(57)【要約】      （修正有）【課題】既存のプロセス制御システムに無線データをマージするための機器及び方法を提供する。【解決手段】OPC等のプロセス制御システムインターフェースを介してサーバに通信可能に連結されたプロセス制御システムと無線ネットワークの間で通信する方法およびシステム。無線ネットワークとサーバは網目状ネットワークであえ、サーバは、無線ネットワークからデータを受信し、プロセス制御システム内のデータ点プレースホルダと入出力データ点の間でデータをマップし、プロセス制御インターフェースを介してプロセス制御システムの該当するデータ点プレースホルダにマップ済データを書き込む。マップ済データはプロセス制御システムにネーティブ対応のプロセス制御データとして提供され、また、プロセス制御システムのデータ点プレースホルダと無線ネットワークの入出力データ点との間でマップされてサーバに提供され、対応する入出力データ点に書き込まれる。【選択図】図４
2008102924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する入出力データ点にそれぞれ関連した複数のエンティティを有する無線ネットワークから収集された無線データをプロセス制御システムにマージする方法であり、
無線ネットワーク内のエンティティに関係することを特徴とする無線データを、無線ネットワークから受信することと、
無線ネットワーク内のエンティティに対応する入出力データ点と、入出力データ点に対応するプロセス制御システム内のデータ点プレースホルダとの間で無線データをマップすることと、
プロセス制御システム内のエンティティのための共通インターフェーススを含むことを特徴とするプロセス制御インターフェースを介して、プロセス制御システムとの通信を確立することと、
プロセス制御インターフェースを介して、プロセス制御システムの該当するデータ点プレースホルダにマップされた無線データを書き込むことと、からなる方法。
【請求項２】
プロセス制御システムにネーティブ対応のプロセス制御データとしてプロセス制御システム内の無線データを提供することをさらに含む請求項１の方法。
【請求項３】
前記プロセス制御システムにネーティブ対応のプロセス制御データとしてプロセス制御システム内の無線データを提供することが、プロセス制御システムからの入出力データ点としてプロセス制御システム内の各データ点プレースホルダの利用することを含むことを特徴とする請求項２の方法。
【請求項４】
プロセス制御ツールで無線データを管理することをさらに含む請求項２の方法。
【請求項５】
前記プロセス制御システムが、無線ネットワークからの複数のエンティティの一つ又は複数を含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項６】
プロセス制御インターフェースを介してプロセス制御システムからプロセス制御データを受信することと、
プロセス制御システムのデータ点プレースホルダと無線ネットワークの入出力データ点との間でプロセス制御データをマップすることと、
無線ネットワークドライバを介して無線ネットワークとの通信を確立することと、
無線ネットワークドライバを介して無線ネットワークにマップ済プロセス制御データを書き込むことと、をさらに含む請求項１の方法。
【請求項７】
各々が各入出力データ点をプロセス制御システム内のデータ点プレースホルダと対応するデータ点マップにおいて維持管理される入出力データ点に、各々が対応する複数のエンティティに関係しプロセス制御システムによりアクセスできない無線データを受信することと、
データ点マップに応じて入出力データ点と該当するデータ点プレースホルダとの間で複数のエンティティの各々に対して無線データをマップすることと、
複数のエンティティの各々に対してマップされた無線データを、プロセス制御インターフェースを介してプロセス制御システムの該当するデータ点プレースホルダに書き込むことと、をさらに含む請求項１の方法。
【請求項８】
前記複数のエンティティに関係する無線データの受信が、複数の無線ネットワークから複数のエンティティに関係する無線データを受信するからなることを特徴とする請求項７の方法。
【請求項９】
前記入出力データ点が複数のデータ点マップにおいて維持管理されることを特徴とし、且つ、
前記複数のエンティティに関係する無線データの受信が、無線データのエンティティに対応する入出力データ点からなるデータ点マップに応じて確立された更新速度で無線データを受信することからなることを特徴とする請求項７の方法。
【請求項１０】
前記無線ネットワークが非集中無線ネットワークインフラストラクチャーからなることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１１】
前記無線ネットワークが網目状ネットワークからなることを特徴とし、且つ、無線データが網目状ネットワークから収集された網目状ネットワークデータからなることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１２】
前記無線ネットワークがプロセス制御無線通信ネットワークからなることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１３】
前記プロセス制御インターフェースがプロセス制御(OPC)用オブジェクトのリンクと埋め込み（OLE）からなることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１４】
前記プロセス制御システムとの通信の確立が、OPC通信リンクを介してプロセス制御システムとの通信を確立することからなる、ことを特徴とする請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記プロセス制御システムインターフェースが非公開のプロセス制御システム・アプリケーションプログラム・インターフェースからなることを特徴とし、
前記プロセス制御システムとの通信の確立が、非公開のプロセス制御システム・アプリケーションプログラム・インターフェースを発動することからなることを特徴とし、
前記無線ネットワークから無線データを受信することが、無線ネットワークからプロセス制御システムに無線データを読み込むことからなることを特徴とし、且つ、
前記プロセス制御システムの該当するデータ点プレースホルダにマップ済無線データを書き込むことが、無線ネットワークからプロセス制御システムにマップ済無線データを直接に書き込むことからなることを特徴とする、請求項１の方法。
【請求項１６】
前記無線データが、プロセス制御システムによりアクセスできない補助データからなることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１７】
前記無線データが、無線ネットワーク内で収集されたプロセス制御データからなることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１８】
網目状ネットワーク内の入出力データ点からの網目状ネットワークデータを生成するように適合される、複数の入出力データ点からなる網目状ネットワークと、
網目状ネットワーク内の入出力データ点にアクセスできないプロセス制御システム内のエンティティ用の共通インターフェーススからなるプロセス制御インターフェースと、
網目状ネットワークに、およびプロセス制御インターフェースに通信可能に連結された網目状サーバとからなり、
網目状サーバが、網目状ネットワークから読出された網目状ネットワークデータを、プロセス制御システム内の入出力データ点とデータ点プレースホルダとの間でマップするように適合されることを特徴とし、
データ点プレースホルダが、網目状ネットワーク内の入出力データ点からの網目状ネットワークデータにプロセス制御システム内の参照を提供することを特徴とし、且つ、
網目状サーバがさらに、プロセス制御インターフェースを介してプロセス制御システムにマップ済網目状ネットワークデータを書き込むように適合されることを特徴とする、プロセス工場内のシステム。
【請求項１９】
前記網目状サーバが、網目状ネットワークデータにアクセスするために網目状ネットワークの網目状ドライバに呼出しをかけるように適合されることを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２０】
各々が複数の入出力データ点と網目状ドライバを含む複数の網目状ネットワークをさらに含み、
前記各網目状ネットワークが、各網目状ネットワーク内の入出力データ点からの網目状ネットワークデータを生成するように適合されることを特徴とし、
前記網目状サーバが、各タイプの網目状ネットワークドライバの網目状ネットワークインターフェースからなることを特徴とし、且つ、
前記各網目状ネットワークインターフェースが、網目状ネットワークから網目状ネットワークデータにアクセスするために、対応する網目状ドライバに呼出しをかけるように適応されることを特徴とする、請求項１８のシステム。
【請求項２１】
各々が複数の入出力データ点と網目状ドライバを含む複数の網目状ネットワークをさらに含み、
前記各網目状ネットワークが、各網目状ネットワーク内の入出力データ点からの網目状ネットワークデータを生成するように適合されることを特徴とし、
前記網目状サーバが、各網目状ネットワークから網目状ネットワークデータにアクセスするために各網目状ネットワークドライバに呼出しをかけるように適合された網目状ネットワークインターフェースを含むことを特徴とする、請求項１８のシステム。
【請求項２２】
前記網目状サーバが、プロセス制御インターフェースを発動するように適合される、且つ、直接プロセス制御システムに網目状ネットワークデータに読込み／書込みを行うように適合されることを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２３】
前記網目状サーバが、網目状ネットワーク内の各入出力データ点に対して網目状ネットワークから網目状ネットワークデータを読み込むように適合されることを特徴とし、
前記網目状サーバが、網目状ネットワークから読出された網目状ネットワークデータを、各入出力データ点とプロセス制御システム内の該当するデータ点プレースホルダとの間でマップするように適合されることを特徴とし、且つ、
前記網目状サーバが、プロセス制御インターフェースを介して、各入出力データ点のプロセス制御システムにマップ済網目状ネットワークデータを書き込むように適合されることを特徴とする、請求項１８のシステム。
【請求項２４】
前記網目状サーバが、網目状ネットワーク内の各入出力データ点をプロセス制御システム内のデータ点プレースホルダに対応させるデータ点マップに関係する構成データを格納するように適合されることを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２５】
前記網目状サーバが、各々が、網目状ネットワーク内の少なくとも一つの入出力データ点をプロセス制御システム内のデータ点プレースホルダに対応させる複数のデータ点マップに関係する構成データを格納するように適合されることを特徴とし、
前記網目状サーバが、各データ点マップの異なる率でプロセス制御システムに網目状ネットワークデータを更新するように適合されることを特徴とする、請求項１８のシステム。
【請求項２６】
前記網目状サーバが、プロセス制御システムで網目状ネットワークデータを更新する率に関係する構成データを格納するように適合されることを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２７】
前記網目状サーバが、プロセス制御システムに接続するための情報に関係する構成データを格納するように適合されることを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２８】
前記網目状サーバが、網目状ネットワークデータの属性に関係する構成データを格納するように適合されることを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項２９】
前記網目状サーバが、網目状ネットワーク内の入出力データ点に対してプロセス制御システム内のデータ点プレースホルダを作成するように適合されることを特徴とする請求項１８のシステム。
【請求項３０】
前記網目状サーバに通信可能に連結されたプロセス制御サーバを含み、網目状ネットワークの各入出力データ点に対してデータ点プレースホルダを定義するように適合されるプロセス制御システムをさらに含む請求項１８のシステム。
【請求項３１】
前記プロセス制御サーバがプロセス制御(OPC)サーバ用にオブジェクトのリンクと埋め込み（OLE）を含み、プロセス制御インターフェースがOPCからなることを特徴とする請求項３０のシステム。
【請求項３２】
前記プロセス制御サーバが、プロセス制御システムネーティブ対応の入出力データ点としてデータ点プレースホルダを利用するように適合されることを特徴とする請求項３０のシステム。
【請求項３３】
前記網目状サーバが、プロセス制御サーバにマップ済網目状ネットワークデータを書き込むように適合されることを特徴とする請求項３０のシステム。
【請求項３４】
前記網目状ネットワークが、少なくとも部分的にプロセス制御システムと重複することを特徴とし、
前期入出力データ点が、プロセス制御システム内のエンティティに関係することを特徴とし、且つ、
前記網目状ネットワークデータがプロセス制御データからなることを特徴とする、請求項１８のシステム。
【請求項３５】
前記プロセス制御システムが網目状ネットワークを含むことを特徴とし、
前記網目状ネットワーク内の入出力データ点およびプロセス制御システム内のデータ点プレースホルダが、プロセス制御システム内のエンティティに関係することを特徴とし、且つ、
前記プロセス制御システムが、エンティティを交信するためにデータ点プレースホルダを使用するように適合されることを特徴とする、請求項１８のシステム。
【請求項３６】
前記網目状サーバが、プロセス制御システムから読出されたプロセス制御データを、プロセス制御システム内のデータ点プレースホルダと網目状ネットワークと入出力データ点との間でマップするために適応されることを特徴とし、且つ、
前記網目状サーバがさらに、網目状ネットワークインターフェースを介して網目状ネットワークにマップ済プロセス制御データを書き込むように適合されることを特徴とする、請求項１８のシステム。
【請求項３７】
網目状ネットワーク内の、プロセス制御システムによりアクセスできない、入出力データ点とプロセス制御システムとの間での通信方法であり、
プロセス制御システムからプロセス制御データを受信することと、
入出力データ点用に構成されたプロセス制御システム内のデータ点プレースホルダと網目状ネットワーク内の入出力データ点との間で、プロセス制御データをマップすることと、
網目状ネットワークインターフェースを介して網目状ネットワークとの通信を確立することと、
網目状ネットワークインターフェースを介して、網目状ネットワーク内の入出力データ点にマップ済プロセス制御データを書き込むことと、からなる方法。
【請求項３８】
前記プロセス制御システムからプロセス制御データを受信することが、プロセス制御インターフェースを介してプロセス制御システムからプロセス制御データを受信ことからなり、前記プロセス制御インターフェースが、プロセス制御システム内のエンティティの共通インターフェースからなることを特徴とする請求項３７の方法。
【請求項３９】
前記プロセス制御インターフェースがプロセス制御(OPC)用にオブジェクトのリンクと埋め込み（OLE）を含むことを特徴とする請求項３８の方法。
【請求項４０】
前記プロセス制御システムからプロセス制御データを受信することが、OPC通信リンクを介してプロセス制御システムからプロセス制御データを受信することからなることを特徴とする請求項３９の方法。
【請求項４１】
前記網目状ネットワークインターフェースが、複数の網目状ネットワーク用共通インターフェースからなることを特徴とする請求項３７の方法。
【請求項４２】
前記プロセス制御システムが、各々が入出力データ点を含み網目状ネットワークに通信可能に連結された一つ又は複数のエンティティを含むことを特徴とし、
前記プロセス制御システムが、各入出力データ点に対してデータ点プレースホルダを構成することを特徴とする請求項３７の方法。
【請求項４３】
非公開のプロセス制御システム・アプリケーションプログラム・インターフェースを発動することと、
無線ネットワークからプロセス制御システムに無線データを読み込むことと、
直接無線ネットワークからプロセス制御システムに無線データを書き込むことをさらに含み、
前記プロセス制御システムが非公開のプロセス制御システム・アプリケーションプログラム・インターフェースを含むことを特徴とする、請求項３７の方法。
【請求項４４】
データ点プレースホルダが、無線網目状ネットワークに通信可能に連結され且つ入出力データ点からのデータのために確保されたプロセス制御システム内の場所に関係するエンティティの入出力データ点を参照することを特徴とし、複数のデータ点プレースホルダを格納するように適合されたデータベースと、
プロセス制御システムサーバが網目状サーバを介して入出力データ点から網目状ネットワークデータを受信するように適合されることを特徴とし、データベースおよび網目状サーバに通信可能に連結されたプロセス制御システムサーバとからなり、
入出力データ点が、無線網目状ネットワークに通信可能に連結されたプロセス制御エンティティに関係することを特徴とし、
プロセス制御システムサーバが、入出力データ点を使用せずに工場内の機能を実行するために、データおよびデータ点プレースホルダを使用するようにさらに適合されることを特徴とする、工場内のプロセス制御システム。
【請求項４５】
前記プロセス制御サーバおよび網目状サーバに通信可能に連結されたプロセス制御インターフェースをさらに含む請求項４４のプロセス制御システム。
【請求項４６】
前記プロセス制御インターフェースが、プロセス制御(OPC)インターフェース用にオブジェクトのリンクと埋め込み（OLE）を含むことを特徴とする請求項４５のプロセス制御システム。
【請求項４７】
前記プロセス制御システムサーバが、プロセス制御(OPC)サーバ用にオブジェクトのリンクと埋め込み（OLE）を含むことを特徴とする請求項４４のプロセス制御システム。
【請求項４８】
前記プロセス制御システムサーバが、エンティティと通信するために網目状サーバにデータを書き込むように適合されることを特徴とする請求項４４のプロセス制御システム。
【請求項４９】
前記エンティティがプロセス制御エンティティからなることを特徴とする請求項４４のプロセス制御システム。
【請求項５０】
一つ又は複数の入出力データ点にそれぞれ関連した複数のプロセス制御エンティティと、
それぞれが複数の入出力データ点の一つ又は複数からなることを特徴とする複数の入出力データ点からなる網目状ネットワークとをさらに含み、
前記プロセス制御サーバが、網目状ネットワークデータを受信し、網目状サーバを介して入出力データ点の各々から網目状ネットワークへデータを送信するように適合され、さらにいかなる入出力データ点を使用せずに工場内の機能を実行するために網目状ネットワークデータおよびデータ点プレースホルダを使用するように適合されることを特徴とする、請求項４４のプロセス制御システム。
【請求項５１】
プロセッサと、
プロセス制御システム内のデータ点プレースホルダを網目状ネットワーク内の入出力データ点と相互に関連づけるデータ点マップを格納するように適合されたデータベースと、
網目状ネットワーク内に含まれる一つ又は複数の入出力データ点の網目状ネットワークデータにアクセスするために網目状ネッのトワーク網目状ドライバに呼出しをかけるプロセッサにより実行されるように適合されたインターフェースルーチンと、
網目状ネットワークから網目状ネットワークデータを読出し、データ点マップによって該当するデータ点プレースホルダに入出力データ点の網目状ネットワークデータをマップし、且つプロセス制御システムにマップ済網目状ネットワークデータを書き込むインターフェースルーチンを介して網目状ネットワークに接続するプロセッサにより実行されるように適合されるサービス・ルーチンと、からなる網目状ネットワークとプロセス制御システムとの間で通信するためのサーバーシステム。
【請求項５２】
前記データベースが、プロセス制御システム内のデータ点プレースホルダを一つ又は複数の網目状ネットワーク内の入出力データ点と相互に関連する複数のデータ点マップを格納するように適合されることを特徴とし、且つ、
前記サービス・ルーチンが、複数のデータ点マップの各々の更新率に従って網目状ネットワークからプロセス制御システムにデータを更新するプロセッサにより実行されるように適合されることを特徴とする、請求項５１のサーバーシステム。
【請求項５３】
前記インターフェースルーチンが、サービス・ルーチンから依頼を受信し、該依頼を網目状ドライバにより可読な依頼に翻訳し、網目状ネットワークドライバに翻訳された依頼を送信するためにプロセッサにより実行されるようにさらに適合されることを特徴とする請求項５１のサーバーシステム。
【請求項５４】
前記データベースが、複数のアプリケーションプログラムインターフェイスを格納するように適合されることを特徴とし、
前記インターフェースルーチンがさらに、複数のアプリケーションプログラムインターフェイスの一つを各網目状ドライバ用に使用して複数の網目状ドライバに呼出しをかけるために、プロセッサにより実行されるように適合されることを特徴とし、
前記各網目状ドライバが、各網目状ネットワーク内に含まれる一つ又は複数の入出力データ点の網目状ネットワークデータにアクセスするために網目状ネットワークに対応することを特徴とする、請求項５１のサーバーシステム。
【請求項５５】
前記インターフェースルーチンがさらに、同じアプリケーションプログラムインターフェイスを使用して複数の網目状ドライバに呼出しをかけるためにプロセッサにより実行されるように適合されることを特徴とする請求項５１のサーバーシステム。
【請求項５６】
前記サービス・ルーチンがさらに、プロセス制御システムのプロセス制御(OPC)インターフェース用のオブジェクトのリンクと埋め込み（OLE）を介してプロセス制御システムにマップ済網目状ネットワークデータを書き込むように適合されることを特徴とする請求項５１のサーバーシステム。
【請求項５７】
前記サービス・ルーチンがさらに、プロセス制御システムからプロセス制御データを読み込み、データ点マップに応じて網目状ネットワーク内の対応する入出力データ点にプロセス制御システム内のデータ点プレースホルダのプロセス制御データをマップし、インターフェースルーチンを介して網目状ネットワーク内の入出力データ点にマップ済プロセス制御データを書き込むように適合されることを特徴とする請求項５１のサーバーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してプロセス工場内のプロセス制御システムに関し、より具体的にはプロセス制御システムおよび無線網目状ネットワーク間の通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセス制御システムは、（例えば、化学製品製造や発電所制御などの)製品が製造されたりプロセスが制御されたりする製造所且つ又は工場において幅広く使用されている。また、プロセス制御システムは、例えば石油・ガス掘削および貯蔵工程をはじめとする天然資源などの採掘にも使用されている。現に、一つ又は複数のプロセス制御システムを利用することにより、実質的にいかなる製造工程や資源採掘工程でも自動化できる。将来的には農業用途でも同様に又はより広範囲にわたり、プロセス制御システムが使用されるようになるであろうと考えられている。
【０００３】
化学薬品の処理工程、石油精製工程又はその他の処理工程に使用されるようなプロセス制御システムは通常、アナログ、デジタル又はアナログ・デジタル混在バスを介して、少なくとも一つのホスト又はオペレーターワークステーションおよび一つ又は複数のフィールド装置などのプロセス制御・計装装置に通信可能に連結される一つ又は複数の集中型又は分散型プロセス制御素子を含んでいる。例えば、バルブ、バルブ・ポジショナ、スイッチ、トランスミッタ、およびセンサ例えば、温度、圧力および流量センサなどのフィールド装置は、バルブの開閉や工程パラメータの測定などの処理工程制御シスム内の機能を行う。プロセス制御素子は、プロセスの動作を制御するために、フィールド装置により生成された（且つ又はそれに関連する）プロセス計測やプロセス変数、且つ又はフィールド装置に関する他の情報を示す信号を受信し、この情報を使用して制御ルーチンを実施してから、一つ又は複数のバスを通じてフィールド装置に送信される制御信号を生成する。一般に、フィールド装置およびコントローラからの情報はオペレーターワークステーションにより実行される一つ又は複数のアプリケーションで利用できるようになっており、それによりオペレータが、工程の現状表示や工程の動作の修正変更など、工程に関する所望の機能を実行できるようになる。
【０００４】
プロセス工場内の様々な装置は、制御ループなどの論理プロセスを作成するために、物理的且つ又は論理グループとして相互接続されうる。同様に、制御ループを別の制御ループ且つ又は装置に相互接続させてサブユニットを作成しえる。サブユニットを他のサブユニットと相互接続して一ユニットを作成し、次にそれを相互接続して一領域を作成しえる。処理工場は一般的に相互接続する領域を含み、事業組織体は一般的に相互接続する処理工場を含んでいる。結果として、一処理工場には相互接続される様々な資産からなる多くの階層レベルが含まれ、一企業体には相互に接続する複数の処理工場が含まれうる。すなわち、処理工場と関係する資産、又は処理工場自体をグループ化してより高度なレベルの資産を形成しえる。
【０００５】
プロセス制御システムを実施するための方法はこの数年にわたり進化してきた。旧世代のプロセス制御システムは一般に専用の集中型ハードウェアとハードワイヤード式の接続を使用して実施されていた。しかしながら、近代のプロセス制御システムは一般に、高度に分散化されたワークステーション、インテリジェントコントローラ、スマートフィールド装置およびそれ同等のもののネットワークを使用して実施されており、そのうちのいくつか又は全ては、統括的なプロセス制御方式又は機構の一部を実行しうる。特に、最も最近のプロセス制御システムは、一つ又は複数のデジタルデータバスを介して互いに、且つ又は一つ又は複数のコントローラに通信可能に連結されるスマートフィールド装置およびその他のプロセス制御構成素子を含んでいる。近代のプロセス制御システムは、スマートフィールド装置に加えて、例えば、共有のデジタルデータバス又はそれ同等のものとは対照的にコントローラに直接連結されるような４〜２０ミリアンペア（ｍＡ)装置や０〜１０ボルト直流(VDC)装置などのアナログ・フィールド装置も含みうる。
【０００６】
典型的な産業工業又はプロセス工場において、工場で行われる工業プロセスの多くを制御するのに分散型制御システム(DCS)が使用されている。工場には、ユーザ入出力(I/O)やディスクI/Oおよび、その他、集中制御室に通信可能に接続された一つ又は複数のプロセスコントローラおよびプロセスI/Oサブシステムを用いるコンピューティング技術の分野で周知の周辺機器を有するコンピュータシステムを有する集中制御室が備えられうる。さらに、工場内の制御および計測作業を実施するため、一般に、一つ又は複数のフィールド装置が、入出力サブシステムおよびプロセスコントローラに接続される。プロセスI／Oサブシステムには工場の全体にわたる様々なフィールド装置に接続された複数のI／Oポートが含まれうる一方、フィールド装置には、様々なタイプの分析設備、シリコン圧力センサ、容量性圧力センサ、抵抗性温度検知器、熱電対、歪みゲージ、リミットスイッチ、オン・オフスイッチ、流動伝送器、圧力伝送器、キャパシタンスレベルスイッチ、重量計、トランスデューサ、バルブ・ポジショナ、バルブ制御器、アクチュエータ、ソレノイド、表示灯、又はプロセス工場で一般に使用されるその他の装置が含まれうる。
【０００７】
「フィールド装置」という用語は、前記のような装置並びに制御システムで機能を果たすその他の装置を包含する意味でここに用いられている。いかなる場合も、フィールド装置は、例えば、入力装置（例えば、例えば温度、圧力、流量などのプロセス制御パラメータを示すステータス信号を提供するセンサなどの装置)、並びにコントローラ且つ又はその他のフィールド装置から受信された指令に応答してアクション(個々の動作・処置)を実行する制御オペレータ又はアクチュエータを含みうる。
【０００８】
従来においては、アナログ・フィールド装置が、各装置が単一の二線式ツイストペア（二線式撚線対）によってコントローラに接続される状態で、二線式ツイストペアの電流ループによってコントローラに接続されていた。アナログ・フィールド装置は、指定された範囲内の電気的信号に応答するか、又はそれを送信できる。典型的な構成において、該ペアの２線と該ループを流れる４〜２０ｍＡの電流との間で約２０〜２５ボルトの電圧差異が生じるというのは、よくあることである。制御室に信号を送信するアナログ・フィールド装置は、電流ループを流れる電流（この電流は検知されたプロセス変数に比例する）を変調する。
【０００９】
これまでの最も典型的な従来のフィールド装置は、該フィールド装置により実行される一次機能と直接に関係した単独入力又は単独出力のいずれかを有するものであった。例えば、従来の典型的なアナログ抵抗性温度センサにより実施された唯一の機能は、二線式ツイストペアを通じて流れる電流を変調することにより温度を伝送することであった。一方、従来の典型的なアナログ・バルブポジショナーにより実施された唯一の機能は、二線式ツイストペアを通じて流れる電流の絶対値(magnitude)に基づいて、全開位置と全閉位置の間のどこかにバルブを配置することであった。
【００１０】
もっと最近になって、アナログ信号を伝送するのに使用される電流ループ上にデジタルデータを重畳する、ハイブリッド・システムの一部であるフィールド装置が入手可能になった。このようなハイブリッド・システムの一つとしては、制御技術の当事者の間でHART（Highway Addressable Remote Transducer)プロトコルとして知られるものが挙げられる。HARTシステムは、従来の典型的なシステムにおいてのように、アナログ制御信号を送信するため、又は検知されたプロセス変数を受信するために、電流ループにおいて電流の絶対値(magnitude)を使用するだけではなく、電流ループ信号上にデジタル搬送波信号を重畳する。これによって、双方向フィールド通信を実現化できるようになり、単なる正規過程の変数を越えたさらなる情報をスマートフィールド機器に又はそれから通信することが可能になる。一般的に、デジタル搬送波信号は２次的なおよび診断情報を送信するのに使用されるものであり、フィールド装置の一次的な制御機能を実現するために使用されるものではない。デジタル搬送波信号を通じて提供される情報の例としては、補助的プロセス変数、（センサ診断、装置診断、配線診断およびプロセス診断を含む)診断情報、稼動温度、センサ温度、較正情報、装置のID番号、製造用材料、構成又はプログラミング情報などが挙げられる。しかるべく、単一のハイブリッドフィールド装置は、種々様々な入出力変数を生成する種々様々な入出力データ点を有してもよく、種々様々な機能を実施しうる。
【００１１】
もっと最近になって、さらに新しい制御プロトコルがアメリカ計測学会(ISA)により定義された。該新規プロトコルは一般的にFieldbusと呼ばれ、具体的には「Standards and Practice Subcommittee ５０」の頭字語であるSP５０として指称される。Fieldbusは非専売のオープンスタンダードで、現在、産業分野において普及しており、よって当然の如く、多くのタイプのFieldbus装置が開発されプロセス工場で使用されている。Fieldbus装置は、HARTおよび４〜２０ｍＡ装置など、その他のタイプのフィールド装置に加えて、これらの異なるタイプの装置の各々に関連する別のサポートおよびI／O通信構造で使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般に且つ本質的に全てがデジタルである新型のスマートフィールド装置は、旧式の制御システムではアクセスできなかった又は互換性を提供できなかったような保守モードおよび拡張機能を有する。分散型制御システムの全ての構成部分が同じ標準(Fieldbus標準など)に従う場合でさえも、ある製造メーカの制御装置では、別の製造メーカのフィールド装置により提供される二次機能や二次情報にアクセスできない場合もある。
【００１３】
よって、プロセス制御システム又はプロセス工場内でフィールド装置が、お互いに、又はコントローラと、又はその他のシステムや装置と、いかにして通信可能に連結されるかが、プロセス制御システムの設計において特に重要な要素となる。概して、フィールド装置をプロセス制御システム内で機能できるようにする、様々な通信チャンネル、リンクおよび経路は、一般に入出力(I/O)通信ネットワークと総称される。プロセス制御システム内の様々なシステムや装置そして構成素子間の通信工程制御情報に関する開発の一つとしては、プロセス制御システムのシステムと装置および構成素子間の実時間プロセス制御データを伝達する独特のカスタム通信ソフトウェアドライバの必要性をゼロにできる機構を提供するプロセス制御(OPC)のためのオブジェクトのリンクと埋め込み（OLE）が挙げられる。周知の如く、OPCは、プロセス制御システムを構成する様々なシステム、装置および構成素子用に共通インターフェーススを提供するマイクロソフトにより開発されたオブジェクトのリンクと埋め込み（OLE)技術に基づく。OPCは、異なるプロセス制御システムが情報を交換するためのアプリケーションプログラムインターフェイス（API）をさらに定義する。それゆえ、OPCは、プロセス制御システム内の、およびプロセス制御システム間におけるI／O通信に対する業界基準として使用されている。一般に、プロセス制御システムの各システム、装置および構成素子は、OPC通信層を含んでおり、よって、プロセス管理情報を伝達する目的で共通の標準化言語を使用する。
【００１４】
さらに、I／O通信ネットワークを実施するのに使用される通信ネットワークトポロジおよび物理的接続又は経路は、特にI／O通信ネットワークがプロセス制御システムに関連した環境要因又は条件にさらされるような場合に、フィールド装置通信の頑強性又は完全性にかなりの影響を及ぼすことができる。例えば、工業用制御用途の多くにおいては、フィールド装置およびそれらの関連I／O通信ネットワークが、厳しい物理的環境（例えば、高い、低い、又は非常に可変的である周囲温度、振動、有害ガスや液体、等）や、難しい電気的環境（例えば、高ノイズ環境、低電力品質、過渡電圧、等）などにさらされる。いかなる場合も、環境要因は、一つ又は複数のフィールド装置、コントローラなどの間で行われる通信の完全性を侵害しえる要素である。このように通信が妥協されると、場合によっては、プロセス制御システムが有効又は適切な状態でその制御ルーチンを遂行できなくなり、プロセス制御システム稼動能率且つ又は利益率の低下、設備の過剰摩耗又は破損、設備、建造物、環境且つ又は人材などに損傷をもたらしうる又はそれを破壊しうる危険な状態をもたらす結果となる可能性がある。
【００１５】
環境要因の影響を最小限に止め一貫した通信路を確保するために、プロセス制御システムで使用されていた従来のI／O通信ネットワークは、配線ワイヤが絶縁体や遮蔽体および電線管などの耐環境性物質に覆われているハードワイヤード式ネットワークであった。また、これらのプロセス制御システム内のフィールド装置は一般に、非スマート・フィールド装置が例えば４〜２０ｍＡ、０〜１０のVDCなどのアナログインタフェース、ハードワイヤード式インターフェース又は入出力ボードによりコントローラに直接に連結されるハードワイヤード式階層トポロジを使用してコントローラやワークステーションおよびその他のプロセス制御システム構成素子に通信可能に連結された。Fieldbus装置などのスマートフィールド装置は、スマートフィールド装置インターフェースを介してコントローラに連結されるハードワイヤード式デジタルデータバスを介して連結される。
【００１６】
ハードワイヤード式I／O通信ネットワークは初期段階においてロバスト(頑強)なI／O通信ネットワークを提供できるが、それらの頑強性は（例えば、有害ガス又は液体、振動、湿度、など）の環境的ストレスが原因で時間が経つと極度に低下する。例えば、I／O通信ネットワーク配線に関連した接点抵抗が、腐食、酸化およびそれ同等のものにより著しく増大しうる。また、配線の絶縁且つ又は遮蔽に劣化又は障害が生じ、結果として、環境電子干渉又はノイズによってI/O通信ネットワーク配線を介して送信された信号が破損され易くなる条件をもたらしうる。絶縁体に障害が発生すると、場合によっては短絡状態につながりえ、それによって、関連するI／O通信配線の完全故障につながりえる。
【００１７】
さらに、ハードワイヤード式I／O通信ネットワークの設置は通常コストが高い（特に、例えば数エーカーの土地を占める石油精製工場又は化学工場などの比較的広大な地理的区域にわたって分散される大規模な工場又は工業施設にI／O通信ネットワークが関連する場合）。多くの場合において、I/O通信ネットワークに関連した配線は、長距離にまたがり、且つ又は多数の構造物(例えば、壁、建築物、設備、など)の中、地下又は周辺を通らなければならない。このような長距離配線工事には一般的に相当な量の労働力、物資および費用が必要となる。さらに、このような長距離配線工事には、特に配線インピーダンスおよび結合電子干渉（両方とも低信頼通信へとつながりえる）による信号の劣化の影響を受け易い。
【００１８】
また、このようなハードワイヤード式I／O通信ネットワークは一般的に、改造又は更新が必要な場合に再構成を行うのが困難である。新しいフィールド装置の増設は、一般に、新しいフィールド装置およびコントローラ間に配線を設置することが要される。このような方法によるプロセス工場の改装は、旧式のプロセス制御工場且つ又はシステムによく見られる長距離配線および空間の制約により非常に困難であり費用のかかる作業となりうる。また、利用可能な配線経路などに沿って介入する構造、設備且つ又は電線管内にめぐる目の詰んだ配線によって、現存システムにフィールド装置を改装又は追加することに関連する作業がさらに困難となりうる。新型装置を収納するためにより多くの且つ又は異なる配線を設置しなければならない場合に、異なるフィールド配線要求を有する新型装置と既存のフィールド装置を交換することは、同じ問題を提示しうる。このような改造は、多くの場合著しい工場の停止時間につながる。
【００１９】
このようなI／O通信を実施かつ維持するための費用の関係、センサ、アクチュエータなどのI／O装置の配備および利用から得られるいかなる利益は、そのコストに対して比較検討される。結果として、大抵の場合にはコストを削減するため、I／O装置は、プロセス制御システムの重要点にのみ選択的に展開される。より重要又はより重大なプロセス管理情報が収集される一方、プロセス制御システムにより収集又は利用されないとはいえプロセス制御システムのツールに役に立つかもしれないような、さほど重要で無いプロセス管理情報（診断アプリケーション、プロセス動作、保守保全、ビジネス機能など）、又は一般的にプロセス制御システムに関与する者（保全要員、プロセス制御オペレータ又は経営者など）にとって有用な工程管理諸情報が大量に残っている。そのため、プロセス管理情報の全てがプロセス制御システムにより収集されず、最適制御が達成されていない。
【００２０】
無線I／O通信ネットワークは、ハードワイヤード式I／Oネットワークに関連した問題のいくつかを多少とも解決し、かつ、プロセス制御システム内のセンサおよびアクチュエータを展開することに関与するコストを削減するのに使用される。無線I／O通信ネットワークは、また、配線I／O通信ネットワークでは比較的アクセスが困難な又は受け入れが悪いプロセス制御システムおよびそれの一部分に推奨される。例えば、「Wireless Architecture And Support For Process Control Systems（仮訳：プロセス制御システムのための無線アーキテクチャおよびサポート）」と題され２００５年６月１７日に出願されたShepardらによる米国特許出願第１１／１５６,２１５号（当該記載内容はここに参照することにより明示的に援用される）には、設置、構成、変更および監視が簡単に行えるロバスト(頑強)な無線通信ネットワークを生成するために、またそれによって無線通信ネットワークをよりロバスト(頑強)で、それほど費用がかからず、および、より信頼できるものにするために、比較的低価格の無線網目状ネットワークを、単独で又は二地点間通信と組み合わせて、プロセス制御システム内に展開しうる、ことが開示されている。
【００２１】
プロセス制御システムとは別に、網目状ネットワークは、その他のさほど重要で無いデータ（例えば、プロセス制御システムがそれ自体の適用範囲内ではアクセスしない又はできない補助データなど）を収集するための低価格な通信システムとしてプロセス制御システムの領域外にも展開しうる。このような補助データは、プロセス制御システム以外のいかなるもの（制御室の電灯スイッチ、原料価格、天気予報など）を含みうる。但し、プロセス制御システム用にI／O装置を展開することが不可能な場合もありうるので、このような補助データ又は網目状ネットワークからのその他のデータは、プロセス制御システムにより収集されないかもしれない。
【００２２】
網目状ネットワークがプロセス制御システムにおいて展開されるか、別のネットワークとしてプロセス制御システムの領域外に展開されるかどうかに関係なく、プロセス制御システムは、それが読解できる/O装置とだけ通信できる。但し、この点は、網目状ネットワークにおける入出力データ点の場合には異なりうる。OPCはプロセス制御システム内のI／O装置の均一なプロセス制御インターフェースを提供しうるが、OPCは必ずしもプロセス制御システム外のI／O装置に反応するとは限らない。よって、網目状ネットワークが、I/O装置をプロセス制御システムに展開することに係るコストおよび詳細手配に関する問題を多少なりとも解決する支援および、一般的にプロセス制御システムの領域外にある補助データにアクセスする支援を提供しうる一方、網目状ネットワークデータをプロセス制御システムにマージする機構なくしては、網目状ネットワークとプロセス制御システム間の通信の問題は解決されないまま残りうる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のプロセス制御システムおよび、無線網目状ネットワークなどの無線ネットワークは、サーバに通信可能に連結される。該サーバは、構成や網目状インターフェースおよび網目状サービスを含む網目状サーバでありうる。該構成は、プロセス制御システム内の網目状ネットワークおよびデータ点プレースホルダ内の入出力データ点を相互に関連する一つ又は複数のデータ点マップを含んでいる。データ点プレースホルダは入出力データ点用に独自の識別特性を提供し、対応する入出力データ点からの無線ネットワークデータ用にプロセス制御システム内の場所を確保する。網目状インターフェースは、サーバに通信可能に連結された網目状ドライバ且つ又は網目状ネットワークごとに備えられた一式のAPIでありうる。或いは、網目状インターフェースは、全ての網目状ネットワークおよび網目状ネットワークドライバを対象に備えられた統合APIでありうる。網目状インターフェースは、無線ネットワークドライバおよび網目状サービス間の呼出しをマーシャリングする。
【００２４】
網目状サービスは構成を読み込み、OPC又はプロプライエタリの（独自の仕様による）APIでありうるプロセス制御インターフェースを介してプロセス制御システムとの通信を確立し、網目状インターフェースを介して網目状ネットワークとの通信を確立する。網目状サービスは、無線ネットワークからの無線ネットワークデータを読み込み、データを生成した入出力データ点およびプロセス制御システム中の該当するデータ点プレースホルダとの間の無線ネットワークデータをマップし、データ点プレースホルダにマップ済データを書き込む。マップ済データはプロセス制御データとしてプロセス制御システムに提供され、データ点プレースホルダはあたかもプロセス制御システムにネーティブ対応の入出力データ点かのようにプロセス制御システム内で処理される。
【００２５】
プロセス制御システムと無線ネットワーク間の通信を行うために開示された方法およびシステムを使用して、無線ネットワークからのデータが、プロセス制御システムのシステム性能を向上させるためにプロセス制御システムに提供され、該データがあたかもプロセス制御システムの一体部品であるかのように（例えば、プロセス制御システムにネーティブ対応のものであるかのように)プロセス制御システム内に提示される。よって当然の如く、プロセス制御システム内の豊富なツールセット、アプリケーション、アルゴリズム又はその他の充実した包括的ツールセットなどのツールは、網目状ネットワークデータをあたかもプロセス制御データであるかのように使用しうる。したがって、網目状ネットワークを使用せずに収集すると法外な費用がかかる且つ又はプロセス制御システムによりアクセスできないかもしれないような、さほど重要で無いデータを収集するために、比較的低価格で展開できる網目状ネットワークを使用しうる。当該のさほど重要で無いデータは、プロセス制御データおよびプロセス制御システムにとって補助的な役割を持つさほど重要で無いデータを含みうるが、それでも、プロセス制御システムやプロセス制御システムの人員にとって役に立つかもしれないものである。よって、ユーザは、無線ネットワークデータを処理するためにプロセス制御システムの全機能特性を使用できるようになっており、プロセス制御システムの新市場を開拓しおよび、以前は利用不可能だった追加データを取り入れることによりその有用性を拡張できるようになる。
【００２６】
さらに、開示の方法およびシステムは、既存のプロセス制御インフラストラクチャー(例えば、I/O装置)と置き換えることによっても、又はプロセス制御システムと同じプロセス制御データを収集する冗長ネットワークとしても、プロセス制御システム内の無線ネットワークを展開するのに使用されうる。これにより、ユーザーレベルでの変更に影響を及ぼすことなく、又はユーザーレベルでの変更を必要とせずに、展開コストを削減できる。特に、プロセス制御システムソフトウェアは、入出力データ点が全く無い状態でも、入出力データ点として扱われるデータ点プレースホルダだけを使用して展開しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
ここで図１を参照するに、プロセス工場１０は、各々が例えばFieldbusインターフェース、Profibusインターフェース、HARTインターフェース、標準４〜２０ｍＡインターフェースなどでありうる入出力(I/O)装置又はカードを介して一つ又は複数のフィールド装置１４および１６に接続される、一つ又は複数のコントローラ１２を有する分散形プロセス制御システムを含んでいる。コントローラ１２はまた、例えばイーサネット（登録商標）・リンクでありうるデータハイウェイ２４を介して、一つ又は複数のホスト又はオペレーターワークステーション２０および２２に連結される。データベース２８は、データハイウェイ２４に接続され、工場１０内のコントローラ１２およびフィールド装置１４，１６と関連するパラメータ、状態およびその他のデータを収集および格納するためにデータ・ヒストリアンとして作動しうる。それに加えて、又はその代わりとして、データベース２８は、コントローラ１２およびフィールド装置１４，１６にダウンロードされ格納されるような工場１０内のプロセス制御システムの現在の構成を格納する構成データベースとして作動しうる。通常、コントローラ１２、I/Oカードおよびフィールド装置１４および１６が、時には厳しい工場環境の下に、且つそれの全体にわたって分散された状態で設置されている一方、オペレーターワークステーション２０および２２並びにデータベース２８は通常、制御室に、又はコントローラ又は保全要員により簡単にアクセスできるようなそれほど厳しくない環境下に設置される。
【００２８】
周知の如く、（一例としてFisher-Rosemount Systems, Inc.社により販売されるDeltaVコントローラでありうる）コントローラ１２の各々は、任意数の異なる、独立して実行される制御モジュール又はブロックを使用して、制御法を実施するコントローラ・アプリケーションを格納および実行する。制御モジュールの各々は、各機能ブロックが総括制御ルーチンの一部分又はサブルーチンであり、プロセス工場１０内のプロセス制御ループを実施するために（リンクと呼ばれる通信を介して)その他の機能ブロックと共働して作動するところの、一般に機能ブロックとして指称されるものにより構成できる。周知の如く、機能ブロック（但し、これはオブジェクト指向型プログラミング・プロトコルのオブジェクトである必要はない）は一般に、プロセス工場１０内で何らかの物理的な機能を実行するために、トランスミッタやセンサ又はその他の工程パラメータ計測装置と関連した入力機能、比例・積分・微分(PID)やファジィ論理などの制御を実行する制御ルーチンと関連した制御機能、又は、バルブなど何らかの装置の動作を制御する出力機能のうちの一つを実行する。もちろん、モデル予測制御コントローラ（MPC)、最適化プログラムなどのハイブリッドおよびその他のタイプの複雑な機能ブロックも存在する。FieldbusプロトコルおよびDeltaVシステム・プロトコルはオブジェクト指向型プログラミング・プロトコルにおいて設計および実施される制御モジュールおよび機能ブロックを使用するが、例えばシーケンシャルファンクションチャートやラダー論理などを含む所望のあらゆる制御プログラミング機構を使用して制御モジュールを設計することも可能であり、機能ブロック又はその他の特定のプログラミング手法を使用しての設計および実施に限定されない。
【００２９】
図１に示される工場１０において、コントローラ１２に接続されたフィールド装置１４および１６は、標準４〜２０ｍＡ装置でありえるし、プロセッサおよびメモリを含むHARTやProfibus又はFOUNDATION（登録商標）Fieldbusフィールド装置などのスマートフィールド装置でもありえるし、或いは、その他の所望のいかなるタイプのフィールド装置でもありうる。これらの（図１中、照合番号１６として示される)Fieldbusフィールド装置などの装置のいくつかは、コントローラ１２で実施される制御法と関連する機能ブロックなどのサブモジュール又はモジュールを格納および実行しうる。Fieldbusフィールド装置１６のうちの異なる二つに配置されうる機能ブロックは、周知の如く、一つ又は複数のプロセス制御ループを実施するために、コントローラ１２内の制御モジュールの実行と共に実行されうる。もちろん、フィールド装置１４および１６は、センサ、バルブ、トランスミッタ、ポジショナーなどのいかなるタイプの装置でありえ、I／O装置は、HART、Fieldbus、Profibusなどの所望のあらゆる通信又はコントローラ・プロトコルに適合するいかなるタイプのI／O装置でありうる。
【００３０】
さらにまた、周知の様態において、ワークステーション２０および２２の一つ又は複数は、オペレータ、システム設定エンジニア、保全要員などのユーザが工場１０内のプロセス制御ネットワークとインターフェース接続できるようにするためにユーザーインタフェース・アプリケーションを含みうる。特に、ワークステーション２２は、データベース２８、コントローラ１２又はI/O装置内の制御モジュール又はその他のルーチンと通信するために、そして、プロセス制御システムの進行中の状態と関係する情報などをはじめとする工場からの情報を取得するためにフィールド装置１４および１６並びにこれらのフィールド装置内のモジュールなどと通信するために、ワークステーション２２内のプロセッサで実行されうる一つ又は複数のユーザーインタフェース・アプリケーションを含みうる。ユーザーインタフェース・アプリケーションは、ワークステーション２０および２２の一つ又は複数に関連した表示装置上で該収集された情報を処理又は表示しうる。該収集、処理且つ又は表示された情報は、例えば、プロセス状態情報、工場内で生成された警告アラームおよび警告、保守データ、などでありうる。同様に、一つ又は複数のアプリケーションは、  工場内で実行されるモジュールの作成又は構成などの構成作業を実行するために、そして工場内における設定点又はその他の制御変数の変更などの制御オペレータの作業を実行するために、ワークステーション２２および２０に格納および実行されうる。もちろんルーチンの数およびタイプはここに記載される説明によって限定されるものではなく、また、望ましい場合は、その他の数又はタイプのプロセス制御関連ルーチンをワークステーション２０および２２内において格納および実行しうる。ワークステーション２０および２２はまた、例えば、インターネット３０、エクストラネット、バス、イーサネット（登録商標）などを介して、会社の広域ネットワーク３２ならびに工場１０の遠隔モニタリング又は工場１０との遠隔通信を遠隔位置から可能にするコンピュータシステム３４に接続しうる。
【００３１】
図１に示されるように、プロセス制御システムは３つのネットワーク層を含んでいる。第１の層(レベル１)４０はフィールド装置１４，１６とコントローラ１２の間にあり、第２の層(レベル２)４２はコントローラ１２およびワークステーション２０，２２のうちにあり、そして、第３の層(レベル３)４４は、ワークステーション２０，２２とプロセス工場１０外部のシステムとの間にある。該層４０、４２、４４の各々の通信は有線でありうる。但し、さらに詳しく後述されるように、無線ネットワークは、プロセス制御システムの３つのネットワーク層のいかなるものでも実施しうる。結果として、センサおよびアクチュエータなど、プロセス制御システム内のI／O装置のいくつか又は全ては、有線技術、無線技術又はそれの組合せを使用して、プロセス制御システムに展開し通信可能に連結しうる。例えば、有線通信は、コントローラ１２（複数）の間、ワークステーション２０，２２の間、および装置１４，１６の間で維持管理しうる一方、無線通信は、装置１４，１６およびコントローラ１２の間で第１の層４０に、コントローラ１２およびワークステーション２０，２２の間で第２の層４２に、且つ又はワークステーション２０，２２および外部システムの間で第３の層４４に確立しうる。
【００３２】
第１の層４０はプロセスを実行し、高レベルの予測性および信頼性を要求する厳しい実時間性を有する。上に示されるように、ネットワーク・プロトコルは、HART（登録商標）、Foundation Fieldbus（登録商標）、DeviceNet（登録商標）などの業界標準でありうる。第１の層４０は一般的に信頼性の高い短距離データ伝送を利用し、第１の層４０での通信は、１００バイト未満など、小型のデータパッケージ・サイズを伴う。第１の層４０での無線技術の例としてはこれらに限定されないが、ZigBee、WiFi、Bluetooth、超広帯域(UWB)など、又はその他の短距離無線技術が挙げられる。特に、第１の層４０での無線技術は、プロセス制御データを送信するための、容易に入手可能な市販の無線製品のいかなるものを含みうる。ネットワーク・プロトコルを第１の層４０での無線技術に加えて実施してもよく、又は、新しいプロセス制御標準を第１の層４０で無線通信向けに開発しうる。一実施例において、自己回復無線網目状技術などの網目状技術を第１の層４０で実施しうる。
【００３３】
第２の層４２は、構成、制御および監視を含むユーザとの対話処理をサポートする。第２の層４２のタイミング要求は、第１の層４０のタイミング要求未満であるかもしれないが、それでもなお優れた信頼性を備える。第２の層４２のネットワーク・プロトコルはプロプライエタリの（独自の仕様による）ものでも、又はイーサネット（登録商標）などの業界標準でもありうる。一般に、第２の層４２は、より長距離の伝送距離およびより大きなデータパッケージ・サイズを利用する。結果として、第２の層４２の要求条件は第１の層４０ほど厳しくないので、長距離無線送信をサポートするために、サテライト、Wi-Max（登録商標）およびその他の無線技術などの容易に入手可能な市販のプロセス制御データ送信用無線製品をこのレベルで使用しうる。距離が短めの場合にはマイクロ波やラジオも使用しうる。
【００３４】
第３の層４４は、プロセス制御システムにとって、会計、在庫、経営管理意思決定システムなどの（但し、これらに限定されない）企業システムなどのその他のシステムへのゲートウェイのようなものである。第３の層４４では、事務所内ネットワークやイントラネットなどの従来のネットワークを展開しうる。第３の層４４での通信は、プロセス制御通信にはあまり重要ではなく、様々な従来の無線技術が利用されうる。
【００３５】
プロセス制御システム内で利用される通信技術に関係なく、装置１４および１６の各々には、一つ又は複数のアクチュエータ、センサ又はその他のI/O装置が含まれうる。プロセス制御システム内の入出力データ点がプロセス制御データの供給源である場合は、I／O装置の各々が入出力データ点に対応しうる。重要なプロセス制御データは二地点間有線通信を利用して収集されうる。一方、無線網目状ネットワークなどの無線通信は、さほど重要で無いプロセス制御データを収集するためにプロセス制御システム内で展開しうる。但し、さらなる実施例において無線網目状ネットワークは、重要なプロセス制御データを収集するのに使用され、よって、プロセス制御システムの全体にわたり使用しうる。既存の有線二地点間通信を有するプロセス制御システムで、有線I／O装置を無線I／O装置と徐々に置き換えてもよく、もしくは、有線二地点間プロセス制御システムで使用されるのと同じネットワーク・プロトコルを利用など、既存プロセス制御システムにわずかな変更を加えるだけで有線通信ネットワークを無線通信ネットワークと置き換えうる。
【００３６】
図２Ａおよび２Ｂを参照するに、無線網目状ネットワークの実施例がワークステーション２０，２２およびコントローラ１２の間で第２の層４２に示されているが、当然のことながら、上記のように、無線網目状ネットワークをいつでもプロセス制御システムの全体にわたって展開しうる。特に、図２Ａの無線網目状ネットワークでは、分散型ノード間の全ての通信が無線である。一方、図２Ｂの無線網目状ネットワークでは、ワークステーション２０，２２およびコントローラ１２の間に無線接続が一つだけ存在し、ワークステーション２０および２２は有線ネットワークにより相互に接続され、コントローラ１２はワイヤレスエクスポージャ（無線通信に伴う危険への露出）を減少しより良いデータの品質を提供するように有線ネットワークにより相互に接続される。但し、当然のことながら、フィールド装置１４および１６間に網目状ネットワークおよび、コントローラ１２およびワークステーション２０，２２の間に有線ネットワークを含むなど（但し、これに限定されるものではない）、有線および無線ネットワークの異なる組合せも使用しうる。別の実施例において、ネットワークに冗長性を提供するように、プロセス制御システムの全て又は一部に展開される根底をなす有線ネットワークと共に、コントローラ１２、フィールド装置１４，１６およびワークステーション２０，２２のいかなるものの間で、無線網目状ネットワークを展開しうる。
【００３７】
プロセス制御システム内のいかなる箇所における網目状ネットワークの展開により、網目状ネットワーク内で、プロセス制御データなどの網目状ネットワークデータを送信する複数の無線プロセス制御システムノードがもたらされる。例えば、コントローラ１２およびワークステーション２０，２２間の無線網目状ネットワークでは、コントローラ１２の各々が無線プロセス制御システムノードに対応しうる。フィールド装置１４，１６およびコントローラ１２間の無線網目状ネットワークでは、フィールド装置１４，１６の各々又は関連するI／O装置の各々が、無線プロセス制御システムノードに対応しうる。プロセス制御ノードの各々が物理的なネットワークと通信しうる一方、網目状ネットワーク内の一つ又はいくつかのプロセス制御ノードが、通信ゲートウエイノードとしての機能専用に備えられうる。無線網目状ネットワーク内のゲートウエイノードは、網目状ネットワークの制御ノードの役割を果たし、コントローラ１２およびワークステーション２０，２２間又はフィールド装置１４，１６およびコントローラ１２間などの異なるネットワーク間での通信を図りうる。例えば、図２Ｂの無線網目状ネットワークに示されるように、一つ又はいくつかのコントローラ１２がコントローラ１２用のゲートウエイノードの役割を果たす。コントローラ１２用のゲートウエイノードは、ワークステーション２０，２２用のゲートウエイノードとしての役割を順じて果たす一つ又はいくつかのワークステーション２０，２２との無線通信を行う。
【００３８】
プロセス制御システム用に無線通信ネットワークを実施する場合、容易に入手可能な市販の網目状無線ネットワークなどの市販の基本的な無線ネットワークを、プロセス制御データ通信ミドルウェアが確立されうるものに加えて利用しうる。ミドルウェアはプロセス制御システムにアプリケーションプログラムインターフェイス（API）を提供する。プロセス制御システムは、伝送制約要求条件を伴うが根底をなす無線ネットワークについての知識又は認識がわずかしかないミドルウェアにプロセス制御データを送信する。言いかえれば、根底をなす網目状無線ネットワークはプロセス制御システムに透過的である。
【００３９】
図３Ａを参照するに、ミドルウェアの層状化の実施例が、データハイウェイ２４又はインターネット３０などの物理的なネットワークおよびプロセス制御システムノードに関して示されている。特に、ミドルウェアは、無線ネットワーク通信プロトコル(例えば、TCP/IP)に加えて確立される。ミドルウェアにより提供されるプロセス制御システム用APIは、初期設定、開閉、送信、受信、認識、取り消しなど、通常のプロセス制御データ通信をサポートする。ミドルウェアは、下位層にある対応機能を呼び出すことにより指令を実行し、呼出しの性能を監視する。該性能の監視は、ミドルウェアにおける一式のパラメータに取り込まれる。パラメータ値の差異は、根底をなす有線および無線ネットワークの差異についての情報を提供する。トラッキング可能なパラメータの実施例としてはこれらに限定されないが、ネットワークのノードを示すフラグ、ネットワーク接続のタイプ、メッセージ・タイムアウト値、メッセージ往復遅延、メッセージ再送回数、メッセージ・データが暗号化されているかどうかを示すフラグと暗号化のタイプ、ノードに冗長ネットワーク接続が含まれるかどうかを示すフラグ、下位レベルがメッセージ・タイムアウトを自動的に翻訳し往復のタイミング又は構成された値に基づいて再送するかどうかを示す自動メッセージのタイミング、失敗した通信又は完全性の堕落があるかどうかを示すフラグ、ライセンス情報、およびセキュリティー情報が挙げられる。上記パラメータのいくつか又は全ては構成可能でありうる。
【００４０】
実行中、ミドルウェアは、プロセス制御システムからの指令を遂行し、パラメータを維持管理する。一実施例において、ミドルウェアは、応答時間、帯域幅、パケット数、不認可のパケット数、遅延時間、コスト、および時刻に基づいた送信メディア間の選択などを考慮に入れてそれ自体を自動的に調節する。無線ネットワーク内の通信が断続的でありうるので、ミドルウェアが行う特定の機能の一つはネットワーク接続の維持管理である。構成によってだが、接続が利用可能な場合は常に、二つのノード間で接続が永久又はアドホック状態でありうる。冗長接続の場合には、ミドルウェアが一次接続とスタンバイ接続との間で切り替わりうる。また、このような切り替えはプロセス制御アプリケーションに透過的である。ミドルウェアは、伝播遅延を考慮して、又はより効率的に帯域幅を使用できるように複数のメッセージが送信待ちできるようにするために、各接続に対して可変再送およびタイムアウト時間を追加しうる。
【００４１】
ミドルウェアは、アクティブデータ伝送時、往復遅延タイミング、メッセージ送信処理、メッセージ受信処理、タイムアウトの再試行、メッセージのパック化およびアンパック化、およびその他の最適化作業（但しこれに限定されるものではない）を含む様々な作業を実行しうる。往復遅延タイミング作業では、接続を確立する際、初期の往復遅延が同期要求と同期応答間の時間に基づく。メッセージの送信と確認応答の受信との間の遅延を測ることにより、一定の時間が経つと往復遅延は更新されるようになっている。接続の受信側に初期値を通信するため、且つ接続の両端を現在値が一致するように維持するために、往復遅延値がメッセージヘッダに追加される。
【００４２】
メッセージ送信処理作業では、遠隔接続が複数の待機可能送信メッセージをサポートする能力を有するはずである。時間枠（window）パラメータは特定の時点で待機可能メッセージ数の制限を定義しえ、メッセージ送信機能をペンディングメッセージ・キュー（待ち行列）上の全てのメッセージを時間枠（window）限界数まで送信するものに変更し、最後に送信されたメッセージだけに確認応答を依頼し、そして、前のメッセージの確認応答を待っている間にキューした（待ち行列に加わった）送信メッセージをトリガするためのタイマーを追加しうる。
【００４３】
受信メッセージ処理作業については、メッセージを認識時、送信時間値が、受信されたメッセージから確認応答メッセージにコピーされうる。これは往復時間を計算するのに使用され、確認応答が認識されたメッセージに関連するものであることを認証するための機構を提供しうる。不正なメッセージが受信されると、この時点まで受け入れられていたメッセージの確認応答が返送されうる。これは、既に受信済みだがまだ認識されていないメッセージが不要に再送信されることを防ぐ。確認応答が受信されると、送信時間値が、認識されているメッセージの送信時間値と照合される。該時間が一致すると、往復時間は往復時間値に平均化されうる。
【００４４】
再送およびタイムアウト作業については、複数の送信待機メッセージをサポートするために、各メッセージがタイムアウト値を備えていなければならない。メッセージは、認識されるごとに、適切な時間にタイムアウトされることになっているメッセージ以外は、確認応答時間キューから取り除かれる。確認応答は複数のメッセージを認識しうる。認識されているシーケンス番号に先行する時間枠（window）内のメッセージも全て認識され、再送信するキューから取り外される。時間枠（window）に含まれていないシーケンス番号とメッセージの確認応答が無視されうる。再送信キューの管理は、異なる時間に送信された複数組のメッセージをタイムアウトする処理を取り扱う。各メッセージにはタイムアウトと考慮される前に再送信キューにとどまることができる一定の時間が与えられている。再送値は、設定されたタイムアウト又は往復遅延に基づきうる。リンクに対するタイムアウト値は、リンクの再送数に基づいてもよく、その場合、再送回数はリンクによって設定可能でありうる。
【００４５】
メッセージのパック化およびアンパック化作業では、遠隔接続の所定の帯域幅をより効率的に利用するために、できるだけ多くの情報を、各パケットにパック化しうる。これは、キューされることになっているサイズの小さいメッセージのいくつかがメッセージの認識又は時間枠（window）が開くのを待つことがよくある場合に、特に有益となりうる。これを達成するために、二つ以上のメッセージを一つのメッセージ・バッファに嵌めることができる場合は、サイズの大きなメッセージを割り振り、該バッファに嵌まる利用可能なメッセージの全てを大きなバッファにコピーしうる。パック化の結果一つ以上のメッセージを含むメッセージが受信されると、新しく受信されたメッセージが割り振られ、パック化されたメッセージからデータが処理すべき個々のメッセージ・バッファにコピーされる。単一のメッセージに含まれる全てのメッセージは、パック化されたメッセージに含まれる前回のシーケンス番号の単一の確認応答により認識されうる。
【００４６】
ミドルウェア層はさらに、多くの付加的な種類の最適化を可能にしうる。いくつかのアプリケーションが同じデータを依頼すると、同じデータに関する複数の依頼が無線リンクを通じて送信されうる。サテライト又はモデムなど、遅延送信メディアを使用する遠隔ネットワーク接続については、実行時データが、通信リンクを通じてネットワークの遠隔側に収集されてその反対側に分散されうる。またこれによって、ネットワークを通して送信されるメッセージのトラフィック量を減らしうる。その後、遠隔のアプリケーションは、依頼の代わりにローカルのミドルウェアから、および通信リンクを通じて、実行時データを読み出しうる。
【００４７】
上記の開示はプロセス制御システム内の無線網目状ネットワークの実施および展開を記載しているが、無線網目状ネットワークは、プロセス制御システムの外部においても、全体又は部分的に展開しうる。例えば、網目状ネットワークは、典型的な従来の有線ネットワークでは受け入れが悪い又はアクセスができない区域において展開しうる。さらに、網目状ネットワークは、コストの関係上、典型的な従来の有線ネットワークを用いて収集する方法を利用できないような、又は、それ以外の場合はプロセス制御システムによりアクセスできないような、さほど重大で無いプロセス制御データ又は補助データを収集するために展開しうる。補助データは、プロセス制御に無関係であるがプロセス制御システムの内部から補助データにアクセスする際にユーザにとって役立ちうるデータ（例としては、制御室の電灯スイッチ、原料価格、天気予報などを含むがこれに限定されるものではない）を含みうる。しかしながら、プロセス制御システムはそれが読解できるI/O装置とのみ通信できるので、網目状ネットワーク内の無線I/O装置から生成された網目状ネットワークデータは、それが重要なプロセス制御データ、さほど重大で無いプロセス制御データ、補助データ、などであるかに関係なく、あたかも該網目状ネットワークデータがプロセス制御システムにネーティブ対応のプロセス制御データかのようにプロセス制御システムに提供されるはずである。このことは、制御システム自体の一部としてプロセス制御システム内で展開する網目状ネットワークにもさらに適用しうる。言いかえれば、適切なインターフェースは、網目状ネットワークからの網目状ネットワークデータをプロセス制御システムにマージする。特に、網目状ネットワークデータは、あたかも該網目状ネットワークデータがプロセス制御システムにネーティブ対応のプロセス制御データかのようにプロセス制御システムにおいて現われるように、プロセス制御システム１０に提供されるべきである。網目状ネットワークおよび対応する網目状構成素子が開示され、且つさらに開示されることになっているが、当然のことながら、異なる無線技術および異なる無線ネットワークを、無線網目状ネットワークの代わりに利用してもよく、また、プロセス制御システムおよびその他の無線ネットワーク間の通信をここに記載される方法および機器により図りうる。
【００４８】
図４を参照するに、網目状ネットワーク１０２とプロセス制御システム１０４間の通信を図るための網目状サーバ１００の実施例が示されている。網目状サーバ１００は、プロセス制御システムと無線データをマージするためにソフトウェアパッケージを提供し、またその逆も同様である。網目状サーバ１００は、単一のサーバ又はコンピュータ、或いは、サーバ又はコンピュータのクラスターとして提供されうる。網目状ネットワーク１０２が一つ、およびプロセス制御システム１０４が一つ備えられた状態で示されているが、網目状サーバ１００は、複数の網目状ネットワークおよび一つ又は複数のプロセス制御システム間の通信を図るのにも使用されうる。さらに、以下の開示は主として無線網目状ネットワーク１０２からプロセス制御システム１０４に網目状ネットワークデータをマージすることに関与するが、当然のことながら、網目状サーバ１００は、プロセス制御システムから無線網目状ネットワーク１０２にプロセス制御情報を通信することも図りうる。
【００４９】
図４に見られるように、網目状サーバ１００は、ワイヤレス通信回線を介して網目状ネットワーク１０２に通信可能に連結される。これは、ワイヤレス受信器およびトランスミッタを含む市販の容易に入手可能な無線通信製品を使用して達成されうる。当然のことながら、無線網目状ネットワーク１０２は、各ノードが最も近いノード又は複数のノードにだけ送信する必要があるように相互接続されうる複数のノードを有する非集中型のネットワークである。無線網目状ネットワーク１０２は、いかなるノードの機能が停止した場合、又は無線ネットワーク内のいかなる通信リンクが劣化又は故障した際には簡単に修理できるような、比較的低価格であるがロバスト(頑強)な無線ネットワークを提供する。さらにまた、無線網目状ネットワークは、さらなる別のノードおよび入出力データ点を含むようにも簡単に展開しうる。
【００５０】
各ノードは、情報を生成しプロセス制御システム１０４からの指示などの情報を受信する一つ又は複数のI／O装置に対応しうる。各入出力データ点が無線網目状ネットワーク１０２からの情報源である場合、各ノードは一つ又は複数の入出力データ点に対応しうる。例えば、網目状ネットワーク内の各I／O装置は、網目状ネットワーク内の入出力データ点に対応しうる。中央制御コンピュータなどの中央制御ノードは、網目状ネットワークノードを制御するために網目状ネットワーク１０２内に提供されうる。中央制御ノードは、網目状ネットワークデータを入出力データ点から網目状サーバ１００に通信するために、網目状ネットワーク用の通信ゲートウエイノードとしての役割を果たしうる。そして、網目状ネットワーク１０２内の各ノードは、その他のノードから中央制御ノードにデータを送信するために中継器として機能しうる。但し、網目状ネットワークデータ自体を収集又は提供するために、中央制御ノードが必ずしもI/O装置に対応しなければならないというわけではない、ということをここに述べておく。
【００５１】
上に開示されるプロセス制御システム１０又はその他のプロセス制御システムの実施形態でありうるプロセス制御システム１０４は、プロセス制御(OPC)又は他のプロセス制御インターフェース用にオブジェクトのリンクと埋め込み（OLE）をサポートしうる。OPCはプロセス制御システム１０４内で、フィールド装置１４、１６などのエンティティ用に共通のプロセス制御インターフェースを提供する。プロセス制御システム１０４は、OPC通信リンクなどの通信リンクを介して網目状サーバ１００に通信可能に連結されうる。特に、プロセス制御システム１０４は、網目状サーバ１００と通信するOPCサーバ(図示せず)を含みうる。図４に示されるように、網目状ネットワーク１０２の一部は、プロセス制御システム１０４と同じ区域において展開してもよく、また、プロセス制御システム１０４と同じデータを収集するようにもしうる。とはいえ、プロセス制御システムの入出力データ点に対して冗長性を提供する入出力データ点を含む網目状ネットワーク１０２は、プロセス制御システム１０４に網目状ネットワークデータをマージするために、網目状サーバ１００を利用する。
【００５２】
データ点プレースホルダ（data point placeholder）は、プロセス制御システム１０４内で網目状ネットワーク１０２内の各入出力データ点に対して構成され、プロセス制御システム１０４内で定義される、特に、ユーザは、自分がプロセス制御システム１０４にマージしたい網目状ネットワーク１０２の各入出力データ点に対して各データ点プレースホルダをプロセス制御システム１０４において構成しうる。データ点プレースホルダは、網目状ネットワーク１０２における入出力データ点とは対照的に、あたかもプロセス制御システム１０４にネーティブ対応の入出力データ点かのようにプロセス制御システム内で処理される。データ点プレースホルダは、網目状ネットワーク１０２内の入出力データ点用に独自の識別特性を提供し、該対応する入出力データ点からの網目状ネットワークデータのためにプロセス制御システム内の場所を確保する。言いかえれば、データ点プレースホルダは、プロセス制御システムに新しい入出力データ点の確立することなく、また、プロセス制御システムが網目状ネットワークの存在（ましては入出力データ点の存在を）認識していることを必要とせずに、網目状ネットワーク１０２の入出力データ点からの網目状ネットワークデータをプロセス制御システム内で参照できるようにする手段を提供する。
【００５３】
データ点プレースホルダの独自の識別特性により異なる入出力データ点を区別できる。例えば、独自の識別特性は、ファン(例えば、スイッチ)用のオン／オフ・データを生成するI／O装置に入出力データ点が対応し且つ入出力データ点からの網目状ネットワークデータがスイッチからのオン／オフ・データである場合に、ファンXYZ用のスイッチ(例えば、「on_XYZ」)などの無線網目状ネットワーク１０２内の構成部分の名称を指定しうる。さらに後述されるように、この網目状ネットワークデータは、プロセス制御システム１０４において順じて該当するデータ点プレースホルダ(例えば、「on_XYZ」)にデータを提供する網目状サーバ１００に提供される。その後、データ点プレースホルダは、必ずしもプロセス制御システム１０４がデータの供給源を認識しなくても、あたかもプロセス制御システムの入出力データ点かのようにプロセス制御システム１０４内で処理されうる。結果として、網目状ネットワークデータは、プロセス制御システム１０４にネーティブ対応のプロセス制御データとして扱われうる。さらに、プロセス制御システムは、以下さらに説明されるように、網目状サーバ１００を介して無線網目状ネットワーク１０２における入出力データ点に、指示又は依頼などプロセス制御データを提供するためにデータ点プレースホルダを使用しうる。但し、網目状ネットワーク１０２からのデータ値は、プロセス制御システム１０４からのプロセス制御データと比較して、プロセス制御システム１０４にとっての実時間ではないかもしれないことを述べておく。しかしながら、それでも使用されうる網目状ネットワークデータの例としてはこれに限定されるものではないが、構成データ、表示データ、アラーム/イベント・データ、診断データなどが含まれ、網目状ネットワークデータは、制御システムにおいてツール又はツールセットを介して使用されうる。さらに、網目状ネットワークデータはプロセス制御システム１０４においてプロセス制御を向上させるために採用されうる。
【００５４】
網目状サーバ１００は、構成１０６、網目状サービス１０８および網目状インターフェース１１０を含む。網目状ドライバ１１２は、網目状ネットワーク１０２により発行され、網目状サーバ１００に提供されうる。網目状ドライバ１１２は、網目状ネットワーク１０２内に存在すると仮定されてもよく、また、異なる網目状ネットワーク１０２は異なるドライバをサポートしうる。網目状サーバ１００は、網目状ドライバ１１２を通じて網目状ネットワーク１０２にアクセスし、且つ、プロセス制御インターフェースを通して（例えばOPCを通じて）プロセス制御システム１０４にアクセスする。網目状サーバ１００は、よって、網目状ネットワーク１０２およびプロセス制御システム１０４の間でインターフェース接続するためのソフトウェアを提供する。さらに後述されるように、網目状サーバ１００が、根底をなす網目状ネットワーク１０２のプロセス制御システムとしてプロセス制御システム１０４の使用を図るようにしてもよい。
【００５５】
構成１０６は、網目状サーバ１００のメモリ又はデータベース内のファイルに格納され、XMLデータファイルとして提供されうる。構成１０６は、プロセス制御システムデータ点プレースホルダおよび網目状ネットワーク入出力データ点間のデータ点マップのリストを含んでいる。特に、各データ点マップは、どのデータ点プレースホルダがどの入出力データ点に対応するかを識別する。データ点マップはまた、OPCで定義されるデータ属性（タイムスタンプ、品質などの属性を含むがこれに限定されるものではない）の出所がどこかも定義する。
【００５６】
異なるデータ点マップは、入出力データ点の異なるグループ又はデータ点プレースホルダの異なるグループに対して提供されうる。例えば、データ点マップは、入出力データ点が属しうる網目状ネットワーク１０２、又はデータ点プレースホルダが属しうるプロセス制御システムに応じて定義されうる。或いは、網目状ネットワーク１０２内のエンティティおよび対応する入出力データ点は、位置、更新頻度又は機能などの論理的な組分けに応じてグループ化しうる。プロセス制御システムに展開した網目状ネットワーク１０２のエンティティには、ループ、サブユニット、ユニット、区域又はその他のプロセス制御エンティティなどの装置且つ又は設備のグループが含まれうる。要するに、異なるデータ点マップは、各ループ、サブユニット、ユニット、区域又はその他の論理的な組分けのデータ点マップなどの網目状ネットワーク１０２内の各エンティティに対して提供されうる。
【００５７】
さらに、どのくらいの頻度で網目状ネットワークデータが網目状ネットワーク１０２から読み出される必要があるか、網目状サーバ１００に更新される必要があるか、およびプロセス制御システム１０４に提供される必要があるか、を指示する更新期間が構成１０６には含まれている。異なる更新期間が、異なるデータ点マップに対して提供されうる。例えば、いくつかの入出力データ点からの網目状ネットワークデータは、その他の入出力データ点からの網目状ネットワークデータよりも頻繁に、プロセス制御システム１０４で更新される必要がありうる。プロセス制御システムOPCサーバと接続するために必要な情報を提供するために、構成１０６と共に接続情報が提供されうる。
【００５８】
網目状サービス１０８は通信リンクを介してプロセス制御システム１０４と通信する。上記のように、OPC通信リンクは、直接プロセス制御システム１０４にデータを書き込む又はそれからデータを読み出すために網目状サービス１０８がプロプライエタリの又は非公開のプロセス制御システム・アプリケーションプログラムインターフェイス（API）を発動するところのプロプライエタリのリンクと置き換えうるが、通信リンクにはOPC通信リンクを使用しうる。この場合、構成１０６は、タイムスタンプや品質などのデータの属性をどのように取り扱うかを示しうる。網目状サービス１０８は、網目状インターフェース１１０に対して機能の呼出しを行う。ここにおいて、機能の呼出しは、網目状ネットワーク１０２からデータを読み込む依頼、又は網目状ネットワーク１０２に対する書込データでありうる。網目状サービス１０８がWindows（登録商標）ワークステーションにて実行されると、網目状サービス１０８はWindows（登録商標）サービスとして実行されうる。
【００５９】
網目状インターフェース１１０は、網目状ネットワーク１０２にアクセスするインターフェースとして機能する。網目状インターフェースは、網目状サービス１０８および網目状ネットワーク１０２間の呼出しをマーシャリングする責任を持つ。網目状インターフェース１１０は網目状サービス１０８から依頼を受信し、網目状ドライバ１１２に依頼する。網目状インターフェース１１０はさらに、該依頼を網目状ドライバAPIにより可読な依頼に翻訳する。
【００６０】
一実施例において、網目状インターフェース１１０は、網目状サービス１０８用に一式の均一化されたAPIを提供し、網目状ネットワーク１０２からデータにアクセスするために網目状ドライバ１１０に呼出しをかける。異なるAPIは、網目状サーバ１００とインターフェース接続する各網目状ネットワーク１０２(又は各網目状ドライバ１１２)の網目状インターフェース１１０により提供又は発動されうる。別の実施例において、網目状インターフェース１１０は、網目状ネットワークにアクセスするために共通インターフェーススとして機能する統合無線インターフェーススとして提供されうる。また、共通インターフェースは、いかなる第三者クライアントのデータ供給源として機能しうる。共通インターフェースス用のAPIは、プロセス制御システムの動作環境に最も良く適合するように定義されうる。例えば、網目状インターフェース１１０は共通インターフェーススとしてOPCを使用しうる。また別の実施例において、網目状サービス１０８および網目状インターフェース１１０は統合インターフェースとして提供されうる。
【００６１】
作動中、網目状サービス１０８は構成１０６を読み込み、通信リンクによりプロセス制御システムに接続する。網目状サービス１０８は、構成１０６からのデータ点マップを使用して、網目状ネットワーク１０２内のマップ解除された入出力データ点のいかなるものに対してプロセス制御システム１０４内でデータ点プレースホルダを作成しうる。網目状サービス１０８はさらに、網目状インターフェース１１０の網目状ドライバ１１２を介して網目状ネットワーク１０２にアクセスする。網目状ネットワーク１０２と通信するために、網目状サービス１０８は、網目状インターフェース１１０に対して機能呼出しを行う。網目状インターフェース１１０は網目状サービス１０８から依頼を受信して、網目状ドライバ１１２に依頼する。特に、網目状インターフェース１１０は網目状サービス依頼を、網目状ドライバAPIにより可読な依頼に翻訳する。言いかえれば、網目状インターフェース１１０は、網目状サービス１０８および網目状ネットワーク１０２間の呼出しをマーシャリングする。
【００６２】
網目状ネットワーク１０２における各入出力データ点、および各データ点マップについては、網目状サービス１０８が、中央制御ノードを介して網目状ネットワーク１０２から例えば網目状ネットワークデータを読み込む。それゆえ、網目状サーバ１００は、（網目状ネットワーク１０２内の入出力データ点のいくつか又は全てを含む）網目状ネットワーク１０２内のエンティティのいくつか又は全ての網目状ネットワークデータを受信しうる。また、各データ点マップが異なる網目状ネットワークに対応しうるので、各データ点マップ用に網目状ネットワークデータを読み込むことは、複数の無線網目状ネットワーク用に網目状ネットワークデータを読み込むことにつながりうる。但し、当然のことながら、入出力データ点により生成された網目状ネットワークデータは、例えばデータ点プレースホルダからの（よって網目状ネットワークにおける特定の入出力データ点からの）網目状ネットワークデータに関するプロセス制御システム１０４からの依頼に応答して個々に読み出されうる。
【００６３】
データ点マップを使用して、各網目状ネットワークデータの単位体が、網目状ネットワークデータを提供した入出力データ点と、入出力データ点に対応するプロセス制御システム１０４におけるデータ点プレースホルダとの間でマップされる。その後、マップされた網目状ネットワークデータは、入出力データ点に対応するプロセス制御システム１０４のデータ点プレースホルダに書き込まれる。一実施例において、網目状ネットワークデータを実時間で提供する際のいかなる遅延を最小限にするために、該データを、網目状ネットワーク１０２から読み出して、直ちにプロセス制御システム１０４のOPCサーバにOPCを通じて書き込みうる。
【００６４】
プロセス制御システム１０４にデータを書き込んだ後に、網目状サービス１０８は設定された時間休止状態となり、その後、該網目状サービス１０８は、網目状ネットワーク１０２およびプロセス制御システム１０４間の読込み／書込み操作を繰り返しうる。上記のように、読込み書込み操作は、構成１０６において定義される更新期間により指示されうる。
【００６５】
網目状ネットワークデータがプロセス制御システム１０４のデータ点プレースホルダに書き込まれる時、プロセス制御システムは、データ点プレースホルダをプロセス制御システム１０４内の入出力データ点として扱い、また、網目状ネットワークデータは、プロセス制御システム１０４にネーティブ対応のプロセス制御データとしてプロセス制御システム１０４内に提供される。結果として、網目状ネットワーク１０２およびその中の入出力データ点はプロセス制御システム１０４に透過的である。ユーザは、診断ルーチン、プロセス制御操作、保守ルーチン、ビジネス機能、分析ルーチンおよび同種のものを含む（但しこれに限定されるものではない）いかなるプロセス制御システムツール又はツールセットを使用して、プロセス制御システム環境内の網目状ネットワークデータを管理できる。
【００６６】
プロセス制御システム１０４に網目状ネットワークデータを提供することに加えて、網目状サーバ１００は、網目状ネットワーク１０２内の入出力データ点に、命令依頼などのプロセス管理情報を提供するのに使用されうる。特に、プロセス制御システム１０４から網目状ネットワーク１０２にデータを書き込むために構成１０６には指標を備えうる。そして、網目状サービス１０８は、プロセス制御インターフェースを通してプロセス制御データを読出し、且つ網目状ドライバ１１２にデータを書き込みうる。例えば、網目状サービス１０８は、OPCなどのプロセス制御インターフェースを介してプロセス制御システムからプロセス制御データを受信しうる。プロセス制御データは、ファンXYZをONにする命令を含みうる。ファンXYZのスイッチの入出力データ点に対応するプロセス制御システム１０４のデータ点プレースホルダ(例えば、「on_XYZ」)を使用して、プロセス制御システム１０４は、入出力データ点としてデータ点プレースホルダを使用して命令を発行してもよく、そして命令は網目状サーバ１００により読出される。構成１０６からのデータ点マップを使用して、網目状サービス１０８は、プロセス制御システムのデータ点プレースホルダと、網目状ネットワーク１０２の対応する入出力データ点との間でプロセス制御データをマップする。例えば、網目状サービス１０８は、データ点プレースホルダ「on_XYZ」と、ファンXYZのスイッチのI／O装置に対応する無線ノードとの間で「ON」命令をマップしうる。網目状ネットワーク１０２との通信は、上記のように確立されうる。また、マップされたプロセス制御データは網目状ドライバ１１２を介して網目状ネットワーク１０２に書き込まれうる。
【００６７】
網目状サービス１０８およびプロセス制御システム１０４間のOPCリンクが、プロプライエタリのリンクと交換され、プロセス制御システムインターフェースが非公開のプロセス制御システムAPIを利用する場合、上記のように、網目状サービス１０８は、直接に網目状ネットワーク１０２からプロセス制御システム１０４に網目状ネットワークデータを読み込むように、また特に、直接に網目状ネットワーク１０２からプロセス制御システム１０４のデータ点プレースホルダに網目状ネットワークデータを書き込むように、非公開プロセス制御システムAPIを発動しうる。同様に、読込み／書込み操作は、直接プロセス制御システム１０４から網目状ネットワーク１０２に実行されうる。
【００６８】
さらにまた、網目状サーバ１００を使用して、プロセス制御システム１０４が、根底をなす網目状ネットワーク１０２用の純制御システムとして使用されうる。これは、網目状ネットワーク１０２がプロセス制御システム１０４の全て又は一部として使用される場合（例えば、プロセス制御システム内の有線I／O装置を徐々に置き換える場合）に特に有用となりうる。一般に、プロセス制御システムは、構成素子、コントローラ、設備、フィールド装置などのためのセンサ、アクチュエータなどのプロセス制御システム内のエンティティのための様々なI／O装置を含んでいる。各I／O装置は、プロセス制御システムソフトウェア内の入出力データ点に対応しうる。但し、網目状サーバ１００を使用することにより、いかなる入出力データ点無しに、プロセス制御システムソフトウェアを展開しうる。この場合、データ点プレースホルダが入出力データ点の代わりに使用される。
【００６９】
結果として、プロセス制御システム１０４の全体又は一部分に展開される無線網目状ネットワークは、プロセス制御データを収集し網目状サーバ１００を介してプロセス制御システム１０４にプロセス制御データを提供するのに使用されうる。プロセス制御システム１０４は、データ点プレースホルダを、無線網目状ネットワーク１０２内の入出力データ点用に使用しうる。そして、上記のように、プロセス制御システムソフトウェアは、入出力データ点の代わりにデータ点プレースホルダだけを利用しうる。プロセス制御システム１０４（その中のアプリケーションおよびアルゴリズムを含む）は、コントローラ１２やフィールド装置１４，１６などのプロセス制御システム１０４の物理的な一部の操作（プロセス制御システム１０４においてエンティティを制御、通信、もしくはそれと交信することを含む）を図るために、データ点プレースホルダを、プロセス制御システム１０４にネーティブ対応の入出力データ点として使用する。
【００７０】
前記において本発明による異なる実施形態が数多く記述されているが、当然のことながら、本発明の範囲は、本特許の請求項に記載される言葉により定義される。当該の詳細な説明は、代表的なものとしてのみ解釈されるべきものであり、また、考えうる全ての実施形態を記載することは、不可能でないとしても現実的でないことから、考えうる全ての実施形態の説明を含んでいない。現存する技術又はなお本発明を定義する特許請求の範囲に含まれる本特許出願後に開発される技術のいずれかを用いて、別の実施形態をその他数多く実施することが可能である。
【００７１】
したがって、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、ここに記載される技法と構造により多種多様の改造および変形が可能である。よって、当然のことながら、ここに記載される方法と装置は実施例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】処理工場において実施される設備および指示の階層構造の実施例を表示する処理工場の概略図である。
【図２Ａ】プロセス制御システムにおいて展開される無線ネットワークの概略図である。
【図２Ｂ】プロセス制御システムにおいて展開される無線ネットワークの概略図である。
【図３Ａ】プロセス制御システムのノードおよび無線ネットワークを利用するプロセス制御システム内の物理的なネットワークに関するミドルウェアの層状化を表すブロック図である。
【図３Ｂ】プロセス制御システムのノードおよび無線ネットワークを利用するプロセス制御システム内の物理的なネットワークに関するミドルウェアの層状化を表すブロック図である。
【図４】プロセス制御システムおよび無線ネットワーク間の通信を図るための代表的なサーバのブロック図である。
【図１】
2008102924.tif 000003
【図２Ａ】
2008102924.tif 000004
【図２Ｂ】
2008102924.tif 000005
【図３Ａ】
2008102924.tif 000006
【図３Ｂ】
2008102924.tif 000007
【図４】
2008102924.tif 000008