(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御ループ（３６，７２，８６）に接続するように構成された流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）であって、
前記プロセス制御ループ（３６，７２，８６）に接続するようにされて、プロセス制御ループ上のループ信号を送受信するループインタフェース回路（７０）と、
前記ループインタフェース回路（７０）に接続され、インターネット互換データをループインタフェース回路（７０）に供給するようにされたプロセッサ回路（６６）と、
前記プロセッサ回路（６６）に接続されたメモリ（６２）と、
前記プロセス制御ループ（３６，７２，８６）から受信された電力で前記プロセス装置（３２，４８，４９，７４，８０）の全電力を供給するレギュレータ回路（６８）と、
プロセス変数出力を提供するために、前記プロセッサ回路に接続されたセンサ回路（６１）とを具備し、
前記プロセッサ回路（６６）は、前記センサ回路（６１）の出力をインターネットプロトコルに従ってフォーマットして前記ループインタフェース回路（７０）に供給し、該ループインタフェース回路（７０）は該供給された信号をプロセス制御ループ上（３６，７２，８６）への伝送用にフォーマットする流体のプロセス装置。
【請求項２】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記プロセッサ回路（６６）は、前記センサ回路（６１）からの出力を受信すると共に、前記プロセス制御ループ（３６，７２，８６）上に伝送するために前記センサ回路（６１）からの出力を前記ループインタフェース回路（７０）へ提供し、
前記プロセッサ回路（６６）に接続された前記メモリ（６２）がＨＴＭＬ形式のデータを含むように構成されている流体のプロセス装置。
【請求項３】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記プロセッサ回路（６６）は、前記センサ回路（６１）からの出力を受信し前記ループインタフェース回路（７０）へ該受信した信号を提供すると共に、該ループインタフェース回路（７０）からの信号を受信するように構成され、
前記プロセッサ回路（６６）とループインタフェース回路（７０）との間で通信されるデータの少なくとも一部分が、ＨＴＴＰに従って通信される流体のプロセス装置。
【請求項４】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記メモリ（６２）は前記プロセス装置（３２，４８，４９，７４，８０）のインターネットアドレスを含むように構成され、前記ループインタフェース回路（７０）は前記プロセス制御ループ（３６，７２，８６）から前記インターネットアドレスを含むパケットを受信すると共に、前記プロセス制御ループ（３６，７２，８６）へ前記インターネットアドレスを含むパケットを送信するように構成されている流体のプロセス装置。
【請求項５】
請求項４の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記インターネットアドレスは、少なくとも４つのグループのデータよりなり、それぞれのグループが、少なくとも８ビットのデータを含む流体のプロセス装置。
【請求項６】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記プロセッサ回路（６６）は前記センサ回路（６１）からの出力を受信し、インターネットプロトコルに従って該センサ回路（６１）からの出力をフォーマットし、前記プロセス制御ループ（３６，７２，８６）に伝送するために、該フォーマットされたセンサ出力を前記ループインタフェース回路（７０）へ提供する流体のプロセス装置。
【請求項７】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記ループインタフェース回路（７０）は、受信したパケット（以下、出力パケットという）から前記プロセス制御ループ（３６，７２，８６）へ出力するプロセス制御ループ信号を生成し、一方前記プロセス制御ループ（３６，７２，８６）から受信したプロセス制御ループ信号に基づいて入力パケットを提供し、
前記プロセス装置（３２，４８，４９，７４，８０）はさらに、
前記ループインタフェース回路（７０）に接続され、受信した出力情報のセグメントをインターネットプロトコルに従ってパケットに変換し、前記ループインタフェース回路（７０）に出力パケットを供給するように構成され、前記出力パケットはそれぞれ、前記出力情報のセグメント分割についての情報、送信元のインターネットアドレス、送信先のインターネットアドレス、および転送フォーマットを表わす情報を含み、さらにループインタフェース回路（７０）から入力したパケットを受信するように構成されたインターネットプロトコル回路（８４）と、
前記インターネットプロトコル回路（８４）に接続され、受信したデータを前記出力情報のセグメントに変換し、かつ前記インターネットプロトコル回路（８４）から受信した前記入力パケットに関するセグメントを入力データに組み立てるように構成された伝送回路（８２）とを含む流体のプロセス装置。
【請求項８】
請求項７の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記プロセッサ回路（６６）が、ループインタフェース回路（７０）に接続されると共に、センサ出力を受信するように構成され、
前記メモリ（６２）が前記プロセッサ回路（６６）を実行するための命令を格納し、
該命令が、
センサ出力を、インターネットプロトコルに従ってフォーマットするインターネットフォーマット手順と、
インターネット用にフォーマットされたセンサ出力を、さらにプロセス制御ループ（３６，７２，８６）に伝送するためにフォーマットするためのループフォーマット手順と、
前記プロセッサ回路（６６）が、プロセス制御ループ（３６，７２，８６）上での伝送のために、ループインタフェース回路（７０）に、フォーマットされたセンサ出力を供給することを可能にする出力手順とを含む流体のプロセス装置。
【請求項９】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記ループインタフェース回路（７０、１１６）および前記メモリ（６２、１２２）に接続されて、インターネット上で通信するためにインターネットに接続するように構成されたインターネット通信回路（１２０）をさらに具備し、
前記インターネット通信回路（１２０）は、インターネットから受信した信号を、プロセス制御ループ（３６，７２，８６，１２６）上での通信のために、ループインタフェース回路（７０，１１６）に供給し、該ループインタフェース回路（７０，１１６）は、プロセス制御ループ（３６，７２，８６，１２６）から受信した信号を、インターネット上での通信のために、インターネット通信回路（１２０）に供給する流体のプロセス装置。
【請求項１０】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）であって、
前記装置がさらに、
流体の特性を検知し、該流体の特性を表す信号を提供する流体変換器（６５）と、
該流体変換器（６５）によって変換された流体特性を表わす信号に接続される変換回路（６３）と、
流体処理が行われる環境を経て、エネルギーを制限された信号を通信ループに接続するように構成され、前記変換された流体特性に関するプロセス制御信号を前記通信ループを介して伝送する通信回路（６７）と、
前記プロセス装置を特定するアドレスを記憶するメモリ（６２）とを含み、
前記アドレスがインターネットアドレスであり、前記通信回路（６７）が、インターネットアドレスを表わすデータと共に、エネルギーを制限されたプロセス制御信号を通信ループに供給する流体のプロセス装置。
【請求項１１】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記流体プロセス制御ループ（３６，７２，８６，１２６）が２線式プロセス制御ループである流体のプロセス装置。
【請求項１２】
請求項１の流体のプロセス装置（３２，３４，４８，４９，７４，８０）において、
前記プロセッサ回路（６６）がマイクロプロセッサで形成されている流体のプロセス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、流体プロセス制御産業に関する。より詳細には、本発明は、流体プロセス制御産業に用いられる現場装置、およびそれらの現場装置の通信方式を備えた流体のプロセス装置に関する。
【０００２】
伝送器などの現場装置は、プロセス制御産業において、プロセス変数を遠く離れて感知するために用いられる。アクチュエータなどの現場装置は、プロセス制御産業によって用いられ、流量、温度、その他のプロセスの物理的パラメータを遠隔制御する。プロセス変数は、コントローラにプロセスに関する情報を供給するための、伝送器などの現場装置から制御室へ伝送される。次に、コントローラは、プロセスのパラメータを修正するアクチュエータなどの現場装置に制御情報を伝送することができる。例えば、プロセス流体の圧力に関する情報は、制御室に伝送され、石油精製などのプロセスを制御するために用いられることができる。
【０００３】
プロセス変数伝送器は、スラリー、液体、化学物質の蒸気および気体、スライム、石油、ガソリン、薬品、食物、およびその他の流体プロセス装置などの、流体に関連するプロセス変数を監視するために用いられることができる。プロセス変数は圧力、温度、流量、（液）面の高さ、ｐＨ、伝導率、濁度、密度、濃度、化学組成、およびその他の流体の諸特性を含む。プロセスアクチュエータは制御弁、ポンプ、加熱器、攪拌器、冷却器、ソレノイドコイル、ベント（vent）、およびその他の流体制御装置を含む。
【０００４】
情報を伝送する一つの典型的な従来技術は、プロセス制御ループを流れる電流の大きさを制御することを含む。電流は制御室内の電流源から供給され、伝送器は現場内の伝送器の位置から戻る電流を制御する。例えば、４ｍＡの信号がゼロの読みを示すために用いられれることができ、２０ｍＡの信号が最大の（フルスケール）読みを示すために用いられることができる。
【０００５】
より最近では、伝送器はデジタル回路を利用しており、そのデジタル回路は、プロセス制御ループを流れるアナログ電流信号に重畳されるデジタル信号を用いてコントローラと通信する。このような技術の一つの例は、ハートファンデーション（Hart Foundation）ＨＡＲＴ（登録商標）通信プロトコルである。ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコルおよびその他の類似のプロトコルは、典型的には、一組の命令や指示を含み、その命令や指示の組は、装置の制御あるいは呼びかけ信号などの所望の応答を引き出すために現場装置に伝送されることができる。
【０００６】
別の通信プロトコルであるフィールドバス（Fieldbus）は、ファンデーション（Foundation：登録商標）フィールドバスによって供給され、プロセス制御ループ上の伝送情報のための通信層（layer）や通信プロトコルを定義するのに用いられる。フィールドバスプロトコルの仕様は、１９９２年に米国器械協会（Instrument Society of America）によって公表された、ＩＳＡ―Ｓ５０．０１―１９９２である。フィールドバスは、ミネソタ州エデンプレイリー（Eden Prairie）のローズマウント社（Rosemount Inc.）から入手可能な「ファンデーション（Foundation：登録商標）フィールドバス技術を理解するフィールドバス技術大要」（Fieldbus Technical Overview Understanding  Foundation fieldbus technology）（１９９８年版）に記述されたプロセス産業通信プロトコルである。
【０００７】
フィールドバスと互換可能ないくつかのプロトコルは、コントローラ領域ネットワーク（Controller Area Network：ＣＡＮ）、ロンワークス（Lonworks）、およびプロフィバス（Profibus）を含む。フィールドバスプロトコルにおいては、プロセス制御プロトコルを流れる電流は、アナログ信号を伝送するためには用いられない。その代わりに、すべての情報はデジタル形式で伝送される。さらに、フィールドバスプロトコルは、現場装置が多分岐構成であることを可能にし、その場合は、２つ以上の現場装置が同一の制御ループ上で接続される。
【０００８】
ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコル、および、より最近ではフィールドバスプロトコルも、プロセス制御ループを介するプロセス情報の通信で比較的有効になっている。現在のプロセス制御システムは、一般的には、与えられたプロセス制御ループに接続された多数の現場装置およびアクチュエータを含み、それらはさらにコントローラに接続される。プロセス制御情報が、全社中にわたるような、全社規模レベルに供給されることが所望される場合、コントローラ自体がイーサネット（Ethernet）（登録商標）データ網などの全社規模のデータ網に接続されて、そのコントローラがプロセスに関する情報を全社中に供給する。
【０００９】
発明の概要
本発明は、プロセス制御ループに接続されて、プロセス制御ループ上で通信するように構成されたプロセス装置を含む。プロセス制御ループ上の通信は、インターネットプロトコルに従って達成される。
【００１０】
プロセス通信装置はまた、プロセス制御ループおよびインターネットに接続されるように構成される。プロセス通信装置は、プロセス制御ループから受信されるプロセス制御情報をインターネットへ供給する。逆にまた、プロセス通信装置は、インターネットから受信される情報をプロセス制御ループへ供給する。
【００１１】
好ましい実施例の詳細な説明
図１は、本発明の一つの実施例の環境を示す、プロセス制御システム３０のシステムブロック図である。プロセス制御システム３０は、プロセス制御ループ３６を介してプロセス通信装置３４に接続されたプロセス装置３２を含む。プロセス通信装置３４は、通信リンク４０、インターネット４２、およびノードリンク（node link）４４を介してコンピュータ３８（またはクライアントノード３８とも称される）に接続される。
【００１２】
プロセス通信装置３４は制御室４５などの制御室内に配置され、その制御室は、工場相互調査（Factory Mutual Research）１９８８年１０月号によって公表された、「I、II、およびIII類、危険区分１（に分類される）配置、分類番号３６１０で使用するための、本質的に安全な装置および関連装置の認可標準」（APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FOR USE IN CLASS I,II, AND III, DIVISION 1 HAZARDOUS (CLASSIFIED) LOCATION, CLASS NUMBER 3610）に従って、本質的に安全な防壁を供給する。
【００１３】
このような流体処理（プロセス）環境には、それを点火するのに充分なエネルギーを有する電気放電によって点火されるような蒸気が存在することがあり得るので、前記流体処理環境は、伝送器およびアクチュエータなどのプロセス装置にとっては、特別に注意を要する環境である。したがって、流体処理環境内のループは、典型的には、エネルギーが制限されている。ループ上のエネルギーレベルが安全なエネルギーレベル以下であることを確実にするために、並列冗長回路が用いられるので、たとえ故障状態であっても、引火性の蒸気を点火することはできない。伝送器およびアクチュエータはエネルギーが制限されている。
【００１４】
流体処理環境の安全な領域を通って、制御室装置などの外部装置へ通過するループは、典型的には、エネルギーを制限する囲い（barrier）を通過するので、流体処理環境外での故障が、爆発性であることの多い流体処理環境内で放電を起こすことはできない。故障状態で放電可能な、より高いレベルの信号に相応する電位を有するループは、流体処理環境内の装置を通過したり、あるいはそれに接続することができないようにされていることが多い。したがって、通信リンク４０あるいはノードリンク４４などの典型的なインターネット接続は、その物理的な層（layer）が電気的エネルギーが制限された安全性に欠けるので、通常では、流体処理環境から排除される。いくつかの用法では、高エネルギーおよび電力回路を収容するために、防爆ハウジングおよび導管が使用されてエネルギー制限が行われる。
【００１５】
図１に示されるように、プロセス装置３２は、パイプ４６などのプロセス流体容器に接続される。プロセス装置は、信号をプロセスパラメータと関連付けるか、あるいはそれに応答してプロセスパラメータに変化を与えるような、どのような装置であってもよい。このように、プロセス装置３２は、パイプ４６などのプロセス容器内の圧力、温度、あるいは（液）面高さなどのプロセス変数を感知する伝送器であることができる。さらに、プロセス装置３２は、流体の流量や温度などのプロセス変数を制御するアクチュエータであってもよく、あるいはプロセスの動作を監視するか、またはプロセス制御ループ上のプロセスに関する情報を送信する装置であってもよい。
【００１６】
プロセス制御ループ３６は、プロセス装置３２をプロセス通信装置３４に接続し、プロセス装置３２に給電することもできる。プロセス制御ループは、いかなるプロセス制御構成であってよく、その構成は、ループ上の装置のための通信を提供する２つまたはそれ以上の導体である。このように、プロセス制御ループ３６は、プロセス制御ループ上でのデジタル情報の伝送を提供する、低速フィールドバスプロトコル（Ｈ１）、高速フィールドバスプロトコル（Ｈ２）、ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコル、あるいは、その他の適当なプロトコルなどのプロセス通信プロトコルによるプロセス制御ループであってよい。
【００１７】
プロセス通信装置３４は、通信リンク４０に接続される。通信リンク４０は、（電気・電子技師学会（Institute of Electrical and Electronic Engineers）によって公表されたＩＥＥＥ８０２．３によって定義されるような）イーサネットデータ接続、あるいは順次シリアルモデム接続などの、他のどのような適当なデータ接続手段であってもよい。より詳細には、後述されるように、プロセス通信装置３４は、プロセス制御ループ３６上および通信リンク４０上で通信するように構成されている。このように、プロセス通信装置３４が通信リンク４０からデータを受信する時、プロセス通信装置３４は、プロセス制御ループ３６上にそのようなデータを供給する。逆に、プロセス通信装置３４が２線式プロセス制御ループ３６からプロセス制御データを受信する時は、プロセス通信装置３４が通信リンク４０にそのようなデータを供給する。
【００１８】
図１に見られるように、通信リンク４０はインターネット４２に接続される。インターネット４２は、互いに接続された２つあるいはそれ以上のデータ網の、いかなる組合わせであってよい。例えば、インターネット４２は、公共のインターネットであってもよいし、また私的な全社規模のイントラネットであってもよい。インターネット４２は、ノードリンク４４を介してクライアントノード３８に接続される。ノードリンク４４は、通信リンク４０に用いられるような、例えば、イーサネット接続、あるいはポイント・ツー・ポイント順次シリアルモデム接続などの、いかなる適当な接続（リンク）であってよい。
【００１９】
より詳細には、本明細書で後述されるように、装置３２、３４、３８はインターネット通信用に適合するように構成されている。そのようなインターネット適合の例は、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰとも称される）として周知のインターネットプロトコルの組（suit）の使用を含む。伝送制御プロトコル／インターネットプロトコルは周知のインターネットプロトコルの組であり、一般的には、公共のインターネットを介するデータ通信に用いられる。ＴＣＰ／ＩＰインターネットプロトコルの組の概略説明は、１９９１年１月に発行されたＲＦＣ１１８０として、ネットワーク・ワーキンググループ（Network Working Group）から入手可能である。
【００２０】
装置３２、３４、および３８が、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコルを用いるインターネット通信に適合される場合、クライアントノード３８は、プロセス装置３２のうちの一つのインターネットアドレスにプロセス情報要求を伝送することによって、プロセス装置３２にアクセスすることができる。その情報要求は、結局、周知の方法によって、インターネットを介してプロセス通信装置３４に伝送される。プロセス通信装置３４は、その要求をプロセス制御ループ３６上の通信に適当な形式に変形し、その要求内に含まれる目的地情報（アドレス）によって、正しいプロセス装置にその要求を伝送する。
【００２１】
その要求は目的のプロセス装置３２によって受信され、そのプロセス装置３２は通信リンク４０、インターネット４２、およびノードリンク４４を介して、クライアントノード３８にプロセス制御情報を返送するように応答する。このプロセス制御情報は、ハイパーテキスト伝送プロトコル、あるいはその他のあらゆる適当なプロトコルに準拠することができる。ハイパーテキスト伝送プロトコルは、１９９０年以来、ＷＷＷ（ワールドワイドウェブ）世界情報イニシアティブ（initiative）によって用いられている。このプロトコルの共通の使用法を示す仕様は、ＲＦＣ１９４５としてネットワーク・ワーキンググループ（Network Working Group）から入手可能である。
【００２２】
ハイパーテキスト伝送プロトコルによるデータは、例えば、ハイパーテキストマーク付け言語（ＨＴＭＬ）コマンド、Ｊａｖａアプレット、メッセージ、あるいはアクティブ・エックス（Active X）データを含む。プロセス装置３２がクライアントノード３８へのウェブサーバとして機能できることは、図１およびこれに関連する説明から当業者に理解されるであろう。さらに、クライアントノード３８は、マイクロソフト社（Microsoft Inc.）から入手可能なインターネットエクスプローラ（Internet Explorer）などの工業標準ウェブブラウザ（web browser）ソフトウェアを介しても、プロセス装置３２にアクセスできるであろう。
【００２３】
図２は、本発明の一つの実施例によるプロセス装置４８のシステムブロック図である。プロセス装置４８は、プロセス装置４８に接続される変換器の型式に応じて、プロセス変数伝送器あるいはプロセスアクチュエータであることができる。プロセス変数伝送器は、スラリー、液体、化学品の蒸気および気体、スライム、石油、ガソリン、薬品、食物、およびその他の流体プロセス装置などの、流体に関連するプロセス変数を監視するために用いられる。プロセス変数は、圧力、温度、流量、表面の高さ（レベル）、ｐＨ、伝導率、濁度、密度、濃度、化学組成、およびその他の流体の諸特性を含む。プロセスアクチュエータは、制御弁、ポンプ、加熱器、攪拌器、冷却器、ベント、およびその他の流体制御装置を含む。
【００２４】
プロセス装置４８は、レギュレータ回路６８、ループインタフェース回路７０を含む通信回路６７、プロセッサ回路６６、メモリ６２、および変換回路６３を含む。変換回路６３は短いケーブルで変換器６５に接続され、その変換器６５は、プロセス装置４８の一部であっても外部装置であってもよい。流体変換器６５は、図示されるように、流体の特性を変換する。変換器６５は、センサか、そうでなければアクチュエータであってよい。ループインタフェース回路７０のような回路は、いかなる電気的構成（ハードウェア、ソフトウェア、あるいはそれらの組合せ）であってもよく、その構成は、与えられる結果を生成するように調整されることができる。
【００２５】
レギュレータ回路６８は、プロセス制御ループ７２から受ける電力でプロセス装置４８の様々な構成要素に給電するものであれば、どのような回路であってよい。レギュレータ回路６８は、プロセス制御ループ７２から受ける電力でプロセス装置４８に給電するために、プロセス制御ループ７２に接続されるように構成されている。実際には、レギュレータ回路６８は、プロセス装置４８のすべての電気的構成要素に完全に給電できる。このように、レギュレータ回路６８は、ループインタフェース回路７０、プロセッサ回路６６、およびメモリ６２に接続されて、それら個々の回路に給電する。
【００２６】
ループインタフェース回路７０は、プロセス制御ループ上のデジタル通信に適合されておれば、どのような回路であってよい。プロセス装置４８は、ループインタフェース回路７０を介して、プロセス制御ループ７２に接続されるように構成されており、プロセス制御ループ７２との間でループ信号を送受信する。例えば、プロセス装置４８が、フィールドバスプロトコルの一つによって作動する場合、ループインタフェース回路７０は、プロセス制御ループ７２上でフィールドバス・データパケットを送受信する。
【００２７】
メモリ６２は、２つ以上の状態を有するどのような装置であってもよく、永久的あるいは選択的に、電気的、磁気的、その他のいかなる状態にも保持されることができる。メモリ６２はプロセッサ回路６６に作動的に接続される。メモリ６２はプロセス情報、通信情報、装置状態情報、あるいはプロセッサ回路６６によって実行されるべき一連のプログラムステップを記憶する。さらにメモリ６２は、ランダムアクセスあるいは読み取り専用アクセス（read-only access）の可能な部分を含むことができる。加えて、メモリ６２は、電気的に消去可能な、プログラム可能読み取り専用メモリのように、電気的に消去可能なものでもあってもよい。メモリ６２は、プロセス装置４８のインターネットアドレスを表わすデータを記憶する。
【００２８】
プロセス装置４８は、流体の特性を変換し、流体プロセス環境（図１）を介して流体の特性に関するプロセス制御情報を遠隔地へ伝達するように構成されている。変換回路６３は、流体変換器６５に接続するように構成され、またプロセッサ回路６６との間で、流体の変換された特性を表わす信号を送受信するように構成される。前記回路６６はさらに、前記信号を通信回路６７との間で双方向に通過させる。通信回路６７は、流体処理環境を通って延びており、エネルギーが限定されたループ７２に接続するように構成されている。通信回路６７は、ループを介して、流体の変換された特性に関するプロセス制御情報を伝達する。通信回路に接続されたメモリ６２は、プロセス装置を識別するアドレスを表わすデータを記憶するように構成されている。記憶されたアドレスデータは、インターネットアドレスを表わし、通信回路６７は、エネルギーが制限された形式で、インターネットアドレスを表わすデータと共に、エネルギー制限されたループ７２にプロセス制御情報を伝達する。
【００２９】
メモリ６２に記憶されたインターネットアドレスを表わすデータは、インターネットアドレスそのもの、他の装置に記憶されたプロセス装置のインターネットアドレスを示す（pointing）データ、あるいはそれに基づいてそのアドレスが計算されることができるデータとして記憶されることができ、またはアドレスの表示を記憶する他の便利な手法で記憶されることができる。この独特の方法は、プロセス装置４８のインターネットアドレスを表わすデータを含み、エネルギーが制限された態様で、ループ７２を介して、プロセス装置４８が安全に通信することを可能にする。ループが保護されない領域を通過する場合には、アドレスはエネルギー制限の特性を持たないインターネットと通信するために流体処理（handling）領域の外部で直接的に利用可能である。
【００３０】
プロセッサ回路６６は、個別部品回路、マイクロプロセッサ、プログラム可能な論理アレイ、あるいはその他のどのような適当な装置でも実施することができる。プロセッサ回路６６はループインタフェース回路７０およびメモリ６２に作動可能に接続される。プロセッサ回路６６は、変換回路６３からのセンサ出力（プロセス変数の示数である）を受信するように構成されることができる。プロセッサ回路６６は、ループインタフェース回路７０との間でインターネット伝送に適したデータを送受信するように構成されることが可能である。
【００３１】
図３は、本発明の一実施例によるプロセス装置４９の断面図である。プロセス装置４９は、図１に示されるプロセス装置３２の一つの態様である。プロセス装置４９は、危険な環境に適合するように構成されることができる。このように、プロセス装置は、前述の本質的安全の標準にしたがって、あるいは工場相互調査１９８９年３月号によって公表された「防爆型電気装置の一般的な要求、分類番号３６１５のための認可標準」（APPROVAL STANDARD FOR EXPLOSION-PROOF ELECTRICAL EQUIPMENT GENERAL REQUIREMENTS, Class Number 3615）にしたがった防爆（機能）によって本質的に安全である。要するに、前述のようなプロセス装置は、危険な環境で動作するのに適当である。
【００３２】
プロセス装置４９は、伝送器の電子回路５６を取り囲むカバー５２と結合されたハウジング５０を含む。プロセス装置４９は、またセンサユニット６４を含み、そのセンサユニット６４は、プロセスに結合し、プロセス変数に関連付けられた出力を供給するように構成されている。いくつかの実施例においては、センサユニット６４は、プロセス装置４９の外部に配置されることができる。センサユニット６４は、物理的なプロセスに結合され、プロセス変数に関連付けられた電気的出力を供給するいかなるシステムであってもよい。センサユニット６４は、圧力センサなどのプロセスセンサ、および信号の線形化などの特性を提供する回路６１などのセンサ回路を含む。センサユニット６４は、伝送器の電子回路５６のプロセッサ６６に接続される。
【００３３】
本発明の一つの実施例においては、プロセッサ回路６６とループインタフェース回路７０との間で伝送されるデータの少なくとも一部分は、ハイパーテキスト伝送プロトコル（ＨＴＴＰ）に従っている。
【００３４】
本発明の他の実施例においては、メモリ６２は、インターネット上のプロセス装置４９を固有的に識別するインターネットアドレスデータを記憶する。このアドレスデータは、少なくとも４つのデータグループからなり、それらのグループはそれぞれ少なくとも８ビットを有する。このようなアドレスは、１０進数相当（equivalent）に対応する各ビットのグループで表現されることができる。例えば、「ローズマウント・ドットコム」（Rosemount.com）と名付けられたコンピュータに対応するインターネットアドレスは、２０１．１３８．９２．５であることができる。しかしながら、インターネットアドレスが、サブネットマスク（subnet mask）アドレスあるいはそれに類似した付加的なアドレス情報を含んでもよいことは注目されるべきである。
【００３５】
本実施例においては、プロセス装置４９は、プロセス制御ループ７２がインターネットアドレスに適合されている状況で特に有効である。つまり、プロセス制御ループパケットは、プロセス制御ループソースおよび目的地（送信先）アドレスを有する代わりに、ソースおよび目的地インターネットアドレスを有するであろう。このような場合、プロセッサ回路６６は、ループインタフェース回路７０と協働して、メモリ６２内に記憶されたのと整合するインターネットアドレスを有するプロセス制御ループデータパケットと選択的に相互作用する。パケットは、一連のデジタルビットなどのデジタル情報のグループである。
【００３６】
本発明の別の実施例では、メモリ６２はＨＴＭＬデータを記憶する。メモリ６２はプロセッサ回路６６に接続され、プロセッサ回路６６は、メモリ６２からループインタフェース回路７０へ、ＨＴＭＬデータを選択的に供給する。
【００３７】
本実施例において、プロセス制御装置４９は、プロセス制御ループ７２との間でＨＴＭＬデータを送受信するのに有用である。
【００３８】
本発明のさらに他の実施例においては、プロセッサ回路６６は、センサユニット６４から受信されたセンサ出力をインターネットプロトコルにしたがってフォーマットするように構成されている。インターネットプロトコルは、インターネットエンジニアリング・タスクフォース（Internet Engineering Task Force：ＩＥＴＦ）１９８１年９月号によって公表された、ＲＦＣ：７９１に明記されたようなインタネットプロトコルなどの、任意の適当なインターネットプロトコルであってよい。プロセッサ回路６６は、インターネット用にフォーマットされたセンサ出力をループインタフェース回路７０に供給し、ループインタフェース回路７０は、さらにインターネット用にフォーマットされたセンサ出力をプロセス制御ループ７２上の伝送用にフォーマットする。
【００３９】
例えば、センサ出力は、プロセス変数を表わす１バイトのデジタル情報であることができる。プロセッサ回路６６は、そのバイトを、インターネットアドレス（つまり、センサ出力バイトが到達する目的地）を表わす付加的なデジタル情報で、カプセル化することができる。インターネットアドレスとデータバイトの組合せは、プロセッサ回路６６によってループインタフェース回路７０へ供給されるインターネットデータパケットと理解されることができる。ループインタフェース回路７０は、データパケットを受信し、プロセス制御ループ７２上での伝送用にそのデータパケットをフォーマットする。プロセス制御ループ７２は、例えば、フィールドバスプロセス制御ループであることができる。このように、本実施例においては、ループインタフェース回路７０は、インターネットデータパケットに付加的なデータを追加し、プロセス制御ループ７２上にインターネットデータパケットを伝送する。
【００４０】
図４は、本発明の別の実施例によるプロセス装置７４の断面図である。プロセス装置７４は、監視回路７６を除いて図３に示されるプロセス装置４９と同じであり、同じ要素には同じ符号がつけられている。監視回路７６は、イベントの発生を感知または確認し、その発生に関連する信号を供給するいかなる回路であってよい。監視回路７６は、動作上、センサシステム６４およびプロセッサ回路６６に接続される。さらに、監視回路７６は、レギュレータ回路６８にも接続されることができ、レギュレータ回路６８を介してプロセス制御ループ７２から電力を受ける。監視回路７６は、センサシステム６４からの出力を監視し、センサの故障、警報状態、その他のイベントの発生を確認する。
【００４１】
イベントの発生に応答して、監視回路７６は、プロセッサ回路６６に、プロセス制御ループ７２上での伝送用のインターネットプロトコルによるイベントデータパケットを生成させる。イベントデータパケットは、そのイベントに関連するデジタル情報のいかなる集まりであってもよい。イベントデータパケットは、イベントそのもの、センサ出力、あるいはそれらの両方を表わすことができる。イベントデータパケットは、ハイパーテキスト伝送プロトコルに従うことができる。加えて、イベントデータパケットは、図１に示されるクライアントノード３８などの送信先装置に、イベントデータパケットの受信の問い合わせをするために送られることができる。イベントデータパケットは、またプロセス制御ループ上の、あるいはインターネット上の、別のプロセス装置に弁の閉止などの動作を実行させるために送られることもできる。
【００４２】
さらに、プロセッサ回路６６は、イベントに応答してプロセッサ回路６６によってなされる動作を報知する付加的なパケットを生成することができ、そのような報知パケットは、インターネットを介して英（文字）数字式呼出し受信器（ポケットベル）、あるいは類似のものにアドレス指定されることができる。
【００４３】
一つの例においては、監視回路７６は、センサが故障していることを確認し、プロセッサ６６に故障発生に関する信号を供給することができる。プロセッサ６６は、次に、他のプロセス装置にフェールセーフ状態になる命令を送ることができる。プロセッサ６６は、その後、状態を監督するように喚起する付加的な情報を、ポケットベルへ送信することができる。
【００４４】
図５は、本発明の別の実施例によるプロセス装置８０の断面図である。プロセス装置８０は、前述の実施例と類似、あるいは同一の要素を含み、それらの同じ要素には同じ符号が付けられている。プロセス装置８０はレギュレータ６８、ループインタフェース回路７０、プロセッサ回路６６、メモリ６２、インターネットプロトコル回路８４、および伝送回路８２を含む。
【００４５】
ループインタフェース回路７０は、インターネットプロトコル回路８４に接続され、インターネットプロトコル回路８４は、さらに伝送回路８２に接続される。伝送回路８２はプロセッサ回路６６に接続される。
【００４６】
プロセッサ回路６６は、センサシステム６４からの出力信号を受信するように構成され、その出力信号はプロセス変数を表わす。プロセッサ回路６６は、例えばセンサ出力信号を表わす出力データを供給する。加えて、プロセッサ回路６６は、伝送回路８２から出力データを受信するように構成されることができる。
【００４７】
伝送回路８２は、プロセッサ回路６６に接続されて、プロセッサ回路６６から出力データを受信する。伝送回路８２は、またプロセッサ回路６６に入力データを供給する。伝送回路８２は、プロセッサ回路６６から受信した出力データを出力セグメント（segment）に変換し、その出力セグメントは、インターネットプロトコル回路８４に供給される。逆に、伝送回路８２も亦、インターネットプロトコル回路８４から受信した入力セグメントを組み合わせて入力データを作り、その入力データはプロセッサ回路６６に供給される。セグメントは伝送回路８２とインターネット回路８４との間で伝送される任意のデータである。
【００４８】
伝送回路８２は、インターネットエンジニアリング・タスクフォースによって公表された、ＲＦＣ７９３に定義される伝送制御プロトコル（Transmission Control Protocol：ＴＣＰ）、あるいはインターネットエンジニアリング・タスクフォースによって公表された、ＲＦＣ７６８に定義されるユーザ・データグラム・プロトコル（User Datagram Protocol：ＵＤＰ）などの様々な伝送制御プロトコルによって作動されることができる。さらに、伝送回路８２とプロセッサ回路６６との間で交換されるデータは、ハイパーテキスト伝送プロトコル、ファイル伝送プロトコル（File Transfer Protocol：ＦＴＰ）、単純メッセージ伝送プロトコル（Simple Message Transfer Protocol：ＳＭＴＰ）、テレネットプロトコル（Telnet Protocol）、単純ファイル伝送プロトコル（Simple File Transfer Protocol：ＳＦＴＰ）、あるいは些少ファイル伝送プロトコル（Trivial File Transfer Protocol：ＴＦＴＰ）などの様々な適当なプロトコルの内のどのプロトコルによるものであってもよい。
【００４９】
インターネットプロトコル回路８４は伝送回路８２に作動的に接続され、伝送回路８２から受信される個々の出力セグメントのための出力パケットを提供するように構成されている。出力パケットは、一般的には、伝送回路８２によって供給される出力セグメント、伝送回路８２によって用いられる伝送プロトコルを示すデータ、およびそのパケットが到達すべきインターネットアドレスで構成される。つまり、伝送回路８２が、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いて出力セグメントを生成する場合、その出力パケットはそのことを表示する。
【００５０】
インターネットプロトコル回路８４は、ループインタフェース回路７０から入力パケットを受信するように構成され、伝送回路８２に、選択的に入力セグメントを供給する。そのような選択は入力パケット内の照会データに基づいてなされ、入力パケットが伝送回路８２によって供給されるのと同じ伝送プロトコルにしたがってフォーマットされているかどうかを判断する。入力パケットがそのようにフォーマットされているならば、入力パケットに対応する入力セグメントが、インターネットプロトコル回路８４から伝送回路８２へ供給される。
【００５１】
ループインタフェース回路７０は、インターネットプロトコル回路８４からの出力パケットの受信に応答し、かつそれに基づいてプロセス制御ループ信号を生成するように構成されている。さらに、ループインタフェース回路７０もまた、受信されたプロセス制御ループ信号に基づいて、インターネットプロトコル回路８４に入力パケットを選択的に供給するように構成されることができる。
【００５２】
本発明を、プロセス制御ループ上にセンサ情報を供給するプロセス装置に関して説明しているけれども、本発明が、プロセス制御ループから情報を受信し、それに応答してプロセス内に物理的な変化を発生させるプロセス装置にも同様に適用できることを当業者は理解するであろう。
【００５３】
例えば、図５において、センサシステム６４をバルブなどのアクチュエータシステムで置換すると、プロセッサ回路６６がデジタル出力信号をそのアクチュエータシステムに供給することが可能になり、そのことによって、プロセス変数を修正することが可能になる。この置換によって、前述のすべてのプロセス装置は、プロセスに物理的な影響を及ぼすプロセス装置に変わるであろう。さらに、プロセス変数を感知するだけでなく、プロセス変数に影響を及ぼすプロセス装置を提供することも、完全に本発明の範囲内のことである。
【００５４】
さらにまた、図２〜５に示される実施例は、個々の回路に関して説明されたけれども、このような説明方法は単に説明を分かりやすくすることを目的としたものである。つまり、本発明は、用途が特定された集積回路上の様々なモジュールを組合せることによって、あるいはマイクロプロセッサ内の様々な回路にソフトウェアを組み込むことによって実施されることができる。
【００５５】
図６は、本発明を実施するために、プロセッサ６６に組み込まれ得る一連のプログラムステップを示すブロック図である。図６に示される手順は、本発明の一実施例によるプロセス装置が、インターネット情報サーバとして、どのように動作するかを表わしている。
【００５６】
ブロック９０に示されるように、サーバ動作は、プロセッサが情報の要求を受信した時に始まる。そのような要求は、クライアントノード３８（図１に示される）などの装置、あるいはタイマなどの内部装置から生ずる。タイマが用いられる場合、本質的にはプロセス装置が受信装置にプロセス情報を送出することを当業者は理解するであろう。
【００５７】
ブロック９２では、プロセッサ回路６６が、何の情報が要求されたかを判断して、要求された情報にアクセスする。例えば、その要求はプロセス制御情報、プロセス装置の情報、あるいはそれらの両方を取得することであることができる。ブロック９２は、プロセッサが、メモリ６２（図２〜５に示される）などのメモリに、要求された情報を記憶する時に完了する。
【００５８】
ブロック９４では、プロセッサ回路６６が、要求された情報をインターネット伝送用にフォーマットする。比較的多量の情報が伝送される時には、その情報は別々のセグメントに分割されなければならない。この場合、フォーマット化は、要求された情報（データ）を伝送制御プロトコルに適合するようなセグメントに分割することを伴なう。しかしながら、要求された情報量が充分に少ない場合には、ユーザ・データグラム・プロトコルのような、他の適当なプロトコルが用いられることができる。ブロック９４は、プロセッサが、どの特定様式のフォーマット・プロトコルが用いられたかの表示と共に、フォーマットされた情報をメモリに記憶する時に完了される。
【００５９】
ブロック９４の後、プロセッサ回路６６は、ブロック９６に示されるプログラムステップを遂行する。詳細には、送信先装置（一般的には要求された装置）のインターネットアドレスなどの付加的な情報、およびプロセス装置のインターネットアドレスが、フォーマットされた、要求された情報と共にメモリに記憶される。
【００６０】
ステップ９８では、プロセッサ回路６６によって付加的な情報がアクセスされて、通信装置のプロセス制御ループアドレスを決定する。その通信装置は、付加的な情報をインターネット上に転送する。このような情報は、プロセス装置のプロセス制御ループアドレス（ソースアドレス）と共にメモリに記憶される。
【００６１】
ブロック１００では、プロセッサ回路６６は、ループインタフェースモジュールに、記憶されたメモリの内容（フォーマットされた、要求された情報；フォーマットの様式；インターネットアドレス；およびプロセス制御ループアドレス）を供給する。ループインタフェースモジュールは、ハードウェアと相互に作用して、メモリの内容に対応する信号をプロセス制御ループ上に供給する。
【００６２】
図７は、本発明の一つの実施例によるデータ構造１０２のブロック図である。データ構造１０２は、データブロック１０４、伝送制御プロトコルヘッダ１０６、インターネットプロトコルヘッダ１０８、およびプロセス制御ループヘッダ１１０を含む。図７に図示されるデータ構造は、つぎのような様々な特定仕様の形式であってよい。例えば、データ１０４がプロセス情報とＨＴＭＬデータの組合せの時；伝送制御プロトコルヘッダ１０６はユーザ・データグラム・プロトコルに従い；ＩＰヘッダ１０８はインターネットプロトコルに従い；ループヘッダ１１０はフィールドバスプロトコルに従う。
【００６３】
さらに、プロセス制御ループのための終端区切り符号（end delimiter）のようなデータトレーラーが用いられることもできる。当業者は、様々な組合せが本発明で実行できることを理解するであろう。
図７に示されるデータ構造は、プロセス制御ループ上での伝送の前にプロセス装置で形成され、またデータ１０４を引き出させるためにプロセス制御ループから受け取られる。このように、データ構造１０２は、与えられたプロセス装置内のメモリ内、プロセス制御ループを通過する間、あるいはプロセス通信装置のメモリ内に見出され得るであろう。
【００６４】
図８は、本発明の一つの実施例によるプロセス通信装置３４のシステムブロック図である。プロセス通信装置３４は、ループ通信回路１１６、インターネット通信回路１２０、メモリ１２２、および電源回路１２４を含む。ループ通信回路１１６は、プロセス制御ループ１２６に接続するように構成されて、プロセス制御ループ１２６との間でプロセス制御ループ信号を送受信する。プロセス制御ループ１２６が、プロセス制御ループ上の装置間にデジタル通信を提供するものであれば、いかなる適当なプロセス制御ループであってもよいことは注目されなければならない。ループ通信回路１１６はメモリ１２２接続され、そのメモリは、プロセス制御ループ１２６上でのプロセス通信装置３４のループアドレスを示すデータを含む。つまり、ループ通信回路１１６は、メモリ１２２内に含まれるループアドレスとプロセス制御ループ１２６から受信される送信先装置の情報とを比較することによって、プロセス制御ループデータがプロセス通信装置３４にアドレス指定された時を決定することができる。ループ通信回路１１６はインターネット通信回路１２０に接続される。
【００６５】
インターネット通信回路１２０は、通信リンク４０を介してインターネットに接続するように構成されている。インターネット通信回路１２０はメモリ１２２に接続され、メモリ１２２は通信装置３４のインターネットアドレスを示すデータを含む。
【００６６】
プロセス通信装置３４が、プロセス制御ループ１２６からインターネットへデータを伝送するように作動している時、ループ通信回路１１６は、プロセス制御ループ１２６からループパケットを受信する。そのループパケットは、メモリ１２２に記憶されるようなプロセス通信装置３４のループアドレスを含む。ループ通信回路１１６は、プロセス制御ループ１２６から受信されるループパケットからインターネットパケットを抽出するように構成されている。インターネットパケットは、ＩＰアドレスなどのインターネット・ルーティング（routing）データを含む任意のデータ構成である。ループ通信回路１１６は、抽出されたインターネットパケットをインターネット通信回路１２０に供給し、インターネット通信回路１２０は、リンク４０を介して伝送するようにパケットをフォーマットする。次に、インターネット通信回路１２０は、リンク４０を介して、リンク４０が接続されるインターネットに、前記フォーマットされたインターネットパケットを伝送する。
【００６７】
プロセス通信装置３４が逆方向に動作する時、リンク４０を介して伝送されるようにフォーマットされているインターネットパケットは、インターネット通信回路１２０に受信される。インターネット通信回路１２０は、リンク４０を介して受信されたデータからインターネットパケットを抽出する。次に、インターネット通信回路１２０は、受信されたインターネットパケットの送信先が、プロセス制御ループ１２６上に存在するプロセス制御装置であるかどうかを判断する。もしそうならば、インターネット通信回路１２０は、ループ通信回路１１６にインターネットパケットを送る。ループ通信回路１１６は、プロセス制御ループ・ルーティング情報で、そのインターネットパケットをカプセル化して、送信先のプロセス制御装置への伝送のために、プロセス制御ループ１２６上に、そのようにフォーマットされたパケットを送出する。
【００６８】
図８に見られるように、通信装置３４はまた電源１２４を含み、その電源１２４は、プロセス制御ループ１２６に接続するように構成されて、プロセス制御ループ１２６に給電する。電源１２４は、プロセス制御ループ１２６の外部にある電源１２８に接続されることができる。
【００６９】
本発明のいくつかの実施例では、ループパケットのフォーマットは、リンク４０から受信される情報のそれと同じであってよい。例えば、リンク４０がイーサネットデータ網に従うものであり、プロセス制御ループ１２６が高速フィールドバス（Ｈ２）に従うものならば、それらのパケットは非常に類似したものであってよく、再フォーマットが要求されることは少ししかない。本実施例では、プロセス通信装置３４は、信号レベルを変更することによってデータをより良く適合させる。つまり、イーサネット網は、本質的には安全ではないかも知れないが、プロセス通信装置３４は、プロセス制御ループ１２６の本質的に安全な動作（compliance）が保持される程度まで、信号レベルに影響を及ぼすであろう。
【００７０】
以上のことから理解されるように、本発明は様々なプロセス装置とプロセス通信装置を提供し、プロセス通信装置は、個々のプロセス装置がインターネット通信装置としての役割を果たすことを可能にする。つまり、本発明による伝送器は、様々なプラットフォームを利用する様々なユーザーが伝送器データにアクセスし、プロセス情報を受け取ることを可能にするウェブサーバの機能を果たすことができる。加えて、ソフトウェアの更新が、公共のインターネットを介して、プロセス装置に提供されることが可能であるので、管理上の労力が低減される。
【００７１】
さらに、本発明のユーザーは、インターネットを介してプロセス装置と相互に作用することによって、プロセスの変更を達成することができる。また、以上のことから理解されることができるように、本発明が従来のプロセス制御ループを利用するので、本発明は、本質的に安全な動作を危険にさらすことなく、本質的に安全なプロセス制御装置で遂行されることができる。本明細書に示された様々な実施例は、所望のように、あるいは適当なように、単独でも組み合わせても装備されることができる。
【００７２】
本発明を好ましい実施例によって説明してきたが、本発明の精神や範囲を逸脱することなく詳細や形式上の変更が可能なことが、当業者には理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一つの実施例によるプロセス制御システムのシステムブロック図である。
【図２】  本発明の一つの実施例によるプロセス装置のシステムブロック図である。
【図３】  本発明の一つの実施例によるプロセス装置の断面図である。
【図４】  本発明の一つの実施例によるプロセス装置の断面図である。
【図５】  本発明の一つの実施例によるプロセス装置の断面図である。
【図６】  本発明の一つの実施例をソフトウェアで実現するためのプロセスステップの順序のフローチャートである。
【図７】  本発明の一つの実施例によるデータ構造の概略図である。
【図８】  本発明の一つの実施例によるプロセス通信装置のシステムブロック図である。
【符号の説明】
３０…プロセス制御システム、３２，４８…プロセス装置、３４…プロセス通信装置、３６，７２…プロセス制御ループ、３８…コンピュータ（クライアントノード）、４０…通信リンク、４２…インターネット、４４…ノードリンク、４５…制御室、４６…パイプ、６２…メモリ、６３…変換回路、６５…流体変換器、６６…プロセッサ回路、６７…通信回路、６８…レギュレータ回路、７０…ループインタフェース回路
【図１】
0004611517.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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