(57)【要約】【課題】プログラマブル制御論理を分散する方法を提供する。【解決手段】プログラマブル制御論理スキームの実質的に全てをフィールドデバイス内に埋め込む。プログラマブル制御論理スキームの少なくとも一部の実行を容易にするように構成されたファームウェアを含むフィールドデバイスのインターフェースがフィールドデバイス内に埋め込まれる。プログラマブル制御論理スキームは、実質的に当該ファームウェア内に含まれる。フィールドデバイスが、埋め込み型のアクチュエータインターフェースモジュールと埋め込み型のセンサインターフェースモジュールとをやはり含むセンサアクチュエータ制御ネットワーク（ＳＡＣ  Ｎｅｔ）の少なくとも一部を形成する。モジュールのそれぞれは、そのモジュールの中に埋め込まれたフィールドデバイスのインターフェースのうちの少なくとも１つを含む。【選択図】図１
2008159052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラマブル制御論理を分散する方法であって、前記方法は、少なくとも１つのプログラマブル制御論理スキームの実質的に全てを少なくとも１つのフィールドデバイス内に埋め込むことを含む、方法。
【請求項２】
少なくとも１つのプログラマブル制御論理スキームの実質的に全てを少なくとも１つのフィールドデバイス内に埋め込むことは、
複数のフィールドデバイスを提供することと、
前記複数のフィールドデバイスのそれぞれにファームウェアを埋め込むことと、
少なくとも１つのプログラマブル論理制御スキームを前記ファームウェアにダウンロードすることと
を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記複数のフィールドデバイスのそれぞれに少なくとも１つのネットワーク通信インターフェースデバイスを提供することであって、前記少なくとも１つのネットワーク通信インターフェースデバイスは、
少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）トランシーバと、
少なくとも１つのツイストペアポータルと、
少なくとも１つの同軸ケーブルポータルと、
少なくとも１つの光ファイバポータルと、
少なくとも１つの極超短波（ＵＨＦ）トランシーバと、
少なくとも１つの赤外線（ＩＲ）トランシーバと、
少なくとも１つのマイクロ波トランシーバと
のうちの少なくとも１つを含む、少なくとも１つのネットワーク通信インターフェースデバイスを提供することと、
前記少なくとも１つのネットワーク通信インターフェースデバイスを、前記ファームウェアと、前記複数のフィールドデバイスのそれぞれに関するＥＥＰＲＯＭとのうちの少なくとも一方とデータ通信で結合することと、
関連するネットワーク通信インターフェースデバイスを介して複数のフィールドデバイスを互いにデータ通信で結合することと、
前記関連するネットワーク通信インターフェースデバイスを介して前記複数のフィールドデバイスのそれぞれの間で運転データを送信および受信することと
をさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
プログラマブル制御論理スキームの少なくとも一部の実行を容易にするように構成されたファームウェアを含む、フィールドデバイス内に埋め込まれたフィールドデバイスのインターフェースであって、前記プログラマブル制御論理スキームは実質的に前記ファームウェアに含まれる、フィールドデバイスのインターフェース。
【請求項５】
前記ファームウェアの少なくとも一部は、前記プログラマブル制御論理スキームの少なくとも一部、および通信インターフェーススキームの少なくとも一部を実行するように構成される請求項４記載のフィールドデバイスのインターフェース。
【請求項６】
少なくとも１つの埋め込み型のアクチュエータインターフェースモジュールと、
少なくとも１つの埋め込み型のセンサインターフェースモジュールと、
少なくとも１つの埋め込み型のヒューマンインターフェースデバイスと、
少なくとも１つの通信インターフェースモジュールと
のうちの少なくとも１つをさらに含む請求項４記載のフィールドデバイスのインターフェース。
【請求項７】
前記ファームウェアと、少なくとも１つの追加的なネットワーク通信インターフェースデバイスとのうちの少なくとも１つとデータ通信で結合された少なくとも１つのネットワーク通信インターフェースデバイスをさらに含み、前記ネットワーク通信インターフェースデバイスのそれぞれは、
少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）トランシーバと、
少なくとも１つのツイストペアポータルと、
少なくとも１つの同軸ケーブルポータルと、
少なくとも１つの光ファイバポータルと、
少なくとも１つの極超短波（ＵＨＦ）トランシーバと、
少なくとも１つの赤外線（ＩＲ）トランシーバと、
少なくとも１つのマイクロ波トランシーバと
のうちの少なくとも１つを含む請求項４記載のフィールドデバイスのインターフェース。
【請求項８】
少なくとも１つの埋め込み型のアクチュエータインターフェースモジュールと、少なくとも１つの埋め込み型のセンサインターフェースモジュールとを含むセンサアクチュエータ制御ネットワーク（ＳＡＣ  Ｎｅｔ）であって、前記モジュールは前記モジュールに埋め込まれたフィールドデバイスのインターフェースを含み、前記インターフェースはプログラマブル制御論理スキームの少なくとも一部の実行を容易にするように構成されたファームウェアを含み、前記プログラマブル制御論理スキームは実質的に前記ファームウェアに含まれる、センサアクチュエータ制御ネットワーク（ＳＡＣ  Ｎｅｔ）。
【請求項９】
少なくとも１つの外部電源に電気的に結合された少なくとも１つの電力供給装置と、
少なくとも１つの独立した内蔵型の電源と、
少なくとも１つの埋め込み型のヒューマンインターフェースデバイスと、
少なくとも１つの通信インターフェースモジュールと
のうちの少なくとも１つをさらに含む請求項８記載のＳＡＣ  Ｎｅｔ。
【請求項１０】
前記ファームウェアと、少なくとも１つの追加的なネットワーク通信インターフェースデバイスとのうちの少なくとも１つとデータ通信で結合された少なくとも１つのネットワーク通信インターフェースデバイスをさらに含み、前記ネットワーク通信インターフェースデバイスのそれぞれは、
少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）トランシーバと、
少なくとも１つのツイストペアポータルと、
少なくとも１つの同軸ケーブルポータルと、
少なくとも１つの光ファイバポータルと、
少なくとも１つの極超短波（ＵＨＦ）トランシーバと、
少なくとも１つの赤外線（ＩＲ）トランシーバと、
少なくとも１つのマイクロ波トランシーバと
のうちの少なくとも１つを含む請求項８記載のＳＡＣ  Ｎｅｔ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して論理制御に関し、より具体的には埋め込み型のプログラマブル論理制御およびインターフェース通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの知られている分散プログラマブル論理制御システムは、複数のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、または分散制御システム（ＤＣＳ）を含むがこれに限定されないその他のプロセッサベースの構成もしくはスキームを含む。通常、ＰＬＣベースの分散プログラマブル論理制御システムは、ハードウェアコンポーネントおよびソフトウェアコンポーネントを両方有する。そのようなＰＬＣベースの分散制御システムのうちの多くは、例えば単一のコンポーネント、小さなプロセス、またはサブシステムを制御するためなど、工場の生産現場の独立した部分を管理するために使用される。ＰＬＣは、機器、デバイス、システム、およびプロセスの協調した制御を提供するために、拡大した産業用制御システムの応用においても使用される。概して、ＰＬＣは、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、Ｉ／Ｏ接続端子を有する複数の入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュールとを含む。通常、ＰＬＣは、ＰＬＣに入力を提供するセンサ、スイッチ、および計測デバイスを含むがこれらに限定されない入力フィールドデバイスに接続される。概して、そのようなＰＬＣは、フィールド機器またはその他の制御される要素を制御するためのリレー、ソレノイド、およびその他の形態の出力を含むがこれらに限定されない出力フィールドデバイスにも接続される。
【０００３】
そのような論理制御システムに対する要件の少なくとも一部は、短い待ち時間（感知された入力に対する比較的速い応答）と、ロバストで信頼できる制御と、監視制御データ収集（ＳＣＡＤＡ）のための通信（広域ネットワークまたはＷＡＮを含む）と、モジュール形式およびオープンエンドな成長と、低コストの制御ソリューションとを含むがこれらに限定されない。知られているスキームの多くはこれらの要件の少なくとも一部を満足するが、そのようなシステムはこれらの要件の全てを十分に満足するようには構成されない。
【特許文献１】米国特許第６４６９６２９（Ｂ１）号公報
【特許文献２】米国特許第４９１８６９０号公報
【特許文献３】米国特許第５２９７２５７号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／００８５９２８（Ａ１）号公報
【特許文献５】米国特許出願公開第２００３／００６６８９７（Ａ１）号公報
【特許文献６】国際公開第０３／０６１１７５（Ａ２）号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、プログラマブル制御論理を分散する改良された方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、プログラマブル制御論理を分散する方法が提供される。方法は、少なくとも１つのプログラマブル制御論理スキームの実質的に全てを少なくとも１つのフィールドデバイス内に埋め込むことを含む。
【０００６】
別の態様において、フィールドデバイスのインターフェースが提供される。プログラマブル制御論理スキームの少なくとも一部の実行を容易にするように構成されたファームウェアを含むインターフェースがフィールドデバイス内に埋め込まれる。プログラマブル制御論理スキームは、実質的に当該ファームウェア内に含まれる。
【０００７】
さらなる態様において、センサアクチュエータ制御ネットワーク（ＳＡＣ  Ｎｅｔ）が提供される。ネットワークは、少なくとも１つの埋め込み型のアクチュエータインターフェースモジュールと、少なくとも１つの埋め込み型のセンサインターフェースモジュールとを含む。モジュールは、当該モジュールに埋め込まれたフィールドデバイスのインターフェースを含む。インターフェースは、プログラマブル制御論理スキームの少なくとも一部の実行を容易にするように構成されたファームウェアを含む。プログラマブル制御論理スキームは、実質的に当該ファームウェア内に含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、例示的なアクチュエータインターフェースモジュール１００の構成図である。例示的実施形態において、モジュール１００は回路カードである。代替として、モジュール１００は、本明細書において説明されるモジュール１００の動作を容易にする任意の構成を有する。モジュール１００は、少なくとも１つの埋め込み型のコントローラ１０２を含む。コントローラ１０２はファームウェア１０４を含む。ファームウェア１０４は、モジュール１００に関連する制御論理（図示せず）の少なくとも一部を実行するように、およびインターフェース通信を容易にするように構成される。例示的実施形態において、制御論理は、バージニア州ＣｈａｒｌｏｔｔｅｓｖｉｌｌｅのＧＥ  Ｆａｎｕｃ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．から市販されているＣｉｍｐｌｉｃｉｔｙ（商標）  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｅｄｉｔｉｏｎ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ−ＰＬＣの少なくとも一部を含むがこれに限定されないプログラミング言語を使用する典型的なプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）のラダーロジックと実質的に同様のやり方で構成される。代替として、制御論理は、本明細書において説明されるモジュール１００の動作を容易にする任意の構成において任意の言語を使用して形成される。制御論理は現場で構成可能である。埋め込み型のコントローラ１０２は、モジュール１００内のその他のコンポーネントとインターフェースを取るためのハードウェアおよびソフトウェアインターフェース構成（図示せず）も含む。
【０００９】
アクチュエータインターフェースモジュール１００は、埋め込み型の電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１０６も含む。ＥＥＰＲＯＭ１０６は、データコンジット１０８を介してコントローラ１０２とデータ通信で結合される。ＥＥＰＲＯＭ１０６は、コントローラ１０２内の制御論理を実行するために必要とされるパラメータの少なくとも一部を用いて構成される。
【００１０】
モジュール１００は、データコンジット１１４を介してＥＥＰＲＯＭ１０６およびコントローラ１０２とデータ通信で結合される少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）トランシーバ１１０をさらに含む。例示的実施形態において、トランシーバ１１０は、テキサス州ＡｕｓｔｉｎのＦｒｅｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｎｃ．から市販されているモデルＭＣ１３１９１のＲＦトランシーバである。代替として、トランシーバ１１０は、本明細書において説明されるモジュール１００の動作を容易にする任意の製造業者の任意のモデルである。さらに、代替として、トランシーバ１１０は、ＲＪ４５ツイストペアポータル（またはジャック）と、バレルナットコネクタ（ＢＮＣ）タイプの同軸ケーブルジャックと、光ファイバコネクタおよび／またはジャックと、赤外線（ＩＲ）トランシーバと、極超短波（ＵＨＦ）トランシーバと、マイクロ波トランシーバとを含むがこれらに限定されない任意のネットワーク通信インターフェースデバイスによって置き換えられる。ＥＥＰＲＯＭ１０６は、コントローラ１０２およびコンジット１１４を介してＲＦトランシーバ１１０に送信されるモジュール１００に関連する通信構成の詳細を用いて構成される。また、トランシーバ１１０は、開放型システム間相互接続（ＯＳＩ）モデルの全ての要求されるレイヤ（図示せず）が実装されるようにファームウェア１０４とインターフェースを取るように構成される。さらに、トランシーバ１１０は、低速無線パーソナルエリアネットワーク（ＬＲ−ＷＰＡＮ）向けのローカルおよびメトロポリタンエリアネットワークの無線媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理レイヤ（ＰＨＹ）に関するＩＥＥＥ８０２．１５．４インターフェース規格がサポートされるようにファームウェア１０４とインターフェースを取るように構成される。さらに、トランシーバ１１０は、ＲＦ通信媒体１１６から複数のデジタルデータ信号１１８を受信し、ＲＦ通信媒体１１６に複数のデジタルデータ信号１１８を送信するように構成される。例示的実施形態において、媒体１１６は産業用設備（図示せず）内の空気であり、信号１１８はそれぞれネットワーク内のモジュール１００に関連するその他のコンポーネント（図１に示されていない）に送信され、それらのその他のコンポーネントから受信される。
【００１１】
コンジット１１４は、コントローラ１０２とトランシーバ１１０の間の双方向のシリアルデータストリーム（図示せず）を伝送するように構成される。トランシーバ１１０は、シリアルデータストリームを受信するように、およびそのようなデータストリームをデジタル信号１１８に変換するように構成される。さらに、トランシーバ１１０は、デジタル信号１１８を受信し、そのような信号１１８をシリアルデータストリームに変換するように構成される。
【００１２】
モジュール１００は、コントローラ１０２とデータ通信で結合され、データコンジット１２２を介してコントローラ１０２から離散的な出力信号（図示せず）を受信するように構成される少なくとも１つのスイッチ制御ゲート１２０も含む。モジュール１００は、電気的に陽性のコンジット１２６および電気的に中性のコンジット１２８を介してゲート１２０に電気的に結合される電子スイッチ１２４をさらに含む。スイッチ１２４は、コンジット１２２を介してコントローラ１０２からゲート１２０に送信される離散的な出力信号に応じて（図１に示された）開位置と閉位置（図示せず）の間を変化するように構成される。
【００１３】
例示的実施形態において、モジュール１００は、陽性のコンジット１２６を介して少なくとも１つのアクチュエータデバイス１３０に電気的に結合される。デバイス１３０は、バルブアクチュエータ、リレー、および駆動モータを含むがこれらに限定されない。デバイス１３０は、スイッチ１２４の位置に応じて動作および停止するように構成される。デバイス１３０は、コンジット１３１を介して電源（図示せず）の正端子に電気的に結合される。コンジット１２８は、電源（図示せず）の中性点端子に電気的に結合されるコンジット１３３に電気的に結合される。したがって、例示的実施形態において、完全な回路は、コンジット１３１、デバイス１３０、コンジット１２６、スイッチ１２４、コンジット１２８、およびコンジット１３３を含む。代替として、モジュール１００は、モジュール１００のアクチュエータ１３０への直接接続が容易にされ、アクチュエータ１３０およびスイッチ１２４を介したコンジット１３１と１３３の間の電気的な接続性がコンジット１２６および１２８なしに高められるようにアクチュエータ１３０と機械的に「ぴったり嵌る」ように構成される。
【００１４】
モジュール１００は、電力スチーリング回路（図示せず）を含む少なくとも１つの電力供給装置１３２をさらに含む。電力供給装置１３２は、少なくとも１つの電力コンジット１３４を介してコントローラ１０２、ＥＥＰＲＯＭ１０６、およびＲＦトランシーバ１１０に電気的に結合される。コンジット１３４は、コントローラ１０２、ＥＥＰＲＯＭ１０６、およびトランシーバ１１０の動作に関連する電力を電力供給装置１３２から送るように構成される。電力供給装置１３２は、データコンジット１３６を介してスイッチゲート１２０とデータ通信で結合される。スイッチゲート１２０は、コンジット１３６を介して電力供給装置１３２から出力制御信号（図示せず）を受信するように構成され、ここで出力制御信号はスイッチゲート１２０に対する「開」および「閉」命令に関連するパラメータを含む。電力供給装置１３２は、コンジット１２６および１２８を介してスイッチ１２４およびデバイス１３０にも電気的に結合される。電力供給装置１３２は、スイッチ１２４が開位置にあるときに電気的に陽性のコンジット１３８および電気的に陰性のコンジット１４０をそれぞれ介してコンジット１２６および１２８からの電力を受け取り、その電力を蓄えるように構成される。
【００１５】
動作中、スイッチ１２４が開位置にあるとき、コンジット１３１、デバイス１３０、コンジット１２６、コンジット１３８、電力供給装置１３２、コンジット１４０、コンジット１２８、およびコンジット１３３を介して電源の正端子と中性点端子の間で回路が形成される。これらの期間中、電力供給装置１３２は充電電流を受け取る。また、動作中、スイッチ１２４の位置に関係なくＥＥＰＲＯＭ１０６、コントローラ１０２、およびＲＦトランシーバ１１０はコンジット１３４を介して電力供給装置１３２から電力を受け取る。さらに、動作中、コントローラ１０２およびＲＦトランシーバ１１０は互いに通信しており、シリアルデータストリームがコンジット１１４を介してコントローラ１０２とＲＦトランシーバ１１０の間で伝送される。コントローラ１０２からＲＦトランシーバ１１０へ送信されるデータは、ゲート１２０、スイッチ１２４、およびデバイス１３０の状態、電力供給装置１３２の電力レベル、ならびにファームウェア１０４の性能を含むがこれらに限定されない。そのようなデータはデジタルデータに変換され、媒体１１６を介してネットワーク内のその他のデバイスに信号１１８として送信される。ネットワークからモジュール１００に送信されたデータ１１８は媒体１１６から受信され、トランシーバ１１０を介してシリアルデータストリームに変換される。そのようなデータストリームはコンジット１１４を介してコントローラ１０２に送信され、これに限定されないがデバイス１３０の所望の状態などのデータを含む。
【００１６】
さらに、動作中、デバイス１３０の状態の変化がネットワークによって命じられる場合、コントローラ１０２はコンジット１１４を介してそのような命令を受信する。ファームウェア１０４は、ファームウェア１０４内の関連する論理を処理することを容易にするためにコンジット１０８を介してＥＥＰＲＯＭ１０６と通信する。関連する論理が実行され、不連続の閉命令がコンジット１２２を介してゲート１２０に送信される。ゲート１２０は、コントローラ１０２からの不連続の閉命令と、デューティサイクル、ならびにスイッチ１２４の開放および閉鎖の周期性を含むがこれらに限定されないコンジット１３６を介した電力供給装置１３２からの複数のデジタル信号とを受信する。ゲート１２０は、デバイス１３０が給電され、コンジット１３１、デバイス１３０、コンジット１２６、スイッチ１２４、コンジット１２８、およびコンジット１３３を介して電流が電源の正端子から電源の負端子に流れるようにスイッチ１２４を閉位置（図１に示されていない）に移動する。そのような期間中、コンジット１３８および１４０ならびに電力供給装置１３２を含むモジュール１００の一部は、電力供給装置１３２の充電が実質的に減らされるようにスイッチ１２４を介して効果的に短絡される。
【００１７】
図２は、例示的な離散的センサインターフェースモジュール２００の構成図である。モジュール２００は、シリアルデータコンジット２１４を介してＲＦトランシーバ２１０とデータ通信で結合される、ファームウェア２０４を有するコントローラ２０２を含む。ＲＦトランシーバ２１０は、媒体１１６を介して伝送されるデジタルデータ信号２１８を送信および受信する。モジュール２００は、データコンジット２０８を介してコントローラ２０２とデータ通信で結合されるＥＥＰＲＯＭ２０６も含む。モジュール２００は、電力コンジット２３４を介してコントローラ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０６、およびトランシーバ２１０に電気的に結合される電力供給装置２３２をさらに含む。コントローラ２０２、ファームウェア２０４、ＥＥＰＲＯＭ２０６、コンジット２０８、トランシーバ２１０、コンジット２１４、コンジット２３４、および信号２１８は、その中に含まれる論理およびデータの内容を除いてそれぞれコントローラ１０２、ファームウェア１０４、ＥＥＰＲＯＭ１０６、コンジット１０８、トランシーバ１１０、コンジット１１４、コンジット１３４、および信号１１８（全て図１に示されている）と同様である。電力供給装置２３２は、少なくとも１つの電力コンジット２４２を介して電源（図示せず）に電気的に結合される。電力供給装置２３２は、交流（ＡＣ）および／または直流（ＤＣ）電力を受け取り、そのような電力をコンジット２３４を介したＥＥＰＲＯＭ２０６、コントローラ２０２、およびトランシーバ２１０による受け取りに適したＤＣ電圧およびＤＣ電流に変換するように構成される。例示的実施形態において、モジュール２００は、信号コンジット２４６および２４８を介して少なくとも１つの離散的なセンサ入力デバイス２４４に電気的に結合される。代替として、モジュール２００は、モジュール２００のデバイス２４４への直接接続が容易にされ、デバイス２４４とコントローラ２０２の間の電気的な接続性がコンジット２４６および２４８なしに高められるようにデバイス２４４と機械的に「ぴったり嵌る」ように構成される。そのようなデバイス２４４は、スイッチおよび接触器を含むがこれらに限定されない。デバイス２４４が、図２において開位置で示される。ＥＥＰＲＯＭ２０６は、デバイス２４４の識別情報の詳細、例えば種類および製造業者を含むがこれらに限定されない情報を記憶する。
【００１８】
動作中、電力供給装置２３２は、コンジット２４２を介して充電電流を受け取る。電力供給装置２３２は、受け取られた電力を、コンジット２３４を介した電力供給装置２３２からのＥＥＰＲＯＭ２０６、コントローラ２０２、およびＲＦトランシーバ２１０による受け取りに適した電力に変換する。さらに、動作中、コントローラ２０２はデバイス２４４を走査して状態を判定し、メモリ内の直近の状態を保守する。デバイス２４４の状態の変化が起こる場合、すなわちデバイス２４４が開位置から閉位置（図２に示されていない）に変化する場合、コントローラ２０２はデバイス２４４を走査し、コンジット２４６および２４８を介して入力を受信する。ファームウェア２０４は、ファームウェア２０４内の関連する論理を処理することを容易にするためにコンジット２０８を介してＥＥＰＲＯＭ２０６と通信する。デバイス２４４からの入力信号、および関連する論理が実行され、シリアルデータストリームがコンジット２１４を介してコントローラ２０２からトランシーバ２１０に送信される。そのようなデータストリームはトランシーバ２１０内でデジタル信号２１８に変換され、関連するネットワーク内のその他のコンポーネントによる受信のために媒体１１６内に送信される。ネットワークからモジュール２００に送信されたデータ２１８は媒体１１６から受信され、トランシーバ２１０を介してシリアルデータストリームに変換される。そのようなデータストリームはコンジット２１４を介してコントローラ２０２に送信され、これらに限定されないがネットワーク内のその他のデバイスの現在の状態、およびデバイス２４４の状態の要求などのデータを含む。
【００１９】
図３は、代替的な離散的センサインターフェースモジュール３００の構成図である。モジュール３００は（図２に示された）モジュール２００と同様であり、ここでそれらのモジュールは両方とも、ファームウェア２０４を有するコントローラ２０２と、コンジット２０８を介してコントローラ２０２とデータ通信で結合されたＥＥＰＲＯＭ２０６と、コンジット２１４を介してコントローラ２０２とデータ通信で結合されたトランシーバ２１０とを含む。また、モジュール３００は、コンジット２４６および２４８を介してデバイス２４４に電気的に結合される。代替として、デバイス２４４は「ぴったり嵌る」構成を介してコントローラ２０２に直接電気的に結合され、それによってコンジット２４６および２４８の必要性をなくす。モジュール３００は、電力コンジット２３４を介してコントローラ２０２、ＥＥＰＲＯＭ２０６、およびトランシーバ２１０にＤＣ電力を供給するように構成される少なくとも１つのバッテリ３５０によって（図２に示された）電力供給装置２３２が置き換えられるという点でモジュール２００と異なる。モジュール３００の変形形態は、燃料電池および太陽電池を含むがことができるがこれらに限定されない。モジュール３００は、データコンジット３５４を介してコントローラ２０２とデータ通信で結合されるバッテリ電圧監視回路３５２も含む。回路３５２は、コンジット２３４を介してバッテリ３５０と電気的に結合される。モジュール３００は、電源に電気的に結合された（図２に示された）コンジット２４２と同様の外部接続が必要とされないという点でモジュール２００に優る利点を有する。モジュール３００の動作は、電力がバッテリ３５０によって供給され、バッテリ電圧が回路３５２によって監視されることを除いてモジュール２００の動作と同様である。バッテリ電圧が所定の値未満に低下する場合、コントローラ２０２は、コンジット２１４およびトランシーバ２１０を介してネットワークの残りの部分に通知信号を送信する。さらに、バッテリ電力の消費を減らすために、モジュール３００は通常は休止モードにあり、そのモジュールの機能を実行するためにアクティブモードに移行し、続いて休止モードに戻る。モジュール２００と異なり、モジュール３００はネットワークノードとして機能することはできるものの、そのようなモード切換はモジュール３００のハブとしての機能を制限する。
【００２０】
図４は、例示的なアナログセンサインターフェースモジュール４００の構成図である。モジュール４００は、シリアルデータコンジット４１４を介してＲＦトランシーバ４１０とデータ通信で結合される、ファームウェア４０４を有するコントローラ４０２を含む。ＲＦトランシーバ４１０は、媒体１１６を介して伝送されるデジタルデータ信号４１８を送信および受信する。モジュール４００は、データコンジット４０８を介してコントローラ４０２とデータ通信で結合されるＥＥＰＲＯＭ４０６も含む。モジュール４００は、電力コンジット４３４を介してコントローラ４０２、ＥＥＰＲＯＭ４０６、およびトランシーバ４１０に電気的に結合される電力供給装置４３２をさらに含む。コントローラ４０２、ファームウェア４０４、ＥＥＰＲＯＭ４０６、コンジット４０８、トランシーバ４１０、コンジット４１４、コンジット４３４、および信号４１８は、その中に含まれる論理およびデータの内容を除いてそれぞれコントローラ２０２、ファームウェア２０４、ＥＥＰＲＯＭ２０６、コンジット２０８、トランシーバ２１０、コンジット２１４、コンジット２３４、および信号２１８（全て図２に示されている）と同様である。電力供給装置４３２は、少なくとも１つの電力コンジット４４２を介して電源（図示せず）に電気的に結合される。電力供給装置４３２は、ＡＣおよび／またはＤＣ電力を受け取り、そのような電力をコンジット４３４を介したＥＥＰＲＯＭ４０６、コントローラ４０２、およびトランシーバ４１０による受け取りに適したＤＣ電圧およびＤＣ電流に変換するように構成される。
【００２１】
モジュール４００は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４５８を介して少なくとも１つのアナログセンサ入力デバイス４５６に電気的に結合される。デバイス４５６は、熱電対、圧力変換器、ひずみゲージ、およびフロートランスミッタを含むがこれらに限定されない。Ａ／Ｄ変換器４５８は、デバイス４５６からアナログ信号を受信し、所定の周期性で当該信号をサンプリングし、当該アナログ信号を基準とするデジタルデータ信号を生成するように構成される。例示的実施形態において、Ａ／Ｄ変換器４５８は、データコンジット４６０を介してデバイス４５６とデータ通信で結合される。代替として、モジュール４００は、デバイス４５６と４５８との「ぴったり嵌る」電気的な結合が容易にされ、それによってコンジット４６０の必要性をなくすように構成される。コントローラ４０２は、データコンジット４６２を介してＡ／Ｄ変換器４５８にデータ通信で結合され、コンジット４６２を介してＡ／Ｄ変換器４５８を走査およびサンプリングするように構成される。さらに、コントローラ４０２は、所定の周期性を用いて変換器４５８の出力を受信し、データをコンジット４１４を介してトランシーバ４１０に送信される等価なシリアルデータストリームに変換するように構成される。ＥＥＰＲＯＭ４０６は、デバイス４５６の識別情報の詳細、例えば種類および製造業者を含むがこれらに限定されない情報を記憶する。
【００２２】
動作中、電力供給装置４３２は、コンジット４４２を介して充電電流を受け取る。電力供給装置４３２は、受け取られた電力を、コンジット４３４を介した電力供給装置４３２からのＥＥＰＲＯＭ４０６、コントローラ４０２、およびＲＦトランシーバ４１０による受け取りに適した電力に変換する。また、動作中、デバイス４５６は、瞬時、平均、２乗平均平方根（ＲＭＳ）、またはピーク電圧、周波数、温度、圧力、および流量を含むがこれらに限定されないアナログデータ信号を生成する。アナログ信号はコンジット４６０を介してＡ／Ｄデバイス４５８に送信され、そのＡ／Ｄデバイス４５８においてアナログ信号は所定のレートでサンプリングされ、サンプリングされたアナログ値は等価なデジタルデータ信号に変換される。デジタルデータ信号は所定の周期性でコンジット４６２を介してコントローラ４０２に送信され、ここでそのような周期性はデバイス４５６によって測定された値の所定の変化に基づいて、自動化されたサンプリングスキームに基づいて、および／または媒体１１６およびトランシーバ４１０を介して別のネットワークデバイスから問い合わせられたときに決定されることができる。
【００２３】
また、動作中、コントローラ４０２がデバイス４５８から送信されたデータを受信するとき、ファームウェア４０４はコンジット４０８を介してＥＥＰＲＯＭ４０６と通信して、ファームウェア４０４内の関連する論理を処理することを容易にする。そのような処理は、デジタルフィルタリング、平均を取ること、ＲＭＳまたはピーク値を計算することを含むがこれらに限定されない。デバイス４５８からの入力信号、および関連する論理が実行され、シリアルデータストリームがコンジット４１４を介してコントローラ４０２からトランシーバ４１０に送信される。そのようなデータストリームはトランシーバ４１０内でデジタル信号４１８に変換され、関連するネットワーク内のその他のコンポーネントによる受信のために媒体１１６内に送信される。ネットワークからモジュール４００に送信されたデータ４１８は媒体１１６から受信され、トランシーバ４１０を介してシリアルデータストリームに変換される。そのようなデータストリームはコンジット４１４を介してコントローラ４０２に送信され、これらに限定されないがネットワーク内のその他のデバイスの現在の状態、およびデバイス４５６の状態の要求などのデータを含む。
【００２４】
図５は、代替的なアナログセンサインターフェースモジュール５００の構成図である。モジュール５００は（図４に示された）モジュール４００と同様であり、ここでこれらのモジュールは両方とも、ファームウェア４０４を有するコントローラ４０２と、コンジット４０８を介してコントローラ４０２とデータ通信で結合されたＥＥＰＲＯＭ４０６と、コンジット４１４を介してコントローラ４０２とデータ通信で結合されたトランシーバ４１０とを含む。また、この代替実施形態において、モジュール５００は、デバイス４５８ならびにコンジット４６０および４６２を介してデバイス４５６とデータ通信で結合される。代替として、モジュール５００は、デバイス４５６と４５８との「ぴったり嵌る」電気的な結合が容易にされ、それによってコンジット４６０の必要性をなくすように構成される。モジュール５００は、電力コンジット４３４を介してコントローラ４０２、ＥＥＰＲＯＭ４０６、およびトランシーバ４１０にＤＣ電力を供給するように構成される少なくとも１つのバッテリ５５０によって（図４に示された）電力供給装置４３２が置き換えられるという点でモジュール４００と異なる。モジュール５００の変形形態は、燃料電池および太陽電池を含むがことができるがこれらに限定されない。モジュール５００は、データコンジット５５４を介してコントローラ４０２とデータ通信で結合されるバッテリ電圧監視回路５５２も含む。回路５５２は、コンジット４３４を介してバッテリ５５０と電気的に結合される。モジュール５００は、電源に電気的に結合された（図４に示された）コンジット４４２と同様の外部接続が必要とされないという点でモジュール４００に優る利点を有する。モジュール５００の動作は、電力がバッテリ５５０によって供給され、バッテリ電圧が回路５５２によって監視されることを除いてモジュール４００の動作と同様である。バッテリ電圧が所定の値未満に低下する場合、コントローラ４０２は、コンジット４１４およびトランシーバ４１０を介してネットワークの残りの部分に通知信号を送信する。さらに、バッテリ電力の消費を減らすために、モジュール５００は通常は休止モードにあり、そのモジュール５００の機能を実行するためにアクティブモードに移行し、続いて休止モードに戻る。モジュール４００と異なり、モジュール５００はネットワークノードとして機能することはできるものの、そのようなモード切換はモジュール５００のハブとしての機能を制限する。
【００２５】
図６は、例示的なヒューマンインターフェースデバイス（ＨＩＤ）６００の構成図である。ＨＩＤ６００は、シリアルデータコンジット６１４を介してＲＦトランシーバ６１０とデータ通信で結合される、ファームウェア６０４を有するコントローラ６０２を含む。ＲＦトランシーバ６１０は、媒体１１６を介して伝送されるデジタルデータ信号６１８を送信および受信する。ＨＩＤ６００は、データコンジット６０８を介してコントローラ６０２とデータ通信で結合されるＥＥＰＲＯＭ６０６も含む。ＨＩＤ６００は、電力コンジット６３４を介してコントローラ６０２、ＥＥＰＲＯＭ６０６、およびトランシーバ６１０に電気的に結合される電力供給装置６３２をさらに含む。コントローラ６０２、ファームウェア６０４、ＥＥＰＲＯＭ６０６、コンジット６０８、トランシーバ６１０、コンジット６１４、コンジット６３４、および信号６１８は、その中に含まれる論理およびデータの内容を除いてそれぞれコントローラ２０２、ファームウェア２０４、ＥＥＰＲＯＭ２０６、コンジット２０８、トランシーバ２１０、コンジット２１４、コンジット２３４、および信号２１８（全て図２に示されている）と同様である。例えば、ファームウェア６０４は、デバウンス論理と、通信プロトコルを実行するための必要な論理とを含む。さらに、ファームウェア６０４は、ＨＩＤ６００のネットワークアドレス、およびその他のネットワークの詳細、ならびにＨＩＤ６００の製造業者、モデル、および種類の詳細を含む。電力供給装置６３２は、電気的に陽性のコンジット６６４および電気的に中性のコンジット６６６を介して電源（図示せず）に電気的に結合される。電力供給装置６３２は、ＡＣおよび／またはＤＣ電力を受け取り、そのような電力をコンジット６３４を介したＥＥＰＲＯＭ６０６、コントローラ６０２、およびトランシーバ６１０による受け取りに適したＤＣ電圧およびＤＣ電流に変換するように構成される。ＨＩＤ６００は、トランシーバ６１０とデータ通信で結合された無線周波数（ＲＦ）アンテナ６６７をさらに含む。
【００２６】
ＨＩＤ６００は、少なくとも１つの電子スイッチモジュール６６８も含む。モジュール６６８は、コンジット６６６に電気的に結合された複数の電子スイッチ６７０を含む。スイッチ６７０が、図６において開位置で示される。モジュール６６８は複数のランプインジケータ６７２も含み、ここで各ランプインジケータ６７２は関連するスイッチ６７０と電気的に結合され、閉位置（図６に示されていない）に遷移するスイッチ６７０が関連するランプ６７２に給電するように構成される。ランプインジケータ６７２は、コンジット６６４に電気的に結合される。モジュール６６８は、データコンジット６７４を介してコントローラ６０２とデータ通信で結合される。
【００２７】
ＨＩＤ６００は、少なくとも１つのキーボードインターフェースモジュール６７６をさらに含む。モジュール６７６は複数の入力キー６７８を含み、ここで、例示的実施形態においてはそのようなキー６７８はスタートおよびストップキーを含むがこれらに限定されない。代替として、キー６７８は、クワーティ式キーボードのキー、オン／オフタッチパッド、およびタッチスクリーンのアイコンを含むがこれらに限定されない。モジュール６７６は、コンジット６８０を介してコントローラ６０２とデータ通信で結合される。ＨＩＤ６００の変形形態は、液晶ダイオード（ＬＣＤ）ディスプレイ、タッチスクリーン機能、ブラウン管（ＣＲＴ）モニタ、バッテリ、燃料電池、および太陽電池を含むがこれらに限定されない。
【００２８】
動作中、電力供給装置６３２は、コンジット６６４および６６６を介して充電電流を受け取る。電力供給装置６３２は、受け取られた電力を、コンジット６３４を介した電力供給装置６３２からのＥＥＰＲＯＭ６０６、コントローラ６０２、およびＲＦトランシーバ６１０による受け取りに適した電力に変換する。コントローラ６０２は、キーボードインターフェースモジュール６７６およびデータコンジット６８０を介して入力キー６７８を走査し、デバウンス論理を実行し、閉じられたキー６７８を記録する。コントローラ６０２は、閉じられたキーに関する入力信号をコンジット６８０を介して受信し、信号をシリアルデータストリームに変換し、ストリームをコンジット６１４を介してトランシーバ６１０に送信する。トランシーバ６１０はストリームをデジタルデータ信号６１８またはメッセージに変換し、そのデジタルデータ信号６１８またはメッセージはアンテナ６６７を介して媒体１１６内に、および媒体１１６を介して、図１に示されたアクチュエータインターフェースモジュールと同様のアクチュエータインターフェースモジュール（図示せず）に送信される。埋め込み型のコントローラ６０２は、ファームウェア６０４およびＥＥＰＲＯＭ６０６内に記憶されたネットワークおよびＨＩＤ６００の詳細を使用してネットワーク内のその他のデバイスと通信する。
【００２９】
また、動作中、トランシーバ６１０は、媒体１１６およびアンテナ６６７を介してその他のネットワークデバイスからデジタルデータ６１８またはメッセージを受信する。トランシーバ６１０は、メッセージをシリアルデータストリームに変換し、ストリームをコントローラ６０２に送信する。コントローラ６０２はメッセージを受信し、コントローラ６０２内の論理がＨＩＤ６００による受諾のためにメッセージを検証する。受諾されたメッセージが１つまたは複数のランプ６７２に給電するための命令を含む場合、コントローラ６０２は論理内で当該命令を実行し、コンジット６７４を介して信号を送信し、適切なスイッチ６７０を閉じ、それによって電力コンジット６６４と６６６の間の電気回路を完成し、適切なランプ６７２に給電する。ランプ６７２への電力を遮断することは、同様のやり方で実行されることができる。
【００３０】
図７は、例示的な通信インターフェースモジュール７００の構成図である。モジュール７００は、シリアルデータコンジット７１４を介してＲＦトランシーバ７１０とデータ通信で結合される、ファームウェア７０４を有するコントローラ７０２を含む。ＲＦトランシーバ７１０は、媒体１１６を介して伝送されるデジタルデータ信号７１８を送信および受信する。モジュール７００は、データコンジット７０８を介してコントローラ７０２とデータ通信で結合されるＥＥＰＲＯＭ７０６も含む。モジュール７００は、電力コンジット７３４を介してコントローラ７０２、ＥＥＰＲＯＭ７０６、およびトランシーバ７１０に電気的に結合される電力供給装置７３２をさらに含む。コントローラ７０２、ファームウェア７０４、ＥＥＰＲＯＭ７０６、コンジット７０８、トランシーバ７１０、コンジット７１４、コンジット７３４、アンテナ７６７、および信号７１８は、その中に含まれる論理およびデータの内容を除いてそれぞれコントローラ６０２、ファームウェア６０４、ＥＥＰＲＯＭ６０６、コンジット６０８、トランシーバ６１０、コンジット６１４、コンジット６３４、アンテナ６６７、および信号６１８（全て図６に示されている）と同様である。例えば、ファームウェア７０４は、通信プロトコルを実行するための必要な論理、モジュール７００のネットワークアドレス、およびその他のネットワークの詳細、ならびにモジュール７００の製造業者、モデル、および種類の詳細を含む。電力供給装置７３２は、電気的に陽性のコンジット７６４および電気的に中性のコンジット７６６を介して電源（図示せず）に電気的に結合される。電力供給装置７３２は、ＡＣおよび／またはＤＣ電力を受け取り、そのような電力をコンジット７３４を介したＥＥＰＲＯＭ７０６、コントローラ７０２、およびトランシーバ７１０による受け取りに適したＤＣ電圧およびＤＣ電流に変換するように構成される。
【００３１】
モジュール７００は、少なくとも１つの外部通信インターフェース７８２も含む。インターフェース７８２は、データコンジット７８６を介してコントローラ７０２とデータ通信で結合される。インターフェース７８２は、コンジット７３４を介して電力供給装置７３２にも電気的に結合される。例示的実施形態において、インターフェース７８２は、外部有線または無線リンク７８４へのハードウェアトランシーバインターフェースである。代替として、インターフェース７８２は、別個のプロセッサ（図示せず）を含むがこれに限定されないネットワーク外部のデバイスとの通信を容易にする任意のデバイスである。リンク７８４は、任意のＬＡＮ、ＷＡＮ、またはＰＬＣに対するインターフェースを含むがこれらに限定されない。
【００３２】
動作中、電力供給装置７３２は、コンジット７６４および７６６を介して充電電流を受け取る。電力供給装置７３２は、受け取られた電力を、コンジット７３２を介した電力供給装置７３２からのＥＥＰＲＯＭ７０６、コントローラ７０２、ＲＦトランシーバ７１０、およびインターフェース７８２による受け取りに適した電力に変換する。コントローラ７０２は、リンク７８４からの通信をインターフェース７８２およびコンジット７８６を介して受信し、信号をシリアルデータストリームに変換し、ストリームをコンジット７１４を介してトランシーバ７１０に送信する。トランシーバ７１０はストリームをデジタルデータ信号７１８に変換し、そのデジタルデータ信号７１８はアンテナ７６７を介して媒体１１６内に、および媒体１１６を介して関連するネットワーク上の任意のその他のデバイスに送信される。埋め込み型のコントローラ７０２は、ファームウェア７０４およびＥＥＰＲＯＭ７０６内に記憶されたネットワークおよびモジュール７００の詳細を使用してネットワーク内のその他のデバイスと通信する。
【００３３】
また、動作中、トランシーバ７１０は、媒体１１６およびアンテナ７６７を介してその他のネットワークデバイスからデジタルデータ７１８を受信する。トランシーバ７１０は、データをシリアルデータストリームに変換し、ストリームをコントローラ７０２に送信する。コントローラ７０２はデータを受信し、コントローラ７０２内の論理はリンク７８４を介したさらなる伝送のためにコンジット７８６を介してインターフェース７８２に送信される信号を生成する。このようにして、ネットワークデバイスと、任意の外部デバイスおよびネットワークとの間の双方向通信が容易にされる。さらに、インターフェースモジュール７００は、複数のクライアントをサポートするサーバ、またはネットワークサーバによってサポートされるクライアント（どちらも図示せず）として動作するように構成されることができる。さらに、インターフェースモジュール７００は、ＰＬＣ（図示せず）に対するインターフェースとしてリモートＩ／Ｏ機能をサポートするように構成されることができる。
【００３４】
図８は、例示的なセンサアクチュエータ制御ネットワーク（ＳＡＣ  Ｎｅｔ）８００の構成図である。ネットワーク８００は、少なくとも１つのアクチュエータインターフェースモジュール１００と、少なくとも１つの線で電力供給される離散的なセンサインターフェースモジュール２００と、少なくとも１つのバッテリで電力供給される離散的なセンサインターフェースモジュール３００と、少なくとも１つの線で電力供給されるアナログセンサインターフェースモジュール４００と、少なくとも１つのバッテリで電力供給されるアナログセンサインターフェースモジュール５００と、少なくとも１つの通信インターフェースモジュール７００とを含む。モジュール７００は、リンク７８４を介してネットワーク８０１とデータ通信で結合される。例示的実施形態において、ネットワーク８０１はイーサネットベースのＬＡＮである（「イーサネット」は商標）。代替として、ネットワーク８０１は、シールド付きおよび／または非シールドツイストペア、同軸ケーブル、光ファイバ、赤外線（ＩＲ）、極超短波（ＵＨＦ）、ならびにマイクロ波トポロジを含むがこれらに限定されない、本明細書において説明されるネットワーク８００の運用を容易にするように構成された任意の種類のネットワークトポロジを有する。
【００３５】
ネットワーク８００は、少なくとも１つの移動ヒューマンインターフェースデバイス８０２も含む。デバイス８０２は、移動リンク８０４を介してネットワーク８００とデータ通信で結合される。例示的実施形態において、デバイス８０２は、複数の所定のポータルを介してネットワーク８００にアクセスすることを容易にするソフトウェアを用いて構成されたポータブルラップトップ（ノートブック）コンピュータである。代替として、デバイス８０２は、モジュール１００と同様のデバイスをポータルとして使用するパネルに取り付けられたオペレータインターフェースステーション（ＯＩＳ）またはデスクトップコンピュータを含むがこれらに限定されない、本明細書において説明されるネットワーク８００の運用を容易にする任意のデバイスである。さらに、代替として、デバイス８０２は、ポータブルハンドヘルドデバイスであってよい。デバイス８０２は、ＨＩＤ６００と同様のデバイスを含むように構成されることができる。
【００３６】
ネットワーク８００は、少なくとも１つのモジュール１００を用いた弱い単方向リンク８０８を介してネットワーク８００とデータ通信で結合される少なくとも１つの一時的なバッテリで電力供給されるデバイス８０６をさらに含む。概して、デバイス８０６は、コストおよび／または大きさによって制限される可能性があるデバイスを含む。そのようなデバイスは、概してネットワーク８００のコンポーネント内で使用されるトランシーバの単なる代わりのＲＦ送信機（図示せず）であってよい。さらに、概して、そのようなデバイスは、ネットワーク８００のトポロジ内の非永久的なコンポーネントであるように構成される。デバイス８０６は、キーフォブ、緊急押しボタン、および位置情報サービスデバイスなどのデバイスを含むがこれらに限定されない。デバイス８０６は、ＨＩＤ６００と同様のデバイスを含むように構成されることができる。
【００３７】
ネットワーク８００は、複数の弱いシングルホップリンク８１０も含む。そのようなシングルホップリンク８１０は、モジュール３００および５００などのデバイスとモジュール１００との間で形成されるＲＦリンクである。ネットワーク８００は、少なくとも１つの固定のヒューマンインターフェースデバイス８１２をさらに含む。デバイス８１２は、主要なマルチホップリンク８１４を介してネットワーク８００とデータ通信で結合される。例示的実施形態において、デバイス８１２は、モジュール１００と同様のデバイスをポータルとして使用するデスクトップコンピュータである。代替として、デバイス８１２は、パネルに取り付けられたオペレータインターフェースステーション（ＯＩＳ）を含むがこれに限定されない、本明細書において説明されるネットワーク８００の運用を容易にする任意のデバイスである。デバイス８１２は、ＨＩＤ６００と同様のデバイスを含むように構成されることができる。概して、マルチホップリンク８１４は、送信元送信機、受信機、レトランスミッタ、および別の受信機を含む一群の通信デバイスを含む。そのようなデバイスは通信チェーンを形成するように構成され、複数の通信チェーンが通信ネットワークを形成する。例示的実施形態において、ネットワーク８００は、複数のマルチホップリンク８１４を含む。マルチホップリンク８１４は、信号強度、指向性、および有効範囲に関して、弱いシングルホップリンク８１０とは異なる。
【００３８】
ネットワーク８００は、ロバスト制御を容易にする典型的なネットワークよりも低いオーバーヘッドネットワークトラヒックのスループットを有するように構成されることができる。さらに、制御論理をネットワークセンシングコンポーネントおよび作動コンポーネント内に分散させることは、単一障害点によるネットワークの可用性の低下にさらされることを少なくし、それによってネットワークの信頼性を向上する。さらに、制御論理をネットワークコンポーネント内に分散させることは、感知された入力および出力命令に対する応答速度を向上することによって待ち時間を削減する。また、ネットワークのデバイス全体にネットワーク通信機能を分散することは、ＳＣＡＤＡのための、ＬＡＮまたはＷＡＮを介したネットワークへのアクセスの十分な機会を提供する。ネットワークは、ネットワークにサブシステムを追加すること、および／またはあるネットワークと追加的なネットワークとのインターフェースを取ることを追加的なマルチホップリンキングが容易にするという点でオープンエンドな成長の可能性を有するモジュール形式としても特徴付けられることができる。さらに、高価なケーブル布線を介してデータ通信で結合されたより大きく、より高価で、集中化されたコンポーネントへの依存を少なくすることは、調達および設置のコストを削減することを容易にする。
【００３９】
プログラマブル制御論理を分散する例示的な方法は、少なくとも１つのプログラマブル制御論理スキームの実質的に全てをネットワーク内の少なくとも１つのフィールドデバイス内に埋め込むことを含む。
【００４０】
ネットワーク８００は複数のレイヤとして規定されることができ、ここでそのようなレイヤはデバイスまたはノードの分類によって規定され、ここでそれぞれの種類のノードは様々な複雑性および機能の特徴の所定の組を有する。具体的には、モジュール１００は、関連するアクチュエータ１３０（図８に示されていない）に給電する電源から電力を供給され、その結果モジュール１００は電力の制限をほとんど持たない。モジュール１００は、そのモジュールに埋め込まれたＰＬＣの機能を有し、したがってスタンドアロンのネットワークノードとして働くことができる。モジュール１００は、ネットワーク中のその他のノードから受信された入力に基づいて、そのモジュールの関連するアクチュエータ１３０を制御する。そのようなノードは、その他のアクチュエータモジュール１００と、モジュール２００、３００、４００、および５００から形成されるセンサノードとを含む。モジュール１００は、ＯＳＩモデル内のトランスポートレイヤまでのネットワーク８００の機能をサポートする。ネットワーク８００は、マルチホッピング、ネットワークの自動再構成、およびネットワーク監視を含むがこれらに限定されない機能を助ける。また、ネットワーク８００は、ネットワーク上で関連するデータを繰り返すことによって、弱いリンク８０８を介したセンサモジュール３００および５００からの信号の伝送を容易にする。
【００４１】
ネットワーク８００は追加的なモジュールを用いて構成されることができ、ここでモジュール２００および４００はクラス０のセンサノードとして分類される。そのようなクラス０のノードは、全てのネットワークの機能を提供するように構成されることができる。さらに、そのようなクラス０のノードは、センサなしに構成されたモジュール２００および４００と同様のモジュールを含むことができ、その結果それらのノードはマルチホップリピータノードとして動作する。また、特に、モジュール３００および５００はクラス１のセンサノードとして分類される。そのようなクラス１のノードはバッテリによって電力を供給され、概してコストと、大きさと、電力の利用可能性との観点で制限される。さらに、概して、そのようなクラス１のノードはネットワークの周辺に配置され、マルチホップチェーンの一部としては構成されない。さらに、特に、一時的なバッテリで電力供給されるデバイス８０６は、クラス２のセンサノードとして分類される。概して、そのようなクラス２のノードは、マルチホップチェーンおよび監視用には構成されない。しかし、クラス２のデバイスは、ネットワーク内のその他のノードによって受信され、転送されるメッセージを発行するように構成されることができる。
【００４２】
本明細書で説明された、プログラマブル論理制御およびインターフェース通信を埋め込むための方法および装置は、制御システムおよび通信ネットワークの運用を容易にする。具体的には、分散された埋め込み型の論理制御および通信機能を用いてネットワークを構成することは、ネットワークの単一点障害およびその後の性能の劣化の可能性を低減する。より具体的には、局所的な論理制御機能を用いて関連するネットワークコンポーネントを構成することは、そのようなコンポーネントの集中化されたプロセッサからの独立性を高める。また、そのような構成は、より広範囲のネットワークの停止を必要とせずに、関連するコンポーネントの障害追跡、修理、および／または交換を行うために個々のネットワークコンポーネントに関する保守のための停止をスケジューリングすることを容易にし、それによって監視されているシステムの所有のトータルコストを低減する。さらに、本明細書において説明された、ネットワークを運用するための方法および機器は、ハードウェアの調達、設置、および構成を少なくすることを容易にし、したがってそのようなネットワークを設置することに関連する資本および人件費を削減する。具体的には、独立した通信機能を用いてネットワークコンポーネントを構成することは、相互接続するケーブルの布線および配線の量を減らすことによって設置および保守のコストを削減することを容易にする。
【００４３】
埋め込み型のプログラマブル論理制御およびインターフェース通信の例示的実施形態が上で詳細に説明されている。方法、装置、およびシステムは本明細書において説明された特定の実施形態に限定されず、特定の説明されたネットワークおよびネットワークコンポーネントにも限定されない。
【００４４】
本発明が種々の特定の実施形態を用いて説明されたが、当業者は本発明が特許請求の範囲の精神および範囲内の修正を用いて実施されることができることを認めるであろう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】例示的なアクチュエータインターフェースモジュールの構成図である。
【図２】例示的な離散的センサインターフェースモジュールの構成図である。
【図３】代替的な離散的センサインターフェースモジュールの構成図である。
【図４】例示的なアナログセンサインターフェースモジュールの構成図である。
【図５】代替的なアナログセンサインターフェースモジュールの構成図である。
【図６】例示的なヒューマンインターフェースデバイス（ＨＩＤ）の構成図である。
【図７】例示的な通信インターフェースモジュールの構成図である。
【図８】例示的なセンサアクチュエータ制御ネットワーク（ＳＡＣ  Ｎｅｔ）の構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  アクチュエータインターフェースモジュール、アクチュエータモジュール
１０２  コントローラ
１０４  ファームウェア
１０６  埋め込み型の電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ
１０８  データコンジット
１１０  無線周波数（ＲＦ）トランシーバ
１１４  データコンジット
１１６  ＲＦ通信媒体
１１８  デジタルデータ信号
１２０  スイッチ制御ゲート、スイッチゲート
１２２  コンジット
１２４  電子スイッチ
１２６  電気的に陽性のコンジット
１２８  電気的に中性のコンジット
１３０  アクチュエータデバイス
１３１  コンジット
１３２  電力供給装置
１３３  コンジット
１３４  電力コンジット
１３６  データコンジット
１３８  電気的に陽性のコンジット
１４０  電気的に陰性のコンジット
２００  離散的センサインターフェースモジュール
２０２  コントローラ
２０４  ファームウェア
２０６  ＥＥＰＲＯＭ
２０８  データコンジット
２１０  ＲＦトランシーバ
２１４  シリアルデータコンジット
２１８  デジタルデータ信号、デジタル信号、データ
２３２  電力供給装置
２３４  電力コンジット
２４２  コンジット
２４４  離散的なセンサ入力デバイス
２４６  信号コンジット
２４８  信号コンジット
３００  離散的センサインターフェースモジュール
３５０  バッテリ
３５２  バッテリ電圧監視回路
４００  アナログセンサインターフェースモジュール
４０２  コントローラ
４０４  ファームウェア
４０６  ＥＥＰＲＯＭ
４０８  データコンジット
４１０  ＲＦトランシーバ
４１４  シリアルデータコンジット
４１８  デジタルデータ信号、デジタル信号
４３２  電力供給装置
４３４  電力コンジット
４４２  コンジット
４５６  アナログセンサ入力デバイス
４５８  アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、Ａ／Ｄデバイス
４６０  データコンジット
４６２  データコンジット
５００  アナログセンサインターフェースモジュール
５５０  バッテリ
５５２  バッテリ電圧監視回路
６００  ヒューマンインターフェースデバイス（ＨＩＤ）、ＨＩＤ
６０２  コントローラ
６０４  ファームウェア
６０６  ＥＥＰＲＯＭ
６０８  データコンジット
６１０  ＲＦトランシーバ
６１４  シリアルデータコンジット
６１８  デジタルデータ信号、デジタルデータ
６３２  電力供給装置
６３４  電力コンジット
６６４  電気的に陽性のコンジット
６６６  電気的に中性のコンジット
６６７  無線周波数（ＲＦ）アンテナ
６６８  電子スイッチモジュール
６７０  電子スイッチ
６７２  ランプインジケータ
６７４  データコンジット
６７６  キーボードインターフェースモジュール
６７８  入力キー
６８０  コンジット
７００  通信インターフェースモジュール
７０２  コントローラ
７０４  ファームウェア
７０６  ＥＥＰＲＯＭ
７０８  データコンジット
７１０  ＲＦトランシーバ
７１４  シリアルデータコンジット
７１８  デジタルデータ信号
７３２  電力供給装置
７３４  電力コンジット
７６４  電気的に陽性のコンジット
７６６  電気的に中性のコンジット
７６７  アンテナ
７８２  外部通信インターフェース
７８４  外部有線または無線リンク
７８６  データコンジット
８００  センサアクチュエータ制御ネットワーク（ＳＡＣ  Ｎｅｔ）
８０１  ネットワーク
８０２  移動ヒューマンインターフェースデバイス
８０４  移動リンク
８０６  一時的なバッテリで電力供給されるデバイス
８１０  弱いシングルホップリンク
８１２  固定のヒューマンインターフェースデバイス
８１４  マルチホップリンク
【図１】
2008159052.tif 000003
【図２】
2008159052.tif 000004
【図３】
2008159052.tif 000005
【図４】
2008159052.tif 000006
【図５】
2008159052.tif 000007
【図６】
2008159052.tif 000008
【図７】
2008159052.tif 000009
【図８】
2008159052.tif 000010