(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）を備える装置であって、前記遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）が、
少なくとも１つの産業用制御自動化フィールドデバイスに結合されるように構成された入力／出力（Ｉ／Ｏ）端子と、
１つ又は複数の第１の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを備える１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュールであって、個々の第１の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルが、１組のＩ／Ｏ端子に結合されるように構成され、個々の第１の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルが、前記１組のＩ／Ｏ端子を介した通信のために、アナログ入力、アナログ出力、デジタル入力、デジタル出力及びパルスアキュムレータ入力として構成可能であり、前記アナログ入力が、デジタル通信をサポートし、前記アナログ出力が、デジタル通信をサポートする、１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュールと、
を備え、
前記１つ又は複数の第１の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの各々が、
前記１組の（Ｉ／Ｏ）端子に接続されたデバイスに対する動作状態を、ロジック信号を用いて制御するように構成されたデジタルロジックブロックと、
前記デジタルロジックブロックと前記１組の（Ｉ／Ｏ）端子の間で、デジタル信号とアナログ信号を変換するように構成されたアナログ共通資源ブロックと、
前記アナログ共通資源ブロックから電流信号を受信し、前記アナログ共通資源ブロックに電圧信号を出力するように構成されたマルチプレキサブロックと、
複数のスイッチを含む出力回路ブロックと、
を備え、
前記出力回路ブロックが、
前記アナログ共通資源ブロックからの前記電流信号を、前記１組の（Ｉ／Ｏ）端子の第１の（Ｉ／Ｏ）端子に接続し、
前記１組の（Ｉ／Ｏ）端子の第２の（Ｉ／Ｏ）端子を、前記マルチプレキサブロックの入力に接続する、
ように構成され、
前記遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）が、更に、
前記１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュールに結合された第１の拡張基板と、
１つ又は複数の第２の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを備える１つ又は複数の第２のＩ／Ｏモジュールに結合されるように構成された第２の拡張基板であって、当該第２の拡張基板が、前記第１の拡張基板に接続されるものと、
前記第１の拡張基板と前記第２の拡張基板を通じて形成された第１の及び第２の電気経路であって、当該第１の及び第２の電気経路が、最終拡張基板の後のループで合流して、追加のＩ／Ｏモジュール又は複数の追加の拡張基板がないことを示すものと、
前記１つ又は複数の第１の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの各々の構成、及び、前記１つ又は複数の第２の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの各々の構成、を制御し、
前記１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュールを通じて前記１つ又は複数の第２の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを制御するように構成された少なくとも１つの処理デバイスと、
前記（Ｉ／Ｏ）端子、及び、前記第１の拡張基板に結合された第１の回路基板であって、前記第１の回路基板が、更に、１つ又は複数のシリアルインターフェイス、１つ又は複数のアップリンク／ダウンリンクポート、及び、前記第１の拡張基板に結合された１つ又は複数のトランスフォーマ、に結合されるものと、
前記少なくとも１つの処理デバイスに結合された第２の回路基板であって、当該第２の回路基板が、更に、前記第１の回路基板と通信するように構成された１つ又は複数のトランシーバに結合されるものと、
前記１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュールに結合された第３の回路基板であって、当該第３の回路基板が、更に、電力変換器に結合され、当該電力変換器が、前記第２の回路基板から受信された電力を変換するように構成されるものと、
を備え、
前記第１の回路基板が、前記第２の及び第３の回路基板に結合される、
装置。
【請求項２】
前記ＲＴＵが、前記少なくとも１つの処理デバイスを備える第１のコントローラをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュール内の前記１つ又は複数の第１の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルが、前記第１のコントローラに直接結合され、
前記１つ又は複数の第２のＩ／Ｏモジュール内の前記１つ又は複数の第２の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルが、前記第１の拡張基板を介して前記第１のコントローラに間接的に結合される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第１及び第２の電気経路が、前記第１のコントローラから、前記１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュール、及び、前記１つ又は複数の第２のＩ／Ｏモジュールを通じて、延在する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記ＲＴＵが第２のコントローラをさらに備え、
前記第１のコントローラが一次コントローラとして動作するように構成され、前記第２のコントローラが二次コントローラとして動作するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記ＲＴＵが、更に、１つ又は複数の固定Ｉ／Ｏチャネルを備え、当該固定Ｉ／Ｏチャネルの各々が、再構成不可能な入力チャネル及び再構成不可能な出力チャネルのうちの１つを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの産業用制御自動化フィールドデバイス、及び、
請求項１〜６のいずれかの装置を備える、遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）、
を備える、システム。
【請求項８】
少なくとも１つの産業用制御自動化フィールドデバイスを遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）の入力／出力（Ｉ／Ｏ）端子に結合するステップと、
少なくとも１つの処理デバイスを使用して、
（ｉ）前記ＲＴＵの第１の拡張基板に結合された、１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュール内の前記Ｉ／Ｏ端子に結合される１つ又は複数の第１の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルと、
(ii) 前記ＲＴＵの第２の拡張基板に結合された、１つ又は複数の第２のＩ／Ｏモジュール内の１つ又は複数の第２の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルと、を構成するステップであって、前記少なくとも１つの処理デバイスが、前記１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュールを通じて前記１つ又は複数の第２の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを制御するものと、
を含み、
前記１つ又は複数の第１の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの各々が、
前記１組の（Ｉ／Ｏ）端子に接続されたデバイスに対する動作状態を、ロジック信号を用いて制御するように構成されたデジタルロジックブロックと、
前記デジタルロジックブロックと前記１組の（Ｉ／Ｏ）端子の間で、デジタル信号とアナログ信号を変換するように構成されたアナログ共通資源ブロックと、
前記アナログ共通資源ブロックから電流信号を受信し、前記アナログ共通資源ブロックに電圧信号を出力するように構成されたマルチプレキサブロックと、
複数のスイッチを含む出力回路ブロックと、
を備え、
前記出力回路ブロックが、
前記アナログ共通資源ブロックからの前記電流信号を、前記１組の（Ｉ／Ｏ）端子の第１の（Ｉ／Ｏ）端子に接続し、
前記１組の（Ｉ／Ｏ）端子の第２の（Ｉ／Ｏ）端子を、前記マルチプレキサブロックの入力に接続する、
ように構成されるものと、
前記第１の拡張基板と前記第２の拡張基板を通じて第１の及び第２の電気経路を形成するステップであって、当該第１の及び第２の電気経路が、最終拡張基板の後のループで合流して、追加のＩ／Ｏモジュール又は複数の追加の拡張基板がないことを示すものと、
第１の回路基板を前記（Ｉ／Ｏ）端末及び前記第１の拡張基板に結合するステップであって、前記第１の回路基板が、更に、１つ又は複数のシリアルインターフェイス、１つ又は複数のアップリンク／ダウンリンクポート、及び、前記第１の拡張基板に結合された１つ又は複数のトランスフォーマ、に結合されるものと、
第２の回路基板を、前記少なくとも１つの処理デバイスに結合するステップであって、当該第２の回路基板が、更に、前記第１の回路基板と通信するように構成された１つ又は複数のトランシーバに結合されるものと、
第３の回路基板を、前記１つ又は複数の第１のＩ／Ｏモジュールに結合するステップであって、当該第３の回路基板が、更に、電力変換器に結合され、当該電力変換器が、前記第２の回路基板から受信された電力を変換するように構成されるものと、
を含み、
個々の第１の及び第２の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルが、１組の（Ｉ／Ｏ）端子を介した通信のために、アナログ入力、アナログ出力、デジタル入力、デジタル出力及びパルスアキュムレータ入力として構成可能であり、前記アナログ入力が、デジタル通信をサポートし、前記アナログ出力が、デジタル通信をサポートし、
前記第１の回路基板が、前記第２の及び第３の回路基板に結合される、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、一般に、産業プロセス制御及び自動化システムに関する。より詳細には、本開示は、汎用入力／出力（ＵＩＯ）を有する遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）は、監視制御及びデータ捕捉（ＳＣＡＤＡ）システム又は他の自動化システムから離れた現場における局所化された制御及びデータアクセスを提供するデバイス又はシステムを表している。例えば油田及びガス田では、複数のＲＴＵが異なる現場に、異なる目的で使用され得る。ＲＴＵは、異なる現場（井戸、パイプライン及び圧縮ステーションなど）で、センサ及びアクチュエータを使用して、データを収集し、局所制御を実施し、履歴値を記録し、かつ、生きた履歴データをＳＣＡＤＡシステムに提供することができる。ＳＣＡＤＡシステムは、異なる現場で、ＲＴＵを介して制御論理を実行し、かつ、アクチュエータの動作を変えることができる。ＲＴＵ自体がデータ解析のためのアルゴリズムを組み込むことも可能である。
【０００３】
[0003]一般に、ＲＴＵは、その使用が増加しており、また、１９７０年代におけるそれらの初期設計と比較すると、複雑性が増している。今日、ＲＴＵは、大規模なセットの特定用途向けネットワーク機能及びプロトコルをサポートしなければならず、また、多数の制御実行モデルをサポートし、かつ、スマートデバイス統合を提供しなければならないことがしばしばである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]本開示は、汎用入力／出力（ＵＩＯ）を有する遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）及び関連する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]第１の実施形態では、装置は遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）を含む。ＲＴＵは、少なくとも１つの産業用制御自動化フィールドデバイス（ｆｉｅｌｄ  ｄｅｖｉｃｅ）に結合されるように構成された入力／出力（Ｉ／Ｏ）端子を含む。また、ＲＴＵは、Ｉ／Ｏ端子に結合されるように構成された１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを有する１つ又は複数のＩ／Ｏモジュールをも含む。個々の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルは、アナログ入力、デジタル通信をサポートするアナログ入力、アナログ出力、デジタル通信をサポートするアナログ出力、デジタル入力、デジタル出力及びパルスアキュムレータ入力として構成可能である。ＲＴＵは、１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの各々の構成を制御するように構成された少なくとも１つの処理デバイスをさらに含む。
【０００６】
[0006]第２の実施形態では、システムは、少なくとも１つの産業用制御自動化フィールドデバイス並びに遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）を含む。ＲＴＵは、少なくとも１つのフィールドデバイスに結合されるように構成された入力／出力（Ｉ／Ｏ）端子を含む。また、ＲＴＵは、Ｉ／Ｏ端子に結合されるように構成された１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを有する１つ又は複数のＩ／Ｏモジュールをも含む。個々の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルは、アナログ入力、デジタル通信をサポートするアナログ入力、アナログ出力、デジタル通信をサポートするアナログ出力、デジタル入力、デジタル出力及びパルスアキュムレータ入力として構成可能である。ＲＴＵは、１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの各々の構成を制御するように構成された少なくとも１つの処理デバイスをさらに含む。
【０００７】
[0007]第３の実施形態では、方法は、少なくとも１つの産業用制御自動化フィールドデバイスを遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）の入力／出力（Ｉ／Ｏ）端子に結合するステップを含む。また、方法は、少なくとも１つの処理デバイスを使用して、ＲＴＵの１つ又は複数のＩ／Ｏモジュール内のＩ／Ｏ端子に結合される１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを構成するステップをも含む。個々の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルは、アナログ入力、デジタル通信をサポートするアナログ入力、アナログ出力、デジタル通信をサポートするアナログ出力、デジタル入力、デジタル出力及びパルスアキュムレータ入力として構成可能である。
【０００８】
[0008]他の技術的特徴は、以下の図、説明及び特許請求の範囲から、当業者には容易に明らかになるであろう。
[0009]本開示をより完全に理解するために、次に、添付の図面に関連して以下の説明が参照される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0010]本開示による遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）を有する産業用制御自動化システムの例を示す図である。
【図２】[0011]本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図３】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図４Ａ】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図４Ｂ】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図４Ｃ】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図５】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図６Ａ】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図６Ｂ】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図７】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図８】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図９】本開示によるＲＴＵの例の詳細を示す図である。
【図１０】[0012]本開示によるＲＴＵを有する汎用入力／出力を使用するための方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0013]以下で説明される図１から９、及び本特許文書における本発明の原理を説明するために使用される様々な実施形態は、単なる実例にすぎず、本発明の範囲を制限するものと解釈しては断じてならない。当業者は、本発明の原理は、適切に配置された任意のタイプのデバイス又はシステムの中で実現され得ることを理解するであろう。
【００１１】
[0014]上で言及したように、遠隔端末ユニット（ＲＴＵ）は、それらの初期設計と比較すると複雑性が増しており、現在のＲＴＵは、多くのより高度な特徴をサポートしなければならないことがしばしばである。ＲＴＵにしばしば要求される特徴の１つは、入力／出力（Ｉ／Ｏ）チャネルタイプの柔軟な混合をサポートする能力である。チャネルタイプは、アナログ入力（ＡＩ）、アナログ出力（ＡＯ）、デジタル入力（ＤＩ）、デジタル出力（ＤＯ）及びパルスアキュムレータ入力（ＰＩ）を含むことができる。ＡＩ及びＡＯは、ＨＩＧＨＷＡＹ  ＡＤＤＲＥＳＳＡＢＬＥ  ＲＥＭＯＴＥ  ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲ（ＨＡＲＴ）プロトコルに準拠する４〜２０ｍＡ接続を介したデジタル通信などのデジタル通信をサポートすることも、しないこともある。従来のＲＴＵは、しばしば、固定数の入力及び出力を有するＩ／Ｏカードを使用してＩ／Ｏチャネルタイプの所望の混合を達成しており、個々の入力又は出力は、特定のタイプに固定されている。
【００１２】
[0015]本開示は、柔軟なユーザ定義Ｉ／Ｏタイプを有する汎用Ｉ／Ｏチャネルを有するＲＴＵについて説明する。すなわち個々のＩ／Ｏチャネルは、ＲＴＵのプログラミングを介して、ＡＩ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＡＯ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＤＩ、ＤＯ又はＰＩのタイプとして構成され得る。したがって、適切なＩ／Ｏチャネルが物理的にＲＴＵに挿入されることを最初に保証する必要なく、ＲＴＵを現場に設置することができる。現場に設置されると、構成可能遅延結合終端（ｌａｔｅ−ｂｉｎｄｉｎｇ  ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ）がＲＴＵのために定義され得る。したがって、とりわけ、ＲＴＵのサイズ、電力消費及びコストの低減を促進することができる。
【００１３】
[0016]図１は、本開示によるＲＴＵ１０２を有する産業用制御自動化システム１００の例を示す。ＲＴＵ１０２は、当分野では遠隔テレメトリユニットとも呼ばれ得ることに留意されたい。また、ここでは単一のＲＴＵ１０２が示されているが、システム１００は、１つ又は複数の地理上の領域に分散された任意の数のＲＴＵ１０２を含むことができることにも留意されたい。
【００１４】
[0017]ＲＴＵ１０２は、監視制御及びデータ捕捉（ＳＣＡＤＡ）システム又は他の制御システム１０４から離れた現場における局所化された制御及びデータアクセスを提供するデバイス又はシステムを表している。例えばＲＴＵ１０２は、油井、ガス井又は水井、あるいは変電所、又はそれらの近傍に配置され得る。これらの状況又は他の状況では、ＲＴＵ１０２は、局所センサからデータを収集し、かつ、データを処理して局所アクチュエータのための制御信号を生成するために使用され得る。また、ＲＴＵ１０２は、必要に応じて制御システム１０４とインタラクションすることも可能である。このようにして、制御システム１０４から離れた場所にプロセス制御及び自動化機能が提供され得る。図に示されている制御システム１０４は、有線ネットワーク１０５を介して、また、マイクロ波通信、セルラ通信又は他の無線周波数（ＲＦ）通信などの無線接続を使用してＲＴＵ１０２と通信している。しかしながらＲＴＵ１０２は、任意の適切な有線接続又は無線接続を介して制御システム１０４と通信することができる。いくつかの実施形態では、構成要素１０２〜１０４は、通常は有線接続を使用して通信することができ、無線通信はバックアップとして使用される。
【００１５】
[0018]また、ＲＴＵ１０２は、１つ又は複数の産業フィールドデバイス１０６と通信し、インタラクションする。フィールドデバイス１０６は、プロセスの１つ又は複数の特性を測定するセンサ、プロセスの１つ又は複数の特性を変えるアクチュエータ、又は他の産業フィールドデバイスを含むことができる。この例では、ＲＴＵ１０２は、有線接続１０８を使用してフィールドデバイス１０６と通信している。有線接続１０８は、直列接続（ＲＳ２３２接続又はＲＳ４８５接続など）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続、産業プロトコル接続又は他の有線接続を含むことができる。しかしながらＲＴＵ１０２は、１つ又は複数のフィールドデバイス１０６と無線で通信することも可能であることに留意されたい。
【００１６】
[0019]また、この例におけるＲＴＵ１０２は、少なくとも１つの局所ユーザデバイス１１０とも通信し、インタラクションする。ユーザデバイス１１０は、ＲＴＵ１０２又はフィールドデバイス１０６とインタラクションし、あるいはＲＴＵ１０２と通信している制御システム１０４とインタラクションするために職員によって使用され得る。ユーザデバイス１１０は、ＲＴＵとのユーザインタラクションをサポートする任意の適切な構造を含む。
【００１７】
[0020]任意選択で、様々な他の構成要素がＲＴＵ１０２と共に使用され得る。例えばＲＴＵ１０２は、表示画面又はオペレータコンソールなどの１つ又は複数の人間−機械インターフェイス（ＨＭＩ）１１２とインタラクションすることができる。ＨＭＩ１１２は、ＲＴＵ１０２からデータを受け取り、又はＲＴＵ１０２にデータを提供するために使用され得る。静止画像又はビデオ画像を捕獲し、かつ、画像をＲＴＵ１０２を介して離れた場所（安全保護センタなど）に提供するために、１つ又は複数の安全保護カメラ１１４（インターネットプロトコルカメラなど）が使用され得る。ＲＴＵ１０２と、ネットワーク１０５を介して制御システム１０４又は他の遠隔システムと通信している遠隔アクセスポイント１１８との間の無線通信をサポートするために無線ラジオ１１６が使用され得る。他の遠隔システムは、フィールドデバイスマネージャ（ＦＤＭ）１２０又は他のアセットマネージャ及び／又はＲＴＵビルダ１２２を含むことができる。フィールドデバイス（フィールドデバイス１０６を含む）などのアセットを構成し、かつ、管理するためにＦＤＭ１２０が使用され、また、ＲＴＵ（ＲＴＵ１０２を含む）を構成し、かつ、管理するためにＲＴＵビルダ１２２が使用され得る。
【００１８】
[0021]以下でより詳細に説明されるように、ＲＴＵ１０２は、１つ又は複数の汎用入力／出力（ＵＩＯ）チャネルを組み込み、個々のＩ／Ｏチャネルは、ＡＩ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＡＯ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＤＩ、ＤＯ又はＰＩタイプのチャネルとして構成され得る。このようにして、異なる組合せのＩ／Ｏチャネルを有する異なるＩ／ＯカードをＲＴＵ１０２に使用する必要はない。そうではなく、個々のＩ／Ｏチャネルは、必要に応じて適切なＩ／Ｏタイプの構成になるように構成され得る。さらに、ＲＴＵ１０２は、１つ又は複数のＩ／Ｏモジュール（それぞれ１つ又は複数の汎用Ｉ／Ｏチャネルを有する）がＲＴＵ１０２と共に使用され得るよう、拡張可能であってもよい。しかしながら、１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを１つ又は複数の固定（非再構成可能）タイプのＩ／Ｏチャネルと共にＲＴＵ１０２に使用することも可能であることに留意されたい。例えばＲＴＵ１０２は、１つ又は複数の固定Ｉ／Ｏチャネルを含むことができ、また、ＲＴＵ１０２は、１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを含むように拡張され得る。
【００１９】
[0022]いくつかの実施形態では、ＲＴＵ１０２の汎用Ｉ／Ｏ機能は、以下の特徴のうちの１つ、いくつか又はすべてを有することができる。
・「電池バックアップを有する太陽光発電」動作をサポートするためのＲＴＵ１０２における低電力動作のサポート（１．８Ｗから４Ｗまでなど）
・−４０℃から＋７５℃までなどの拡張温度範囲のサポート
・構成可能な数のＩ／ＯチャネルがＲＴＵ１０２と共に使用され得るよう、拡張のサポート
・機能ブロック、ラダー論理、ユーザ構造化テキスト及びプログラミング、及びシーケンス操作などの、ＲＴＵ１０２における様々な制御実行方法のサポート
・現場給電及びデバイス給電送信機及びスマートバルブポジショナの両方のための２線式、３線式又は４線式アナログ入力及び出力のサポート
・ＡＩ、デジタル通信を有するＡＩ、ＡＯ、デジタル通信を有するＡＯ、ＤＩ（事象のデジタル入力シーケンスすなわち「ＤＩ−ＳＯＥ」入力を含む）、ＤＯ及びＰＩを含む、混合の点で制限がない他のＩ／Ｏタイプのサポート
・ＲＴＵ制御モジュール冗長性のサポート
・従来の分散制御システム（ＤＣＳ）デバイスより安価なＲＴＵ価格決定のサポート
[0023]図１は、ＲＴＵ１０２を有する産業用制御自動化システム１００の一例を示すが、図１には様々な変更が加えられ得る。例えばシステム１００は、任意の数の個々の構成要素を含むことができる。また、図１に示されている機能分割は、実例による説明のためのものにすぎない。図１の様々な構成要素は、結合され、再分割され、あるいは省略されることが可能であり、また、特定のニーズに応じて追加構成要素が追加され得る。さらに、図に示されているＲＴＵ１０２は、有線式フィールドデバイスと共に使用されているが、ＲＴＵ１０２は、無線フィールドデバイスとのみ使用されることが可能であり、あるいは有線式フィールドデバイス及び無線フィールドデバイスの両方と共に使用され得る。さらに、図１は、１つ又は複数の汎用Ｉ／Ｏチャネルを有するＲＴＵ１０２が使用され得る動作環境の一例を示す。１つ又は複数のＲＴＵは、任意の他の適切なシステムに使用され得る。
【００２０】
[0024]図２から９は、本開示によるＲＴＵ１０２の例の詳細を示す。説明を分かりやすくするために、ＲＴＵ１０２は、図１のシステム１００に使用されているものとして説明される。しかしながらＲＴＵ１０２は、任意の他の適切なシステムに使用され得る。
【００２１】
[0025]図２に示されているように、ＲＴＵ１０２は、コントローラモジュール２０２、第１のセットのＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ及び拡張基板２０６を含む。コントローラモジュール２０２は、ＲＴＵ１０２の制御論理及び他の機能を実行するモジュールを表している。例えばコントローラモジュール２０２は、センサデータを解析し、かつ、アクチュエータのための制御信号を生成する制御論理を実行することができる。また、コントローラモジュール２０２は、外部デバイス又はシステムとの通信をサポートする機能などのＲＴＵ１０２の動作全体を制御する機能を実行することも可能である。コントローラモジュール２０２は、ＲＴＵの１つ又は複数の動作を制御するための任意の適切な構造を含む。いくつかの実施形態では、コントローラモジュール２０２は、ＬＩＮＵＸ又は他のオペレーティングシステムを実行する少なくとも１つの処理デバイスを含む。
【００２２】
[0026]Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの構成可能Ｉ／Ｏチャネルをサポートすることができる。データは、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎのＩ／Ｏチャネルを介して、コントローラモジュール２０２と外部デバイス又はシステム（フィールドデバイス１０６など）との間で輸送され得る。個々のＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎは、１つ又は複数のＩ／Ｏチャネルの使用をサポートする回路を含む。Ｉ／Ｏモジュールが１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの使用をサポートする場合、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎは、少なくとも１つのＩ／ＯチャネルをＡＩ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＡＯ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＤＩ、ＤＯ又はＰＩチャネルとして構成する回路をも含む。回路は、個々のＩ／Ｏチャネルを所望のチャネルに構成し、かつ、再構成するために使用され得る。例えば米国特許第８０７２０９８号、米国特許第８３９２６２６号及び米国特許第８６５６０６５号に再構成可能Ｉ／Ｏチャネルのタイプの例が示されている（これらのすべては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている）。ＲＴＵ１０２は、任意の数のＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎを含むことができる。いくつかの実施形態では、特定の数のＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ（８個のモジュールなど）がＲＴＵ１０２に組み込まれ得る。
【００２３】
[0027]拡張基板２０６により、第２のセットのＩ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎに結合されている拡張基板２０８にＲＴＵ１０２が結合され得る。Ｉ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎは、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎと同じ構造又は同様の構造を有することができ、また、任意の数のＩ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎが第２のセットに使用され得る（８個のモジュールなど）。拡張基板２１２は、第３のセットのＩ／Ｏモジュールに結合するために使用され得る。同様に追加Ｉ／Ｏモジュールが追加され得る。
【００２４】
[0028]上で説明したように、ＲＴＵ１０２は、固定Ｉ／Ｏチャネルと再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの組合せを含むことができることに留意されたい。固定Ｉ／Ｏチャネルは、ＲＴＵ１０２内の任意のＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ、２１０ａ〜２１０ｎによってサポートされ、また、再構成可能Ｉ／Ｏチャネルは、ＲＴＵ１０２内の任意のＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ、２１０ａ〜２１０ｎによってサポートされ得る。特定の例として、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎは、固定タイプのＩ／Ｏチャネルをサポートすることができ、一方、Ｉ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎは、再構成可能Ｉ／Ｏチャネルをサポートすることができる。しかしながらＲＴＵ１０２には、固定Ｉ／Ｏチャネルと再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの任意の他の適切な組合せが使用され得る。
【００２５】
[0029]個々の拡張基板２０６、２０８、２１２は、ＲＴＵへの１つ又は複数のＩ／Ｏモジュールの追加を容易にする任意の適切な構造を含む。この例では、２つの電気経路２１４ａ〜２１４ｂがＲＴＵ１０２を通って形成されており、この電気経路２１４ａ〜２１４ｂはループ２１６で出会う。電気経路２１４ａ〜２１４ｂは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続、及びＩ／Ｏモジュールと拡張基板を通る電気経路を使用することなどによって任意の適切に形成され得る。ループ２１６は、現在、追加Ｉ／ＯモジュールはＲＴＵ１０２に接続されていないことを示すために使用され得る。しかしながらループ２１６は、現在、Ｉ／Ｏモジュールの追加セットがＲＴＵ１０２に接続されていないことを示すために、拡張基板２０６上にも配置され得ることに留意されたい。
【００２６】
[0030]電源（ＰＳ）２１８は、ＲＴＵ１０２の構成要素に動作電力を提供する。電源２１８は、ＲＴＵに動作電力を提供するように構成された任意の適切な構造を含む。例えば電源２１８は、１つ又は複数の電池、ソーラパネル、燃料電池又は他の電力源を含むことができる。
【００２７】
[0031]いくつかの実施形態では、コントローラモジュール２０２は、１つ又は複数のフィールドデバイス１０６から、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ、２１０ａ〜２１０ｎなどの１つ又は複数のＩ／Ｏモジュールを介して、ランタイム及び診断データを受け取る。コントローラモジュール２０２は、ランタイムデータ及び履歴データ（これらは、コントローラモジュール２０２又は他の位置に記憶され得る）を制御システム１０４に提供することができる。また、コントローラモジュール２０２は、診断データをＦＤＭ１２０に提供することも可能である。
【００２８】
[0032]特定の実施形態では、コントローラモジュール２０２は、ＬＩＮＵＸオペレーティングシステムを実行し、ＭＯＤＢＵＳプロトコル又はＤＮＰ３プロトコルを使用して制御システム１０４との通信をサポートし、また、ＨＡＲＴ  ＯＶＥＲ  ＩＰ（ＨＡＲＴ−ＩＰ）プロトコルを使用してＦＤＭ１２０と通信する。また、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＩＥＣ）６１１３１規格は、ＲＴＵ１０２をプログラミングするためにコントローラモジュール２０２によってサポートされ得る。
【００２９】
[0033]図３は、ＲＴＵ１０２と共に使用され得る電源２１８の例を示す。図３に示されているように、電源２１８は、少なくとも１つのソーラパネル３０２、調整充電器３０４及び少なくとも１つの電池３０６を含む。個々のソーラパネル３０２は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するための任意の適切な構造を含む。いくつかの実施形態では、１つ又は複数のソーラパネル３０２は、１０ＶＤＣと３０ＶＤＣの間の直流（ＤＣ）電圧を生成する。
【００３０】
[0034]調整充電器３０４は、電気エネルギーをＲＴＵ１０２の構成要素による使用に適した形態に変換する。例えば調整充電器３０４は、ソーラパネル３０２からの１０〜３０ＶＤＣ信号をコントローラモジュール２０２及びＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ（並びにＩ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎなどの任意の追加Ｉ／Ｏモジュール）のための２４ＶＤＣ信号に変換することができる。また、調整充電器３０４は、電池３０６を充電するために、ソーラパネル３０２からの電気エネルギーを１つ又は複数の電池３０６にも提供する。調整充電器３０４は、さらに、ソーラパネル３０２からの電気エネルギーを補い、又はソーラパネル３０２からの電気エネルギーと置換するために、１つ又は複数の電池３０６からの電気エネルギーをＲＴＵ１０２の構成要素に提供することができる。これは、例えばソーラパネル３０２が十分な電力を生成し得ない時間の間（夜又は悪天候の間など）に起こり得る。
【００３１】
[0035]図４Ａから４Ｃは、ＲＴＵ１０２の例に関する追加詳細を示す。ハウジング４０２は、ＲＴＵ１０２の他の構成要素を覆い、かつ、保護するために使用されている。また、ハウジング４０２は、１つ又は複数のポート又は端子などのＲＴＵ１０２の様々な他の構成要素へのアクセスをも提供する。ハウジング４０２は、任意の適切なサイズ、形状及び寸法を有することができ、また、任意の適切な材料（金属又は堅牢化プラスチックなど）から形成され得る。
【００３２】
[0036]ＲＴＵ１０２は、２つのアップリンク／ダウンリンクポート４０４、２つのＲＳ２３２ポート４０６及び２つのＲＳ４８５ポート４０８をも含む。ポート４０４は、ネットワーク１０５を介してＲＴＵ１０２を制御システム１０４、ＦＤＭ１２０又はＲＴＵビルダ１２２などのより高いレベルのデバイス又はより低いレベルのデバイスに結合するために使用され得る。ポート４０４は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔポートなどの１つ又は複数の通信リンクに結合するための任意の適切な構造を表すことができる。ＲＳ２３２ポート４０６及びＲＳ４８５ポート４０８は、ＲＴＵ１０２を１つ又は複数のフィールドデバイス、又はＲＳ２３２シリアルプロトコルあるいはＲＳ４８５シリアルプロトコルを使用している他のデバイスに結合するために使用され得る。
【００３３】
[0037]また、様々なＩ／Ｏ端子４１０を使用して、ＲＴＵ１０２が１つ又は複数のフィールドデバイスに結合される。Ｉ／Ｏ端子４１０は、ここではＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎに結合され、それによりＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎと、Ｉ／Ｏ端子４１０に結合されたフィールドデバイスとの間に通信経路が提供され得る。Ｉ／Ｏ端子４１０は、様々なタイプのフィールドデバイスに結合され、また、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎは、ＡＩ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＡＯ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＤＩ、ＤＯ及び／又はＰＩチャネルとして適切に構成され得る。Ｉ／Ｏ端子４１０は、異なる通信経路に結合するための、ねじ端子などの任意の適切な構造を含む。
【００３４】
[0038]電力端子４１２は、ＲＴＵ１０２を電源２１８などの電源に結合するために使用され得る。スロット４１４は、Ｉ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎに結合するための拡張基板２０６などの追加コネクタへのアクセスを提供する。
【００３５】
[0039]図４Ａから４Ｃに示されているポート及び端子の数及びタイプは、実例で説明するためのものにすぎないことに留意されたい。ＲＴＵ１０２は、必要に応じて、又は所望する任意の適切なタイプ及び数のインターフェイスを含むことができる。
【００３６】
[0040]図４Ｃに示されているように、ＲＴＵ１０２は、３つの印刷回路基板（ＰＣＢ）をさらに含む。第１の回路基板４１６は、ポート４０４〜４０８、Ｉ／Ｏ端子４１０及び他の入力／出力構成要素が配置され得る基板を表している。回路基板４１６は、Ｉｎｐｕｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ（ＩＯＴＡ）基板などの任意の適切な基板を表している。そのため、回路基板４１６は、以下ではＩＯＴＡ基板４１６として参照され得る。
【００３７】
[0041]第２の回路基板４１８及び第３の回路基板４２０は、ＩＯＴＡ回路基板４１６に結合されている。第２の回路基板４１８は、ＲＴＵ１０２のためのオペレーティングシステムを実行する少なくとも１つの処理デバイスを有する基板を表している。そのため、回路基板４１８は、以下では核基板４１８として参照され得る。また、回路基板４１８は、少なくとも１つのメモリ、電源又は電力変換器、及び１つ又は複数の通信インターフェイスを含むことも可能である。特定の例として、回路基板４１８は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むことができる。
【００３８】
[0042]第３の回路基板４２０は、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎなどのＩ／Ｏモジュールを含むアプリケーション基板を表している。回路基板４２０上の回路は、Ｉ／ＯチャネルをＡＩ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＡＯ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＤＩ、ＤＯ又はＰＩチャネルに再構成するために使用され得る。特定の例として、回路基板４２０は、再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを提供するために使用されるスイッチ及び他の構成要素を含んだ特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むことができる。そのため、回路基板４２０は、以下ではアプリケーション基板４２０として参照され得る。
【００３９】
[0043]図５は、ＲＴＵ１０２内の核基板４１８の例を示す。図５に示されているように、核基板４１８は、少なくとも１つの処理デバイス５０２を含む。処理デバイス５０２は、オペレーティングシステムを実行することができ、また、他の方法でコントローラモジュール２０２の機能をサポートするための様々なオペレーションを実施することができる。個々の処理デバイス５０２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ又は離散論理デバイスなどの任意の適切な処理デバイス又は計算デバイスを含む。特定の実施形態では、処理デバイス５０２は、ＸＩＬＩＮＸＺＹＮＱ−７０００  Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｐｌａｔｆｏｒｍ（ＥＰＰ）を表している。
【００４０】
[0044]処理デバイス５０２は、１つ又は複数のメモリインターフェイス／コントローラ５０４を含むか、他の方法で１つ又は複数のメモリインターフェイス／コントローラ５０４をサポートすることができ、１つ又は複数のメモリインターフェイス／コントローラ５０４は、１つ又は複数のメモリデバイス５０６へのデータ転送、及び１つ又は複数のメモリデバイス５０６からのデータ転送をサポートするために使用され得る。ＲＴＵ１０２には、１つ又は複数のシリアル・ペリフェラル・インターフェイス（ＳＰＩ）、二重データ転送速度（ＤＤＲ）インターフェイス、安全保護デジタル入力出力（ＳＤＩＯ）インターフェイス又は集積回路間回路（Ｉ２Ｃ）コントローラなどの任意の適切なメモリインターフェイス／コントローラ５０４が使用され得る。同様に、ＲＴＵ１０２には、１つ又は複数のフラッシュメモリＤＤＲ３、磁気抵抗又は他のランダムアクセスメモリ、安全保護デジタル（ＳＤ）カード、又は電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリあるいは他の読出し専用メモリなどの任意の適切なメモリデバイス５０６が使用され得る。メモリデバイス５０６のうちの少なくとも１つは、ＲＴＵ１０２による電力損失の間、データを記憶するために使用され、したがってＲＴＵ１０２への電力が回復されるとデータが検索され得る。
【００４１】
[0045]また、処理デバイス５０２は、１つ又は複数の通信インターフェイス５０８を含むか、他の方法で１つ又は複数の通信インターフェイス５０８をサポートすることも可能であり、１つ又は複数の通信インターフェイス５０８は、１つ又は複数の通信トランシーバ／トランスフォーマ５１０へのデータ転送、及び１つ又は複数の通信トランシーバ／トランスフォーマ５１０からのデータ転送をサポートするために使用され得る。ＲＴＵ１０２には、１つ又は複数のＳＰＩ、汎用非同期受信機／送信機（ＵＡＲＴ）インターフェイス、又はリデュースド・メディア・インデペンデント・インターフェイス（ＲＭＩＩ）などの任意の適切な通信インターフェイス５０８が使用され得る。また、ＲＴＵ１０２には、１つ又は複数のＥｔｈｅｒｎｅｔスイッチ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔトランシーバ、ＲＳ２３２トランシーバ又はＲＳ４８５トランシーバなどの任意の適切な通信トランシーバ／トランスフォーマ５１０が使用され得る。コネクタ５１２は、核基板４１８をＩＯＴＡ基板４１６に結合する。とりわけ通信トランシーバ／トランスフォーマ５１０は、コネクタ５１２を介してＩＯＴＡ基板４１６と通信することができる。コネクタ５１２は、回路基板間で信号を輸送するように構成された任意の適切な構造を含む。
【００４２】
[0046]回路５１４は、コネクタ５１２を介してＩＯＴＡ基板４１６から入力電力を受け取る。回路５１４は、ホットスワップ、電力調整及び監視機能などの様々な機能を提供する。特定の例として、回路５１４は、入力電力として２４ＶＤＣ信号を受け取り、その入力電力を１つ又は複数の他の形態に変換することができる。例えば回路５１４は、２４ＶＤＣ入力電力を１．８ＶＤＣ信号、３．３ＶＤＣ信号及び５ＶＤＣ信号に変換することができる。また、回路５１４は、電力監視及び管理情報を処理デバイス５０２と交換することも可能である。したがって例えば処理デバイス５０２は、過電圧状態又は不足電圧状態の間、機能を実施するか、又はトリガすることができる。
【００４３】
[0047]処理デバイス５０２は、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ、２１０ａ〜２１０ｎ内のチャネルなどの汎用Ｉ／Ｏチャネルの構成を制御するための制御論理５１６をさらに含むか、他の方法で汎用Ｉ／Ｏチャネルの構成を制御するための制御論理５１６をサポートすることができる。例えば制御論理５１６は、Ｉ／Ｏチャネルを適切に構成するために、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ、２１０ａ〜２１０ｎ内に異なる回路を構成する制御信号を提供することができる。コネクタ５１８は、核基板４１８をアプリケーション基板４２０に結合し、それにより制御論理５１６は、構成信号をアプリケーション基板４２０に提供することができる。また、コネクタ５１８により、回路５１４は、アプリケーション基板４２０にＤＣ電力を提供することができる。コネクタ５１８は、回路基板間で信号を輸送するように構成された任意の適切な構造を含む。
【００４４】
[0048]クロック源５２０は、１つ又は複数のクロック信号を処理デバイス５０２に提供するために使用されている。クロック源５２０は、局部発振器などの任意の適切な１つ又は複数のクロック信号源を含む。
【００４５】
[0049]図６Ａ及び６Ｂは、ＲＴＵ１０２内のアプリケーション基板４２０の例を示す。アプリケーション基板４２０は、通常、ＲＴＵ１０２のためのデータ捕捉及び出力制御回路を含む。図６Ａに示されているように、アプリケーション基板４２０は、アプリケーション基板４２０を核基板４１８に結合するコネクタ６０２を含む。また、アプリケーション基板４２０は、アプリケーション基板４２０をＩＯＴＡ基板４１６に結合するコネクタ６０４をも含む。個々のコネクタ６０２〜６０４は、回路基板間で信号を輸送するように構成された任意の適切な構造を含む。
【００４６】
[0050]アプリケーション基板４２０は、複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎをさらに含む。Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは、ここでは、ＲＴＵ１０２内の１つ又は複数のＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎの少なくとも一部を表すか、又は少なくとも一部を形成することができる。個々のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは、ＡＩ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＡＯ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＤＩ、ＤＯ又はＰＩチャネルとして動作するように構成され得る。再構成可能Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの実施態様の一例が図６Ｂに示されており、これについては以下で説明される。しかしながら再構成可能Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの他の実施態様も使用され得る。
【００４７】
[0051]この例では、アプリケーション基板４２０には電力調整器は存在せず、電力は、コネクタ６０２を介して核基板４１８から受け取られる（必ずしもその必要はない）。電力変換器６０８は、核基板４１８から受け取った電力を変換するために使用され得る。例えば電力変換器６０８は、核基板４１８から受け取った電圧を５ＶＤＣから６ＶＤＣなどに昇圧する昇圧変換器を含むことができる。
【００４８】
[0052]図６Ｂに示されているように、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎのための信号モードは、核基板４１８内の制御論理５１６からの制御信号などの制御信号を介して電子的に構成可能とすることができる。Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは、Ｉ／Ｏ端子４１０の一部を形成し得る２つの端子ねじＳ１及びＳ２に結合されている。
【００４９】
[0053]Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは、制御信号を受け取るように構成された端子６１６ａ〜６１６ｇを含む複数の端子を有するデジタルロジックブロック６１０を含む。デジタルロジックブロック６１０は、アナログ共通資源ブロック６２０内に提供されている電流出力デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）６２１に複数の論理信号６１１ａ〜６１２ａを提供するための端子６１１〜６１２をも含む。電流出力ＤＡＣ６２１は可変電流源を表している。アナログ共通資源ブロック６２０は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）６２２をも含む。アナログ共通資源ブロック６２０の電流出力ＤＡＣ６２１及びＡＤＣ６２２のうちのいずれか又は両方は、任意選択で、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ−６０６ｎのうちの複数のＩ／Ｏチャネルによって共有され得る。
【００５０】
[0054]アナログ共通資源ブロック６２０は、ＨＡＲＴ復調器６２３として示されている復調器をも含み、図に示されているＨＡＲＴ復調器６２３は、ＨＡＲＴ通信プロトコルを利用するように構成されている。他の通信プロトコルも使用され得る。デジタルロジックブロック６１０の端子６１６ａ−６１６ｄは、この例ではＳＰＩバスを表している通信バスに結合されている。しかしながら、パラレル・インターフェイス・バスを始めとする他のバスインターフェイスも使用され得る。
【００５１】
[0055]デジタルロジックブロック６１０は、ＡＤＣ６２２から処理済み信号データ６１３ａを受け取るための少なくとも第１の処理済みデータ端子６１３をも含む。図６Ｂに示されているように、ＨＡＲＴ復調器６２３は、デジタルロジックブロック６１０の端子６１４からデータ（ＲｘＤ）を受け取り、また、復調されたデータ（ＣＤ）をデジタルロジックブロック６１０の端子６１５に提供する。
【００５２】
[0056]アナログ共通資源ブロック６２０は、アナログＭＵＸブロック６３０に結合されている。ＭＵＸブロック６３０は、電流出力ＤＡＣ６２１から電流を受け取るための入力６３３、及び電圧信号をＡＤＣ６２２の入力に提供するための出力６３４を含む。図６Ｂに示されているように、ＭＵＸブロック６３０は、ＭＵＸ６３１及びＭＵＸ６３２を含み、それらの出力は、演算増幅器（ｏｐ  ａｍｐ）６３５のそれぞれの入力に結合されている。ｏｐ  ａｍｐ６３５の出力は、ＡＤＣ６２２の入力に結合されている。
【００５３】
[0057]出力回路ブロック６４０はＩ／Ｏ端子４１０に結合されている。Ｉ／Ｏ端子４１０は、端子ねじＳ１及びＳ２を含み、個々のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは、Ｉ／Ｏ端子４１０内のそれ自身のセットの端子ねじに結合され得る。出力回路ブロック６４０は知覚抵抗６４９を含む。図６Ｂでは、抵抗６４９は、高電位側Ｒ＋及び低電位側Ｒ−を有している。電流出力ＤＡＣ６２１によって提供される可変電流源はＳ１に結合され、抵抗６４９のＲ＋はＳ２に結合され、また、抵抗６４９のＲ−は、ＭＵＸ６３２の入力＃２に結合されている。抵抗６４９は、抵抗の温度係数（ＴＣＲ）が小さい抵抗などの精密抵抗であってもよい。また、出力回路ブロック６４０は知覚抵抗（ＳＲ）６４６をも含み、この例では知覚抵抗６４６は、０．５Ω抵抗として示されており、また、ＭＵＸブロック６３０及び出力回路ブロック６４０に提供されるＤＣ電源（Ｖ＋）に直列に結合されている。
【００５４】
[0058]図６Ｂに示されているように、出力回路ブロック６４０のパワートランジスタは、すべてパワー金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として示されている。パワートランジスタは、ＳＲ６４６とＳ１の間に結合されたＦＥＴ６４１、Ｓ２とアナログ接地の間に結合されたＦＥＴ６４２、Ｒ−とアナログ接地の間に結合されたＦＥＴ６４３、及びＳ１とＲ−の間に結合されたＦＥＴ６４４を含む。しかしながらバイポーラをベースとするパワートランジスタも使用され得る。
【００５５】
[0059]動作の一態様では、ＦＥＴ６４３は、デジタルロジックブロック６１０からの論理信号に基づいて、ＯＮ又はＯＦＦのいずれかの状態であり、それにより、アナログ接地がＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎによって使用されることになるかどうかが決まる。したがってＦＥＴ６４３のＯＮ又はＯＦＦの状態によって、フィールドデバイス１０６がアナログ接地に接続されようとしているかどうかが決まる（ＦＥＴ６４３がＯＮであればイエスであり、ＦＥＴ６４３がＯＦＦであればノーである）。ＦＥＴ６４３がＯＦＦであっても、アナログ接地は、通常、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの機能に対して何らかの役割を有している。例えばＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎによって提供される信号モードは、すべて、フィールドデバイス１０６へのシグナリングのために電流出力ＤＡＣ６２１を利用し、また、フィールドデバイス１０６から受け取った信号のために、第１及び第２のＭＵＸ６３１〜６３２、ｏｐ  ａｍｐ６３５及びＡＤＣ６２２を利用している。
【００５６】
[0060]この実施形態では、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは電圧に応答する。フィールドデバイスが電圧タイプのデバイスである場合、抵抗６４９は必要とされない。フィールドデバイスが電流タイプのデバイスである場合、１００Ωから３００Ωの抵抗を表し得る抵抗６４９の両端間にその電流を導くことによって電圧が展開される。フィールドデバイスがそれ自身の電力を有している場合、ＤＡＣ６２１は常にＯＦＦである。
【００５７】
[0061]いくつかの実施形態では、１つ又は複数のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは、その大部分が混合信号ＡＳＩＣとして実現されることができ、そのＡＳＩＣは、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎのためのデジタルロジックブロック６１０、アナログ共通資源ブロック６２０及びＭＵＸブロック６３０を提供する。Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎのための出力回路ブロック６４０は、印刷回路基板（ＰＣＢ）技術を使用して、印刷回路基板上に離散デバイスを実装することによって実現され得る。
【００５８】
[0062]以下は、図６ＢのＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎが再構成され得る様子のいくつかの例を示す。これらの例は、本開示の範囲又は内容を制限するものではない。以下の例では、「Ａ」から「Ｅ」は、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎ内の様々なデバイスに対する動作状態を表しており、これらの動作状態は、デジタルロジックブロック６１０からの論理信号によって制御される。「Ａ」はＭＵＸ６３１を表しており、また、「Ｂ」はＭＵＸ６３２を表している。値「Ｃ」、「Ｄ」及び「Ｅ」（それぞれＦＥＴ６４３、６４１及び６４４に対して）及びＤＡＣ６２１は、意図された使用事例に対して適切な値を維持しているものとする。
【００５９】
[0063]機能／事例１：Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎからの電力を必要とするフィールドデバイス１０６からのＡＩ（通常、０〜２０ｍＡ電流ループを介した）
【００６０】
【表１】
0006675378.tif 000002
【００６１】
この事例では、ＤＡＣ６２１はその最大出力に設定されており、事実上、２４Ｖ源（２４ＶのＶ＋レベルの場合）として作用し、電流制限は２５ｍＡである。ねじＳ１とＳ２の間に接続されたフィールドデバイス１０６は、そのフィールドデバイス１０６を通って流れる電流を変化させ、それによりフィールドデバイス１０６が測定しているパラメータ（温度、圧力又はレベルなど）の値を指示する。Ｓ２を介して、変調された電流が抵抗６４９を通って流れ、変調された電流に応答する電圧が展開し、この電圧が、経路＃２上のＭＵＸ６３１、６３２を介してＡＤＣ６２２によって測定される。ユーザは、任意選択でライン監視（ＬＭ）を構成することができる。構成されると、ＡＤＣ６２２変換がフィールドデバイス１０６への／フィールドデバイス１０６を通って流れる電流がないことを示している場合、断線（断線線路）が識別される。
【００６２】
[0064]機能／事例２：それ自身の電流を提供し、かつ、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎに対して参照されるフィールドデバイス１０６からのＡＩ（通常、０〜２０ｍＡ電流ループを介した）
【００６３】
【表２】
0006675378.tif 000003
【００６４】
この事例では、フィールドデバイス１０６は、０〜２０ｍＡの電流を生成する。この電流は、ピンＳ１上のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎに流入し、ＦＥＴ６４４を経た後、抵抗６４９に向けて経路付けされる。電流は、Ｓ２を介してフィールドデバイス１０６に戻る。ＭＵＸ６３１及び６３２は、マルチプレクサ経路＃３を使用して抵抗６４９の両端間の電圧をＡＤＣ６２２に引き渡す（これには、反転された電圧を修正する効果がある）。ユーザは、任意選択でＬＭを構成することができる。この事例では、フィールドデバイス１０６のアナログ回路は、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎと同じ接地に対して参照されている（ＦＥＴ６４３はＯＮである）。ＨＡＲＴの使用もサポートされ得る。
【００６５】
[0065]機能／事例３：それ自身の電流を提供し、かつ、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの電圧／接地とは異なる電圧／接地に対して参照され得るフィールドデバイス１０６からのＡＩ（通常、０〜２０ｍＡ電流ループを介した）
【００６６】
【表３】
0006675378.tif 000004
【００６７】
この事例では、フィールドデバイス１０６は、０〜２０ｍＡの電流を生成する。電流は、ピンＳ１上のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎに流入し、ＦＥＴ６４４を介して抵抗６４９に向けて経路付けされ、また、電流は、Ｓ２を介してフィールドデバイス１０６に戻る。ＭＵＸ６３１、６３２は、ＭＵＸ経路＃３を使用して抵抗６４９の両端間の電圧をＡＤＣ６２２に引き渡す（これには、反転された電圧を修正する効果がある）。ユーザは、任意選択でＬＭを構成することができる。ここでは、フィールドデバイス１０６は、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの接地とは異なる接地に対して参照され得る。目的の１つは、ねじ信号Ｓ１及びＳ２のうちのいずれか又は両方を、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎのアナログ接地に対して１２Ｖ（最大）から−７Ｖ（最小）にすることができることであってもよい。ＨＡＲＴの使用もサポートされ得る。
【００６８】
[0066]機能／事例４：電圧を提供し（電池のように）、かつ、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎに対して参照されるフィールドデバイス１０６からのＡＩ（通常０〜５ＶＤＣ）
【００６９】
【表４】
0006675378.tif 000005
【００７０】
この事例では、フィールドデバイス１０６は、０〜１０Ｖの電圧を生成する。その電圧は、ピンＳ１及びＳ２の両端間のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎに提供される。ＭＵＸ６３１、６３２は、ＭＵＸ経路＃１を使用してフィールドデバイスの電圧をＡＤＣ６２２に引き渡す。ユーザは、任意選択でＬＭを構成することができる。例えばＬＭは、ユーザが、０Ｖに達しない正規の入力電圧範囲を有するフィールドデバイス、例えば１〜５Ｖ出力を有するフィールドデバイスなどを使用しているかどうかを知覚する。ここでは、アナログ値は、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎと同じアナログ接地に対して参照されている（ＦＥＴ６４３はＯＮである）。ＤＡＣ６２１は、電圧の測定に寄与していなくてもよい。
【００７１】
[0067]機能／事例５：電圧を提供し（電池のように）、かつ、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの電圧／接地とは異なる電圧／接地に対して参照され得るフィールドデバイス１０６からのＡＩ（通常０〜５ＶＤＣ）
【００７２】
【表５】
0006675378.tif 000006
【００７３】
この事例は、フィールドデバイス１０６がこの事例ではＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの接地とは異なる接地に対して参照され得る点を除き、機能／事例４とほとんど全く同じである。したがってＦＥＴ６４３はＯＦＦである。この場合も、ＤＡＣ６２１は、電圧の測定に寄与していなくてもよい。
【００７４】
[0068]機能／事例６：Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎからの電力を必要とするＤＩ（ドライ接点）
【００７５】
【表６】
0006675378.tif 000007
【００７６】
この事例は、機能／事例１とほとんど全く同じである。この事例では、ＤＡＣ６２１は７ｍＡを生成し、その電流は、ピンＳ１でＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎから流出する。この電流を使用して、継電器接点（フィールドデバイス１０６の）が閉じていることが知覚される。戻り電流は、ねじＳ２から流入し、抵抗６４９を通って流れる。ＭＵＸ６３１、６３２は、ＭＵＸ経路＃２を使用して抵抗６４９の両端間の電圧をＡＤＣ６２２に引き渡す。ユーザは、任意選択でＬＭを構成することができるが、フィールドデバイス１０６の継電器接点が開いている場合の「フォールスポジティブ」を防止するために、離散外部抵抗が使用され得る。ここでは、ドライ接点は、抵抗６４９と同じ接地に対して参照されている（ＦＥＴ６４３はＯＮである）。閉じている状態は、正規ＡＤＣ変換として検出され、ＲＴＵ１０２は、ＡＤＣ６２２から提供された結果を単一のブール値に低減するためのアルゴリズムを有することができる。フィールドデバイス１０６の継電器がＯＦＦからＯＮに変化したことが決定されると、ＤＡＣ６２１は、電流を小さくして電力を節約するように指令され得る。継電器がＯＮからＯＦＦに変化したことが決定されると、ＤＡＣ６２１は、７ｍＡを生成して十分な「ウェット電流（ｗｅｔｔｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ）」を継電器接点に提供するように指令され得る。処理デバイス５０２又は他の構成要素がパルス又はデジタル入力信号の変化の数をカウントするＰＩに対しても同様の手法が使用され得ることに留意されたい。
【００７７】
[0069]機能／事例７：それ自身の電力を介して信号を提供し、かつ、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの電圧／接地とは異なる電圧／接地に対して参照され得るＤＩ（電池と同様の電圧入力）
【００７８】
【表７】
0006675378.tif 000008
【００７９】
この事例は、ＬＭが提供されない点を除き、機能／事例３と全く同じである。この場合も、ＤＡＣ６２１は、電圧の測定に寄与していなくてもよい。処理デバイス５０２又は他の構成要素がパルス又はデジタル入力信号の変化の数をカウントするＰＩに対しても同様の手法が使用され得ることに留意されたい。
【００８０】
[0070]機能／事例８：ＡＯ（０〜２０ｍＡ）
【００８１】
【表８】
0006675378.tif 000009
【００８２】
この事例では、ＤＡＣ６２１は０〜２０ｍＡを生成し、電流は、ピンＳ１でＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎから流出する。この電流を使用して、アクチュエータ（バルブポジショナなど）が変調される。戻り電流は、ピンＳ２から流入し、抵抗６４９を通って流れる。ＭＵＸ６３１、６３２は、ＭＵＸ経路＃２を使用して抵抗６４９の両端間の電圧をＡＤＣ６２２に引き渡す。フィールドデバイス１０６が正規の範囲の電流を有し、最小値が０ｍＡより大きい場合などでは、ユーザは、任意選択でＬＭを構成することができる。例えば４〜２０ｍＡの正規電流駆動範囲を有するフィールドデバイス１０６は、場合によってはＬＭに適している。この事例では、ＬＭの使用は、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎの設計に関連付け得ることに留意されたい。詳細には、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは、ＡＤＣ変換を実施している間、ＡＯ値を維持することができる。それは、Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ（ＳＡＲ）手法をＤＡＣ６２１と共に使用することにより、比較点に電力を供給するため、ＡＤＣ６２２を実現するコストを節約することができる。これは受入れ可能であるが、フィールドデバイス１０６へのＡＯ電流は、中断することなく維持され得る。この事例では、アナログループは、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎと同じ接地に対して参照されている（ＦＥＴ６４３はＯＮである）。ＨＡＲＴの使用もサポートされ得る。Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎに対する指令は、ＦＥＴをＯＮする（エネルギーを供給する）ように指令することができ、あるいはＯＦＦする（エネルギーの供給を停止する）ように指令することができる。
【００８３】
[0071]機能／事例９：ＤＯ
【００８４】
【表９】
0006675378.tif 000010
【００８５】
この事例では、デジタルロジックブロック６１０は、ＦＥＴ６４１及び６４２をＯＮにして負荷（継電器など）にエネルギーを供給する。ユーザは、任意選択でＬＭを構成することができる。ＤＯの場合、ＯＦＦは、短時間（１回のＡＤＣ変換に十分な時間）の間、負荷に微小電流（１ｍＡなど）を流すことによって動作する。ＭＵＸ６３１、６３２は、ＭＵＸ経路＃２を使用して抵抗６４９の両端間の電圧をＡＤＣ６２２に引き渡す。この事例では、フィールドデバイス１０６は、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎと同じ接地に対して参照されているが、ＤＯがＯＦＦであり、また、ＬＭが構成されている場合、フィールドデバイス（負荷）電流が流入するのはＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎのみである（ＦＥＴ６４３はＯＮである）。
【００８６】
[0072]機能／事例１０：誤って接続されるフィールドデバイス１０６を損傷し得ず、又は誤って接続されるフィールドデバイス１０６にエネルギーを供給し得ない安全状態
【００８７】
【表１０】
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【００８８】
ここでは、「安全状態」は、初期パワーオンリセット時に、又はコントローラブロック（コントローラモジュール２０２など）の周囲の回路の健全性が乏しいか、又は健全性がないことを外部信号（ウォッチドッグタイマなどからの）が示すと突入され得る。この事例では、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは使用されず、また、フィールドデバイスが接続されることも期待されない。Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎは、機能／事例１と同様に構成されているが、ＤＡＣ６２１からの電流は１ｍＡにすぎない。これは、フィールドデバイス１０６の意図されない存在を検出することができる診断モードをサポートしている。
【００８９】
[0073]診断機能／事例：３Ｖ３（デジタルＶｃｃ）
【００９０】
【表１１】
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【００９１】
この事例では、ＡＤＣ６２２は３Ｖ３を測定する。これは、Ｉ／Ｏチャネルの健全性／安全性のためであり、ユーザの使用事例には無関係である。ＭＵＸ６３１、６３２は、ＭＵＸ経路＃４を使用して電圧をＡＤＣ６２２に引き渡す。
【００９２】
[0074]これらは、Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎがＲＴＵ１０２内での使用のために構成され得る様子のいくつかの例にすぎないことに留意されたい。ＲＴＵ１０２内のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎによって他の使用事例がサポートされ得る。また、ＲＴＵ１０２は、任意の数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎを含むことができることにも留意されたい。
【００９３】
[0075]図７は、ＲＴＵ１０２内のＩＯＴＡ基板４１６の例を示す。図７に示されているように、ＩＯＴＡ基板４１６は、上で説明したアップリンク／ダウンリンクポート４０４、ＲＳ２３２及びＲＳ４８５ポート４０６〜４０８、Ｉ／Ｏ端子４１０及び電力端子４１２を含む。また、ＩＯＴＡ基板４１６は、上で説明したＩ／Ｏ拡張基板２０６をも含む。
【００９４】
[0076]電力入力保護回路７０２は、電力端子４１２から電力を受け取り、また、コネクタ７０４を介して入力電力を核基板４１８に提供する。例えば保護回路７０２は、ＲＴＵ１０２のための過電圧保護を提供することができる。保護回路７０２は、電力保護を提供する任意の適切な構造を含む。コネクタ７０６により、アプリケーション基板４２０がＩ／Ｏ端子４１０に結合され得る。個々のコネクタ７０４〜７０６は、回路基板間で信号を輸送するように構成された任意の適切な構造を含む。
【００９５】
[0077]トランスフォーマ７０８を使用して、コネクタ７０４を介してＩ／Ｏ拡張基板２０６が核基板４１８に結合される。したがって核基板４１８内の制御論理５１６は、ＲＴＵ１０２に結合されるＩ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎなどの追加Ｉ／Ｏモジュールを適切に構成し、かつ、制御することができる。トランスフォーマ７０８は、ＲＴＵ１０２の他の構成要素からの追加Ｉ／Ｏモジュールの隔離を補助するための任意の適切な構造を含む。Ｅｔｈｅｒｎｅｔケーブルを使用して電気経路２１４ａ〜２１４ｂが形成されるいくつかの実施形態では、トランスフォーマ７０８は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔトランスフォーマを表すことができる。
【００９６】
[0078]図８は、冗長コントローラモジュール８０２ａ〜８０２ｂを有するＲＴＵ１０２の例を示す。個々のコントローラモジュール８０２ａ〜８０２ｂは、個別の核基板４１８を使用して実現されることが可能であり、また、個々の核基板４１８内のコネクタ５１２は、その核基板４１８をＩＯＴＡ基板４１６及び他の核基板４１８に接続することができる（余分のＥｔｈｅｒｎｅｔ接続の使用などによって）。コントローラモジュール８０２ａ〜８０２ｂ間の通信は、様々な通信インターフェイス５０８を介して生じ得る。複数の冗長コントローラモジュール８０２ａ〜８０２ｂが存在する場合、ＩＯＴＡ基板４１６を使用して、どの冗長コントローラモジュールが個々のＩ／Ｏモジュールの制御を有しているかが自動的に管理され、また、コントローラモジュールの故障時における継ぎ目のない切換えが提供され得る。
【００９７】
[0079]図９は、ＲＴＵ１０２の実施態様の例をより分散された形で示す。図９に示されているように、ＲＴＵ１０２は、単一のコントローラモジュール又はコントローラモジュールの冗長セットを表すことができる１つ又は複数のコントローラモジュール９０２を含む。また、ＲＴＵ１０２は、上で説明した再構成可能Ｉ／Ｏチャネルの使用をサポートする１つ又は複数のＩ／Ｏモジュールなどの１つ又は複数のＩ／Ｏモジュール９０４をも含む。しかしながらＩ／Ｏモジュール９０４は、１つ又は複数の固定タイプのＩ／Ｏチャネルをサポートすることも可能であることに留意されたい。
【００９８】
[0080]しかしながら図９では、Ｉ／Ｏモジュール９０４はコントローラモジュール９０２から分離されている（また、場合によっては極めて離れている）。ネットワーク９０６は、Ｉ／Ｏモジュール９０４をコントローラモジュール９０２に結合し、また、ＲＴＵ１０２の構成要素間で信号を輸送するために使用され得る。ネットワーク９０６は、ＲＴＵの構成要素間で情報を輸送するための任意の適切な通信経路を表している。ネットワーク９０６は、例えば、故障許容電気又は光ファイバＥｔｈｅｒｎｅｔリング又は他の通信経路を表すことができる。
【００９９】
[0081]いくつかの実施形態では、ＲＴＵ１０２の構成要素９０２〜９０４は、個別に電力が供給され得る。例えば電源９０８は、コントローラモジュール９０２に電力を供給するために使用され、また、電源９０１は、Ｉ／Ｏモジュール９０４に電力を供給するために使用され得る。個々の電源９０８〜９１０は、「電池バックアップを有する太陽光発電」電源などの任意の適切な動作電力源を含む。
【０１００】
[0082]さらに、いくつかの実施形態では、コントローラモジュール９０２は、１つ又は複数の局所Ｉ／Ｏモジュール９１２に結合され得る。局所Ｉ／Ｏモジュール９１２は、フィールドデバイス又は他のデバイスへのコントローラモジュール９０２の局所接続を提供する。局所Ｉ／Ｏモジュール９１２は、１つ又は複数の固定タイプのＩ／Ｏチャネル及び／又は１つ又は複数の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルを有することができる。
【０１０１】
[0083]図２から９は、ＲＴＵ１０２の例の詳細を示すが、図２から９には様々な変更が加えられ得る。例えば図２から９に示されているポート及びインターフェイスの数及びタイプは、実例による説明のためのものにすぎない。また、図２から９に示されているＲＴＵ１０２の機能分割も、実例による説明のためのものにすぎない。図２から４の様々な構成要素は、省略され、結合され、あるいはさらに再分割されることが可能であり、また、特定のニーズに応じて追加構成要素が追加され得る。
【０１０２】
[0084]図１０は、本開示によるＲＴＵを有する汎用入力／出力を使用するための方法１０００の例を示す。説明を分かりやすくするために、方法１０００は、図１のシステム１００の中で動作する、図２から９に示されているＲＴＵ１０２に関して記述されている。方法１０００は、任意の適切なＲＴＵによって、任意の適切なシステムで使用され得る。
【０１０３】
[0085]図１０に示されているように、ステップ１００２でＲＴＵが所望の場所に設置される。これには、例えば、職員がＲＴＵ１０２を現場のキャビネット又は他の構造の中に設置するステップを含むことができる。ステップ１００４で、１つ又は複数のフィールドデバイスがＲＴＵの１つ又は複数のＩ／Ｏ端子に結合される。これには、例えば、職員がフィールドデバイス１０６からＲＴＵ１０２のＩ／Ｏ端子４１０まで電気線路を結合するステップを含むことができる。しかしながらフィールドデバイスは、故障許容Ｅｔｈｅｒｎｅｔリング又は他の接続などを介してＲＴＵ１０２に直接又は間接的に結合され得ることに留意されたい。ステップ１００６で、ＲＴＵの１つ又は複数のＩ／Ｏチャネルが必要に応じて構成される。これには、例えば、職員がデータを制御論理５１６に提供するステップ、及び制御論理５１６が制御信号をＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ内の１つ又は複数のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎに提供するステップを含むことができる。制御信号は、個々のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎをＡＩ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＡＯ（デジタル通信あり、又はデジタル通信なし）、ＤＩ、ＤＯ又はＰＩチャネルとして構成可能である。
【０１０４】
[0086]ステップ１００８で、さらにＩ／Ｏチャネルが要求されているかどうか決定される。これには、例えば、ＲＴＵ１０２が十分な組込みＩ／Ｏチャネルを含むかどうか（Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ内に）を職員が決定するステップを含むことができる。ＲＴＵ１０２が十分な組込みＩ／Ｏチャネルを含まない場合、ステップ１０１０で１つ又は複数の追加Ｉ／Ｏモジュールが設置される。これには、例えば、職員がＲＴＵ１０２の拡張基板２０６を追加Ｉ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎに結合されている拡張基板２０８に結合するステップを含むことができる。ステップ１０１２で、１つ又は複数の追加フィールドデバイスが追加Ｉ／Ｏモジュールに結合され、また、ステップ１０１４で、ＲＴＵの追加Ｉ／Ｏチャネルが必要に応じて構成される。これには、例えば、職員がデータを制御論理５１６に提供するステップ、及び制御論理５１６が制御信号を追加Ｉ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎ内の１つ又は複数のＩ／Ｏチャネル６０６ａ〜６０６ｎに提供するステップを含むことができる。
【０１０５】
[0087]ステップ１０１６でＲＴＵが動作状態に置かれる。これには、例えば、ＲＴＵ１０２がＩ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ、２１０ａ〜２１０ｎ内の構成可能Ｉ／Ｏチャネルを介してデータを送信するか、又は受け取るステップを含むことができる。このようにして、ＲＴＵ１０２のＩ／Ｏチャネルは、現場における必要に応じて構成され得る。ＲＴＵ１０２の設置に先立って固定タイプのＩ／ＯチャネルをＲＴＵ１０２内に設置する必要はない。
【０１０６】
[0088]図１０は、ＲＴＵを有する汎用入力／出力を使用するための方法１０００の一例を示すが、図１０には様々な変更が加えられ得る。例えば一連のステップとして示されているが、図１０の様々なステップは、重ね合わせることができ、並列で実施することができ、異なる順序で実施することができ、あるいは複数回にわたって実施することができる。また、上で言及したように、ＲＴＵ１０２は、１つ又は複数の固定Ｉ／Ｏチャネルを含むことができ、また、ＲＴＵ１０２の再構成可能Ｉ／Ｏチャネルは、Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎ内又は追加モジュール２１０ａ〜２１０ｎ内に存在していてもよい。Ｉ／Ｏモジュール２０４ａ〜２０４ｎが固定Ｉ／Ｏチャネルのみを含む場合、ステップ１００６は省略され得る。同様に、Ｉ／Ｏモジュール２１０ａ〜２１０ｎが固定Ｉ／Ｏチャネルのみを含む場合、ステップ１０１４は省略され得る。
【０１０７】
[0089]いくつかの実施形態では、上で説明した様々な機能は、コンピュータ可読プログラムコードから形成され、かつ、コンピュータ可読媒体中で具体化されるコンピュータプログラムによって実現又はサポートされる。「コンピュータ可読プログラムコード」という語句は、ソースコード、オブジェクトコード及び実行可能コードを含む任意のタイプのコンピュータコードを含む。「コンピュータ可読媒体」という語句は、コンピュータによってアクセスされることができる、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又は任意の他のタイプのメモリなどの任意のタイプの媒体を含む。「非一時的」コンピュータ可読媒体は、一時的な電気信号又は他の信号を輸送する有線通信リンク、無線通信リンク、光通信リンク又は他の通信リンクを除外する。非一時的コンピュータ可読媒体は、データが永続的に記憶され得る媒体、及びデータが記憶され、かつ、後で上書きされ得る、書換え可能光ディスク又は消去可能メモリデバイスなどの媒体を含む。
【０１０８】
[0090]本特許文書全体を通して使用されている特定の語及び語句の定義を示しておくことは有利であろう。「結合する」という用語及びその派生語は、２つ以上の要素が互いに物理的に接触しているか否かに無関係に、これらの要素間のあらゆる直接連絡又は間接連絡を意味している。「アプリケーション」及び「プログラム」という用語は、適切なコンピュータコード（ソースコード、オブジェクトコード又は実行可能コードを含む）での実現のために適合された、１つ又は複数のコンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント、命令のセット、手順、機能、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ又はその一部を意味している。「受け取る」及び「通信する」という用語、並びにそれらの派生語は、直接通信及び間接通信の両方を包含している。「含む」及び「備える」という用語、並びにそれらの派生語は、非制限の包含を意味している。「又は」という用語は、及び／又はの意味を含む。「関連している」という語句、並びにその派生語は、含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）、〜内に含まれる（ｉｎｃｌｕｄｅｄ）、〜との相互接続、含む（ｃｏｎｔａｉｎ）、〜内に含まれる（ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）、〜に又は〜と接続する、〜に又は〜と結合する、〜と通信することができる、〜と協同する、介在する、並置する、〜に近い、〜に拘束される、有する、〜の特性を有する、〜への又は〜との関係を有する、などを意味することができる。「〜のうちの少なくとも１つ」という語句は、項目のリストと共に使用される場合、リストに挙げられている項目のうちの１つ又は複数の異なる組合せが使用され得ることを意味し、また、リスト中の１つの項目のみが必要とされ得ることを意味する。例えば「Ａ、Ｂ及びＣのうちの少なくとも１つ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、及びＡとＢとＣの組合せのうちのいずれかを含む。
【０１０９】
[0091]本開示は、特定の実施形態及び概して関連する方法について説明したが、当業者には、これらの実施形態及び方法に対する改変及び置換が明らかであろう。したがって実施形態例についての上記説明は、本開示の範囲を限定又は制限するものではない。以下の特許請求の範囲によって定義されている本開示の精神及び範囲を逸脱することなく、他の変更、置換及び改変もまた可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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