(57)【要約】【課題】  ローカルエリアネットワーク・デイジーチェーン・アーキテクチャによりモジュールを相互接続するための方法を開示する。【解決手段】  このアーキテクチャは、モジュールと、チェーン内でこのようなモジュールに先行する２つのモジュール、および／またはこのようなモジュールに後続する２つのモジュールとの間にポイントツーポイント接続を含む。このアーキテクチャにより、チェーンを延ばすことができ、他のモジュールへのサービスを中断することなくモジュールをチェーンから除去することができる。マイクロプロセッサおよび追加イーサネット（登録商標）ポートが、外部装置に接続するための追加ゲートウェイを提供する。【選択図】  図１
2008067382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモジュールと前記複数のモジュール間を延びる複数のリンクとを含むローカルエリアネットワークであって、
前記複数のモジュールの各モジュールは、ネットワーク内で当該モジュールに先行する前記複数のモジュールのうち少なくとも２つ、および／または、前記ネットワーク内で当該モジュールに後続する前記複数のモジュールのうち少なくとも２つを有し、
前記複数のリンクの各ポイントツーポイントリンクは、２つのモジュール間を延びて前記複数のモジュールをデイジーチェーン方式で接続し、  
前記複数のモジュールの各々は、前記モジュールに先行する前記２つのモジュールの各々への、および／または、前記モジュールに後続する前記２つのモジュールの各々へのポイントツーポイントリンクにより接続されており、これによりモジュールの前記デイジーチェーンを延ばすことができ、且つ／または、前記複数のモジュールの各々を、前記ネットワークの動作に影響を与えることなく前記ネットワークから一つずつ除去し交換することができる、ローカルエリアネットワーク。
【請求項２】
各モジュールが、前記モジュールに先行する前記２つのモジュールからデータを受信するためのマルチポートスイッチ、および／または、前記モジュールに後続する前記２つのモジュールにデータを送信するためのマルチポートスイッチを含む、請求項１記載のローカルエリアネットワーク。
【請求項３】
少なくとも１つの追加モジュールをさらに含み、各追加モジュールが、前記追加モジュールに先行する前記ネットワーク内の前記２つのモジュール間、および／または、前記追加モジュールに後続する前記チェーン内の前記２つのモジュール間のポイントツーポイント接続を含む、請求項１記載のローカルエリアネットワーク。
【請求項４】
各モジュールが、回転機用の監視装置、回転機用の制御装置、および回転機用のデータ収集からなる群から選択された装置である、請求項１記載のローカルエリアネットワーク。
【請求項５】
各モジュールが、コンピュータ、モニタ、および端末からなる群から選択された装置である、請求項１記載のローカルエリアネットワーク。
【請求項６】
各モジュールが、コントローラと、前記ネットワークの外側の外部装置に接続するためのリンクとを含む、請求項１記載のローカルエリアネットワーク。
【請求項７】
前記コントローラが、マイクロプロセッサ、ネットワークプロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＦＰＧＡ」）、ディジタル信号プロセッサ、イーサネット（登録商標）ルータ、および追加スイッチチップからなる群から選択された装置である、請求項６記載のローカルエリアネットワーク。
【請求項８】
デイジーチェーン方式で共に接続された複数のモジュールであって、各モジュールが、イーサネット（登録商標）内で前記モジュールに先行する少なくとも２つのモジュール、および／または、前記イーサネット（登録商標）内で前記モジュールに後続する少なくとも２つのモジュールを有するモジュールと、
前記複数のモジュール間を延びて前記複数のモジュールを前記デイジーチェーン方式で接続する複数のポイントツーポイントリンクであって、各ポイントツーポイントリンクが、前記複数のモジュールのうちの２つの間を延びているポイントツーポイントリンクと
を含むイーサネット（登録商標）であって、
前記複数のモジュールの各々が、前記イーサネット（登録商標）内で前記モジュールに先行する前記２つのモジュールの各々への、および／または、前記イーサネット（登録商標）内で前記モジュールに後続する前記２つのモジュールの各々へのポイントツーポイントリンクにより接続されており、これによってモジュールの前記デイジーチェーンを延ばすことができ、および／または、前記複数のモジュールの各々を、前記イーサネット（登録商標）の動作に影響を与えることなく前記イーサネット（登録商標）から一つずつ除去し交換することができるイーサネット（登録商標）。
【請求項９】
各モジュールが、前記イーサネット（登録商標）内で前記モジュールに先行する前記２つのモジュールにリンクするためのマルチポートスイッチ、および／または、前記イーサネット（登録商標）内で前記モジュールに後続する前記２つのモジュールにリンクするためのマルチポートスイッチを含む、請求項８記載のイーサネット（登録商標）。
【請求項１０】
少なくとも１つの追加モジュールをさらに含み、各追加モジュールが、前記追加モジュールに先行する前記ネットワーク内の前記２つのモジュール間、および／または、前記追加モジュールに後続する前記チェーン内の前記２つのモジュール間にポイントツーポイント接続を含む、請求項８記載のイーサネット（登録商標）。
【請求項１１】
各モジュールが、回転機用の監視装置、回転機用の制御装置、および回転機用のデータ収集からなる群から選択された装置である、請求項８記載のイーサネット（登録商標）。
【請求項１２】
各モジュールが、コンピュータ、モニタ、および端末からなる群から選択された装置である、請求項８記載のイーサネット（登録商標）。
【請求項１３】
各モジュールが、コントローラと、前記イーサネット（登録商標）の外側の外部装置に接続するためのリンクとを含む、請求項８記載のイーサネット（登録商標）。
【請求項１４】
前記コントローラが、マイクロプロセッサ、ネットワークプロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＦＰＧＡ」）、ディジタル信号プロセッサ、イーサネット（登録商標）ルータ、および追加スイッチチップからなる群から選択された装置である、請求項１３記載のイーサネット（登録商標）。
【請求項１５】
モジュールを相互接続してローカルエリアネットワークを形成する方法であって、複数のモジュールと、前記複数のモジュール間を延びて前記モジュールをデイジーチェーン方式で相互接続する複数のポイントツーポイントリンクとを含む方法において、
前記複数のモジュールの各々を、前記デイジーチェーンネットワーク内で前記モジュールに先行する前記２つのモニタモジュールの各々へのポイントツーポイントリンクにより接続するステップ、および／または、
前記複数のモジュールの各々を、前記デイジーチェーンネットワーク内で前記モジュールに後続する前記２つのモジュールの各々間のポイントツーポイントリンクにより接続するステップ
を含む方法。
【請求項１６】
前記ネットワーク内に少なくとも１つの追加モジュールを提供するステップと、前記追加モジュールに先行する前記ネットワーク内の前記２つのモジュール間、および／または、前記追加モジュールに後続する前記チェーン内の前記２つのモジュール間のポイントツーポイント接続により各追加モジュールを接続するステップとをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
各モジュールが、回転機用の監視装置、回転機用の制御装置、および回転機用のデータ収集からなる群から選択された装置である、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
各モジュールが、コンピュータ、モニタ、および端末からなる群から選択された装置である、請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
コントローラと、前記ネットワークの外側の外部装置に接続するためのリンクとを各モジュールに提供するステップをさらに含む、請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記コントローラが、マイクロプロセッサ、ネットワークプロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＦＰＧＡ」）、ディジタル信号プロセッサ、イーサネット（登録商標）ルータ、および追加スイッチチップからなる群から選択された装置である、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チェーンの動作に影響を与えることなく、間にポイントツーポイント接続を備えたモニタモジュールをチェーンから（一つずつ）除去し交換できる、スケーラブルなデイジーチェーン・イーサネット（登録商標）アーキテクチャを目的としている。チェーンは、ほんの少数のモジュールから多数のモジュールまで適宜拡大縮小することができる。
【背景技術】
【０００２】
ほんの少数のモジュールまたは多くのモジュールを要求するように、監視／制御システムは、必要となるポイント数に従って拡張可能とすべきである。１つのモジュールにおける障害は他のモジュールの動作に影響させるべきではなく、モジュールは、他のモジュールに影響することなく交換できるべきである。モジュール間の高速通信が求められる。この点に関して、シリアル通信はピン数を低く維持し、帯域幅を高く維持するが、高速シリアルリンク（例えばイーサネット（登録商標））は通常ポイントツーポイントであり、ブリッジまたはスイッチ回路を必要とする。このスイッチ回路は単一ポイント障害源となってシステム全体を動作停止にすることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既存の監視／制御システム設計では、単一ポイント障害問題は冗長ネットワークにより解決されてきた。標準ＰＩＣＭＧ２．１６の場合、２つの個別のスイッチカードがラック保持モニタカードにインストールされ、各モニタカードに個別のイーサネット（登録商標）リンクが提供される。ところが、この手法には困難な点がある。第１に、スイッチカードが、ラック全体に役立つように上に十分なポートを有していなければならない。少数のチャネルでは、ユーザはやはり２つのスイッチカードを購入しなければならず、これによってラックの買付け費用が大いに増加する。第２に、ラックの寸法が、スイッチカード上で支持されているチャネルの数に限定される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例示的実施形態において、ローカルエリアネットワークは、複数のモジュールであって、各モジュールが、ネットワーク内で該モジュールに先行する複数のモジュールのうち少なくとも２つ、および／または、ネットワーク内で該モジュールに後続する複数のモジュールのうち少なくとも２つを有するモジュールと、複数のモジュール間を延びる複数のリンクであって、各ポイントツーポイントリンクが、２つのモジュール間を延びて複数のモジュールをデイジーチェーン方式で接続するリンクとを含み、複数のモジュールの各々が、該モジュールに先行する２つのモジュールの各々への、および／または、該モジュールに後続する２つのモジュールの各々へのポイントツーポイントリンクにより接続されており、これによってモジュールのデイジーチェーンを延ばすことができ、および／または、複数のモジュールの各々を、ネットワークの動作に影響を与えることなくネットワークから一つずつ除去し交換することができる。
【０００５】
本発明の別の例示的実施形態において、イーサネット（登録商標）は、デイジーチェーン方式で共に接続された複数のモニタであって、各モニタが、イーサネット（登録商標）内で該モニタに先行する少なくとも２つのモニタ、および／または、イーサネット（登録商標）内で該モニタに後続する少なくとも２つのモニタを有するモニタと、複数のモニタ間を延びて該複数のモニタを該デイジーチェーン方式で接続する複数のポイントツーポイントリンクであって、各ポイントツーポイントリンクが、複数のモニタのうちの２つの間を延びているポイントツーポイントリンクとを含み、複数のモニタの各々が、イーサネット（登録商標）内で該モニタに先行する２つのモニタの各々への、および／または、イーサネット（登録商標）内で該モニタに後続する２つのモニタの各々へのポイントツーポイントリンクにより接続されており、これによってモニタのデイジーチェーンを延ばすことができ、および／または、複数のモニタの各々を、イーサネット（登録商標）の動作に影響を与えることなくイーサネット（登録商標）から一つずつ除去し交換することができる。
【０００６】
本発明のさらに別の例示的実施形態において、モニタモジュールを相互接続してローカルエリアネットワークを形成する方法であって、複数のモニタモジュールと、複数のモニタモジュール間を延びてモニタモジュールをデイジーチェーン方式で相互接続する複数のポイントツーポイントリンクとを含む方法は、複数のモニタモジュールの各々を、デイジーチェーンネットワーク内で該モニタモジュールに先行する２つのモニタモジュールの各々へのポイントツーポイントリンクにより接続するステップ、および／または、複数のモニタモジュールの各々を、デイジーチェーンネットワーク内で該モジュールに後続する２つのモニタモジュールの各々間のポイントツーポイントリンクにより接続するステップを含む。
【０００７】
本発明は、デイジーチェーン・ローカルエリアネットワーク、例えばイーサネット（登録商標）と、デイジーチェーン・ローカルエリアネットワーク・アーキテクチャ、例えばイーサネット（登録商標）によりモジュールを相互接続するための方法とを目的としている。このアーキテクチャは、各モジュールと、チェーン内のこのようなモジュールに前後する２つのモジュールとの間にポイントツーポイント接続を含む。このアーキテクチャにより、チェーンを延ばすことができ、他のモジュールへのサービスを中断することなくモジュールをチェーンから除去することができる。マイクロプロセッサおよび追加ポートが、外部装置に接続するための追加ゲートウェイを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ローカルエリアネットワークまたは「ＬＡＮ」とは、地理的に限定されたデータ通信ネットワークである。普通、ＬＡＮにより、隣接する建物内でコンピュータ、モニタ、端末、プリンタ等を容易に相互接続することが可能となる。イーサネット（登録商標）とは、データがパケット内に割り込み、各パケットがＣＳＭＡ／ＣＤアルゴリズムにより送信されてその他の任意のパケットに衝突することなくその目的地に到達するＬＡＮの１つの例である。したがって、作動中、ＬＡＮ内の各ノードは作動している任意の瞬間にデータパケットを送信しているかまたは受信しているかのいずれかである。
【０００９】
本発明は、図１に示すデイジーチェーン・イーサネット（登録商標）アーキテクチャ１０を使用しており、そこでは複数のモニタモジュール１２が共に、モジュール１２間を延びる複数のポイントツーポイントリンク１４によりデイジーチェーニングされている。図１に示すデイジーチェーン・イーサネット（登録商標）アーキテクチャ１０では、各モニタモジュール１２は、イーサネット（登録商標）内でこれに先行する２つのモジュールの各々に、およびイーサネット（登録商標）内でこれに後続する２つのモジュールの各々にリンクされている。
【００１０】
図１を参照すると、１から５まで番号付けした５つのモニタ１２が共に本発明のデイジーチェーン・イーサネット（登録商標）アーキテクチャ１０によりリンクされているイーサネット（登録商標）が示されている。本発明のデイジーチェーン・イーサネット（登録商標）アーキテクチャでは、例えばモニタ３が、普通はイーサネット（登録商標）ケーブルである複数のポイントツーポイントリンク１４により、モニタ１、５、およびモニタ２、４にデイジーチェーンでリンクされている。モニタ１、２は、イーサネット（登録商標）デイジーチェーン内でモニタ３に先行する一方、モニタ４、５は、イーサネット（登録商標）デイジーチェーン内でモニタ３の後に後続する。この配置において、モニタ３は、先行するモニタ１に第１リンク１４ａを介して接続されており、先行するモニタ２には第２リンク１４ｂを介して接続されている。同様に、モニタ３は、後続のモニタ５に第３リンク１４ｃを介して接続されており、後続のモニタ４に第４リンク１４ｄを介して接続されている。
【００１１】
具体的に図１に示すイーサネット（登録商標）デイジーチェーン１０に含まれている残りのモニタにモニタ１、２、４、５を接続するのに同様の接続配置が使用される。したがって、例えばイーサネット（登録商標）内でモニタ２に１つのみのモニタ、すなわちモニタ１が先行する一方で、イーサネット（登録商標）内でモニタ２に２つのモニタ、すなわちモニタ３、４が後続する場合、モニタ２は、モニタ１に第５リンク１４ｅを介して接続され、モニタ３に第２リンク１４ｂを介して接続され、モニタ４に第６リンク１４ｆを介して接続される。同じく、イーサネット（登録商標）内で、或るモニタ、例えばモニタ１、５に先行または後続するモニタがない場合、このようなモニタは、イーサネット（登録商標）内でそれに前後するいずれかの２つのモニタのみに接続されることになる。したがって、例えばモニタ１は、モニタ２に第１リンク１４ａを介して接続され、モニタ３に第２リンク１４ｂを介して接続されるのみである。
【００１２】
本発明のデイジーチェーンイーサネット（登録商標）配置では、モジュール１２のうちの任意の１つを、残りのモジュール間の通信経路を切断することなく除去することができる。したがって、例えば、モニタ３がイーサネット（登録商標）から除去される場合、モニタ５はやはり、モニタ４、２、およびモニタ５とモニタ４とを接続するリンク１４ｇ、モニタ４と２とを接続するリンク１４ｆ、ならびにモニタ２と１とを接続するリンク１４ｅを介してモニタ１と通信できることになる。
【００１３】
図１に示すデイジーチェーンイーサネット（登録商標）１０は、ほんの少数のモジュール１２、例えば図１に示すモニタ１〜５から多数のモジュール１２まで適宜拡大縮小できるということが、前述の検討から明らかである。デイジーチェーンイーサネット（登録商標）１０を拡張する場合、それでもやはりデイジーチェーンイーサネット（登録商標）１０のアーキテクチャは、各追加モジュールと、そのモジュールに先行するチェーン内の２つのモジュールおよびこのようなモジュールに後続するチェーン内の２つのモジュールとの間にポイントツーポイント接続を含むことになる。
【００１４】
次に図２を参照すると、各モニタ１２は、マイクロプロセッサ１６と、マイクロプロセッサ１６にバス２０を介して接続されたイーサネット（登録商標）ＩＣ１８とをも含み、イーサネット（登録商標）ＩＣ１８に接続されたイーサネット（登録商標）リンク２２を介してチェーンの外側の外部装置、例えば制御システムまたはＨＭＩに接続されている。マイクロプロセッサ１６はゲートウェイを提供し、内部ラックメッセージをフィルタするか、または内部および外部プロトコル間で変更する。また、マイクロプロセッサ１６には別のバス２４を介してマルチポートスイッチ集積回路２６が接続されており、このマルチポートスイッチ集積回路は、モジュールからモジュールへのデータパケットの送受信を制御する。したがって、モニタ３の例において、マルチポートスイッチ２６は、ポイントツーポイントリンク１４ａ〜１４ｄに接続されて、モニタ３を介してモニタ１および／または２からモニタ４および／または５へ、あるいはその逆へ、データパケットを転送する。冗長イーサネット（登録商標）・ネットワークによるデータループを防止するために、スイッチチップは、ＩＥＥＥ８０２．１ｄスパニングツリープロトコル、あるいはその等価物を利用している。
【００１５】
本発明を、現在最も実用的で好ましい実施形態と見なされているものと合わせて説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、反対に、添付の請求項の精神および範囲内に含まれる種々の修正およびその等価の配置を網羅することを意図しているということが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】イーサネット（登録商標）の一部であるモニタ用の、本発明のチェーニングアーキテクチャを示すブロック図である。
【図２】図１に示す本発明のチェーニングアーキテクチャで使用する、各モニタの内部電気部品を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１７】
モジュール１
モジュール２
モジュール３
モジュール４
モジュール５
デイジーチェーン・イーサネット（登録商標）アーキテクチャ１０
モジュール１２
ポイントツーポイントリンク１４
第１リンク１４ａ
第２リンク１４ｂ
第３リンク１４ｃ
第４リンク１４ｄ
第５リンク１４ｅ
第６リンク１４ｆ
第７リンク１４ｇ
コントローラ／マイクロプロセッサ１６
イーサネット（登録商標）ＩＣ１８
バス２０
イーサネット（登録商標）リンク２２
バス２４
マルチポートスイッチ集積回路２６
【図１】
2008067382.tif 000003
【図２】
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