(57)【要約】      （修正有）【課題】冗長構成可能な収集モジュールを有するコントローラアセンブリためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】システム１０は、第１のヘッドプロセッサ１８を有するヘッドボード１４と、第１のキャリアボードと、第１のジャンクションと、を含む。第１のキャリアボードは、第１のアタッチメントパターンを用いて、ヘッドボードを１つまたは複数の第１の収集モジュールに通信可能に結合させるように構成される第１の複数のコネクタを含む。第１のキャリアボードは、第１のアタッチメントパターンに少なくとも部分的に基づいて第１のシンプレックス構成または第１の冗長構成で構成される。第１のジャンクションは、第１のキャリアボードをターミネータに着脱可能に結合させるように、または第１のキャリアボードを第２のキャリアボードに着脱可能に結合させるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のヘッドプロセッサ（１８、５２）を含むヘッドボード（１４）と、
第１のアタッチメントパターンを用いて、前記ヘッドボード（１４）を１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）に通信可能に結合させるように構成される第１の複数のコネクタ（７４、７６、７８）を含む第１のキャリアボード（６６）であって、前記第１のアタッチメントパターンに少なくとも部分的に基づいて第１のシンプレックス構成または第１の冗長構成で構成される第１のキャリアボード（６６）と、
前記第１のキャリアボード（６６）をターミネータ（５９）に着脱可能に結合させるように、または前記第１のキャリアボード（６６）を第２のキャリアボード（６８）に着脱可能に結合させるように構成される第１のジャンクション（５８）と、を含むシステム（１０）。
【請求項２】
前記第１のキャリアボード（６６）は、前記ヘッドボード（１４）と一体化される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記ヘッドボード（１４）は、前記第１の複数のコネクタ（７４、７６、７８）に冗長に結合される複数のヘッドプロセッサ（１８）を含み、前記複数のヘッドプロセッサ（１８）の各ヘッドプロセッサ（１８）は、前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）と通信可能に結合するように構成される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記第１のアタッチメントパターンは、前記第１の複数のコネクタ（７４、７６、７８）に結合される前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）を含み、前記第１のキャリアボード（６６）は、前記第１のシンプレックスモード、２重冗長モード、または３重冗長モードで構成される、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記第１のキャリアボード（６６）は、前記第１のアタッチメントパターンを用いて、前記ヘッドボード（１４）を前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）に通信可能に結合させるように構成される第２の複数のコネクタ（８０）を含み、前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）の第２の収集モジュール（６０）は、前記第２の複数のコネクタ（８０）に結合され、前記第１のキャリアボード（６６）は、前記第２の収集モジュール（６０）に対して前記第１のシンプレックスモードで構成される、請求項４に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）を含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記第１の複数のコネクタ（７４、７６、７８）は、熱電対信号、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）信号、電圧信号、電流信号、ハイウェイアドレス可能リモートトランスデューサ（ＨＡＲＴ）入力信号、ＨＡＲＴ出力信号、またはこれらの任意の組合せを受信するように構成されるプログラム可能な汎用Ｉ／Ｏチャネルを含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記第１のジャンクション（５８）に通信可能に結合される第２のキャリアボード（６８）であって、第２のアタッチメントパターンを用いて、前記ヘッドボード（１４）を１つまたは複数の第２の収集モジュール（６０）に通信可能に結合させるように構成される第２の複数のコネクタ（８０）を含み、前記１つまたは複数の第２の収集モジュール（６０）は、前記第２のアタッチメントパターンに少なくとも部分的に基づいて、第２のシンプレックス構成または第２の冗長構成で構成される、第２のキャリアボード（６８）と、
前記第２のキャリアボード（６８）を前記ターミネータ（５９）に着脱可能に結合させる、または前記第２のキャリアボード（６８）を第３のキャリアボード（７０）に着脱可能に結合させる第２のジャンクション（５８）と、を含む、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記第１のジャンクション（５８）は、前記ヘッドボード（１４）と前記第２のキャリアボード（６８）との間で電力および通信信号を送信するように構成される、請求項８に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
第１のヘッドプロセッサ（１８、５２）を含むヘッドボード（１４）と、
第１のキャリアボード（６６）と、を含み、前記第１のキャリアボード（６６）は、
前記ヘッドボード（１４）、第１のコネクタ（７４）、第２のコネクタ（７６）、および第３のコネクタ（７８）に通信可能に結合される第１の端子ブロック（１６）であって、前記第１のコネクタ（７４）は、第１のシンプレックスモード、第１の２重冗長モード、または第１の３重冗長モードで、第１の収集モジュール（６０）と結合するように構成され、前記第２のコネクタ（７６）は、前記第１の２重冗長モードまたは前記第１の３重冗長モードで、第２の収集モジュール（６０）と結合するように構成され、前記第３のコネクタ（７８）は、前記第１の３重冗長モードで第３の収集モジュール（６０）と結合するように構成される、第１の端子ブロック（１６）と、
前記ヘッドボード（１４）に、および第４のコネクタ（８０）に通信可能に結合される第２の端子（１６）ブロックであって、前記第４のコネクタ（８０）は、前記第１のシンプレックスモードで前記第２の収集モジュール（６０）と結合するように構成される、第２の端子ブロック（１６）と、を含む、データ収集システム（２２）。
【請求項１１】
前記ヘッドボード（１４）は、複数のプロセッサ（１８）を含み、前記複数のプロセッサ（１８）の各プロセッサ（１８）は、前記第１のコネクタ（７４）、前記第２のコネクタ（７６）、前記第３のコネクタ（７８）、および前記第４のコネクタ（８０）のうちの少なくとも２つのコネクタに結合され、各プロセッサ（１８）は、前記複数のプロセッサ（１８）の別のプロセッサ（１８）と冗長結合を共有する、請求項１０に記載のデータ収集システム（２２）。
【請求項１２】
前記第１の収集モジュール（６０）および前記第２の収集モジュール（６０）を含む、請求項１０に記載のデータ収集システム（２２）。
【請求項１３】
前記第１の収集モジュール（６０）は、第１の離散信号または第１のアナログ信号を受信するように構成され、前記第２の収集モジュール（６０）は、第２の離散信号または第２のアナログ信号を受信するように構成される、請求項１２に記載のデータ収集システム（２２）。
【請求項１４】
前記第１の２重冗長モードで前記第２のコネクタ（７６）に結合される前記第２の収集モジュール（６０）、または前記第１の３重冗長モードで前記第３のコネクタ（７８）に結合される前記第３の収集モジュール（６０）は、第４の収集モジュール（６０）が前記第４のコネクタ（８０）に結合することを実質的に阻止するように構成される、請求項１０に記載のデータ収集システム（２２）。
【請求項１５】
前記第１のキャリアボード（６６）および前記ヘッドボード（１４）に通信可能に結合される第２のキャリアボード（６８）を含み、前記第２のキャリアボード（６８）は、
前記ヘッドボード（１４）、第５のコネクタ、第６のコネクタ、および第７のコネクタに通信可能に結合される第３の端子ブロック（１６）であって、前記第５のコネクタは、第２のシンプレックスモード、第２の２重冗長モード、または第２の３重冗長モードで、第４の収集モジュール（６０）と結合するように構成され、前記第６のコネクタは、前記第２の２重冗長モードまたは前記第２の３重冗長モードで、第５の収集モジュール（６０）と結合するように構成され、前記第７のコネクタは、前記第２の３重冗長モードで第６の収集モジュール（６０）と結合するように構成される、第３の端子ブロック（１６）と、
前記ヘッドボード（１４）に、および第８のコネクタに通信可能に結合される第４の端子ブロック（１６）であって、前記第８のコネクタは、前記第２のシンプレックスモードで前記第４の収集モジュール（６０）と結合するように構成される、第４の端子ブロック（１６）と、を含む、請求項１０に記載のデータ収集システム（２２）。
【請求項１６】
データ収集システム（２２）を動作させる方法（１５０）であって、
第１のキャリアボード（６６）で第１のセンサーフィードバックを受信するステップと、
前記第１のキャリアボード（６６）に結合される１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）を用いて、前記第１のセンサーフィードバックを第１のデータ信号へ処理するステップであって、前記第１のキャリアボード（６６）は、前記第１のキャリアボード（６６）に対する前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）の第１のアタッチメントパターンに少なくとも部分的に基づいて、シンプレックスモードまたは冗長モードを含む第１のモードで構成され、前記冗長モードは、前記第１のセンサーフィードバックを、前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）の第１の複数の冗長な収集モジュール（６０）に導く、ステップと、
前記第１のデータ信号を１つまたは複数のヘッドプロセッサ（１８）に伝達するステップと、を含む方法（１５０）。
【請求項１７】
前記データ収集システム（２２）の動作中に、前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）の収集モジュール（６０）を、前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）の別の収集モジュール（６０）と置き換えるステップを含む、請求項１６に記載の方法（１５０）。
【請求項１８】
前記第１のキャリアボード（６６）の前記第１のモードを変更する動作中に、前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）の前記第１のアタッチメントパターンを前記第１のキャリアボード（６６）に適合させるステップを含み、前記第１のアタッチメントパターンを適合させるステップは、前記第１のキャリアボード（６６）に収集モジュール（６０）を追加するステップ、前記第１のキャリアボード（６６）から収集モジュール（６０）を取り除くステップ、または前記第１のキャリアボード（６６）の前記１つまたは複数の第１の収集モジュール（６０）を再構成するステップを含む、請求項１６に記載の方法（１５０）。
【請求項１９】
第２のキャリアボード（６８）を前記第１のキャリアボード（６６）に結合させるステップと
第２のキャリアボード（６８）で第２のセンサーフィードバックを受信するステップと、
結合する前記第２のキャリアボード（６８）に結合される１つまたは複数の第２の収集モジュール（６０）を用いて、前記第２のセンサーフィードバックを第２のデータ信号へ処理するステップであって、前記第２のキャリアボード（６８）は、前記第２のキャリアボード（６８）に対する前記１つまたは複数の第２の収集モジュール（６０）の第２のアタッチメントパターンに少なくとも部分的に基づいて、前記シンプレックスモードまたは前記冗長モードを含む第２のモードで構成され、前記冗長モードは、前記第２のセンサーフィードバックを、前記１つまたは複数の第２の収集モジュール（６０）の第２の複数の冗長な収集モジュール（６０）に導く、ステップと、
前記第２のデータ信号を１つまたは複数のヘッドプロセッサ（１８）に伝達するステップと、を含む、請求項１６に記載の方法（１５０）。
【請求項２０】
前記第１のキャリアボード（６６）の前記第１のモードは、前記第２のキャリアボード（６８）の前記第２のモードと異なる、請求項１９に記載の方法（１５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される発明の主題は、例えばタービンシステム、電力プラント、およびガス化システムのための産業用コントローラなどのコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
制御システムでは、各種センサーが測定し、デバイス（例えばタービンシステム）の条件に関するフィードバックをコントローラに提供する。コントローラのプロセッサは、デバイスを制御するために、フィードバックを用いる。制御システムは、システムを監視するために、専用のセンサーを有する収集カードを用いることができる。専用のセンサーはプロセッサにフィードバックを提供する。追加のセンサーを、対応する追加の収集カードを用いて追加することができる。収集カードは、センサーからの生のフィードバックをデータ信号に変換する変換ユニットを有することができる。各収集カード上の専用プロセッサは、データ信号を処理する。残念なことに、収集カード上の変換ユニットおよび専用プロセッサの精度は時間と共に劣化するおそれがある。さらに、収集カード上の専用プロセッサは、収集カードのコストを上昇させる可能性があり、また制御システムのプロセッサを非効率的に利用することになり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８３０８４９０号明細書
【発明の概要】
【０００４】
最初に特許請求される発明の範囲に相応する特定の実施形態は、以下で要約される。これらの実施形態は特許請求される発明の範囲を限定しようとするものではなく、むしろ、これらの実施形態は本発明の可能性がある形式の概要を提供しようとするものにすぎない。実際、本発明は、以下に述べる実施形態に類似する、あるいは異なる様々な形態を含むことができる。
【０００５】
第１の実施形態では、システムは、第１のヘッドプロセッサを有するヘッドボードと、第１のキャリアボードと、第１のジャンクションと、を含む。第１のキャリアボードは、第１のアタッチメントパターンを用いて、ヘッドボードを１つまたは複数の第１の収集モジュールに通信可能に結合させるように構成される第１の複数のコネクタを含む。第１のキャリアボードは、第１のアタッチメントパターンに少なくとも部分的に基づいて第１のシンプレックス構成または第１の冗長構成で構成される。第１のジャンクションは、第１のキャリアボードをターミネータに着脱可能に結合させるように、または第１のキャリアボードを第２のキャリアボードに着脱可能に結合させるように構成される。
【０００６】
第２の実施形態では、システムは、第１のヘッドプロセッサを有するヘッドボードと、第１のキャリアボードと、を含む。第１のキャリアボードは、第１の端子ブロックと、第２の端子ブロックと、を有する。第１の端子ブロックは、ヘッドボード、第１のコネクタ、第２のコネクタ、および第３のコネクタに通信可能に結合される。第１のコネクタは、第１のシンプレックスモード、第１の２重冗長モード、または第１の３重冗長モードで、第１の収集モジュールと結合するように構成され、第２のコネクタは、第１の２重冗長モードまたは第１の３重冗長モードで、第２の収集モジュールと結合するように構成され、第３のコネクタは、第１の３重冗長モードで第３の収集モジュールと結合するように構成される。第２の端子ブロックは、ヘッドボードに、および第４のコネクタに通信可能に結合される。第４のコネクタは、第１のシンプレックスモードで第２の収集モジュールと結合するように構成される。
【０００７】
第３の実施形態では、方法は、第１のキャリアボードで第１のセンサーフィードバックを受信するステップと、第１のセンサーフィードバックを第１のデータ信号へ処理するステップと、第１のデータ信号を１つまたは複数のヘッドプロセッサに伝達するステップと、を含む。第１のセンサーフィードバックは、第１のキャリアボードに結合される１つまたは複数の第１の収集モジュールを用いて、第１のデータ信号へ処理され、第１のキャリアボードは第１のモードで構成される。第１のモードは、第１のキャリアボードに対する１つまたは複数の第１の収集モジュールの第１のアタッチメントパターンに少なくとも部分的に基づいて、シンプレックスモードまたは冗長モードを含む。冗長モードは、第１のセンサーフィードバックを、１つまたは複数の第１の収集モジュールの第１の複数の冗長な収集モジュールに導く。
【０００８】
本発明のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】端子ブロックを介してセンサーに結合されるプロセッサを有するコントローラアセンブリの実施形態のブロック図である。
【図２】１つまたは複数のキャリアボードを有する図１のコントローラアセンブリの実施形態のブロック図である。
【図３】キャリアボードおよび様々な冗長モードの収集モジュールを有する図１のコントローラアセンブリの実施形態のブロック図である。
【図４】シンプレックスモード、２重冗長モード、および３重冗長モードに構成可能なキャリアボードを有するコントローラアセンブリの実施形態のブロック図である。
【図５】シンプレックスモードおよび２重冗長モードに構成可能なキャリアボードを有するコントローラアセンブリの実施形態のブロック図である。
【図６】図４のコントローラアセンブリを組み立てて動作させる方法の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で、本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態を説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようと努力しても、実際の実施の全ての特徴を本明細書に記載することができるというわけではない。エンジニアリングまたは設計プロジェクトのような実際の実施の開発においては、開発者の特定の目的を達成するために、例えばシステム関連および事業関連の制約条件への対応など実施に特有の決定を数多くしなければならないし、また、これらの制約条件は実施ごとに異なる可能性があることが理解されるべきである。さらに、このような開発作業は複雑で時間がかかるかもしれないが、にもかかわらず、この開示の利益を得る当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な仕事であることが理解されるべきである。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合に、単数の表現および「前記」は１つまたは複数の要素があることを意味するものである。「備える」、「含む」、および「有する」という用語は、包括的なものであって、列挙された要素以外の付加的な要素があり得ることを意味するものである。
【００１２】
本開示の様々な実施形態は、シンプレックス構成または冗長構成に各々構成可能である１つまたは複数の収集モジュールを有するコントローラアセンブリを含む。コントローラアセンブリは、ヘッドボードおよび１つまたは複数のキャリアボードを含む。各キャリアボードは、１つまたは複数の収集モジュールに結合され得る。収集モジュールは、１つまたは複数の結合されたセンサーから生のフィードバック信号を受信する。キャリアボードに対する収集モジュールの物理的配置（例えばアタッチメントパターン）は、キャリアボードを特定の冗長モードに自動的に構成することができる。シンプレックス構成では、各収集モジュールは、結合されたセンサーのそれぞれのセットから、生のフィードバック信号を受信する。冗長構成では、キャリアボードの２つ以上の収集モジュールは、キャリアボードに結合されたセンサーの共通セットから、生のフィードバック信号を受信する。いくつかの実施形態では、冗長モードのキャリアボード上に配置される収集モジュールは、シンプレックスモードの追加の収集モジュールを結合させることを実質的に妨げることができる。同様に、いくつかの実施形態では、シンプレックスモードのキャリアボード上に配置される複数の収集モジュールは、冗長モードの追加の収集モジュールを結合させることを実質的に妨げることができる。キャリアボードはモジュラー式であってもよく、それによって、共通のヘッドボードの複数のキャリアボードが各々異なる冗長構成を有することを可能にする。さらに、ヘッドボードは、１つまたは複数の収集モジュールからデータ信号を受信するために、複数のプロセッサを有してもよい。収集モジュールは、２つ以上のプロセッサに冗長に結合されてもよい。収集モジュールおよび／またはプロセッサの冗長性は、測定誤差を低減し、様々な動作環境においてシステムを利用する柔軟性を増加させる。さらに、様々な冗長構成は、１つまたは複数の期待通りに働かない（例えば機能しない）部品があっても、制御システムが所望の制御および監視動作を実行することを可能にし、それはシステムダウンタイムおよび／または保守頻度の減少を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、収集モジュールおよび／またはプロセッサは、コントローラをパワーダウンせずに、動作中に追加または交換できるホットスワップ可能な部品とすることができる。
【００１３】
図面を参照すると、図１はコントローラシステム１０の実施形態を示す。いくつかの実施形態では、コントローラシステム１０は、電力プラント、ガス化システム、タービンシステム、または他の好適なシステムの電力管理システムであってもよい。コントローラシステム１０は、１つまたは複数の端子ブロック１６を通してヘッドボード１４に結合する１つまたは複数のセンサー１２を含む。特定の実施形態では、１つまたは複数のセンサー１２は、温度（例えば、熱電対、抵抗温度検出器（ＲＴＤ））、圧力、流量、材料組成、クリアランス、炎、特定の信号の電気的性質（例えば、電流、電圧）、または他の好適な特性を検出することができ、そして検出された情報を様々なフォーマットのうちの１つでそれぞれの端子ブロック１６に送信することができる。例えば、端子ブロック１６の様々な実施形態は、様々な電圧、例えば２．５Ｖ〜５Ｖ、−１０Ｖ〜１０Ｖ、３０ｍＶ〜１０Ｖ、−１００ｍＶ〜１００ｍＶ、または他の好適な電圧を用いて情報を送る様々なタイプのセンサー１２から情報を受信することができる。さらに、または、代わりに、端子ブロック１６のいくつかの実施形態は、様々な電流、例えば４〜２０ｍＡ、１０ｍＡ、または他の好適な電流を用いてセンサー１２からの信号を受信することができる。さらに、センサー１２の特定の実施形態は、ハイウェイアドレス可能リモートトランスデューサ（ＨＡＲＴ）プロトコルまたは他の類似のプロトコルを用いて端子ブロック１６からの信号を送信することができる。いくつかの実施形態では、端子ブロック１６の１つまたは複数は、デジタル（例えば離散）信号またはアナログ信号を受信または送信するように構成されるプログラム可能な汎用Ｉ／Ｏ端子を有することができる。
【００１４】
１つまたは複数の端子ブロック１６は、１つまたは複数のセンサー１２とヘッドボード１４との間の接続を提供する。以下で詳細に述べるように、１つまたは複数の端子ブロック１６は、センサー１２と１つまたは複数のプロセッサ１８との間のリンクを提供する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプロセッサ１８は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、または別の好適なプロセッサを含むことができる。したがって、１つまたは複数の端子ブロック１６を通して、プロセッサ１８は、コントローラシステム１０内で様々な測定を検出する１つまたは複数のセンサー１２から信号を受信することができる。さらに、１つまたは複数の端子ブロック１６は、１つまたは複数のセンサー１２から検出されたパラメータを受信するために、チャネルに配置された端子を有することができる。さらにまた、１つまたは複数のチャネルを、１つまたは複数のセンサー１２と通信するために用いることができる。例えば、いくつかの実施形態では、センサー１２（例えばＲＴＤ）は、端子ブロック１６の１つ、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のチャネルを通してヘッドボード１４に接続されてもよい。特定の実施形態では、１つのチャネルが３つの端子を含むことができるが、他の実施形態は、端子ブロック１６の１つ、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の端子を含むチャネルを含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、各センサー１２は単一のチャネルに接続することができるが、他の実施形態は、２つ以上のチャネルにまたがる、したがって２つ以上の端子にまたがるセンサー１２を含むことができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数のセンサー１２は、１つまたは複数の監視されるデバイス２０から測定を検出する。１つまたは複数の監視されるデバイス２０は、電力プラント、化学プラント、または他の工業的設備内の１つまたは複数のデバイスを含むことができる。例えば、監視されるデバイス２０は、発電機、タービンシステム（例えば、コンプレッサブレード、タービンブレード、ベアリング、燃焼器、燃料ノズルなど）、圧縮システム、ポンプ、反応器、ガス化装置、ガス処理システム、またはこれらの任意の組合せの部品を含んでもよい。様々な実施形態では、プロセッサ１８は、１つまたは複数の制御されるデバイス２１を制御するために、１つまたは複数のセンサー１２から検出されたパラメータ（例えば、温度、圧力、流量、材料組成など）を用いることができる。コントローラシステム１０内で、制御されるデバイス２１は、検出された測定に依存するかまたはそれに影響を及ぼす任意の監視されるデバイス２０または他のデバイスを含んでもよい。
【００１６】
明らかなように、１つまたは複数のセンサー１２からの信号は、直接プロセッサ１８に送信することができない。いくつかの実施形態では、第１の電圧および／または電流を有する１つまたは複数のセンサー１２からの信号は、プロセッサ１８のための第２の電圧および／または電流を有する信号に変換される。したがって、図２は、収集システム２２を含むコントローラシステム１０を示す。図示する実施形態では、コントローラシステム１０は２つのセンサー１２を含んでいるが、他の実施形態は１つ、３つ、４つ、またはそれ以上のセンサーを含むことができる。さらに、コントローラシステム１０の図示する実施形態は、ヘッドボード１４をそれぞれの第１のセンサー１２ａに結合させる第１のチャネル２４を含む。また、コントローラシステム１０の図示する実施形態は、ヘッドボード１４をそれぞれの第２のセンサー１２ｂに結合させる第２のチャネル２６を含む。上記のように、各センサー１２は複数のチャネルを介して端子ブロック１６に結合することができ、各チャネルは複数の端子を含むことができる。いくつかの実施形態では、複数のセンサー（例えば、１２ａおよび１２ｂ）は、異なるチャネル（例えば、２４および２６）を通して同一の端子ブロック１６に結合することができる。
【００１７】
収集システム２２の図示する実施形態は、センサー１２からの信号をプロセッサ１８による処理に好適な電圧および／または電流に変換する１つまたは複数のキャリアボード２８を含む。後述するように、各キャリアボード２８は、センサー１２からの信号を変換するための１つまたは複数の収集モジュールを含むことができる。例えば、キャリアボード２８の収集モジュールは、センサー１２からの生の（例えばアナログの）フィードバック信号を離散的データ信号に変換することができる。後で詳細に述べるように、キャリアボード２８は様々なセンサータイプの１つまたは複数のセンサー１２からの入力を受信することができる。キャリアボード２８の１つまたは複数の収集モジュールは、センサー１２の各々からの信号をプロセッサ１８が処理を行うのに好適な信号に変換する。例えば、センサー１２は、例えば４〜２０ミリアンペアの信号を送るセンサー、熱電対、ＲＴＤ、ＨＡＲＴデバイス、または他の好適なセンサータイプなどの任意のセンサータイプであってもよい。いくつかの実施形態では、キャリアボード２８の１つまたは複数の収集モジュールは、プロセッサ１８からの信号を、監視されるデバイス２０および／または制御されるデバイス２１を制御するのに好適な出力電圧および／または電流に変換することができる。言い換えれば、１つまたは複数のキャリアボード２８は（端子ブロック１６と共に）、センサータイプごとに専用端子ブロック１６を実装せずに、ヘッドボード１４および１つまたは複数のプロセッサ１８に接続する様々なセンサータイプの使用を可能にする汎用ＩＯポイントを提供することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、キャリアボード２８は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の好適な回路を用いて実装することができる、電圧および／または電流変換回路を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、１つまたは複数のキャリアボード２８は、センサー１２からの検出信号に付加的な操作を実行することができる、さらなる処理回路を含むことができる。例えば、キャリアボード２８の特定の実施形態は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）および／またはアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含むことができる。
【００１９】
ヘッドボード１４の様々な部品は、１つまたは複数のキャリアボード２８を支援することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のプロセッサ１８は、１つまたは複数のキャリアボード２８に冗長に結合することができ、そのようにして、プロセッサ１８のうちの少なくとも２つが任意のセンサー１２に対応するデータ信号のための同一命令を実質的に実行する。冗長なプロセッサ１８のそれぞれの出力は、センサー測定を検証するために、および／または、センサー１２、キャリアボード２８、収集モジュールなどに関する潜在的誤差または保守問題を確認するために、比較することができる。冗長なプロセッサ１８の１つまたは複数が何らかの理由で動作しなくても、冗長なプロセッサ１８は、ヘッドボード１４が動作を続けることを可能にすることができる。電源３０は、１つまたは複数のプロセッサ１８および１つまたは複数のキャリアボード２８を駆動するための電力を分配することができる。いくつかの実施形態では、電源３０は、１つのキャリアボード２８を通して別のキャリアボード２８に電力を分配することができ、および／または１つまたは複数のセンサー１２に電力を分配することができる。通信回路３２は、１つまたは複数のプロセッサが、ヘッドボード１４とコントローラシステム１０の他のデバイス（例えば、センサー１２、制御されるデバイス２１）またはシステムとの間で信号を転送することを可能にする。通信回路３２は、ヘッドボード１４とコントローラシステム１０の他のデバイスまたはシステムとの間の有線および／または無線通信を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、通信回路３２は、キャリアボード２８の収集モジュールとプロセッサ１８との間の通信を容易にするために、１つまたは複数のキャリアボード２８に結合する。
【００２０】
ヘッドボード１４は、単一の物理的筐体３４（例えば、パーソナルコンピュータ、サーバー、コントローラキャビネット、または他の好適なコントローラアセンブリ）に収容されてもよいし、あるいは複数の筐体（例えば分散制御システム）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コントローラシステム１０は、１つまたは複数の筐体３４の中に複数のヘッドボード１４を含むことができる。１つまたは複数のヘッドボード１４は、筐体３４内のコントロールパネルに装着されてもよい。１つまたは複数のセンサー１２、１つまたは複数の監視されるデバイス２０、および／または１つまたは複数の制御されるデバイス２１は、筐体３４の内部にあってもよいし、あるいは外部にあってもよい。オペレータインターフェース３６は、１つまたは複数のセンサー１２から検出された測定、収集システム２２を通して発行されたコマンド、および／または監視されるデバイス２０または制御されるデバイス２１のフィードバックを表示することができる。オペレータは、コントローラシステム１０を維持し、制御し、および／または、監視するために、オペレータインターフェース３６を利用することができる。
【００２１】
図３は、コントローラシステム１０のコントロールパネル５０の実施形態を示す。第１のプロセッサ５２および第２のプロセッサ５４を有するヘッドボード１４は、キャリアボード２８から分離している。いくつかの実施形態では、ヘッドボード１４は、１つまたは複数のキャリアボード２８と統合することができる。明らかなように、１つまたは複数のキャリアボード２８およびヘッドボード１４は、１つまたは複数の装着機構５６（例えばＤＩＮレール）を介してコントロールパネル５０に装着することができる。ジャンクション５８は、各キャリアボード２８をヘッドボード１４に通信可能に結合させる。ジャンクション５８は、各キャリアボード２８の１つまたは複数の収集モジュール６０に電気的に接続される。いくつかの実施形態では、１つのキャリアボード２８のジャンクション５８は、別のキャリアボード２８に、またはヘッドボード１４に、直接または間接的に（例えば、有線または無線接続を介して）結合することができる。例えば、複数のキャリアボード２８は、ヘッドボード１４に互いに直列に結合することができる。ヘッドボード１４は、およそ８、１６、２４、またはそれ以上のキャリアボード２８との接続を支援するように構成することができる。いくつかの実施形態では、各キャリアボード２８は、キャリアボード２８の直列結合を容易にするために、嵌合ジャンクション５８を有する。嵌合ジャンクション５８は、互いに直接インターフェースしてもよいし、および／または、有線接続６１を介してインターフェースしてもよい。例えばジャンクション５８および端子ブロック１６ａ、１６ｂなどのキャリアボード部品の類似の配置は、１つのキャリアボード２８を別のキャリアボード２８と直ちに交換することを可能にすることができる。各キャリアボード２８は、モジュラー方式であって、ジャンクション５８を介して他のキャリアボード２８と着脱可能に結合することができる。ターミネータ５９は、直列接続されたキャリアボード２８の終端でジャンクション５８に結合することができる。明らかなように、ターミネータ５９はヘッドボード１４と直列接続されたキャリアボード２８との間の通信ループを閉じることができ、それによって、ジャンクション５８を介してキャリアボード２８を通る通信を容易にする。いくつかの実施形態では、ターミネータ５９の識別子６４は、ヘッドボード１４が、直列接続されたキャリアボード２８の量を決定すること、および／または直列接続されたキャリアボード２８の終端を決定することを可能にする。
【００２２】
ジャンクション５８は、キャリアボード２８がヘッドボード１４と通信することを可能にする。収集モジュール６０は、ジャンクション５８を通してデータ信号をヘッドボード１４の１つまたは複数のプロセッサ１８へ転送し、ジャンクション５８を通してヘッドボード１４から電力および命令を受け取ることができる。１つまたは複数の信号線６２は、ジャンクション５８とヘッドボード１４との間でデータ信号を転送する。いくつかの実施形態では、信号線６２は、例えば収集モジュール６０からの入力、ヘッドボード１４からの出力、キャリアボード２８に対する電力、および／またはセンサー１２に対する電力などの特定の機能のための専用であってもよい。ヘッドボード１４は、信号線６２を介して各キャリアボード２８とシリアルに通信してもよいし、あるいはパラレルに通信してもよい。いくつかの実施形態では、各キャリアボード２８は、識別子６４（例えば符号化チップ）を介して識別することができる。特定のキャリアボード２８との通信は、識別子６４を用いて調整することができる。明らかなように、識別子６４は、共用信号線６２に沿ってキャリアボード２８の各々をシリアルにアドレス指定することを容易にすることができる。いくつかの実施形態では、各キャリアボード２８のための専用信号線６２は、ヘッドボード１４とのパラレルな通信を容易にする。
【００２３】
第１および第２のプロセッサ５２、５４は、１つまたは複数のキャリアボード２８の間で共有されてもよい。いくつかの実施形態は、３つ以上のプロセッサ１８（例えば、３、４、５、６、またはそれより多くのプロセッサ）を含むことができる。収集モジュール６０は、生のフィードバック信号を信号線６２に沿って送信するデータ信号に変換することができる。そして、ヘッドボード１４のプロセッサ５２、５４はデータ信号を用いて命令を実行する。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の制御されるデバイス２１を制御するために、収集モジュール６０は、プロセッサ５２、５４から出力制御信号までデータ信号を変えることができる。プロセッサ５２、５４を共有することによって、収集モジュール６０で実行される処理を減らすことができ、収集モジュール６０のサイズ、コスト、および／または発熱を減らすことができる。いくつかの実施形態では、収集モジュール６０の間でプロセッサ５２、５４を共有することによって、コントローラシステム１０の処理能力の利用率を増加させることができる。
【００２４】
ヘッドボード１４の第１および第２のプロセッサ５２、５４は、１つまたは複数のキャリアボード２８に冗長に結合することができる。すなわち、第１のプロセッサ５２がデータ信号を受信し、データ信号を用いて命令を実行し、第１のプロセッサ出力を生成することができる。そして、第２のプロセッサ５４が同じデータ信号を受信し、データ信号を用いて同じ命令を実質的に実行し、第２のプロセッサ出力を生成することができる。第１のプロセッサ出力および第２のプロセッサ出力は実質的に同じ（例えば同一）であり得るが、プロセッサ出力の違いはプロセッサ５２、５４の一方の故障を示している可能性がある。冗長なプロセッサ５２、５４は、ヘッドボード１４のエラーに対する堅牢性を増加させることができる。ヘッドボード１４の複数のプロセッサ１８は、キャリアボード２８に冗長に結合することができ、その結果、ヘッドボード１４の１つまたは複数のプロセッサ１８を取り除くか、交換するか、またはそれの電源を切断した場合であっても、コントローラシステム１０は全てのセンサー１２からセンサーフィードバックを受信し処理することができる。
【００２５】
信号線６２上に、各キャリアボード２８は、１つまたは複数のセンサー１２からの生のフィードバック信号に少なくとも部分的に基づくデータ信号を伝達する。キャリアボード２８は、１つまたは複数の収集モジュール６０を通して様々な冗長モードでセンサー１２に結合することができる。図３は、第１のキャリアボード６６が３つの収集モジュール６０を有する３重冗長モード（例えば３重モジュール冗長（ＴＭＲ））で構成され、第２のキャリアボード６８が２つの収集モジュール６０を有する２重冗長モードで構成され、第３のキャリアボード７０が各々シンプレックスモードの２つの収集モジュール６０で構成される例を示す。いくつかの実施形態では、キャリアボード２８は、収集モジュール６０と端子ブロック１６との間の物理的接続に少なくとも部分的に基づいて、冗長モードで構成される。キャリアボード２８に対する収集モジュール６０の物理的配置（例えばアタッチメントパターン）は、キャリアボード２８の構成された冗長モードを決定することができる。収集モジュール６０の物理的配置は、各収集モジュール６０を特定の端子ブロック１６に結合させる。同じ端子ブロック１６に結合された複数の収集モジュール６０は、同じフィードバック信号を受信し、および／または同じ制御信号を送信するように冗長に構成される。異なる端子ブロック（例えば、第１の端子ブロック１６ａおよび第２の端子ブロック１６ｂ）に結合された収集モジュール６０は、異なるフィードバック信号を受信し、および／または異なる制御信号を送信し、したがって互いに冗長ではない。
【００２６】
第１のキャリアボード６６の３重冗長モードでは、３つの収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、第１の端子ブロック１６ａに結合された同じセンサー１２ａから生のフィードバック信号を受信する。いくつかの実施形態では、３つの収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃのうちの１つが、第１の端子ブロック１６ａから結合された制御されるデバイス２１へ制御信号を送信する。収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、コネクタ７４、７６、７８の第１のセットを介して、第１の端子ブロック１６ａに結合される。第２の端子ブロック１６ｂは、第１のキャリアボード６６が別のセンサー１２と結合することを可能にする。第１のキャリアボード６６の第２の端子ブロック１６ｂのコネクタ８０の第２のセットは、空であってもよい。いくつかの実施形態では、収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃを同じ端子ブロック（例えば、第１の端子ブロック１６ａ）のコネクタにそれぞれ接続することによって、第１のキャリアボード６６を３重冗長モードに自動的に構成する。いくつかの実施形態では、第１の収集モジュール６０ａをマスター収集モジュールに指定することができ、第２および第３の収集モジュール６０ｂ、６０ｃをスレーブ収集モジュールに指定する。マスタースレーブ指定は、マスターコネクタ（例えばコネクタ７４）を介して、あるいは例えばジャンパスイッチなどのキャリアボード２８の調整によって決定することができる。
【００２７】
収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃの各々は、センサー１２からの同じタイプの生のフィードバック信号またはヘッドボード１４からの同じタイプのデータ信号を受信し処理するように構成される、同じタイプの収集モジュール６０であってもよい。言い換えれば、収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃの各々は、生のフィードバック信号またはデータ信号の所与のセットから実質的に同じ（例えば同一の）処理を実行し、実質的に同じ（例えば同一の）結果を達成するように構成されてもよい。例えば、第１の収集モジュール６０ａが燃焼器の温度と圧力を決定するように構成される場合には、第２および第３の収集モジュール６０ｂ、６０ｃも、同じセンサーフィードバック信号から燃焼器の温度と圧力を決定するように構成される。明らかなように、材料または製造の年数、摩耗、または不完全性は、収集モジュールの出力に誤差をもたらすおそれがある。収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃの各々の出力は、ジャンクション５８、キャリアボード２８、またはヘッドボード１４において比較することができる。１つの出力と別の出力との差異は、第１のキャリアボード６６上の部品（例えば、収集モジュール６０ａ、６０ｂ、または６０ｃ）の故障を示している可能性がある。例えば、第２の収集モジュール６０ｂがセンサー１２ａの生のフィードバック信号またはヘッドボード１４からのデータ信号から第１の出力を生成し、第１および第３の収集モジュール６０ａ、６０ｃがセンサー１２ａの同じ生のフィードバック信号またはヘッドボード１４からの同じデータ信号から第２の出力（例えば、第１の出力と異なる）を生成する場合には、出力を比較することにより、第２の収集モジュール６０ｂで誤差が生じている可能性を特定する。したがって、３重冗長性は、他の冗長な収集モジュール６０が動作を継続しながら、１つの収集モジュール６０の誤差を識別することを可能にし、それによって、誤差が生じても、コントローラシステム１０が保守までしばらく動作することを可能にする。
【００２８】
明らかなように、様々な冗長モードで構成されるキャリアボード２８は、収集モジュールからヘッドボード１４へのデータ信号出力、または収集モジュールから制御されるデバイス２１への制御信号出力の堅牢性を改善するために、複数の収集モジュール６０を利用することができる。冗長に構成されたキャリアボード２８は、センサー１２からの入力または制御されるデバイス２１への出力を冗長に処理するための複数の収集モジュール６０を有する。いくつかの実施形態では、制御されるデバイス２１に結合されるキャリアボード２８は、複数の収集モジュール６０で冗長に構成される。動作中に、収集モジュール（例えば、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ）の各々は、ヘッドボード１４からのデータ信号に基づいて制御信号を生成することができるが、しかし、収集モジュールのただ１つ（例えば、第１の収集モジュール６０ａ）からの出力制御信号は、一度に制御されるデバイス２１ａに送信されてもよい。他の収集モジュール（例えば、第２および第３の収集モジュール６０ｂ、６０ｃ）は、動作中の収集モジュールに対するバックアップとしてオンラインの状態にとどまってもよい。第１の収集モジュール６０ａで故障が見いだされた場合には、第１のキャリアボード６６は、第１の収集モジュール６０ａを停止させて、冗長な収集モジュール（例えば、第２および第３の収集モジュール６０ｂ、６０ｃ）のうちの１つを起動させることができる。同様の方法で、３重冗長の第１のキャリアボード６６は、故障が見いだされた場合には、第２の収集モジュール６０ｂを停止させ、別の冗長な収集モジュール（例えば、第３の収集モジュール６０ｃ）を起動させることができる。したがって、冗長に構成された第１のキャリアボード６６は、制御されるデバイス２１ａに提供される制御信号の正確さおよび／または信頼性を増加させることができる。他の冗長モード（例えば２重）で構成されるキャリアボード２８は、同様の方法で冗長な収集モジュール６０を利用することができる。
【００２９】
２重冗長モードでは、２つの収集モジュール６０ｄおよび６０ｅは、第２のキャリアボード６８の第１の端子ブロック１６ａに結合された同じセンサー１２ｂから、生のフィードバック信号を受信する。いくつかの実施形態では、２つの収集モジュール６０ｄ、６０ｅの一方は、第２のキャリアボード６８の第１の端子ブロック１６ａに結合された制御されるデバイス２１ｂに、制御信号を送信することができる。収集モジュール６０ｄおよび６０ｅは、コネクタ７４および７６を介して、第２のキャリアボード６８の第１の端子ブロック１６ａに結合される。第１の端子ブロック１６ａのコネクタ７８および第２の端子ブロック１６ｂのコネクタ８０の第２のセットは、第２のキャリアボード６８が二重冗長性で構成される場合には空であってもよい。いくつかの実施形態では、収集モジュール６０ｄおよび６０ｅを同じ端子ブロック（例えば、第１の端子ブロック１６ａ）のコネクタ（例えば、７４、７６、７８）のうちのいずれか２つに接続することによって、第２のキャリアボード６８を２重冗長モードに自動的に構成することができる。
【００３０】
冗長な収集モジュール６０ｄおよび６０ｅの各々は、センサー１２ｂから同じタイプの生のフィードバック信号を受信し処理するように、またはヘッドボード１４から同じタイプのデータ信号を受信し処理するように構成される、同じタイプ（例えば酸素検出器）の収集モジュール６０であってもよい。収集モジュール６０ｄおよび６０ｅは、第１のキャリアボード６６の収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃと同じタイプであってもよいし、異なるタイプであってもよい。収集モジュール６０ｄおよび６０ｅの各々の出力は、ジャンクション５８、キャリアボード２８、またはヘッドボード１４において比較することができる。収集モジュール６０ｄからの出力と収集モジュール６０ｅからの出力との差異は、第２のキャリアボード６８上の部品の１つ（例えば、収集モジュール６０ｄまたは６０ｅ）の故障を示している可能性がある。例えば、第４の収集モジュール６０ｄが生のフィードバック信号またはデータ信号から第１の出力を生成し、第５の収集モジュール６０ｅが生のフィードバック信号またはデータ信号から異なる第２の出力を生成する場合には、出力を比較することにより、その差異によって、収集モジュール６０ｄまたは６０ｅの１つで誤差が生じている可能性を特定する。したがって、２重冗長性は、コントローラシステム１０が収集モジュールの１つで故障が生じたことを識別することを可能にする。いくつかの実施形態では、適切な収集モジュールが修理または交換されるまで、両方の出力を利用することができる。さらに、あるいは択一的に、ヘッドボード１４は、どの出力を利用するか、およびどの出力を無視もしくは放棄するかを、他の収集モジュール６０からの差異または出力に基づいて決定することができる。
【００３１】
シンプレックスモードでは、１つの収集モジュール６０だけが、キャリアボード２８の端子ブロック１６に結合された各センサー１２から生のフィードバック信号を受信する。言い換えれば、シンプレックスモードのキャリアボード２８の収集モジュール６０は、同じ生のフィードバック信号を冗長に受信する別の収集モジュール６０を有していない。第３のキャリアボード７０は、第１の端子ブロック１６ａに（例えば、コネクタ７４、７６、または７８を介して）結合される第６の収集モジュール６０ｆ、および第２の端子ブロック１６ｂに（例えば、コネクタ８０を介して）結合される第７の収集モジュール６０ｇを有する。第６の収集モジュール６０ｆは、センサー１２ｃから生のフィードバック信号を受信し、第７の収集モジュールは、センサー１２ｄからフィードバック信号を受信する。センサー１２ｃおよび１２ｄは異なってもよく、第６の収集モジュール６０ｆは、第７の収集モジュール６０ｇ（例えば圧力）と異なるタイプ（例えば温度）であってもよい。いくつかの実施形態では、第６の収集モジュール６０ｆはセンサー１２ｃから生のフィードバック信号を受信することができ、第７の収集モジュール６０ｇは制御されるデバイス２１ｃに制御信号を送信することができる。いくつかの実施形態では、収集モジュール６０をキャリアボード２８上の２つ以上の端子ブロック１６に接続することによって、キャリアボード２８をシンプレックスモードに自動的に構成する。収集モジュール６０ｆおよび６０ｇが第３のキャリアボード７０に接続されている間、コネクタ（例えば、コネクタ７４、７６、７８）の１つまたは複数は空であってもよい。
【００３２】
第１、第２、および第３のキャリアボード６６、６８、７０は、複数の端子ブロック１６を有することができ、各キャリアボードが、１つのセンサーを有するシンプレックスモード、２つのセンサーを有するシンプレックスモード、２重冗長モード、または３重冗長モードに、選択的に構成されることが可能になる。いくつかの実施形態では、キャリアボード２８の端子ブロック１６は、４、５、６、またはそれより多くのコネクタを有することができ、それによって、冗長な収集モジュール６０の潜在的な量を増加させ、コントローラシステム１０の堅牢性を増加させることができる。さらに、いくつかの実施形態では、３つ以上の収集モジュール６０が、異なる端子ブロック１６を介してシンプレックスモードのキャリアボード２８に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、１つの収集モジュール６０が第２の端子ブロック１６ｂを介してシンプレックスモードのキャリアボード２８に結合され、一方、他の収集モジュール６０が第１の端子ブロック１６ａを介して冗長モード（例えば、２重、３重の）の同じキャリアボード２８に結合されてもよい。
【００３３】
いくつかの実施形態では、コントロールパネル５０のヘッドボード１４に接続されるキャリアボード２８は、様々な冗長モードを有することができる。図３には３つの異なる冗長モードを有するキャリアボード６６、６８、７０を有する実施形態を示しているが、いくつかの実施形態は、同じ冗長モード（例えば、シンプレックス、２重、３重）を有する２つ以上のキャリアボード２８を含んでもよい。キャリアボード２８は、複数のヘッドボード１４に冗長に結合されてもよい。このように、いくつかの実施形態では、キャリアボード２８は２重または３重冗長モードに冗長に構成される収集モジュール６０を有してもよいし、キャリアボード２８は複数のヘッドボード１４に冗長に結合されてもよいし、各ヘッドボード１４は冗長なプロセッサ１８を有してもよい。したがって、コントローラシステム１０の実施形態は、堅牢性の望ましいレベルを提供するために多数の冗長構成を容易にするモジュール形式である。例えば、ヘッドボード１４のプロセッサ１８はモジュール形式であって交換可能とすることができ、コントローラシステム１０の性能に影響を及ぼさずに、第１のヘッドボードおよびプロセッサの第１のセットを第２のヘッドボードおよびプロセッサの第２のセットと交換するのを容易にすることができる。同様に、キャリアボード２８はモジュール形式であって交換可能とすることができ、結合されたセンサー１２からフィードバック信号を受信する冗長な収集モジュール６０の性能または量を変えずに、第１のキャリアボードを第２のキャリアボードと交換するのを容易にすることができる。いくつかの実施形態では、構成可能なキャリアボード２８は、キャリアボード２８を異なる冗長モードの別のキャリアボード２８と交換せずに、冗長モードを変更するための柔軟性を提供する。
【００３４】
図４は、一体化されたヘッド−キャリアボード１００を有するコントロールパネル５０の実施形態を示す。一体化されたヘッド−キャリアボード１００は、ヘッドボード部１０２およびキャリアボード部１０４を有する。ヘッドボード部１０２はヘッドボード１４に実質的に類似してもよく、キャリアボード部１０４は上記のキャリアボード２８に実質的に類似してもよい。一体化されたヘッド−キャリアボード１００はコントローラシステム１０で利用されるジャンクション５８の量を低減することができ、それによって、コントローラシステム１０のコストおよび／または複雑さを低減する。１つまたは複数のプロセッサ１８は、ヘッドコネクタ１０３を介してヘッド−キャリアボード１００に結合することができる。ヘッドコネクタ１０３は、プロセッサ１８の取り外しおよび取付けを容易にするスナップまたはクリップであってもよい。いくつかの実施形態では、ヘッドコネクタ１０３は、プロセッサ１８およびヘッドボード１４との電気的接続を有する。いくつかの実施形態では、プロセッサ１８はホットスワップ可能であって、それによって、動作中にプロセッサ１８を取り外しおよび／または交換することが可能になる。いくつかの実施形態では、一体化されたヘッド−キャリアボード１００の部品は、複数の電源３０を通して電力を受け取る。例えば、各電源３０は、それぞれのプロセッサ１８に対応することができる。
【００３５】
コントローラシステム１０の部品のモジュール性および交換可能性は、様々な用途のためのコントローラシステム１０の適合性を改善する。ヘッドコネクタ１０３は、ヘッドボード１４の動作中に（例えば、プロセッサ１８をホットスワップする）、および／またはパワーダウンされた保守期間中に、プロセッサ１８を直ちに交換できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１８は、ヘッドボード１４またはヘッドボード部１０２の処理能力を維持または改善するために、取り外して交換することができる。例えば、ヘッドコネクタ１０３は、プロセッサの第１のセットを後日アップグレードされたプロセッサの第２のセットと交換できるようにすることができる。それぞれのセンサー１２および制御されるデバイス２１を追加し、あるいはコントローラシステム１０から取り除くことで、キャリアボード２８を追加することができ、あるいはコントローラシステム１０から取り除くことができる。ジャンクション５８は、コントローラシステム１０の動作中に、および／またはパワーダウンされた保守期間中に、直列接続されたキャリアボード２８の追加および取り外しを容易にすることができる。コネクタ７４、７６、７８、８０を介して、収集モジュール６０を各キャリアボード２８に追加し、またはそれから取り外して、コントローラシステム１０の動作中に、および／またはパワーダウンされた保守期間中に、それぞれのキャリアボード２８の冗長モードを調整することができる。コントローラシステム１０のいくつかの実施形態は、動作中に冗長モードを調整するための柔軟性を提供する。例えば、第１のモニタリング期間（例えば、最初の期間、保守期間）中にはキャリアボード２８の第１の冗長モード（例えば３重冗長性）を有し、第２のモニタリング期間（例えば、定常状態運転期間）中には第２の冗長モード（例えばシンプレックス）を有することが望ましいことがあり得る。
【００３６】
キャリアボード部１０４およびキャリアボード２８のコネクタ１０６は、収集モジュール６０とヘッドボード部１０２との間で電力を分配し信号を送信することができる。コネクタ１０６は、収集モジュール６０と機械的および／または電気的にインターフェースすることができる。例えば、コネクタ１０６は、嵌合する幾何学的形状（例えば、ポストおよびソケット、カード、ならびにスロットなど）を介して、収集モジュールとインターフェースすることができる。図４のキャリアボード部１０４およびキャリアボード２８は、４つのコネクタ１０６を各々備えているが、他の実施形態は異なる量のコネクタ１０６（例えば、１、２、３、５、６、またはそれより多く）を有してもよい。コネクタ１０６は、互いに隣接して配置することができる。コネクタ１０６は、端子ブロック１６およびジャンクション５８を収集モジュール６０に接続する。いくつかの実施形態では、コネクタ１０６は、第１の端子ブロック１６ａに接続されるコネクタ（例えば、コネクタ７４、７６、７８）の第１のセット、および第２の端子ブロック１６ｂに接続されるコネクタ（例えばコネクタ８０）の第２のセットを有するセットに配置される。いくつかの実施形態では、各コネクタ１０６は、電力ポート１０８、通信ポート１１０および入出力（Ｉ／Ｏ）ポート１１２を有してもよい。収集モジュール６０は、コネクタ１０６を用いた結合を介して、端子ブロック１６に結合される。例えば、収集モジュール６０ｈおよび６０ｉは、シンプレックスモードの一体化されたヘッド−キャリアボード１００のコネクタ７４および８０にそれぞれ結合され、コネクタ７６、７８は空である。
【００３７】
コネクタ１０６に対する収集モジュール６０の物理的配置は、キャリアボード２８を特定の冗長モードに自動的に構成することができる。コネクタ７４、７６、７８の第１のセットは第１の端子ブロック１６ａに接続することができ、コネクタ８０の第２のセットは第２の端子ブロック１６ｂに接続することができる。１つの収集モジュール６０を端子ブロック１６のコネクタに接続することによって、キャリアボード２８をシンプレックスモードに自動的に構成することができる。例えば、収集モジュール６０ｆは、第３のキャリアボード７０のコネクタ７４にシンプレックスモードで接続され、収集モジュール６０ｇは、第３のキャリアボード７０のコネクタ８０にシンプレックスモードで接続され、収集モジュール６０ｈは、ヘッド−キャリアボード１００のコネクタ７４にシンプレックスモードで接続され、収集モジュール６０ｉは、ヘッド−キャリアボード１００のコネクタ８０にシンプレックスモードで接続される。複数の収集モジュール６０を端子ブロック１６に接続することによって、それぞれのキャリアボード２８を２重または３重冗長モードに自動的に構成することができる。例えば、第１のキャリアボード６６は３つの接続された収集モジュール６０ａ、６０ｂ、６０ｃを有する３重冗長モードに構成され、第２のキャリアボード６８は２つの接続された収集モジュール６０ｄ、６０ｅを有する２重冗長モードに構成される。キャリアボード２８上の収集モジュール６０の量および／または物理的配置を変えることによって、キャリアボード２８の冗長モードを変えることができる。いくつかの実施形態では、ホットスワップ可能な収集モジュール６０は、キャリアボード２８の動作中に取り外す、または交換することができる。
【００３８】
コネクタ１０６は、コネクタ７４、７６、７８、８０を介した収集モジュール６０の端子ブロック１６ａ、１６ｂへの接続に少なくとも部分的に基づいて、キャリアボード２８を特定の冗長モードに自動的に構成することができる。いくつかの実施形態では、例えば収集モジュール６０が接続された場合などに、キャリアボード２８はヘッドボード１４に冗長モード信号を伝達する。プロセッサ１８の各々は、任意の冗長モードのそれぞれのキャリアボード２８の各収集モジュール６０と通信するように構成することができる。ヘッドボード１４のための実行可能命令は、収集モジュール６０から受信されたデータ信号に少なくとも部分的に基づいてキャリアボード２８の冗長モードを決定するために、各プロセッサ１８を制御することができる。例えば、プロセッサ１８がキャリアボード２８から２つのデータ信号を受信する場合であって、データ信号が類似のパラメータ（例えば、電圧範囲、電流範囲、サンプルレート）を有する場合には、２つの収集モジュール６０は２重冗長モードで接続されていると、ヘッドボード１４は決定することができ、またデータ信号が異なるパラメータを有する場合には、２つの収集モジュール６０はシンプレックスモードで各々接続されていると、ヘッドボード１４は決定することができる。さらに、あるいは、択一的に、キャリアボード２８は、それぞれの冗長モードを示すために、ヘッドボード１４に冗長モード信号を提供することができる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、機械的なブロッキング機構は、キャリアボード２８の１つまたは複数の特定のコネクタへ収集モジュール６０を追加することを実質的に阻止することができる。ブロッキング機構は、キャリアボード２８の現在の冗長モードを示すことができ、現在の冗長モードを変えることができる収集モジュール６０の追加を阻止することができる。例えば、第１のキャリアボード６６は３重冗長モードに構成することができるが、第１のキャリアボード６６は４つ以上の収集モジュール６０をサポートすることができず、および／または、異なる同時的冗長モード（例えば、３重冗長モードおよびシンプレックスモード）をサポートすることができない。第３の収集モジュール６０ｃは、コネクタ８０の一部の上に延長するブロッキング機構１１４（例えば、ポスト、カバー、シールド、機械的バリア）を有することができ、それによって別の収集モジュール６０の追加を実質的に機械的に阻止することができる。いくつかの実施形態では、ブロッキング機構１１４は各収集モジュール６０にある。いくつかの実施形態では、ブロッキング機構１１４は、調節可能な幾何学的形状（例えば収集モジュール６０の折りたたみ部分、伸縮可能なポスト、ヒンジ構造）である。ブロッキング機構１１４のいくつかの実施形態は、２重冗長モードの第２のキャリアボード６８の収集モジュール６０ｅが、別の収集モジュール６０のコネクタ７８および８０への追加を阻止できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、追加される収集モジュール６０を阻止するために、機械的スペーサ１１６を空いているコネクタ（例えば、第３のキャリアボード７０のコネクタ７６、７８）に配置することができる。
【００４０】
コネクタ１０６は、Ｉ／Ｏポート１１２を端子ブロック１６の端子１１８に通信可能に結合させる。端子１１８は、各チャネルが１つまたは複数の端子１１８を有するグループ（例えばチャネル）に配置することができる。各端子１１８またはチャネルは、端子ブロック１６と関係する。いくつかの実施形態では、端子１１８と端子ブロック１６との関係は調節可能であってもよい。いくつかの実施形態では、各チャネルは、例えば電力端子、正端子、および負端子などの３つの電気端子１１８を有する。各センサー１２または制御されるデバイス２１は、端子ブロック１６の１つまたは複数のチャネルに結合することができ、それによって複数の端子１１８に接続することができる。例えば、第１の端子ブロック１６ａの４８の端子１１８を、チャネル当たり３つの端子１１８を有する１６のチャネルに配置することができる。いくつかの実施形態では、収集モジュール６０は、端子ブロック１６の複数のチャネルを介して、複数のセンサー１２および／または制御されるデバイス２１に結合するように構成することができる。例えば、第１の端子ブロック１６ａは、２つ以上のチャネル上の２つ以上のセンサー１２を、コネクタ７４、７６、７８上の冗長な収集モジュール６０に接続することができる。端子１１８は、ヘッド−キャリアボード１００の端子ブロック１６ａ、１６ｂに示すように、ネジを含むがこれに限定されない留め金具を有してもよい。いくつかの実施形態では、端子ブロック１６ａ、１６ｂは、ワイヤーハーネス１２０（例えば、折れ曲りピンおよびシェル）を介してセンサーと結合することができる。
【００４１】
図５は、一体化されたヘッド−キャリアボード１００の別の実施形態を示す。ヘッド−キャリアボード１００に結合されるキャリアボード部１０４およびキャリアボード２８は、図４の実施形態（例えば、コネクタ７４、７６、７８、８０）より少ないコネクタ１０６（例えば、コネクタ７４、７６、８０）を有する。コネクタ７４、７６は第１の端子ブロック１６ａに接続され、コネクタ８０は第２の端子ブロック１６ｂに接続される。ヘッド−キャリアボード部１０４、第２のキャリアボード１３０、および第３のキャリアボード１３２は、２つの収集モジュール６０を有するシンプレックスモードで各々構成される。シンプレックスモードでは、各収集モジュール６０は異なるセンサーからフィードバック信号を受信することができ、および／または、各収集モジュール６０は同じキャリアボードの他の収集モジュール６０から独立することができる。２重冗長モードの第４のキャリアボード１３４は、２つの収集モジュール６０ｄ、６０ｅを有する。収集モジュール６０ｄ、６０ｅは、第１の端子ブロック１６ａに結合された同じ１つまたは複数のセンサーから生のフィードバック信号を冗長に受信する。
【００４２】
いくつかの実施形態では、異なる量のコネクタ１０６を有するキャリアボード２８は、同じヘッドボード１４またはヘッド−キャリアボード１００に接続することができる。例えば、図５のキャリアボード２８は、ジャンクション５８を介して図４のキャリアボード２８に接続することができる。様々な量のコネクタ１０６によって、オペレータはキャリアボード２８の所望の冗長レベルを選択することができ、それによって、キャリアボード２８上の空いているコネクタ１０６の量を最小化することができる。さらに、より少ないコネクタ１０６を有するキャリアボード２８は、より多くのコネクタを有するキャリアボード２８より小さくすることができる。いくつかの実施形態では、３つのコネクタ１０６を有するキャリアボード２８（例えば、図５のキャリアボード１３０、１３２、１３４）は、限られたスペース（例えば、制御キャビネット）でヘッドボード１４に接続することができる４つ以上のコネクタ１０６を有するキャリアボード２８（例えば、図４のキャリアボード６６、６８、７０）の量よりも、多くの量のキャリアボード２８をコントロールパネル５０に組み立てることができ、ヘッドボード１４に接続することができる。
【００４３】
図６は、コントローラシステムを組み立てて動作する方法１５０を示す。第１の収集モジュールをキャリアボードの端子ブロックに結合させる（ブロック１５２）。上述したように、第１の収集モジュールは、コネクタを介してキャリアボードの第１の端子ブロックに結合される。それから、ユーザーは、キャリアボードの所望の冗長性を決定する（ノード１５４）。利用できる冗長モードは、キャリアボードのタイプおよびコネクタの数に少なくとも部分的に基づくことができる。ノード１５４でシンプレックスモードが決定されると、オペレータは、センサーまたは制御されるデバイスの１つまたは複数のセットを分離した端子ブロックに接続するかどうかを決定する（ノード１５６）。センサーまたは制御されるデバイスの第２のセットを接続する場合には、第２の収集モジュールをシンプレックスモードのキャリアボードの第２の端子ブロックに結合させる（ブロック１５８）。ノード１５４で２重冗長性が決定されると、オペレータは、第２の収集モジュールを第１の収集モジュールと共に冗長となる第１の端子ブロックに結合させる（ブロック１６０）。ノード１５４で３重冗長性が決定されると、オペレータは第２の収集モジュールを第１の端子ブロックに結合させ（ブロック１６０）、またオペレータは第３の収集モジュールを第１の端子ブロックに結合させる（ブロック１６２）。第２および第３の収集モジュールの両方は、第１の収集モジュールと共に３重冗長モードで冗長である。明らかなように、オペレータは、３重冗長モードに構成する場合と同様の方法で、さらなる冗長モードを有するキャリアボードを構成することができる。
【００４４】
キャリアボードの所望の冗長モードの追加の収集モジュールを結合させた後に、オペレータは、追加のキャリアボードおよびセンサーセットをヘッドボードに接続するかどうかを決定する（ノード１６４）。追加のキャリアボードをヘッドボードに接続する（例えば、ジャンクションを介して）場合には、方法１５０はブロック１５２から繰り返す。追加のキャリアボードを接続しない場合には、結合された収集モジュールは１つまたは複数の接続されたセンサーセットから生のフィードバック信号を受信することができる（ブロック１６６）。収集モジュールは、生のフィードバック信号をデータ信号に変換し（ブロック１６８）、ヘッドボード上の１つまたは複数のプロセッサにデータ信号を伝達する（ブロック１７０）。ヘッドボードの１つまたは複数のプロセッサは、データ信号に少なくとも部分的に基づいてデバイス（例えば、コンプレッサ、タービン、燃焼器、反応器）を制御することができる（ブロック１７２）。組立ての後、コントローラアセンブリがパワーダウンされるまで、動作ステップ１７４を繰り返すことができる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、収集モジュール、キャリアボード、および／またはプロセッサはホットスワップ可能にすることができ、それによって、コントローラアセンブリの動作中に取り外しまたは交換が可能になる。ホットスワップ可能な部品は、保守によるコントローラアセンブリの停止時間を減らすことができ、それによって、運転費を減らすことができる。いくつかの実施形態では、収集モジュールおよび／またはプロセッサの冗長構成は、動作中に調整することができる。このように、アセンブリステップ１７６の１つまたは複数は、方法１５０の動作ステップ１７４の前に、あるいは、それの間に生じてもよい。動作ステップ１７４は、組み立てられたコントローラシステムによって実行することができる。ユーザーは、最初の動作の前にコントローラシステムを組み立てるためにアセンブリステップ１７６を実行し、コントローラシステムを維持するために、その後のアセンブリステップ１７６を実行することができる。
【００４６】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の文字通りの言葉と実質的な差異がなく等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００４７】
１０  コントローラシステム
１２  センサー
１４  ヘッドボード
１６  端子ブロック
１８  プロセッサ
２０  監視されるデバイス
２１  制御されるデバイス
２２  収集システム
２４  第１のチャネル
２６  第２のチャネル
２８  キャリアボード
３０  電源
３２  通信回路
３４  単一の物理的筐体
３６  オペレータインターフェース
５０  コントロールパネル
５２  第１のプロセッサ
５４  第２のプロセッサ
５６  装着機構（レール）
５８  ジャンクション
５９  ターミネータ
６０  収集モジュール
６１  有線接続
６２  信号線
６４  識別子
６６  第１のキャリアボード
６８  第２のキャリアボード
７０  第３のキャリアボード
７４  コネクタ（第１の端子ブロック）
７６  コネクタ（第１の端子ブロック）
７８  コネクタ（第１の端子ブロック）
８０  コネクタ（第２の端子ブロック）
１００  ヘッド−キャリアボード
１０２  ヘッドボード部
１０３  ヘッドコネクタ
１０４  キャリアボード部
１０６  コネクタ
１０８  電力ポート
１１０  通信ポート
１１２  Ｉ／Ｏポート
１１４  ブロッキング機構
１１６  スペーサ
１１８  端子
１２０  ワイヤーハーネス
１３０  第２のキャリアボード
１３２  第３のキャリアボード
１３４  第４のキャリアボード
１５０  方法
１５２  第１の収集モジュールを結合させる
１５４  冗長性を決定する
１５６  シンプレックスセンサーのセットの数を決定する
１５８  第２の収集モジュールを結合させる（シンプレックス）
１６０  第２の収集モジュールを結合させる（冗長）
１６２  第３の収集モジュールを結合させる
１６４  キャリアボードの数を決定する
１６６  センサー入力を受信する
１６８  センサー入力をデータ信号に変換する
１７０  データ信号を伝達する
１７２  デバイスを制御する
１７４  動作ステップ
１７６  アセンブリステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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