(57)【要約】      （修正有）【課題】Modbusプロセス制御ネットワークとFieldbusプロセス制御ネットワークとの間を接続し得るインターフェイスモジュールを提供する。【解決手段】インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワークのフィールドデバイスに於ける機能ブロックのFieldbusプロセス制御パラメータが、Modbusプロセス制御ネットワークのレジスタ番号にマップされるレジスタマップデータベースを格納する。ひとたびFieldbusプロセス制御パラメータがModbusレジスタにマップされると、インターフェイスモジュールはFieldbusプロセス制御ネットワーク上の要求メッセージをそのプロセス制御パラメータの現在の値に対するFieldbusフィールドデバイスに送信し、そのプロセス制御パラメータの現在の値をレジスタマップデータベースに格納するように構成されている。【選択図】図１
2011040095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のFieldbusフィールドデバイスを有するFieldbusプロセス制御ネットワークと、複数のModbusフィールドデバイスを有するModbusプロセス制御ネットワークとを含むプロセス制御システムで使用するためのインターフェイスモジュールであって、該インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワークをModbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続し、Fieldbusプロセス制御ネットワークとModbusプロセス制御ネットワークとの間のプロセス制御情報の交換を容易にするように構成され、該インターフェイスモジュールは、
Fieldbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続されFieldbusプロセス制御ネットワーク上のFieldbusプロトコルメッセージを送信し及び受け取るように構成されたFieldbusＩ／Ｏモジュールと、
Modbusプロセス制御ネットワークに接続されModbusプロセス制御ネットワーク上のModbusプロトコルメッセージを送信し及び受け取るように構成されたModbusＩ／Ｏモジュールと、
FieldbusＩ／ＯモジュールとModbusＩ／Ｏモジュールとに動作可能に接続されプロセッサ及びそのプロセッサに動作可能に接続されたメモリを有するコントローラと
を含み、
該コントローラは、Fieldbusプロセス制御ネットワークの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータがModbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけられているレジスタマップデータベースがメモリに格納されるようにプログラムされ、
該コントローラは、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、FieldbusＩ／Ｏモジュールが要求するようにプログラムされ、
該コントローラは、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、関連するModbusレジスタ番号を有するレジスタマップデータベース内に格納するようにプログラムされ、そして、
該コントローラは、関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するModbusＩ／ＯモジュールでのModbusフィールドデバイスの一つからの要求メッセージの受領に応答して、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値と関連するModbusレジスタ番号とを有するModbusフィールドデバイスの一つに、ModbusＩ／Ｏモジュールが応答メッセージを送信するようにプログラムされている、
インターフェイスモジュール。
【請求項２】
請求項１記載のインターフェイスモジュールであって、前記コントローラは、Fieldbusプロセス制御ネットワークからのFieldbusＩ／Ｏモジュールでのパストークンメッセージを受け取るたびに、待たされているスケジュールされていない通信を使用して、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、FieldbusＩ／Ｏモジュールが要求するようにプログラムされているインターフェイスモジュール。
【請求項３】
請求項１記載のインターフェイスモジュールであって、前記コントローラは、FieldbusＩ／Ｏモジュールが少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値に対する前の要求を発行した後の予め決められた時間を経過した後に、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、FieldbusＩ／Ｏモジュールが要求するようにプログラムされているインターフェイスモジュール。
【請求項４】
請求項１記載のインターフェイスモジュールであって、前記コントローラは、関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するModbusＩ／ＯモジュールでのModbusフィールドデバイスの一つからの要求メッセージの受領に応答して、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、FieldbusＩ／Ｏモジュールが要求するようにプログラムされているインターフェイスモジュール。
【請求項５】
請求項１記載のインターフェイスモジュールであって、Fieldbusプロセス制御ネットワークは、それに動作可能に接続された少なくとも一つのFieldbusフィールドデバイスをそれぞれ有する複数のセグメントを含み、前記インターフェイスモジュールは、コントローラ及びFieldbusプロセス制御ネットワークのセグメントの一つにそれぞれ動作可能に接続された複数のFieldbusＩ／Ｏモジュールを有し、各FieldbusＩ／Ｏモジュールは前記セグメントの対応する一つの上のFieldbusプロトコルメッセージを送信し及び受領するように構成され、前記コントローラは、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つが動作可能に接続されているセグメントの一つに動作可能に接続されているFieldbusＩ／Ｏモジュールの一つが少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を要求するようにプログラムされている、インターフェイスモジュール。
【請求項６】
請求項１記載のインターフェイスモジュールであって、コントローラ及びユーザインターフェイスに動作可能に接続され、イーサネット（Ｒ）プロトコルメッセージをユーザインターフェイスに送信し及びイーサネット（Ｒ）プロトコルメッセージをユーザインターフェイスから受け取るように構成されたイーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールを有するインターフェイスモジュール。
【請求項７】
請求項６記載のインターフェイスモジュールであって、前記ユーザインターフェイスがウエブブラウザとして機能するようにプログラムされ、及び前記コントローラがウエブサーバとして機能するようにプログラムされているインターフェイスモジュール。
【請求項８】
請求項６記載のインターフェイスモジュールであって、前記コントローラは、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールでのユーザインターフェイスからの要求メッセージの受領に応答して、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータに関連する情報を、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールが、ユーザインターフェイスに伝送するようにプログラムされているインターフェイスモジュール。
【請求項９】
請求項６記載のインターフェイスモジュールであって、前記コントローラは、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールでのユーザインターフェイスからのレジスタマップデータベースのアップデートメッセージの受領に応答して、Fieldbusプロセス制御ネットワークの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータを、Modbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけるために、メモリ内のレジスタマップデータベースをアップデートするようにプログラムされているインターフェイスモジュール。
【請求項１０】
請求項６記載のインターフェイスモジュールであって、前記コントローラは、レジスタマップデータベースに対するイーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールでのユーザインターフェイスからの要求メッセージの受領に応答して、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値と、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータに関連する情報と、関連するModbusレジスタ番号とを用いて、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールが、応答メッセージをユーザインターフェイスに送信するようにプログラムされている、インターフェイスモジュール。
【請求項１１】
プロセス制御システムであって、
複数のFieldbusフィールドデバイスを有するFieldbusプロセス制御ネットワークと、
複数のModbuフィールドデバイスを有するModbusプロセス制御ネットワークと、
前記Fieldbusプロセス制御ネットワークを前記Modbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続し、前記Fieldbusプロセス制御ネットワークと前記Modbusプロセス制御ネットワークとの間のプロセス制御情報の変換を容易にするように構成されたインターフェイスモジュールと
を備え、前記インターフェイスモジュールは、
Fieldbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続され、Fieldbusプロセス制御ネットワーク上のFieldbusプロトコルメッセージを送信し及び受け取るように構成されたFieldbusＩ／Ｏモジュールと、
Modbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続され、Modbusプロセス制御ネットワーク上のModbusプロトコルメッセージを送信し及び受け取るように構成されたModbusＩ／Ｏモジュールと、
前記FieldbusＩ／ＯモジュールとModbusＩ／Ｏモジュールとに動作可能に接続され、プロセッサと該プロセッサに動作可能に接続されたメモリとを有するコントローラと
を備え、
該コントローラは、Fieldbusプロセス制御ネットワークの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータがModbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけられるレジスタマップデータベースを前記メモリに格納するようにプログラムされ、
該コントローラは、前記Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、FieldbusＩ／Ｏモジュールが要求するようにプログラムされ、
該コントローラは、前記少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、前記関連づけられたModbusレジスタ番号によりレジスタマップデータベースに格納するようにプログラムされ、及び
該コントローラは、関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するModbusＩ／ＯモジュールでのModbusフィールドデバイスの一つからメッセージの要求の受領に応答して、Modbusフィールドデバイスの一つに、Fieldbusプロセス制御パラメータの少なくとも一つの現在の値と関連するModbusレジスタ番号とを用いて、FieldbusＩ／Ｏモジュールが応答メッセージを送信するようにプログラムされている、
プロセス制御システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のプロセス制御システムであって、前記インターフェイスモジュールの前記コントローラは、待ち行列の、スケジュールされていない通信を使用して、Fieldbusプロセス制御ネットワークからFieldbusＩ／Ｏモジュールでパストークンメッセージの受領が出現するたびに、前記Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの前記少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、FieldbusＩ／Ｏモジュールが要求するようにプログラムされている、プロセス制御システム。
【請求項１３】
請求項１１記載のプロセス制御システムであって、前記インターフェイスモジュールの前記コントローラは、FieldbusＩ／Ｏモジュールが前記少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値に対する前の値を発行した後の所定時間の経過の後に、前記Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの前記少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、FieldbusＩ／Ｏモジュールが要求するようにプログラムされている、プロセス制御システム。
【請求項１４】
請求項１１記載のプロセス制御システムであって、前記インターフェイスモジュールの前記コントローラは、関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するModbusＩ／ＯモジュールでのModbusフィールドデバイスの一つからメッセージの要求の受領に応答して、前記Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの前記少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、FieldbusＩ／Ｏモジュールが要求するようにプログラムされている、プロセス制御システム。
【請求項１５】
請求項１１記載のプロセス制御システムであって、前記Fieldbusプロセス制御ネットワークは、それに動作可能に接続された少なくとも一つのFieldbusフィールドデバイスをそれぞれ有する複数のセグメントを含み、前記インターフェイスモジュールは、コントローラ及びFieldbusプロセス制御ネットワークのセグメントの一つにそれぞれ動作可能に接続された複数のFieldbusＩ／Ｏモジュールを有し、各FieldbusＩ／Ｏモジュールは前記セグメントの対応する一つの上のFieldbusプロトコルメッセージを送信し及び受領するように構成され、前記コントローラは、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つが動作可能に接続されているセグメントの一つに動作可能に接続されているFieldbusＩ／Ｏモジュールの一つが、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を要求するようにプログラムされている、プロセス制御システム。
【請求項１６】
請求項１１記載のプロセス制御システムであって、前記インターフェイスモジュールは、前記コントローラに接続されたイーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールを備え、前記プロセス制御システムは、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールに動作可能に接続されたユーザインターフェイスを有し、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールは、ユーザインターフェイスにイーサネット（Ｒ）プロトコルメッセージを送り及びユーザインターフェイスからイーサネット（Ｒ）プロトコルメッセージを受け取るように構成されている、プロセス制御システム。
【請求項１７】
請求項１６記載のプロセス制御システムであって、前記ユーザインターフェイスはウエブブラウザとして機能するようにプログラムされ、前記コントローラはウエブサーバとして機能するようにプログラムされている、プロセス制御システム。
【請求項１８】
請求項１６記載のプロセス制御システムであって、前記コントローラは、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールでのユーザインターフェイスからの要求メッセージの受領に応答して、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータに関連する情報を、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールがユーザインターフェイスに送信するようにプログラムされている、プロセス制御システム。
【請求項１９】
請求項１６記載のプロセス制御システムであって、前記コントローラは、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールでのユーザインターフェイスからのレジスタマップデータベースのアップデートメッセージの受領に応答して、Fieldbusプロセス制御ネットワークのFieldbusプロセス制御パラメータの少なくとも一つを、Modbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけるために、メモリ内のレジスタマップデータベースをアップデートするようにプログラムされている、プロセス制御システム。
【請求項２０】
請求項１６記載のプロセス制御システムであって、前記コントローラは、レジスタマップデータベースに対するイーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールでのユーザインターフェイスからの要求メッセージの受領に応答して、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値と、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータに関連する情報と、関連するModbusレジスタ番号とを用いて、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュールが応答メッセージをユーザインターフェイスに送信するようにプログラムされている、プロセス制御システム。
【請求項２１】
複数のFieldbusフィールドデバイスを有するFieldbusプロセス制御ネットワークと複数のModbusフィールドデバイスを有するModbusプロセス制御ネットワークとの間のプロセス制御情報を変換する方法であって、
インターフェイスモジュールをFieldbusプロセス制御ネットワーク及びModbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続するステップであって、前記インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワーク上のFieldbusプロトコルメッセージを送信及び受領し、並びにModbusプロセス制御ネットワーク上のModbusプロトコルメッセージを送信及び受領するように構成されている、ステップと、
Fieldbusプロセス制御ネットワークの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータがModbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけられるレジスタマップデータベースをインターフェイスモジュールに格納するステップと、
Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの前記少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、インターフェイスモジュールが要求するようにするステップと、
レジスタマップデータベース内の少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、関連するModbusレジスタ番号を用いて格納するステップと、
関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するインターフェイスモジュールでの前記Modbusフィールドデバイスの一つからの要求メッセージの受領に応答して、前記少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値と、関連するModbusレジスタ番号とを用いてModbusフィールドデバイスの一つに、インターフェイスモジュールが応答メッセージを送信するようにするステップと
を包含している方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法であって、前記Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つから、待ち行列の、スケジュールされていない通信を使用して、Fieldbusプロセス制御ネットワークからFieldbusモジュールでパストークンメッセージの受領が現れるたびに、前記少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、インターフェイスモジュールが要求するようにするステップを更に包含している方法。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法であって、インターフェイスモジュールが少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値に対する前の要求を発行した後の予め決められた時間を経過した後に、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、インターフェイスモジュールが要求するようにするステップを更に包含している方法。
【請求項２４】
請求項２１記載の方法であって、前記コントローラは、関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するインターフェイスモジュールでのModbusフィールドデバイスの一つからの要求メッセージの受領に応答して、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つからの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、インターフェイスモジュールが要求するようにするステップを更に包含している方法。
【請求項２５】
請求項２１記載の方法であって、Fieldbusプロセス制御ネットワークは、それに動作可能に接続された少なくとも一つのFieldbusフィールドデバイスをそれぞれ有する複数のセグメントを含み、前記方法は、前記インターフェイスモジュールをFieldbusプロセス制御ネットワークのセグメントに接続するステップと、Fieldbusフィールドデバイスの対応する一つが動作可能に接続されているセグメントの一つの上のFieldbusプロセス制御パラメータの少なくとも一つの現在の値に対する要求を、インターフェイスモジュールが送信するようにするステップを更に包含している方法。
【請求項２６】
請求項２１記載の方法であって、インターフェイスモジュールをユーザインターフェイスに動作可能に接続するステップを更に含み、前記インターフェイスモジュールは、イーサネット（Ｒ）プロトコルメッセージをユーザインターフェイスに送信し、及びユーザインターフェイスからイーサネット（Ｒ）プロトコルメッセージを受け取るように構成されている、方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の方法であって、前記ユーザインターフェイスはウエブブラウザとして機能し、インターフェイスモジュールはウエブサーバとして機能するようにプログラムされている方法。
【請求項２８】
請求項２６記載の方法であって、インターフェイスモジュールでのユーザインターフェイスからの要求メッセージの受領に応答して、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータに関連する情報を、インターフェイスモジュールがユーザインターフェイスに伝送するようにするステップを更に包含している方法。
【請求項２９】
請求項２６記載の方法であって、インターフェイスモジュールでのユーザインターフェイスからのレジスタマップデータベースのアップデートメッセージの受領に応答して、Fieldbusプロセス制御ネットワークの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータを、Modbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけるために、メモリ内のレジスタマップデータベースをアップデートするステップを更に包含している方法。
【請求項３０】
請求項２６記載の方法であって、レジスタマップデータベースに対するインターフェイスモジュールでのユーザインターフェイスからの要求メッセージの受領に応答して、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値と、少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータに関連する情報と、関連するModbusレジスタ番号とを用いて、インターフェイスモジュールが、応答メッセージをユーザインターフェイスに送信するようにするステップを更に包含している方法。
【請求項３１】
請求項２６記載の方法であって、前記インターフェイスモジュールは、イーサネット（Ｒ）プロトコルメッセージをユーザインターフェイスに伝送し、及びイーサネット（Ｒ）プロトコルメッセージをユーザインターフェイスから受け取るように構成されている方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的にはプロセス制御システムに関し、より詳細には、FieldbusデバイスネットワークとModbusデバイスネットワークとの間でのデータ交換のためのインターフェイスモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学、石油又は他のプロセスのようなプロセス制御システムは、少なくとも一つのホスト若しくはオペレータワークステーション及び一又はそれ以上のフィールドデバイスに、アナログ及び／又はデジタルバス又は他の通信ライン若しくはチャネルを介して通信可能に接続された、少なくとも一つの中央集中化されたプロセスコントローラを有しているのが典型的である。例えばバルブ、バルブポジショナ、スイッチ、送信機（即ち、温度、圧力及び流速センサ）等であるフィールドデバイスは、バルブの開閉及びプロセスパラメータの測定などのプロセス内の機能を果たしている。プロセスコントローラは、入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスを介して、フィールドデバイスによるプロセス測定値及び／又はフィールドデバイスに関する他の情報を表す信号を受け取り、制御ルーチンを実行するためにこの情報を使用し、そして、次に、プロセスのオペレーションを制御するために、バス又は他の通信チャネル上を入力／出力デバイスを介してフィールドデバイスに送られる制御信号を生成する。フィールドデバイス及びコントローラからの情報は、オペレータがプロセスに関する所望の機能、例えばプロセスの現在の状態を見、プロセスのオペレーションを変更し、プロセスを構成し、プロセスを文書化する等を実現し得るように、オペレータワークステーションによって実行される一又はそれ以上のアプリケーションに利用できるように作られるのが典型的である。
【０００３】
過去に於いては、異なる製造業者からのコントローラ及びフィールドデバイスが標準のフォーマットを使用してデータを交換するために、標準の通信プロトコルが開発された。このような標準のプロトコルの一つであるModbusプロトコルは、２０年以上に亘ってプロセス制御システムに於いて使用されてきた。Modbusプロトコルは、コントローラが認識し及びそれらが通信するネットワークのタイプに拘わらず使用するメッセージ構造を定義する。それは、メッセージフィールドのレイアウトと内容に対する共通のフォーマットを確立している。Modbusは、他のデバイスへのアクセスを要求するコントローラに対するプロセス、要求に対して応答するコントローラ及びデバイスに対するプロセス、並びにエラー検出及びレポーティングに対するプロセスを定義する。Modbusネットワーク上の通信の間、プロトコルは、各コントローラ又はデバイスがそのデバイスのアドレスをどのようにして知り、それに宛てられたメッセージをどのようにして認識し、採られるべきアクションの種類がどのように決定されるか、そしてそのメッセージに含まれるデータ又は他の情報をどのようにして抽出するかを決定する。もし応答が必要なら、コントローラ又はデバイスは、応答メッセージを構築し、それをModbusプロトコルを用いて送出する。Modbusプロトコルはその技術分野で公知であり、多くの出版された論文、パンフレット、明細書に詳細に記載され頒布されており、とりわけ、Modbusプロトコルを使用するデバイスの製造業者から入手可能である。そのため、Modbus通信プロトコルの詳細については、本発明に関連する範囲を除いて詳細には記述しない。
【０００４】
Modbusは、コントローラとフィールドデバイスとの間の情報交換のために、マスター−スレーブ、照会−応答のサイクルを採用している。各デバイスは、１から２５５の間のアドレスに割り当てられる。一つのデバイスであるマスターは、照会、セットポイント変更、診断などのトランザクションを、もう一つのデバイスであるスレーブに宛てられたメッセージを送信することにより、開始する。Modbusプロトコルの下では、マスターによって送信されたメッセージは、スレーブのデバイスアドレス、要求されるアクションを定義する機能コード、及びエラーチェック情報を含むようにフォーマットされる。スレーブデバイスは、メッセージ内のアドレスに基づいてマスターからのメッセージを検出し受け取り、メッセージ内の機能コードによって示されているトランザクション又は機能の処理を行う。トランザクションの処理又は要求される機能の実行後に、スレーブはModbusプロトコルを使用し、行われたアクションを確認する情報、マスターに返送されるべきデータ、及びエラーチェック情報を含めて構築された応答メッセージを送信する。Modbusプロトコルは、メッセージがアスキーキャラクタとして送信されるアスキーモードと、メッセージが１６進数として送信されるＲＴＵモードの両方をサポートしている。
【０００５】
データは、Modbusネットワーク内のデバイス間でレジスタ番号を使用して交換される。Modbusネットワークで使用される各プロセスプロトコルパラメータは、利用可能なレジスタ番号の設定範囲内の数字のレジスタ番号を割り当てられる。Modbusネットワーク内のデバイスは、それらの割り当てられたレジスタ番号に従って、プロセス制御パラメータを格納し及び交換するように構成されている。スレーブデバイスからのプロセス制御パラメータの値を得るために、マスターデバイスは、スレーブデバイスのアドレスと、プロセス制御パラメータのレジスタ番号を含むメッセージの要求をフォーマットし及び送信する。要求メッセージを受け取ると、スレーブデバイスは、レジスタ番号の現在の値を読み取り、レジスタ番号と格納された値とともに応答メッセージをフォーマットし及び送信する。
【０００６】
ここ１０年余り前から、マイクロプロセッサ及びメモリを含んだコンピュータ化したフィールドデバイスがプロセス制御産業に於いて普及している。プロセス内の主要な機能を実行することに加えて、コンピュータ化したフィールドデバイスは、デバイスに関するデータを格納し、コントローラ及び／又は他のデバイスと、デジタル又はデジタル及びアナログ結合フォーマで通信し、自己較正、識別、診断などの第２のタスクを実行し得る。HARTS、PROFIBUSS、Actuator Sensor Interface（以後「AS-Interface」又は「ASI」と称する。）、WORLDFIPS、Device-Nets、CAN、FOUNDATIONTM Fieldbus（以後「Fieldbus」と称する。）プロトコルなどの多くの標準化され、開放されたコンピュータ化したフィールドデバイスの通信プロトコルが開発され、コンピュータ化したフィールドデバイスが、同じ制御ネットワーク内で互いに使用され得るように、異なる製造業者によって製造されることが可能となっている。
【０００７】
一般的に言えば、Fieldbusプロトコルは、フィールドデバイスに接続された二線ループ又はバスへの標準の物理的インターフェイスを提供する、全てデジタル、シリアル、２方向通信プロトコルである。Fieldbusプロトコルは、実質的には、プロセス内のフィールドデバイスに対するローカルエリアネットワークを提供し、これは、これらのデバイスが（機能ブロックを使用して）プロセス設備中の分散した位置でプロセス制御機能を果たし、全体に亘る制御方法を実行するために、これらのプロセスの実行前及び後に互いに通信することを可能とする。Fieldbusプロトコルはこの分野で公知であり、発行され、頒布された多くの記事、パンフレット、明細書に詳細に記載され、とりわけ、テキサス州オースチンの非営利組織の本部であるFieldbus Foundationから入手可能である。従って、Fieldbus通信プロトコルについては、本発明に関連する範囲を除いてここでは詳細には記述されない。
【０００８】
Fieldbusプロトコルネットワークは、一又はそれ以上の相互接続されたFieldbusセグメントを含み得、各セグメントは互いにバスを介してリンクされた一又はそれ以上のフィールドデバイスを有している。発生する通信については、バスの各セグメント上のデバイスの一つは、バスの関連するセグメント上の通信を活動的にスケジュールし及び制御するリンクアクティブスケジューラー（ＬＡＳ）として動作する。バスの各セグメントに対するＬＡＳは、各デバイスの各機能ブロックがバス上の周期的な通信アクティビティを開始するようにスケジュールされた時間と、この通信アクティビティが現れる時間の長さとを含む通信スケジュール（リンクアクティブスケジュール）を格納し及びアップデートする。また、ＬＡＳは、同期通信がバスセグメント上に起こっていないときに現れる非同期通信も制御する。同期通信が起こっていない時間の間に、各フィールドデバイスは、ＬＡＳからパストークンメッセージを受け取った順番に、アラームデータを送信する、見る等を非同期の方法で行うことを許容される。
【０００９】
Fieldbusプロトコルの下では、各フィールドデバイスに割り当てられた唯一のアドレスを使用して、バス上で互いに通信することができる。フィールドデバイスはバスのノードに取り付けられ、各ノードは、それに接続されたフィールドデバイスをプロセス制御ネットワークに於ける他のフィールドデバイスと通信するのに使用するために特定する指定された物理アドレスを有している。フィールドデバイスに対する唯一のアドレスは、バス上のデバイスによって発行されるメッセージに含まれる。メッセージが発行されるフィールドデバイス又はデバイスは、発行されているフィールドデバイスのアドレスを含むメッセージに対して接続されているバスセグメントへの接続を待機するように構成されている。引用している（subscribing）フィールドデバイスが発行しているフィールドデバイスのアドレスを有するメッセージを検出したとき、それらはプロセス制御をもたらすために必要なメッセージをデコードし及び処理する。
【００１０】
フィールドデバイスは、各フィールドデバイスで定義されるバーチャル通信関係（ＶＣＲｓ）の３つのタイプのうちの一つを使用してバス上にデータ及びメッセージを発行し又は送信することができる。クライアント／サーバＶＣＲは、待ち行列の、スケジュールされていない、ユーザによって開始された、一対一のバス上のデバイス間の通信のために使用される。バス上の他のデバイスにメッセージを要求するためにパストークンメッセージをＬＡＳから受け取ったときに、フィールドデバイスはクライアント／サーバＶＣＲを使用し得る。その要求者は「クライアント」と呼ばれ、その要求を受け取るデバイスは「サーバ」と呼ばれる。サーバは、それがパストークンメッセージをＬＡＳから受け取り及びクライアントの要求を処理するときに応答を送出する。クライアント／サーバＶＣＲは、例えば、セットポイントの変更、パラメータアクセス及び変更のチューニング、アラーム認知、並びにデバイスアップロード及びダウンロードのようなオペレータによって開始された要求をもたらすのに使用される。
【００１１】
レポート配布ＶＣＲは、待ち行列の、スケジュールされていない、ユーザによって開始された、余分な通信のために使用される。例えば、イベント又はトレンドレポートを有するフィールドデバイスがＬＡＳからパストークンを受け取ったときに、そのフィールドデバイスはそのメッセージをそのデバイス内で定義される「グループアドレス」に送る。そのＶＣＲ上で待機するように構成されているデバイスは、そのレポートを受け取るであろう。レポート配布ＶＣＲのタイプは、アラーム通知をオペレータコンソールに送るためにFieldbusデバイスによって使用されるのが典型的である。
【００１２】
最後に発行者／引用者（publisher/subscriber）ＶＣＲのタイプは、バッファされた一対多数の通信に使用される。バッファされた通信は、データの最新バージョンのみを格納し及び送出するものであり、これにより、新たなデータは先のデータを上書きする。例えば、機能ブロック出力は、バッファされたデータを含んでいる。「発行者」のフィールドデバイスは、その発行者デバイスがＬＡＳから又は引用者のデバイスから強制データメッセージを受け取ったときに、発行者／引用者ＶＣＲのタイプを使用してメッセージを、バス上の「発行者」フィールドデバイスの全てに放送する。発行者／引用者の関係は予め決められ、定義され、及び各フィールドデバイスに格納されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
先に示したように、Modbusプロトコルは、２０年以上に亘ってプロセス制御システムで使用されてきたが、Fieldbusプロトコルは、より最近においてプロセス制御システムで使用されるに至っている。結果として、Modbusプロトコルを使用するプロセス制御ネットワークが同じプラント設備でFieldbusプロトコルを使用するプロセス制御ネットワークと共存する条件が生じ得る。例えば、Modbusプロトコルの下に動作しているプロセス制御ネットワークを有する設備は、プロセス制御ネットワークの一部分を、Fieldbusプロトコルによってサポートされる特定の制御方法を実行するために、Fieldbusプロトコルの下で動作するように変換され得る。しかしながら、部分的な変更にも拘わらず、プロセス制御ネットワークのModbus部分は、プロセス制御ネットワークのFieldbusの部分からの情報及びデータをまだ要求し得る。更なる例として、現存するModbusプロトコルの下で動作するプロセス制御ネットワークを有するプラント又は設備は、Fieldbusプロトコルの下で操作するプロセス制御ネットワークを有する追加のプロセスを含むように拡張され得る。先の例のように、FieldbusネットワークからModbusネットワークへのデータ及び情報の通信を行うことは必要である。現在の実施に於いては、データは、FieldbusデバイスからModbusデバイスへ直接送信されることはできない。従って、Fieldbusネットワークからの情報及びデータが、Modbusプロセス制御ネットワークにおけるデバイスに送信されるのを可能とするために、Modbusプロセス制御ネットワークとFieldbusプロセス制御ネットワークとの間を接続し得るインターフェイスモジュールに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
インターフェイスモジュールは、ネットワーク間のプロセス制御情報の交換を容易にするために、Fieldbusプロセス制御ネットワーク及びModbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続されている。インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワークのフィールドデバイスに於ける機能ブロックのプロセス制御パラメータがModbusプロセス制御ネットワークのレジスタ番号にマップされるレジスタマップデータベースに格納される。ひとたびFieldbusプロセス制御パラメータがModbusレジスタにマップされると、インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワーク上の要求メッセージをそのプロセス制御パラメータの現在の値に対するFieldbusフィールドデバイスに送信するように構成されている。
【００１５】
Modbusプロセス制御ネットワークのマスターデバイスは、そのプロセス制御パラメータがマップされている現在の値に対するインターフェイスモジュールに要求メッセージを送信することにより、Fieldbusプロセス制御パラメータの値を取得し得る。要求を受け取ると、インターフェイスモジュールは、プロセス制御パラメータの値を得るために、Modbusレジスタに対応するレジスタマップデータベースのエントリを読み取る。インターフェイスモジュールのフォーマット及び伝送は、レジスタ番号及びレジスタマップテーブルからのプロセス制御パラメータを含むModbusマスターデバイスの要求に対する応答である。Modbusレジスタを有するプロセス制御パラメータを関連づけるためのレジスタマップデータベースを構成するために、インターフェイスモジュールはパーソナルコンピュータのようなユーザインターフェイスが接続されているイーサネット（Ｒ）接続を含み得る。
【００１６】
インターフェイスモジュールのウエブサーバソフトウエア及びユーザインターフェイスのブラウザソフトウエアは、レジスタマップデータベース構成プロセスについてグラフィカルユーザインターフェイスを提供するために使用され得る。
【００１７】
本発明の一実施形態では、インターフェイスモジュールは、複数のFieldbusフィールドデバイスを有するFieldbusプロセス制御ネットワークと、複数のModbusフィールドデバイスを有するModbusプロセス制御ネットワークとを含むプロセス制御システムで使用するために設けられる。インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワークをModbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続し、Fieldbusプロセス制御ネットワークとModbusプロセス制御ネットワークとの間のプロセス制御情報の交換を容易にするように構成され得る。インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続されFieldbusプロセス制御ネットワーク上のFieldbusプロトコルメッセージを送信し及び受け取るように構成されたFieldbusＩ／Ｏモジュールと、Modbusプロセス制御ネットワークに接続されModbusプロセス制御ネットワーク上のModbusプロトコルメッセージを送信し及び受け取るように構成されたModbusＩ／Ｏモジュールと、FieldbusＩ／ＯモジュールとModbusＩ／Ｏモジュールとに接続されプロセッサ及びそのプロセッサに動作可能に接続されたメモリを有するコントローラとを含み得る。
【００１８】
インターフェイスモジュールのコントローラは、Fieldbusプロセス制御ネットワークの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータがModbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけられているレジスタマップデータベースがメモリに格納されるようにプログラムされ、そして、FieldbusＩ／ＯモジュールがFieldbusフィールドデバイスの対応する一つから少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を要求するようにプログラムされている。更に、コントローラは、その少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、関連するModbusレジスタ番号を有するレジスタマップデータベース内に格納するようにプログラムされ、そして、ModbusＩ／Ｏモジュールが、その少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値と、関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するModbusＩ／ＯモジュールでのModbusフィールドデバイスの一つからの要求メッセージの受領に応答して関連するModbusレジスタ番号とを有するModbusフィールドデバイスの一つに、応答メッセージを送信するようにプログラムされている。
【００１９】
本発明の他の実施形態に従えば、プロセス制御システムは複数のFieldbusフィールドデバイスを有するFieldbusプロセス制御ネットワークと、複数のModbusフィールドデバイスを有するModbusプロセス制御ネットワークと、Fieldbusプロセス制御ネットワークをModbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続するインターフェイスモジュールとを有し、インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワークとModbusプロセス制御ネットワークとの間のプロセス制御情報の交換を容易にし得る。インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続されFieldbusプロセス制御ネットワーク上のFieldbusプロトコルメッセージを送信し及び受領するように構成されたFieldbusＩ／Ｏモジュールと、Modbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続されModbusプロセス制御ネットワーク上のModbusプロトコルメッセージを送信し及び受領するように構成されたModbusＩ／Ｏモジュールと、FieldbusＩ／ＯモジュールとModbusＩ／Ｏモジュールとに動作可能に接続されプロセッサ及びプロセッサに動作可能に接続されたメモリを含み得るコントローラを含み得る。
【００２０】
コントローラは、Fieldbusプロセス制御ネットワークの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータがModbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけられるレジスタマップデータベースをメモリに格納し、FieldbusＩ／ＯモジュールがFieldbusフィールドデバイスの対応する一つからのその少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を要求するようにプログラムされている。更に、コントローラは、その少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を、関連するModbusレジスタ番号を有するレジスタマップデータベースに格納し、そして、ModbusＩ／Ｏモジュールが、その少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値と、関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するModbusＩ／ＯモジュールでのModbusフィールドデバイスの一つからの要求メッセージの受領に応答して関連するModbusレジスタ番号とを有するModbusフィールドデバイスの一つに、応答メッセージを送信するようにプログラムされている。
【００２１】
本発明の更なる他の実施形態に従えば、複数のFieldbusフィールドデバイスを有するFieldbusプロセス制御ネットワークと複数のModbusフィールドデバイスを有するModbusプロセス制御ネットワークとの間のプロセス制御情報を交換する方法は、インターフェイスモジュールをFieldbusプロセス制御ネットワーク及びModbusプロセス制御ネットワークに動作可能に接続し、前記インターフェイスモジュールは、Fieldbusプロセス制御ネットワーク上のFieldbusプロトコルメッセージを送信及び受領し、並びにModbusプロセス制御ネットワーク上のModbusプロトコルメッセージを送信及び受領するように構成するステップと、Fieldbusプロセス制御ネットワークの少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータがModbusプロセス制御ネットワークのModbusレジスタ番号に関連づけられるレジスタマップデータベースをインターフェイスモジュールに格納するステップとを有している。更にこの方法は、インターフェイスモジュールにFieldbusフィールドデバイスの対応する一つからのその少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を要求させるステップと、関連するModbusレジスタ番号を有するレジスタマップデータベース内の少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を格納するステップとを有している。
【００２２】
更にまた、この方法は、インターフェイスモジュールに、その少なくとも一つのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値と、関連するModbusレジスタ番号の現在の値に対するインターフェイスモジュールでのModbusフィールドデバイスの一つからの要求メッセージの受領に応答して関連するModbusレジスタ番号とを有するModbusフィールドデバイスの一つに、応答メッセージを送信させるステップを有している。
【００２３】
本発明の特徴及び利点は、図面を参照して行われる実施形態の説明と以下に提供される短い記述を参照すれば、当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、インターフェイスモジュールによってFieldbusプロセス制御ネットワークに接続されたModbusプロセス制御ネットワークを有するプロセス制御システムのブロックダイヤグラムである。
【図２】図２は、図１のインターフェイスモジュールの機能ロックダイヤグラムである。
【図３】Fieldbusプロセス制御パラメータをModbusレジスタにマッピングしたレジスタマップデータベースの一部分である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の文章は、本発明の多くの異なる実施形態の詳細な記述であるが、本発明の法律上の有効範囲は、発明の最後に述べられている請求の範囲の文言によって規定されることを理解すべきである。詳細な記載は単なる例示であり、全ての可能な実施形態を記述することは不可能であるため、本発明の全ての可能な実施形態ではないと解釈されるべきである。現時点の技術又はこの仮特許出願の出願日後に開発された技術を使用して、多くの代替の実施形態が実施され得るが、それはまだ本発明を規定する請求の範囲の範囲内である。
【００２６】
用語は、「用語『    』は、ここでは…を意味すると定義される」又はこれと同様の文章を使用してこの仮特許出願で定義されていない限り、その用語の意味を限定し、また、その平易な若しくは通常の意味を超えて明白に又は暗示的にする意図ではなく、このような用語は、この仮特許出願の何れかのセクションに於いて為されたどのような陳述に基づいても、範囲を限定するように解釈されないことを理解すべきである。
【００２７】
図１を参照すれば、プロセス制御システム１０は、インターフェイスモジュール１６によってFieldbusプロセス制御ネットワーク１４に接続されたModbusプロセス制御ネットワーク１２を含んでいる。Modbusプロセス制御ネットワーク１２は、複数のModbusフィールドデバイス２０〜２４に接続されたホストデバイス又はコントローラ１８と、Modbusプロセス制御ネットワーク１２及び／又はプロセス制御システム１０のためのプラントヒストリアンとして機能するユーザインターフェイス２６とに接続されたホストユーザインターフェイス１８を含み得る。このシステムでは、ホスト１８は、Modbusプロセス制御ネットワーク１２に於けるプロセス制御を実行するために使用され、Modbusフィールドデバイス２０〜２４とユーザインターフェイス２６とによって受け取られたトランザクションを開始するModbusマスターデバイスとして機能する。デバイス２０〜２４とユーザインターフェイス２６は、要求されるデータをホスト１８に提供することにより、又は問い合わせによって要求される動作を採ることにより、応答する。
【００２８】
Fieldbusプロセス制御ネットワーク１４は、二線Fieldbusループ又はバス６８を介して接続された、プログラム論理コントローラ（ＰＬＣ）３０、多くのコントローラ３２、もう一つのホストデバイス３４、及びフィールドデバイス３６−６６のセットのような、多くの多のデバイスに接続されたホスト又はコントローラ２８を含んでいる。Fieldbusプロセス制御ネットワーク１４は、異なるセクション又はセグメント、６８ａ、６８ｂ、６８ｃ及び６８ｄを含み得る。セグメント６８ｂのような幾つかのセグメントはバス６８に直接接続されるが、セグメント６８ａ及び６８ｃのような他のセグメントは、ブリッジデバイス７０，７４を介して接続されている。
【００２９】
更に、Fieldbusプロセス制御ネットワーク１４は、セグメント６８ｄのように、インターフェイスモジュール１６によってFieldbusプロセス制御ネットワーク１４に接続されたものを含み得る。各セクション６８ａ、６８ｂ、６８ｃ及び６８ｄのそれぞれは、これらのデバイス間の通信を可能とするために、デバイスのサブセットを相互接続している。出現する通信に対して、バス６８の各セグメント上のデバイスの一つは、バス６８の関連するセグメント上の通信を活発にスケジュールし及び制御するリンクアクティブスケジューラ（例えば、コントローラ２８及びデバイス３６，４８，５６及び６４）として動作する。
【００３０】
Modbusプロセス制御ネットワーク１２はインターフェイスモジュール１６によってFieldbusプロセス制御ネットワーク１４に接続されている。インターフェイスモジュール１６は、Modbus互換入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートを介してModbusプロセス制御ネットワーク１２に接続され、そして、Fieldbus互換Ｉ／Ｏポートを介してFieldbusプロセス制御ネットワーク１４のセグメント６８ａ、６８ｂ、６８ｃ及び６８ｄの一又はそれ以上のノードに接続されている。Modbusプロセス制御ネットワーク１２のインターフェイスモジュール１６への及びそれからの通信を容易にするために、インターフェイスモジュール１６はModbusデバイスアドレスに割り当てられ、ホスト１８及び他のModbusマスターデバイス及びこのインターフェイスモジュール１６は、そのマスターデバイスがインターフェイスモジュール１６に対するメッセージをフォーマットし及び送信し得、そしてインターフェイスモジュール１６が受け取り、確認し及びそのメッセージを処理し、要求される動作を行い、他のModbusデバイスと同様にModbusＩ／Ｏポートを介してマスターデバイスに応答メッセージを送ることができるように構成されている。
【００３１】
また、インターフェイスモジュール１６は、インターフェイスモジュール１６がそれに接続されているFieldbusプロセス制御ネットワーク１４のセグメントの一又はそれ以上に対するリンクアクティブスケジューラとして機能し得るように、リンクマスターデバイスとして構成される。更に、先に論じたように、インターフェイスモジュール１６はまた、バス６８に直接接続されていないセグメント６８ｄのようなセグメント、及び／又はFieldbusプロセス制御ネットワーク１４の他のセグメント６８ａ、６８ｂ及び６８ｃの間の通信を容易にするために、ブリッジデバイスとしても機能し得る。
【００３２】
Modbusプロセス制御ネットワーク１２に関しては、インターフェイスモジュール１６は、FieldbuＩ／Ｏポートを介して接続されているバス６８のセグメント６８ａ、６８ｂ、６８ｃ及び６８ｄ上の通信が可能である。インターフェイスモジュール１６は、それが接続されているセグメント６８ａ、６８ｂ、６８ｃ及び６８ｄ上のインターフェイスモジュール１６がデバイス３６〜６６によって認識されるように、Fieldbusデバイスアドレスに割り当てられる。ＬＡＳデバイス３６，４８，５６及び６４に於けるリンクマスタースケジュールは、パストークンメッセージがそのリンクマスタースケジュールの非同期期間の間、インターフェイスモジュール１６に送信されるように構成される。デバイス３６〜６６及びインターフェイスモジュール１６に於けるＶＣＲは、インターフェイスモジュール１６が格納されるように構成されているプロセス制御パラメータの値を要求するフィールドデバイス３６〜６６にメッセージをインターフェイスモジュール１６が送信し得るように、そして、フィールドデバイス３６〜６６が要求されるFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を含むインターフェイスモジュール１６に応答メッセージを送信するように構成されている。
【００３３】
インターフェイスモジュール１６を構成し及びその中で従うデータを表示するために、インターフェイスモジュール１６はウエブサーバソフトウエアを用いてプログラムされ得る。インターフェイスモジュール１６の構成は、ユーザインターフェイス７８等のどのようなパーソナルコンピュータ上でも利用できる標準のウエブブラウザソフトウエアを使用して、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏポート上で構築され得る。インターフェイスモジュール１６のウエブブラウザソフトウエアによってユーザインターフェイス７８に提供されるウエブページは、プロセスモニター又はオペレータがFieldbusプロセス制御ネットワーク１４のデバイス３６〜６６のプロセス制御パラメータをModbusネットワークのレジスタにマップするのを可能とする。このウエブページは、また、モニター又はオペレータがModbusレジスタにマップされインターフェイスモジュール１６に格納されたFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を見ることを可能とする。
【００３４】
図２を参照すれば、インターフェイスモジュール１６はメモリ８２に接続されたコントローラ８０、ModbusＩ／Ｏモジュール８４、FieldbusＩ／Ｏモジュール８６〜９２、及びイーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュール９４を含み得る。コントローラ８０は、インテルから商業的に入手可能な１６ビット又は３２ビット、１６メガヘルツ（ＭＨＺ）の８０Ｃ９６０ＳＡマイクロコントローラのような商業的に入手可能なハードウエアで実現され得、、又は他の適当なマイクロコントローラにより実現され得る。コントローラ８０は、バス１００を介してメモリ９８に通信可能に接続されているプロセッサ９６を含み得る。コントローラ８０のメモリ９８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、半導体ＲＯＭのようなリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、又はこれらの結合であり得る。その代わりに又はそれに加えて、メモリ９８は、電気的消去可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、一回のみプログラム可能な電気的プログラム可能読み出し専用メモリ（ＯＴＰ  ＥＰＲＯＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、フラッシュ、又は他の適当なメモリーエレメントの一つ又は適当な組み合わせが、コントローラ８０のプロセッサ９６に外部から接続され得る。更に、メモリは他のコンピュータ読み取り可能なメディア、例えばＣＤ、書き換え可能なＣＤ、ＤＶＤ等、又はフロッピディスク（Ｒ）、ハードドライブ、ＺＩＰディスク等の磁気メディアに実現され得る。
【００３５】
ModbusＩ／Ｏモジュール８４は、コントローラ８０を、Modbusプロセス制御ネットワーク１２のホスト１８に、例えばＲＳ４８５シリアルポート、例えば標準のＲＪ４５／１０／１００ｂｔコネクターのようなイーサネット（Ｒ）接続のためのポート、又は他の公知のModbusネットワークへの適当な接続を使用して接続する。ModbusＩ／Ｏモジュール８４は、Modbusプロトコルを使用してホスト１８と通信するように構成されている。例えば、ModbusＩ／Ｏモジュール８４は、Modbusネットワーク１２上を伝送されるメッセージを受け取り、そしてインターフェイスモジュール１６に割り当てられているModbusアドレスを含む他のマスターデバイスによって伝送されるメッセージを検出するように構成されている。
【００３６】
ひとたび検出されると、ModbusＩ／Ｏモジュール８４は、メッセージに含まれているデータを抽出し、必要なら再フォーマットし、ホスト１８からの要求を実行するためにコントローラ８０にその情報を送信することができる。ModbusＩ／Ｏモジュール８４は、更に、コントローラ８０からデータを受け取るように構成され、このデータは、ホスト１８からの要求に応答して提供され、適当なModbusプロトコルメッセージをフォーマットし、及びModbusネットワーク１２上でメッセージを伝送する。
【００３７】
同様に、FieldbusＩ／Ｏモジュール８６〜９２は、コントローラ８０を、Fieldbusセグメント６８ａ，６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄに、例えばＨ１ Ｉ／Ｏカードを使用して接続し、コントローラ８０とFieldbusフィールドデバイス３６〜６６との間の通信を容易にする。ModbusＩ／Ｏモジュール８６〜９２のうちの一又はそれ以上は、セグメント６８ａ，６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄのノードにそれぞれ取り付けられ、インターフェイスモジュール１６は、セグメント６８ａ，６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄに接続されているFieldbusフィールドデバイス３６〜６６と通信するために使用されるように、Fieldbusアドレスに割り当てられる。リンクアクティブスケジュールは、インターフェイスモジュール１６に対するパストークンメッセージがＬＡＳフィールドデバイス３６、４８、５６及び６４によってそのスケジュールの非同期通信の間に伝送されるように構成されている。FieldbusＩ／Ｏモジュール８６、８８，９０及び９２は、インターフェイスモジュール１６に対するパストークンメッセージとセグメント６８ａ，６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄ上を伝送されるインターフェイスモジュール１６に対する他のどのようなメッセージも検出し、コントローラ８０へのメッセージ内の情報を処理するために伝送する。インターフェイスモジュール１６がFieldbusネットワーク１４のフィールドデバイス３６〜６６と通信するとき、コントローラ８０はFieldbusＩ／Ｏモジュール８６，８８，９０及び９２にFieldbusプロトコルメッセージをフォーマットさせ、そのメッセージを適当なFieldbusセグメント６８ａ，６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄ上に伝送させる。
【００３８】
先に論じたように、インターフェイスモジュール１６は、それに接続されているウエブブラウザを有するコンピュータがインターフェイスモジュール１６を構成し得るように、及びそこに格納されているプロセス制御情報を見得るように、標準のウエブサーバソフトウエアを用いてプログラムされ得る。イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏ９４は、例えば標準のＲＪ４５／１０／１００ｂｔコネクターのようなイーサネット（Ｒ）接続のためのポートを含んでいる。インターフェイスモジュール１６の特定の情報に依存して、イーサネット（Ｒ）接続は、ユーザインターフェイス７８に、又はウエブブラウザソフトウエアを有する多重ネットワーク化されたデバイスにインターフェイスモジュール１６に含まれる情報へのアクセスを提供するローカルエリアネットワークに、インターフェイスモジュール１６を直接接続するのに使用され得る。
【００３９】
一つの実施形態では、インターフェイスモジュール１６は、Fieldbusプロセス制御ネットワーク１４からのプロセス制御情報を取得し及び格納するように、そして、ホスト１８のようなModbusプロセス制御ネットワーク１２のマスターデバイスの一つからの要求を受け取ったときに、Modbusプロセス制御ネットワーク１２にFieldbusプロセス制御情報を格納するように構成されている。Modbusプロセス制御ネットワーク１２のデバイスがFieldbusネットワーク１４で使用されるプロセス制御パラメータの値を要求するのを可能とするために、Fieldbusネットワーク１４で使用されるプロセス制御パラメータは、メモリ９８のレジスタマップデータベース内のインターフェイスモジュール１６に格納されたプロセス制御パラメータの値で、Modbusレジスタにマップされる。ひとたびFieldbusプロセス制御パラメータがModbusレジスタにマップされると、Modbusマスターデバイスは、そのFieldbusプロセス制御パラメータがマップされているModbusレジスタの値を要求しているインターフェイスモジュール１６にメッセージを送信するように構成されている。インターフェイスモジュール１６で要求メッセージを受け取ると、コントローラ８０のプロセッサ９６は、要求メッセージに格納されているレジスタ番号に対応するメモリ９８内のレジスタマップデータベースに格納されている値を調べ、ModbusＩ／Ｏモジュール８４に、レジスタ番号及び対応するFieldbusプロセス制御パラメータの値を用いてModbus応答メッセージをフォーマットさせ及び送信させる。Modbusマスターデバイスは、その応答メッセージをModbusスレーブデバイスによって伝送される応答メッセージと同様に、応答メッセージを受け取り及び処理する。
【００４０】
先に論じたように、Fieldbusプロセス制御パラメータは、インターフェイスモジュール１６のメモリ９８に格納されているレジスタマップデータベースのModbusレジスタにマップされる。図３は、インターフェイスモジュール１６で構築されコントローラ８０のメモリ９８に格納されたレジスタマップデータベース１００の一例を示している。Modbusレジスタ番号１０２にマップされたFieldbusプロセス制御パラメータのそれぞれに対して、レジスタマップデータベース１００はセグメント識別子１０４、デバイス識別子１０６、機能ブロック識別子１０８及びパラメータ識別子１１０を、Fieldbusプロセス制御パラメータの現在の値１１２とともに含んでいる。図３の例は、本発明に従うインターフェイスモジュール１６の一つの実現を表しており、そこでは、Modbusプロセス制御ネットワーク１２のマスターデバイスは、インターフェイスモジュール１６を介して、Fieldbusプロセス制御ネットワーク１４の機能ブロックの幾つか又は全ての出力値及び出力状態を得ることができる。図３のレジスタマップデータベース１００では、レジスタ番号４５，００１〜４５，９９９は、種々のFieldbus機能ブロックの現在の出力状態を格納するために予約され得、レジスタ番号４７，００１〜４７，９９９は、種々のFieldbus機能ブロックの出力値を格納するために予約され得る。例えば、図３のデータベース１００では、セグメント１上のデバイス８４８−０１の熱変換器ＴＴ−０１−１の出力状態は、Modbusレジスタ番号４５，００１にマップされ得、熱変換器ＴＴ−０１−１の出力値は、Modbusレジスタ番号４７，００１にマップされ得る。同様に、セグメント３のデバイス３０５１−４４の圧力変換器ＰＰ−４４−１の出力状態は、Modbusレジスタ番号４５，３２４にマップされ得、圧力変換器ＰＰ−４４−１の出力値は、Modbusレジスタ番号４７，６４７にマップされ得る。ひとたびFieldbusプロセス制御パラメータがModbusレジスタにマップされると、Modbusネットワーク１２のマスターデバイスは、より十分に本明細書に記載した方法で対応するレジスタ番号を使用して、インターフェイスモジュール１６からのFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を要求し得る。ここに示したレジスタマップデータベース１００は機能ブロックの出力値及び出力状態をModbusレジスタにマップするけれども、Fieldbusプロセス制御ネットワークのFieldbusデバイスによって使用されるどのようなプロセス制御パラメータも、レジスタマップデータベース内のModbusレジスタにマップされ得ることは、当業者に明らかであろう。ModbusレジスタにマップされるFieldbusプロセス制御パラメータが、インターフェイスモジュール１６が実装されるプロセス制御システムの要求によって決定され得ることは、評価されるであろう。
【００４１】
レジスタマップデータベース１００を確立するために、インターフェイスモジュール１６は機能ブロックとFieldbusネットワーク１４のフィールドデバイス３６〜６６に存在するプロセス制御パラメータを最初に識別する。先に論じたように、ひとたびインターフェイスモジュール１６がFieldbusネットワーク１４のセグメント６８ａ，６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄの一又はそれ以上にFieldbusＩ／Ｏモジュール８６〜９２を介して接続されると、対応するＬＡＳフィールドデバイス３６、４８、５６及び６４のリンクアクティブスケジュールが、そのスケジュールの非同期期間の間にインターフェイスモジュール１６に対するパストークンメッセージを伝送するように構成される。インターフェイスモジュール１６がセグメント６８ａ，６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄの一つの上のパストークンメッセージを受け取ると、インターフェイスモジュール１６は、対応するフィールドデバイスにそれらの存在、そこに含まれる機能ブロック、及びその機能ブロックによって使用されるプロセス制御パラメータに関する情報について問い合わせるために、そのセグメント上にメッセージを送信する。例えば、インターフェイスモジュール１６がセグメント６８ａに接続され、ＬＡＳフィールドデバイス３６がパストークンメッセージをインターフェイスモジュール１６のFieldbusアドレスに送るとき、FieldbusＩ／Ｏモジュール８６はパストークンメッセージを検出し、及びインターフェイスモジュール１６がセグメント６８ａ上のメッセージを送信するコントローラ８０と通信する。コントローラ８０は、FieldbusＩ／Ｏモジュール８６に、フィールドデバイス３６〜４２に機能ブロック及びそれに含まれるプロセス制御パラメータに関する情報を問い合わせるメッセージをセグメント６８ａ上に送信させる。フィールドデバイス３６〜４２は、要求される情報を含むインターフェイスモジュール１６へのメッセージを送信する。応答メッセージは、その情報をコントローラ８０へリレーするFieldbusＩ／Ｏモジュール８６によって検出される。コントローラ８０のプロセッサ９６は、フィールドデバイス３６〜４２からの情報が、レジスタマップデータベース１００の構築に使用するためにメモリ９８に格納されるようにする。インターフェイスモジュール１６が接続されているセグメント６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄのフィールドデバイス４４〜６６の同様の問い合わせが、もし必要ならコントローラ８０によって実行されるであろう。
【００４２】
ひとたびFieldbusネットワーク１４のプロセス制御パラメータに関連する情報がインターフェイスモジュール１６によってコンパイルされると、プロセス制御パラメータはユーザインターフェイス７８のウエブブラウザを使用してModbusレジスタにマップされ得る。ユーザインターフェイス７８からの要求を受け取ると、メモリ９８に格納されている利用可能なプロセス制御パラメータに対する情報は、コントローラ８０からイーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュール９４を介してユーザインターフェイス７８に送信され得る。ひとたび表示されると、コントローラ８０のウエブサーバソフトウエアによって提供されるウエブページは、ユーザが利用可能なプロセス制御パラメータを見ること、及びプロセス制御パラメータをModbusネットワーク１２によって使用されているModbusレジスタ番号にマップすることを可能とする。レジスタ番号がプロセス制御パラメータに割り当てられると、情報はユーザインターフェイス７８からインターフェイスモジュール１６に送信され、イーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュール９４で情報が受け取られた後に、コントローラ８０のプロセッサ９６は、レジスタ番号が関連するプロセス制御パラメータに対応するエントリーでレジスタマップデータベース１００に格納されるようにする。
【００４３】
別の実施形態では、Fieldbusプロセス制御パラメータは、ウエブブラウザ以外のソフトウエアを使用して、ユーザインターフェイス７８でのModbusレジスタにマップされ得る。マッピングは、例えばマイクロソフトエクセル（Ｒ）スプレッドシートプログラム等の商業的に利用可能なソフトウエアアプリケーション、又は顧客が開発したソフトウエアアプリケーションを使用して行われ得る。そのソフトウエアアプリケーションは、ユーザインターフェイス７８とインターフェイスモジュール１６との間のイーサネット（Ｒ）接続を介して、メモリ９８に格納された利用可能なプロセス制御パラメータに対する情報の要求を発行し得る。コントローラ８０のプロセッサ９６は、メモリ９８内で要求された情報を検索することにより応答し得る。その情報がユーザインターフェイス７８によって受け取られ及びソフトウエアアプリケーションによって表示されると、ソフトウエアアプリケーションは、ユーザが利用可能なプロセス制御パラメータに関連する情報を見ること、及びModbusネットワーク１２による使用のためにModbusレジスタ番号にプロセス制御パラメータをマップする情報を扱うことを可能とする。ソフトウエアアプリケーションを使用してレジスタ番号がプロセス制御パラメータにマップされると、アップデート情報がユーザインターフェイス７８からインターフェイスモジュール１６に送信され、その情報がイーサネット（Ｒ）Ｉ／Ｏモジュール９４で受け取られた後、コントローラ８０のプロセッサ９６は、レジスタ番号が関連するプロセス制御パラメータに対応するエントリーでレジスタマップデータベース１００に格納されるようにする。
【００４４】
ユーザインターフェイス７８でウエブブラウザを使用して、オペレータが手動でModbusレジスタ番号をFieldbusプロセス制御パラメータにマッピングすることに加えて、インターフェイスモジュール１６は、自動マッピングモードを含み得、これにより、インターフェイスモジュール１６のコントローラ８０は、レジスタ番号をフィールドデバイス３６〜６６でのプロセス制御変数に自動的に割り当てる。この自動マッピングは、マッピングされているパラメータのタイプを問わず、レジスタ番号をランダムに又は順番に割り当て、あるいは、レジスタの予め決められた範囲が、Fieldbusネットワーク１４で使用されるパラメータの種々のタイプに対して指定され得る。
【００４５】
Fieldbusネットワーク１４のプロセス制御パラメータがModbusネットワーク１２のレジスタにマップされると、ホスト１８及び他のマスターデバイスは、Fieldbusネットワーク１４のプロセス制御パラメータがマップされているModbusレジスタの値に対するインターフェイスモジュール１６への要求を発行するように構成されている。Modbusデバイスの構成は、特定のModbusマスターデバイスでオペレータによって手動で行われ得る。これに代えて、この構成プロセスは、コントローラ８０のプロセッサ９６に、ModbusＩ／Ｏモジュール８４が、Fieldbusプロセス制御パラメータにマップされているレジスタ番号を含むModbusネットワーク１２のマスターデバイスにメッセージを送信させるようにすることにより、半自動化され得る。これらのメッセージに含まれるデータは、マップされたレジスタ番号に関連する値を検索するためにインターフェイスモジュール１６にメッセージを発行するようにModbusマスターデバイスを構成するためにオペレータによって使用され得る。
【００４６】
Modbusマスターデバイスによって発行される要求メッセージは、インターフェイスモジュール１６に対するModbusマスターデバイスアドレスと、インターフェイスモジュール１６に単数又は複数のレジスタの値を読み取るように要求する機能コードと、インターフェイスモジュール１６によって読み取られる単数又は複数のレジスタ番号とを含んでいる。要求メッセージは、要求メッセージをデコードし、及びコントローラ８０へ要求を送信するModbusＩ／Ｏモジュール８４で受け取られる。要求を受け取ると、コントローラ８０のプロセッサ９６は、Modbusマスターデバイスによって要求される単数又は複数のレジスタ番号に対応するプロセス制御パラメータの値を検索するために、メモリ９８に格納されているレジスタマップデータベース１００を読み取る。単数又は複数の値が読み取られると、プロセッサ９６は、ModbusＩ／Ｏモジュール８４に、レジスタマップデータベース１００に格納されているその値を含む単数又は複数のModbus応答メッセージを、要求を出している単数又は複数のデバイスに送信する。
【００４７】
レジスタマップデータベース１００がそこに格納されているFieldbusプロセス制御パラメータの現在の値を含むことを保証するために、コントローラ８０のプロセッサ９６は、FieldbusＩ／Ｏモジュール８６〜９２に、Fieldbus要求メッセージをフィールドデバイス３６〜６６へ送信させ得る。対応するセグメント６８ａ，６８ｂ，６８ｃ及び６８ｄ上のパストークンメッセージを受け取ると、FieldbusＩ／Ｏモジュール８６〜９２は、少なくとも一つのプロセス制御パラメータがModbusマスターにマップされているフィールドデバイス３６〜６６のそれぞれにメッセージを送信し得る。これらのメッセージは、パストークンメッセージが受け取られるたびに送信され、又はプロセス制御パラメータ若しくはフィールドデバイスのタイプ、又はFieldbusネットワーク１４に依存して、又はFieldbusネットワーク１４のメッセージ送信容量制限に依存して、それほど頻繁にではなく送信され得る。あるいは、Modbusレジスタの現在の値に対するModbusマスターデバイスからの要求を受け取ると、コントローラ８０は、FieldbusＩ／Ｏモジュール８６〜９２の対応する一つに、そのプロセス制御パラメータの現在の値に対するフィールドデバイス３６〜６６の適当な一つへ要求を送信させるように構成され得る。フィールドデバイス３６〜６６の一つがプロセス制御パラメータの値に反応すると、プロセッサ９６は、新たな値でレジスタマップデータベース１００をアップデートし、ModbusＩ／Ｏモジュール８４に、要求しているModbusマスターデバイスへ適当な応答メッセージを送信させる。
【００４８】
このように、本発明は特定の実施形態を参照しながら説明したが、これは例示のみを意図し、本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、変更、付加、又は削除が開示されている実施形態に為され得ることが当業者には明らかであろう。
【図１】
2011040095.tif 000003
【図２】
2011040095.tif 000004
【図３】
2011040095.tif 000005