(57)【要約】  ネットワーク上で測定された１つの信号は、このネットワークに接続された複数の通信デバイスのうちの１つと関連付けられる。次に通信を行うようにスケジューリングされた、動作中の通信デバイスの宛先アドレスが特定される。ネットワーク上の次の受信信号が最大応答時間内に受信されると、この信号は、動作中の通信デバイスの宛先アドレスと関連付けられる。
2009512252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク上で測定された１つの信号を該ネットワークに接続された複数の通信デバイスのうちの１つと関連付ける方法であって、
該方法は、
前記ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされた、動作中の通信デバイスの宛先アドレスを特定することと、
前記ネットワーク上の次の受信信号が最大応答時間内に受信されると、該次の受信信号を前記動作中の通信デバイスの宛先アドレスと関連付けることと
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記動作中の通信デバイスは、前記ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされるときに、通信トークンメッセージを受信する
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
前記宛先アドレスは、前記通信トークンメッセージから抽出される
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記最大応答時間は、ネットワーク設定から算出される
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、
前記ネットワーク設定は、前記ネットワーク上のデバイス・プローブ・メッセージに含まれる情報から抽出される
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
不具合のある、ネットワーク上のデバイスを特定する方法であって、
該方法は、
前記ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされた、動作中の通信デバイスの宛先アドレスを特定することと、
前記ネットワーク上の次の受信信号の振幅を測定することと、
前記次の受信信号が最大応答時間内に受信されると、該次の受信信号を前記動作中の通信デバイスの宛先アドレスと関連付けることと、
測定された前記振幅が正常なネットワーク振幅範囲外にあるとき、前記動作中の通信デバイスに不具合が生じていることを示す出力を生成することと
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記動作中の通信デバイスは、前記ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされるときに、通信トークンメッセージを受信する
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、
前記宛先アドレスは、前記通信トークンメッセージから抽出される
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、
前記最大応答時間は、ネットワーク設定から算出される
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記ネットワーク設定は、前記ネットワーク上のデバイス・プローブ・メッセージに含まれる情報から抽出される
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の方法であって、
前記出力は、測定された前記振幅が前記正常なネットワーク振幅範囲を超えているときに生成される
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項６に記載の方法であって、
前記出力は、測定された前記振幅が前記正常なネットワーク振幅範囲未満であるときに生成される
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
通信ネットワーク上で動作中のデバイスを特定する方法であって、
前記通信ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされた動作中の通信デバイスの宛先アドレスを特定することと、
次の受信情報が最大応答時間内に受信されると、該次の受信情報を前記動作中の通信デバイスの宛先アドレスと関連付けることと、
前記動作中の通信デバイスの宛先アドレスを、前記通信ネットワーク上で動作中の全てのデバイスの宛先アドレスを含んでいるリストに記録することと
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記動作中の通信デバイスは、前記通信ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされるときに、通信トークンメッセージを受信する
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記宛先アドレスは、前記通信トークンメッセージから抽出される
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法であって、
前記最大応答時間は、ネットワーク設定から算出される
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記ネットワーク設定は、前記通信ネットワーク上のデバイス・プローブ・メッセージに含まれる情報から抽出される
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の方法であって、
前記動作中の通信デバイスの宛先アドレスは、次の受信信号が前記最大応答時間内に未受信である場合に、前記リストから削除される
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
通信媒体に接続する診断ツールであって、
該診断ツールは、
前記通信媒体に接続され、導体素子を介して、前記通信媒体から信号を受信動作可能な媒体接続装置（ＭＡＵ）と、
該ＭＡＵに接続された通信コントローラであって、ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされた、動作中の通信デバイスの宛先アドレスを特定動作可能な通信コントローラと、
該通信コントローラに接続された処理装置であって、前記ネットワーク上の次の受信信号が最大応答時間内に受信された場合に、該次の受信信号を前記動作中の通信デバイスの宛先アドレスと関連付け動作可能な処理装置と
を備えていることを特徴とする診断ツール。
【請求項２０】
請求項１９に記載の診断ツールであって、
前記宛先アドレスは、通信トークンメッセージから抽出される
ことを特徴とする診断ツール。
【請求項２１】
請求項１９に記載の診断ツールであって、
前記処理装置は、さらに、測定された、前記次の受信信号の振幅が、正常な振幅範囲外にあるときに、出力を生成する動作が可能である
ことを特徴とする診断ツール。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[発明の背景]
本発明は、ネットワークデバイスとネットワーク信号とに関する。具体的には、本発明は、ネットワーク上で測定された１つの信号を、このネットワークに接続された１つの通信デバイスと関連付ける、方法とデバイスとに関する。
【０００２】
一般的な工業プラントでは、分散制御システム（ＤＣＳ）が、プラントで実行される多くの工業処理を制御するのに使用されている。一般的に、プラントには、コンピュータシステムを備えた集中制御室があり、コンピュータシステムには、コンピュータ技術において周知のユーザ入力部／出力部（Ｉ／Ｏ）と、ディスクＩ／Ｏと、他の周辺デバイスとが具備されている。コンピュータシステムには、コントローラとプロセスＩ／Ｏサブシステムとが連結されている。
【０００３】
プロセスＩ／Ｏサブシステムには、Ｉ／Ｏポートが具備されており、このＩ／Ｏポートには、プラント全体における種々のフィールドデバイスが接続されている。フィールドデバイスとしては、さまざまな種類の解析装置、シリコン圧力センサ、容量圧力センサ、抵抗温度検出器、熱電対、ひずみゲージ、リミットスイッチ、オン／オフスイッチ、流量送信器、圧力送信器、静電容量レベルスイッチ、計量器、トランスデューサ、バルブ固定装置、バルブコントローラ、アクチュエータ、ソレノイド、表示灯がある。“フィールドデバイス”という用語は、これらデバイスとともに、分散制御システムにおいて機能する他のいかなるデバイスも含む。
【０００４】
フィールドバスは、マルチドロップ・シリアル・ディジタル双方向通信プロトコルであり、分散制御システムにおける、現場計器と、監視ユニットや模擬ユニットといった他のプロセスデバイスとを接続するためのものである。フィールドバスによって、以前のプロセス制御ループ法におけるディジタル通信を強化しつつ、フィールドバス閉ループに連結されたプロセスデバイスに電力を供給する能力を維持するとともに、固有の安全要求に合致させることもできる。
【０００５】
合理的に標準化された２つの工業用フィールドバスプロトコルとして、ファウンデーション・フィールドバスと、プロフィバスとがある。フィールドバスプロトコルの物理層は、アメリカ計測学会（ＩＳＡ）規格であるＡＮＳＩ／ＩＳＡ−Ｓ５０．０２−１９９２と、１９９５年の２つの拡張案とに定義されている。フィールドバスプロトコルでは、２つのサブプロトコルが定義されている。Ｈ１フィールドバスネットワークは、最大３１．２５（キロビット／秒）（Ｋｂｐｓ）の速度でデータを送信するとともに、ネットワークに接続されたフィールドデバイスに電力を供給する。Ｈ１物理層サブプロトコルは、１９９２年の９月に承認されたＩＳＡ規格の第１１節第２部に定義されている。Ｈ２フィールドバスネットワークは、最大２．５（メガビット／秒）（Ｍｂｐｓ）の速度でデータを送信するものの、ネットワークに接続されたフィールドデバイスに電力を供給せず、余剰の伝送媒体を備えている。
【０００６】
ネットワーク上で通信中の複数のデバイスによって送信される複数の信号は、これらデバイスが正常に動作しているかを示すのに用いることが可能である。例えば、信号の振幅などの、信号の特定の測定値は、通信中の複数のデバイスのうちの１つにおける問題を診断するのに役立つ。以前より、ネットワーク上で通信中の複数のデバイスの複数の信号を測定するのにオシロスコープが用いられている。しかしながら、オシロスコープを使って、これら信号を送信元のデバイスと容易に関連付けることはできないため、ネットワーク上で現在通信中のデバイスを特定することが困難であるばかりでなく、どのデバイスが問題を有しているのか特定することも困難である。
【０００７】
[発明の概要]
ネットワーク上で測定された１つの信号は、このネットワークに接続された複数の通信デバイスのうちの１つと関連付けられる。このネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされた、作動中の通信デバイスの宛先アドレスが特定される。このネットワーク上の次の受信信号が最大応答時間内に受信されると、次の受信信号は、作動中の通信デバイスの宛先アドレスと関連付けられる。
【０００８】
[詳細な説明]
＜プロセス制御システムの概要＞
フィールドバス物理層は、物理層プロトコルデータユニット（ＰｈＰＤＵ）の形式で通信プロトコルデータを送受信する物理手段の電気的特性を定義している。さらに、フィールドバス物理層は、シンボル符号化、メッセージフレーム化、エラー検出方法を定義している。ＩＳＡフィールドバス規格は、３つの信号伝送速度と２つの結合モードとを定義している。本説明のため、ＩＳＡ規格ＡＮＳＩ／ＩＳＡ−Ｓ５０．０２の第２部−１９９２における第１１節に定義されたＨ１物理層を背景にしてプロセス制御システムを説明する。この節は、低電力の選択肢を有した、３１．２５Ｋｂｐｓ、電圧モード、導線媒体を対象としている。この選択肢によれば、通信媒体に接続されたデバイスは、通信媒体から動作電力の供給を受けることができる。物理層は、危険な環境のための固有の安全要求に合致させることができる。このプロトコルは、規格によって定義された電圧及び電流の制限に従って、低級ツイストペア線で動作し、多数のデバイスに対応するものである。
【０００９】
図１は、一般的なプロセス制御システム１０を示している。このプロセス制御システム１０は、セグメント１２と、電源１４と、５つのデバイスとを備えている。尚、５つのデバイスは、リンク・アクティブ・スケジューラ（ＬＡＳ）２０、リンク・マスタ（ＬＭ）デバイス２２、基本デバイス２４，２６，２８である。また、図１は、セグメント１２に接続された診断ツール２９も示している。セグメント１２は、１対の導線上で３２基のデバイスまで対応することができる。一般的に、セグメント１２は、ループ実行速度と、電力と、固有の安全要求とに基づいて、４〜１６基のデバイスを有することになる。
【００１０】
ＬＡＳ２０は、セグメント１２上のデバイス間でなされる全ての通信の主要スケジュールを維持する。ＬＡＳ２０は、コンペル・データ（ＣＤ）・データ・リンク・プロトコル・データ・ユニット（ＤＬＰＤＵｓ）を各デバイスへ送信し、各デバイスが、周期的なデータを返信することで全体的な通信の信頼性を向上させる。ＬＡＳ２０は、どのデバイスがＣＤ  ＤＬＰＤＵに対して応答する必要があるのかに基づいて、主要スケジュールを更新する。ＬＡＳ２０は、セグメント１２上のデータリンク時刻（ＤＬ時刻）の局部的な起点として機能する。ＤＬＰＤＵは、セグメント１２をわたって通信されるＰｈＰＤＵメッセージのデータ内容である。
【００１１】
ＬＭデバイス２２は、万が一、ＬＡＳ２０が故障した場合、もしくは正常に動作しなくなった場合に、ＬＡＳ２０の役割を引き継ぐように構成されている。図１には、ＬＭデバイス２２しか図示されていないが、複数のリンク・マスタ・デバイスをセグメント上に設けることができる。複数のリンク・マスタ・デバイスを設けることによって、リンク・アクティブ・スケジューラと第１のリンク・マスタとの双方が故障しても、第２のリンク・マスタがリンク・アクティブ・スケジューラを引き継ぐことができる。リンク・アクティブ・スケジューラがいったん機能しなくなると、リンク・マスタがリンク・アクティブ・スケジューラの機能を引き継ぐ。
【００１２】
各デバイスは、Ｖ（ＴＮ）と称する固有のアドレスを有している。尚、Ｖ（ＴＮ）は、ローカルノードＩＤ（Ｔｈｉｓ＿Ｎｏｄｅ）を表す。図１に示す例では、ＬＡＳ２０は、Ｖ（ＴＮ）＝２０というアドレス；ＬＭデバイス２２は、Ｖ（ＴＮ）＝２２というアドレス；基本デバイス２４は、Ｖ（ＴＮ）＝Ａ５というアドレス；基本デバイス２６は、Ｖ（ＴＮ）＝Ｆ３というアドレス；基本デバイス２８は、Ｖ（ＴＮ）＝Ｆ５というアドレスを有している。
【００１３】
ＬＡＳ２０は、セグメント１２上の全てのデバイスにパス・トークン（ＰＴ）メッセージとプローブ・ノード（ＰＮ）メッセージとを送信する。他のデバイス（ＬＭデバイス２２及び基本デバイス２４，２６，２８）はそれぞれ、リターン・トークン（ＲＴ）メッセージとプローブ・レスポンス（ＰＲ）メッセージとをＬＡＳ２０に適宜返信する。
【００１４】
基本デバイス２４，２６，２８はそれぞれ、ＬＡＳ２０によって送信された各々に対するＰＴメッセージとＰＮメッセージとを確認する必要があるだけである。ＰＴメッセージ及びＰＮメッセージは、符号化された宛先アドレス（ＤＡ）をＤＬＰＤＵの第２バイトに有している。ＬＡＳ２０は、セグメント１２上の全てのデバイスに対して、トークン（ＰＴ）の転送、もしくはノード（ＰＮ）の調査を１つづつ行う。
【００１５】
基本デバイス２４，２６，２８は、各々の固有アドレス（ＤＡ＝Ｖ（ＴＮ））と一致する宛先アドレスを有するＰＴメッセージを受信すると、ＬＡＳ２０に対してＲＴメッセージで応答する。基本デバイス２４，２６，２８は、ＤＡ＝Ｖ（ＴＮ）を有するＰＮ  ＤＬＰＤＵを受信すると、ＰＲメッセージで応答することを要求される。
【００１６】
ＬＡＳ２０からのＰＴメッセージ、ＰＮメッセージ、及びＬＡＳ２０へのＲＴメッセージ、ＰＲメッセージの送信によって、特定の基本デバイス２４，２６，２８が受信や応答する必要がない種々のメッセージがセグメント１２上に生成される。基本デバイス２４，２６，２８はそれぞれ、その特定のデバイス宛のＰＴメッセージ及びＰＮメッセージに応答する必要があるだけである。ＬＡＳ２０からの他のデバイス宛のＰＴメッセージ及びＰＮメッセージ、さらに、他のデバイスからのＬＡＳ２０宛のＲＴメッセージ及びＰＲメッセージに頻繁に割り込まれることにより、これら“妨害割込”を処理する過度の処理時間が生じ得る。基本デバイス２４，２６，２８のために、ＤＬＰＤＵフィルタリングを用いて、基本デバイスが処理しなければならない割込の数を低減できる。他方、ＬＡＳ２０は、セグメント１２上の各メッセージを処理しなければならない。
【００１７】
セグメント１２上の全てのデバイスは、データをマンチェスタ符号化ベースバンド信号としてセグメント１２上に送信する。マンチェスタ符号化によって、“０”及び“１”は、ビット周期内で起こるロウからハイへの変化と、ハイからロウへの変化とでそれぞれ表される。フィールドバスでは、公称ビット時間は３２マイクロ秒（μ秒）であり、１６μ秒で変化を生じる。マンチェスタ符号化法は、拡張され、非データプラス（Ｎ＋）、非データマイナス（Ｎ−）といった２つの追加シンボルを含んでいる。但し、ビット周期中に変化は起こらず、マンチェスタ符号化ベースバンド信号は、ハイ（Ｎ＋）もしくはロウ（Ｎ−）のままとなる。
【００１８】
診断ツール２９は、例えば金属線やプローブなどの２つの導体素子によってセグメント１２に接続される。診断ツール２９の診断機能の１つは、セグメント１２上のデバイスからの振幅を測定することである。この振幅とは、測定された、ピークとピークとの間（ｐ−ｐ）のことであり、デバイス信号の正方向の最大振幅と負方向の最大振幅との間の差のことである。デバイス信号の振幅は、正常時には、約２５０ｍＶｐ−ｐ〜約１．２Ｖｐ−ｐの範囲である。振幅の測定値が、この範囲外に逸脱した場合、この測定値は、セグメント１２上のデバイスに問題が発生していることを示している可能性がある。
【００１９】
図３，４，５Ａ，５Ｂに関してより詳細に説明されているように、診断ツール２９は、セグメント１２上で測定される次の受信信号が（ネットワーク設定に基づく）最大応答時間内に受信された場合、セグメント１２上で作動中のデバイスの宛先アドレスを次の受信信号と関連付ける。さらに、診断ツール２９は、セグメント１２上で作動中のデバイスの宛先アドレスと次の受信信号とを関連付けた情報を用いて、セグメント１２上で通信動作中である、セグメント１２上の全てのデバイスのリストを維持してもよい。
【００２０】
＜メッセージフォーマット＞
図２に、メッセージをセグメント１２上に送信するのに用いられる物理層プロトコルデータユニット（ＰｈＰＤＵ）のフォーマットを示す。ＰｈＰＤＵは、プリアンブルと、スタート・デリミタ（ＳＤ）と、データリンク・プロトコル・データ・ユニット（ＤＬＰＤＵ）と、エンド・デリミタ（ＥＤ）とを含んでいる。プリアンブルは、ＰｈＰＤＵメッセージの最初の数ビットである。フィールドバス仕様では、１〜８バイトのプリアンブルが許容されている。メッセージを受信するデバイスは、プリアンブルを用いて、到来するメッセージと同期する。図２に示すように、プリアンブルにおける最初のバイト列は、１  ０  １  ０  １  ０  １  ０となっている。
【００２１】
スタート・デリミタ（ＳＤ）は、プリアンブルの直後に続く。１つのメッセージにつき１つのＳＤがある。フィールドバス仕様では、ＳＤは、非文字データ（Ｎ＋及びＮ−）を有している必要がある。この非文字データは、常に、相互補完関係にある一対としてＳＤメッセージに現れる。この符号化方法によって、ＳＤは独特のものとなり、ＳＤとメッセージのデータ部分（ＤＬＰＤＵ）との混同が生じることがない。図２に示すＳＤの列は、１  Ｎ＋  Ｎ−  １  ０  Ｎ−  Ｎ＋  ０となっている。
【００２２】
ＤＬＰＤＵは、可変長メッセージである。ＤＬＰＤＵは、その最初のバイトとしてフレーム制御（ＦＣ）バイトを含み、その最後の２バイトとしてフレーム・チェック・シーケンス（ＦＣＳ）チェックサムを含んでいる。ＤＬＰＤＵの長さは、可変であり、最小３バイト（ＲＴメッセージの場合）から例えばおおよそ３００バイトのジャバリミットまでである。
【００２３】
エンド・デリミタ（ＥＤ）は、ＤＬＰＤＵに続く。ＥＤは、セグメント１２上へ送信されたあらゆるＰｈＰＤＵメッセージの最後のバイトを表している。ＳＤと同様に、ＥＤは、相互補完関係にある一対の非文字データを含んでいる。この符号化方法によって、ＥＤは独特のものとなり、ＥＤとＤＬＰＤＵとの混同が生じることがない。図２に示すエンド・デリミタの列は、１  Ｎ＋  Ｎ−  Ｎ＋  Ｎ−  １  ０  １となっている。
【００２４】
また、図２は、キャリア検出信号を示している。キャリア検出信号の用途は、（ａ）到来するＰｈＰＤＵメッセージがセグメント１２上へ送出される時期、もしくは（ｂ）デバイスがセグメント１２上にメッセージを送信している時期を示すことである。
【００２５】
送信開始（ＳＯＴ）は、送信イネーブル（ＴｘＥ）がアクティブになったとき、つまり、ＰｈＰＤＵメッセージのプリアンブルがセグメント１２へ最初に送出されたときに発生する。
【００２６】
活動開始（ＳＯＡ）は、キャリア検出信号がアクティブになり、キャリア検出信号が少なくとも１ビット時間、もしくは２ビット時間（おおよそ１６〜３２μ秒）の間、安定したのちに発生する。この時間は、メッセージを受信するデバイスの内部クロックに対して、いつキャリア検出がアクティブになるかに依存する。キャリア検出信号が安定したのちに活動開始（ＳＯＡ）が発生することによって、デバイスの通信コントローラは、プリアンブルの前半で起こる可能性が非常に高いノイズ異常を無視できる。追加時間は、ビット境界との同期に用いられ、それによりセグメント１２上の短いノイズバーストが活動として誤解釈される可能性が排除される。送信メッセージの場合、送信イネーブルがいったんアクティブになると（つまり、ＰｈＰＤＵのプリアンブルがセグメント１２へ送出されると）、ＳＯＡが発生する。
【００２７】
メッセージ開始（ＳＯＭ）は、受信メッセージのＦＣバイトが検出されたときの最初のビットの始まりで発生する。
ＳＯＭ＿ｘｍｔは、メッセージ送信開始であり、送信メッセージのＦＣバイトが検出されたときの最初のビットの始まりで発生する。
【００２８】
ＳＯＭｆは、フィルタ処理された受信ＤＬＰＤＵのＳＯＭである。ＳＯＭｆは、デバイス内の通信コントローラが、到来するメッセージをフィルタ処理するか判定するのに十分な情報を検出すると発生する。
【００２９】
メッセージ終了（ＥＯＭ）は、ＥＤにおける最後のビットの終わりが受信メッセージに現れると発生する。送信終了（ＥＯＴ）は、送信メッセージにおけるＥＤの最後のビットの終わりで発生する。
【００３０】
活動終了（ＥＯＡ）は、キャリア検出信号が非アクティブになったときに発生する。ＥＯＡは、送信ＤＬＰＤＵ及び受信ＤＬＰＤＵの双方で発生する。
＜診断ツール２９＞
図３は、診断ツール２９の構成ブロック図である。診断ツール２９は、ハウジング３０と、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３１と、導体素子３２と、通信ボード３３とを備えている。通信ボード３３は、ハウジング３０内に収容され、媒体接続装置（ＭＡＵ）３４と、中央処理装置（ＣＰＵ）３６と、通信コントローラ３８と、ピーク検出器４０と、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２とを備えている。
【００３１】
ハウジング３０は、診断ツール２９をより一層携帯し易い寸法を有している。例えば、ハウジング３０は、診断ツール２９が手持ちサイズのデバイスとなるような寸法であってもよい。
【００３２】
ＬＣＤ３１は、診断ツール２９のユーザがディスプレイを外部から視認可能にハウジング３０に収容されている。ＬＣＤ３１は、診断ツール２９の操作に関連する情報をユーザに伝えるのに使用される。
【００３３】
診断ツール２９は、導体素子３２によってセグメント１２に電気的に接続される。一実施形態では、導体素子３２は、導体線もしくは導体プローブである。導体素子３２は、セグメント１２からＭＡＵ３４へ信号を供給する。ＭＡＵ３４は、セグメント１２からの信号を通信ボード３３上のハードウェアで使用可能な信号に変換する送信機である。ＭＡＵ３４は、ネットワークプロトコルの物理層の一部であり、集積回路であってもよいし、個別部品で構成されてもよい。
【００３４】
ＣＰＵ３６は、通信コントローラ３８を介して、ＭＡＵ３４に接続されている。ＣＰＵ３６は、モトローラ社製６８ＬＣ３０２、モトローラ社製Ｍｃｏｒｅ２０７５、モトローラ社製ＰｏｗｅｒＰＣ８５０、アトメル社製ＴｈｕｍｂプロセッサＡＴ９１Ｍ４０８００などといったマイクロプロセッサを基礎としたシステムである。一実施形態では、ＣＰＵ３６は、８ビット以上のプロセッサである。
【００３５】
通信コントローラ３８は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）素子であり、ＭＡＵ３４とＣＰＵ３６との間のインターフェイスとして機能する。通信コントローラ３８は、セグメント１２に接続された外部のアナログ回路との間で符号化されたマンチェスタデータの送受信を行う。通信コントローラ３８は、ＭＡＵ３４からシリアルデータを受信したのち、受信したデータを符号化し、符号化したデータをバイトに変換して、プリアンブル、ＳＤ、ＥＤ（そして、任意にＦＣＳバイト）を除去し、リンク層が読み取るメッセージデータを供給する。
【００３６】
ピーク検出器４０もまた、ＭＡＵ３４を介して、セグメント１２から信号を受信する。信号の振幅を測定することを要求されたとき、ＣＰＵ３６は、ＳＯＭの受信後に、ＣＰＵ３６とピーク検出器４０とに接続されたＡ／Ｄ変換器４２に対して、ピーク検出器４０の出力をサンプリングするように指示する。ピーク検出器４０は、ＥＯＡが検出されるまでの間、セグメント１２から受信された信号の信号振幅を保持する。ピーク検出器４０の出力は、最大信号振幅の電圧レベルに対応する整数値である。Ａ／Ｄ変換器４２は、この整数値をピーク検出器４０から受信し、受信した整数値を、セグメント１２からの信号のピーク間振幅測定値に対応する電圧測定値に変換する。信号測定値に関連する情報は、その後、ＬＣＤ３１を介して、診断ツール２９のユーザに提供されてもよい。
【００３７】
図４は、セグメント１２に接続された１つのデバイスの宛先アドレスをセグメント１２上で測定された１つの信号に関連付けるために診断ツール２９で用いられる、本発明の実施形態に係るステップのフローチャートである。この処理は、ＣＰＵ３６によって実行されるソフトウェアに組み込まれてもよいし、診断ツール２９内のハードウェアに組み込まれてもよい。一般的に、診断ツール２９は、ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされたデバイスの宛先アドレスを抽出し、次の受信信号がネットワークの最大応答時間内に受信されると、次の受信信号を、抽出した宛先アドレスと関連付ける。
【００３８】
通信コントローラ３８は、セグメント１２上のメッセージを解析し、プローブ・ノード（ＰＮ）メッセージを取得する。先述したように、ＦＣバイトは、ＤＬＰＤＵの最初のバイトであり、ＤＬＰＤＵに含まれているメッセージの種類を特定するものである。したがって、通信コントローラ３８は、ＰＮメッセージを特定するとき、ネットワーク上の各メッセージのＦＣバイトを確認する。ＰＮメッセージは、例えば、セグメント１２上で通信中のデバイスの最大応答時間などに関連するネットワーク設定を含んでいる。通信コントローラ３８は、ＰＮメッセージからネットワーク設定を抽出する（ステップ５０）。そして、通信コントローラ３８は、通信トークンを保持しているデバイスの最大応答時間をネットワーク設定から算出する（ステップ５１）。
【００３９】
ＬＡＳ２０は、セグメント１２上で通信を行うようにデバイスをスケジューリングするとき、パス・トークン（ＰＴ）メッセージを介して、セグメント１２上のこのデバイスに通信トークンを転送する。次に通信を行うようにスケジューリングされたデバイスとは、ＬＡＳ２０からＰＴメッセージを受信したデバイスのことである。上述のように、ＰＴメッセージは、ＰＴ  ＤＬＰＤＵの２番目のバイトに符号化された、次に通信を行うようにスケジューリングされたデバイスの宛先アドレスを有している。通信コントローラ３８は、セグメント１２を監視し、次のＰＴメッセージを検出する（ステップ５２）。次のＰＴメッセージが検出されると、通信コントローラ３８は、このＰＴメッセージを解析し、次に通信を行うようにスケジューリングされたデバイスの宛先アドレスを取り出す（ステップ５３）。そして、応答タイマが最大応答時間に設定される（ステップ５４）。一実施形態では、応答タイマは、通信コントローラ３８に含まれ、ＣＰＵ３６によって設定される。
【００４０】
最大時間内にＬＡＳ２０が次の信号を受信すると（ステップ５５）、次の受信信号の特性がＡ／Ｄ変換器４２によって測定される（ステップ５６）。測定された信号の特性の１つは、振幅であり、振幅は、Ａ／Ｄ変換器４２によってピーク検出器４０からサンプリングされる。先述のように、振幅は、測定されたピーク間（ｐ−ｐ）のことであり、デバイス信号の正方向の最大振幅と負方向の最大振幅との間の差である。デバイス信号の振幅は、正常時には、約２５０ｍＶｐ−ｐ〜約１．２Ｖｐ−ｐの範囲である。この正常範囲外の振幅測定値は、デバイスに問題が生じていることの指標となり得る。例えば、セグメント１２上のデバイス内にあるコンデンサや抵抗器、マイクロチップなどの部品の故障は、デバイス信号の振幅を正常範囲外に逸脱させ得る。振幅測定値が正常な振幅範囲外にある場合、問題が生じている可能性のあるデバイスがこの信号を供給している旨を診断ツール２９のユーザに警告することが重要である。
【００４１】
ＰＴメッセージを受信しているデバイスが次に通信を行うようにスケジューリングされるので、セグメント１２上で測定される次の信号は、ＰＴメッセージを受信しているこのデバイスからの信号であると予想される。セグメント１２上で測定される次の信号が最大時間内に受信されると、通信コントローラ３８は、測定された信号をＰＴメッセージから取り出された宛先アドレスと関連付ける（ステップ５７）。そして、ＣＰＵ３６は、診断ツール２９のユーザに測定値を通知する（ステップ５８）。一実施形態では、診断ツール２９のユーザは、ＬＣＤ３１上で信号測定値を視認する。さらに、複数の振幅測定値のいずれかが正常な振幅範囲外にある場合、診断ツール２９は、問題が生じている可能性のあるデバイスをユーザに警告する出力を生成する。一実施形態では、診断ツール２９は、ＬＣＤ３１上に文字表示を行い、測定された振幅が正常範囲外である旨をユーザに示す。
【００４２】
診断ツール２９が別の測定を行う場合には（ステップ５９）、通信コントローラ３８は、次のＰＴメッセージがないかセグメント１２を監視する（ステップ５２）。診断ツール２９が別の測定を行わない場合には、測定処理は終了される（ステップ６０）。セグメント１２上で測定される次の信号が最大時間内に受信されなかった場合には、測定された信号は、ＰＴメッセージから取り出された宛先アドレスとは関連付けられない（ステップ６１）。
【００４３】
図５Ａは、次にスケジューリングされたデバイスが最大応答時間内に応答したときの１つの信号の測定値を図示している時系列図である。縦軸上に電圧が示され、横軸上に時間が示されている。
【００４４】
ＬＡＳ２０は、時間６４の間にてＰＮメッセージ信号を送信する。ＰＮメッセージには、例えば、セグメント１２上で通信中のデバイスの最大応答時間などに関連したネットワーク設定が含まれている。ネットワーク設定は、通信コントローラ３８によってこの信号から抽出される。次に、ＬＡＳ２０は、時間６６の間にてＰＴメッセージ信号をセグメント１２に接続された１つのデバイス（例えば、デバイス２４）に送信する。デバイス２４がこのＰＴメッセージ信号を受信したとき、デバイス２４は、時間６８の間にてリターン・トークン（ＲＴ）信号をＬＡＳ２０に送信する。時間６８の間の信号が通信コントローラ３８に検出されると、時間６８の間の信号の測定がＡ／Ｄ変換器４２によって時間７０の間に行われる。一実施形態では、時間７０の間における信号測定は、時間６８の終了時おける信号に対して行われる。この時点で示されているのは、診断ツール２９が信号を検出してから測定処理を開始するのに要する時間からなる測定である。
【００４５】
測定が行われ、宛先アドレスが信号測定値と関連付けられた後、ＬＡＳ２０は、時間７２の間にＰＴメッセージ信号をセグメント１２に接続された他の１つのデバイス（例えば、デバイス２６）に送信する。デバイス２６は、時間７４の間にＤＬＰＤＵ信号でＬＡＳ２０に対して応答し、このＤＬＰＤＵの信号測定は、時間７６の間に行われる。このＤＬＰＤＵは、ＰＴメッセージに対して応答するためのＲＴ信号を含んでいる。また、このＤＬＰＤＵは、デバイス２６の動作に関連するデータを含んでいる。
【００４６】
時間７６の間における信号測定値がデバイス２６の宛先アドレスと関連付けられた後、ＬＡＳ２０は、時間７８の間にＰＴメッセージ信号をセグメント１２に接続された他の１つのデバイス（例えば、デバイス２８）に送信する。時間８０の間に、デバイス２８は、ＬＡＳ２０に対してＤＬＰＤＵ信号で応答する。このＤＬＰＤＵの信号測定値は、時間８２の間に取得される。図５Ａに図示されている複数の信号は、セグメント１２上の複数のデバイスが個別の信号特性を有しているので、異なる振幅を有してもよい。
【００４７】
図５Ｂは、次にスケジューリングされたデバイスが最大応答時間内に応答しなかったときの１つの信号の測定値を図示している時系列図である。縦軸上に電圧が示され、横軸上に時間が示されている。
【００４８】
ＬＡＳ２０は、時間８８の間にＰＮメッセージ信号を送信する。ＰＮメッセージには、例えば、セグメント１２上で通信中のデバイスの最大応答時間などに関連したネットワーク設定が含まれている。ネットワーク設定は、通信コントローラ３８によってこの信号から抽出される。次に、ＬＡＳ２０は、時間９０の間にてＰＴメッセージ信号をセグメント１２に接続された１つのデバイス（例えば、デバイス２４）に送信する。デバイス２４がこのＰＴメッセージ信号を受信したとき、デバイス２４は、時間９２の間にてＲＴ信号をＬＡＳ２０に送信する。この信号が通信コントローラ３８に検出されると、時間９４の間の信号の測定値が取得される。
【００４９】
時間９６の間のＰＴメッセージ信号がセグメント１２に接続された他の１つのデバイス（例えば、デバイス２６）に送信されたとき、デバイス２６がこのＰＴメッセージに応答する前に最大応答時間が経過する（ステップ９８）。デバイスがＰＴメッセージに応答しないときというのは、デバイスがセグメント１２上において通信動作中でないことの指標となる。このため、この信号が送信される前に最大応答タイマが失効した場合、診断ツール２９は、信号の測定値を取得しない。タイマが経過した後、セグメント１２上で次に通信を行うようにスケジューリングされたデバイス（例えば、デバイス２８）には、時間１００の間にＰＴメッセージが送信される。時間１０２の間に、デバイス２８は、ＬＡＳ２０に対してＤＬＰＤＵ信号で応答する。このＤＬＰＤＵの信号測定値は、時間１０４の間に取得される。
【００５０】
セグメント１２上で測定された１つの信号をセグメント１２に接続された１つのデバイスの宛先アドレスと関連付けることは多くの用途を有している。例えば、診断ツール２９は、１つのデバイス信号を測定し、その測定値とともに、信号の送信元であるデバイスのアドレスをユーザに提供してもよい。また、ユーザには、信号の送信元であるデバイスの説明も提供してもよい。測定された信号が正常なネットワーク振幅範囲外に逸脱している場合、ユーザは、直ちに、不具合のあるデバイスを特定するために、測定された信号の送信元を把握する。
【００５１】
さらに、信号が最大応答時間内に受信されたときというのは、デバイスがセグメント１２上で通信動作中であることを示している。セグメント１２上で通信動作中のデバイスの動的なリストであって、動作中の各デバイスの宛先アドレスを含むリストが生成されてもよい。他方、信号が最大時間内に受信されなかった場合というのは、デバイスがネットワーク上で通信動作中でないことを示している。このため、このデバイスが通信動作中のデバイスのリスト上に存在する場合には、このデバイスの宛先アドレスをこのリストから削除してもよい。
【００５２】
要約すると、オシロスコープを用いて、ネットワーク上で通信中の複数のデバイスを１つの信号と容易に関連付けることはできない。以前より、オシロスコープを用いることで、ネットワーク上で通信中の複数のデバイスを特定し、どのデバイスが問題を有しているのかを特定することは困難である。本発明は、ネットワーク上の１つの信号をこのネットワークに接続された複数の通信デバイスのうちの１つと関連付ける方法である。ネットワーク上で次に通信を行うようにスケジューリングされた、動作中の通信デバイスの宛先アドレスがまず特定される。次の信号が最大応答時間内に受信された場合には、この信号はデバイスの宛先アドレスと関連付けられる。次の信号が受信される前にタイマが失効した場合には、この信号は、宛先アドレスと関連付けされない。
【００５３】
本発明は、好ましい実施形態を参照しながら説明されているが、当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、形態の変更及び詳細な変更が可能であることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】通信媒体セグメント上のデバイス間のディジタル通信を行うプロセス制御システムの図面である。
【図２】図１のプロセス制御システムにおけるデバイス間の通信のためのメッセージフォーマットを示す。
【図３】図１に示された診断ツールの構成ブロック図である。
【図４】１つの信号をネットワーク上で通信中の１つのデバイスと関連付けるための、本発明に係るフローチャートである。
【図５Ａ】次にスケジューリングされたデバイスが最大応答時間内に応答したときにおける、本発明に係る、１つの信号の測定と１つの信号の処理とを図示している時系列図である。
【図５Ｂ】次にスケジューリングされたデバイスが最大応答時間内に応答しなかったときにおける、本発明に係る、１つの信号の測定と１つの信号の処理とを図示している時系列図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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