(57)【要約】  本発明は、リモートマシン１２１の安全機能を無線制御する自動化制御システム１００に関し、自動化制御システム１００は、第１の安全チャネルの第１の送信信号１０３を用いて安全機能を制御する制御信号を送信し、第２の安全チャネルの第２の送信信号１０５を用いて制御信号を送信するように構成された基地局１０１であって、モバイル通信技術に従って第１の送信信号１０３及び第２の送信信号１０５を送信するように構成される、基地局と、基地局１０１から離間して配置された制御受信機１１１であって、第１の送信信号１０３及び第２の送信信号１０５を受信するように構成された通信インターフェース１１５と、受信した第１の送信信号から、制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、受信した第２の送信信号から、制御信号の第２の受信バージョンを抽出するように構成されたプロセッサ１１７と、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンに基づいてマシン１２１の安全機能を制御するようにマシンの電気インターフェースと接続可能な電気インターフェース１１９とを備える、制御受信機とを備える。【選択図】図１
2021508204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リモートマシン（１２１）の安全機能を無線制御する自動化制御システム（１００）であって、
第１の安全チャネルの第１の送信信号（１０３）を用いて前記安全機能を制御する制御信号を送信し、第２の安全チャネルの第２の送信信号（１０５）を用いて前記制御信号を送信するように構成された基地局（１０１）であって、モバイル通信技術に従って前記第１の送信信号（１０３）及び前記第２の送信信号（１０５）を送信するように構成される、基地局と、
前記基地局（１１１）から離間して配置された制御受信機（１１１）であって、前記第１の送信信号（１０３）及び前記第２の送信信号（１０５）を受信するように構成された通信インターフェース（１１５）と、前記受信した第１の送信信号から、前記制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、前記受信した第２の送信信号から、前記制御信号の第２の受信バージョンを抽出するように構成されたプロセッサ（１１７）と、前記制御信号の前記第１の受信バージョン及び前記制御信号の前記第２の受信バージョンに基づいて前記マシン（１２１）の前記安全機能を制御するように前記マシンの電気インターフェースと接続可能な電気インターフェース（１１９）とを備える、制御受信機と、
を備える、自動化制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記基地局（１０１）は、モバイル通信の免許帯域、特に、１．８ＧＨｚ〜６ＧＨｚ及び／又は２４．２５ＧＨｚ〜２９．５ＧＨｚ及び／又は３１．８ＧＨｚ〜３３．４ＧＨｚ及び／又は３７ＧＨｚ〜４０ＧＨｚを占有する前記第１の送信信号（１０３）及び前記第２の送信信号（１０５）を送信するように構成される、自動化制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記基地局（１０１）は、以下の通信技術、すなわち、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ、ＵＭＴＳ、ＨＳＰＡ、３ＧＰＰ、特に、３ＧＰＰ  ＮＲ、Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ、５Ｇ、若しくは無線ＬＡＮ、ＷｉＧｉｇ等のＩＥＥＥ無線システム、又はこれらの技術の任意の発展及び後継のうちの１つに従って、前記第１の送信信号（１０３）及び前記第２の送信信号（１０５）を送信するように構成される、自動化制御システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記基地局（１０１）は、前記制御信号を第１の直交拡散符号と組み合わせて前記第１の送信信号（１０３）を取得し、前記制御信号を第２の直交拡散符号と組み合わせて前記第２の送信信号（１０５）を取得するように構成される、自動化制御システム。
【請求項５】
請求項４に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記制御受信機（１１１）の前記プロセッサ（１１７）は、受信信号を、前記第１の直交拡散符号の符号バージョンと組み合わせて、前記受信した第１の送信信号を取得し、前記受信信号を、前記第２の直交拡散符号の符号バージョンと組み合わせて、前記受信した第２の送信信号を取得するように構成される、自動化制御システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記基地局（１０１）は、前記制御受信機に向かって空間的に方向付けられた第１の送信ビームを用いて前記第１の送信信号（１０３）を送信し、前記制御受信機（１１１）に向かって空間的に方向付けられた第２の送信ビームを用いて前記第２の送信信号（１０５）を送信するように構成される、自動化制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記基地局（１０１）は、アンテナ素子のアレイを有するビームフォーミングアンテナを備え、前記基地局（１０１）は、前記アンテナ素子のアレイの異なるサブアレイを駆動して、前記第１の送信ビーム及び前記第２の送信ビームを生成し、及び／又は、ＭＩＭＯ通信技術に従ってビームフォーミングコードブックを用いてそれぞれの送信ビームを生成するように構成される、自動化制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記リモート制御受信機（１１１）の前記通信インターフェース（１１５）は、前記第１の送信ビーム及び前記第２の送信ビームを受信するためのアンテナ素子のアレイを備える受信アンテナを備える、自動化制御システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記それぞれのプロセッサ（１１７、１２７）は、伝送誤りを検出するために、前記それぞれの制御信号の前記第１の受信バージョン及び前記それぞれの制御信号の前記第２の受信バージョンを比較するように構成される、自動化制御システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の自動化制御システム（１００）であって、
前記それぞれの制御受信機（１１１、１１３）は、ＳＩＭ（加入者識別モジュール）又はｅＳＩＭ（埋込み型ＳＩＭ）、特に、ｅＵＩＣＣ（埋込み型ユニバーサル集積回路カード）、及びＩＭＳＩ（国際モバイル加入者識別番号）若しくはｅＩＤ（電子識別番号）、又はＩＣＣＩＤ（集積回路カード識別子）等の加入者識別番号を含む、自動化制御システム。
【請求項１１】
自動化制御システム（１００）におけるリモートマシン（１２１）の安全機能を制御する制御受信機（１１１）であって、前記自動化制御システム（１００）は、第１の安全チャネルの第１の送信信号（１０３）を用い、第２の安全チャネルの第２の送信信号（１０５）を用いて、前記安全機能を制御する制御信号を送信するように構成された基地局（１０１）であって、モバイル通信技術に従って前記第１の送信信号（１０３）及び前記第２の送信信号（１０５）を送信するように構成される、基地局を備え、該制御受信機は、
前記第１の送信信号（１０３）及び前記第２の送信信号（１０５）を受信するように構成された通信インターフェース（１１５）と、
前記受信した第１の送信信号から、前記制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、前記受信した第２の送信信号から、前記制御信号の第２の受信バージョンを抽出するように構成されたプロセッサ（１１７）と、
前記制御信号の前記第１の受信バージョン及び前記制御信号の前記第２の受信バージョンに基づいて前記マシン（１２１）の前記安全機能を制御するように前記マシンの電気インターフェースと接続可能であるか又は接続される電気インターフェース（１１９）と、
を備え、
該制御受信機（１１１）は、前記基地局（１１１）から離間して配置される、制御受信機。
【請求項１２】
制御信号によって制御可能な安全機能を有するマシン（１２１）であって、前記制御信号は、第１の安全チャネルの第１の送信信号を用い、第２の安全チャネルの第２の送信信号（１０３）を用いて前記安全機能を制御するように基地局（１０１）によって送信可能であり、前記基地局（１０１）は、モバイル通信技術に従って前記第１の送信信号（１０３）及び前記第２の送信信号（１０５）を送信するように構成され、該マシン（１２１）は、
請求項１１に記載の制御受信機（１１１）であって、前記電気インターフェース（１１９）は、前記制御信号の前記第１の受信バージョン及び前記制御信号の前記第２の受信バージョンの基礎を出力するように構成される、制御受信機と、
前記制御信号の前記第１の受信バージョン及び前記制御信号の前記第２の受信バージョンを受信するように前記制御受信機（１１１）の前記電気インターフェース（１１９）に電気的に接続可能な電気インターフェース（５０１）と、
前記制御信号の前記第１の受信バージョン及び前記制御信号の前記第２の受信バージョンに基づいて前記マシン（１２１）の前記安全機能を制御するように構成されたプロセッサ（５０３）と、
を備える、マシン。
【請求項１３】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の自動化制御システム（１００）を用いてリモートマシン（１２１）の安全機能を無線制御する自動化制御方法（４００）であって、
前記基地局（１０１）によって、モバイル通信技術に従って、前記リモート制御受信機（１１１）に向けて、第１の安全チャネルの前記第１の送信信号（１０３）を用いて前記安全機能を制御する制御信号を送信し、第２の安全チャネルの前記第２の送信信号（１０５）を用いて前記制御信号を送信すること（４０１）と、
前記制御受信機（１１１）によって前記第１の送信信号及び前記第２の送信信号を受信すること（４０３）と、
前記受信した第１の送信信号から、前記制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、前記受信した第２の送信信号から、前記制御信号の第２の受信バージョンを抽出すること（４０５）と、
前記マシンの前記安全機能を制御するために、前記リモート制御受信機（１１１）の前記電気インターフェース（１１９）を介して、前記制御信号の前記第１の受信バージョン及び前記制御信号の前記第２の受信バージョンを前記マシン（１２１）に提供すること（４０７）と、
を含む、自動化制御方法。
【請求項１４】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の自動化制御システム（１００）の前記基地局（１０１）及び／又は前記リモート制御受信機（１１１）において実行されると、請求項１３に記載の方法を実行する、コンピューター可読プログラムコードを含むコンピュータープログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータープログラムを備えるコンピュータープログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動化制御システムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化制御システムは、製造産業においてマシンを制御するために広く展開されている。この関連において、緊急停止等の、リモートマシンの安全機能の信頼性のある制御が特に関心対象となっている。したがって、制御システムは通例、安全に関係した制御信号を通信するための、例えば２つのチャネルを有するマルチチャネル制御システムとして設計される。
【０００３】
マシンに制御信号を送信するために、電気通信インフラストラクチャが必要とされる。従来から、マシンをリモート制御するために、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ技術及びＰｒｏｆｉｎｅｔプロトコルを用いることができる。
【０００４】
制御信号の送信は、通例、有線ネットワークを用いて行われる。しかしながら、特にマルチチャネル制御システムにおいて、有線ネットワークは柔軟性がなく高価である。有線ネットワークに関連するインフラストラクチャコストは、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）通信を用いて低減することができる。しかしながら、ＷＬＡＮ通信システムは、通常３０ｍの短距離のために設計される。さらに、異なるチャネル条件において、特に、ＷＬＡＮ通信インフラストラクチャ、又はＷＬＡＮと同じ周波数リソースを用いることにより干渉する他の無線技術を介して通信するネットワークエンティティの数が増大すると、ＷＬＡＮ通信システムの信頼性は低減する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の目的は、自動化制御システムに、改善された電気通信インフラストラクチャを提供することである。
【０００６】
上記の及び他の目的は、独立請求項の主題によって達成される。更なる実施形式は、従属請求項、説明及び図面から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、上記の目的を、マシン又はマシンのアクチュエーターを無線制御するための、例えばスマートフォンのモバイル通信のために通例用いられるモバイル通信構造を展開する際に解決することができるという発見に基づく。
【０００８】
第１の態様によれば、本開示は、リモートマシンの安全機能を無線制御する自動化制御システムに関し、自動化制御システムは、第１の安全チャネルの第１の送信信号を用いて安全機能を制御する制御信号を送信し、第２の安全チャネルの第２の送信信号を用いて制御信号を送信するように構成された基地局であって、モバイル通信技術に従って第１の送信信号及び第２の送信信号を送信するように構成される、基地局と、基地局から離間して配置された制御受信機であって、第１の送信信号及び第２の送信信号を受信するように構成された通信インターフェースと、受信した第１の送信信号から、制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、受信した第２の送信信号から、制御信号の第２の受信バージョンを抽出するように構成されたプロセッサと、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンに基づいてマシンの安全機能を制御するようにマシンのインターフェースと接続可能な電気インターフェースとを備える、制御受信機とを備える。
【０００９】
ＷＬＡＮの代わりにモバイル通信技術を用いることにより、モバイル通信規格に従って２つ以上のチャネルを介して制御信号を送信することが可能になる。明らかに、インフラストラクチャコストは、例えばＷＬＡＮ送信を用いることと比較して増大し得る。しかしながら、モバイル通信技術は、信頼性を増大させて制御信号を送信するために２つ以上の安全チャネルを確立することをサポートする。
【００１０】
基地局は、モバイル通信をサポートするための基地局の特徴を有することができ、マイクロセル基地局とすることができる。基地局によってカバーされるセルは、制御されるべきマシンを有するエリアのサイズに対応する。
【００１１】
それぞれのマシンに向けて制御信号を専用に送信するために、制御受信機は、制御されるマシンに一意に関連付けることができるか、制御されるマシンと同じ場所に位置することができる。しかしながら、同じ制御受信機をいくつかのマシンに関連付けてもよい。
【００１２】
制御受信機は、通信ネットワークにおいて、例えば、独自の加入者識別番号を有する加入者として動作する。したがって、各制御受信機、及びこのため各マシンは、基地局によって専用に対処することができる。
【００１３】
制御受信機は、電気インターフェース、例えばクランプコネクターを用いてマシンと電気的に接続可能であるか又は接続される。したがって、例えば、有線接続のためのインフラストラクチャを用いて、制御信号をマシンに提供することができる。
【００１４】
一例では、制御信号のそれぞれの受信バージョンは、制御信号の送信バージョンに対応する。しかしながら、特に、ノイズのあるチャネル条件では、制御信号の受信バージョンは、伝送誤りによる影響を受ける場合があり、これは例えば、制御信号の受信バージョンを互いに比較することによって検出することができる。
【００１５】
一実施の形態では、リモート受信機は、マシン内に配置するか又は直接実装することができる。
【００１６】
したがって、一実施の形態によれば、自動化制御システムは、マシンと、マシン内に実装されたリモート受信機とを備える。
【００１７】
基地局は、ブロードキャスト又はビームフォーミングを用いてリモートコントローラーと通信することができる。
【００１８】
一実施の形態では、基地局は、安全機能を制御するための制御信号を生成するように構成される。通常、基地局は、マシンの機能又は複数のマシンの機能を制御するように構成することができる。換言すれば、基地局は自動化コントローラーを実施することができる。
【００１９】
しかしながら、自動化コントローラーは、別個のエンティティであってもよく、有線又は無線通信チャネルを用いた送信のために制御信号を基地局に提供してもよい。
【００２０】
自動化コントローラーは、リモートコントローラーへのアクセスを提供する基地局を介してそれぞれのリモートコントローラーと通信する別の加入者を形成することができる。
【００２１】
一例によれば、基地局は、モバイル通信の免許帯域、特に、１．８ＧＨｚ〜６ＧＨｚ及び／又は２４．２５ＧＨｚ〜２９．５ＧＨｚ及び／又は３１．８ＧＨｚ〜３３．４ＧＨｚ及び／又は３７ＧＨｚ〜４０ＧＨｚを占有する第１の送信信号及び第２の送信信号を送信するように構成される。これにより、免許周波数帯域が、免許不要周波数と比較して、より少ない認可されたエンティティがアクセス可能となるため、制御信号の送信の信頼性が増大する。
【００２２】
一例によれば、基地局は、加えて、免許周波数帯域を用いてリアルタイムの制御信号を送信することができる。非リアルタイムの信号である、すなわち、時間的制約のない信号である、メンテナンス信号等の他の信号は、免許不要周波数帯域においてモバイル通信技術を用いて送信することができる。
【００２３】
一例によれば、基地局は、以下の通信技術、すなわち、ＧＳＭ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ、ＵＭＴＳ、ＨＳＰＡ、３ＧＰＰ、特に、３ＧＰＰ  ＮＲ、Ｎｅｗ  Ｒａｄｉｏ、５Ｇ、若しくは無線ＬＡＮ、ＷｉＧｉｇ等のＩＥＥＥ無線システム、又はこれらの技術の任意の発展及び後継のうちの１つに従って、第１の送信信号及び第２の送信信号を送信するように構成される。
【００２４】
一例によれば、基地局は、制御信号を第１の直交拡散符号と組み合わせて第１の送信信号を取得し、制御信号を第２の直交拡散符号と組み合わせて第２の送信信号を取得するように構成される。
【００２５】
したがって、第１の送信信号及び第２の第１の送信信号は、少なくとも部分的に互いに直交し、各々が送信のための直交チャネルを形成する。したがって、符号ダイバーシティを達成することができる。
【００２６】
一例によれば、制御受信機のプロセッサは、受信信号を、第１の直交拡散符号の符号バージョンと組み合わせて、受信した第１の送信信号を取得し、受信信号を、第２の直交拡散符号の符号バージョンと組み合わせて、受信した第２の送信信号を取得するように構成される。
【００２７】
それぞれの符号バージョンは、それぞれの符号の共役転置バージョンとすることができ、それによって直交フィルタリングを行うことができる。
【００２８】
一例によれば、基地局は、制御受信機に向かって空間的に方向付けられた第１の送信ビームを用いて第１の送信信号を送信し、制御受信機に向かって空間的に方向付けられた第２の送信ビームを用いて第２の送信信号を送信するように構成される。
【００２９】
一例によれば、基地局は、アンテナ素子、特にフェーズドアンテナ素子のアレイを有するビームフォーミングアンテナを備え、基地局は、第１のビームフォーミング信号を用いてアンテナ素子のアレイを駆動して、第１の送信ビームを生成し、第２のビームフォーミング信号を用いてアンテナ素子のアレイを駆動して、第２の送信ビームを生成するように構成され、第１のビームフォーミング信号及び第２のビームフォーミング信号は互いに異なり、特に、位相及び／又は周波数において異なる。
【００３０】
ビームフォーミング信号は、空間的に方向付けられた送信ビームを生成するために、或る特定の位相と関連付けることができる。
【００３１】
それによって、例えば安全チャネルを形成する複数のチャネルを、空間ダイバーシティ及び直交符号化を用いて確立することができる。ビームは、それぞれの制御受信機に向けて固定して方向付けることができ、符号は、制御受信機に固定して割り当てることができる。
【００３２】
一例によれば、基地局は、アンテナ素子のアレイの異なるサブアレイを駆動して、第１の送信ビーム及び第２の送信ビームを生成するように構成される。
【００３３】
異なるビームを生成するために、サブアレイを異なる位相を用いて駆動することができる。
【００３４】
一例によれば、基地局は、ＭＩＭＯ通信技術によるビームフォーミングコードブックを用いてそれぞれの送信ビームを生成するように構成される。
【００３５】
コードブックは、例えば、それぞれのアンテナ素子又はいくつかのアンテナ素子を駆動して空間的に方向付けられたビームを生成する信号の振幅及び／又は位相を示すことができる。例えば、コードブックは、複素信号の振幅及び位相を定義するエントリ１＋ｊ１を有することができる。
【００３６】
一例によれば、制御受信機の通信インターフェースは、第１の送信ビーム及び第２の送信ビームを受信するためのアンテナ素子のアレイを備える受信アンテナを備える。したがって、ビームフォーミングを用いた通信をサポートすることができる。
【００３７】
一例によれば、自動化制御システムは、リモートマシンから空間的に離間して配置された更なるリモートマシンの安全機能を制御するように更に適合され、更なるリモートマシンに関連付けられた更なるリモート制御受信機を更に備え、基地局は、第１の安全チャネルの第３の送信信号を用いて更なるマシンの安全機能を制御するための更なる制御信号を送信し、第２の安全チャネルの第４の送信信号を用いて更なる制御信号を送信するように構成され、基地局は、更なる制御受信機に向けて空間的に方向付けられた第３の送信ビームを用いて第３の送信信号を送信し、更なる制御送信機に向けて空間的に方向付けられた第４の送信ビームを用いて第４の送信信号を送信するように構成される。
【００３８】
したがって、基地局は、複数の制御受信機と通信して複数のマシンを制御することができる。制御受信機は、対応する特徴を有することができ、それによって、リモート制御受信機に関する説明が、これに対応して全てのリモート制御受信機に適用される。
【００３９】
一例によれば、更なる制御受信機は、第３の送信信号及び第４の送信信号を受信するように構成された通信インターフェースと、受信した第３の送信信号から、更なる制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、受信した第４の送信信号から、更なる制御信号の第２の受信バージョンを抽出するように構成されたプロセッサと、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンに基づいて更なるマシンの安全機能を制御するように更なるマシンのインターフェースと接続可能な電気インターフェースとを備える。
【００４０】
一例によれば、それぞれのプロセッサは、伝送誤りを検出するために、それぞれの制御信号の第１の受信バージョン及びそれぞれの制御信号の第２の受信バージョンを比較するように構成される。
【００４１】
それによって、制御チャネルに負の影響を与える伝送誤りを検出することができ、これによりシステムの信頼性が増大する。
【００４２】
一例によれば、それぞれの制御受信機の電気インターフェースは、それぞれのリモートマシンの電気インターフェースとの有線接続のために適合され、それぞれのマシンインターフェースはクランプインターフェースである。
【００４３】
一例によれば、それぞれの制御受信機の電気インターフェースは、それぞれの制御信号の第１の受信バージョンを出力するように適合された第１のクランプと、それぞれの制御信号の第２の受信バージョンを出力するための第２のクランプとを備える。したがって、２つのチャネルを別個にマシンに提供することができる。
【００４４】
一例によれば、それぞれの制御受信機は、ＳＩＭ（加入者識別モジュール）又はｅＳＩＭ（埋込み型ＳＩＭ）、特に、ｅＵＩＣＣ（埋込み型ユニバーサル集積回路カード）、及びＩＭＳＩ（国際モバイル加入者識別番号）若しくはｅＩＤ（電子識別番号）、又はＩＣＣＩＤ（集積回路カード識別子）等の加入者識別番号を含む。
【００４５】
基地局は、それぞれの制御受信機を加入者として扱い、それによって、それぞれのリモートコントローラーとの通信について、モバイル通信プロトコルを用いることができる。
【００４６】
第２の態様によれば、本開示は、自動化制御システムにおけるリモートマシンの安全機能を制御する制御受信機に関し、自動化制御システムは、第１の安全チャネルの第１の送信信号を用い、第２の安全チャネルの第２の送信信号を用いて、安全機能を制御する制御信号を送信するように構成された基地局であって、モバイル通信技術に従って第１の送信信号及び第２の送信信号を送信するように構成される、基地局を備え、制御受信機は、第１の送信信号及び第２の送信信号を受信するように構成された通信インターフェースと、受信した第１の送信信号から、制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、受信した第２の送信信号から、制御信号の第２の受信バージョンを抽出するように構成されたプロセッサと、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンに基づいてマシンの安全機能を制御するようにマシンの電気インターフェースと接続可能である電気インターフェースとを備え、制御受信機は、基地局から離間して配置される。
【００４７】
第２の態様の制御受信機は、例によれば、第１の態様及びその例に関して説明した制御受信機の特徴を有する。
【００４８】
第３の態様によれば、本開示は、制御信号によって制御可能な安全機能を有するマシンに関し、制御信号は、第１の安全チャネルの第１の送信信号を用い、第２の安全チャネルの第２の送信信号を用いて安全機能を制御するように基地局によって送信可能であり、基地局は、モバイル通信技術に従って第１の送信信号及び第２の送信信号を送信するように構成され、マシンは、第２の態様の制御受信機であって、電気インターフェースは、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンの基礎を出力するように構成される、制御受信機と、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンを受信するように制御受信機の電気インターフェースに電気的に接続可能な電気インターフェースと、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンに基づいてマシンの安全機能を制御するように構成されたプロセッサとを備える。
【００４９】
いくつかの例では、制御受信機の電気インターフェースは、例えば電気コネクター又はクランプを用いて、マシンの電気インターフェースとの有線接続のために適合される。
【００５０】
一例において、制御受信機はマシン内に埋め込まれ、それによって、制御受信機の電気インターフェース及び上記電気インターフェースが固定して接続される。
【００５１】
一例では、プロセッサは、伝送誤りを検出するために、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンを比較するように構成される。誤りのない伝送において、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンは共に、送信された制御信号に対応することができ、それによって、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンは共に、マシン、特に、緊急スイッチ又は電源スイッチ又は中継器（relais）等の、マシンのアクチュエーターを制御するために用いることができる。
【００５２】
第２の態様によれば、本開示は、第１の態様による自動化制御システムを用いてリモートマシンの安全機能を無線制御する自動化制御方法に関し、自動化制御方法は、基地局によって、モバイル通信技術に従って、リモート制御受信機に向けて、第１の安全チャネルの第１の送信信号を用いて安全機能を制御する制御信号を送信し、第２の安全チャネルの第２の送信信号を用いて制御信号を送信することと、制御受信機によって第１の送信信号及び第２の送信信号を受信することと、受信した第１の送信信号から、制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、受信した第２の送信信号から、制御信号の第２の受信バージョンを抽出することと、マシンの安全機能を制御するために、リモート制御受信機の電気インターフェースを介して、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンをマシンに提供することとを含む。
【００５３】
第３の態様によれば、本開示は、自動化制御システムの基地局及び／又はリモート制御受信機において実行されると、第２の態様による方法を実行する、コンピューター可読プログラムコードを含むコンピュータープログラムに関する。
【００５４】
第３の態様によれば、本開示は、第３の態様によるコンピュータープログラムを備えるコンピュータープログラム製品に関する。
【００５５】
以下の図に関して本開示の更なる実施の形態が説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】自動化制御システムの一例を示す図である。
【図２】自動化制御システムの一例を示す図である。
【図３ａ】自動化制御システムの例を示す図である。
【図３ｂ】自動化制御システムの例を示す図である。
【図４】一例における制御方法の図である。
【図５】マシンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
様々な図において、同一の参照符号は、同一の又は少なくとも機能的に等価な特徴のために用いられる。
【００５８】
以下の説明において、本開示の一部をなす添付の図面が参照され、図面において、例示として、本発明を配することができる特定の態様が示される。本発明の範囲から逸脱することなく、他の態様を利用することができ、構造又は論理の変更を行うことができることが理解されよう。したがって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義されるため、以下の詳細な説明は限定の意味で解釈されるべきでない。
【００５９】
例えば、記載される方法に関連する開示は、方法を実行するように構成された対応するデバイス又はシステムについても当てはまることができ、逆もまた同様であることが理解されよう。例えば、特定の方法ステップが記載される場合、対応するデバイスは、記載された方法ステップを実行するユニットが明示的に記載されていないか又は図面に示されていない場合であっても、そのようなユニットを含むことができる。
【００６０】
さらに、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲において、互いに接続されるか又は信号を交換する、異なる機能ブロック又は処理ユニットを有する実施形態が説明される。本発明は、以下で説明する実施形態の機能ブロック又は処理ユニット間に配置される追加の機能ブロック又は処理ユニットを含む実施形態も対象に含むことが理解されよう。
【００６１】
図１は、リモートマシン１２１の安全機能を無線制御するための自動化制御システム１００を示す。
【００６２】
自動化制御システム１００は、第１の安全チャネルの第１の送信信号１０３を用いて安全機能を制御する制御信号を送信し、第２の安全チャネルの第２の送信信号１０５を用いて制御信号を送信するように構成される基地局１０１を備える。第１の安全チャネル及び第２の安全チャネルは、制御信号の安全な送信のために提供され、それぞれの送信信号１０３、１０５によって形成される。
【００６３】
基地局１０１は、基地局１０１から離間して配置された制御受信機１１１を更に備える。制御受信機１１１は、第１の送信信号１０３及び第２の送信信号１０５を受信するように構成された通信インターフェース１１５と、受信した第１の送信信号から、制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、受信した第２の送信信号から、制御信号の第２の受信バージョンを抽出するように構成されたプロセッサ１１７と、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンに基づいてマシン１２１の安全機能を制御するようにマシン１２１のインターフェースと接続可能であるか又は接続される電気インターフェース１１９とを備える。
【００６４】
基地局１０１は、本明細書に記載の原理に従って複数のリモート制御受信機に制御信号を送信するように構成することができる。したがって、図１は、基地局１０１から第３の送信信号１０７及び第４の送信信号１０９を受信するように構成された受信又は通信インターフェース１２５を有する更なるリモート制御受信機１１３を例示的に示す。基地局１０１は、第１の安全チャネルの第３の送信信号１０７を用いて更なるマシン１３３の安全機能を制御する更なる制御信号を送信し、第２の安全チャネルの第４の送信信号１０９を用いて更なる制御信号を送信する。
【００６５】
これに対応して、更なるリモート制御受信機１１３は、受信した第３の送信信号から、更なる制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、受信した第４の送信信号から、更なる制御信号の第２の受信バージョンを抽出するように構成されたプロセッサ１２７と、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンに基づいて更なるマシン１３３の安全機能を制御するように、更なるマシンの電気インターフェースと、例えばクランプにより接続可能な電気インターフェース１２９とを備える。
【００６６】
一例では、送信信号１０３〜１０９は、直交拡散符号を用いて互いに対し直交させることができ、それによって、ＣＤＭＡ送信方式を展開することができる。
【００６７】
それぞれのマシン１２１、１３１に制御信号を提供するために、それぞれの制御受信機１１１、１１３のそれぞれの電気インターフェース１１９、１２９を無線接続のために適合させることができる。それぞれの電気インターフェース１１９、１２９は、それぞれの制御信号の第１の受信バージョンを出力するように適合された第１のクランプ１２３−１、１３１−１と、それぞれの制御信号の第２の受信バージョンを出力するための第２のクランプ１２３−２、１３１−２とを備えることができる。それによって、リモートマシン１２１、１３１への無線接続は、自動化システムにおいて展開される既知のコネクターを用いて確立することができる。
【００６８】
図２に示す別の例において、送信信号１０３〜１０９は、分離された送信ビームを用いて送信することができる。しかしながら、送信方法の混合も可能であり、この場合、送信信号１０３、１０５は送信ビームを用いて送信され、送信信号１０７、１０９はＣＤＭＡ送信方式を用いて送信される。
【００６９】
送信信号１３０〜１０９は、Ｐｒｏｆｉｎｅｔ又はＰｒｏｆｉｂｕｓ方式に基づいて送信することができる。
【００７０】
図３ａに示すように、それぞれのリモートマシン１２１、１３３を制御するためのそれぞれの制御信号は、統合された自動化コントローラー３０１を有する基地局１０１において生成することができる。
【００７１】
一方、図３ｂに示すように、それぞれのリモートマシン１２１、１３３は、有線又は無線通信ネットワークを介して基地局１０１にそれぞれの制御信号を提供したリモート自動化コントローラー３０３によって生成されてもよい。リモートコントローラー３０３は、基地局１０１によってサービングされる通信セル内の別の加入者として扱うことができる。したがって、リモートコントローラー３０３は、本明細書に記載の独自の加入識別番号を有し、本明細書に記載のモバイル電気通信技術を用いて基地局１０１と通信することができる。
【００７２】
一実施形態では、リモートコントローラー３０３は、それぞれの送信信号１０３〜１０９をマルチチャネル形式で基地局１０１に向けて送信することができる。この実施形態において、リモートコントローラー３０３は、基地局１０１を用いてそれぞれの制御受信機１１１、１１３に向けた呼又はデータセッションを開始することができる。
【００７３】
一実施形態によれば、基地局１０１は、モバイル通信の任意の免許帯域、特に、１．８ＧＨｚ〜６ＧＨｚ及び／又は２４．２５ＧＨｚ〜２９．５ＧＨｚ及び／又は３１．８ＧＨｚ〜３３．４ＧＨｚ及び／又は３７ＧＨｚ〜４０ＧＨｚに及ぶ周波数帯域を占有する、安全機能に関係する制御信号を用いて、第１の送信信号１０３及び第２の送信信号１０５を送信するように構成される。
【００７４】
加えて、基地局１０１は、免許不要の、通常ＷＬＡＮに用いられる周波数帯域（例えば、ヨーロッパにおけるいわゆるＲＬＡＮ帯域）、例えば２．４ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ又は６０ＧＨｚにおけるＲＬＡＮ帯域を用いて、例えば安全機能の制御に関係しない更なる信号を送信することができる。
【００７５】
一実施形態では、第１の送信信号１０３及び第２の送信信号１０５は、同じ免許周波数帯域、又は異なる免許周波数帯域において送信することができる。
【００７６】
一実施形態では、第１の送信信号１０３及び第２の送信信号１０５は、変調、誤り符号化、データレート、ビット誤り率又は遅延に関する異なる送信パラメーター又はチャネルパラメーターを用いて送信することができる。
【００７７】
一実施形態では、基地局１０１は、１つ又はいくつかの免許周波数帯域においてリアルタイム通信を送信し、免許不要周波数帯域において非リアルタイム通信を送信するように構成することができる。
【００７８】
リアルタイム制御等のリアルタイム通信、及びメンテナンス機能又はソフトウェア更新又は検索システム情報等の非リアルタイム通信を送信するのに用いられるプロトコルは、異なる周波数又は周波数帯域を選択することができる。
【００７９】
プロトコルスタックは、リアルタイム通信、及び非リアルタイム通信、すなわち、タイムクリティカルでない通信について、共通の標準イーサネット層を含むことができる。
【００８０】
リアルタイム通信は、イーサネット層に従うＰｒｏｆｉｎｅｔリアルタイムチャネルを用いて扱うことができるのに対し、タイムクリティカルでない通信は、ＩＰ層によって扱い、その後ＴＣＰ／ＵＤＰ層によって扱うことができる。
【００８１】
Ｐｒｏｆｉｎｅｔリアルタイムチャネル及びＴＣＰ／ＵＤＰ層は、Ｐｒｏｆｉｎｅｔアプリケーション層に収束することができる。
【００８２】
一実施形態では、リアルタイム通信及び非リアルタイム通信は、異なる周波数にマッピングすることができるか、又は二重送信、すなわち冗長送信の場合、２つの周波数帯域にマッピングすることができる。
【００８３】
図４は、リモートマシン１２１の安全機能を無線制御する自動化制御方法４００の図を示す。自動化制御方法４００は、基地局１０１によって、モバイル通信技術に従って、リモート制御受信機１１１に向けて、第１の安全チャネルの第１の送信信号１０３を用いて安全機能を制御する制御信号を送信し、第２の安全チャネルの第２の送信信号１０５を用いて制御信号を送信すること（４０１）と、制御受信機によって第１の送信信号１０３及び第２の送信信号１０５を受信すること（４０３）と、受信した第１の送信信号１０３から、制御信号の第１の受信バージョンを抽出し、受信した第２の送信信号１０５から、制御信号の第２の受信バージョンを抽出すること（４０５）と、マシン１２１の安全機能を制御するために、リモート制御受信機１１１の電気インターフェース１１９を介して、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンをマシン１２１に出力すること（４０７）とを含む。
【００８４】
図５は、制御信号によって制御可能な安全機能を有するマシン１２１のブロック図を示し、制御信号は、基地局１０１によって、第１の安全チャネルの第１の送信信号を用い、第２の安全チャネルの第２の送信信号１０３を用いて安全機能を制御するように送信可能であり、基地局１０１は、モバイル通信技術に従って第１の送信信号１０３及び第２の送信信号１０５を送信するように構成され、マシン１２１は、電気インターフェース１１９が、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンを出力するように構成される制御受信機１１１と、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンを受信するように制御受信機１１１の電気インターフェース１１９に電気的に接続可能な電気インターフェース５０１と、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンに基づいてマシン１２１の安全機能を制御するように構成されたプロセッサ５０３とを備える。
【００８５】
一例では、プロセッサ５０３は、伝送誤りを検出するために、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンを比較するように構成される。誤りのない伝送において、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンは共に、送信された制御信号に対応することができ、それによって、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンは共に、マシン１２１、特に、緊急スイッチ又は電源スイッチ又は中継器等の、マシン１２１の任意選択のアクチュエーター５０５を制御するために用いることができる。
【００８６】
自動化制御方法は、制御信号の第１の受信バージョン及び制御信号の第２の受信バージョンを用いて、リモートマシンの安全機能、例えば緊急停止を制御することを更に含むことができる。
【００８７】
自動化制御方法は、ハードウェア及び／又はソフトウェアにおいて実施することができる。
【００８８】
本明細書に記載の様々な例示的な態様の特徴は、特に別段の指示がない限り、互いに組み合わせることができることが理解される。
【００８９】
本開示の特定の特徴又は態様はいくつかの実施態様又は実施形態のうちの１つのみに関して開示されている場合があるが、そのような特徴又は態様は、任意の所与又は特定の用途について所望であり有利であり得るような他の実施態様又は実施形態の１つ以上の他の特徴又は態様と組み合わされてもよい。さらに、用語「含む」、「有する」、「とともに」又はその変化形が詳細な説明又は特許請求の範囲において使用される範囲で、そのような用語は、用語「備える」と同様に包含的であることが意図される。また、用語「例示的な」、及び「例えば」は、最良又は最適なものとしてではなく、単に例であることが意図される。用語「結合された」及び「接続された」が、その派生語とともに使用された場合がある。これらの用語は、２つの要素が、それらが直接物理的若しくは電気的な接触状態にあるか又は相互に直接接触していないかにかかわらず、相互に協働又は相互作用することを示すように使用された場合があることが理解されるべきである。
【００９０】
本明細書に特定の態様が示され説明されたが、当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、多岐にわたる代替の及び／又は等価な実施態様を、示され説明された特定の態様と置き換えることができることを理解するであろう。本出願は、本明細書において検討された特定の態様の任意の適応形態又は変形形態を対象に含むことが意図される。
【００９１】
添付の特許請求の範囲における要素は、対応するラベルを用いて特定の順序で述べられるが、特許請求の範囲における記述がこれらの要素のうちのいくつか又は全てを実施するための特定の順序を別段に暗示しない限り、これらの要素は、必ずしも、その特定の順序で実施されることに限定されることを意図されていない。
【００９２】
上記の教示に鑑みて、当業者には、多くの代替形態、変更形態及び変形形態が明らかとなろう。当然ながら、当業者は、本明細書に記載の用途以外の本発明の多数の用途が存在することを認識する。本発明は、１つ以上の特定の実施形態を参照して説明されたが、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、これらに多くの変更を加えることができることを認識する。したがって、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の適用範囲内で本発明は、本明細書に詳細に説明した以外の形で実施することができることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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