイプを使用するフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのめいめい該当するものと通信するように構成してもよい。例えば、終端モジュール１２４ａは、デジタル・データを使用してフィールド装置１１２ａと通信するためのデジタル・フィールド装置インターフェースを含んでいてもよく、一方、終端モジュール１２４ｂはアナログデータを使用してフィールド装置１１２ｂと通信するためのアナログ・フィールド装置インターフェースを含んでいてもよい。
コントローラ１０４(且つ又は、ワークステーション１０２)およびフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃ間でのI/O通信を制御するために、該コントローラ１０４は複数のI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂを備える。ここに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)および第１のプロセスエリア１１４のフィールド装置１１２ａ〜ｃ間での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)および第２のプロセスエリア１１８のフィールド装置１１６ａ〜ｃ間でのI/O通信を制御するように構成されている。
図１Ａ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に備わっている。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、コントローラ１０４は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、その後、コントローラ１０４はI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに情報を通信し、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂは終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃ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。代替の実施例として挙げられる実施形態において、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂがワークステーション１０２且つ又はとコントローラ１０４と直接に通信できるように、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂは、コントローラ１０４内部からＬＡＮ １０６に通信可能に連結できる。
I/Oカード１３２ａおよび１３４ａのどちらかが障害を起した際にはフォールト・トレラントな(耐障害性を有する)動作を提供するために、I/Oカード１３２ｂおよび１３４ｂは冗長I/Oカードとして構成される。すなわち、I/Oカード１３２ａが障害を起こした場合、冗長I/Oカード１３２ｂが制御を引き受けてI/Oカード１３２ａが行なうはずの動作と同じ動作を実行する。同様に、I/Oカード１３４ａが障害を起こすと、冗長I/Oカード１３４ｂが制御を引き受ける。
終端モジュール１２４ａ〜ｃおよびI/Oカード１３２ａ〜ｂ間、および終端モジュール１２６ａ〜ｃおよびI/Oカード１３４ａ〜ｂ間で通信を可能にするために、終端モジュール１２４ａ〜ｃは第１のユニバーサルI/Oバス１３６ａを介してI/Oカード１３２ａ〜ｂに通信可能に連結され、終端モジュール１２６ａ〜ｃは第２のユニバーサルI/Oバス１３６ｂを介してI/Oカード１３４ａ〜ｂに通信可能に連結される。フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃ毎に別の電導体または通信媒体を使用するマルチ電導体ケーブル１２８ａおよび１２８ｂとは異なり、ユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂの各々が、同一の通信媒体を使用して複数のフィールド装置(例えば、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃ)に対応する情報を通信するように構成される。例えば、通信媒体は、シリアルバス、二線式通信媒体(例えば、ツイストペア)、光ファイバー、パラレルバスなどでありえ、それを介して２つ以上のフィールド装置に関連した情報を(例えば)パケットに基づいた通信技法、多重化通信技法などを使用して通信できるものである。
実施例として挙げられる実施形態において、ユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂは、RS-４８５シリアル通信標準を用いて実施される。RS-４８５シリアル通信標準は、その他の公知の通信標準標準(例えば、Ethernet)よりも通信制御オーバーヘッドが少なくなるように(例えば、ヘッダー情報がより少なくなるように)構成できる。但し、その他の実施例として挙げられる実施形態において、ユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂは、Ethernet、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)、IEEE １３９４などを含むその他の適切な通信標準を使用して実施できる。また、ユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂは有線通信媒体として上に説明されているが、別の実施例として挙げられる実施形態においてはワイヤレス通信媒体(例えば、ワイヤレスEthernet、IEEE-８０２.１１、Wi-Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)など)を使用してユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂの一つまたは両方を実施できる。
ユニバーサルI/Oバス１３６ａおよび１３６ｂは、実質的に同一の方法で情報を通信するのに使用されている。ここに示される実施例において、I/Oバス１３６ａは、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび終端モジュール１２４ａ〜ｃ間で情報を通信するように構成される。I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび終端モジュール１２４ａ〜ｃは、どの情報が終端モジュール１２４ａ〜ｃのうちのどれに対応するかをI/Oカード１３２ａ〜ｂが識別できるようにするために、そしてまた、どの情報がフィールド装置１１２ａ〜ｃのどれに対応するかを各終端モジュール１２４ａ〜ｃが判断できるようにするためにアドレス方式を使用する。終端モジュール(例えば、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃの一つ)が、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂのうちの一つに接続されると、当該のI/Oカードは、終端モジュールと情報を交換するために終端モジュールのアドレスを(例えば終端モジュールから)自動的に取得する。このように、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、終端モジュールのアドレスをマニュアル操作でI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに供給することなく、また、各終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃの一つ一つをI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに配線接続することなく、各々のバス１３６ａ〜ｂのいかなる箇所にも通信可能に連結できる。
各終端モジュールがコントローラと通信するために別の通信媒体を必要とする公知の構成と比較し、ユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂを使用することにより、マーシャリング・キャビネット１２２とコントローラ１０４間で情報を通信するのに要される通信媒体(例えば、ワイヤ)の数を著しく削減できる。マーシャリング・キャビネット１２２とコントローラ１０４間で情報を通信するのに要される通信媒体の数を減少させることにより（即ち、通信バスまたは通信ワイヤの数を減らすことにより）、コントローラ１０４およびフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃ間の接続を設置するための図面を設計および生成するために要されるエンジニアリング費用も削減される。また、通信媒体の数を減らすことにより、順じて設置費用さらには保守保全費用も減少される。例えば、公知の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に連結するために使用されている複数の通信媒体を、I/Oバス１３６ａ〜ｂのうちの一つだけで置き換えられる。したがって、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃをI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに通信可能に連結するために複数の通信媒体の保守保全するかわりに、図１Ａに示す実施例ではI/Oバス１３６ａ〜ｂを用いているため、必要とされる保守保全作業が著しく減少する。
また、マーシャリング・キャビネット１２２とコントローラ１０４間で情報を通信するのに要される通信媒体の数を減少させることに成功した結果、より多くのスペースが利用できるようになるためより多くの終端モジュール(例えば、終端モジュール１２４ａ〜ｂおよび１２４ａ〜ｃ)を設置できるようになり、よって、公知のシステムに比べ、マーシャリング・キャビネット１２２のI/O密度が増大する。図１Ａに示される実施例において、既知のシステム実施形態ではマーシャリング・キャビネット(例えば、３つのマーシャリング・キャビネット)を追加せずには設置不可能であった数の終端モジュールをマーシャリング・キャビネット１２２に多数収納できる。
図１Ａに示される実施例において、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃと通信するために異なるデータタイプ・インターフェース(例えば、異なるチャンネル・タイプ)を使用するように構成でき且つI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂと通信するために各々の共通I/Oバス１３６ａおよび１３６ｂを使用するように構成される終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび終端モジュール１２６ａ〜ｃを備えることにより、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂ上に異なるタイプのフィールド装置インターフェースを複数実施することなく、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チャンネル・タイプ)に関連したデータをI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに送信する（route）ことが可能になる。したがって、一つのインターフェース・タイプ(例えば、I/Oバス１３６ａ且つ又はI/Oバス１３６ｂを介して通信するためのI/Oバス・インターフェース・タイプ)を有するI/Oカードにより、異なるタイプのフィールド装置インターフェースを有する複数のフィールド装置と通信できることになる。
コントローラ１０４と終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃとの間で情報を交換するためにI/Oバス１３６ａ且つ又はI/Oバス１３６ｂを使用することにより、設計または設置工程の末期でもフィールド装置〜I/Oカードの接続配線（routing）が可能になる。例えば、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃを、各々のI/Oバス１３６ａおよび１３６ｂの一つとのアクセスを維持しながらマーシャリング・キャビネット１２２内の様々な位置に配置できる。
ここに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、終端モジュール１２４ａ〜ｃと１２６ａ〜ｃ、I/Oカード１３２ａ〜ｂと１３４ａ〜ｂ、およびコントローラ１０４は、既存のプロセス制御システムの設置を、図１Ａに実施例として挙げられるプロセス制御システム１００の構成に著しく類似する構成に移動することを容易にする。例えば、適切なフィールド装置インターフェース・タイプであればいかなるものでも含みえるように終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃを構成できるので、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃは、プロセス制御システムに既に設置されている既存のフィールド装置に通信可能に連結されるように構成できる。同様に、コントローラ１０４は、ＬＡＮを介して既に設置されているワークステーションに対して通信するために公知のＬＡＮインターフェースを含むように構成できる。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいては、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂを公知のコントローラに設置するか、またはそれに通信可能に連結できる。その結果、プロセス制御システムに既に設置されたコントローラを交換する必要がない。
ここに示される実施例において、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を含む。データ構造１３３は、ユニバーサルなI/Oバス１３６ａを介してI/Oカード１３２ａと通信するために割り当てら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)を格納する。終端モジュール１２４ａ〜ｃは、データ構造１３３中のフィールド装置識別番号を使用して、フィールド装置が終端モジュール１２４ａ〜ｃのうちの一つに不正に接続されているものがあるかどうかを判断できる。データ構造１３５は、ユニバーサルI/Oバス１３６ｂを介してI/Oカード１３４ａと通信するために割り当てられるフィールド装置(例えば、フィールド装置１１６ａ〜ｃ)に対応する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)を格納する。データ構造１３３および１３５へのデータ投入は、実施例として挙げられるプロセス制御システム１００のシステム設定時または作動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行うことができる。図示されてはいないが、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。
ここに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は、プロセスコントローラ・エリア１１０とは別の終端エリア１４０に設置された状態で示されている。終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃをコントローラ１０４に通信可能に連結する際に著しく多い数の通信メディア(例えば、それぞれが独自にフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのうちの一つと関連する複数の通信バス)を使用する代わりにI/Oバス１３６ａ〜ｂを使用することにより、通信の信頼性を著しく低下させることなく、公知の構成と比較してマーシャリング・キャビネット１２２からより離れたところにあるコントローラ１０４の位置を突き止めることが容易になる。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいては、プロセスコントローラ・エリア１１０および終端エリア１４０を組み合わせて、マーシャリング・キャビネット１２２およびコントローラ１０４を同一のエリアに設置できる。いかなる場合も、プロセスエアリア１１４および１１８とは別のエリアにマーシャリング・キャビネット１２２およびコントローラ１０４を配置することにより、I/Oカード１３２ａ〜ｂと１３４ａ〜ｂ、終端モジュール１２４ａ〜ｃと１２６ａ〜ｃおよびユニバーサルなI/Oバス１３６ａ〜ｂを、プロセスエアリア１１４および１１８と関連しうる苛酷な環境条件(例えば、熱、湿度、電磁雑音、等)から隔離することが可能になる。このように、終端モジュール１２４ａ〜ｃと１２６ａ〜ｃおよびI/Oカード１３２ａ〜ｂと１３４ａ〜ｂは、プロセスエアリア１１４および１１８の環境条件での作動にあたり通常では要求されるであろう、例えば、動作の信頼性を(例えば、データ通信の信頼性)を保証するために必要とされるような操作仕様機能(例えば、遮蔽材、より頑強回路構成、より複雑なエラー検査、等)を必要としないので、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃ用の通信機能および制御回路を製造するコストと比較しても、終端モジュール１２４ａ〜ｃと１２６ａ〜ｃ並びにI/Oカード１３２ａ〜ｂと１３４ａ〜ｂを設計および製造するコストや複雑性を著しく削減できる。
図１Ｂ〜１Ｄは、ワークステーション、コントローラおよびI/Oカードを通信可能に連結するのに使用されうる別の例として挙げられる実施形態を描く図である。例えば、図１Ｂに描かれる実施例において、(図１Ａのコントローラ１０４とほぼ同一の機能を行なう)コントローラ１５２は、バックプレーン通信バス１５８を介して、I/Oカード１５４ａ〜ｂおよび１５６ａ〜ｂに通信可能に連結される。I/Oカード１５４ａ〜ｂおよび１５６ａ〜ｂは、図１ＡのI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂとほぼ同一の機能を行ない、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃと情報を交換するためにユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂに通信可能に連結されるように構成される。ワークステーション１０２と通信するために、コントローラ１５２はＬＡＮ １０６を介してワークステーション１０２に通信可能に連結される。
図１Ｃに描かれる別の実施例において、(図１Ａのコントローラ１０４とほぼ同一の機能を行なう)コントローラ１６２は、ＬＡＮ １０６を介して、ワークステーション１０２および複数のI/Oカード１６４ａ〜ｂと１６６ａ〜ｂに通信可能に連結される。I/Oカード１６４ａ〜ｂおよび１６６ａ〜ｂは、図１ＡのI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂとほぼ同一の機能を行ない、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃと情報を交換するためにユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂに通信可能に連結されるように構成される。但し、図１ＡのI/Oカード１３２ａ〜ｂと１３４ａ〜ｂおよび図１ＢのI/Oカード１５４ａ〜ｂおよび１５６ａ〜ｂとは異なり、I/Oカード１６４ａ〜ｂおよび１６６ａ〜ｂは、ＬＡＮ １０６を介してコントローラ１６２およびワークステーション１０２と通信するように構成される。このようにして、I/Oカード１６４ａ〜ｂおよび１６６ａ〜ｂはワークステーション１０２と直接情報を交換できる。
図１Ｄに描かれるさらに別の実施例において、(図１ＡのI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂとほぼ同一の機能を行なう)I/Oカード１７４ａ〜ｂおよび１７６ａ〜ｂは、(図１Ａのワークステーション１０２とほぼ同一の機能を行なう)ワークステーション１７２で実施される。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、ワークステーション１７２には物理的なI/Oカード１７４ａ〜ｂおよび１７６ａ〜ｂが含まれていないが、I/Oカード１７４ａ〜ｂの機能および１７６ａ〜ｂはワークステーション１７２において実施される。図１Ｄに示される実施例において、I/Oカード１７４ａ〜ｂおよび１７６ａ〜ｂは、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃと情報を交換するためにユニバーサルI/Oバス１３６ａ〜ｂに通信可能に連結されるように構成される。図１Ｄに示される実施例においてはまた、ワークステーション１７２がコントローラ１０４とほぼ同一の機能を行なうように構成されうるため、結果としてプロセス制御法を実行するためにコントローラを備える必要がない。但し、コントローラを備えてもよい。
図２は、図１Ａに実施例として挙げられるマーシャリング・キャビネット１２２の詳細図である。ここに示される実施例において、終端モジュール１２４ａ〜ｃを受けるために、マーシャリング・キャビネット１２２にはソケット・レール２０２ａおよび２０２ｂが備えられている。マーシャリング・キャビネット１２２には、それに加えて、図１Ａに関連して上述したユニバーサルI/Oバス１３６ａに終端モジュール１２４ａ〜ｃを通信可能に連結するI/Oバストランシーバー２０６が備えられている。I/Oバストランシーバー２０６は、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよびI/Oカード１３２ａ〜ｂとの間で交換される信号の調整処理を行う受信機増幅装置およびトランスミッタ増幅器を用いて実施されうる。マーシャリング・キャビネット１２２には、I/Oバストランシーバー２０６に端子モジュール１２４ａ〜ｃを通信可能に連結する別のユニバーサルI/Oバス２０８が備えられている。ここに示される実施例において、I/Oバストランシーバー２０６は配線式の通信メディアを使用して情報を通信するように構成される。また、図示されてはいないが、マーシャリング・キャビネット１２２には、I/Oカード１３４ａ〜ｂと終端モジュール１２６ａ〜ｃを通信可能に連結するためにI/Oバストランシーバー２０６に著しく類似するか同一である別のI/Oバストランシーバーを備えてもよい。
I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび終端モジュール１２４ａ〜ｃの間で情報を交換するために共通の通信用インターフェース(例えば、I/Oバス２０８およびI/Oバス１３６ａ)を使用することにより、設計または設置工程の末期でもフィールド装置〜I/Oカードの接続配線（routing）が可能になる。例えば、終端モジュール１２４ａ〜ｃは、マーシャリング・キャビネット１２２内の様々な場所(例えば、ソケット・レール２０２ａ〜ｂの様々な終端モジュール・ソケット)でI/Oバス２０８に通信可能に連結できる。また、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび終端モジュール１２４ａ〜ｃ間での共通通信用インターフェース(例えば、I/Oバス２０８およびI/Oバス１３６ａ)により、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび終端モジュール１２４ａ〜ｃの間の通信媒体の数(例えば、通信バス且つ又はワイヤの数)を減らすことができる。よって、公知のマーシャリング・キャビネット構成に設置できる公知の終端モジュールの数よりも多くの終端モジュール１２４ａ〜ｃ (且つ又は終端モジュール１２６ａ〜ｃ)をマーシャリング・キャビネット１２２に設置することが可能になる。
フィールド装置識別情報且つ又は終端モジュール１２４ａ〜ｃと関連したその他のフィールド装置情報を表示するために、終端モジュール１２４ａ〜ｃのそれぞれには表示部２１２(例えば、電子的終端ラベル)が備えられている。終端モジュール１２４ａの表示部２１２は、フィールド装置１１２ａ(図１Ａ)のフィールド装置識別(例えば、フィールド装置タグ)を表示する。さらに、終端モジュール１２４ａの表示部２１２は、フィールド装置活動情報(例えば、測定情報、線間電圧、等)、データ型情報(例えば、アナログ信号、デジタル信号、等)、フィールド装置ステータス情報、(例えば、装置ON、装置OFF、装置エラー、等)、且つ又はその他のいかなるフィールド装置情報を表示するためにも使用できる。終端モジュール１２４ａが複数のフィールド装置(例えば、図１Ａのフィールド装置１１２ａおよびその他のフィールド装置(図示せず))に通信可能に連結されるように構成されている場合、表示部２１２は、終端モジュール１２４ａに通信可能に連結されたフィールド装置のすべてに関連したフィールド装置情報を表示するのにも使用されうる。ここに示される実施例において、表示部２１２は液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)を使用して実施される。しかしながら、その他の実施例として挙げられる実施形態において、表示部２１２はその他の適切な表示技術を使用しても実施できる。
フィールド装置識別情報且つ又はその他のフィールド装置情報を読み出すために、各終端モジュール１２４ａ〜ｃにはラベラー２１４(例えば、終端ラベラー)が備えられている。例えば、フィールド装置１１２ａが終端モジュール１２４ａに通信可能に連結されている場合、終端モジュール１２４ａのラベラー２１４は、フィールド装置１１２ａ(且つ又は、終端モジュール１２４ａに通信可能に連結されるその他のフィールド装置)からのフィールド装置識別情報且つ又はその他のいかなるフィールド装置情報を読み出し、その情報を終端モジュール１２４ａの表示部２１２を介して表示する。以下、図８を参照してラベラー２１４について詳しく説明する。表示部２１２およびラベラー２１４を備えることにより、終端モジュールおよびフィールド装置に関連したワイヤ且つ又はバスへのマニュアル操作によるラベル付けに関連したコストが削減され且つ設置時間が短縮される。しかしながら、実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいては、手作業で表示部２１２およびラベラー２１４の配線にラベル付けしてもよい。例えば、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃのそれぞれにフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのうちのどれが接続されているかを判断する際に表示部２１２およびラベラー２１４を使用することにより、フィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃを比較的迅速にI/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂに通信可能に連結することが可能となる。続いて、設置完了後に、状況に応じて終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃとフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１４ａ〜ｃとの間に伸びるバスまたはワイヤにラベルを追加するようにしてもよい。表示部２１２およびラベラー２１４はまた、保守保全作業などに関連したコストや時間も削減できる。これは、表示部２１２およびラベラー２１４に状態情報(例えば、装置エラー、装置アラーム、装置ON、装置OFF、装置の無効状態、など )を表示するように構成することによって、問題解決工程を容易にできるためである。
マーシャリング・キャビネット１２２には、終端モジュール１２４ａ〜ｃ、I/Oバストランシーバー２０６および表示部２１２に電力を供給するために電源機構２１６が備えられている。ここに示される実施例において、終端モジュール１２４ａ〜ｃは、電源機構２１６からの電力を使って、フィールド装置(例えば、図１Ａのフィールド装置１１２ａ〜ｃ)と通信する際に使用される通信路または通信インターフェースに動力を供給し、且つ又はフィールド装置に電力を供給して作動させる。
図３は、図１Ａの実施例として挙げられるマーシャリング・キャビネット１２２を実施するのに使用されうる別の実施例として挙げられるマーシャリング・キャビネット３００である。ここに示される実施例において、マーシャリング・キャビネット３００には、ワイヤレス・ユニバーサルI/O接続３０４を介して図１Ａのコントローラ１０４とワイヤレスで通信するために、ワイヤレスI/Oバス通信制御装置３０２が備えられている。図３に示されるように、図１Ａの終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃに著しく類似する又はそれと同一の複数の終端モジュール３０６は、レール・ソケット３０８ａおよび３０８ｂに差し込まれ、マーシャリング・キャビネット３００の内部からユニバーサルI/Oバス３０９を介してワイヤレスI/Oバス通信制御装置３０２に通信可能に連結される。ここに示される実施例において、ワイヤレスI/Oバス通信制御装置３０２は、終端モジュール３０６がコントローラ１０４と通信できるようにするために図１Ａのコントローラ１０４のI/Oカード(例えば、図１ＡのI/Oカード１３４ａ)をエミュレートする。
図３に示される実施例では、表示部２１２が終端モジュール１２４ａ〜ｃに取り付けられている図２の実施例とは異なり、複数の表示部３１０が、終端モジュールを受けるためのソケットに関連した状態でマーシャリング・キャビネット３００に取り付けられる。このようにして、終端モジュール３０６のうちの一つがフィールド装置(例えば、図１Ａのフィールド装置１１２ａ〜ｃおよび１１６ａ〜ｃのうちの一つ)に差し込まれ通信可能に連結される場合、終端モジュール３０６のラベラー２１４と各々の表示部３１０を使用して、終端モジュール３０６に接続されたフィールド装置を示すフィールド装置識別情報を表示できる。表示部３１０はまた、その他のフィールド装置情報を表示するためにも使用しうる。マーシャリング・キャビネット３００には、図２の電源機構２１６に著しく類似するか同一の電源機構３１２が備えられている。
図４は図１Ａと図２に実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａの平面図を示し、図５は、同側面図を示す。図４に示される実施例において、終端モジュール１２４ａがレール・ソケット２０２ａ(図３)に差し込まれた状態で稼動中に表示部２１２がオペレータまたはユーザに見えるように、表示部２１２は、実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａの上面に設けられている。図５に図示される実施例でも示されるように、実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａは支持体４０２に取り外し可能な状態で連結される。実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａは、終端モジュール１２４ａを支持体４０２に通信可能に連結する且つ又は電気的に連結する複数の接点４０４(図中、二個表示)を含む。このように、支持体４０２は、マーシャリング・キャビネット１２２(図１Ａおよび図２)に連結することができ、終端モジュール１２４ａは、支持体４０２を介してマーシャリング・キャビネット１２２に連結できる、またそこから取り外すことができる。支持体４０２には、フィールド装置１１２ａから導電性通信媒質(例えば、バス)を縛り付ける又は固定するための終端用ねじ４０６(例えば、フィールド装置インタフェース)が備えられている。終端モジュール１２４ａが支持体４０２に取外し可能な状態で連結されると、終端モジュール１２４ａおよびフィールド装置１１２ａ間での情報通信を可能にするために、終端用ねじ４０６は、接点４０４の一つ又は複数に通信可能に連結される。その他の実施例として挙げられる実施形態において、支持体４０２には、終端用ねじ４０６の代わりに、その他の適切なタイプのフィールド装置インタフェース(例えば、ソケット)を備えるようにしてもよい。また、支持台４０２には、フィールド装置インタフェース(例えば、終端用ねじ４０６)が一つ備えられた状態で示されているが、複数のフィールド装置を終端モジュール１２４ａに通信可能に連結できるように構成されたフィールド装置インタフェース（複数可）をさらに追加して備えるようにしてもよい。
図２のユニバーサルI/Oバス２０８に終端モジュール１２４ａを通信可能に連結するために、支持台４０２には、ユニバーサルI/Oバス接続子４０８(図５)が備えられている。ユーザが、ソケット・レール２０２ａまたはソケット・レール２０２ｂ(図２)に支持台４０２を差し込むと、ユニバーサルI/Oバス接続子４０８がユニバーサルI/Oバス２０８に係合する。ユニバーサルI/Oバス接続子４０８は、例えば絶縁体貫通接続子など（比較的単純なものを含む）適切なあらゆるインターフェースを使用して実施されうる。終端モジュール１２４ａとI/Oバス２０８間での情報通信を可能にするために、I/Oバス接続子４０８は、終端モジュール１２４ａの接点４０４の一つ又は複数に接続される。
図５に示されるように、終端モジュール１２４ａを外部表示部部(例えば、図３の表示部３１０のうちの一つ)に通信可能に連結するために、支持台４０２にも、任意の表示インターフェース接続子４１０を備えうる。例えば、終端モジュール１２４ａが表示部２１２無しで実施される場合、終端モジュール１２４ａは表示インターフェース接続子４１０を使用して、フィールド装置識別情報またはその他のフィールド装置情報を外部表示部(例えば、図３の表示部３１０のうちの一つに)に出力できる。
図６は、図１Ａおよび図２に実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａの詳細ブロック図であり、図７は、図１Ａに実施例として挙げられるI/Oカード１３２ａの詳細ブロック図であり、そして図８は、図２、図３および図６に実施例として挙げられるラベラー２１４の詳細ブロック図である。実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａ、実施例として挙げられるI/Oカード１３２ａおよび実施例として挙げられるラベラー２１４は、所望のあらゆるハードウェア、ファームウェア、且つ又はソフトウェアの混在を使用して実施されうる。例えば、一つ又は複数の集積回路、ディスクリート（単機能）半導体構成素子または受動電子部品を使用しえる。その代わりとして、又はそれに加えて、実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａ、実施例として挙げられるI/Oカード１３２ａ、および実施例として挙げられるラベラー２１４のブロック、またはその構成部分のいくつかまたはすべては、例えばプロセッサシステム(例えば、図１３の実施例として挙げられるプロセッサシステム１３１０)により実行される時に図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１２のフローチャートに示される操作を行なう機械アクセス可能な媒体に格納される指示、コード、且つ又はその他のソフトウェア且つ又はファームウェアなどを使用して実施されうる。実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａ、実施例として挙げられるI/Oカード１３２ａおよび実施例として挙げられるラベラー２１４は、下記される各ブロックのうちの一つを有するとして説明されているが、実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａ、実施例として挙げられるI/Oカード１３２ａおよび実施例として挙げられるラベラー２１４のそれぞれには、以下に記載されるいかなるブロックのうちめいめいブロックの二個以上が備えられうる。
図６を参照するに、実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａは、図１ＡのI/Oカード１３２ａ〜ｂ(またはその他いかなるI/Oカードと)と実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａが通信することを可能にするユニバーサルI/Oバスインターフェース６０２を含む。I/Oバスインターフェース６０２は、例えば、RS-４８５シリアル通信標準やイーサネットなどを使用して実施されうる。終端モジュール１２４ａのアドレス且つ又はI/Oカード１３２ａのアドレスを識別するために、終端モジュール１２４ａにはアドレス識別子６０４が備えられている。アドレス識別子６０４は、終端モジュール１２４ａがマーシャリング・キャビネット１２２に差し込まれると、終端モジュール・アドレス(例えば、ネットワーク・アドレス)をI/Oカード１３２ａ(図１Ａ)に対して問い合わせる(クエリーする)ように構成されうる。このように、終端モジュール１２４ａは、I/Oカード１３２ａへ情報を通信する時に終端モジュール・アドレスを供給源アドレスとして使用することができ、I/Oカード１３２ａは、終端モジュール１２４ａへ情報を通信する時に終端モジュール・アドレスを終点アドレスとして使用する。
終端モジュール１２４ａの様々な動作を制御するために、終端モジュール１２４ａにはオペレーション・コントローラ６０６が備えられている。実施例として挙げられる実施形態において、オペレーション・コントローラはマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを用いて実施できる。オペレーション・コントローラ６０６は、実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａのその他の部分へ指示または指令を通信して、それらの部分の動作を制御する。
実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａには、ユニバーサルI/Oバス１３６ａを介してI/Oカード１３２ａと情報を交換するI/Oバス通信プロセッサ６０８が備えられている。ここに示される実施例において、I/Oバス通信プロセッサ６０８は、I/Oカード１３２ａに送信するための情報をパケット化し、I/Oカード１３２ａから受信した情報を非パケット化する。ここに示される実施例において、I/Oバス通信プロセッサ６０８は、送信されるべきパケットごとのヘッダー情報を生成し、受信したパケットからヘッダー情報を読み取る。実施例として挙げられるヘッダー情報は、着アドレス(例えば、I/Oカード１３２ａのネットワーク・アドレス)、ソースアドレス(例えば、終端モジュール１２４ａ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、等)、およびエラー検査情報(例えば、巡回冗長検査(CRC))を含む。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、I/Oバス通信プロセッサ６０８およびオペレーション・コントローラ６０６は同一の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。
フィールド装置識別情報且つ又はその他のいかなるフィールド装置情報(例えば、活動情報、データ型情報、状態情報、等)を提供(例えば、取得且つ又は生成)するために、終端モジュール１２４ａにはラベラー２１４が備えられている(図２および図３)。以下、図８を参照してラベラー２１４について詳しく説明する。終端モジュール１２４ａはまた、フィールド装置識別情報且つ又はラベラー２１４により提供されるその他のいかなるフィールド装置情報を表示するために表示部２１２(図２)を含む。
図１Ａのフィールド装置１１２ａ(またはその他のいかなるフィールド装置)に供給される電力量を制御するために、終端モジュール１２４ａにはフィールド電力コントローラ６１０が備えられている。ここに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(図２)中の電源機構２１６が終端モジュール１２４ａに電力を供給して、フィールド装置１１２ａと通信するための動力を通信路インターフェースに供給するようになっている。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。ここに示される実施例において、フィールド電力コントローラ６１０は、電源機構２１６により終端モジュール１２４ａに供給される電力を調整、規制、および昇圧且つ又は降圧するように構成される。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、フィールド電力コントローラ６１０は、可燃性または燃焼性の環境下においてスパーク（電気火花）を生じる危険を著しく低下させるまたは取り除くためにフィールド装置に送られる且つ又はフィールド装置と通信するのに使用される電力の量を制限するように構成される。
電源機構２１６(図２)から受け取った電力を終端モジュール１２４ａ且つ又はフィールド装置１１２ａ用のの電力へと変換するために、終端モジュール１２４ａには周波数変換装置６１２が備えられている。ここに示される実施例において、終端モジュール１２４ａを実施するのに使用される回路構成は、フィールド装置１１２ａに要される電圧レベルとは異なる一種又は複数の電圧レベル(例えば、３.３V)を使用する。周波数変換装置６１２は、電源機構２１６から受け取った電力を使用して終端モジュール１２４ａとフィールド装置１１２ａに異なる電圧レベルを供給するように構成される。ここに示される実施例において、周波数変換装置６１２により生成された電源出力は、終端モジュール１２４ａおよびフィールド装置１１２ａに動力を供給し、かつ終端モジュール１２４ａおよびフィールド装置１１２ａ間で情報を通信するのに使用される。フィールド装置通信プロトコルのなかには、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ものもいくつかある。ここに示される実施例において、フィールド電力コントローラ６１０は、フィールド装置１１２ａに動力を供給し且つフィールド装置１１２ａと通信するための電圧レベルを供給するように周波数変換装置６１２を制御する。しかしながら、その他の実施例として挙げられる実施形態においては、マーシャリング・キャビネット１２２の外部にある別の電源機構がフィールド装置１１２ａに動力を供給するのに使用される間、周波数変換装置６１２により生成された電源出力を終端モジュール１２４ａに動力を供給するために使用されうる。
電気的にI/Oカード１３２ａから終端モジュール１２４ａの回路構成を絶縁するために、終端モジュール１２４ａには一つ又は複数のアイソレーション(絶縁)装置６１４が供給されている。アイソレーション装置６１４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について図９を参照して詳しく説明する。
アナログ信号およびデジタル信号間で変換を行うために、終端モジュール１２４ａには、デジタル/アナログ変換器６１６およびアナログ/デジタル変換器６１８が備えられている。デジタル/アナログ変換器６１６は、I/Oカード１３２ａから受け取ったデジタル表現のアナログ値を、図１Ａのフィールド装置１１２ａへ通信できるアナログ値へと変換するように構成される。アナログ/デジタル変換器６１８は、フィールド装置１１２ａから受け取ったアナログ値(例えば、測定値)を、I/Oカード１３２ａに通信できるデジタル表現値へと変換するように構成される。終端モジュール１２４ａがフィールド装置１１２ａとデジタル形式で通信するように構成される代替的な実施例として挙げられる実施形態においては、デジタル/アナログ変換器６１６およびアナログ/デジタル変換器６１８を、終端モジュール１２４ａから省略できる。
フィールド装置１１２ａとの通信を制御するために、終端モジュール１２４ａにはフィールド装置通信プロセッサ６２０が備えられている。フィールド装置通信プロセッサ６２０は、I/Oカード１３２ａから受け取った情報がフィールド装置１１２ａに通信するのに正確な形式および電圧タイプ(例えば、アナログまたはデジタル)であることを確認する。フィールド装置１１２ａがデジタル情報を使用して通信するように構成される場合、フィールド装置通信プロセッサ６２０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。それに加えて、フィールド装置通信プロセッサ６２０は、フィールド装置１１２ａから受け取った情報を抽出し、且つそれ以後のI/Oカード１３２ａへの通信に向けてアナログ/デジタル変換器６１８且つ又はI/Oバス通信プロセッサ６０８に対してその情報を通信するように構成される。ここに示される実施例において、フィールド装置通信プロセッサ６２０は、フィールド装置１１２ａ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。終端モジュール１２４ａにタイムスタンプを生成することにより、ミリセカンド未満のタイムスタンプ精度によりシークエンスオブイベンツ(SOE)の動作（事象順序に沿った動作）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各々の情報をコントローラ１０４且つ又はワークステーション１０２に通信できる。その後、例えばワークステーション１０２(図１Ａ)(またはその他のプロセッサシステム)により行なわれたシークエンスオブイベンツの動作に関する情報を用いて、特定の動作状態(例えば、故障モード)発生前、発生中、且つ又は発生後に何が起こったかを分析し該特定の動作状態の原因が何であったのかを判断することも可能になる。ミリセカンド未満の範囲内でタイムスタンプを生成することにより、比較的より高い細分性でイベント（事象）を捕らえることが可能になる。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、フィールド装置通信プロセッサ６２０および動作コントローラ６０６は同一の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できる。
一般に、フィールド装置通信プロセッサ６２０に類似するフィールド装置通信プロセッサには、通信の対象となっているフィールド装置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、Fieldbus通信プロトコル機能、HART通信プロトコル機能、等)が備えられている。例えば、HART装置を使用してフィールド装置１１２ａが実施される場合、終端モジュール１２４ａのフィールド装置通信プロセッサ６２０には、HART通信プロトコル機能が備えられる。終端モジュール１２４ａが、フィールド装置１１２ａ専用のI/Oカード１３２ａから情報を受信すると、フィールド装置通信プロセッサ６２０はHART通信プロトコルに準じて情報をフォーマットし、その情報をフィールド装置１１２ａに送る。
ここに示される実施例において、フィールド装置通信プロセッサ６２０はパススルー・メッセージを処理するように構成される。パススルー・メッセージは、ワークステーション(例えば、図１Ａのワークステーション１０２)から発信され、その後フィールド装置(例えば、フィールド装置１１２ａ)への配送に向けてコントローラ(例えば、図１Ａのコントローラ１０４)を通り終端モジュール(例えば、図１Ａの終端モジュール１２４ａ)にペイロード(例えば、通信パケットのデータ部分)として通信される。例えば、ワークステーション１０２)から発信されてフィールド装置１１２ａに配達するためのメッセージは、ワークステーション１０２におい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、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、該メッセージをパススルー・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を通して、終端モジュール１２４ａへと配送するために、該メッセージを一つ又は複数の通信パケットのペイロードにラップする（包含して保存する）。メッセージのラップ作業には、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、Fieldbusプロトコル、HARTプロトコル、等)に準じてヘッダー情報内のメッセージをパケット化することが関与する。終端モジュール１２４ａがI/Oカード１３２ａからのパススルー・メッセージを含む通信パケットを受け取ると、I/Oバス通信プロセッサ６０８(図６)は受信通信パケットからペイロードを抽出する。その後、フィールド装置通信プロセッサ６２０(図６)は、ペイロードからのパススルー・メッセージを開き（アンラップし）、(ワークステーション１０２でまだフォーマットされてない場合は)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。
同様に、フィールド装置通信プロセッサ６２０はワークステーション１０２にパススルー・メッセージを通信するようにも構成される。例えば、フィールド装置１１２ａがワークステーション１０２に配送されることになっているメッセージ(例えば、ワークステーション・メッセージまたはその他のメッセージに対する応答)を生成する場合、フィールド装置通信プロセッサ６２０は、一つ又は複数の通信パケットのペイロード中にフィールド装置１１２ａからのメッセージをラップし、そして、I/Oバス通信プロセッサ６０８は、ラップされたメッセージを含む一つ又は複数のパケットをI/Oカード１３２ａに通信する。ワークステーション１０２が該ラップされたメッセージを含むコントローラ１０４からパケットを受け取ると、ワークステーション１０２はメッセージを開いて処理できる。
終端モジュール１２４ａには、フィールド装置(例えば、図１Ａのフィールド装置１１２ａ)に終端モジュール１２４ａを通信可能に連結するように構成されたフィールド装置インターフェース６２２が備えられている。例えば、フィールド装置インターフェース６２２は、接点４０４(図４)の一つ又は複数を介して、図４および図５の終端用ねじ４０６に通信可能に連結されうる。
ここで図７を参照するに、図１Ａの実施例として挙げられるI/Oカード１３２ａは、コントローラ１０４(図１Ａ)にI/Oカード１３２ａを通信可能に連結するための通信インターフェース７０２を含む。また、実施例として挙げられるI/Oカード１３２ａは、コントローラ１０４との通信を制御するための、且つ、コントローラ１０４と交換される情報を一つにまとめたり（パック化）、パック化されたものを展開（アンパック）したりするための通信プロセッサ７０４を含む。ここに示される実施例において、通信インターフェース７０２および通信プロセッサ７０４は、コントローラ１０４に配送されることになっている情報と、ワークステーション１０２(図１Ａ)に配送されることになっている情報をコントローラ１０４に通信するように構成される。ワークステーション１０２に配送されることになっている情報を通信するために、通信インターフェース７０２は、通信プロトコル(例えば、伝送制御プロトコル(TCP)、ユーザー・データグラム・プロトコル(UDP)、等)に準じて一つ又は複数の通信パケットのペイロードに情報(例えば、フィールド装置１１２ａ〜ｃ、終端モジュール１２４ａ〜ｃ且つ又はI/Oカード１３２ａ からの情報)をラップするように、且つ、該情報を含むパケットをワークステーション１０２に通信するように構成されうる。その後、ワークステーション１０２は、受け取ったパケット（複数可）からのペイロード（複数可）をアンパック化し、ペイロード中にラップされている情報を開く。ここに示される実施例において、通信インターフェース７０２によりワークステーション１０２へ通信されたパケットのペイロード中の情報には一つ又は複数のラッパーが含まれうる。例えば、フィールド装置(例えば、フィールド装置１１２ａ)から発信される情報は、コントローラ１０４が次にワークステーション１０２へ情報を通信できるようにするためにTCPベースのプロトコルやUDPベースのプロトコルまたはその他のプロトコルに準じて通信インターフェース７０２ラップするところのフィールド装置通信プロトコル・ラッパー(例えば、FOUNDATION Fieldbus通信プロトコル・ラッパー、HART通信プロトコル・ラッパー、等)にラップされうる。同じように、通信インターフェース７０２は、ワークステーション１０２によりコントローラ１０４へ通信されたもので、フィールド装置１１２ａ〜ｃ、終端モジュール１２４ａ〜ｃ且つ又はI/Oカード１３２ａに配送されることになっているラップ化情報を開く（アンラップする）ように構成されうる。
代替の実施例として挙げられる実施形態において、通信インターフェース７０２および通信プロセッサ７０４は、(フィールド装置通信プロトコル・ラッパーを伴って、または伴わずに)コントローラ１０４に情報を通信することができ、コントローラ１０４は、上記と同じ方法でワークステーション１０２に配送されることになっている情報をパケット化できる。通信インターフェース７０２および通信プロセッサ７０４はあらゆる有線または無線通信標準を使用して実施されうる。
例えば、図１Ｃに示す実施例のような代替の実施例として挙げられる実施形態において、通信インターフェース７０２および通信プロセッサ７０４は、ＬＡＮ １０６を介してワークステーション１０２且つ又はとコントローラ１６２と通信するように構成されうる。
ユーザがI/Oカード１３２ａにアクセス且つ又はそれと交信できるようにするために、I/Oカード１３２ａには一つ又は複数のユーザ・インターフェース・ポート７０６が備えられている。ここに示される実施例において、ユーザ・インターフェース・ポート７０６は、キーボードインタフェース・ポート７０３および携帯型ハンドヘルドコンピューター(例えば、携帯情報端末(ＰＤＡ)、タブレットＰＣ、等)インタフェースポート７０７を含む。例えば、ＰＤＡ ７０８は、ワイヤレス通信を使用してユーザ・インターフェース・ポート７０６に通信可能に連結されている状態で図示されている。
I/Oカード１３２ａをユニバーサルI/Oバス１３６ａ(図１Ａ)に通信可能に連結するために、I/Oカード１３２ａにはI/Oバスインターフェース７１０が備えられている。I/Oバス１３６ａを介して交換された通信情報およびI/Oバス１３６ａを介して生成された制御通信を処理するために、I/Oカード１３２ａにはI/Oバス通信プロセッサ７１２が備えられている。I/Oバスインターフェース７１０は、図６のI/Oバスインターフェース６０２に類似する又は同じものでありえ、I/Oバス通信プロセッサ７１２は、図６のI/Oバス通信プロセッサ６０８に類似する又は同じものでありえる。図１Ａのコントローラ１０４により供給される電力を、I/Oカード１３２ａに動力を供給してそれを作動させるため且つ又は終端モジュール１２４ａ〜ｃと通信するために要される電力に変換するために、I/Oカード１３２ａには周波数変換装置７１４が備えられている。
ここで図８を参照するに、実施例として挙げられるラベラー２１４は、終端モジュール(例えば、図１Ａ、２、４、５および６の終端モジュール１２４ａ)且つ又はフィールド装置(例えば、図１Ａのフィールド装置１１２ａ) にラベラー２１４を通信可能に連結するように構成された通信インターフェース８０２を含んでおり、それによりフィールド装置識別情報(例えば、装置タグ値、装置名、電子シリアル番号、等)且つ又はその他のフィールド装置情報(例えば、活動情報、データ型情報、状態情報、等)を読み出す。終端モジュール１２４ａ且つ又はとフィールド装置１１２ａとの通信を制御するために、ラベラー２１４には通信プロセッサ８０４が備えられている。
フィールド装置(例えば、図１Ａのフィールド装置１１２ａ)への接続を検出するために、ラベラー２１４には接続検知器８０６が備えられている。接続検知器８０６は、例えば(フィールド装置１１２ａが終端モジュール１２４ａに接続された時を検知する）低電圧センサや電流センサや論理回路を使用して実施されうる。ここに示される実施例において、フィールド装置１１２ａが終端モジュール１２４ａに接続されていると接続検知器８０６が判断すると、接続検知器８０６は、検出された接続を示す通知が(例えば、割り込みによって)通信プロセッサ８０４に通信されるようにする。その後、通信プロセッサ８０４は、終端モジュール１２４ａ且つ又はフィールド装置１１２ａにフィールド装置１１２ａのフィールド装置識別情報を問い合わせる(クエリーする)。実施例として挙げられる実施形態において、接続検知器８０６は、例えばマルチドロップ（分岐）接続、二地点間接続、ワイヤレス網目状ネットワーク接続、光学接続などのような終端モジュール１２４ａに対してフィールド装置１１２ａを通信可能に連結する接続のタイプを決定するようにも構成できる。
フィールド装置識別情報且つ又はその他のフィールド装置情報を表示するために、ラベラー２１４には表示部インターフェース８０８が備えられている。ここに示される実施例において、表示部インターフェース８０８は、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)を駆動および制御するように構成される。例えば、表示部インターフェース８０８は、終端モジュール１２４ａに据え付けたＬＣＤディスプレー２１２(図２)または、マーシャリング・キャビネット３００(図３)に据え付けたＬＣＤディスプレー３１０を制御するように構成されうる。しかしながら、その他の実施例として挙げられる実施形態においては、代りにその他の表示部タイプを駆動するように表示部インターフェース８０８を構成してもよい。
フィールド装置１１２ａの活動を検出するために、ラベラー２１４にはフィールド装置活動検出機構８１０が備えられている。ここに示される実施例において、通信プロセッサ８０４が終端モジュール１２４ａ且つ又はフィールド装置１１２ａからデータを受け取ると、通信プロセッサ８０４は、その受信したデータをフィールド装置活動検出機構８１０へと通信する。その後、フィールド装置活動検出機構８１０は、例えば測定情報(例えば、温度、圧力、線間電圧、等)またはその他のフィールド装置１１２ａにより生成された監視情報(例えば、バルブの閉鎖、バルブの開放、等)をはじめとするデータからプロセス変数(PV)値を抽出する。その後、表示部インターフェース８０８はフィールド装置活動情報(例えば、PV値、測定情報、監視情報、等)を表示できる。
フィールド装置１１２ａの状態を検出するために、ラベラー２１４にはフィールド装置状態検出機構８１２が備えられている。フィールド装置状態検出機構８１２は、フィールド装置１１２ａを関連した状態情報(例えば、装置ON、装置OFF、装置エラー、装置アラーム、（開ループや短絡などの）装置の健全性、装置通信状態、など）を、終端モジュール１２４ａ且つ又はフィールド装置１１２ａから抽出するように構成される。その後、表示部インターフェース８０８は受信した状態情報を表示できる。
フィールド装置１１２ａを識別するために、ラベラー２１４にはフィールド装置識別子８１４が備えられている。フィールド装置識別子８１４は、通信プロセッサ８０４が終端モジュール１２４ａ且つ又はフィールド装置１１２ａから受信したデータから、フィールド装置識別情報(例えば、装置タグ値、装置名、電子シリアル番号、等)を抽出するように構成される。その後、表示部インターフェース８０８はフィールド装置識別情報を表示できる。実施例として挙げられる実施形態において、フィールド装置識別子８１４は、フィールド装置のタイプ(例えば、バルブ作動装置、圧力センサ、温度センサ、流動センサ、等)を検出するようにも構成されうる。
フィールド装置１１２ａに関連したデータタイプ(例えば、アナログまたはデジタル)を識別するために、ラベラー２１４にはデータタイプ識別子８１６が備えられている。データタイプ識別子８１６は、通信プロセッサが終端モジュール１２４ａ且つ又はフィールド装置１１２ａから受信したデータからデータタイプ識別情報を抽出するように構成される。例えば、終端モジュール１２４ａは、通信の対象となっているフィールド装置のタイプ(例えば、アナログ、デジタル、等)を示すデータタイプ記述子変数を格納しうる。また終端モジュール１２４ａは、ラベラー２１４の通信プロセッサ８０４へとデータタイプ記述子変数を通信しうる。その後、表示部インターフェース８０８はデータタイプを表示できる。
図９は、終端モジュール１２４ａ〜ｂがお互いから、そしてフィールド装置１１２ａ〜ｂがユニバーサルI/Oバス１３６ａから電気的に絶縁されるようにするための、図１Ａに実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａおよび１２４ｂに関連して実施されうるアイソレーション回路の構成を表す。ここに示される実施例において、各終端モジュール１２４ａ〜ｂは各々の終端モジュール回路構成９０２および９０４(例えば、図６に関連して上述されるブロックの一つ又は複数)を含む。さらに、終端モジュール１２４ａ〜ｂは、各々のフィールド装置１１２ａ〜ｂにフィールド中継ボックス１２０ａを介して接続される。また、終端モジュール１２４ａ〜ｂはユニバーサルI/Oバス１３６ａおよび電源機構２１６に接続される。終端モジュール回路構成９０２をユニバーサルI/Oバス１３６ａから電気的に絶縁するために、終端モジュール１２４ａにはアイソレーション回路９０６が備えられている。このように、終端モジュール回路構成９０２は、電力サージまたはその他の電力変動がフィールド装置１１２ａに発生した場合に、ユニバーサルI/Oバス１３６ａの電圧に影響を及ぼすことなく且つI/Oカード１３２ａ(図１Ａ)にダメージ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)ように構成できる。終端モジュール１２４ｂはまた、終端モジュール回路構成９０４をユニバーサルI/Oバス１３６ａから絶縁するように構成されたアイソレーション回路９０８を含む。アイソレーション回路９０６および９０８、ならびに終端モジュール１２４ａ〜ｂに実施されたその他の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。
終端モジュール回路構成９０２を電源機構２１６から絶縁するために、終端モジュール１２４ａにはアイソレーション回路９１０が備えられている。同様に、終端モジュール回路構成９０４を電源機構２１６から絶縁するために、終端モジュール１２４ｂにはアイソレーション回路９１２が備えられている。終端モジュール回路構成９０２および９０４を電源機構２１６から絶縁することで、フィールド装置１１２ａ〜ｂに関連したあらゆる電力変動(例えば、電力サージ、電流スパイク、等)による電源機構２１６への危害をなくすことができる。また、終端モジュール１２４ａ〜ｂの一つにおける電力変動のいかなるものによる終端モジュール１２４ａ〜ｂの別の一つへの危害または操作への悪影響もなくなる。
公知のプロセス制御システムにおいて、アイソレーション回路が公知のマーシャリング・キャビネットに備えられ、よって、公知の終端モジュールにおいて利用できる空き容量（空間）が少なくなる。しかしながら、図９に示される実施例において示されるような終端モジュール１２４ａおよび１２４ｂのアイソレーション回路９０６、９１０、９０８および９１２を備えることによって、マーシャリング・キャビネット１２２(図１Ａおよび２)にアイソレーション回路を収納するのに要される空き容量（空間）が少なくて済むので、終端モジュール(例えば、終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃ)のために利用できる空き容量（空間）が増大する。また、終端モジュール(例えば、終端モジュール１２４ａ〜ｂ)内にアイソレーション回路(例えば、アイソレーション回路９０６、９０８、９１０および９１２)を実施することにより、絶縁を必要とする終端モジュールにだけに使用するなど、アイソレーション回路を選択的に使用することが可能になる。例えば、図１Ａの終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃのうちのいくつかは、アイソレーション回路無しで実施されうる。
図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１２は、終端モジュール(例えば、図１Ａ、２および４-６の終端モジュール１２４ａ)、I/Oカード(例えば、図１Ａおよび図７のI/Oカード１３２ａ)、およびラベラー(例えば、図２、図３および図８のラベラー２１４)を実施するのに使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートである。実施例として挙げられる実施形態のいくつかにおいて、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１２の実施例として挙げられる方法は、プロセッサ(例えば、図１３のプロセッサシステムの実施例１３１０で示されるプロセッサ１３１２)により実行されるプログラムを含む機械可読指示を使用して実施されうる。該プログラムは、CD-ROM、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタル多用途ディスク(DVD)などの有形媒体、またはプロセッサ１３１２を関連したメモリに格納されたソフトウェアで具体化されうる、且つ又は、周知の方法でファームウェア且つ又は専用ハードウェアで具体化されうるものである。さらに、実施例として挙げられるプログラムは、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１２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、通常の技術を有する当業者にとって、ここに実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａ、同実施例として挙げられるI/Oカード１３２ａ、および同実施例として挙げられるラベラー２１４を実施する際に、その他多くの方法が代わりとして使用されうることは一目瞭然のはずである。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いくつかを変更、除外、または組み合わせることが可能である。
図１０Ａおよび図１０Ｂをより詳しく参照し、図１０Ａおよび図１０Ｂに実施例として挙げられる方法を、図１Ａ、図２および図４〜６の実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａに関連して説明する。但し、図１０Ａおよび図１０Ｂの実施例として挙げられる方法はその他の終端モジュールを実施するのにも使用されうる。図１０Ａおよび図１０Ｂのフローチャートは、実施例として挙げられる終端モジュール１２４ａがフィールド装置１１２ａおよびI/Oカード１３２ａ間で情報をどのように通信するかを説明するために用いられている。初期段階において、終端モジュール１２４ａは、それ自身が通信情報を受け取ったかどうかを判断する(ブロック１００２)。例えば、終端モジュール１２４ａは、I/Oバス通信プロセッサ６０８(図６)またはフィールド装置通信プロセッサ６２０が例えば割り込みまたは状態レジスタを介してその通信情報が受け取られたことを示す場合、終端モジュール１２４ａ自身が通信情報を受け取ったものと判断する。もし終端モジュール１２４ａが通信情報を受け取っていないと判断すると(ブロック１００２)、終端モジュール１２４ａが通信情報を受け取るまで制御がブロック１００２に留まる。
終端モジュール１２４ａが通信情報(ブロック１００２)を受け取ると、終端モジュール１２４ａは、例えばフィールド装置通信プロセッサ６２０(図６)の割り込みまたは状態レジスタに基づいて、終端モジュール１２４ａ自身がフィールド装置(例えば、図１Ａ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１００４)。終端モジュール１２４ａ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１００４)、その後フィールド装置通信プロセッサ６２０が、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に関連した受信済通信情報からフィールド装置情報およびフィールド装置識別情報を抽出する(ブロック１００６)。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、フィールド装置が終端モジュールに通信可能に連結される際に経由するフィールド装置バスまたはフィールド装置のセグメント)、且つ又はフィールド装置データタイプ情報(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）、等)を含みうる。フィールド装置通信プロトコルは、フィールド装置１１２ａにより使用されるあらゆるプロトコル(例えば、Fieldbusプロトコル、HARTプロトコル、AS-Iプロトコル、Profibusプロトコル、等)でありえる。代替の実施例として挙げられる実施形態において、ブロック１００６では、フィールド装置通信プロセッサ６２０が受信した通信情報からのフィールド装置情報の抽出のみを行い、フィールド装置１１２ａを識別するフィールド装置識別情報は終端モジュール１２４ａに格納される。例えば、フィールド装置１１２ａが初期段階において終端モジュール１２４ａに接続されると、フィールド装置１１２ａは終端モジュール１２４ａへその識別情報を通信することができ、また、終端モジュール１２４ａは識別情報を格納できる。
その後、フィールド装置通信プロセッサ６２０は、アナログ/デジタル変換が必要かどうかを判断する(ブロック１００８)。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、フィールド装置通信プロセッサ６２０はアナログ/デジタル変換が必要である又は要求されていると判断する(ブロック１００８)。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６１８(図６)は受信した情報(ブロック１０１０)に対して変換を行なう。
アナログ/デジタル変換(ブロック１０１０)後、またはアナログ/デジタル変換が不要である場合(ブロック１００８)、フィールド装置通信プロセッサ６２０は、受信したフィールド装置情報(ブロック１０１２)に関連したデータタイプ(例えば、アナログ、デジタル、測温、等)を識別し、受信したフィールド装置情報(ブロック１０１４)に対応するデータタイプ記述子を生成する。例えば、終端モジュール１２４ａは、それ自身が常にフィールド装置１１２ａから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できる、もしくは、フィールド装置１１２ａが、フィールド装置通信プロセッサ６２０がブロック１０１０でデータタイプ記述子を生成するために使用する終端モジュール１２４ａへデータタイプを通信できる。
I/Oバス通信プロセッサ６０８(図６)は、終端モジュール１２４ａがフィールド装置１１２ａから受け取った情報を通信すべきI/Oカード１３２ａ(ブロック１０１６)の着アドレスを決定する。例えば、通信プロセッサ６０４(図６)は、アドレス識別子６０４(図６)からI/Oカード１３２ａの着アドレスを得ることができる。さらに、I/Oバス通信プロセッサ６０８は、フィールド装置情報がエラー無しの状態でI/Oカード１３２ａにより受信されることを保証するために、I/Oカード１３２ａへ通信するためのエラー検査データを決定または生成する(ブロック１０２０)。例えば、I/Oバス通信プロセッサ６０８は周期的エラー検査(CRC)用エラーチェックビットを生成できる。
その後、I/Oバス通信プロセッサ６０８は、I/Oバス通信プロトコル(ブロック１０２２)に基づいて、フィールド装置情報、フィールド装置識別情報、データタイプ記述子、I/Oカード１３２ａの着アドレス、終端モジュール１２４ａのソースアドレス、およびエラー検査データをパケット化する。I/O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。I/Oバス通信プロセッサ６０８は、終端モジュール１２４ａのソースアドレスをアドレス識別子６０４(図６)から得ることができる。その後、I/Oバスインターフェース６０２(図６)は、その他の終端モジュール(例えば、終端モジュール１２４ｂおよび１２４ｃの図１Ａ)により生成および通信されるパケット化された情報と組み合わせてユニバーサルI/Oバス１３６ａ(図１Ａおよび２)を介してパケット化された情報を通信する(ブロック１０２４)。例えば、I/Oバスインターフェース６０２には、ユニバーサルI/Oバス１３６ａが情報を終端モジュール１２４ａからI/Oカード１３２ａに通信するために利用可能な時(例えば、終端モジュール１２４ｂ〜ｃにより使用されていない時)を判断するための、ユニバーサルI/Oバス１３６ａを傍受または監視する調停回路または装置を備えうる。
ブロック１００２で検出された通信情報がフィールド装置１１２ａからではない(例えば、通信情報がI/Oカード１３２ａからである)、と終端モジュール１２４ｂがブロック１００４で判断すると、I/Oバス通信プロセッサ６０８(図６)は、受信した通信情報(ブロック１０２６)から着アドレスを抽出する。その後、I/Oバス通信プロセッサ６０８は、抽出された着アドレスがアドレス・インターフェース６０４から得られた終端モジュール１２４ａ(ブロック１０２８)の着アドレスと一致するかどうかを判断する。着アドレスが終端モジュール１２４ａのアドレスと一致しない場合(例えば、受信した情報が終端モジュール１２４ａへ配送されるはずのものでないと判断された場合)(ブロック１０２８)、制御はブロック１００２(図１０Ａ)へ戻る。また、その逆に、着アドレスが終端モジュール１２４ａのアドレスと一致する場合(例えば、受信した情報が終端モジュール１２４ａへ配送されることになっているものであると判断された場合)(ブロック１０２８)、I/Oバス通信プロセッサ６０８は、I/Oバス通信プロトコルに基づいて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１０３０)、受信した通信情報中のエラー検出情報に基づき（例えば）CRC検証手順を使用してデータの完全性（インテグリティ）を確認する(ブロック１０３２)。図示されてはいないが、受信した通信情報にエラーが存在する、とI/Oバス通信プロセッサ６０８がブロック１０３２で判断した場合、I/Oバス通信プロセッサ６０８は、再送信を依頼するメッセージをI/Oカード１３２ａへ送信する。
データの完全性を確認した(ブロック１０３２)後、I/Oバス通信プロセッサ６０８(またはフィールド装置通信プロセッサ６２０)は、デジタル-アナログ変換が必要かどうかを判断する(ブロック１０３４)。例えば、終端モジュール１２４ａに格納されたデータタイプ記述子によってフィールド装置１１２ａがアナログ情報を必要としていることが示されている場合、I/Oバス通信プロセッサ６０８はデジタル-アナログ変換が必要であると判断する(ブロック１０３４)。デジタル-アナログ変換が必要な場合(ブロック１０３４)、デジタル/アナログ変換器６１６(図６)はフィールド装置情報に対してデジタル-アナログ変換を行なう(ブロック１０３６)。デジタル-アナログ変換が行なわれた(ブロック１０３６)後、またはデジタル-アナログ変換が不要であると判断された場合(ブロック１０３４)、
フィールド装置通信プロセッサ６２０は、フィールド装置１１２ａのフィールド装置通信プロトコルを使用して、フィールド装置インターフェース６２２(図６)を介してフィールド装置１１２ａへフィールド装置情報を通信する(ブロック１０３８)。
フィールド装置通信プロセッサ６２０がフィールド装置情報をフィールド装置１１２ａへ通信した後、またはI/Oバス通信プロセッサ６０８がフィールド装置情報をI/Oカード１３２ａへ通信した後、I/Oバス通信プロセッサ６０８がフィールド装置情報をI/Oカード１３２ａへ通信し、図１０Ａおよび図１０Ｂの手順が終了する、且つ又は、制御が例えば呼出工程または呼出機能に戻される。
図１１Ａおよび図１１Ｂは、図１Ａの終端モジュール１２４ａとコントローラ１０４間で情報を交換するために図１ＡのI/Oカード１３２ａを実施する際に使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートを表す。初期段階において、I/Oカード１３２ａは、それ自身が通信情報を受け取ったかどうかを判断する(ブロック１１０２)。例えば、割り込みまたは状態レジスタを介してI/Oカード１３２ａ自身が通信情報を受け取ったことが通信プロセッサ７０４(図７)によって示されると、I/Oカード１３２ａは、それ自身が通信情報を受け取ったと判断する。I/Oカード１３２ａがそれ自身通信情報を受け取っていないと判断すると(ブロック１１０２)、I/Oカード１３２ａが通信情報を受け取るまで、制御がブロック１１０２に留まる。
I/Oカード１３２ａが通信情報を受け取っている場合(ブロック１１０２)、I/Oカード１３２ａは、例えば通信プロセッサ７０４の割り込みまたは状態レジスタに基づいて、I/Oカード１３２ａ自身がコントローラ１０４(図１Ａ)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１１０４)。I/Oカード１３２ａがそれ自身コントローラ１０４から通信情報を受け取ったと判断すると(ブロック１１０４)、その後、通信プロセッサ７０４が、終端モジュール１２４ａに関連した受信済通信情報から終端モジュール情報(フィールド装置情報を含みうる)を抽出する(ブロック１１０６)。
通信プロセッサ７０４は、受信した終端モジュール情報に関連するデータタイプ(例えば、フィールド装置アナログ情報、フィールド装置デジタル情報、終端モジュールを制御または構成するための終端モジュール制御情報、等)を識別し(ブロック１１０８)、受信した終端モジュール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１１１０)。代替の実施例として挙げられる実施形態において、データタイプ記述子はワークステーション１０２(図１Ａ)で生成される。よって、通信プロセッサ７０４によりデータタイプ記述子を生成する必要がない。
I/Oバス通信プロセッサ７１２(図７)はその後、終端モジュール１２４ａの着アドレスを決定する(ブロック１１１２)。また、終端モジュール１２４ａがエラーの無い状態で情報を受信できるようにするために、I/Oバス通信プロセッサ７１２は、終端モジュール情報を終端モジュール１２４ａへ通信するためのエラー検査データも決定する(ブロック１１１４)。例えば、I/Oバス通信プロセッサ７１２は周期的なエラー検査(CRC)エラーチェックビットを生成できる。
その後、I/Oバス通信プロセッサ７１２は、終端モジュール情報、データタイプ記述子、終端モジュール１２４ａの着アドレス、終端モジュール１２４ａのソースアドレス、および、I/Oバス通信プロトコルに基づいてエラー検査データをパケット化する(ブロック１１１６)。その後、I/Oバスインターフェース７１０(図７)は、該パケット化された情報をその他の終端モジュール(例えば、終端モジュール１２４ｂおよび１２４ｃの図１Ａ)宛てにパケット化された情報と組み合わせて、ユニバーサルI/Oバス１３６ａ(図１Ａおよび図２)を介して通信する(ブロック１１１８)。例えば、I/Oバス通信プロセッサ７０２は、例えば終端モジュール１２４ｂおよび１２４ｃの着アドレスを使用して、その他の終端モジュール情報をパケット化し、全終端モジュール１２４ａ〜ｃの終端モジュール情報を、RS-４８５標準を使用してユニバーサルI/Oバス１３６ａを介して通信しうる。終端モジュール１２４ａ〜ｃのそれぞれは、I/Oカード１３２ａにより供給される着アドレスに基づいてユニバーサルI/Oバス１３６ａから各々の情報を抽出できる。
ブロック１１０４で、ブロック１１０２で検出された通信情報がコントローラ１０４からではない (例えば、通信情報が終端モジュール１２４ａ〜ｃの一つからである)、とI/Oカード１３２ａが判断すると、I/Oバス通信プロセッサ７１２(図７)は、受信した通信情報からソースアドレス(例えば、終端モジュール１２４ａ〜ｃのうちの一つのソースアドレス)を抽出する(ブロック１１２２)。その後、I/Oバス通信プロセッサ７１２は、データタイプ記述子(例えば、デジタル形式でコード化されたアナログ・データタイプ、デジタル・データタイプ、温度データタイプ、等)を抽出する(ブロック１１２４)。I/Oバス通信プロセッサ７１２はまた、I/Oバス通信プロトコルに基づいて受信した通信情報から終端モジュール情報(フィールド装置情報を含みうる)を抽出し(ブロック１１２６)、受信した通信情報中のエラー検出情報に基づいて（例えば）CRC検証手順を用いてデータの完全性を確認する(ブロック１１２８)。図示されてはいないが、ブロック１１２８で、受信した通信情報にエラーが存在する、とI/Oバス通信プロセッサ７１２が判断すると、I/Oバス通信プロセッサ７１２は、ブロック１１２２で得られたソースアドレスに関連した終端モジュールへ再送信依頼メッセージを送信する。
データの完全性を確認した後に(ブロック１１２８)、通信プロセッサ７０４が(終端モジュールおよびデータタイプ記述子のソースアドレスを使用して)終端モジュール情報をパケット化し、通信インターフェース７０２がコントローラ１０４へパケット化された情報を通信する(ブロック１１３０)。該情報がワークステーション１０２に配送されることになっている場合、コントローラ１０４は続いてワークステーション１０２へ情報を通信できる。通信インターフェース７０２がコントローラ１０４へ情報を通信した後、またはI/Oバスインターフェース７１０が終端モジュール１２４ａへ終端モジュール情報を通信した後、図１１Ａおよび図１１Ｂの工程が終了される、且つ又は制御が例えば呼出工程または呼出機能に戻される。
図１２は、終端モジュール(例えば、図１、図２および図４〜６の終端モジュール１２４ａ)に通信可能に連結されるフィールド装置(例えば、図１Ａのフィールド装置１１２ａ)に関連した情報を読み出して表示するために図２、図３、図６および図８のラベラー２１４を実施する際に使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートである。初期段階において接続検知器８０６(図８)は、フィールド装置(例えば、フィールド装置１１２ａ)が終端モジュール１２４ａに接続されているかどうか(例えば、図４と図５の終端用ねじ４０６且つ又は図６のフィールド装置インターフェース６２２に接続されているかどうか)を判断する(ブロック１２０２)。フィールド装置１１２ａ(またはその他のフィールド装置)が終端モジュール１２４ａに接続されていないと接続検知器８０６が判断すると(ブロック１２０２)、フィールド装置１１２ａ(またはその他のフィールド装置)が終端モジュール１２４ａに接続されいると接続検知器８０６が判断するまで、制御はブロック１２０２に留まる。
フィールド装置１１２ａが終端モジュール１２４ａに接続されていると接続検知器８０６が判断すると(ブロック１２０２)、フィールド装置識別子８１４は、フィールド装置１１２ａを識別するフィールド装置識別情報(例えば、装置タグ値、装置名、電子シリアル番号、等)を取得する(ブロック１２０４)。例えば、フィールド装置識別子８１４は、それのフィールド装置識別情報を送信することをフィールド装置１１２ａに依頼する問合せ（クエリー）をフィールド装置１１２ａに対して送信できる。別の実施例として挙げられる実施形態において、終端モジュール１２４ａへの初期接続の時点で、フィールド装置１１２ａは、それのフィールド装置識別情報をフィールド装置識別子８１４へ自動的に通信できる。
その後、フィールド装置識別子８１４は、フィールド装置識別情報に基づき、フィールド装置１１２ａがユニバーサルI/Oバス１３６ａを介してI/Oカード１３２ａと通信するように割り当てられているかどうかを判断する(ブロック１２０６)。例えば、フィールド装置識別子８１４は、終端モジュール１２４ａを介してI/Oカード１３２ａへフィールド装置識別情報を通信することができ、そしてI/Oカード１３２ａは、フィールド装置識別情報を、データ構造１３３(図１Ａ)の中に格納される（またはワークステーション１０２に格納されるもの同じようなデータ構造に格納される）フィールド装置識別番号と比較できる。データ構造１３３へのデータ投入は、ユニバーサルI/Oバス１３６ａを介してI/Oカード１３２ａと通信することになっているフィールド装置(例えば、フィールド装置１１２ａ〜ｃ)のフィールド装置識別番号を持つエンジニア、オペレータまたはユーザにより行える。フィールド装置１１２ａがI/Oバス１３６ａ且つ又はI/Oカード１３２ａに割り当てられている、とI/Oカード１３２ａが判断するすると、I/Oカード１３２ａはフィールド装置識別子８１４へ確認メッセージを通信する。
フィールド装置１１２ａがI/Oバス１３６ａを介する通信用に割り当てられていない、とフィールド装置識別子８１４が判断すると(ブロック１２０６)、表示部インターフェース８０８(図８)はエラーメッセージを表示する(ブロック１２０８)。それ以外の場合、表示部インターフェース８０８はフィールド装置識別情報を表示する(ブロック１２１０)。ここに示される実施例において、フィールド装置状態検出機構８１２はフィールド装置状態(例えば、装置ON、装置OFF、装置エラー、等)を検出し、表示インターフェース８０８が状態情報を表示する(ブロック１２１２)。フィールド装置活動検出機構８１０(図８)はまた、フィールド装置１１２ａの活動(例えば、計測且つ又は監視情報)を検出し、表示インターフェース８０８が活動情報を表示する(ブロック１２１４)。また、データタイプ検出機構８１６(図８)は、フィールド装置１１２ａのデータタイプ(例えば、アナログ、デジタル、等)を検出し、表示インターフェース８０８がデータタイプ(ブロック１２１６)を表示する。
表示インターフェース８０８がエラーメッセージを表示した後(ブロック１２０８)、ま
たは表示インターフェース８０８がデータタイプを表示した後(ブロック１２１６)、ラベラー２１４は、例えば、終端モジュール１２４ａがOFFされているか又はマーシャリング・キャビネット１２２(図１Ａおよび図２)からそのプラグが取り外されているかに基づいて、モニター監視を継続すべきかどうかを判断する(ブロック１２１８)。ラベラー２１４がモニター監視を継続すべきであると判断すると、制御がパスしてブロック１２０２に移る。それ以外の場合は、図１２の実施例として挙げられる工程が終了される、且つ又は制御が呼出機能または工程に戻される。
図１３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実施例として挙げられるプロセッサシステム１３１０のブロック図である。例えば、図１Ａのワークステーション１０２、コントローラ１０４、I/Oカード１３２ａ、且つ又は終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃを実施する際に、実施例として挙げられるプロセッサシステム１３１０に類似するまたは同一のプロセッサシステムを使用してもよい。実施例として挙げられるプロセッサシステム１３１０は、複数の周辺装置、インターフェース、チップ、メモリなどを含んだ状態で以下に説明されているが、ワークステーション１０２、コントローラ１０４、I/Oカード１３２ａ、且つ又は終端モジュール１２４ａ〜ｃ、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実施例として挙げられるプロセッサシステムから前記要素の一つ又は複数を省略してもよい。
図１３に示されるように、プロセッサシステム１３１０は相互接続バス１３１４に連結されるプロセッサ１３１２を含む。プロセッサ１３１２はレジスタセットまたはレジスタ空間１３１６を含んで図１３に表されている。該レジスタセットまたはレジスタ空間１３１６は、図中では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、完全にまたは部分的にチップ外に（オフチップで）備え、専用の電気接続部を介して且つ又は相互接続バス１３１４を介してプロセッサ１３１２に直接連結することも可能である。プロセッサ１３１２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いかなるものでも使用しえる。図１３には図示されてはいないが、システム１３１０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１３１２と同一であるまたは類似する且つ相互接続バス１３１４に通信可能に連結される一つ又は複数のさらに追加された別のプロセッサを含みうる。
図１３のプロセッサ１３１２は、メモリーコントローラー１３２０および周辺入出力(I/O)コントローラ１３２２を含むチップセット１３１８に連結される。周知の如く、チップセットは一般に、チップセット１３１８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る。メモリ制御器１３２０は、プロセッサ１３１２(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１３２４および大容量記憶メモリ１３２５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１３２４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 (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１３２５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、ワークステーション１０２(図１Ａ)を実施するために実施例として挙げられるプロセッサシステム１３１０を使用する場合、大容量記憶メモリ１３２５はハードディスク・ドライブ、オプティカルドライブ、テープ貯蔵装置などを含みうる。あるいは、コントローラ１０４、I/Oカード１３２ａ〜ｂおよび１３４ａ〜ｂのうちの一つ、または終端モジュール１２４ａ〜ｃおよび１２６ａ〜ｃのうちの一つを実施するために実施例として挙げられるプロセッサシステム１３１０を使用する場合、大容量記憶メモリ１３２５は、固体記憶装置(例えば、フラッシュメモリ、RAMメモリ、等)、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、または終端モジュール１２４ａ〜ｃ、および１２６ａ〜ｃにおける大容量記憶装置にふさわしいその他のメモリを含みうる。
周辺I/Oコントローラ１３２２は、周辺I/Oバス１３３２を介して、周辺入出力(I/O)装置１３２６および１３２８、ならびにネットワーク・インターフェース１３３０とプロセッサ１３１２が通信することを可能にする機能を行なう。I/O装置１３２６および１３２８は、例えば、キーボード、表示部(例えば、液晶ディスプレー(ＬＣＤ)、ブラウン管(ＣＲＴ)、等)、ナビゲーション装置(例えば、マウス、トラックボール、容量性タッチパッド、ジョイスティック、等)など、いか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１３３０は、例えば、プロセッサシステム１３１０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ような、イーサネット装置、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。
メモリ制御器１３２０とI/Oコントローラ１３２２は、図１３においてチップセット１３１８内の別々の機能ブロックとして表されているが、これらのブロックにより実行される機能は、単一の半導体回路内に統合しても、個別の集積回路を２つ以上用いても実施しえるもである。
実施例として挙げられる特定の方法、機器および製造品がここにおいて記載されているが、この特許の適用領域の範囲はそれに限定されるものではなく、それとは反対に、この特許は、字義的にもしくは均等論に基づいて添付の特許請求の範囲内に公正に含まれる方法、機器および製造品の全てを網羅するものである。
実施例として挙げられるプロセス制御システムを図示するブロック図。 ワークステーション、コントローラおよびI/Oカードを通信可能に連結するのに使用されうる別の例として挙げられる実施形態を描く図。 ワークステーション、コントローラおよびI/Oカードを通信可能に連結するのに使用されうる別の例として挙げられる実施形態を描く図。 ワークステーション、コントローラおよびI/Oカードを通信可能に連結するのに使用されうる別の例として挙げられる実施形態を描く図。 図１Ａの実施例として挙げられるマーシャリング・キャビネットの詳細図。 図１Ａの実施例として挙げられるマーシャリング・キャビネットを実施するのに使用されうる別の実施例として挙げられるマーシャリング・キャビネットである。 図１Ａおよび２の実施例として挙げられる終端モジュールの平面図、 図４の側面図。 図１Ａ、図２、図４および図５の実施例として挙げられる終端モジュールの詳細ブロック図。 図１Ａの実施例として挙げられるI/Oカードの詳細ブロック図。 フィールド装置識別情報且つ又はその他の図１Ａおよび図２〜図６の終端モジュールに関連するいかなるフィールド装置情報を表示するのに使用されうる実施例として挙げられるラベラー(labeler)の詳細ブロック図。 電気的に終端モジュールをお互いから、フィールド装置から、また通信バスから絶縁するために、図１Ａの実施例として挙げられる終端モジュールに接続して実施されうるアイソレーション回路構成を描く図。 フィールド装置およびI/Oカードの間の情報を通信するために、図１Ａおよび図２〜図６の終端モジュールを実施するのに使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートを示す図。 フィールド装置およびI/Oカードの間の情報を通信するために、図１Ａおよび図２〜図６の終端モジュールを実施するのに使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートを示す図。 終端モジュールおよびワークステーションの間の情報を通信するために、図１ＡのI/Oカードを実施するのに使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートを示す図。 終端モジュールおよびワークステーションの間の情報を通信するために、図１ＡのI/Oカードを実施するのに使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートを示す図。 終端モジュールに通信可能に連結されたフィールド装置に関連した情報を読み出し表示するために、図２、図３、図６および図８のラベラー(labeler)を実施するのに使用されうる実施例として挙げられる方法のフローチャートを示す図。 ここに実施例として記載されるシステムおよび方法を実施するために使用されうるプロセッサシステムの実施例のブロック図。

Claims (26)

  1. 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機器であり、
    第１の通信プロトコルを使用してフィールド装置から第１の情報を受信するように構成された第１のインターフェースと、
    第１のインターフェースに通信可能に連結され、第２の通信プロトコルを使用してバスを介する通信のために第１の情報をエンコードするように構 成された通信プロセッサと、
    通信プロセッサおよびバスに通信可能に連結され、第２の通信プロトコルを使用しバスを介して第１の情報を通信するように構成された第２のインターフェースと
    からなり、
    前記バスが別のフィールド装置に関連した第２の情報を通信するために第２の通信プロトコルを使用するように構成される
    ことを特徴とする機器。
  2. 前記バスが同一の通信メディアを介して第１および第２の情報を通信するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の機器。
  3. 前記第２の通信プロトコルがパケット・ベースの通信プロトコルであることを特徴とする請求項１に記載の機器。
  4. 機器のソースアドレスを決定するように構成されたアドレス識別子をさらに含み、前記通信プロセッサが第１の情報と関連した機器のソースアドレスを通信することを特徴とする請求項１に記載の機器。
  5. 前記第１の情報と関連したデータタイプを識別するように構成されたデータタイプ検出機構をさらに含む請求項１に記載の機器。
  6. 前記通信プロセッサが、第１の情報を識別するヘッダー情報を生成し、且つ第１の情報と関連したヘッダー情報を通信するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の機器。
  7. 前記ヘッダー情報がフィールド装置を示す識別情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の機器。
  8. プロセス制御システムにおいてコントローラおよびフィールド装置間で情報を通信する方法であり、
    第１の通信プロトコルを使用してフィールド装置から第１の情報を受信することと、
    別のフィールド装置に関連した第２の情報を通信するように構成された第２の通信プロトコルを使用して通信の第１の情報をエンコードすることと、
    第２の通信プロトコルを使用してコントローラへバスを介して第１の情報を通信することとからなる方法。
  9. 前記第２の通信プロトコルがパケット・ベースのプロトコルを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. フィールド装置からの通信情報の受信受に応答して、フィールド装置識別情報または状態情報の少なくとも一つをフィールド装置と自動的に関連づけることをさらに含む請求項８に記載の方法。
  11. 前記第１の情報に関連したデータタイプを識別することと、データタイプを示すデータタイプ記述子を生成することと、第１の情報と関連してバスを介してデータタイプ記述子を通信することとをさらに含む請求項８に記載の方法。
  12. 前記第２の通信プロトコルを使用してバスを介して第３の情報を受信することと、第１の通信プロトコルを使用してフィールド装置へ第３の情報を通信することとをさらに含む請求項８に記載の方法。
  13. 前記第３の情報に関連したデータタイプ記述子を識別することと、データタイプ記述子に基づき第１の通信プロトコルを使用して第３の情報をフィールド装置へ通信することとをさらに含む請求項１２に記載の方法。
  14. 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機器であり、
    終端モジュールのそれぞれがプロセス制御システムにおいて少なくとも一つのフィールド装置へ通信可能に連結されるように構成されることを特徴とする複数の終端モジュールを受け取るように構成された複数のソケットと、
    複数のソケットのそれぞれに通信可能に連結され、終端モジュールのうちの一つに関連した第１のフィールド装置情報および終端モジュールのうちの二つ目に関連した第２のフィールド装置情報を通信するように構成された通信バスインターフェースと、からなる機器。
  15. 前記第１のフィールド装置情報が、終端モジュールの最初の一つに通信可能に連結される第１のフィールド装置と関連することを特徴とし、且つ、
    前記第２のフィールド装置情報が、終端モジュールのうちの二つ目に通信可能に連結された第２のフィールド装置と関連することを特徴とする請求項１４に記載の機器。
  16. 終端モジュールの少なくとも一つと関連したフィールド装置識別情報を表示するように構成された少なくとも一つの表示装置をさらに含む請求項１４に記載の機器。
  17. プロセス制御システムにおいてフィールド装置に関連した情報を表示する機器であり、
    フィールド装置への接続を検出するように構成された接続検知器と、
    フィールド装置の識別情報を示すフィールド装置識別情報を決定するように構成されたフィールド装置識別子と、
    フィールド装置識別情報を表示するように構成された表示インターフェースと、からなる機器。
  18. 前記フィールド装置識別子が、フィールド装置への接続を検出する接続検知器に応えてフィールド装置のアイデンティティ(識別可能特性)を示すフィールド装置識別情報を自動的に判断するように構成されることを特徴とする請求項１７に記載の機器。
  19. 前記接続検知器がさらにフィールド装置への接続のタイプを検出するように構成されることを特徴とし、且つ
    接続のタイプが、マルチドロップ接続、二地点間接続、ワイヤレス接続または光学接続の少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１７に記載の機器。
  20. 通信メディアを介してフィールド装置により提供される電圧レベルを検出するように構成された信号活動検出機構をさらに含む請求項１７に記載の機器。
  21. フィールド装置の状態を検出するように構成されたフィールド装置状態検出機構をさらに含み、
    前記表示インターフェースが状態を表示するように構成される、ことを特徴とする請求項１７に記載の機器。
  22. 前記状態に、フィールド装置の健康状態またはフィールド装置の動作に関連したプロセス変数値の少なくとも一つが含まれることを特徴とする請求項２１に記載の機器。
  23. プロセス制御システムにおいてフィールド装置に通信可能に連結される終端モジュールを関連した電気回路を絶縁するための機器であり、
    終端モジュール回路構成がフィールド装置と通信するように構成されることを特徴とし、バスによって終端モジュールがコントローラと通信できることを特徴とする、バスに通信可能に連結されるように構成され、終端モジュール回路構成 に通信可能に連結された第１のアイソレーション回路と、
    終端モジュール回路構成に電力を供給する電源機構に通信可能に連結されるように構成され、終端モジュール回路構成に通信可能に連結された第２のアイソレーション回路と、からなる機器。
  24. 前記第１のアイソレーション回路が流電されたアイソレーション回路のうちの一つを使用して実施されることを特徴とする請求項２３に記載の機器。
  25. 前記第１のアイソレーション回路によって、バスの電圧に影響を及ぼすことなく、終端モジュール回路構成がフィールド装置の電圧レベルに沿うことができるようになることを特徴とする請求項２３に記載の機器。
  26. 前記第２のアイソレーション回路によって、電源機構の動作に影響を及ぼすことなく、終端モジュール回路構成がフィールド装置の電圧レベルに沿うことができるようになることを特徴とする請求項２３に記載の機器。
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