(57)【要約】【課題】  機械要素相互間の及びリモート・サイトとのデータ通信を行う機械要素のための、選択的に分離される機器エリア・ネットワークを提供する方法及び装置を提供すること。【解決手段】  それぞれ一つのコントローラ１６、コントローラ１６と接続され又は一体化されたウェブ・サーバ１８、及びコントローラ１６とＬＡＮ又はＷＡＮ２６との間に接続されたルータ２４に接続することにより、複数の工業機器１５に対する機器エリア・ネットワーク１７が提供される。ルータ２４は、コントローラ１６をＬＡＮ又はＷＡＮ２６から選択的に分離し、及びウェブ・トラフィックを含み得るトラフィックをそれらの間でルーティングするよう動作する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機器のための機器エリア・ネットワーク（ＥＡＮ）であって、
それぞれが前記複数の機器の一つに専用であり且つそれに接続された複数のローカル・コントローラと、
それぞれが前記複数のコントローラの一つに専用であり且つそれに接続された複数のローカル・ウェブ・サーバと、
前記機器エリア・ネットワークを、前記機器エリア・ネットワークの外部の他のネットワークから選択的に分離するためのローカル分離手段と、
を備え、前記複数のローカル・ウェブ・サーバが前記分離手段にそれぞれ接続される機器エリア・ネットワーク。
【請求項２】
請求項１記載の機器エリア・ネットワークであって、更に、前記複数のローカル・ウェブ・サーバとの間、及び、前記他のネットワーク内のリモートに位置するウェブ・サーバとの間と選択的に通信するために前記分離手段に接続されたローカル・ブラウザ手段を備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項３】
請求項１記載の機器エリア・ネットワークであって、前記複数のローカル・コントローラが、それぞれプログラム可能な論理コントローラからなる機器エリア・ネットワーク。
【請求項４】
請求項１記載の機器エリア・ネットワークであって、前記ローカル分離手段が、前記複数のローカル・ウェブ・サーバのうちの一つと前記他のネットワークの少なくとも一つとにそれぞれ接続された複数のローカルのルータ／スイッチを備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項５】
請求項２記載の機器エリア・ネットワークであって、前記ローカル分離手段が、前記複数のローカル・コンローラの個々のコントローラ全てと、前記複数のローカル・ブラウザ手段のうちの一つと、前記他のネットワークの少なくとも一つとにそれぞれ接続された複数のローカルのルータ／スイッチを備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項６】
請求項２記載の機器エリア・ネットワークであって、前記ローカル・ブラウザ手段が、前記ローカル分離手段にそれぞれ接続された複数のウェブ・ブラウザを備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項７】
請求項５記載の機器エリア・ネットワークであって、前記ローカル・ブラウザ手段が複数のウェブ・ブラウザを含み、前記複数のローカルのルータ／スイッチのそれぞれが前記ウェブ・ブラウザのうちの一つに接続される機器エリア・ネットワーク。
【請求項８】
請求項６記載の機器エリア・ネットワークであって、前記複数のウェブ・ブラウザのそれぞれが、ＰＣと、ウェブ・ブラウザ機能を提供するよう前記ＰＣをプログラムするウェブ・ブラウザ・ソフトウェア手段とを備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項９】
請求項７記載の機器エリア・ネットワークであって、前記複数のウェブ・ブラウザのそれぞれが、ＰＣと、ウェブ・ブラウザ機能を提供するよう前記ＰＣをプログラムするウェブ・ブラウザ・ソフトウェア手段とを備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項１０】
請求項４記載の機器エリア・ネットワークであって、更に、前記複数のローカルのルータ／スイッチのうちの一つに接続された複数のイーサネット（登録商標）入出力モジュールを備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項１１】
請求項４記載の機器エリア・ネットワークであって、更に、
それぞれが一意のアドレスを有する前記複数のローカルのルータ／スイッチと、
それぞれが同一のネットワーク・アドレスを有する前記複数のローカル・ウェブ・サーバと、
を備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項１２】
請求項５記載の機器エリア・ネットワークであって、更に、
それぞれが一意のアドレスを有する前記複数のローカルのルータ／スイッチと、
それぞれが同一のネットワーク・アドレスを有する前記複数のローカル・ウェブ・サーバと、
を備え、前記ローカル・ブラウザ手段がそれぞれ、同一のアドレスを有する複数のウェブ・ブラウザを含む機器エリア・ネットワーク。
【請求項１３】
請求項１１記載の機器エリア・ネットワークにおいて、更に、それぞれが同一のネットワーク・アドレスを有する複数のイーサネット（登録商標）入出力モジュールであって、前記複数のローカルのルータ／スイッチのうちの一つにそれぞれ接続された入出力モジュールを備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項１４】
請求項１２記載の機器エリア・ネットワークにおいて、更に、それぞれが同一のネットワーク・アドレスを有する複数のイーサネット（登録商標）入出力モジュールであって、前記複数のローカルのルータ／スイッチのうちの一つにそれぞれ接続された入出力モジュールを備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項１５】
請求項１記載の機器エリア・ネットワークにおいて、前記複数のローカル・ウェブ・サーバがそれぞれ、更に、前記複数のローカル・ウェブ・サーバに関連付けられた機器と、該機器と前記機器エリア・ネットワークに含まれる他の機器とのオプションとしての相互接続と、該機器の現在の動作パラメータと、それらに関連する他のデータとを識別するウェブ・ページを提供する手段を含む機器エリア・ネットワーク。
【請求項１６】
機器エリア・ネットワークであって、
少なくとも一つの機器と、
前記機器に接続されたコントローラと、
前記コントローラに接続されたローカル・ウェブ・サーバと、
前記ウェブ・サーバに接続された分離手段であって、前記機器エリア・ネットワークを他のネットワークから選択的に分離する分離手段と、
を備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項１７】
請求項１６記載の機器エリア・ネットワークであって、更に、前記分離手段に接続されたローカルＨＭＩウェブ・ブラウザを含む機器エリア・ネットワーク。
【請求項１８】
請求項１６記載の機器エリア・ネットワークであって、前記コントローラがプログラム可能な論理コントローラである機器エリア・ネットワーク。
【請求項１９】
請求項１６記載の機器エリア・ネットワークであって、前記分離手段がルータ／スイッチからなる機器エリア・ネットワーク。
【請求項２０】
請求項１６記載の機器エリア・ネットワークであって、更に、
プログラム可能な論理コントローラからなる前記コントローラと、
ルータ／スイッチからなる前記分離手段と
を備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項２１】
請求項１７記載の機器エリア・ネットワークであって、前記ローカルＨＭＩウェブ・ブラウザが、
ＰＣと、
ウェブ・ブラウザ機能を提供するよう前記ＰＣをプログラムするウェブ・ブラウザ・ソフトウェア手段と、
を含む機器エリア・ネットワーク。
【請求項２２】
請求項１６記載の機器エリア・ネットワークであって、前記ローカル・ウェブ・サーバが、前記機器と、前記機器と他の機器とのオプションとしての相互接続と、前記機器の現在の動作パラメータと、それらに関連する他のデータとを識別するウェブ・ページを提供する手段を備える機器エリア・ネットワーク。
【請求項２３】
一つ以上の機器又は装置に対する機器エリア・ネットワーク（ＥＡＮ）を提供する方法であって、ローカルの機器のそれぞれについて、
ローカル・コントローラを前記機器に接続するステップと、
ローカル・ウェブ・サーバを前記コントローラに接続するステップと、
前記ウェブ・サーバとコンピュータ・ネットワークとの間に、選択された通信のみを許可しながらそれらの間を分離するためにローカル・ルータを接続するステップと、
前記機器エリア・ネットワークの外部の装置のために、前記ルータに一意のネットワーク・アドレスを割当てるステップと、
を備える方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法であって、更に、前記機器エリア・ネットワークの内部の装置のために、少なくとも一つのイーサネット（登録商標）・ベースの入出力モジュールを前記ルータに接続するステップを備える方法。
【請求項２５】
請求項２３記載の方法であって、更に、ラップトップ・コンピュータ、前記機器のサブシステム、及び前記機器エリア・ネットワーク内の他の装置からなるグループのうちの一つとの接続のために、前記ルータに空きポートを接続するステップを備える方法。
【請求項２６】
請求項２３記載の方法であって、更に、ローカルＨＭＩウェブ・ブラウザを前記ルータに接続するステップを備える方法。
【請求項２７】
請求項２３記載の方法であって、更に、
各機器に関連付けられたそれぞれのコントローラにアドレスが必要な場合に、同一のネットワーク・アドレスを割当てるステップと、
各機器に関連付けられたそれぞれのウェブ・サーバに同一のネットワーク・アドレスを割当てるステップと、
を備える方法。
【請求項２８】
請求項２６記載の方法であって、更に、
（Ａ）  ローカル及びリモートのウェブ・ブラウザから前記機器エリア・ネットワークへの要求を受信するよう前記ルータを構成するステップと、
（Ｂ）  前記要求を行うブラウザの送信元ネットワーク・アドレスを前記ルータに調べさせることにより、ウェブ・ブラウザからの要求に応答するステップと、
（Ｃ）  ローカル・ウェブ・ブラウザからの要求に応じて、該ブラウザが要求する宛て先ネットワーク・アドレスを決定するステップと、
（Ｄ）  ネットワーク・アドレス変換（ＮＡＴ）を用いてその関連付けられた送信元ネットワーク・アドレスを変換することにより、リモート・ウェブ・サーバである宛て先ネットワーク・アドレスに応ずるよう前記ルータを構成するステップと、
（Ｅ）  前記ルータを介して、前記リモート・ウェブ・サーバに前記要求に対する回答を転送するステップと、
（Ｆ）  前記回答を受信した前記リモート・ウェブ・サーバからの応答を、前記ルータを介して受信するステップと、
（Ｇ）  前記機器エリア・ネットワークの関連付けられた前記ローカル・ウェブ・ブラウザに前記応答を転送するステップと、
を備える方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法であって、更に、前記ステップ（Ｂ）の後に、
（Ｈ）  リモート・ウェブ・ブラウザからの要求に応じて、該ブラウザが要求している宛て先ネットワーク・アドレスを決定するステップと、
（Ｉ）  前記宛て先ネットワーク・アドレスがリモート・ウェブ・サーバであることに応じて、該要求を無視するステップと、
（Ｊ）  前記宛て先アドレスが他のローカル・ウェブ・サーバのアドレスであることに応じて、関連付けられたローカル・ウェブ・サーバに該要求を送信するステップと、
（Ｋ）  前記関連付けられたローカル・ウェブ・サーバを、前記要求を行っている前記ウェブ・ブラウザの送信元ネットワーク・アドレスを調べるよう動作させるステップと、
（Ｌ）  前記送信元ネットワーク・アドレスがリモート・ウェブ・ブラウザのアドレスである場合に、リモート権限を用いて前記関連付けられたローカル・ウェブ・サーバを介して前記要求に応答するステップと、
（Ｍ）  前記関連付けられたローカル・ルータを介して、前記要求しているリモート・ブラウザに応答を転送するステップと、
を備える方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法であって、更に、前記ステップ（Ｋ）と前記ステップ（Ｌ）との間に、
（Ｎ）  前記関連付けられたローカル・ウェブ・サーバを介して前記要求しているリモート・ウェブ・ブラウザのパスワードを認証するステップ
を備える方法。
【請求項３１】
請求項２９記載の方法であって、更に、前記ステップ（Ｋ）の後に、
（Ｏ）  前記送信元ネットワーク・アドレスが要求しているローカル・ウェブ・ブラウザのアドレスである場合に、ローカル権限を用いて前記関連付けられたローカル・ウェブ・サーバを介して前記要求に応答するステップと、
（Ｐ）  前記関連付けられたローカル・ルータを介して、前記要求しているローカル・ブラウザに応答を転送するステップと、
を備える方法。
【請求項３２】
請求項２９記載の方法であって、更に、前記ステップ（Ｋ）と前記ステップ（Ｏ）との間に、
前記関連付けられたローカル・ウェブ・サーバを介して、前記要求するローカル・ウェブ・ブラウザのパスワードを認証するステップ
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００３年６月２３日に出願され「分散制御のためにＳＣＡＤＡシステムを自己設定する方法及び装置」と題された、本出願と同一の譲受人を有する係属中の米国特許出願第１０／６０１、６８７号に関連する。関連出願の教示内容は、本明細書と矛盾しない限りにおいて、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、一般に、機械要素又は工業機器の監視及び制御のためのデータ通信に関し、より詳細には、制御及び監視される工業機器から離れた場所に位置し得る制御・監視ネットワーク間のアクセス及び双方向のデータの流れを制御するためのデータ通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００３】
現世代の工業機器は、たいていの場合、遠隔監視及び制御の機能を提供するために、ネットワークに結合される。典型的な利用において、ＳＣＡＤＡ（監視制御及びデータ収集）ソフトウェアを実行するコンピュータは、データ・ネットワークを介して工業機器と通信する。かなり多くの場合において、ＳＣＡＤＡソフトウェアは、多くの異なる工業機器を監視する。このシステムを組立てるため、ＳＣＡＤＡソフトウェアには、各機器のネットワーク・アドレスと、機器の特定の情報と機器内のデータ・レジスタとのマッピングとがプログラムされる。各機器にポーリングし所望のレジスタの内容を要求することにより、ＳＣＡＤＡソフトウェアは、全システムの状態、又は任意の接続された機器の内部状態までをも表示することができる。
【０００４】
この構成は良い結果を生み出すが、ＳＣＡＤＡソフトウェアは、接続された各機器の表示を含まなければならない。監視される機器に何らかの変化が起こった場合、ＳＣＡＤＡソフトウェアにも変更が必要である。例えば、旧型の真空ポンプの代わりに新型の真空ポンプが設置された場合、情報のレジスタに対するマッピングが変わり得る。これは、ＳＣＡＤＡソフトウェアを保守する人間が、システムに結合された各機器のデータ・インターフェースついて詳細な知識を持っていなければならないことを意味する。これに加えて、システムに装置が追加された場合、ＳＣＡＤＡソフトウェアはこの事象を認識せず、新たな機器を単に無視してしまう可能性がある。
【０００５】
従来技術では、図１に示すように、一つの工業機器２に対するインターフェースが、２つの部分に分けられることが多い。第１の部分は、ローカルのヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）４である。このＨＭＩ４は、典型的に、タッチ・スクリーン（図示せず）を有するコンピュータ（図示せず）又は他のコントローラからなる。応用によっては、タッチ・スクリーンは単純なボタンで置き換えられ得る。ＨＭＩ４は、例えばＲＳ２３２のようなシリアル・インターフェースを用いて、典型的には機器２に含まれるプログラム可能な論理コントローラ（ＰＬＣ）６に直接接続される。動作中、ＨＭＩ４は、機械の状態をコントローラ６に周期的に要求し、このデータを予め決定されたフォーマットでＨＭＩ４のスクリーン（図示せず）に表示する。
【０００６】
ＨＭＩ４を動作させるプログラムを作成するため、ＰＬＣ６の入出力レジスタ及びデータ・レジスタ（図示せず）が、ＨＭＩプログラムのレジスタにマッピングされる。この処理は、レジスタ位置をＰＬＣ６からＨＭＩソフトウェア又はプログラミング開発パッケージにコピーすることによりマニュアルで実行され得る。この処理は、また、場合によっては、当該目的のために設計されたソフトウェアを用いてレジスタ・マッピング（又はタグ・データベース）をインポートすることにより自動化され得る。レジスタがＨＭＩ４にマッピングされると、機器２の視覚表示を提供し且つ典型的には様々な機能の制御を可能とするプログラムが作成され得る。ＨＭＩ４は、ＰＬＣ６に周期的にポーリングしてレジスタの値を入手し表示を更新することにより動作する。
【０００７】
ＨＭＩ４の表示プログラムを更新するために、新しいプログラムは、典型的に、フロッピー（登録商標）ディスク又は他の持ち運び可能な記憶媒体からインストールされ得る。代わりに、プログラムは、更新されたプログラムを含むＰＣ（パーソナル・コンピュータ）をシリアル・ケーブル又は他のケーブルを用いて直接ＨＭＩ４に結合することによりインストールされ得る。場合によっては、ＨＭＩ４そのものが、制御ネットワークと同一であっても完全に分離されていてもよいネットワーク８に置かれ得る。その場合、ＨＭＩ４はネットワーク８を介して更新を受取ることができる。
【０００８】
ＨＭＩソフトウェア又はプログラムは、本質的に独自のものである。ＨＭＩソフトウェアの個々の販売者は独自のソフトウェア開発環境を作り、ユーザが機器及び処理のグラフィック表示を作成するためのツールを提供する。ＨＭＩ表示の変更はたいていの場合にソフトウェアの変更を伴うため、ユーザ企業は同じブランドを維持することに強い興味を持つ。
【０００９】
ＰＬＣ６は典型的に、工業ネットワーク１０に結合され、監視制御データ収集システム（ＳＣＡＤＡ）１４ソフトウェアを実行するＰＣ１２のようなリモート監視装置により監視され得る。ＳＣＡＤＡ１４はＨＭＩ４の第２の部分であり、機器自体上で動作しているＨＭＩ４ソフトウェアと本質的に同様のＨＭＩソフトウェアにより構成される。ＳＣＡＤＡ１４ソフトウェアは、また、幾つかの機器を同時に監視することができ、より高次のネットワーク及びデータベースとのインターフェースをとるための更に多くのリソースを含む。
【００１０】
ＳＣＡＤＡ１４プログラムもＨＭＩ４プログラムとほぼ同じに記述される。ＰＬＣ６のレジスタ（図示せず）は、ＳＣＡＤＡ１４プログラムの変数にマッピングされる。ＳＣＡＤＡ１４プログラム又はソフトウェアは、ＨＭＩ４と同様にＰＬＣ６に周期的にポーリングしてデータを取得することにより、これらのレジスタを監視する。実際、多くの場合において、ＨＭＩ４のために設計されたのと同じ画面が、ＳＣＡＤＡ１４プログラム・パッケージのために再設計される。
【００１１】
ＳＣＡＤＡ１４ソフトウェアはしばしば、ＨＭＩ４ソフトウェアと異なるブランドであるため、ＨＭＩ４プログラムの作成とリモート監視ＳＣＡＤＡ１４プログラムの作成とには、異なるツール・セットが利用される。実際、表示（図示せず）は二度設計される。プログラマはＰＬＣ６レジスタをＨＭＩ４ソフトウェアにマッピングした後、再びＳＣＡＤＡ１４ソフトウェアにマッピングしなければならない。ＳＣＡＤＡ１４及びＨＭＩ４のプログラムが同一ブランドである場合、製造者は、典型的に、両方のソフトウェア・プログラムが同一のＰＬＣ６タグ・データベースを共有できるようにするツールを提供することに注意すべきである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、個々の要素が任意のウェブ・ブラウザからアクセス可能となるよう、ネットワーク内の各機械要素又は各工業機器がそれぞれ自身のユーザ・インターフェースを備える工業機器エリア・ネットワーク（ＥＡＮ）を提供する。
【００１３】
工業機器ネットワークにおいて、各工業機器又は機械要素は、機器に接続された専用コントローラと、コントローラに接続され、該機器の識別、機能及び接続、並びに他の機器とのインターフェースを詳細表示するウェブ・ページを選択的に出力するようプログラムされたウェブ・サーバと、コントローラがＥＡＮ上の他の機器と関連付けられたローカル・ウェブ・サーバ、又は例えばＬＡＮ又はインターネット上のリモート・ウェブ・サーバと通信できるようにするために、ウェブ・サーバとＥＡＮ外部のネットワークとの間に結合されたルータ／スイッチ手段とを備える。本発明の一つの実施の形態において、機器エリア・ネットワークの各機械要素又は各機器は、それぞれのルータを介してローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）に接続される。機械要素は、該ＬＡＮ上で、それぞれのルータ／スイッチ手段に結合された専用ウェブ・ブラウザを介して互いに、又はリモートの制御・監視ネットワーク又は装置と通信可能であるが、それ以外では、各機器又は各機械要素は、それぞれのルータ／スイッチ手段を介してＬＡＮから個別に分離されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の様々な実施の形態は、同様の要素が同様の参照符号により示される添付の図面を参照して詳細に説明される。
従来技術では、ウェブ・サーバを用いて、フォーマットされたデータを制御システム又は機器から直接提供することを教示する。しかし、従来技術では、ローカル及びリモートの運用者パネルがいずれもウェブ・ブラウザであって、機器の自動監視を可能とする一貫した方法でデータが提示される、本発明が提示するような完全なシステムを述べてはいない。本発明は、工業機器のための「プラグ・アンド・プレイ」環境を提供する。各機器に、自身のユーザ・インターフェースが設けられるため、任意のウェブ・ブラウザからのアクセスが可能である。また、各機器の動作パラメータは、普遍的に受け入れられているプロトコルで完全に表現されるよう構成されるため、各機器は制御監視システムに自動的に統合され得る。本発明では、イーサネット（登録商標）・ネットワーキング、ＴＣＰ／ＩＰ（伝送制御プロトコル／インターネット・プロトコル）、ＨＴＭＬ（ハイパーテキスト・マークアップ言語）及びＸＭＬ（拡張マークアップ言語）データを含む広く受け入れられている規格を利用することが不可欠である。他のネットワーキング、データ及び表示システムにも、同様の方法が適用可能であることに注意すべきである。
【００１５】
図１に関して上記したように、一つの工業機器２に対する典型的なヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）４は、キーパッド入力（タッチ・スクリーンが一般的である）を備えるディスプレイ画面により構成される。機器２のコントローラ６は、アイドル期間にＨＭＩ４のために働き、制御変数の入手又は設定の要求を処理する。ディスプレイの中央演算装置（ＣＰＵ）は、データを取得し、該データをオペレータの入出力のためにフォーマットする。この動作は、ローカルのＨＭＩ４には充分であるが、リモートでの動作のためには、個々のＨＭＩ４は表示を正しいフォーマットにするための命令を備えていなければならない。本発明の一つの実施の形態においては、図２に示すように、機器エリア・ネットワーク（ＥＡＮ）１７を提供する各工業機器１５又は各機械要素そのものに、ウェブ・サーバ１８を備えるＰＬＣ１６と、ウェブ・ブラウザ２２を備えるオプションとしてのシン・クライアントＰＣ２０と、ルータ／スイッチ２４とが内蔵されているため、ユーザはイーサネット（登録商標）接続２６（例えば、ＬＡＮ又はＷＡＮ）及びウェブ・ブラウザ（例えば、ウェブ・ブラウザ・ソフトウェア３０を備えるＰＣ２８）のみでアクセスすることができる。各機器１５又は各機械要素は、それぞれのウェブ・サーバ１８を用いて内部の動作データをウェブ・ページに変換する。例えば、図６は、特に、関連する機器の様々な部位の温度である動作データを示すウェブ・ページの画面イメージの例である。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態には、ウェブ・ブラウザ２２を備えるシン・クライアントＰＣ２０が含まれることに注意すべきである。しかし、ＥＡＮ１７において、ルータ／スイッチ２４を介した通信は、ＥＡＮ１７の外部及び内部から直接ウェブ・サーバ１８に対して行われる。
【００１７】
本発明の更なる利点として、ウェブ・サーバ１８はローカル及びリモートのユーザを区別する必要がないため、ローカルのオペレータ・パネルは、独自のグラフィカル・インターフェースから、コントローラ１６と同じサブネット上の専用ウェブ・ブラウザ２２（及びシン・ウェブ・クライアントとして知られるＰＣ２０）へと変更され得る。ローカル及びリモートでの動作のために、別々のユーザ・インターフェースを設計する必要はない。好ましいシステムにおいて、各工業機器１５は、データをフォーマットするためのウェブ・サーバ１８と、当該データを表示するためのシン・ウェブ・ブラウザ又はクライアント２０とを有する。個々のシン・ウェブ・クライアント２０はネットワーク上のノードに過ぎないため、あたかもローカルのディスプレイであるかのように、ネットワーク上の任意の他の機器１５にアクセス可能である。これは、オペレータが、任意のディスプレイ・パネルにて、（セキュリティ規約が許可する限りにおいて）任意の他の機器１５をチェック可能であることを意味する。
【００１８】
ローカルのオペレータとリモートのオペレータとを区別するため、ウェブ・サーバ１８は、パスワードを利用して所与のウェブ・ブラウザ２２又は３０の権限を確立する。代わりに、本発明の他の実施の形態において、ネットワーク・アドレス変換（ＮＡＴ）を備えたルータ２４を用いて、小さなプライベート・ネットワークが作成され得る。ルータ２４は、ローカルの機器とＬＡＮ２６の残りの部分との間のファイヤーウォールを提供する。サーバ１８及びディスプレイ（ウェブ・ブラウザ２２の一部）のインターネット・プロトコル（ＩＰ）アドレスは、固定されたローカル・アドレスであり得る。ルータ２４自身はＬＡＮ２６に接続しているユーザから見えるＩＰアドレスを持ち、ウェブ・サービス要求を選択された機器１５のウェブ・サーバ１８に直接ルーティングする。図３において、機器のＩＰアドレスは固定されたローカル・アドレスであるため、ローカル・ウェブ・ブラウザ２２は、機器の状態を表示するために、このアドレスにアクセスするだけでよい。ローカルに設置された各機器１５のＩＰアドレスは常に同じであるため、図３に示すように、各機器におけるウェブ・ブラウザ２２は全く同じに構成され得る。ローカル・ウェブ・ブラウザ２２は、ＬＡＮのＩＰアドレスを付けられた他の機器１５にもアクセス可能である。中央サーバ（図示せず）が他の機器１５へのリンクを提供し、機器にあるウェブ・クライアントにはこれらのリンクをプログラムする必要がないようにしてもよい。ローカル機器ネットワーク１７を作ることにより、今後数年以内に一層一般的になると思われるローカルのイーサネット（登録商標）・ベースのセンサーや制御装置の追加が可能となる。
【００１９】
更に図２において、本発明の好ましい実施の形態は、ウェブ・ブラウザ２２を備えるシン・クライアントＰＣ２０を介したローカルのＨＭＩと、標準的なウェブ・ブラウザ３０を備えるＰＣ２８を含むリモートのＳＣＡＤＡ又はＨＭＩとを設ける。ＰＣ２０及びＰＣ２８は、それぞれシン・クライアントでも標準的なＰＣでもよいことに注意すべきである。各工業機器１５は、上記の通り、ウェブ・サーバ１８を備えるＰＬＣ１６と、ウェブ・ブラウザ２２を備えるシン・クライアントＰＣ２０とを含む。コントローラ１６は機器１５のローカル制御を分担し、図示されるようなプログラム可能な論理コントローラ（ＰＬＣ）１６ではなくコンピュータの形態をとり得る。ウェブ・サーバ１８は、コントローラ・ハードウェアに存在するソフトウェアとして実現され、又は、電気的インターフェースによりコントローラ１６にリンクされる物理的に分かれたユニットであり得る。重要なのは、個々のコントローラ１６又は複数のコントローラ１６に対し、一つのウェブ・サーバ１８が関連付けられることである。ウェブ・サーバ１８は、ウェブ・ページの形態でユーザ・インターフェースを提供する。これらのウェブ・ページはウェブ・サーバ上にあり、制御される機器１５のリアルタイムの観察を提供する。これらのウェブ・ページを見るために、インターネット・エクスプローラ、ネットスケーブ又はモジラなどのウェブ・ブラウザを実行する、設置されたコンピュータ又は他の装置が用いられる。ウェブ・ページは、コントローラ１６の基礎的な制御・状態変数へのリンクを含む。例えば、機器内の現在の温度及び圧力を表示するウェブ・ページが存在し得る。先に論じられたように、図６はそのようなウェブ・ページの例である。この表示は、単純なＨＴＭＬを用いて実現され得るが、Ｊａｖａ（登録商標）又はＪａｖａ  Ｓｃｒｉｐｔを用いて表示を動画化し、現在の状態に関する継続的に変化する情報を提供することが望ましい。Ｊａｖａ（登録商標）アプレットを利用することにより、ウェブ・ページ全体をリロードする必要なしにウェブ・サーバからウェブ・ブラウザへ新しいデータを送信し、画面をより円滑に更新することが可能になる。
【００２０】
ローカルのＨＭＩは、コンピュータ２０上で実行されるウェブ・ブラウザ２２を用いて実現される。コンピュータ２０は、典型的に、ウェブ・ブラウザ２２を超える機能はほとんど有していない。従って、オペレーティング・システム及びブラウザ・ソフトウェア２２を備えるＰＣ２０のようなコンピュータを用いるのが典型的な構成であり得る。ハードウェアは、例えば、プロセッサ、ランダム・アクセス・メモリ及び永続的な記憶のためのフラッシュをベースとするメモリを含む。回転媒体型のハード・ドライブを利用しても良いが、必須ではない。リモートのＨＭＩ又はＳＣＡＤＡシステムは、この例においては、ウェブ・ブラウザ・ソフトウェア３０を備えるＰＣ２８により提供され、それにより、リモート接続を扱うための新しいソフトウェアの必要性が最小限に抑えられ又は除去される。
【００２１】
イーサネット（登録商標）で動作可能とされる装置又は機器１５は、ネットワーク２６において、ＩＰアドレスを用いてそれぞれ識別される。このアドレスは、各機器又は装置１５に一意であり、クライアント又はユーザが特定の機器又は装置１５にアクセスすることを可能とする。全世界で要求される多量のＩＰアドレスを許容するため、アドレスはサブネットに分割されている。同一サブネットにある二つの装置又は機器１５は直接通信可能であるが、機器１５が異なるサブネットにある場合、一つのサブネットから他のサブネットへトラフィックをルーティングするためのゲートウェイ・サーバの利用が必要である。
【００２２】
本発明では、機器のウェブ・サーバ１８を直接ＬＡＮ又はＷＡＮ２６に接続するのではなく、図３に示すように、ルータ／スイッチ装置２４を用いて機器内部のイーサネット（登録商標）・ネットワーク３４をＬＡＮから分離する。その結果、機器エリア・ネットワーク（ＥＡＮ）１７が作成される。このＥＡＮ１７に存在する装置は、通常、物理的に機器１５自体に対してローカルであるか、又は、少なくとも機器１５の統合された部分として扱われる。ＥＡＮ１７の装置又は機器１５は、それぞれ、コントローラ１６のためのウェブ・サーバ１８と、オプションであるウェブ・ブラウザ・ベースのＨＭＩ２０、２２と、オプションであるイーサネット（登録商標）・ベースの入出力モジュール３４と、例えばラップトップ・コンピュータや機器のサブ・システムなどを接続するためのオプションである空きポート３６とを含む。ＥＡＮ１７の外部の装置がＥＡＮ１７の内部の装置との通信を希望する場合、ルータ／スイッチ２４がトラフィックを適切にルーティングする。ルータ／スイッチ２４はＬＡＮ又はＷＡＮ２６上のＩＰアドレスを持たなければならないが、ＥＡＮ１７上の装置はローカルＩＰアドレスを利用することができる。これらのローカル・アドレスはＬＡＮからは見えないため、他の機器１５により再利用されてもよい。ＬＡＮ又はＷＡＮ２６から一つの機器１５に対するウェブ・ページ要求がなされると、機器のルータ２４は当該要求をＥＡＮ１７上のウェブ・サーバ１８に転送する。このウェブ・サーバ１８からの応答は要求元に返送されるため、ＬＡＮアドレスを持った機器又は装置１５が要求を満たしたかのように見える。ＥＡＮ１７内のブラウザ２０、２２でなされたＥＡＮ１７外部へのアクセス要求は、ルータ２４のネットワーク・アドレス変換（ＮＡＴ）を用いて、ルータ２４から来たように見える要求へと変換され、ＥＡＮ１７を外部の世界から隠蔽する。
【００２３】
ＥＡＮ１７を有することによる重要な利点の一つは、ウェブ・サーバ１８がローカルのＨＭＩからの要求とリモートＰＣからの要求とを区別できることである。要求する装置のＩＰアドレスを調べることにより、要求が同じサブネット（ＥＡＮ）からのものか、より大きなネットワーク（ＬＡＮ）２６からのものか、又は更にインターネット（ＬＡＮ外のアドレス）からのものかを知ることができる。ウェブ・サーバ１８は、このアドレスとパスワード認証とを組み合わせて、要求する装置に対しどの通信を許可するかを決定することができる。例えば、ウェブ・サーバ１８は、自らと同じＥＡＮ１７からの要求には処理のシャットダウンを許可し、ＬＡＮ又はＷＡＮ２６からの要求には処理のパラメータ変更を許可し、インターネットからは監視要求のみを許可し得る。同一の機能はパスワード保護によっても実現可能だが、単に正しいパスワードを知っているだけでは欺けないため、セキュリティのためにＩＰアドレスを利用することは重要な利点である。
【００２４】
もう一つの重要な利点は、機器１５ごとに同一のＩＰアドレスが利用できるため、ウェブ・サーバ１８及びＨＭＩ２０、２２のネットワーク・パラメータの設定が単純化され得ることである。例えば、図３に示すように、全てのウェブ・サーバにＩＰアドレス１９２．１６８．１．１０が割当て可能であり、全てのローカルのブラウザ・ベースのＨＭＩコンピュータにＩＰアドレス１９２．１６８．１．１１が割当て可能である。ブラウザ２０、２２のホームページにはＩＰアドレス１９２．１６８．１．１０が割当て可能であり、ＬＡＮのアドレス要件を満たすために設置ごとに変更する必要はない。ルータ２４も、また、受信した任意のウェブ・ページ要求がＩＰアドレス１９２．１６８．１．１０のウェブ・サーバに転送されるよう、正しいポート転送を予め設定することが可能である。ただし、ルータ２４はやはりＬＡＮ２６上に構成されることが必要であり、これは、例えば、ＬＡＮ２６上で固定されたＬＡＮのＩＰアドレス又はＤＨＣＰ（動的ホスト制御プロトコル）サーバを用いることにより実現され得る。
【００２５】
更に図３について、ＩＰアドレス１６２．２２２．１００．５に関連付けられたＥＡＮ１７内の機器にアクセスするためのハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）要求は、ＥＡＮ１７において、直接、アドレス１９２．１６８．１．１０のＰＬＣウェブ・サーバ１６、１８にルーティングされることに注意すべきである。また、ローカルのＨＭＩウェブ・ブラウザ２０、２２は、後者のローカル・アドレス１９２．１６８．１．１０を用いてＰＬＣウェブ・サーバ１６、１８にアクセスすることができる。セキュリティの目的からアクセスを制限するため、ＰＬＣウェブ・サーバ１６、１８は、認証にパスワード及びＩＰアドレスを用いるようプログラムされ得る。同様に、ＨＭＩウェブ・ブラウザ２０、２２は、ネットワーク・アドレス変換（ＮＡＴ）ルータ２４経由で他のウェブ・サーバにアクセスし得る。
【００２６】
ＥＡＮ１７の他の重要な利点は、ＥＡＮ上のイーサネット（登録商標）・トラフィックがルータ２４により制御されることである。ＬＡＮ２６上の一般的なトラフィックはＥＡＮに到達しないため、その帯域幅を消費しない。結果として、ＥＡＮ１７の過度なトラフィックが実質的に除去され、それにより、機器のローカルＨＭＩ２０、２２又はイーサネット（登録商標）入出力３４の動作への干渉が防止される。ＨＭＩ２０、２２又はイーサネット（登録商標）入出力３４がコントローラ１６と時宜を得た方法で通信できないと、性能又は安全性の問題が起こり得る。
【００２７】
図４は、ルータ２４がローカル及びリモートのウェブ・サーバ及びウェブ・ブラウザにどのように接続され得るかを概略的に示す。図４は、ウェブ・ブラウザ２２又は３０の要求がルータ２４及びローカル・ウェブ・サーバ１８にどのように処理されるかを示す図５のフローチャートを見るにあたっても役立つ。
【００２８】
本発明の更なる態様は、各機器１５が、その動作及びインターフェースを、ＨＴＭＬ及びＸＭＬのような標準的なウェブ・プロトコルを用いて完全に記述されることである。ＨＴＭＬは、典型的には、人間により閲覧されるデータのフォーマットとして利用され、ＸＭＬはコンピュータにより抽出されるデータのフォーマットに利用される。業界標準であるＸＭＬを利用することにより、工業機器の多くの特徴が記述され得る。これには、指令、動作環境、典型的なセットポイント、工場出荷時の値及び試験結果が含まれる。ＸＭＬを利用する利点を最大限に引き出すため、同様の機器の全モデルに対して同じ「文法」を利用することが大切である。例えば、真空ポンプの中心温度の設定は、「core＿temperature」という標記で表され得る。全ての真空ポンプが「core＿temperature」というパラメータを持つようにすれば、カスタム設定の必要なしに監視システムを構築することが可能である。機器１５は、データ、データのラベル、及び許容できる値の範囲を提供する。例えば、真空ポンプをプラグ・インすると、現在の消費量が工場内で測定された値より３０％上がってしまってサービスが要求されることが監視システムにより自動的に通知される。
【００２９】
「分散制御のための監視制御及びデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システムを自己設定する方法及び装置」と題された、上記の関連する米国特許出願第第１０／６０１、６８７号に教示されるように、各機器１５は、同一のＬＡＮ２６に設置されたサーバ・コンピュータ２８により自身が「発見」されることを可能とするソフトウェアを含むよう構成され得る。これは、装置がネットワーク２６に置かれた直後に、該装置にＬＡＮ２６に対するメッセージをブロードキャストさせることにより、又は、サーバ２８に定期的に新しい装置をポーリングさせることにより実現され得る。前者の場合、機器１５は、ＤＨＣＰを用いてＩＰアドレスを得るのと全く同じ方法でその存在をブロードキャストし得る。全てのノードの特定のポートにメッセージがブロードキャストされ、サーバ・リストがある場合には、該サーバ・リストがメッセージに応答し、装置の存在を記録する。後者の場合、ネットワーク上のサーバは、ネットワーク上の全ノードに単純に定期的に識別要求をブロードキャストし、全ての動作中のノードを追跡し続ける。この方法は、見当たらない装置をすぐに検出できるという利点を有する。
【００３０】
機器１５がシステムに追加されると、ＳＣＡＤＡシステム２８、３０は、ＨＴＭＬウェブ・ページ及びＸＭＬデータを介してアクセスできるデータを利用して、機器１５の監視を開始することができる。オペレータがネットワーク上の任意の特定の機器１５の詳細を見る必要がある場合、当該機器１５に対するウェブ・ページが監視局のウェブ・ブラウザ２８、３０に表示される。機器に変更があったとしても、監視局に新しいソフトウェアをインストールする必要はない。
【００３１】
図２〜図４に関して上記したように、本発明の一つの実施の形態において、共通設備内における各工業機器１５は、同様に構成された他の工業機器１５とＬＡＮまたはＷＡＮ２６を介して通信するため、例えば、ウェブ・サーバ１８を備えるＰＬＣ１６、ルータ／スイッチ２４、及びウェブ・ブラウザ２２を備えるＰＣ２０を含む。本発明の最も単純な構成には、ウェブ・ブラウザ２２を備えるローカルＰＣ２０は含まれない。同様に、そのように構成された各工業機器は、ＰＣ２８が所望の工業機器１５と選択的に通信できるようにするウェブ・ブラウザ又はウェブ・ブラウザ・ソフトウェア３０を備えるＰＣ２８を含むＳＣＡＤＡのようなリモートの制御監視ネットワークと、ＬＡＮ又はＷＡＮ２６を介してウェブ上で通信可能である。或る適用において、ＳＣＡＤＡ２８は工業機器１５のローカルにあり得る。
【００３２】
図５のフローチャートは、他の工業機器１５とローカルで通信する、又は例えばリモートのＳＣＡＤＡ２８、３０と通信する工業機器１５に関連付けられた処理ステップを示す。そのような通信は、ステップ４０において、ルータ／スイッチ２４が、他の工業機器１５のローカル・ウェブ・ブラウザ２２、又は例えばウェブ・ブラウザ・ソフトウェア３０により駆動されるＰＣ２８のようなリモート・ウェブ・ブラウザからの要求を受信することにより開始する。この例では、ルータ／スイッチ２４は単純にルータ２４であるものとする。
【００３３】
ルータ２４がステップ４０でウェブ・ブラウザの要求を受信したことに応じて、ステップ４１において、ルータ２４は、当該要求がローカル・ウェブ・ブラウザ２２又はリモート・ウェブ・ブラウザ３０のいずれから為されたものかを識別するために、送信元ＩＰアドレスを決定する。要求がローカル・ウェブ・ブラウザ２２により為されたものであると決定された場合、ステップ４２において、宛て先ＩＰアドレス、即ちウェブ・ページ要求をどこに送信するべきかが決定される。リモートの機器１５上の例えばリモート・ウェブ・サーバ１８に対する通信が必要な場合、ステップ４３において、ルータ２４はＮＡＴ（ネットワーク・アドレス変換）を用いて送信元のアドレスを変換する。次に、ステップ４４において、ルータ２４は、当該要求をリモートのウェブ・サーバに転送し、ステップ４５においてリモートのウェブ・サーバからの応答を受信すると、ステップ４６において、ルータ２４はその応答をローカル・ウェブ・ブラウザ２２に転送又は送信する。このルーチンはステップ４７で完了する。
【００３４】
要求を行っているウェブ・ブラウザがリモート・ウェブ・ブラウザ３０であるとステップ４１でルータ２４が決定した場合、ステップ４８において、宛て先ＩＰアドレスが決定される。アドレスがローカル・ウェブ・サーバのアドレス以外のものである場合、ステップ４９において当該要求は無視され、ステップ４７においてそれ以上のアクションは終了される。そうではなく、ステップ４８又はステップ４２において、宛て先ＩＰアドレスがこの例においてはローカル・ウェブ・サーバ１８のアドレスであると決定された場合には、ステップ５０において、ローカルＰＬＣ１６のウェブ・サーバ１８に要求が送られる。次に、ステップ５１において、応答するウェブ・サーバ１８が送信元ＩＰアドレスを調べる。送信元がリモート・ウェブ・ブラウザであると決定された場合、ステップ５２において、関連付けられたウェブ・サーバ１８がリモートのパスワードを認証する。ステップ５２はオプションのステップであることに注意すべきである。ステップ５２が用いられリモートのパスワードを認証する場合でも、ステップ５２が用いられない場合でも、ステップ５３において、ウェブ・サーバ１８はリモート権限を用いて要求に応答する。ステップ５４において、関連付けられたルータ２４は、要求したリモート／ブラウザに応答を転送する。
【００３５】
ステップ５１において、関連付けられたウェブ・サーバ１８が、送信元ＩＰアドレスはローカル・ウェブ・サーバに関連付けられたものであると決定した場合、ステップ５５〜５７が遂行される。これらのステップは、図示されている通り、ステップ５２〜５４がリモート・ウェブ・ブラウザに関連付けられているのに対し、ステップ５５〜５７がローカル・ウェブ・ブラウザと関連付けられていることを除いて、ステップ５２〜５４と同様である。ステップ５４又は５７の後、ステップ４７において処理が完了する。オプションであるステップ５２又はステップ５５が利用され、関連付けられたリモート又はローカルのパスワードが認証されなかった場合には、更なる動作は終了されることに注意するべきである。ステップ５２のウェブ・サーバは常に要求に応答するが、ユーザが認証されなかった場合の応答はエラー・メッセージになり得ることにも注意すべきである。
【００３６】
図５のフローチャートにおいて、ウェブ・ブラウザの要求だけが示されていることに注意すべきである。しかし、実際には、関連付けられたルータ２４は全てのＴＣＰ／ＩＰ（伝送制御プロトコル／インターネット・プロトコル）トラフィックを扱う。関連付けられたルータ２４は、ローカル・アドレスを有するブラウザがリモート・サイトとコンタクトする際にはネットワーク・アドレス変換（ＮＡＴ）を利用し、ローカル・アドレスを有するブラウザが関連付けられたローカル・サイトとコンタクトする際には直接スイッチングを利用することにも注意すべきである。関連付けられたルータ２４は、リモート・ウェブ・ブラウザからローカル・コントローラのウェブ・サーバ１８へのウェブ・ページ要求を、ポート・フォワーディングを用いて転送することにも注意すべきである。
【００３７】
本発明の様々な実施の形態を示し説明したが、それらは限定を意図するものではない。当業者はこれらの実施の形態の様々な修正を認識し得るが、それらの修正は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、機械要素を含む工業機器を、ウェブを介して、互いに及び／又はリモートの制御・監視ネットワークに接続する既知の構成の概略的なブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一つの実施の形態として、各工業機器又は各機械要素がウェブを介してリモートの制御・監視ネットワークとデータ交換することを可能とするウェブ・ベースのヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）の概略的なブロック図を示す。
【図３】図３は、本発明の一つの実施の形態として、機器エリア・ネットワークのＬＡＮからの分離を示す概略的なブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一つの実施の形態として、機器エリア・ネットワークのローカル及びリモートの装置とのインターフェースを示す概略的なブロック図である。
【図５】図５は、本発明の一つの実施の形態として、工業機器ネットワークの特定の機械要素又は工業機器に関するデータに対する、ローカル又はリモートのウェブ・ブラウザからのアクセス、監視及び制御の要求を処理するフローチャートを示す。
【図６】図６は、機器の状態を示すウェブ・ページの画面イメージである。
【符号の説明】
【００３９】
２  工業機器、４  ヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）、６  プログラム可能な論理コントローラ（ＰＬＣ）、８  ＨＭＩネットワーク、１０  制御・監視ネットワーク。
【図１】
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【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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