(57)【要約】【課題】プロセス制御システムにおけるマルチプロトコルフィールド装置を提供する。【解決手段】フィールド装置は、いくつかの異なるインターネットプロトコル（IP）のようないくつかの異なる通信プロトコルのどれかを用いて、プロセス制御システムの制御及び／又は資産管理システム、又は、他のフィールド装置と通信する構成要素を含んでいる。この構成は、フィールド装置の１つのバージョンが、これらの通信プロトコルのどれかを用いる自動化又は工場制御システムにおいて、提供されることを可能とし、したがって、在庫品及び製品開発コストを節約する。さらに、マルチプロトコルフィールド装置又はマルチプロトコルフィールド装置を用いたシステムは、１つのプロトコルを用いて、資産を管理することができ、それと同時に、第２の異なるプロトコルを用いて、実時間プロセス／工場自動化情報を通信することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワークリンクに接続されるように適合されたフィールド装置であって、
前記フィールド装置を前記通信ネットワークリンクへ接続するための通信インターフェースと、
プロセス測定をパラメータ化されたデータに変換する、又は、パラメータ化されたデータを物理的な動作へ変換する装置アプリケーションユニットと、
第１の通信プロトコルを用いて前記通信ネットワークリンクを介して通信を実行する、前記第１の通信プロトコルと関連付けられた第１の通信ユニットと、
第２の通信プロトコルを用いて前記通信ネットワークリンクを介して通信を実行する、前記第１の通信プロトコルとは異なった前記第２の通信プロトコルと関連付けられた第２の通信ユニットと、
を備えることを特徴とするフィールド装置。
【請求項２】
前記通信インターフェースは、前記第１及び第２の通信ユニットと接続されて、
前記通信インターフェースは、前記第１及び第２の通信ユニットからの信号を前記通信ネットワークリンク上へ多重化し、前記第１の通信ユニットへ、前記通信ネットワークリンクに到着する前記第１の通信プロトコルにおける通信を提供し、前記第２の通信ユニットへ、前記通信ネットワークリンクに到着する前記第２の通信プロトコルにおける通信を提供するマルチプレクサを備えることを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項３】
前記マルチプレクサは、伝送制御プロトコル（TCP）のマルチプレクサであることを特徴とする請求項２に記載のフィールド装置。
【請求項４】
前記第１の通信プロトコルは、第１のインターネットプロトコル（IP）であり、前記第２の通信プロトコルは、前記第１のインターネット（IP）とは異なる第２のインターネットプロトコル（IP）であることを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項５】
前記第１のインターネットプロトコルは、一般的な通信インターネットプロトコルであり、前記第２のインターネットプロトコルは、プロセス制御インターネットプロトコルであることを特徴とする請求項４に記載のフィールド装置。
【請求項６】
前記第１のインターネットプロトコルは、Ethernet/IPプロトコル又はProfinetプロトコルであり、前記第２のインターネットプロトコルは、HART-IPプロトコル又はFoundation Fieldbusプロトコルであることを特徴とする請求項５に記載のフィールド装置。
【請求項７】
プロセス状態を検出するための前記装置アプリケーションユニットに接続され、プロセス測定を生成するセンサ、又は、物理的な動作を実行するための前記装置アプリケーションユニットに接続され、プロセス変数を制御する制御装置、の１つをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項８】
物理的な動作を実行するための前記装置アプリケーションユニットに接続され、それによって、装置アプリケーションからのパラメータ化されたデータに基づいてプロセス変数を制御する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項９】
前記制御装置は、アクチュエータであることを特徴とする請求項８に記載のフィールド装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、要素の物理的な動作を実行する電気的な又は水力のアクチュエータであることを特徴とする請求項８に記載のフィールド装置。
【請求項１１】
プロセス測定を生成するため、プロセス状態を検出するためのセンサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項１２】
前記第１の通信ユニットは、前記第１の通信プロトコルを用いて、装置管理通信を実行し、前記第２の通信ユニットは、前記第２の通信プロトコルを用いて、プロセス制御通信を実行することを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項１３】
前記プロセス制御通信は、実時間プロセス測定、又は、プロセス制御において使用する制御信号の通信を含むことを特徴とする請求項１２に記載のフィールド装置。
【請求項１４】
前記プロセス制御通信は、５０ミリセカンド以上のレートで送信されることを特徴とする請求項１３に記載のフィールド装置。
【請求項１５】
前記プロセス制御通信は、１０ミリセカンド以上のレートで送信されることを特徴とする請求項１３に記載のフィールド装置。
【請求項１６】
前記装置管理通信は、アラーム信号、装置データ要求信号、又は、装置設定信号の１つ以上を含むことを特徴とする請求項１２に記載のフィールド装置。
【請求項１７】
前記装置管理通信は、５００ミリセカンド以下のレートで送信されることを特徴とする請求項１２に記載のフィールド装置。
【請求項１８】
前記装置管理通信は、非周期的な方法で送信されることを特徴とする請求項１２に記載のフィールド装置。
【請求項１９】
複数の異なった通信プロトコルのための通信プロトコル設定データを保存するメモリをさらに含み、
前記第１及び第２の通信ユニットの１つ以上は、保存され及び設定された通信プロトコルに関する通信を実行するために、前記メモリに保存された前記通信プロトコル設定データで設定可能であることを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項２０】
前記第１及び第２の通信ユニットの１つは、音声通信を実行することを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項２１】
前記第１及び第２の通信ユニットの１つに接続された音声検出及び伝送ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載のフィールド装置。
【請求項２２】
前記第１及び第２の通信ユニットの１つは、インターネット上の音声（VoIP）通信を実行することを特徴とする請求項２０に記載のフィールド装置。
【請求項２３】
前記第１及び第２の通信ユニットの他の１つは、プロセス制御信号通信を実行することを特徴とする請求項２０に記載のフィールド装置。
【請求項２４】
音声及び／又は動画装置への接続のための音声及び／又は動画通信ポートを含むことを特徴とする請求項２０に記載のフィールド装置。
【請求項２５】
前記第１及び第２の通信プロトコルの１つは、無線通信プロトコルであることを特徴とする請求項１に記載のフィールド装置。
【請求項２６】
通信ネットワークリンク上のフィールド装置の通信を実行する方法であって、
前記フィールド装置と前記通信ネットワークリンクとの間の通信接続を確立するステップと、
前記フィールド装置のプロセッサを介して、前記フィールド装置において、プロセス測定をパラメータ化されたデータに変換する、又は、パラメータ化されたデータを物理的な動作を引き起こす制御信号へ変換するステップと、
第１の通信プロトコルを用いて、前記フィールド装置内の第１の通信ユニットを介して、前記通信ネットワークリンク上で、通信を実行するステップと、
前記第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて、前記フィールド装置内の第２の通信ユニットを介して、前記通信ネットワークリンク上で、通信を実行するステップと、
を含むことを特徴とするフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項２７】
前記第１及び第２の通信ユニットを介して通信を実行するステップは、前記第１及び第２の通信ユニットからの信号を前記通信ネットワークリンク上へ多重化するステップと、前記第１の通信ユニットへ、前記通信ネットワークリンクに到着する前記第１の通信プロトコルにおける通信を提供するステップと、前記第２の通信ユニットへ、前記通信ネットワークリンクに到着する前記第２の通信プロトコルにおける通信を提供するステップと、を含むことを特徴とする請求項２６に記載のフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項２８】
前記多重化するステップは、伝送制御プロトコル（TCP）を用いて信号を多重化するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載のフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項２９】
前記第１の通信プロトコルは、第１のインターネットプロトコル（IP）であり、前記第２の通信プロトコルは、前記第１のインターネット（IP）とは異なる第２のインターネットプロトコル（IP）であることを特徴とする請求項２７に記載のフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項３０】
前記第１のインターネットプロトコルは、一般的な通信インターネットプロトコルであり、前記第２のインターネットプロトコルは、プロセス制御インターネットプロトコルであることを特徴とする請求項２９に記載のフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項３１】
前記フィールド装置上のセンサを介して、プロセス測定を生成するステップ、又は、
前記フィールド装置上のアクチュエータを介して、物理的な動作を実行するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項３２】
前記第１の通信プロトコルを用いて、装置管理通信を実行するステップ、及び、前記第２の通信プロトコルを用いて、プロセス制御通信を実行するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項３３】
前記フィールド装置のメモリ内の複数の異なった通信プロトコルのための通信プロトコル設定データを保存するステップ、及び、
ホスト装置が、通信を実行するために、前記メモリに保存された前記通信プロトコル設定データで、前記フィールド装置の前記第１及び第２の通信ユニットの１つ又は両方を設定することを可能にするステップを、さらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項３４】
前記第１及び第２の通信ユニットの１つを用いて、音声通信を実行するステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載のフィールド装置の通信を実行する方法。
【請求項３５】
通信ネットワークに関連付けられた通信リンクと、
１つ以上のフィールド装置と、
前記通信リンクへ通信接続された１つ以上の他の装置と、
を備えるプロセス制御システムであって、
前記１つ以上のフィールド装置のそれぞれは、
前記フィールド装置を前記通信リンクへ接続するための通信インターフェースと、
プロセス測定をパラメータ化されたデータに変換する、又は、パラメータ化されたデータを物理的な動作制御信号へ変換する装置アプリケーションユニットと、
第１の通信プロトコルを用いて前記通信リンクを介して通信を実行する、前記第１の通信プロトコルと関連付けられた第１の通信ユニットと、
第２の通信プロトコルを用いて前記通信リンクを介して通信を実行する、前記第１の通信プロトコルとは異なった前記第２の通信プロトコルと関連付けられた第２の通信ユニットと、
を備えることを特徴とするプロセス制御システム。
【請求項３６】
前記フィールド装置に対する前記通信インターフェースは、前記第１及び第２の通信ユニットと接続されて、
前記通信インターフェースは、前記第１及び第２の通信ユニットからの信号を前記通信リンク上へ多重化し、前記第１の通信ユニットへ、前記通信リンクに到着する前記第１の通信プロトコルにおける通信を提供し、前記第２の通信ユニットへ、前記通信リンクに到着する前記第２の通信プロトコルにおける通信を提供するマルチプレクサを備えることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項３７】
前記第１の通信プロトコルは、第１のインターネットプロトコル（IP）であり、前記第２の通信プロトコルは、前記第１のインターネット（IP）とは異なる第２のインターネットプロトコル（IP）であることを特徴とする請求項３６に記載のプロセス制御システム。
【請求項３８】
前記１つ以上のフィールド装置の１つは、プロセス状態を検出するための前記装置アプリケーションユニットに接続され、プロセス測定を生成するセンサを備えることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項３９】
前記１つ以上のフィールド装置の１つは、物理的な動作を実行するための前記装置アプリケーションユニットに接続され、プロセス変数を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項４０】
前記１つ以上の他の装置は、前記通信リンクに通信接続された１つ以上のホスト装置を含み、さらに、前記１つ以上のホスト装置において保存され及び実行される第１及び第２のアプリケーションを含み、
前記第１の通信ユニットは、第１の通信プロトコルを用いて、前記第１のアプリケーションで通信を実行し、前記第２の通信ユニットは、第２の通信プロトコルを用いて、前記第２のアプリケーションで通信を実行することを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項４１】
前記第１及び第２のアプリケーションの１つは、オンラインの制御活動を実行するプロセス制御アプリケーションであることを特徴とする請求項４０に記載のプロセス制御システム。
【請求項４２】
前記第１及び第２のアプリケーションの第２のものは、装置又は工場管理活動を実行する装置又は工場管理アプリケーションであることを特徴とする請求項４１に記載のプロセス制御システム。
【請求項４３】
前記第１及び第２のアプリケーションの第２のものは、前記通信リンク上で音声及び／又は動画信号を通信する音声アプリケーションであることを特徴とする請求項４０に記載のプロセス制御システム。
【請求項４４】
前記１つ以上のホスト装置は、第１のホスト装置と第２のホスト装置とを含み、
前記第１のホスト装置は、第１の通信プロトコルを用いて、前記フィールド装置の１つの前記第１の通信ユニットと通信する第１のホスト装置通信インターフェースを備え、
前記第２のホスト装置は、第２の通信プロトコルを用いて、前記フィールド装置の１つの前記第２の通信ユニットと通信する第２のホスト装置通信インターフェースを備えることを特徴とする請求項４０に記載のプロセス制御システム。
【請求項４５】
前記第１及び第２のアプリケーションは、前記第１及び第２の通信プロトコルを用いて、前記通信リンク上で、前記フィールド装置と同時に通信することを特徴とする請求項４０に記載のプロセス制御システム。
【請求項４６】
前記１つ以上のフィールド装置の１つは、複数の異なった通信プロトコルのための通信プロトコル設定データを保存するメモリをさらに含み、
前記第１及び第２の通信ユニットの少なくとも１つは、通信を実行するために、前記メモリに保存された前記通信プロトコル設定データで設定可能であることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項４７】
第１及び第２の通信ユニットの１つは、前記通信リンクを介して、前記第１及び第２の通信ユニットの１つによって使用された通信プロトコルに構成することを設定可能であることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項４８】
前記１つ以上の他の装置は、前記通信リンクに通信接続された１つ以上のホスト装置を含み、
前記１つ以上のホスト装置の１つは、プロセスを制御するためのプロセス制御ルーチンを実行するプロセス制御装置であることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項４９】
前記１つ以上の他の装置は、前記通信リンクに通信接続された１つ以上のホスト装置を含み、
前記１つ以上のホスト装置の１つは、ユーザワークステーションであることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項５０】
前記１つ以上の他の装置は、前記通信リンクに通信接続された１つ以上のホスト装置を含み、
前記１つ以上のホスト装置の１つは、ヒストリアンデータベースであることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項５１】
前記１つ以上の他の装置は、前記通信リンクに通信接続された１つ以上のホスト装置を含み、
前記１つ以上のホスト装置の１つは、ビッグデータ装置であることを特徴とする請求項３５に記載のプロセス制御システム。
【請求項５２】
通信ネットワークに関連付けられた通信リンクを介して、フィールド装置を、１つ以上の他の装置へ通信接続するステップと、
第１の通信プロトコルを用いて通信するために、前記フィールド装置の第１の通信ユニットを用いることを含んで、前記第１の通信プロトコルを用いて、前記通信リンク上で、前記１つ以上の他の装置と前記フィールド装置との間で、第１のデータを通信するステップと、
第２の通信プロトコルを用いて通信するために、前記フィールド装置の第２の通信ユニットを用いることを含んで、前記第１の通信プロトコルとは異なる前記第２の通信プロトコルを用いて、前記通信リンク上で、前記１つ以上の他の装置の１つと前記フィールド装置との間で、第２のデータを通信するステップと、
を含むことを特徴とするプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項５３】
プロセス測定を、パラメータ化されたデータへ変換するステップ、又は、パラメータ化されたデータを、前記フィールド装置内の物理的な動作制御信号へ変換するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項５４】
前記第１及び第２のデータを通信するステップは、
前記第１及び第２の通信ユニットからの信号を、前記通信リンク上へ多重化するステップと、
前記第１の通信ユニットへ、前記通信リンク上に到着する前記第１の通信プロトコルにおける通信を提供するステップと、
前記第２の通信ユニットへ、前記通信リンク上の前記第２の通信プロトコルにおける通信を提供するステップと含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項５５】
前記第１の通信プロトコルは、第１のインターネットプロトコル（IP）であり、前記第２の通信プロトコルは、前記第１のインターネットプロトコル（IP）とは異なる第２のインターネットプロトコル（IP）であることを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項５６】
前記フィールド装置内のセンサを介して、プロセス測定を生成するステップ、又は、前記フィールド装置上のアクチュエータを介して、物理的な動作を実行するステップ、を含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項５７】
前記プロセス制御システム内の通信実行方法は、前記第１の通信プロトコルを介して通信された前記第１のデータを用いて、装置管理通信を実行するステップ、及び、前記第２の通信プロトコルを介して通信された前記第２のデータを用いて、プロセス制御通信を実行するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項５８】
設定メモリにある複数の異なった通信プロトコルに対する通信プロトコル設定データを保存するステップ、及び、ホスト装置に、通信を実行するため、設定メモリに保存された通信プロトコル設定データで、前記第１及び第２の通信ユニットの１つ又は両方を設定することを可能にするステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項５９】
前記通信リンクで前記第１のデータと前記第２のデータを同時に通信するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６０】
前記通信リンクで前記第１のデータと前記第２のデータを同時に通信するステップは、前記通信リンク上で、前記第１の通信プロトコルにおける前記第１のデータのメッセージに、前記第２の通信プロトコルにおける前記第２のデータのメッセージを、インターリーブするステップを含むことを特徴とする請求項５９に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６１】
前記通信リンク上で前記第１のデータと前記第２のデータを同時に通信するステップは、前記第１のデータを通信するために、前記通信リンク上の第１のチャンネルを使用するステップ、及び、前記第２のデータを通信するために、前記通信リンク上の第２のチャンネルを使用するステップ、を含むことを特徴とする請求項５９に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６２】
前記第１又は第２の通信ユニットの１つを用いる音声通信を実行するステップを含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６３】
前記第１の通信プロトコルを用いて、前記フィールド装置と、１つ以上のホスト装置の１つの中の第１のアプリケーションとの間で、通信を実行するステップ、及び、前記第２の通信プロトコルを用いて、前記フィールド装置と、１つ以上のホスト装置の１つの中の第２のアプリケーションとの間で、通信を実行するステップ、を含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６４】
前記フィールド装置内の前記第１及び第２の通信ユニットの１つによって使用される通信プロトコルを設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６５】
前記フィールド装置を用いるプロセスを制御するための前記１つ以上の他の装置の１つ内のプロセス制御ルーチンを実行するステップ、及び、前記フィールド装置と制御ルーチンとの間で、制御信号を送る前記第１及び第２のの通信プロトコルを使用するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６６】
前記１つ以上の他の装置の１つの中で、ユーザインターフェースルーチンを実行するステップ、及び、前記フィールド装置とユーザインターフェースとの間で、ユーザインターフェース信号を送信するため、前記第１及び第２の通信プロトコルを使用するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６７】
前記１つ以上の他の装置の１つの中で、データベース保存ルーチンを実行するステップ、及び、前記フィールド装置とデータベース保存ルーチンとの間で、データ保存信号を送信するため、前記第１及び第２の通信プロトコルを使用するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項５２に記載のプロセス制御システム内の通信実行方法。
【請求項６８】
通信ネットワークリンクに接続されるように適合されたフィールド装置であって、
前記フィールド装置を前記通信ネットワークリンクへ接続するための通信インターフェースと、
プロセス測定をパラメータ化されたデータに変換する、又は、パラメータ化されたデータを物理的な動作へ変換する装置アプリケーションユニットと、
前記通信ネットワークリンクを介して通信を実行するため、前記第１の通信プロトコル又は第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いるように設定されてよい設定可能通信ユニットと、
前記第１の又は第２の通信プロトコルを用いて通信する通信ユニットによって使用されるための前記第１又は第２の通信プロトコルの１つに関連付けられた通信プロトコル設定データを保存する設定可能メモリと、
を備えることを特徴とするフィールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
この出願は、２０１６年５月１６日に提出された“Multi-Protocol
Field Device in Process Control System”という名称の米国の仮特許出願No.62/337,160の正規に提出された事案であって、その出願に優先権を主張する。その出願の全体の開示が、ここに明白に、この中に参照によって組み込まれる。
【０００２】
この特許は、一般的には、プロセス工場(process plants)における通信のような、制御及び監視システム内の通信に関係があり、より具体的には、様々に異なった通信プロトコルを用いる、工場内で、又は、様々な工場内の自動化システムで、通信することができるフィールド装置に関係がある。
【背景技術】
【０００３】
プロセス又は工場の自動化システムは、典型的に、コントローラ、入出力装置、及び、フィールド装置の間の通信を提供する際に、FoundationTM Fieldbusプロトコル、（HART-IPプロトコル、WirelessHARTプロトコルのような）HART(登録商標)プロトコル、Profibusプロトコル、CANプロトコル, Modbusプロトコルなどのような、いくつかの異なった産業的通信プロトコルの１つを用いる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動化システムの設計及び実装は、用いられる通信プロトコルと強く結びついているので、工場内で用いられるフィールド装置は、自動化システムとうまく一体化するためには、指定されたプロトコルを用いて通信しなくてはならない。
この構造は、フィールド装置の製造業者に、自動化業界にうまく参加するために、顧客に利用可能ないくつかのバージョンのフィールド装置を製造することを強いる。これは、本質的に同じフィールド装置に対して、様々な製図、ユーザーマニュアル、部品、在庫品などをもつ必要性を生じさせる。
さらに、フィールド装置は、１つのプロトコルのみを使うため、同じフィールド装置は、簡単には使用される場所を越えて持ち運び可能ではないか、又は、簡単には異なった工場若しくは異なった工場の自動化システム内で使用されない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
フィールド装置は、いくつかの異なるインターネットプロトコル（IP）のようないくつかの異なる通信プロトコルのどれかを用いて、プロセス制御システム、自動化システム、工場制御システムなどの制御及び／又は資産管理システムと通信する構成要素を含んでいる。この構成は、フィールド装置の１つのバージョンが、これらの通信プロトコルのどれかを用いる自動化又は工場制御システムにおいて、提供されることを可能とし、したがって、在庫品及び製品開発コストを節約する。さらに、マルチプロトコルフィールド装置又はマルチプロトコルフィールド装置を用いたシステムは、１つのプロトコルを用いて、資産を管理する（資産から及び資産へパラメータ化されたデータを読む及び書く）ことができ、それと同時に、第２の異なるプロトコルを用いて、実時間プロセス／工場自動化情報を通信することができる。例として、制御システムは、実時間データのためにEthernet（イーサネット（登録商標））/IPのようなプロトコルを使ってよく、同時に、装置資産を管理するために、HART-IPのような別のプロトコルを使ってよい。さらに、フィールド装置は、これらの両方のプロトコル、又は、異なった目的のための他のプロトコルを用いて、他の装置と通信をすることができてよい。
【０００６】
一例において、通信ネットワークリンクに接続されるように適合されたフィールド装置は、前記フィールド装置を前記通信ネットワークリンクへ接続するための通信インターフェースと、１つ以上のプロセス測定をパラメータ化されたデータに変換する、又は、パラメータ化されたデータを１つ以上の物理的な動作へ変換する装置アプリケーションユニットと、第１の通信プロトコルを用いて前記通信ネットワークリンクを介して通信を実行する、前記第１の通信プロトコルと関連付けられた第１の通信ユニットと、第２の通信プロトコルを用いて前記通信ネットワークリンクを介して通信を実行する、前記第１の通信プロトコルとは異なった前記第２の通信プロトコルと関連付けられた第２の通信ユニットと、を備える。各通信ユニットは、例えば、OSI通信モデル内の共通の物理層を用いる通信システムの、様々なデータリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、又は、アプリケーション層のような、OSI通信モデル内のレイヤに関連付けられ、又は、前記レイヤとして設定される。
【０００７】
前記通信インターフェースは、前記第１及び第２の通信ユニットと接続されてよく、前記通信インターフェースは、伝送制御プロトコル（TCP）のマルチプレクサのような、前記第１及び第２の通信ユニットからの信号を前記通信ネットワークリンク上へ多重化し、前記第１の通信ユニットへ、前記通信ネットワークリンクに到着する前記第１の通信プロトコルにおける通信を提供し、前記第２の通信ユニットへ、前記通信ネットワークリンクに到着する前記第２の通信プロトコルにおける通信を提供するマルチプレクサを備えてよい。
【０００８】
前記第１の通信プロトコルは、第１のインターネットプロトコル（IP）であってよく、前記第２の通信プロトコルは、前記第１のインターネット（IP）とは異なる第２のインターネットプロトコル（IP）であってよい。もし望まれるならば、前記第１のインターネットプロトコルは、Ethernet/IPプロトコル又はProfinetプロトコルのような、一般的な通信インターネットプロトコルであってよく、前記第２のインターネットプロトコルは、HART-IPプロトコル又はFoundation Fieldbusプロトコルのような、プロセス制御インターネットプロトコルであってよい。
【０００９】
フィールド装置は、プロセス状態を検出するための装置アプリケーションに接続され、プロセス測定を生成する１つ以上のセンサをさらに備えてよく、及び／又は、フィールド装置は、１つ以上の物理的な動作を実行するための装置アプリケーションに接続され、１つ以上のプロセス変数を制御する１つ以上の制御機構又は装置、の１つを備えてよい。センサは、パラメータ化されたデータへ変換されてよいプロセス変数測定を生成してよく、制御装置は、パラメータ化されたデータ（例えば、デジタル制御信号）を、物理的な動作を実行するための、電流又は電圧信号へ変換してよく、装置アプリケーションからのパラメータ化されたデータに基づくプロセス変数を制御する。制御装置は、流体圧又は電気アクチュエータのようなアクチュエータ、又は、フィールド装置、他の装置、若しくは工場内で、要素の物理的な動作を実行する何か他の要素であってよい。
【００１０】
一例において、前記第１の通信ユニットは、前記第１の通信プロトコルを用いて、装置管理通信を実行してよく、前記第２の通信ユニットは、前記第２の通信プロトコルを用いて、プロセス制御通信を実行してよい。前記プロセス制御通信は、実時間プロセス測定、又は、プロセス制御において使用する制御信号の通信を含んでよく、これらの通信信号は、５０ミリセカンド以上のレートで、１０ミリセカンド以上のレートで、又は、他のレートで送信されてよい。前記装置管理通信は、アラーム信号、装置データ要求信号、又は、装置設定信号の１つ以上を含んでよく、例えば、これらの通信信号は、５０ミリセカンド以下の、５００ミリセカンド以下の、又は、５０と１０００ミリセカンドの間の、レートで送信されてよい。もし望まれるならば、前記プロセス制御及び／又は前記装置管理通信信号は、非周期的な方法又は周期的な方法で送信されてよい。
【００１１】
フィールド装置又はフィールド装置に接続されたホスト装置は、複数の異なった通信プロトコルのための通信プロトコル設定データを保存するメモリをさらに含んでよく、前記第１及び第２の通信ユニットの１つ以上は、保存され及び設定された通信プロトコルに関する通信を実行するために、前記メモリに保存された前記通信プロトコル設定データで設定可能であってよい。ホスト装置又はホスト装置上で実行される別のアプリケーションと交流するユーザは、通信プロトコル設定データに基づいて、フィールド装置によって使用される通信プロトコルを設定するため、ホスト装置に、フィールド装置へメッセージを送信させる。一つの場合において、設定データは、異なった通信プロトコルを使用する異なった通信又はアプリケーション層であってよく、ホスト装置又はホスト装置内のアプリケーションは、特定の通信のための特定の通信プロトコルに関連付けられた特定の通信又はアプリケーション層を使用するフィールド装置を指示することによって、通信プロトコル設定データを用いてフィールド装置を設定してよい。理解されるように、通信プロトコル設定データは、パケットサイズやパケットフォーマット、コマンドなどの、メッセージの送信、又は、さもなければ、プロトコルを使用する通信に関連付けられたデータを含んでよい。
【００１２】
もし望まれるならば、第１及び第２の通信ユニットは、インターネットプロトコル上の音声及び／又は動画を用いる音声通信を実行してよく、フィールド装置は、第１又は第２の通信ユニットの１つに接続された音声及び／又は動画検出及び伝送ユニットをさらに備えてよく、及び／又は、フィールド装置は、外部の音声及び／又は動画装置へ接続するための音声及び／又は動画通信ポートをさらに備えてよい。第１又は第２の通信プロトコルの一方又は両方は、有線又は無線通信プロトコルであってよい。
【００１３】
別の事例において、通信ネットワークリンク上のフィールド装置の通信を実行する方法は、前記フィールド装置と前記通信ネットワークリンクとの間の通信接続を確立するステップと、前記フィールド装置のプロセッサを介して、フィールド装置において、１つ以上のプロセス測定をパラメータ化されたデータに変換する、又は、パラメータ化されたデータを物理的な動作を引き起こす制御信号へ変換するステップと、第１の通信プロトコルを用いて、前記フィールド装置内の第１の通信ユニットを介して、前記通信ネットワークリンク上で、通信を実行するステップと、前記第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて、前記フィールド装置の第２の通信ユニットを介して、前記通信ネットワークリンク上で、通信を実行するステップと、を含む。
【００１４】
前記第１及び第２の通信ユニットを介して通信を実行するステップは、前記第１及び第２の通信ユニットからの信号を前記通信ネットワークリンク上へ多重化するステップと、前記第１の通信ユニットへ、前記通信ネットワークリンクに到着する前記第１の通信プロトコルにおける通信を提供するステップと、前記第２の通信ユニットへ、前記通信ネットワークリンクに到着する前記第２の通信プロトコルにおける通信を提供するステップと、を含んでよい。
【００１５】
この方法は、前記フィールド装置上のセンサを介して、プロセス測定を生成するステップ、又は、フィールド装置上のアクチュエータを介して、物理的な動作を実行するステップを、さらに含んでもよい。加えて、この方法は、前記第１の通信プロトコルを用いて、装置管理通信を実行するステップ、及び、前記第２の通信プロトコルを用いて、プロセス制御通信を実行するステップを、含んでもよい。この方法は、フィールド装置又はホスト装置のような外部装置の設定メモリ内の複数の異なった通信プロトコルのための設定データを保存するステップ、及び、ホスト装置（ホスト装置のアプリケーション又はホスト装置のユーザ）が、通信を実行するために、前記メモリに保存された前記設定データで、前記第１及び第２の通信ユニットの１つ又は両方を設定することを可能にするステップを、さらに含んでよい。この方法は、前記第１及び第２の通信ユニットの１つを用いて、音声及び／又は動画通信を実行するステップを含んでもよい。
【００１６】
なおさらに、プロセス制御システムは、通信ネットワークに関連付けられた通信リンクと、前記通信リンクへ通信接続された１つ以上の他の装置と、１つ以上のフィールド装置と、を備えてよい。前記１つ以上のフィールド装置のそれぞれは、前記フィールド装置を前記通信リンクへ接続するための通信インターフェースと、１つ以上のプロセス測定をパラメータ化されたデータに変換する、又は、パラメータ化されたデータを１つ以上の物理的な動作制御信号へ変換する装置アプリケーションユニットと、第１の通信プロトコルを用いて前記通信リンクを介して通信を実行する、前記第１の通信プロトコルと関連付けられた第１の通信ユニットと、第２の通信プロトコルを用いて前記通信リンクを介して通信を実行する、前記第１の通信プロトコルとは異なった前記第２の通信プロトコルと関連付けられた第２の通信ユニットと、を備える。
【００１７】
なおさらに、プロセス制御システム内の通信実行方法は、通信ネットワークに関連付けられた通信リンクを介して、フィールド装置を、ホスト装置又は他のフィールド装置のような１つ以上の他の装置へ通信接続するステップと、第１の通信プロトコルを用いて通信するために、前記フィールド装置の第１の通信ユニットを用いることを含んで、前記第１の通信プロトコルを用いて、前記１つ以上の他の装置の１つと前記フィールド装置との間で、第１のデータを通信するステップと、第２の通信プロトコルを用いて通信するために、前記フィールド装置の第２の通信ユニットを用いることを含んで、前記第１の通信プロトコルとは異なる前記第２の通信プロトコルを用いて、前記１つ以上の他の装置の１つと前記フィールド装置との間で、第２のデータを通信するステップと、を含む。
【００１８】
同様に、通信ネットワークリンクに接続されるように適合されたフィールド装置は、前記フィールド装置を前記通信ネットワークリンクへ接続するための通信インターフェースと、１つ以上のプロセス測定をパラメータ化されたデータに変換する、又は、パラメータ化されたデータを１つ以上の物理的な動作へ変換する装置アプリケーションユニットと、前記通信ネットワークリンクを介して通信を実行するため、第１の通信プロトコル又は第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いるように設定されてよい設定可能通信ユニットと、前記第１の又は第２の通信プロトコルを用いて通信する通信ユニットによって使用されるための第１又は第２の通信プロトコルの１つに関連付けられた通信プロトコル設定データを保存する通信プロトコル設定可能メモリと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、いくつかの異なる通信プロトコルを用いるネットワークリンクを介して、複数の異なるホスト装置に接続されたマルチプロトコルフィールド装置を備える通信ネットワークを表現する。
【００２０】
【図２】図２は、単一の通信ネットワーク又はネットワークリンク上で、複数の通信プロトコルを用いて、複数のフィールド装置とそれらのお互いと１つ以上のホストとの間で通信を実行するために、例えばプロセス工場で用いられるであろうプロセス制御ネットワークを表現する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
産業イーサネット（登録商標）の到来とともに、多くの産業的な通信プロトコルは、今日では、それらのアプリケーション層のメッセージを運ぶために、通信プロトコルスタックの同じトランスポート層を共有している。例えば、産業イーサネット（登録商標）を用いる単一のフィールド装置において、複数のアプリケーション層、又は、他の開放型システム間相互接続（OSI;Open System Interconnection）モデルの層を実装することによって、どのアプリケーションプロトコルが使われるべきかの選択は、フィールド装置が自動化システムに接続される時に、この分野で行われ、同じフィールド装置が、多くの異なったシステム上で又はシステムと共に、使われることを可能にする。また、そのようなフィールド装置を用いて、Foundation Fieldbus, HART, Profibusなどのような様々な産業通信プロトコルを用いて、複数のホストシステムと同時に通信することも可能である。
【００２２】
図１は、様々なプロセス工場又は他の産業の通信プロトコルを用いて、複数の他の装置と、通信ネットワークリンク１１を介して通信をするマルチプロトコルフィールド装置１０を備える通信システム５の例を示している。複数の他の装置は、この場合では、他のホスト装置１４と３４（ホストＡとホストＢ）として、システム５内に示されている。しかしながら、装置１４と３４は、他のフィールド装置であってもよいということ、又は、他のフィールド装置１０及び他のホスト装置でさえ、ネットワーク１１へ接続されてよく、ここで記述されたマルチプロトコル通信を用いて、同時に又は異なった時に、図１で示されたフィールド装置１０と通信し得るということは注意されるであろう。特に、図１に示されたように、フィールド装置１０は、プロセスインターフェース２１を通じて、１つ以上のプロセス測定をパラメータ化されたデータに変換するように動作し、又は、パラメータ化されたデータを１つ以上のアクチュエータ動作へ変換する装置アプリケーション２０を含む。具体的には、図１に示されていないが、フィールド装置１０は、送信機であってもよく、そういうものとして、プロセスインターフェース２１は、１つ以上のプロセス測定（例えば、プロセス変数値の表示）を得て、プロセス条件を決定するために、例えば、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、水位センサなどのような、１つ以上のセンサのような、ハードウェア及び／又はファームウェアを含んでいてもよい。フィールド装置１０は、制御装置であってもよく、又は、かわりに制御装置であってよく、プロセスインターフェース２１は、デジタル制御信号の形式のパラメータ化されたデータに基づいた、工場の１つ以上のプロセス変数を制御するために、ある物理的な動作をとる又は引き起こす１つ以上の制御信号を生成するハードウェア及び／又はファームウェアを含んでいてもよい。ある物理的な動作とは、例えば、バルブの開閉、アクチュエータや他の要素の移動などである。この場合、フィールド装置１０は、（流体圧又は電気アクチュエータのような）アクチュエータや他の制御装置を動かし、又は、アクチュエータを含むバルブや他の装置を動かす、電流又は電圧信号として、制御信号を生成する。もちろん、フィールド装置１０は、センサ及びアクチュエータ又は他の物理的制御の操作主体を含むハードウェア及び／又はファームウェアの両タイプを含むことができる。
【００２３】
さらに、フィールド装置１０は、通信レイヤ、回路、又は、Pa-Pnとラベル付けされた、１つ以上の産業通信プロトコル２２を実装するアプリケーションを有する。なおさらに、フィールド装置１０は、Ethernetインターフェース又はProfinetインターフェースのような、ネットワーク通信インターフェース２３を含む。インターフェース２３は、共通のチャンネル又はリンク１１上で、（図１において点線で示された）１つ以上の仮想回路１２及び１３を確立するために、伝送制御プロトコル（TCP;Transmission Control Protocol）マルチプレクサのような通信マルチプレクサ（多重化装置）２４を用いてもよい。チャンネル又はリンク１１は、固定的に結線された又は無線の通信チャンネルであってよい。さらに、仮想回路１２及び１３は、プロトコルPa-Pnの異なった回路に対して使われてよい。第１のホスト装置１４（ホストＡ）は、ホストアプリケーション３０と、フィールド装置１０のそれと類似するマルチプレクサ３２付きのEthernetインターフェース３１を含む。この場合では、ホストアプリケーション３０は、ホスト装置１４がプロトコルPaを用いて通信するように設計されているので、産業通信プロトコルPaを用いて情報を伝達するために使われるべく、産業プロトコルPaを用い、仮想回路１３を選択する通信回路又はレイヤ３３に接続される。同様に、第２のホスト装置３４は、通信回路又はレイヤ３５によって実装されているように、産業通信プロトコルPbを用いる通信において使用するために、仮想回路１２を選択する類似の構成を含む。また、第２のホスト装置３４は、産業プロトコルPbを用い、仮想回路１２を選択する通信回路又はレイヤ３５に接続される１つ以上のホストアプリケーション３６を含む。上で注意したように、フィールド装置１０は、仮想回路１２及び１３又は他の仮想回路を用いて、かつ／又は、通信プロトコルPa-Pnの同じ又は異なるものを用いて、通信リンク１１に接続された、（図１には示されない）他のフィールド装置と、又は、他のホスト装置へ、通信することも、または、その代わりに通信することもできる。
【００２４】
理解されるように、図１のフィールド装置１０は、アプリケーションの要求に応じて、第１のホスト装置１４及び／又は第２のホスト装置３４へ（又は、他のホスト装置や他のフィールド装置のような、他の装置へ）通信するように構成されることができる。例えば、第１のホスト装置１４は、１種類の通信プロトコルを用いる１つの工場自動化システムにおいて使われるかもしれない。一方、第２のホスト装置３４は、異なった通信プロトコルを用いる第２の工場の自動化システムにおいて使われるかもしれない。別の場合では、第１及び第２のホスト装置１４及び３４は、同じ工場又は製造所において使用される異なる自動化システムの部分であってもよく、同じ又は複数の工場において使用される同じ自動化システムの異なる部分であってもよい。この構成は、同一のフィールド装置１０に、フィールド装置１０のファームウェアを修正することなしに、及び、異なった自動化システムの通信プロトコルを変更する必要なしに、工場または自動化システムの一方または両方で（逐次的に又は同時に）使用されることを可能にする。このシステム５は、また、フィールド装置１０に、異なった通信プロトコルを用いる異なった工場環境の中へ、又は、異なった自動化システムにおいて、より簡単に移設されることを可能とする。
【００２５】
理解されるように、プロセス工場自動化システムのような自動化システムは、典型的に、いくつかのサブシステムから成っており、そういうものとして、ホスト装置１４及び３４は、これらの異なるサブシステムに関連付けられた異なったアプリケーションを実行してよい。他方、ホスト装置１４及び３４の各々の１つは、異なるサブシステムに関連付けられたアプリケーションを実行してよい。何らかのイベントにおいて、１つのそのようなサブシステムは、工場プロセス（例えば、実時間制御サブシステム）を制御するべく、フィールドアクチュエータ装置の位置を計算するために、フィールド測定装置からの実時間プロセス情報を使用する、プロセス／工場自動化アプリケーション４０であるか、又は、それを含んでいてもよい。サブシステムは、フィールド装置によって保存されている又は生成された、パラメータ化されたデータの読み書きを行うことによって、及び、このデータを得るために、フィールド装置へデータ要求信号を送信することによって、工場内で、フィールド装置の構成及び保守を管理するために使われる第２のアプリケーション４１を含む。これらの種類のアプリケーションは、典型的に、資産管理アプリケーションと呼ばれる。図１に示されたように、第２のホスト装置３４は、異なったシステム（例えば、同一工場内の異なった工場又は自動化システム）の制御及び保守に関連付けられた類似のアプリケーション４０、４１を含む。
【００２６】
産業イーサネット（登録商標）上のTCP/IPプロトコルの使用は、複数の同時通信又は仮想回路が、様々な通信プロトコル又はフォーマットを用いて、図１のフィールド装置１０と（ホスト装置１４及びホスト装置３４及び／又は他のフィールド装置に関連付けられたもののような）自動化システムとの間で確立されることを可能にし、複数のアプリケーション層が同時に使用されることを可能にする。この構成は、フィールド装置１０が、２〜３の例だが、Ethernet/IPプロトコル又はProfinetプロトコルのような、プロトコルを用いるプロセス／工場自動化アプリケーションを含む１つのアプリケーション４０をもつ１つのホスト１４と通信するために、１つの仮想回路を使用することを可能にし、HART-IPプロトコルやFoundation Fieldbusプロトコルのような異なったプロトコルを使用する資産管理システムを含む第２のホスト３２と同時に通信するために、第２の仮想回路を使用することを可能にする。上述したように、同一の自動化システムに対するアプリケーション４０及び４１は、同一のホスト装置１４又は３４に保存及び実行され、ネットワークリンク又はチャンネル１１上の様々な異なったプロトコルを用いた通信が、各プロトコルに対して、同一の２つの装置（ホスト１４又は３４及びフィールド装置１０）の間で実装されてもよい。しかしながら、複数の異なったホスト装置（又は他のフィールド装置）内のアプリケーションは、フィールド装置１０と通信するために同一のプロトコルを用いることがあり得、各ホスト装置１４及び３４（又は他のフィールド装置）は、フィールド装置１０と通信するために異なったプロトコルを使用する複数のアプリケーションを含むことがあり得る。この場合には、ホスト装置１４、３４（及び他のフィールド装置）のインターフェースは、その中に保存及び実行されたアプリケーションに関連付けられた複数の通信プロトコルの各々をサポートするであろう。
【００２７】
ある事例では、産業プロセス制御ネットワーク、又は、工場自動化ネットワークにおけるフィールド装置１０は、２つの異なった通信プロトコルを用いる自動化システムと同時に通信するためにEthernetを用いる。例えば、１つのEthernetベースのプロトコルは、実時間／実行時間のプロセス／工場の自動化情報を、自動化システムへ通信するために使用されてよい。一方、同一のフィールド装置１０における第２のEthernetベースのプロトコルは、資産管理情報を、自動化システムの装置管理システムへ通信するために使用されてよい。
【００２８】
さらに別の事例では、フィールド装置１０は、資産管理又はプロセス／工場自動化情報の通信のためのいくつかの産業通信プロトコルから選択する能力があり、かつ／又は、異なった産業通信プロトコルを用いる、１つ以上のプロセス又は工場自動化システムと、Ethernet上で同時に通信する能力がある。フィールド装置１０は、例えば、第１の通信プロトコルを用いる装置管理通信を実行する第１の通信ユニットPaを含み、第２の通信プロトコルを用いるプロセス制御通信を実行する第２の通信ユニットPbを含む。もし望まれるならば、様々な通信ユニットPa-Pnが、フィールド装置で実行される様々なアプリケーション層の部分に関連付けられ、及び／又は、部分として実行されてよい。例えば、各通信ユニットPa-Pnは、例えば、OSI通信モデル内の共通の物理層を用いる通信システムの、様々なアプリケーション層や様々なトランスポート層の部分のような、OSI通信モデル内のレイヤに関連付けられ、又は、レイヤとして構成されてよい。もちろん、通信ユニットPa-Pnは、OSI通信モデル内の共通の物理層を用いる通信システムの、例えば、様々なデータリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、又は、アプリケーション層の部分として実装されてよい。別の事例では、通信ユニットPa-Pnは、OSI通信モデル内の共通の物理層及びデータリンク層を用いる通信システムの、例えば、様々なネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、又は、アプリケーション層の部分として実装されてよい。なおさらに、通信ユニットPa-Pnは、OSI通信モデル内の共通の物理層、データリンク層及びネットワーク層を用いる通信システムの、例えば、様々なトランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、又は、アプリケーション層の部分として実装されてよい。なおいっそう事例では、通信ユニットPa-Pnは、OSI通信モデル内の共通の物理層、データリンク層、ネットワーク層及びトランスポート層を用いる通信システムの、例えば、様々なセッション層、プレゼンテーション層、又は、アプリケーション層の部分として実装されてよい。なお別の事例では、通信ユニットPa-Pnは、OSI通信モデル内の共通の物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層及びセッション層を用いる通信システムの、例えば、様々なプレゼンテーション層、又は、アプリケーション層の部分として実装されてよい。他方、通信ユニットPa-Pnは、OSI通信モデル内の共通の物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層及びプレゼンテーション層を用いる通信システムの、様々なアプリケーション層の部分として実装されてよい。
【００２９】
より具体的な例では、プロセス制御通信は、実時間プロセス測定の通信、又は、プロセス制御に使われる制御信号を含んでもよく、ネットワーク１１上で、（遅い制御の場合）５０ミリセカンド以上のレートで、又は、（速い制御の場合）１０ミリセカンド以上のレートで、送信されてもよい。もちろん、他のレートが同様に又は代替的に用いられることができる。さらに、装置管理通信は、アラーム信号、装置データ要求信号、装置設定信号（装置構成信号）、装置に保存された履歴又は傾向データ、又は、他のタイプの資産管理信号の１つ以上を含んでもよい。もし望まれるならば、装置管理通信は、５０ミリセカンド以下のレートで、５００ミリセカンド以下のレートで、５００と１０００ミリセカンドの間のレートで、又は、任意の他のレートで、送信されてもよく、それは、プロセス制御通信信号に使われるレートと同じでも、異なっていてもよい。異なったプロトコルを用いる通信は、お互いに関して、非同期であってもよい。同様に、プロセス制御通信、及び／又は、装置管理通信は、周期的、又は、非周期的な方法で送信されてもよい。もちろん、別々のプロトコル通信に対して、プロトコル制御通信と装置管理通信の使用は、単なる１例であり、他のタイプの通信が異なるプロトコルに対して適用され得る。同様に、もし望まれるならば、２つの別々の、又は、異なったプロトコルが、プロセス制御通信又は装置管理通信のような、同じタイプの信号を送信するのに用いられることができる。例えば、第１のフィールド装置１０は、ネットワーク通信リンク１１に接続されて、第１のプロトコルを用いる制御信号を通信することができ、第２のフィールド装置は、リンク１１に接続されて、第２のプロトコルを用いる制御信号を通信することができる。（もしフィールド装置が２以上のプロトコル通信を実装するならば）フィールド装置は、他のフィールド装置１０（それは、複数プロトコルのフィールド装置又は伝統的なシングルプロトコルのフィールド装置であり得る）、及び、１つ以上のホスト装置１４及び／又は３４の通信を受信し、復号することができる。同様に、各ホスト装置１４、３４は、特定の制御サブシステムに対する制御アプリケーションを実装してもよく、同一の制御サブシステムにおける制御を実行するために、両タイプのプロトコル信号を受信し、復号してもよい。もし望まれるならば、異なった制御アプリケーションが、異なったホスト装置１４及び３４の１つにおいて、又は、同一のホスト装置１４又は３４（それはコントローラであってもよい）において、実行されてもよい。そして、これらの異なった制御アプリケーションは、制御を実行するために、異なったプロトコルを用いてもよい。
【００３０】
別の例として、フィールド装置１０は、このマルチプロトコルの能力を、プロセス制御通信、又は、装置管理通信に加えて、Ethernet通信上の音声及び／又は動画のような、他のタイプの通信を実行するために用いてもよい。この場合、フィールド装置１０の通信ユニットPa−Pnの１つは、Voice  over  IP（IP上の音声）、又は、その目的のために設計された他の通信プロトコルを用いて、音声及び／又は動画の通信を実行してもよい。例えば、多くの資産管理タスクは、資産の近くにいるこの分野の機器使用の技術者と、制御室の職員との間の通信を必要とする。トランシーバーがこの目的のためにしばしば使用される。TCP/IPは、音声／動画ストリームとプロセス／工場自動化データストリームを、Ethernetネットワーク上で同時に伝送することを可能にする。もし、フィールド装置１０において、音声／動画通信装置と接続するための、外部の物理ポートが利用可能ならば、トランシーバーや携帯電話のような余分な通信装置に対するニーズはなくなる。この接続は、直接に、フィールド装置１０において、又は、フィールド装置１０の近くの接続箱（junction box）において、利用可能とされ、フィールド装置１０は、支持された産業プロトコルの１つを用いる１つ以上の仮想回路上のIP上の音声又は動画を実行するために、ここで記述された技術を用いてもよい。別の事例では、フィールド装置１０それ自身が、フィールド装置１０内の第１又は第２の通信ユニットPa-Pnの１つへ接続された、音声及び／又は動画の、検出及び／又は表示又は伝送ユニットを含んでもよく、又は、外部の音声及び／又は動画の、取込み及び／又は表示装置への接続のための、音声及び／又は動画通信ポートを含んでもよい。
【００３１】
なおさらに、ここで記述されるシステム５、又は、その中の様々な装置が、Bluetooth（登録商標）又は他の近距離無線通信（near field communication）プロトコルのヘッドセット接続を含んでもよい。例えば、Bluetooth（登録商標）のような無線通信は、制御室の職員とプロセス工場ネットワーク１１上の現場（フィールド）にいる職員との間に通信を提供するために、ヘッドセット及び／又はカメラをEthernetネットワーク１１へ接続するために使用される。Bluetooth（登録商標）のような無線通信は、また、手持ちのフィールドメインテナンスツールを、フィールド装置１０へ接続するためにも使用される。その結果、調整／設定パラメータは、伝統的な無線通信でフィールド装置をオープンことなしに、セットされることができる。
【００３２】
別の事例では、ここで記述された通信技術は、シンクライアント型の携帯型作業者用装置の通信を実行するために、含まれる又は使われることができる。例えば、TCP/IPの複数チャンネル通信の機能を用いて、シンクライアント端末装置と制御室の自動化システムとの間の情報（例えば、ユーザインターフェースデータ）は、プロセス／工場自動化データとして、同一のEthernet通信ネットワーク１１上で伝送されることができる。この機構は、今日２人の人を要するある仕事が、現場（フィールド）において、１人の人によって実行されることを可能とするであろう。
【００３３】
もちろん、上に注意したように、第１の通信プロトコルは、Ethernet/IPまたはProfinetのような、第１のインターネットプロトコル（IP）であってもよく、第２の通信プロトコルは、第１のインターネットプロトコル（IP）とは異なる、HART-IP又はFoundation
Fieldbusのような、第２のインターネットプロトコルであってもよい。１つの例では、第１のインターネットプロトコルは、多くの様々なタイプのコンピュータネットワークにおいて使われる（Ethernet又はProfinetのような）一般的な通信インターネットプロトコルであってもよく、第２のインターネットプロトコルは、HART又はFieldbus通信のような、プロセス制御通信において使用され、又は、それのために設計された、プロセス制御インターネットプロトコルであってもよい。また上に注意したように、フィールド装置１０は、３、４、５などのような、２以上の通信プロトコルを使用又はサポートしてもよい。
【００３４】
別の場合では、フィールド装置１０は、１つ以上の異なった通信プロトコルのための通信プロトコル設定データを保存する、設定メモリのような、メモリ５０をさらに含んでもよい。そうすることにより、１つ以上の第１及び第２の通信ユニットPa-Pnは、保存され及び設定された通信プロトコルに関して通信を実行するために、メモリ５０において保存された通信プロトコル設定データで設定可能である。この場合では、フィールド装置１０は、１つ以上の保存されたプロトコルを用いて通信するために、ホスト装置１４、３４において実行している設定アプリケーション４１のようなホスト装置によって、設定されてもよい。特に、１つ以上の通信ユニットPa-Pnは、工場で同一の又は異なるプロトコルを用いて通信するように設定されてもよい。そして、設定アプリケーション４１は、予め設定された通信ユニットPa-Pnの１つを介して、フィールド装置１０と接続して、フィールド装置１０又はフィールド装置１０の１つ以上の通信ユニットPa-Pnが設定される特定のプロトコルを決定するために、フィールド装置１０の設定メモリ５０の中のデータにアクセスしてもよい。設定アプリケーション４１は、それから、ネットワークリンク１１上で通信するために、設定メモリ５０において保存された通信プロトコル設定データを用いて、１つ又は全ての通信ユニットPa-Pnを設定してもよい。設定アプリケーション４１は、さらに、各通信ユニットPa-Pn、又は、仮想回路（例えば、１２及び１３）、又は、通信をする時に各通信ユニットPa-Pnが接続する他のアプリケーションを用いて通信をするために、（フィールド装置１０内の）データのタイプを特定又は設定してもよい。もちろん、もし望まれるならば、１つ以上の通信ユニットPa-Pnは、それが用いるプロトコルにおいて、固定されるか又は静的であり得る。一方、１つ以上の他の通信ユニットPa-Pnは、設定可能であってもよい。同様に、もし望まれるならば、設定メモリ５０は、任意の数のプロトコルに対して、通信プロトコル設定データを保存してもよく、もし望まれるならば、通信ユニットPa-Pnにあるよりも多くのプロトコルをサポートすることができる。同様に、プロトコル設定データは、新しいプロトコルが設計されるか、又は、プロトコルが更新されるとき、更新されてもよい。なおさらに、通信プロトコル設定メモリ５０は、ホスト装置１４及び／又は３４、又は、何か他の装置に保存され又は位置されてもよく、設定アプリケーション４１によって、フィールド装置１０を設定するために使用されてもよい。したがって、フィールド装置１０は、その中に配置された設定メモリ５０をもつ必要はない。さらに、１つの例では、設定データ５０は、異なった通信プロトコルを用いる通信レイヤ又はアプリケーションレイヤであってよく、そして、ホスト装置又はホスト装置内のアプリケーションは、特定の通信プロトコルに関連付けられた特定の通信又はアプリケーションレイヤを使うために、フィールド装置１０を指示することによって、設定データを用いるフィールド装置１０を設定してもよい。
【００３５】
なおさらに、フィールド装置１０は、ここでは、複数の通信ユニットPa-Pnを含むものとして、例示され及び記述され、複数の通信ユニットPa-Pnのどれか又は全ては、任意の数の異なったプロトコルの１つを使用するように設定可能である一方、フィールド装置１０は、異なった時刻に異なった通信プロトコルを使用するように設定可能な唯一の通信ユニットP1を含むことができる。この場合において、フィールド装置１０は、多くの異なったプロトコルを使用する多くの異なったタイプのネットワーク又はシステムにおいて、使用されることができるように製造されることができるが、しかし、フィールド装置１０は、任意の特定の時刻で単一のプロトコルを用いる通信のみを行うことができる。
【００３６】
図２は、複数のマルチプロトコルフィールド装置１１０がネットワークリンク１１１を通して複数のホスト装置１１４へ接続されるプロセス工場システム１００の例示をする。ホスト装置１１４は、例えば、プロセスコントローラ、ユーザインターフェース、ワークステーション、データベース、ビッグデータ装置のようなもの、データヒストリアン（data historians）、設定データベースなどであってよい。図２に示されているように、各フィールド装置１１０は、設定可能であってよい１つ以上の通信ユニットPa-Pn、ネットワークインターフェース１１６、設定メモリ１１８、装置アプリケーション１２０、及び、センサ及び/又は制御ハードウェア及び/又はファームウェア１２１を含む。ここで、１つ以上のホスト装置１１４Ａは、１つ以上の制御ルーチン又は制御アプリケーション１３０を走らせる又は実行するプロセス制御装置であってよく、１つ以上のホスト装置１１４Ｂは、装置又は制御システム管理アプリケーション１３２、設定アプリケーション１３４、データ分析アプリケーション１３６、データ保存アプリケーション１３８、又は、他の表示アプリケーションを実行するサーバ又はユーザワークステーションであってよい。なおさらに、１つ以上のホスト装置１１４Ｃは、データヒストリアンのような、データ保存アプリケーション１４０及びデータ分析アプリケーション１４２を走らせ又は実行するデータ保存装置、ビッグデータ装置などであってよい。通信ネットワークリンク又はネットワーク１１１は、ゲートウェイ装置１５０を介して、ネットワーク１１１と同一の又は異なった通信プロトコルを使用するかもしれない他のネットワークに接続されてよい。これらの他のネットワークは、他の工場、他のプロセス制御システム、ビジネスシステム、クラウドベースシステムなどに関連付けられてよい。
【００３７】
注意されるように、図２のシステム１００は、通信ネットワークと関連付けられた通信リンク１１１、通信リンク１１１と通信接続された１つ以上のホスト装置１１４、及び、通信リンク１１１と通信接続された１つ以上のフィールド装置１１０を備えるプロセス制御システムの１例を例示する。各フィールド装置１１０は、フィールド装置１１０を通信リンク１１１へ接続するための通信インターフェース１１６、１つ以上のプロセス測定をパラメータ化されたデータへ変換し、及び/又は、パラメータ化されたデータを１つ以上の物理的な動作の制御信号へと変換する装置アプリケーションユニット１２０、及び、１つ以上の通信ユニットPを含む。１つ以上の通信ユニットPは、第１の通信プロトコルを使用する通信ネットワークリンク１１１を介して通信を実行する、第１の通信プロトコルと関連付けられた第１の通信ユニットPa、及び、例えば、第２の通信プロトコルを使用する通信ネットワークリンク１１１を介して通信を実行する、第１の通信プロトコルとは異なった第２の通信プロトコルと関連付けられた第２の通信ユニットPbを含む。
【００３８】
上に注意したように、フィールド装置１１０の通信インターフェース１１６は、第１及び第２の通信ユニットPa-Pnに接続され、マルチプレクサ１１６を含む。マルチプレクサ１１６は、例えば、第１及び第２の通信ユニットPa-Pnからの信号を通信リンク１１１上へ多重化して、第１の通信ユニットPaに通信リンク１１１上で第１の通信プロトコルで通信を提供し、そして、第２の通信ユニットPbに通信リンク１１１上で第２の通信プロトコルで通信を提供する。
【００３９】
１つ以上のフィールド装置１１０の１つは、プロセス状態を検出するための装置アプリケーション１２０に接続され、プロセス測定を生成するセンサ１２１を含み、１つ以上のフィールド装置１１０の別の１つは、物理的動作を実行するための装置アプリケーション１２０に接続され、プロセス変数を制御する制御装置１２１を含む。
【００４０】
図２のプロセス制御システム１００は、さらに、１つ以上のホスト装置１１４の１つ以上において、保存され及び実行される第１及び第２のアプリケーションを含む。ここで、フィールド装置１１０の１つの第１の通信ユニットPaは、第１の通信プロトコルを用いて第１のアプリケーションとの通信を実行し、第２の通信ユニットPbは、例えば、第２の通信プロトコルを用いて第２のアプリケーションとの通信を実行する。もし望まれるならば、第１及び第２のアプリケーションの１つは、オンライン制御活動を実行するプロセス制御アプリケーション１３０であり、第１及び第２のアプリケーションの第２のものは、装置又は工場管理活動を行う装置又は工場管理アプリケーション１３２、１３４などである。なおさらに、アプリケーションの１つは、例えば、フィールド装置１１０とユーザワークステーション１１４Ｂの間の通信リンク上で、音声及び/又は動画信号を通信する、インターネット上の音声又はインターネット上の動画アプリケーション１５２であってよい。
【００４１】
ホスト装置１１４は、マルチプロトコル通信をサポートしてもよい。例として、ホスト装置１１４の最初のものは、第１の通信プロトコルを用いてフィールド装置１１０の１つの第１の通信ユニットPaと通信する第１のホスト装置通信インターフェース１６０を含み、ホスト装置１１４の第２のものは、例えば、第２の通信プロトコルを用いてフィールド装置１１０の１つの第２の通信ユニットPbと通信する第２のホスト装置通信インターフェース１６０を含む。第１及び第２のアプリケーションは、第１及び第２の通信プロトコルを用いて、通信リンク１１１上で同時に、フィールド装置１１０又はフィールド装置１１０の異なったものと、通信してもよい。
【００４２】
１つ以上のフィールド装置１１０は、複数の異なった通信プロトコル（例えば、アプリケーション層、トランスポート層など）に対する設定データを保存するメモリ１１８をさらに含んでもよく、通信ユニットPa-Pnの少なくとも１つは、通信を実行するために、メモリ１１８に保存された設定データで設定可能であってよい。もし望まれるならば、通信ユニットPa-Pnの１つ以上は、通信ユニットPa-Pnによって使用される通信プロトコルを設定するために、通信リンク１１１を介して設定可能である。もし望まれるならば、通信プロトコル設定メモリ１１８は、代わりに又は加えて、例えば、設定アプリケーションに関連付けられたワークステーション又はユーザインターフェース装置１１４Ｂのような、１つ以上のホスト装置１１４において保存される。
【００４３】
さらに、プロセス制御システム１００内の通信実行方法は、通信ネットワークに関連付けられた通信リンク１１１を介して、フィールド装置１１０を、ホスト装置１１４又は他のフィールド装置１１０のような、１つ以上の他の装置へ通信接続するステップと、第１の通信プロトコルを用いて通信するために、フィールド装置１１０の第１の通信ユニットPaを用いることを含んで、第１の通信プロトコルを用いて、１つ以上の他の装置１１０、１１４の１つとフィールド装置１１０との間で、第１のデータを通信するステップと、及び、例えば、第２の通信プロトコルを用いて通信するために、フィールド装置１１０の第２の通信ユニットPbを用いることを含んで、第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを用いて、１つ以上の他の装置１１０、１１４の１つとフィールド装置１１０との間で、第２のデータを通信するステップとを含んでよい。
【００４４】
この方法は、さらに、プロセス測定を、パラメータ化されたデータへ変換するステップ、又は、パラメータ化されたデータを、フィールド装置１１０内の物理的な動作制御信号へ変換するステップを含んでもよく、第１及び第２のデータを通信するステップは、第１及び第２の通信ユニットPa-Pnからの信号を、通信リンク１１１上へ多重化するステップと、第１の通信ユニットPaへ、通信リンク１１１上の第１の通信プロトコルにおける通信を提供するステップと、第２の通信ユニットPbへ、通信リンク１１１上の第２の通信プロトコルにおける通信を提供するステップとを含んでもよい。第１の通信プロトコルは、第１のインターネットプロトコル（IP）であってよく、第２の通信プロトコルは、第１のインターネットプロトコル（IP）とは異なる第２のインターネットプロトコル（IP）であってよい。プロセス測定を生成するステップは、フィールド装置１１０上でセンサを使用するステップを含んでもよく、物理的な動作を実行するステップは、フィールド装置１１０上のアクチュエータを使用するステップを含んでもよい。
【００４５】
通信方法は、第１の通信プロトコルを介して通信された第１のデータを用いて、装置管理通信を実行するステップと、第２の通信プロトコルを介して通信された第２のデータを用いて、プロセス制御通信を実行するステップとを含んでよい。なおさらに、この方法は、設定メモリにある複数の異なった通信プロトコルに対する通信プロトコル設定データを保存するステップと、ユーザに、通信を実行するために、メモリ１１８に保存された設定データで、第１及び第２の通信ユニットPa-Pnの１つ又は両方を設定することを可能にするステップと、を含んでもよい。メモリ１１８は、フィールド装置１１０、又は、ホスト装置１１４、又は、ネットワーク１１１に通信接続された別の装置内にあってよい。
【００４６】
この方法は、通信リンク１１１上で第１のデータと第２のデータを同時に通信するステップを含んでもよく、通信リンク１１１上で第１のデータと第２のデータを同時に通信するステップは、通信リンク１１１上で、又は、ネットワークリンク１１１上で異なったチャンネルを用いて、第１の通信プロトコルにおける第１のデータに、第２の通信プロトコルにおける第２のデータを、インターリーブするステップを含んでよい。この方法は、通信リンク１１１上で、パケットベースのメッセージプロトコルを用いるステップを含んでよい。別の場合では、通信リンク１１１上で、第１のデータと第２のデータを同時に通信するステップは、第１のデータを通信するために、通信リンク１１１上の第１のチャンネルを使用するステップと、第２のデータを通信するために、通信リンク１１１上の第２のチャンネルを使用するステップとを含んでよい。この方法は、第１又は第２の通信ユニットPa-Pnの１つを用いる音声通信を実行するステップを含んでよい。この方法は、また、第１の通信プロトコルを用いて、フィールド装置１１０と、１つ以上のホスト装置１１４の１つの中の第１のアプリケーションとの間で、通信を実行するステップ、及び、第２の通信プロトコルを用いて、フィールド装置１１０と、１つ以上のホスト装置１１４の１つの中の第２のアプリケーションとの間で、通信を実行するステップを含んでもよい。
【００４７】
この方法は、また、フィールド装置１１０内の第１及び第２の通信ユニットPa-Pnの１つによって使用される通信プロトコルを設定するステップを含んでよい。なおさらに、この方法は、フィールド装置１１０を用いるプロセスを制御するための１つ以上のホスト装置１１４の１つ内のプロセス制御ルーチン１３０を実行するステップ、及び、フィールド装置１１０と制御ルーチン１３０との間で、制御信号を送る第１及び第２のの通信プロトコルを使用するステップを含んでよい。この方法は、また、１つ以上のホスト装置１１４Ｂの１つの中で、ユーザインターフェースルーチン１３２を実行するステップ、及び、フィールド装置１１０とユーザインターフェースルーチン１３２との間で、ユーザインターフェース信号を送信するため、第１及び第２の通信プロトコルを使用するステップを含んでもよい。この方法は、また、１つ以上のホスト装置１１４Ｃの１つの中で、データベース保存ルーチン１４０、１４２を実行するステップ、及び、フィールド装置１１０とデータベース保存ルーチン１４０、１４２との間で、データ保存信号を送信するため、第１及び第２の通信プロトコルを使用するステップを含んでもよい。
【００４８】
ここで開示されたどれかの又は全てのシステム、方法、及び、技術は、実時間で、プロセスを制御又は監視するように構成されている任意のプロセス工場又はプロセス制御システムで利用されてよい。さらに、ここで使われているように、“装置”、“フィールド装置”又は“機器”は、一般に、そのプロセス又は部分の制御の間に、直接に、利用されてもよく、利用されなくてもよいが、それにもかかわらず、プロセスの制御又は流れに関して、他の機器のパーツ及び/又はプロセス要素とともに指示されてよい物理的要素又は構成のことを言及している。
【００４９】
ソフトウェアで実装されるとき、ここで記述されるアプリケーション、ルーチン、ブロック、サービス、エンジンのいずれも、磁気ディスク、レーザーディスク（登録商標）、ソリッドステート（半導体）メモリ装置、分子メモリ記憶装置、又は、他の記憶媒体のような任意の、有形で固定のコンピュータ読出可能なメモリの中に、また、コンピュータ又はプロセッサのＲＡＭ又はＲＯＭの中に、保存されてよい。ここで開示された例示のシステムは、他の構成要素の中で、コンピュータプロセッサのようなハードウェア上で実行されるソフトウェア及び/又はファームウェアを含むものとして、開示されているが、そのようなシステムは、単なる例示であり、限定として考えられるべきではない、ということに注意すべきである。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェア、及び、ファームウェアのいずれか又は全ては、もっぱらハードウェアにおいて、もっぱらソフトウェアにおいて、又は、ハードウェア及びソフトウェアの任意の組合せにおいて、実現され得る。したがって、ここで記述された例示のシステムは、１つ以上のコンピュータ装置のプロセッサ上で実行されるソフトウェアにおいて実現されるものとして記述されるが、この分野の通常の技術を有する者ならは、与えられた例示は、そのようなシステムを実現する唯一の方法ではないとすぐに分かるであろう。
【００５０】
したがって、本願発明は、特定の例を参照して言及されているが、その例は、単なる例示であることを意図しており、発明を限定するものではなく、この分野の通常の技術を有する者にとって、発明の趣旨及び範囲から離れることなく、変形、付加又は削除が、開示された実施形態になされてもよいということは、明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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