(57)【要約】  本発明は、オートメーションシステム（１）のフィールド面（２０）において配置するためのフィールドデバイスとして設計された外部のデータインフラ（４）へ、オートメーションシステム（１）のオートメーション処理の処理データを送信するための接続ユニット（１００）に関する。  前記接続ユニット（１００）は、フィールドバスモジュール（１１０）、ネットワークモジュール（１３０）、およびインタフェースモジュール（１２０）を備える。  前記フィールドバスモジュール（１１０）は、フィールドバス（１０２）と接続可能であり、前記処理データを、フィールド結線（２５）を介して前記オートメーション処理に接続される信号ユニット（４０、４１、４２、４３）を用いて、前記フィールドバス（１０２）を介して交換するように設計されている。  前記ネットワークモジュール（１３０）は、外部のデータネットワーク（７）と接続可能であり、前記処理データを、前記外部のデータネットワーク（７）を介して前記外部のデータインフラ（４）と交換するように設計されている。  前記インタフェースモジュール（１２０）は、前記ネットワークモジュール（１３０）および前記フィールドバスモジュール（１１０）へ接続されている。
2019515375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オートメーションシステム（１、２、３）のオートメーション処理の処理データを外部のデータインフラ（４）へ送信するための接続ユニット（１００）であって、
前記接続ユニット（１００）は、前記オートメーションシステム（１、２、３）のフィールドレベル（２０）上の配置のためのフィールド装置として構成され、
フィールドバスモジュール（１１０）、ネットワークモジュール（１３０）、およびインタフェースモジュール（１２０）、を備え、
前記フィールドバスモジュール（１１０）は、フィールドバス（１０２）と接続可能であり、前記処理データを、前記フィールドバス（１０２）を介して、フィールド結線（２５）を介して前記オートメーション処理に接続される信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）と交換するように構成されており、
前記ネットワークモジュール（１３０）は、外部のデータネットワーク（７）と接続可能であり、前記処理データを、前記外部のデータネットワーク（７）を介して前記外部のデータインフラ（４）と交換するように構成されており、かつ、その場合、入力処理データを前記外部のデータインフラ（４）へ送信するため、および、前記外部のデータインフラ（４）から出力処理データを取り出すために前記データネットワーク（７）を使用し、
前記インタフェースモジュール（１２０）は、前記フィールドバスモジュール（１１０）と前記ネットワークモジュール（１３０）との間における前記処理データの交換のため、前記ネットワークモジュール（１３０）および前記フィールドバスモジュール（１１０）と接続されており、
前記インタフェースモジュール（１２０）は、前記ネットワークモジュール（１３０）と前記外部のデータインフラ（４）との間の前記処理データの交換を、自律的に促すように構成されている、接続ユニット。
【請求項２】
前記入力処理データは、前記オートメーション処理の状態または物理パラメータを示し、前記出力処理データは、前記オートメーション処理の状態または物理パラメータを示す、請求項１に記載の前記接続ユニット（１００）。
【請求項３】
前記インタフェースモジュール（１２０）は送信モジュール（１２４）を備え、前記送信モジュール（１２４）は、前記入力処理データを含むネットワークメッセージの発信を促すために、前記ネットワークモジュール（１３０）を介して送信チャンネル（１３４）を開放することにより、前記入力処理データの送信を促すように構成されている、請求項１または２に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項４】
前記送信モジュール（１２４）は、前記ネットワークメッセージの受信器へ配信するために、前記入力処理データと共に前記ネットワークメッセージを、前記外部のデータインフラ（４）のメッセージ配信モジュール（５）へ転送するように構成されている、請求項３に記載の前記接続ユニット（１００）。
【請求項５】
前記メッセージ配信モジュール（５）は、メッセージ指向ミドルウェアとして動作し、前記送信モジュール（１２４）は、パブリッシャとして動作する、請求項４に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項６】
前記インタフェースモジュール（１２０）は、受信モジュール（１２５）を備え、
前記受信モジュール（１２５）は、前記出力処理データを含むネットワークメッセージの受信を促すため、前記ネットワークモジュール（１３０）を介して受信チャンネル（１３５）を開放することにより、前記出力処理データの受信を促すように構成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項７】
前記受信モジュール（１２４）は、前記外部のデータインフラ（４）のメッセージ配信モジュール（５）から、前記出力処理データと共に前記ネットワークメッセージを取り出すように構成されている、請求項６に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項８】
前記メッセージ配信モジュール（５）は、メッセージ指向ミドルウェアとしてふるまい、前記受信モジュール（１２４）は、サブスクライバとして動作する、請求項７に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項９】
前記接続ユニット（１００）のタイムクリティカルモジュールを実行させるためのリアルタイムシステム（１０４）、および非タイムクリティカルモジュールを実行させるためのアプリケーションシステム（１０６）を有する接続ユニットであって、
前記リアルタイムシステム（１０４）は、前記インタフェースモジュール（１２０）および前記フィールドバスモジュール（１１０）を備え、前記アプリケーションシステム（１０６）は、前記ネットワークモジュール（１３０）を備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項１０】
前記インタフェースモジュール（１２０）は、周期的に、および／または前記接続ユニット（１００）に格納されるイベントが発生したときに、前記処理データの交換を促すように構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項１１】
前記フィールドバスモジュール（１１０）は、前記処理データを、前記フィールドバス（１０２）を介して、周期的に、前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）と交換するように構成されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項１２】
前記フィールドバスモジュール（１１０）は、前記フィールドバス（１０２）に接続される前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）のポーリング(polling)を促すように、および前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）に関連する構成データが利用可能となるように構成されている、構成モジュール（１１４）を備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項１３】
サーバモジュール（１４０）を有する接続ユニットであって、
前記サーバモジュール（１４０）は前記ネットワークモジュール（１３０）に接続され、前記接続ユニット（１００）の構成データが、前記外部のデータネットワーク（７）を介して前記ネットワークモジュール（１３０）に接続される外部のコンピュータ（８）のアクセスモジュール（９）にとって利用可能となるように構成されており、
前記接続ユニット（１００）は、前記構成データに基づいて、前記フィールドバスモジュール（１１０）、および／または前記フィールドバス（１０２）、および／または前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）、および／または前記インタフェースモジュール（１２０）が、構成されるように構成されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項１４】
変換モジュール（１２２）を有する接続ユニットであって、
前記フィールドバスモジュール（１１０）は、前記フィールドバス（１０２）を介してフィールドバスデータフォーマットで前記処理データを交換するように構成されており、
前記ネットワークモジュール（１３０）は、前記外部のデータネットワーク（７）を介してネットワークデータフォーマットで前記処理データを送信するように構成されており、
前記変換モジュール（１２２）は、前記処理データを、前記フィールドバスデータフォーマットと前記ネットワークデータフォーマットとの間で変換するように構成されている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項１５】
前記フィールドバス（１０２）を介した受信の後、および前記外部のデータネットワーク（７）を介した送信の前に、前記処理データをバッファ記憶するように構成されているメモリモジュール（１５０）を有する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）。
【請求項１６】
前記オートメーションシステム（１、２、３）のオートメーション処理の処理データを、外部のデータインフラ（４）へ送信するための請求項１から１５のいずれか１項に記載の接続ユニット（１００）と、信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）とを有する、オートメーションシステム（１、２、３）をフィールドレベル（２０）において配置するモニタリングシステム（３０、３１）であって、
前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）はフィールド結線（２５）を介して前記オートメーション処理へ接続するように構成されており、
前記処理データの交換の目的のために、前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）のフィールドバスインタフェース（４５）は、フィールドバス（１０２）を介して前記接続ユニット（１００）に接続されるように構成されている、モニタリングシステム（３０、３１）。
【請求項１７】
前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）の前記フィールド結線（２５）は、さらなるフィールドバスインタフェース（５２）として構成されており、
前記さらなるフィールドバスインタフェース（５２）は、インストレーションフィールドバス（１４）において交換されるインストレーションフィールドバスデータを処理データと同時に記録するため、前記オートメーションシステム（１、２、３）の前記インストレーションフィールドバス（１４）に接続されるように構成されている、請求項１６に記載のモニタリングシステム（３０、３１）。
【請求項１８】
オートメーションシステム（１、２、３）のオートメーション処理にフィールド結線（２５）を介して接続される信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）と、外部のデータインフラ（４）との間における前記オートメーションシステム（１、２、３）の処理データの送信のための接続ユニット（１００）を有する前記オートメーションシステム（１、２、３）の操作方法であって、
フィールドバス（１０２）を介して、前記接続ユニット（１００）と前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）との間で前記処理データを交換するステップと、
前記接続ユニット（１００）によって、外部のデータネットワーク（７）を介して、前記接続ユニット（１００）と前記外部のデータインフラ（４）との間において前記処理データの交換を自律的に促すステップであって、
前記処理データの交換を、前記接続ユニット（１００）による前記処理データを含むネットワークメッセージの提供、および／または取り出しによって促すステップと、を含むオートメーションシステムの操作方法。
【請求項１９】
前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）において、前記オートメーションシステム（１、２、３）によって実行される前記オートメーション処理の状態を示す入力処理データを作成するステップと、
前記処理データの交換の一部として、前記入力処理データを、前記フィールドバス（１０２）を介して前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）から前記接続ユニット（１００）へと処理データとして送信するステップと、
前記処理データの交換の一部として、前記処理データを、前記外部のデータネットワーク（７）を介して前記接続ユニット（１００）から前記外部のインフラ（４）へと送信するステップと、
をさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）が、前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）に接続されるインストレーションフィールドバス（１４）において循環しているインストレーションフィールドバスデータを同時に記録するステップと、
前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）における前記オートメーション処理の状態を示す前記入力処理データとして同時に記録される前記インストレーションフィールドバスデータを提供するステップと、をさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記外部のデータインフラ（４）が、出力処理データを処理データとして提供するステップと、
前記外部のデータネットワーク（７）を介する前記処理データの交換の一部として、前記接続ユニット（１００）が、前記外部のデータインフラ（４）から前記出力処理データを、取り出すステップと、をさらに含む請求項１８から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記フィールドバス（１０２）を介する前記処理データの交換の一部として、前記接続ユニット（１００）から前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）へ、前記出力処理データを送信するステップと、
前記信号ユニット（４０、４１、４２、４３、５０）が、前記出力処理データに基づいて前記オートメーション処理に影響を与えるステップと、をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記接続ユニット（１００）によって取り出された前記出力処理データに基づいて、前記接続ユニット（１００）の構成を適応させるステップ、をさらに含む請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記外部のデータインフラ（４）が、処理データとして出力処理データを提供するステップと、
前記オートメーションシステム（１、２、３）の制御ユニット（１２）が、前記外部のデータインフラ（４）から前記出力処理データを取り出すステップと、
前記制御ユニット（１２）が、前記出力処理データに基づいて前記オートメーション処理に影響を与えるステップと、をさらに含む請求項１８から２３に記載のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、オートメーションシステムであって、オートメーションシステムのための接続ユニットおよびオートメーションシステムの運用方法を有するオートメーションシステムのための接続ユニットに関する。
【０００２】
本願は、２０１６年４月２２日に出願された、“Connecting unit, monitoring system and method for operating an automation system”と題される、ドイツ国特許出願ＤＥ１０２０１６１０７４９１．８に基づき優先権を主張する。優先権主張出願ＤＥ１０２０１６１０７４９１．８の開示内容は、明示的に本願にも援用される。
【０００３】
概して、本発明は、外部のデータインフラのオートメーションシステムの接続に関する。本発明は、産業オートメーション、具体的には、建設および空調オートメーション、ステージ技術、エネルギー技術、または交通管理技術のためのオートメーションシステムにおいて使用され得る。産業オートメーションの文脈において、前記オートメーションシステムは、例えば、印刷、包装機械、または化学処理を実行する設備を制御し得、建設オートメーションの文脈においては、例えば、加熱および換気システム、太陽光保護(solar protection)システムまたはビルのアクセスシステムを制御し得る。オートメーションシステムは、エネルギー技術、特に風力設備、光起電力システム、バイオマス発電所、またはエネルギー記録システムにおいて使用され得る。本明細書で引用される例は、決定的なリストとみなされる事を意図されておらず、本発明の保護の範囲を限定しない。
【０００４】
オートメーションシステムは、オートメーション処理を制御するために使用される。オートメーション処理は、通常、前記オートメーション処理の状態を特徴づける入力データを読み込む(reading)ステップを含み、センサによって得られる計測値に基づく。前記センサは、例えば、スイッチ、温度センサ、圧力センサ、または光障壁(light barriers)として構成され得る。前記入力データは、温度の値、圧力の値、または前記センサによって計測されるスイッチング状態を含む。前記入力データは、通常前記オートメーションシステムの制御ユニットによって、前記オートメーション処理を制御するために使用される出力データを生成するための基礎を形成する。前記出力データは、通常、前記オートメーションシステムのアクチュエータのための制御値を示す。前記アクチュエータは、例えば、リレー、モーター、または弁として構成され得る。前記制御値は、モーター電流、モーター速度、スイッチング電圧、またはスイッチング電流を含み得る。
【０００５】
前記計測値は、通常、入力信号の形態で前記センサから信号ユニットによって読み込まれ、前記信号ユニットにおける入力データへと変換される。同様に、前記信号ユニットは、前記出力データを制御値へと変換し、出力信号として前記制御値を前記アクチュエータへと出力する。前記入力および出力信号は、フィールド信号としても一般的に言及され得る。前記フィールド信号は、例えば、電圧信号、電流信号、デジタルデータ信号、または調整(regulated)電流および調整電圧であり得る。
【０００６】
前記信号ユニットは、前記センサおよびアクチュエータを接続させるための、ならびに前記フィールド信号の入力または出力のための、フィールド結線を有する。それらは通常、データライン、例えばフィールドバスを介してオートメーションシステムの制御ユニットへ接続される。前記データラインは、さらなる処理のため信号ユニットから制御ユニットへ入力データとして読み込まれた当該計測値を送信するため、および信号ユニットへ出力データとして制御ユニットによって提供された制御値を転送するために使用される。そのような場合、信号ユニットは、データラインとフィールド信号とを循環する、入力と出力データとの間の変換を実行するように構成される。
【０００７】
オートメーションシステムは、フィールドレベルと、制御レベルとに分けられる。前記フィールドレベルは、処理（換言すれば、制御されるインストレーション、機械、または他の技術的施設）の上または近傍に通常近接して配置されるオートメーションシステムのコンポーネントの全て、を備える。また、前記オートメーションシステムは、入力データおよび出力データの変換または転送、ならびにフィールド信号の変換または転送に使用される。特に、前記フィールドレベルは、信号ユニット、ならびに当該信号ユニットおよびセンサへ接続されるアクチュエータを備える。前記制御レベルは、制御ユニット、およびフィールドレベルにおいて入手される制御データを受信し、フィールドレベル上への出力のために出力制御データを生じさせる(produce)ためにそれらを処理する、他の全ての制御ユニットを備える。前記フィールドレベルおよび前記制御レベルは、通常、１つ以上のデータラインによって互いに接続される。
【０００８】
オートメーションシステムの制御ユニットは、オートメーション処理の制御のために入力および出力データを処理すること、およびオートメーションシステムから外部のデータインフラへと入力および出力データを転送することが可能である。外部のデータインフラは、「クラウド」として知られる、データに基づくサービスを提供するコンピュータシステムであってもよい。データに基づくサービスは、後の使用もしくは評価またはデータの解析のための、データのストレージを含み得る。これは、例えば、オートメーションシステムの温度または他の物理パラメータなどのエネルギー消費を記録可能にする。
【０００９】
制御ユニットにおけるストレージ、および入力および出力データの解析に比べて、外部のデータインフラへ転送することは、当該データのストレージおよび解析に制御ユニットのハードウェア資源を必要とせずに、当該データまたはその解析の結果を外部のデータインフラへと同様に接続される他のユニットへ転送できる、という利点をもたらす。さらに、分散型(distributed)配置における１つ以上のオートメーションシステムの複数の制御ユニットからのデータは、外部のデータインフラにおいて集合され、および組み合わされ得る。
【００１０】
外部のデータインフラのコンピュータシステムは、ローカルエリアネットワークおよび／またはプライベートエリアネットワークを介して、また他には、例えばインターネットのように世界規模のデータネットワーク、および／または本質的にパブリックなデータネットワークを介して、オートメーションシステムへと接続され得る。インターネットを介してアクセス可能な外部のデータインフラは、特に、様々なインターネット企業によって、クラウドとして提供される。
【００１１】
オートメーションシステムの外部のデータネットワークへの接続には、入力および出力データを転送するために使用される制御ユニットの計算能力が求められ、前述の計算能力は、オートメーション処理の現実的な制御に対し利用可能ではない。
【００１２】
本発明の目的は、外部のデータインフラへのオートメーションシステムの接続を向上可能にすることである。
【００１３】
これらの目的は、当該独立クレームに記載の、接続ユニット、モニタリングシステム、およびオートメーションシステムの動作のための方法によって達成される。さらなる利点を有する実施形態は、当該従属クレームのそれぞれにおいて特定される。
【００１４】
外部のデータインフラへ、オートメーションシステムのオートメーション処理の処理データを送信するための接続ユニットは、オートメーションシステムのフィールドレベル上に配置されるためのフィールドデバイスとして構成される。前記接続ユニットは、フィールドバスモジュール、ネットワークモジュール、およびインタフェースモジュールを備える。前記フィールドバスモジュールは、フィールドバスへ接続可能であり、また、前記フィールドバスモジュールは、フィールド結線を介してオートメーション処理へと接続される信号ユニットを用いるフィールドバスを介して前記処理データを交換するように構成される。前記ネットワークモジュールは、外部のデータネットワークへと接続可能であり、また、外部のデータネットワークを介して処理データを外部のデータインフラと交換するように構成される。前記インタフェースモジュールは、フィールドバスモジュールとネットワークモジュールとの間の処理データの交換のため、ネットワークモジュール、およびフィールドバスモジュールへと接続され、ネットワークモジュールと外部のデータインフラとの間の処理データの交換を自律的に促すように構成される。
【００１５】
接続ユニットが外部のデータインフラとの処理データの交換を自律的に促した結果、処理データの交換は、具体的には、オートメーション処理の制御から独立して達成され得る。処理データの交換は、オートメーションシステムの制御ユニットから独立して、また、オートメーションシステムにおける他の全ての制御ユニットから独立して、達成されることもできる。これは、有利なことに、外部のデータインフラへの処理データの送信のために、オートメーション処理を制御するためのリソース、具体的には制御ユニットの計算能力、が使用されないということを意味する。
【００１６】
接続ユニットがフィールドデバイスとして構成されるため、接続ユニットは、オートメーション処理を制御するために論理的に処理データを結合させることなしには、処理データを殆ど転送しない。これは、接続ユニット、および信号ユニット、を備えるモニタリングシステムならびにオートメーション処理の制御は、有利なことに、互いに独立に機能するように構成され得るということを意味する。これは、接続ユニットまたは外部のデータインフラにおいて外乱事象が有る場合の、オートメーション処理の制御のセーフティクリティカルな故障(safety-critical failure)を潜在的に回避させる。
【００１７】
接続ユニットが外部のデータネットワークによる処理データの交換を自律して促した結果として、接続ユニットは、有利なことに、処理データを、接続ユニットからデータ接続を介して発する外部のデータインフラと、閉鎖的に交換し得る。これにより、接続ユニットと外部のデータネットワークとの間のファイヤウォールという手段によってオートメーションシステムの保護は容易になる。
【００１８】
接続ユニットの一展開において、インタフェースモジュールは、処理データを周期的に、および／または接続ユニットに格納されるイベントが発生したときに、処理データの交換を促すように構成される。接続ユニットの一展開において、フィールドバスモジュールは、信号ユニットを用いフィールドバスを介して周期的に処理データを交換するように構成される。これにより、当該フィールドバスを介する処理データの交換と、外部のデータインフラを介する処理データの交換と、を一時的に分離することが可能になる。具体的には、外部のデータネットワークを介して送信される処理データの容量は、外部のデータネットワークへの接続ユニットのアクセスのバンド幅へ一致させられることが可能であり、例えば、フィールドバスを介して交換される処理データの容量と比較して減少させられ得る。
【００１９】
接続ユニットの一展開において、フィールドバスモジュールは、フィールドバスへ接続される信号ユニットのポーリング(polling)を促し、および当該信号ユニットに関連する構成(configuration)データを利用可能にするように構成される、構成モジュールを備える。これにより、有利なことに、接続ユニットによって、構成データの自動化されたポーリングおよび提供(provision)が可能になる。
【００２０】
接続ユニットの一展開は、ネットワークモジュールへ接続され、接続ユニットの構成データを、外部のデータネットワークを介してネットワークモジュールへ接続される外部のコンピュータのアクセスモジュールに利用可能にするように構成される、サーバモジュールを有する。接続ユニットは、構成データに基づき、フィールドバスモジュールおよび／またはフィールドバスおよび／または信号ユニットおよび／またはインタフェースモジュールを、構成するように構成される。これにより、接続ユニットおよび信号ユニットの構成は、外部のデータネットワークを介して単純な方法で確認され、変更される。
【００２１】
接続ユニットの一展開において、フィールドバスモジュールは、当該フィールドバスを介するフィールドバスデータフォーマットにおいて処理データを交換するように構成され、ネットワークモジュールは、外部のデータネットワークを介するネットワークデータフォーマットにおいて処理データを送信するように構成される。前記接続ユニットは、前記フィールドバスデータフォーマットと、前記ネットワークデータフォーマットとの間で前記処理データを変換するように構成される変換モジュールを有する。結果として、有利なことに、処理データがフィールドバスおよび外部のデータネットワークを介して送信される、各々の場合に対して、異なるデータフォーマットの使用が可能である。具体的には、前記フィールドバスを介する処理データは、バイナリデータフォーマットで、外部のデータネットワークを介する処理データは、プレーンテキスト(plain-text)データフォーマットで送信され得る。
【００２２】
前記接続ユニットの一展開は、前記フィールドバスを介する受信の後、および前記外部のデータネットワークを介する発信の前に、前記処理データを、バッファ記憶するように構成されているメモリモジュールを有する。これにより、有利なことに、前記処理データを、前記接続ユニットと、前記外部のデータインフラとの間の前記データ接続の終了イベントにおいて、接続ユニットへバッファ記憶することが可能であり、ならびに、前記データ接続の回復の後、前記外部のデータインフラへ集合して発信することが可能である。前記接続ユニットの一展開において、前記インタフェースモジュールは、送信モジュールを備え、当該送信モジュールは、前記処理データを含むネットワークメッセージを発信するため、前記ネットワークモジュールを介する送信チャンネルを開放することによって前記処理データの交換を促すように構成される。
【００２３】
前記接続ユニットの一展開において、前記インタフェースモジュールは、受信モジュールを有し、当該受信モジュールは、前記処理データを含むネットワークメッセージを取り出すため、前記ネットワークモジュールを介する受信チャンネルを開放することによって前記処理データの交換を促すように構成される。
【００２４】
前記接続ユニットが前記送信チャンネルおよび前記受信チャンネルの開放という手段によって前記処理データの交換を促した結果として、前記接続ユニットと前記外部のインフラとの間での前記処理データの自律した交換を実現することは、有利なことに、単純なである。ネットワークメッセージという手段による前記処理データの交換により、前記接続ユニットと前記外部のデータインフラとの間の、プラットフォームに依存せず(platform-independent)、また一時的に分離されている、前記処理データの交換（例えば、例えば外部のデータネットワークにおけるメッセージ分配モジュールの使用）が可能となる。
【００２５】
一展開において、前記接続ユニットは、リアルタイムシステムおよびアプリケーションシステムを有し、前記リアルタイムシステムは前記インタフェースモジュールおよび前記フィールドバスモジュールを備え、前記アプリケーションシステムは前記ネットワークモジュールを備える。前記リアルタイムシステムは、リアルタイム環境を提供し得、例えば、タイムクリティカル(time-critical)な処理の決定性(deterministic)実行を可能にする。前記アプリケーションシステムは、実行タイミングがクリティカルではないモジュールの全てを備え得る。前記接続ユニットにおけるリアルタイムシステムおよびアプリケーションシステムの使用は、前記外部のデータネットワークを介する前記処理データの交換が、前記フィールドバスを介する前記処理データの前記送信から一時的に分離されることを可能にする。さらに、前記フィールドバスを介する前記処理データの前記送信のため、実行にリアルタイム環境が前提とされる、フィールドバスプロトコルの使用が可能である。
【００２６】
オートメーションシステムのフィールドレベル上の配置のためのモニタリングシステムは、外部のデータインフラへの前記オートメーションシステムのオートメーション処理の処理データの送信のための接続ユニット、および信号ユニット、を備える。前記信号ユニットは、フィールド結線を介する前記オートメーション処理へ接続されるように構成される。前記処理データの交換のため、前記信号ユニットのフィールドバスインタフェースは、フィールドバスを介して前記接続ユニットへ接続されるように構成される。
【００２７】
前記モニタリングシステムの一展開において、前記信号ユニットの前記フィールド結線は、さらなるフィールドバスインタフェースとして構成される。前記さらなるフィールドバスインタフェースは、処理データとしてインストレーションフィールドバス上で交換されるインストレーションフィールドバスデータを、同時に記録する(log)ため、当該オートメーションシステムのインストレーションフィールドバスへ接続されるように構成される。これにより、有利なことに、前記オートメーションシステムの制御ユニットの計算能力に束縛を課すことなしに、前記インストレーションフィールドバスデータは、前記接続ユニットを介して前記外部のデータインフラへ、処理データとして転送可能である。
【００２８】
信号ユニットであって前記オートメーションシステムのオートメーション処理へフィールド結線を介して接続される信号ユニットと、外部のデータインフラとの間で前記オートメーションシステムの処理データを送信するための接続ユニットを有するオートメーションシステムの操作方法は、フィールドバスを介して前記接続ユニットと前記信号ユニットとの間で前記処理データを交換するステップを含む。
【００２９】
さらに、前記方法は、外部のデータネットワークを介する、前記接続ユニットと前記外部のデータインフラとの間の前記処理データの交換を、前記接続ユニットが自律的に促すステップを含む。
【００３０】
前記方法の一展開において、前記処理データの交換は、前記接続ユニットによる前記処理データを含むネットワークメッセージの読出しによって、および／または提供によって促されるステップと、を含む。
【００３１】
前記方法の一展開は、前記信号ユニットにおいて、前記オートメーションシステムによって実行される前記オートメーション処理の状態を示す入力処理データを作成するさらなるステップを含む。
【００３２】
さらに、前記方法は、前記フィールドバスを介する前記処理データの交換の一部として、前記信号ユニットから前記接続ユニットへ処理データとして前記入力処理データを送信させるステップと、前記外部のデータネットワークを介する前記処理データの交換の一部として、前記接続ユニットから前記外部のインフラへ前記処理データを送信させるステップと、をさらに含む。
前記外部のデータインフラへの前記処理データの前記送信により、前記処理データは前記外部のデータインフラにおいて格納され、解析され、またはさらに処理されることが可能になり、ならびに、前記処理データまたは前記解析の結果は、さらなる計算ユニットに（具体的には携帯デバイスに）、前記外部のデータネットワークを介して利用可能になる。
【００３３】
前記方法の一展開は、前記信号ユニットが、前記信号ユニットへ接続されるインストレーションフィールドバス上で循環しているインストレーションフィールドバスデータを同時に記録するステップと、前記信号ユニットにおける前記オートメーション処理の状態を示す前記入力処理データと同時に記録される、前記インストレーションフィールドバスデータを提供するステップと、を含む。
【００３４】
前記方法の一展開は、前記外部のデータネットワークを介する前記処理データの交換の一部として、前記外部のデータインフラが、出力処理データを処理データとして提供するステップと、前記接続ユニットは、前記外部のデータインフラから前記出力処理データを取り出すステップと、を含む。
【００３５】
そのような方法により、有利なことに、前記外部のデータネットワークを介する前記外部のデータインフラと、前記接続ユニットとの間での、双方向のデータ交換が可能になる。
【００３６】
前記方法の一展開は、前記フィールドバスを介する前記処理データの交換の一部として、前記接続ユニットから前記信号ユニットへ、前記出力処理データを送信させるステップと、前記信号ユニットが、前記出力処理データに基づいて前記オートメーション処理に影響を与えるステップと、を含む。
そのような方法により、有利なことに、前記外部のデータインフラによって利用可能にされる計算能力は、前記信号ユニットへ接続され作動するアクチュエータによって使用可能になる。
さらに、前記信号ユニットへ接続される前記アクチュエータは、有利なことに、前記外部のデータネットワークへ接続される任意のユニットによって提供される入力データに基づいて、作動させられ得る。
【００３７】
前記方法の一展開は、前記接続ユニットによって取り出された前記出力処理データに基づいて、前記接続ユニットの前記構成を適応させるステップ、を含む。
これにより、例えば前記接続ユニットによって転送される入力処理データの評価に応答して、または前記外部のデータインフラへ転送された前記処理データの受信器による問合せに応答して、例えば前記オートメーション処理の状態のより正確な記録のためにより短い間隔において入力処理データを入手する(capturing)ため、前記外部のデータインフラは、前記入力処理データの前記転送の適応(adaptation)を得ることが、自動化された方法によって、可能になる。
【００３８】
前記方法の一展開は、前記外部のデータインフラが、処理データとして出力処理データを提供するステップと、前記オートメーションシステムの制御ユニットが、前記外部のデータインフラから前記出力処理データを取り出すステップと、前記制御ユニットが、前記出力処理データに基づいて前記オートメーション処理に影響を与えるステップと、を含む。これにより有利なことに、前記信号ユニットによって入手され、ならびに前記外部のデータインフラにおいて評価および処理された入力処理データは、当該オートメーション処理の制御のために使用されることが可能になる。
【００３９】
本発明は、下記の各図を参照して、各図中に、それぞれの場合における概略的図示で、より詳細に説明される。
【００４０】
図１は、接続ユニットを備える第１のモニタリングシステムを有する第１のオートメーションシステムを示す。
【００４１】
図２は、接続ユニットを備える第１のモニタリングシステムを有する第２のオートメーションシステムを示す。
【００４２】
図３は、接続ユニットを備える第２のモニタリングシステムを有する第３のオートメーションシステムを示す。
【００４３】
図４は、第１のモニタリングシステムと共同している接続ユニットを示す。
【００４４】
図１は、オートメーションシステムを制御するための第１のオートメーションシステムを示す。第１のオートメーションシステム１は、制御ユニット１２と、複数の施設信号ユニット２４と、を有する。施設信号ユニット２４は、フィールド結線２５を介して第１のオートメーションシステム１の、センサ２６、アクチュエータ２８、またはセンサ−アクチュエータユニット２９に接続される。フィールド結線２５およびセンサ２６、アクチュエータ２８およびセンサ−アクチュエータユニット２９は、インストレーション信号ユニット２４を前記オートメーション処理へと接続させる。センサ２６、アクチュエータ２８、およびセンサ−アクチュエータユニット２９は、設備、または、例えば前記第１のオートメーションシステムによって制御される機械に配置される。
【００４５】
前記フィールド結線２５は、インストレーション信号ユニット２４、センサ２６、アクチュエータ２８、およびセンサ−アクチュエータユニット２９による、フィールド信号の交換に使用され、当該フィールド信号は、例えば入力信号として、センサ２６のうちの１つまたはセンサ−アクチュエータユニット２９のうちの１つによって入手される計測値、およびオートメーション処理の状態を特徴付ける計測値、を示す。出力信号として、フィールド信号は、例えば、アクチュエータ２８のうちの１つ、またはセンサ−アクチュエータユニット２９のうちの１つを作動させる電気信号であり、このように、オートメーション処理の状態に影響を及ぼし、または変更する。センサ−アクチュエータユニット２９は、このように、インストレーション信号ユニット２４を用いて入力信号と出力信号との両方を交換する。
【００４６】
制御ユニット１２およびインストレーション信号ユニット２４は、インストレーションフィールドバス１４を介して互いに接続されている。インストレーションフィールドバス１４は、オートメーション処理を制御するための制御データを、交換するためのデータラインである。インストレーションフィールドバス１４は、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、またはＣＡＮのバス標準に基づいてもよい。制御ユニット１２と、インストレーション信号ユニット２４との間のインストレーションフィールドバス１４を介して交換された制御データは、インストレーション信号ユニット２４によって入手された当該計測値を示す入力データと、インストレーション信号ユニット２４へと送信されるべき制御データを示す出力データと、を備える。インストレーション信号ユニット２４において、インストレーションフィールドバス１４上の制御データと、センサ２６、アクチュエータ２８、およびセンサ−アクチュエータユニット２９と交換されるフィールド信号との間で、変換は達成される。
【００４７】
インストレーション信号ユニット２４は、インストレーションフィールドバス１４へ直接接続されるか、または、カップリングユニット２２を介して、インストレーションフィールドバス１４へ接続され得る。カップリングユニット２２を介する接続の場合、関連するインストレーション信号ユニット２４は、データライン、を介してカップリングユニット２２へ接続され、カップリングユニット２２は、インストレーションフィールドバス１４上を循環している制御データをカップリングユニットへ接続されるインストレーション信号ユニット２４へと転送する。カップリングユニット２２と、インストレーション信号ユニット２４との間のデータラインは、例えば、フィールドバスとして同様に構成されてもよい。
【００４８】
制御ユニット１２は上位の制御ユニットとしてふるまい、当該上位の制御ユニットは、オートメーション処理の状態を特徴づける（例えばセンサ２６によって入手される）入力信号に基づいている入力データを読み込み、また、当該入力データをさらに処理し、アクチュエータ２８への出力信号出力によってオートメーション処理の状態の変化を促す出力データを生じさせる。出力データを生じさせるため、入力データは、制御ユニット１２上で動作している制御プログラムにより、論理的に互いに組みあわされる。
【００４９】
第１のオートメーションシステム１は、制御レベル１０とフィールドレベル２０とに分割され得る。この場合、フィールドレベル２０は、読込みおよび出力し、転送し、ならびに場合によりフィールド信号と前期オートメーション処理の制御のために要求される制御データとを変換する、オートメーションシステム１のデバイスおよびユニットの全てを備える。通常、フィールドレベル２０のデバイスは、当該機械または設備上のフィールドの近傍に配置され、オートメーション処理によって制御される。フィールドレベル２０は、具体的には、信号ユニット２４、センサ２６、アクチュエータ２８、センサ−アクチュエータユニット２９、およびカップリングユニット２２、を備える。フィールドレベル２０のデバイスは、オートメーションシステム１のフィールドデバイスを形成する。
【００５０】
制御レベル１０は、アクチュエータ２８、２９に対する出力データを生じさせるため、オートメーション処理の状態を特徴づけるセンサ２６、２９の入力データを処理し、論理的に組み合わせる、全てのデバイスおよびユニットを備える。具体的には、制御レベル１０は、例えば制御ユニット１２のような、オートメーション処理を制御するための制御プログラムが動作する全てのデバイスおよびユニットを備える。
【００５１】
通常、フィールドレベル２０のデバイスおよび制御レベル１０のデバイスは、互いに物理的に分離されるように配置される。制御レベル１０のデバイスは、代替的には、フィールドレベル２０のデバイスへ直接近接して配置されてもよい。そのような場合、例えば、制御レベル１０のデバイスは、出力データを生じさせるために制御データを処理し入力データを論理的に組み合わせる一方、フィールドレベル２０のデバイスは、制御データおよびフィールド信号を転送するものの、それらを互いに論理的に組み合わせはしない、という趣旨で、フィールドレベル２０および制御レベル１０は機能的に互いに区切られ得る。
【００５２】
図１に示される第１のオートメーションシステムにおいて、制御レベル１０のデバイスおよびフィールドレベル２０のデバイスは、分離されたハウジングにおいて互いに物理的に分離されるように配置される。第１のオートメーションシステム１の他の実施形態において、制御レベル１０の、およびフィールドレベル２０のデバイス、つまり具体的には制御ユニット１２および信号ユニット２４は、単一のデバイスに、具体的には共有されるハウジングに統合されてもよい。
【００５３】
オートメーションシステム１のフィールドレベル２０は、信号ユニット２４のみならず、本発明に係る第１のモニタリングシステム３０を、その上に配置されたフィールドデバイスとして、有する。モニタリングシステム３０は、制御ユニット１２によって制御されるオートメーション処理の処理データを外部のデータインフラ４と交換するように構成される。このため、モニタリングシステム３０は、フィールドデバイスと同様に、接続ユニット１００ならびに第１の信号ユニット４０、第２の信号ユニット４１、第３の信号ユニット４２、およびさらなる第３の信号ユニット４３を備える。
【００５４】
信号ユニット４０、４１、４２、４３、と外部のデータインフラ４、とで交換されるオートメーション処理の処理データは、制御ユニット１２と、インストレーション信号ユニット２４、到来(incoming)処理データ、または入力処理データ、または送出(outgoing)処理データ、または出力処理データと、の間で交換される入力および出力データのようであってもよい。入力処理データとして、処理データは、信号ユニット４０、４１、４２、４３から、外部のデータインフラ４へと送信され、処理データは、例えば温度、圧力またはスイッチング状態など、オートメーション処理の物理パラメータまたは状態を示すデータであり得る。出力処理データとして、処理データは、外部のデータインフラ４から信号ユニット４０、４１、４２、４３へと送信され、当該処理データは、例えば、アクチュエータを作動させるためオートメーション処理へ出力されるデータを示すデータであり得る。入力処理データはこのようにインストレーションフィールドバス１４上の信号設備ユニット２４によって発信された当該入力データに対応し、出力データはインストレーションフィールドバス１４を介してインストレーション信号ユニット２４によって受信された当該出力データに対応する。
【００５５】
第１のモニタリングシステム３０の第１の信号ユニット４０は、フィールド結線２５を介して当該モニタリングシステムに接続されるセンサ２６を有し、当該センサは、オートメーション処理へと接続され（例えば制御される設備または機械上に配置され）、外部のデータインフラ４へと送信されるはずの計測値を入手する。センサ２６は、例えば、圧力、温度、エネルギー消費または振動を記録することができる。第２の信号ユニット４１は、フィールド結線２５を介して該ユニットに接続されるアクチュエータ２８を有し、当該アクチュエータは、センサ２６と同様に、オートメーション処理へと接続され、制御値に基づいてオートメーション処理に影響をおよぼし得る。アクチュエータは例えば、バルブ、リレー、またはモーターとして構成されてもよい。第３の信号ユニット４２、４３のそれぞれは、それらに接続され、計測値を入手することと、制御値によって影響されることとの両方が可能である、センサ−アクチュエータユニット２９を有する。センサおよびアクチュエータの接続のため、信号ユニット４０、４１、４２、４３のフィールド結線２５は、デジタルおよび／またはアナログの入力および／または出力として構成される。計測値および制御値は、入力および出力信号の形態で、フィールド結線２５を介して送信される。
【００５６】
接続ユニット１００は、第１のオートメーションシステムのフィールドレベル２０上に配置され、フィールドデバイスとして構成される。そのように、接続ユニット１００は、信号ユニット４０、４１、４２、４３と外部のデータインフラ４との間で処理データを転送するように構成されるが、しかしアクチュエータ処理を制御するためには使用されない。具体的には、プロセス制御(process control)のための処理データの、いかなるロジックの組み合わせ(combination)も形成しない。
【００５７】
信号ユニット４０、４１、４２、４３および接続ユニット１００は、処理データの交換のため、フィールドバス１０２を介して互いに接続される。接続ユニット１００および外部のデータインフラ４は、処理データの交換のため、外部のデータネットワーク７を介して接続される。
【００５８】
接続ユニット１００は、信号ユニット４０、４１、４２、４３と外部のデータインフラ４との間で処理データを送信するために使用され得る。この場合、処理データの送信は、接続ユニット１００と信号ユニット４０、４１、４２、４３との間の、フィールドバス１００を介する処理データの交換を含む。さらに、処理データの送信は、接続ユニット１００と、外部のデータインフラ４との間の、外部のデータネットワーク７を介する処理データの交換を含む。外部のデータネットワーク７を介する処理データの交換は、この場合、接続ユニット１００によって能動的におよび自律的に促される。具体的には、外部のデータネットワーク７を介した処理データの交換、またはフィールドバス１０２による処理データの読み込みおよび出力は、接続ユニット１２と独立して、接続ユニット１００によって促される。計測値および制御値を示すフィールド信号はまた、モニタリングシステム３０によって自律的に、および具体的には制御ユニット１２および／またはインストレーション信号ユニット２４とは独立して、読み込まれ、および、出力される。
【００５９】
フィールドバス１０２および外部のデータネットワーク７を介する処理データの交換は、各々の場合において、信号ユニット４０、４１、４２、４３から外部のデータインフラ４への、接続ユニット１００を介する入力処理データの送信と、外部のデータインフラ４から信号ユニット４０、４１、４２、４３への、接続ユニット１００を介する出力処理データの送信と、の両方を含む。
【００６０】
フィールド結線２５を介したセンサ２６からの、第１のオートメーションシステムによって制御されるオートメーションシステムの状態を示す入力シグナルを、信号ユニット４０は、データ交換の前に読み込む。第１の信号ユニット４０は、読み込まれた入力信号を、オートメーションシステムによって実行されたオートメーション処理の状態を同様に示す入力処理データとして処理データを生じさせる基準、とみなす。第１の信号ユニット４０は、処理データの交換の一部として、接続ユニット１００へフィールバス１０２を介して、入力処理データを送信する。フィールドバス１０２を介した受信の後、接続ユニット１００は、外部のデータネットワーク７を介して処理データを外部のデータインフラ４上へと送信する。
【００６１】
外部のデータインフラ４は、「クラウド」として知られる、データに基づくサービスを提供してもよい。このため、外部のデータインフラ４は、外部のデータインフラ４へ転送される処理データを処理する（例えば、格納し、解析し、または別のやり方で評価する）、データサービス６を実行することができる。外部のデータインフラ４は、複数のデータサービス６もまた提供し得る。外部のデータインフラ４は、処理データまたは解析又は処理の結果が、例えば外部のデータネットワーク７を介してさらなるコンピュータまたは携帯端末上で動作するアプリケーションなどのさらなるアプリケーションが利用可能であるように構成され得る。処理データはまた、機械学習またはデータマイニング手法によって外部のデータインフラ４上で、解析され、または処理されることができる。
【００６２】
外部のデータインフラ４は、出力処理データとして処理データを提供するようにも構成され得る。出力処理データは、例えば、オートメーション処理の状態に影響を及ぼすため、信号ユニット４によって前もって転送された入力処理データに基づくデータサービス６によって、作成され得る。この方法により、例えば、オートメーション処理の制御機能は、外部のデータインフラ４上で実行され得る。出力処理データは、しかしながら、他のユニットによって、例えば、外部のデータネットワーク７を介するさらなる接続ユニットまたは制御ユニットによって、外部のデータインフラ４へ利用可能にされるデータに基づいて作成されていてもよい。
【００６３】
出力処理データは、外部のデータインフラ４と接続ユニット１００との間の処理データの交換の一部として、接続ユニット１００によって外部のデータインフラ４から読み出され得る。処理データは、その後、受信のため、外部のデータネットワーク７を介して接続ユニット１００へ送信される。
【００６４】
例として、出力処理データは、第２の信号ユニット４１へ接続されるアクチュエータ２８を作動させるための外部のデータインフラ４によって提供され得る。接続ユニット１００は、処理データの交換の一部として、フィールドバス１０２を介して当該処理データを第２の信号ユニット４１へと送信し得る。第２の信号ユニット４１は、フィールドバス１０２を介して出力処理データを受信し、当該出力処理データに基づいてオートメーション処理に影響を与える。例として、第２の信号ユニット４１は、そのフィールド結線２５を、出力処理データに基づいて作成された出力信号によってアクチュエータ２８を作動させるために使用することができる。
【００６５】
第３の信号ユニット４２、４３に接続されるセンサ−アクチュエータユニット２９は、第１に、センサとして入力信号を読み込むことが可能であり、第２に、アクチュエータとして、出力信号によって作動させられることが可能である。第１の信号ユニット４０のように、第３の信号ユニット４２、４３は、外部のデータインフラ４へと転送するため入力信号を入力処理データへと変換し、フィールドバス１０２を介して接続ユニット１００へと入力処理データを転送する。第２の信号ユニット４１のように、第３の信号ユニット４２、４３は、出力処理データを受信し、それらを出力信号へと変換し、当該出力信号をセンサ−アクチュエータユニット２９へと出力する。
【００６６】
接続ユニット１００および信号ユニット４０、４１、４２、４３は、規定されたフィールドバスプロトコル、または標準により、フィールドバス１０２を介して処理データを送信するように構成される。フィールドバス標準は、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＩｎｔｅｒｂｕｓまたはＣＡＮバス標準である。処理データを接続ユニット１００へ送信するためのフィールドバス１０２、および制御データを送信するためのインストレーションフィールドバス１４は、同一のバスプロトコルおよび標準に基づいていてもよいし、異なってもよい。フィールドバス１０２への接続のため、信号ユニット４０、４１、４２、４３のそれぞれは、それぞれの標準およびプロトコルを実装しているフィールドバスインタフェース４５を有する。
【００６７】
外部のデータネットワーク７は、例えばイーサネット（登録商標）ネットワークのような有線ネットワークであってよく、または無線に基づくネットワークであってよい。外部のデータインフラ４は、第１のオートメーションシステム１の近傍において配置された、ローカルコンピュータシステムに基づいてもよい。この場合、外部のデータネットワーク７は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）からなるか、またはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を含み得る。外部のデータインフラ４は、リモートコンピュータシステムに基づいてもよい。原則として外部のデータインフラ４が世界に広まって配置され得るように、外部のデータネットワーク７は、この場合インターネットを含むこともできる。
【００６８】
接続ユニット１００と、外部のデータインフラ４またはデータサービス６と、の間の処理データの交換は、ネットワークメッセージの相補的(reciprocal)な交換によって達成され得る。ネットワークメッセージの交換は、メッセージ分配モジュール５によって調整(coordinate)される。この場合、ネットワークメッセージは、分配モジュール５と、データサービス６または処理データを受信する別のアプリケーションと、の間で直接交換される必要はない。代わりに、接続ユニット１００およびデータサービス６またはさらなるアプリケーションは、各々の場合においてメッセージ分配モジュール５を用いて処理データを有するネットワークメッセージを交換可能であり、前述のメッセージ分配モジュールは、その後、それぞれの受信器へネットワークメッセージの転送を引き受けている。
【００６９】
接続ユニット１００およびデータサービス６またはさらなるアプリケーションは、このように互いに直接は接続されず、しかしむしろメッセージ分配モジュール５を介して間接的にのみ、互いに交信する。これにより、接続ユニットは、ネットワークメッセージの送信者として、およびネットワークメッセージの受信者として、一時的に分離されて、および空間として分離されて動作可能となる。このメッセージ分配モジュール５は、プラットフォームから独立して、およびオペレーティングシステムから独立して、ネットワークメッセージが交換されることを可能にするように構成される。
【００７０】
メッセージ分配モジュール５は、ネットワークメッセージのためのメッセージキュー(queue)を提供し得る。メッセージ分配モジュール５は、ネットワークメッセージを確認し、変換し、および／または転送する、「メッセージブローカ」として知られるものを備え得る。メッセージ分配モジュール５は、外部のデータインフラ４上のソフトウェアアプリケーションとして具体化(embodied)され得る。メッセージ分配モジュール５は、例えば、メッセージ指向ミドルウェアとしてしられるものであってもよい。メッセージ分配モジュール５を用いた処理データを含むネットワークメッセージの交換は、例えば、ＭＱＴＴプロトコルまたはＡＭＱＰプロトコルを用いて達成され得る。
【００７１】
接続ユニット１００および第１のオートメーションシステム１は、接続ユニット１００が、外部のデータネットワーク７を介する処理データの交換を促すように構成される。これは、入力処理データの送信と、外部のデータインフラ４からの出力処理データの受信と、の両方を含む。これは、入力処理データと、接続ユニット１００から発するデータ接続を介した外部のデータネットワーク７を介して各々交換されている出力処理データと、の両方を必要とし(involve)得る。例として、外部のデータネットワーク７を介する、外部のデータインフラ４への入力処理データの発信は、入力処理データを発信可能にする接続ユニット１００によって促され得る。これは、処理データの発信それ自体を能動的に促す出力処理データの能動的な発信器として動作する接続ユニット１００を必要とする。外部のデータネットワーク７を介する出力処理データの受信は、接続ユニット１００が外部のデータネットワークを介して出力処理データを受信することによって、接続ユニット１００により促され得る。これは、処理データの受信それ自体を能動的に促す出力処理データの能動的な受信器として動作する接続ユニット１００を必要とする。
【００７２】
そのように、接続ユニット１００から外部のデータインフラ４への処理データを有しているネットワークメッセージの発信は、接続ユニット１００によって促され得る。例として、接続ユニット１００は、外部のデータネットワーク７を介する送信のため入力処理データを有しているネットワークメッセージを提供し得る。ネットワークメッセージは、例えば、他のユニットまたはアプリケーションへの送信のため、メッセージ分配モジュール５へ提供され得る。接続ユニット１００は、処理データを特徴づけるように構成され、当該処理データは、一般的な基準に基づいてパブリッシャ(publisher)として知られるように発信される。
【００７３】
接続ユニット１００によって、外部のデータインフラ４からの処理データを有しているネットワークメッセージを受信することも、接続ユニット１００によって促され得る。例として、接続ユニット１００は、外部のデータインフラ４からのネットワークメッセージを読み出し得る。ネットワークメッセージは、例えば、メッセージ配信モジュール５から読み出され得る。接続ユニット１００は、処理データを特定することが可能であり、当該処理データは、一般的な基準に基づいて丁度サブスクライバ(subscriber)として知られるものと同様に受信される。
【００７４】
接続ユニット１００によって発信または受信される処理データを特徴づける基準は、それぞれの場合において、処理データが示す計測された変数または制御される変数であるか、またはそれらが取得される方法でもよく、例えば、具体的には、それらと関連付けられる信号ユニット４０、４１、４２、４３である。
【００７５】
接続ユニット１００と信号ユニット４０、４１、４２、４３との間で、フィールドバス１０２を介する処理データの交換は、規定された第１の時間間隔である周期で、達成され得る。処理データの周期的な交換は、入力処理データの受信および／または接続ユニット１００による出力処理データの発信を含み得る。
【００７６】
処理データの周期的な交換のために、接続ユニット１００は、データメッセージを周期的に作成するように、およびそれをフィールドバス１０２を介して信号ユニット４０、４１、４２、４３へ送信するように構成され得る。フィールドバス１０２は、リングバスとして構成されてもよく、当該リングバス上ではデータメッセージは、信号ユニット４０、４１、４２、４３を順に通過し、引き続いて接続ユニット１００へ戻る。処理データを接続ユニット１００へ発信するため、第１の、第３のおよびさらなる第３の信号ユニット４０、４２、４３は、それらのフィールド結線２５を介して読み込まれたフィールド信号に基づいてそれらが作成した入力処理データを、接続ユニット１００によって作成されたデータメッセージに挿入し得る。加えて、接続ユニット１００は、第２、第３、およびさらなる第３の信号ユニット４１、４２、４３へ転送されるだろう出力処理データを、処理データとして作成されたデータメッセージへと挿入し得る。第２、第３、およびさらなる第３の信号ユニット４１、４２、４３は、それらがフィールド結線２５へ接続されるアクチュエータ２８、２９を作動させるために意図された処理データを、循環しているデータメッセージから抜き取るように構成され得る。
【００７７】
接続ユニット１００は、自動化された方法で外部のデータインフラ４を処理データと交換するように、具体的には制御ユニット１２によるオートメーション処理の制御と独立して、構成される。さらに、接続ユニット１００と外部のデータインフラ４との間の処理データの交換は、接続ユニットのポーリングを必要とせず、具体的には、処理データを処理しているデータサービス６のアプリケーションのような、アプリケーションによるポーリングを必要としない。
【００７８】
接続ユニット１００と、外部のデータインフラ４との間で、外部のデータネットワーク７を介する処理データの交換は、規定された第２の時間間隔である周期で同様に、達成され得る。処理データの周期的な交換は、入力処理データの発信および／または接続ユニット１００による出力処理データの受信を含み得る。この場合、第２の時間間隔は、フィールドバス１０２を介する処理データの送信のための第１の時間間隔と一致し(be consistent)てもよい。第２の時間間隔は、代替的には、第１の時間間隔より短くてもよく、長くてもよい。接続ユニット１００は、処理データをバッファ記憶し、それらを外部のデータネットワーク７またはフィールドバス１０２を介して、可能な場合集合して送信するように構成され得る。
【００７９】
外部のデータネットワーク７を介する処理データの交換は、代替的には、イベント制御の下で達成されてもよい。この場合、接続ユニット１００は、接続ユニット１００において格納される既定のイベントの発生をチェックするように構成され得る。前記既定のイベントは、例として、規定の制限値を上回るまたは下回る処理データとして接続ユニット１００へ送信された計測値に存して（consist in）いてもよい  であって(consist in)もよい。前記イベントは、規定の方法で、例えば時間をかけて変化している、処理データとして送信された計測値に存していてもよい。前記既定のイベントは、接続ユニット１００に到達している外部の信号を含んでもよい。
【００８０】
格納されるイベントが発生した場合、接続ユニット１００は、外部のデータネットワーク７を介する処理データの交換を促す。当該交換は、入力処理データのフィールドバス１０２を介して接続ユニット１００から受信されていた入力処理データの発信と、フィールドバス１０２を介して転送するための出力処理データを受信することと、を含み得る。イベント−制御される(event-controlled)、外部のデータインフラ４を用いた処理データの交換は、処理データをバッファ記憶するように構成される、およびそれらを可能な場合集合して外部のデータネットワーク７またはフィールドバス１０２を介して送信するように構成されている、接続ユニット１００を必要としてもよい。
【００８１】
第１のモニタリングシステム３０は、パラメータ化されるように構成されてよく、または外部のデータネットワーク７を介して構成されるように構成されてもよい。これは、接続ユニット１００の構成と、信号ユニット４０、４１、４２、４３の構成の両方と、を含み得る。
【００８２】
接続ユニット１００の構成は、例として、外部のデータインフラ４を用いた（具体的にはメッセージ配信モジュール５を用いた）通信に必要とされる、ソフトウェアモジュールおよびデータサービスのための設定を含み得る。前記構成は、例えば、接続ユニット１００が接続され得る外部のデータインフラ４を規定するために使用され得る。具体的には、構成は、メッセージ配信モジュール５およびその当該アクセスデータを決定するために使用され得る。構成は、メッセージ配信モジュール５を用いた通信プロトコルを規定するために使用され得る。
【００８３】
もし、接続ユニット１００と、外部のデータインフラ４との間の通信の保護のため、証明書またはファイアウォールが使用される場合、構成は、規定されている証明書およびファイアウォールのハンドリングもまた、伴い得る。構成は、例えば、格納されているパスワードを伴うことも可能である。第１のモニタリングシステム３０は、外部のデータインフラ４を用いる暗号化された方法で、処理データを交換するように構成されてもよい。この場合、接続ユニット１００の構成は、前記暗号化の構成を含み得る。
【００８４】
第１のモニタリングシステム３０の構成は、第１のモニタリングシステム３０によって（具体的には接続ユニット１００または信号ユニット４０、４１、４２、４３によって）処理データのハンドリングを規定するためにも、使用され得る。これは、信号ユニット４０、４１、４２、４３によっていずれの処理データが入手されるかに関する設定、およびまたは信号ユニット４０、４１、４２、４３へ出力されるかに関する設定、を含む。加えて、接続ユニット１００と、外部のデータインフラ４との間の処理データの交換に帰結するであろうイベントの発生を規定するため、構成は、場合により使用され得る。第１のモニタリングシステム３０の構成は、フィールドバス１０２の構成をも含み得る。例として、構成は、処理データの交換の回数(times)（例えばフィールドバス１０２を介したデータメッセージを送信するための第１の時間間隔）を規定するために使用され得る。
【００８５】
外部のデータネットワーク７を介する第１のモニタリングシステム３０の構成のため、外部のデータネットワーク７へ接続される外部のコンピュータ８は、接続ユニット１００へアクセス可能である。具体的には、接続ユニット１００へのアクセスのためのアクセスモジュール９であって、例えば、外部のコンピュータ８上で実行されるソフトウェアプリケーションとして構成され得るアクセスモジュールを、外部のコンピュータ８は、有し得る。第１のモニタリングシステム３０を構成するために要求されるデータを、接続ユニット１００は、構成データとしてアクセスモジュール９に利用可能にする。構成データは、特に、構成の間調整可能(adjustable)である、接続ユニット１００、フィールドバス１０２、および／または信号ユニット４０、４１、４２、４３の各パラメータを含む。
【００８６】
第１のモニタリングシステム３０の構成は、例えば、外部のデータネットワーク７によって接続ユニット１００によって提供されるウェブサイトを使用して達成され得る。そのような場合、アクセスモジュール９は、ウェブサイトを呼び出すウェブブラウザーを備え得る。第１のモニタリングシステム３０の構成は、外部のデータネットワーク７を介する、外部のコンピュータ８と、接続ユニット１００との間の直接のデータ接続によっても、達成され得る。代替的には、または付加的には、第１のモニタリングシステム３０の構成は、例えばアクセスモジュール９のような接続モジュール１００を構成するためのアプリケーションと、接続モジュール１００と、の間の交換が、メッセージ分配モジュール５によって調整されるネットワークメッセージを使用することでも達成され得る。
【００８７】
第１のモニタリングシステム３０の構成の適応は、接続ユニット１００へ外部のデータインフラ４から送信される出力処理データに基づいても、達成され得る。例として、データサービス６は、入力処理データの処理を、接続ユニット１００の構成を適応させるために使用される接続ユニット１００へ、転送されるべき出力処理データを生じさせるための基準、とみなすことができる。これにより、例として、接続ユニット１００と外部のデータインフラ４との間で処理データが交換される第２の時間間隔、または、接続ユニット１００と信号ユニット４０、４１、４２、４３、との間で処理データが交換される第１の時間間隔は、入力処理データの解析に基づいて、変更可能になる。これにより、例として、処理データを転送するための時間間隔は、所定の解析結果が発生した場合に短縮可能であり、よりメッシュの細かい(close-meshed)方法で入手される計測値に基づいてより正確な解析が作成される事が可能になる。
【００８８】
第１のモニタリングシステム３０は、モジュラーシステムとして設計され得る。具体的には、信号ユニット４０、４１、４２、４３、および第１のモニタリングシステム３０の接続ユニット１００は、各々分離したハウジングにおける自律的デバイスとして構成され、フィールドバス１０２へ接続される。第１のモニタリングシステム３０の他の実施形態において、図１に示されるフィールドバス１０２へ接続される４つの信号ユニット４０、４１、４２、４３よりも少ない、またはより多い実施形態もまた、可能である。第１のモニタリングシステム３０の、さらなる代替的な実施形態において、接続ユニット１００および、フィールドバス１０２を介して接続ユニット１００へ接続される信号ユニット４０、４１、４２、４３は、共有のハウジングに一貫して(consistently)配置されてもよい。第１のモニタリングシステム３０（具体的には接続ユニット１００）および信号ユニット４０、４１、４２、４３は、粉末および液体から保護されるように、例えばＩＰ６７に応じて具体化されてもよい。
【００８９】
インストレーション信号ユニット２４と、モニタリングシステムの信号ユニット４０、４１、４２、４３との両方は、フィールドバスへ接続されるように構成されるため、同一の型である信号ユニットが、インストレーション信号ユニット２４および信号ユニット４０、４１、４２、４３に対して使用され得る。具体的には、インストレーション信号ユニット２４および信号ユニット４０、４１、４２、４３は、各々同一の設計であってもよく、または同一の信号ユニットを伴ってもよい。
【００９０】
接続ユニット１００は、接続ユニット１００のように構成されている他の接続ユニットと、外部のデータネットワーク７上で連続して接続されるように構成され得る。このため、接続ユニット１００は、外部のデータネットワーク７上で循環しているデータパケットまたはネットワークメッセージを、１つの物理的接点から他の物理的接点へと転送するための、外部のデータネットワーク７および統合されたネットワークスイッチへの、２つの物理的接点(connection)を有し得る。接続ユニット１００は、外部のデータネットワーク７における接続ユニット１００のネットワークアドレスを規定するように構成される、外部からアクセス可能なスイッチ配置を有し得る。当該スイッチ配置は、例えば、ＤＩＰスイッチ配置（デュアルインラインパッケージスイッチ配置）であってよい。
【００９１】
第１のオートメーションシステムの代替的な実施形態において、外部のデータネットワーク７およびインストレーションフィールドバス１４は、同一の物理データネットワークに基づいていてもよい。例として、インストレーションフィールドバス１４上の制御データと、外部のデータネットワーク７上の処理データと、の両方は、同一のイーサネット（登録商標）ネットワークを介して送信され得る。この場合、インストレーションフィールドバス１４は例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴフィールドバスとして、またはＰｒｏｆｉｂｕｓとして、構成され得る。インストレーションフィールドバス１４のフィールドバスサイクル中では、例えば、この場合、処理データの送信期間の保存が可能である。
【００９２】
第１のオートメーションシステムの代替的な実施形態において、外部のデータインフラ４は、制御ユニット１２を備えるコンピュータシステムの一部として構成され得る。具体的には、データサービス６およびメッセージ分配モジュール５、およびまた制御ユニット１２は、同一のコンピュータ、例えば産業ＰＣのようなコンピュータ上で、実行され得る。
【００９３】
これらすべての実施形態において、しかしながら、第１のオートメーションシステム１の第１のモニタリングシステム３０は、プロセス制御のための制御システムから機能的に分離されるように具体化され、具体的には、インストレーションフィールドバス１４を介して制御ユニット１２へ接続されるインストレーション信号ユニット２４および制御ユニット１２から機能的に分離される。この場合、制御ユニット１２およびインストレーション信号ユニット２４は、具体的には、リアルタイム−互換(realtime-compatible)な制御システムを形成し得、リアルタイム−互換なフィールドバスを介して互いに接続され得る。モニタリングシステム３０の接続ユニット１００および外部のデータインフラ４は、外部のデータネットワークを介して、規定されたタイミング無しに互いに通信可能である。
【００９４】
図２は、第２のオートメーションシステム２を示す。下記に差異が記載されない限り、第２のオートメーションシステム２は、第１のオートメーションシステム１のように構成される。具体的には、第２のオートメーションシステム２は、制御ユニット１２を伴う制御レベル１０、ならびにインストレーション信号ユニット２４、およびモニタリングシステム３０を伴うフィールドレベル２０、を備え、該モニタリングシステム３０は、部分として、接続ユニット１００および信号ユニット４０、４１、４２、４３を備える。
【００９５】
第２のオートメーションシステムにおいて、制御ユニット１２は、制御ユニット１００のように、外部のデータインフラ４とデータを交換するように構成される。
【００９６】
これは、外部のデータインフラ４へのデータ発信と、外部のデータインフラ４からのデータ受信と、を含み得る。制御ユニット１２は、例として、さらなるアプリケーションとして、外部のデータインフラ４とネットワークメッセージを交換するように構成されることが可能であり、具体的には、メッセージ分配モジュール５を用いて交換するように構成され得る。これは、接続ユニット１００に関連して記載されたのと同様の方法で達成され得る。具体的には、パブリッシャおよび／またはサブスクライバとして知られる制御ユニット１２は、メッセージ分配モジュール５を用いてネットワークメッセージを交換し得る。
【００９７】
もし外部のデータインフラ４が出力処理データを提供する場合、第２のオートメーションシステムの信号ユニット１２は、接続ユニット１００と同様、外部のデータインフラ４から出力処理データを読み出し得る。第２のオートメーションシステム２の制御ユニット１２は、例えば、前記読み出された処理データを、オートメーション処理に影響を与えるための基礎とみなすことができる。制御ユニット１２は、アクチュエータ２８の作動のためインストレーション信号ユニット２４へ出力処理データを直接転送することが可能であり、そうでなければ例えば、当該出力処理データを自身で処理することができる。
【００９８】
外部のデータインフラ４へ第２のオートメーションシステム２の制御ユニット１２から発信されたデータは処理されることが可能であり、例えば、解析され、格納され、そうでなければ、接続ユニット１００により発信された入力処理データと同様、外部のデータインフラ４によって、取り扱われることができる。具体的には、外部のデータインフラ４は、制御ユニット１２のデータと接続ユニット１００の入力処理データとを互いに論理的に組み合わせるように構成され得る。外部のデータインフラ４によって提供される出力処理データが、制御ユニット１２のデータと、接続ユニット１００のデータと、の両方に基づくこともまた、可能である。
【００９９】
図３は、第３のオートメーションシステム３を示す。下記に差異が記載されない限り、第３のオートメーションシステム３は、第１のオートメーションシステム１または第２のオートメーションシステム２のように構成される。具体的には、第３のオートメーションシステム３は、制御ユニット１２を伴う制御レベル１０、ならびにインストレーション信号ユニット２４を伴うフィールドレベル２０、を備える。
【０１００】
第３のオートメーションシステム３は、第２のモニタリングユニット３１を備える。下記に差異が記載されない限り、第２のモニタリングユニット３１は、第１のモニタリングユニット３０のように構成される。具体的には、第２のモニタリングユニット３１は、外部のデータネットワーク７へ第２のモニタリングユニット３１を接続するための接続モジュール１００、ならびに第１の信号ユニット４０、第２の信号ユニット４１、および第３の信号ユニット４２もまた備える。
【０１０１】
さらなる第３の信号ユニット４３に代えて、第２のモニタリングシステム３１は、第４の信号ユニット５０を備える。信号ユニット４０、４１、４２、４３、と同様に、第４の信号ユニット５０もまた、フィールドバスインタフェース４５を介して第２のモニタリングデバイス３１のフィールドバス１０２へ接続される。フィールドバス１０２は、信号ユニット４０、４１、４２、４３と同様に接続ユニット１００を用いて処理データを交換するため、第４の信号ユニット５０によって使用され得る。
【０１０２】
第４の信号ユニット５０は、第４の信号ユニットの場合、第２のフィールドバスインタフェース５２として構成される、フィールド結線２５を有する。第２のフィールドバスインタフェース５２は、第４の信号ユニット５０をインストレーションフィールドバス１４へ接続し、当該フィールドバスは、制御ユニット１２を第３のオートメーションシステム３においてインストレーション信号ユニット２４へ接続する。インストレーションフィールドバス１４を循環しているインストレーションフィールドバスデータは、このように第４の信号ユニット５０を貫通(pass through)する。
【０１０３】
第４の信号ユニット５０は、オートメーション処理の処理データとしてインストレーションフィールドバス１４上を循環しているインストレーションフィールドバスデータを同時に記録し、当該オートメーション処理の状態を示す入力処理データとして提供するように構成される。さらに、第４の信号ユニット５０は、接続ユニット１００へフィールドバス１０２を介する処理データとして同時に記録されるインストレーションフィールドバスデータの一部または全てを転送するように構成され、当該接続ユニット１００は、外部のデータインフラ４へ処理データを順番に発信し得る。
【０１０４】
前記同時に記録されるインストレーションフィールドバスデータおよび／または処理データとして転送されたインストレーションフィールドバスデータは、例えば、インストレーションフィールドバスを循環している全てのデータであってもよい。第４の信号ユニット５０は、しかしながら、選択されたインストレーションフィールドバスデータのみ、具体的には第４の信号ユニットのまたは接続ユニット１００の構成に規定されたインストレーションフィールドバスデータのみを、同時に記録し、または転送し得る。具体的には、同時に記録されるデータは、アクチュエータ２８に対して定められた制御値、またはセンサ２６によって入手される当該計測値、を含む制御データであり得る。
【０１０５】
第４の信号ユニット５０は、エラーデータのみを同時に記録し、および／またはフィールドバス１０２を介して転送するように構成され得る。エラーデータは、インストレーションフィールドバス１４またはインストレーションフィールドバス１４へ接続されるユニットにおける故障に関連するデータであってよく、例えば、信号ユニット２４に接続される信号ユニット２４、センサ２６、アクチュエータ２８、およびセンサ−アクチュエータ２９における、または制御装置１２における故障に関連するデータであってよい。
【０１０６】
第４の信号ユニット５０は、インストレーションフィールドバス１４上を循環している構成データを転送し、または同時に記録するように構成されてもよい。構成データは、例えば、接続形態、および／またはインストレーションフィールドバス１４のまたはインストレーションフィールドバス１４へ接続されるユニットの、診断(diagnosis)に関連するデータであり得る。
【０１０７】
第４の信号ユニット５０によりインストレーションフィールドバス１４上で循環しているインストレーションフィールドバスデータを同時に記録することは、制御ユニット１２およびインストレーション信号ユニット２４によるオートメーション処理の制御とは独立しておよび自律的に達成される。具体的には、第４の信号ユニット５０は、インストレーションフィールドバス１４のフィールドバスサブスクライバとしてはふるまわない。第４の信号ユニット５０は、インストレーションフィールドバス１４の構成の間、またはインストレーションフィールドバス１４に対するデータメッセージの作成の間、無視されるように、インストレーションフィールドバス１４へ組み込まれる。第４の信号ユニット５０は、このように、インストレーションフィールドバス１４上の受動的なモニターユニットとしてのみ動作する。
【０１０８】
第１のおよび第２のオートメーションシステム１、２が自律的であるように構成されるのと同様、第３のオートメーションシステム３の第２のモニタリングシステム３１は構成される。具体的には、フィールド信号を自律的に読み込み、出力し、インストレーションフィールドバス１４上で循環しているインストレーションフィールドバスデータを、自律的にかつ独立して、同時に記録するように、そして外部のデータインフラ４と交換するための処理データとして提供するように構成される。第２のモニタリングシステム３１の接続ユニット１００は、外部のデータインフラ４を用いる処理データの交換を、自律的に促すようにも構成される。
【０１０９】
第２のモニタリングシステム３１は、プロセス制御のための制御システム（具体的には、インストレーションフィールドバス１４を介してそこへ接続されている制御ユニット１２、およびインストレーション信号ユニット２４）から独立しており、機能的に分離している。制御システムおよび第２のモニタリングシステム３１は、インストレーションフィールドバス１４へ接続される第４の信号ユニット５０を介して互いに殆ど接続されていないこの場合、第４の信号ユニット５０は、インストレーションフィールドバス１４上の受動的なモニターユニットとしてのみふるまい、制御システムの観点から、具体的には制御ユニット１２および制御ユニット２４の観点から、インストレーションフィールドバス１４のフィールドバスサブスクライバではない。
【０１１０】
図１から図３に、制御ユニット１２および関連したユニット２２、２４、およびインストレーションフィールドバス１４が第１のモニタリングシステム３０、外部のデータインフラ４、および外部のデータネットワーク７とともに記載されていたとしても、本発明の教示の実行が制御ユニット１２、関連するユニット２２、２４、およびインストレーションフィールドバス１４を常に要求するという趣旨で、当該記載は、本発明を限定するものではない。図１から図３において示されたコンポーネントの、例えば、本発明に係るオートメーションシステム１は、モニタリングシステム３０からなるのみであるか、またはモニタリングシステム３０を備えてもよい。当該モニタリングシステム３０は、その一部として制御ユニット１００ならびに信号ユニット４０、４１、４２、４３、外部のデータインフラ４、および外部のデータネットワーク７、を備える。
【０１１１】
図４は、第１のモニタリングシステム３０と関連する接続ユニット１００の詳細な記載を示す。接続ユニット１００は、インストレーションフィールドバスモジュール１１０、ネットワークモジュール１３０、およびインタフェースモジュール１２０、を備える。
【０１１２】
フィールドバスモジュール１１０は、信号ユニット４０、４１、４２、４３と接続ユニット１００とを互いに接続するフィールドバス１０２へ接続されるように、および信号ユニット４０、４１、４２、４３と処理データを交換するように構成される。この場合、フィールドバスモジュール１１０は、フィールドバス１０２上での通信に使用されるフィールドバスプロトコルと整合する。もし前記フィールドバスプロトコルがマスター／スレーブシステムに従って動作しているプロトコルならば、フィールドバスモジュール１１０は、図４において示されるように、バスマスタ１１２を有し得る。
【０１１３】
バスマスタ１１２は、フィールドバス１０２上での通信（具体的には信号ユニット４０、４１、４２、４３と接続ユニット１００との間の処理データの交換）を制御するように構成される。バスマスタ１１２は、このため、データメッセージを作成することが可能であり、前記データメッセージの循環をフィールドバス１０２を介して制御することが可能である。例として、バスマスタ１１２によるデータメッセージの作成およびフィールドバス１０２上のデータメッセージの循環は、規定された第１の時間間隔において周期的に達成され得る。
【０１１４】
バスマスタ１１２は、作成されたデータメッセージ中に、信号ユニット４１、４２、４３へ発信される出力処理データを挿入するように構成される。さらに、バスマスタ１１２は、信号ユニット４０、４２、４３によって挿入された入力処理データを、受信されたデータメッセージから取り去るように構成される。バスマスタ１１２は、半導体集積チップ、例えばＡＳＩＣまたは適切にプログラムされたＦＰＧＡを備え得る。代替的に、または付加的に、バスマスタ１１２は、例えばフィールドバスドライバ、例えばＥｔｈｅｒＣＡＴドライバなど、１つ以上のソフトウェアモジュールを含み得る。
【０１１５】
インタフェースモジュール１２０は、フィールドバスモジュール１１０を用いてフィールドバス１０２を介して発信される出力処理データと、フィールドバス１０２を介して受信される入力処理データと、を交換するため、フィールドバスモジュール１１０へ接続される。さらに、インタフェースモジュール１２０は、ネットワークモジュール１３０を介して入力処理データを外部のデータインフラ４へ転送するため、および外部のデータインフラ４からネットワークモジュール１３０を介して出力処理データを受信するため、ネットワークモジュール１３０へ接続される。
【０１１６】
ネットワークモジュール１３０は、外部のデータネットワーク７を介して外部のデータインフラ４と処理データを交換するように構成される。接続ユニット１００と、外部のデータインフラ４と、の間の処理データの交換のため、ネットワークモジュール１３０は、外部のデータネットワーク７へ接続されるように構成される。このため、ネットワークモジュール１３０は、物理インタフェースを備え、当該インタフェースは例えば、イーサネット（登録商標）インタフェースとして構成され得る。
【０１１７】
インタフェースモジュール１２０は、接続ユニット１００と外部のデータインフラ４との間での処理データの交換を、独立してかつ自律的に促すように構成される。具体的には、インタフェースモジュール１２０は、第２の時間間隔において周期的な処理データの交換を、または格納されるイベントが発生した場合のイベント制御の下での処理データの交換を促し得る。このため、インタフェースモジュール１２０は、格納されるイベントの発生を確認するように構成され得る。
【０１１８】
外部のデータインフラ４を用いる処理データの交換のため、インタフェースモジュール１２０は、送信モジュール１２４、および受信モジュール１２５、を有し得る。送信モジュール１２４は、外部のデータネットワーク７を介する処理データの自律的な発信を、例えば処理データの交換の一部として、提供されるネットワークメッセージの形態で促すように構成される。処理データの発信は、発信モジュール１２４によって促され得る。例として、送信チャンネル１３４を介して処理データが送信されるように送信チャンネル１３４を開放するため、ネットワークモジュール１３０が使用されることによって促進され得る。送信モジュール１２４は、処理データを有するネットワークメッセージを、さらなる分配のためメッセージ分配モジュール５へ転送し得る。この場合、送信モジュール１２４は、パブリッシャとして知られるようにふるまい得る。
【０１１９】
受信モジュール１２５は、外部のデータネットワーク７を介する処理データの自律的な受信を促すように構成される。例えば、処理データの交換の一部として受信された、当該ネットワークメッセージの形態で構成される。処理データの受信は、受信モジュール１２５によって促され得る。例として、受信チャンネル１３５を介して処理データが送信されるように受信チャンネル１３５を開放するため、ネットワークモジュール１３０が使用されることによって促され得る。受信モジュール１２５は、メッセージ分配モジュール５からの処理データを有する当該ネットワークメッセージを受信し得る。この場合、受信モジュール１２５は、サブスクライバとして知られるようにふるまい得る。もし、外部のデータインフラ４を用いた処理データの双方向の交換に影響が出ないならば、インタフェースモジュール１２０は、送信モジュール１２４のみを、または受信モジュール１２５のみを、備え得る。
【０１２０】
外部のデータネットワーク７を介する通信のため、具体的には処理データの交換のため、図４に示されるネットワークモジュール１３０は、１つ以上のネットワークソケット１３２を利用可能にする。ネットワークソケット１３２は、接続ユニット１００における、外部のデータネットワーク７へのインタフェースを形成する。具体的には、ネットワークソケット１３２は、物理インタフェース１３１に加えて、ソフトウェアインタフェースを提供し得る。送信モジュール１３４は、ネットワークモジュール１３０のネットワークソケット１３２をのうちの１つを介する送信チャンネル１３４を自律的に開放するように構成される。同様に、受信モジュール１２５は、ネットワークソケット１３２のうちのさらなる１つを介する受信チャンネル１３５を自律的に開放するように構成される。
【０１２１】
接続ユニット１００は、リアルタイムシステム１０４およびアプリケーションシステム１０６を備え得る。リアルタイムシステム１０４は、接続ユニット１００のタイムクリティカルなモジュールを実行するためのリアルタイム環境を提供し得る。例として、リアルタイムシステム１０４は、ハードリアルタイム(hard realtime)要求を実装するための環境を提供し得る。特に、リアルタイムシステム１０４が備える当該モジュールは、それらによって実行されるタスクを終了させ、または所定の回数内でデータを提供し、受信し、もしくは転送することは確かである。接続ユニット１００において、リアルタイムシステム１０４は、フィールドバス１１０およびインタフェースモジュール１２０を備え、特に、フィールドバスモジュール１１０とインタフェースモジュール１２０との間の処理データの交換が、前記リアルタイム環境において達成され得るように備える。例えば、リアルタイムシステム１０４は、ＴｗｉｎＣＡＴシステムであり得、アプリケーションシステム１０６は、ウィンドウズ（登録商標）システムであり得る。
【０１２２】
アプリケーションシステム１０６は、その実行タイミングがクリティカルでない接続ユニットの全てのモジュールを備え、具体的には、タスクを終了させ、または不定の回数データを提供し、受信し、もしくは転送することができるモジュールを備える。接続ユニット１００において、アプリケーションシステム１０６は、ネットワークモジュール１３０を特に備える。このように、インタフェースモジュール１２０は、リアルタイム環境１０４において実行されるモジュールとして、アプリケーション環境１０６において実行されるネットワークモジュール１３０を介して送信チャンネル１３４、および受信チャンネル１３５を直接開放するように構成される。具体的には、インタフェースモジュール１２０は、リアルタイム環境１０４から、アプリケーションシステム１０６において実行されるネットワークモジュール１３０のネットワークソケットを直接開放するように構成される。
【０１２３】
接続ユニット１００（具体的にはフィールドバスモジュール１１０）は、フィールドバス１０２を介するフィールドバスデータフォーマットで処理データを送信するように構成され得る。フィールドバスデータフォーマットは、例えば、バイナリデータフォーマットまたはプレーンテキストデータフォーマットであり得る。フィールドバスデータフォーマットは、フィールドバス１０２上で実装されるフィールドバスプロトコルによって、規定され得る。
【０１２４】
接続ユニット１００（具体的にはネットワークモジュール１３０）は、外部のデータネットワーク７を介するネットワークデータフォーマットで処理データを交換するように構成され得る。前記ネットワークデータフォーマットは、フィールドバスデータフォーマットとは異なってもよく、またはフィールドバスデータフォーマットと一致していてもよい。前記ネットワークデータフォーマットは、同様に、プレーンテキストデータフォーマットであってよく、バイナリデータフォーマットであってもよい。例として、前記ネットワークデータフォーマットは、ＪＳＯＮデータフォーマットであってよい。
【０１２５】
データフォーマットを変換するため、図４に示される接続ユニット１００は、変換モジュール１２２を有し得る。例として、変換モジュール１２２は、インタフェースモジュール１２０の一部であってもよい。変換モジュール１２２は、フィールドバスデータフォーマットと、ネットワークデータフォーマットと、の間で処理データを変換するように構成される。変換モジュール１２２は、接続ユニット１００のリアルタイムシステム１０４の一部として構成され得る。
【０１２６】
接続ユニット１００は、図４において示されるのと同様に、メモリモジュール１５０を備え得る。メモリモジュール１５０は、外部のデータネットワーク７を介する転送の前、および／またはフィールドバス１０２を介する転送の前、接続ユニット１００において処理データをバッファ記憶するように構成される。もしフィールドバスモジュール１１０が第１の時間間隔においてフィールドバス１０２を介して処理データを周期的に交換するように設定(set up)された場合、および、もしインタフェースモジュール１２０が第２の時間間隔において、またはイベント制御の下で、外部のデータネットワーク７を介して処理データを周期的に交換するように設定された場合、メモリモジュール１５０は、（具体的には処理データを）バッファ記憶することができる。もし外部のデータネットワーク７を介する外部のデータインフラ４への接続が切れた場合、接続ユニット１００は、メモリモジュール１５０における処理データをバッファ記憶するようにも構成され得る。格納される処理データは、その場合、接続の復旧の後、外部のデータネットワーク７を介する外部のデータインフラ４へ集合して送信されてもよい。代替的にまたは付加的には、処理データは、メモリモジュールにおいて格納され、同時に、外部のデータネットワーク７を介して転送もされてよい。
【０１２７】
メモリモジュール１５０は、リングバッファを備えてもよく、当該バッファにおいてはフィールドバスモジュール１１０から受信された処理データの全てが、挿入され得る。その場合、最も古い処理データが、メモリモジュール１５０が満杯になる場合ごとに毎回上書きされてもよい。メモリモジュール１５０は、例として、統合されているか、または接続ユニット１００へ挿入(plug)可能である、例えばＳＤカードのようなメモリカードを備え得る。メモリモジュール１５０は、接続ユニット中へ統合されたメモリチップもまた備え得る。
【０１２８】
接続ユニット１００の代替的な実施形態において、処理データは、図４に示される１つの順序とは異なる順序においても、メモリモジュール１５０、変換モジュール１５２、およびインタフェースモジュール１２０を貫通し得る。例として、処理データは、フィールドバスモジュール１１０を介する受信の後、変換モジュール１２２において最初に変換され、引き続いてメモリモジュール１５０において格納され得る。
【０１２９】
接続ユニット１００は、図４に示されるように、リアルタイムクロック１５５もまた有し得る。リアルタイムクロック１５５は、接続ユニット１００のモジュールへ時間信号を利用可能にさせるように構成される。当該時間信号は、例えば、現在時刻であり得る。例として、リアルタイムクロック１５５は、フィールドバスモジュール１１０、インタフェースモジュール１２０、および／またはメモリモジュール１５０、へその時間信号を利用可能にさせることができる。リアルタイムクロック１５５は、ネットワークモジュール１３０を介して外部のデータネットワーク７からの参照時間へ同期されるように構成され得る。当該同期は、例えば、ＳＮＴＰプロトコルによって達成されてもよい。
【０１３０】
リアルタイムクロック１５５の時間信号は、例えば、フィールドバス１０２を介する受信の後、およびインタフェースモジュール１２０およびネットワークモジュール１３０を介する外部のデータインフラ４への転送の前に、タイムスタンプとして当該処理データへ付加される。前記タイムスタンプの付加は、具体的には、メモリモジュール１５０における処理データの格納の前に達成され得る。リアルタイムクロック１５５は、接続ユニット１００のリアルタイムシステム１０４の一部として構成され得る。
【０１３１】
外部のデータネットワーク７を介する当該交換を保護するため、接続ユニット１００は、図４において図示されないセキュリティモジュールを備え得る。前記セキュリティモジュールは、暗号化のために使用されるキーまたはパスワードを有し、当該キーまたはパスワードは、例えば、当該セキュリティモジュールの内部に格納され、管理される。前記セキュリティモジュールは、当該処理データを暗号化および復号化するためのサービスもまた、提供し得る。前記暗号化モジュールは、例えば、ＴＰＭ（信頼プラットフォームモジュールチップ(trusted platform module chip)）チップであってもよい。
【０１３２】
第１のモニタリングシステム３０を構成するため、接続ユニット１００は、サーバサーバモジュール１４０を備える。サーバモジュール１４０は、ネットワークモジュール１３０へ接続され、そして第１のモニタリングユニット３０を構成するために必要とされる当該構成データを、外部のデータネットワーク７を介して外部のコンピュータ８のアクセスモジュール９へ利用可能にさせるように構成される。サーバモジュール１４０は、ウェブサーバとして構成される。例えば、構成データを、ブラウザとしてアクセスモジュール９によって読み出されるウェブサイトを介して利用可能にする、ウェブサーバとして構成され得る。代替的に、または付加的に、サーバモジュール１４０は、直接的なデータ接続（例えばネットワークメッセージの形態で）を介して、構成データを利用可能にするように、構成されてもよい。外部のデータネットワークへ接続するため、サーバモジュール１４０は、インタフェースモジュール１２０と同様に、ネットワークモジュール１３０によって提供されるネットワークソケットの１つへの接続を設定するように構成される。
【０１３３】
接続ユニット１００は、構成データに基づいて第１のモニタリングシステム３０を構成する(configure)ように構成される。前記構成データの変更により、第１のモニタリングシステム３０の構成は、サーバモジュール１４０を介する外部のコンピュータ８のアクセスモジュール９によって、変更可能になる。具体的には、接続ユニット１００のサーバモジュール１４０は、信号ユニット４０、４１、４２、４３およびフィールドバス１０２を用いて、インタフェースモジュール１２０、メモリモジュール１５０、およびフィールドバスモジュール１１０を構成するために使用され得る。
【０１３４】
メモリモジュール１５０の構成は、処理データのバッファ記憶のための設定、特に、例えばバッファ記憶の回数及び期間、ならびに格納されるデータの外部のデータインフラ４への転送の回数を含み得る。インタフェースモジュール１２０の構成の一部として、特に、外部のデータインフラ４のアドレス、外部のデータインフラ４との通信に使用されるアクセスデータおよびプロトコル、当該通信を保護するために使用されるパスワードおよび証明書、ならびに、外部のデータインフラ４を用いる当該処理データの交換方法、を規定することが可能である。
【０１３５】
例として、外部のデータインフラ４へ転送されるかまたは外部のデータインフラ４から受信される当該処理データ、ならびにデータ交換の回数、および場合により処理データの交換のイベントのトリガリングは、インタフェースモジュール１２０の構成によって規定される。バイナリデータフォーマット、またはＪＳＯＮフォーマットのようなプレーンテキストフォーマットのように、外部のデータインフラ４を用いる交換のために使用される当該ネットワークデータフォーマットは、インタフェースモジュール１２０の構成によって選択されることもできる。
【０１３６】
フィールドバスモジュール１１０は、バスマスタ１１２のみならず、構成モジュール１１４を備える。構成モジュール１１４は、フィールドバスモジュール１１０、フィールドバス１０２、および信号ユニット４０、４１、４２、４３、のための当該構成データを提供するように構成される。例として、構成モジュール１１４は、第１のモニタリングシステム３０が最初に信号ユニット４０、４１、４２、４３を用いて実装された後、フィールドバス１０２および信号ユニット４０、４１、４２、４３に関連する当該構成データを確認し、および前述の構成データをサーバモジュール１４０に利用可能にするように構成されてもよい。
【０１３７】
構成モジュール１１４は、バスマスタ１１２によってフィールドバス１２０へ接続される、信号ユニット４０、４１、４２、４３の問合せ(querying)を促すように構成される。バスマスタ１１２による前記問合せは、信号ユニット４０、４１、４２、４３に、バスマスタ１１２および構成モジュール１１４へそれらの最新の構成データの転送を促させることが可能である。例として、信号ユニット４０、４１、４２、４３は、それらの構成データを、フィールドバス１０２を循環しているデータメッセージに挿入することが可能であり、バスマスタ１１２は、当該受信された構成データを、構成モジュール１１４へ転送することが可能である。構成モジュール１１４は、その後、構成データをサーバモジュール１４０へ転送する。構成モジュール１１４からサーバモジュール１４０へ転送される構成データは、フィールドバス１０２へ接続される当該信号ユニットの数を含むことが可能であり、特に、各々の場合において、当該信号ユニットの型、または信号ユニット上に存在するフィールド結線の数、もしくは型を含むことが可能である。構成モジュール１１４は、構成データの変更の後、サーバモジュール１４０からバスマスタ１１２または信号ユニット４０、４１、４２、４３へ、当該変更された構成データを転送するようにも構成される。
【０１３８】
モニタリングシステム３０、３１が起動する前に、接続ユニット１００は、フィールドバス１０２を介して信号ユニット４０、４１、４２、４３、５０へ接続される。モニタリングシステム３０、３１が起動した後、フィールドバス１０２の、および信号ユニット４０、４１、４２、４３、５０の当該構成データは、例えば、フィールドバスモジュール１１０の構成モジュール１１４によって、接続ユニット１００へと読み込まれ得る。接続ユニット１００が外部のデータネットワーク７へ接続される後、外部のデータネットワーク７へ接続される外部のコンピュータ８のアクセスモジュール９は、モニタリングシステム３０、３１の当該構成データへアクセスするため、具体的にはフィールドバス１０２の、および信号ユニット４０、４１、４２、４３、５０の当該構成データへアクセスするために使用され得る。前記アクセスは、例えば、サーバモジュール１４０によって利用可能にされる当該ウェブサイトを介して達成され得る。
【０１３９】
外部のコンピュータ８のアクセスモジュール９は、モニタリングシステム３０、３１を構成するために提供される構成データを変更するために使用され得る。構成データが当該モジュールおよびモニタリングシステム３０、３１へ戻された後、具体的には接続ユニット１００のモジュールへ、および信号ユニット４０、４１、４２、４３、５０へ戻された後、モニタリングシステム３０、３１は、信号ユニット４０、４１、４２、４３、５０と外部のデータインフラ４との間の当該処理データを交換するように構成される。
【０１４０】
モニタリングシステム３０、３１の接続ユニット１００は、オートメーションシステム１、２、３によって制御される当該オートメーション処理の制御とは独立して（具体的には制御ユニット１２から独立して）、および自律的に、外部のデータインフラと当該処理データを交換するように構成される。そのため、モニタリングシステム３０、３１は、オートメーションシステム１、２、３へと安価におよび容易に統合されることが可能であり、または既存のオートメーションシステムへレトロフィットされることが可能である。具体的には、それらは、既存の設備、機械または建設物に容易に、および安価にレトロフィットされ得る。モニタリングシステム３０、３１は、当該処理データを入手し、分配するため、制御装置１２とは独立して、自律的なソリューションを提供する。
【０１４１】
外部のデータネットワーク７を介する処理データの交換のためのユニバーサルプロトコルを使用し得るという実現性(possibility)により、モニタリングシステム３０、３１と接続ユニット１００とが、パブリックな外部のデータネットワークと独立した外部のデータネットワークとの両方で、世界に広まってとローカルとの両方で、使用可能になる。外部のデータインフラ４において、解析、統計的評価、処理、当該処理データのモニタリングまたは可視化、のための多様なデータサービスが、実行される事が、可能になる。さらに、前記データサービスは、到来する処理データに基づき、例えば保守または修繕のリクエストのため、外部のデータネットワーク７を介する通知を発信するために使用され得る。
〔符号の説明〕
１      第１のオートメーションシステム
２      第２のオートメーションシステム
３      第３のオートメーションシステム
４      外部のデータインフラ
５      メッセージ配信モジュール
６      データサービス
７      外部のデータネットワーク
８      外部のコンピュータ
９      アクセスモジュール
１０    制御レベル
１２    制御ユニット
１４    インストレーションフィールドバス
２０    フィールドレベル
２２    カップリングユニット
２４    インストレーション信号ユニット
２５    フィールド結線
２６    センサ
２８    アクチュエータ
２９    センサ−アクチュエータユニット
３０    第１のモニタリングシステム
３１    第２のモニタリングシステム
４０    第１の信号ユニット
４１    第２の信号ユニット
４２    第３の信号ユニット
４３    さらなる第３の信号ユニット
４５    フィールドバスインタフェース
５０    第４の信号ユニット
５２    第２のフィールドバスインタフェース
１００  接続ユニット
１０２  フィールドバス
１０４  リアルタイムシステム
１０６  アプリケーションシステム
１１０  フィールドバスモジュール
１１２  バスマスタ
１１４  構成モジュール
１２０  インタフェースモジュール
１２２  変換モジュール
１２４  送信モジュール
１２５  受信モジュール
１３０  ネットワークモジュール
１３１  物理インタフェース
１３２  ネットワークソケット
１３４  送信チャンネル
１３５  受信チャンネル
１４０  サーバモジュール
１５０  メモリモジュール
１５５  リアルタイムクロック
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】図１は、接続ユニットを備える第１のモニタリングシステムを有する第１のオートメーションシステムを示す。
【図２】図２は、接続ユニットを備える第１のモニタリングシステムを有する第２のオートメーションシステムを示す。
【図３】図３は、接続ユニットを備える第２のモニタリングシステムを有する第３のオートメーションシステムを示す。
【図４】図４は、第１のモニタリングシステムと共同している接続ユニットを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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