(57)【要約】      （修正有）【課題】プロセス制御システムにおいて３線式フィールド機器を制御装置へと通信可能に接続するための例示的な装置が開示される。【解決手段】３線式フィールド機器５０２からの３本のワイヤのそれぞれを終端する３つの終端点３０６を有する第１のインターフェイスを含む例示的な端子台３００が開示される。例示的な端子台は、第１の通信プロトコルを利用して３線式フィールド機器と通信することができ、第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを利用して終端パネルの共有バスを介した制御装置との通信を行うことができる第１の終端モジュール１２４ａを取り外し可能に受容するための第２のインターフェイスをさらに含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３線式フィールド機器からの３本のワイヤのそれぞれを終端するための３つの終端点を有する第１のインターフェイスと、
第１の通信プロトコルを利用して前記３線式フィールド機器と通信することができ、また前記第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを利用して終端パネルの共有バスを介した制御装置との通信を行うことができる第１の終端モジュールを取り外し可能に受容するための第２のインターフェイスと、
を備える端子台。
【請求項２】
前記第２のインターフェイスが前記第１の終端モジュールの代わりに第２の終端モジュールを取り外し可能に受容することができ、前記第２の終端モジュールは前記第１及び第２の通信プロトコルとは異なる第３の通信プロトコルを利用して前記第１のインターフェイスを介した第２のフィールド機器との通信を行う、請求項１に記載の端子台。
【請求項３】
前記第１の終端モジュールが第２の終端モジュールと交換可能であり、前記第１のインターフェイスが前記３線式フィールド機器へと通信可能に接続される、請求項１に記載の端子台。
【請求項４】
前記第１の終端モジュールが第２の終端モジュールと交換可能であり、前記終端パネルの前記共有バスへと通信可能に接続される、請求項１に記載の端子台。
【請求項５】
前記終端パネルの電源バスへと電気的に接続される第３のインターフェイスをさらに備え、前記共有バスとは別個の前記電源バスが前記３線式フィールド機器に外部電源から電力を供給する、請求項１に記載の端子台。
【請求項６】
短絡回路保護のために前記第１のインターフェイスと前記第３のインターフェイスとの間に配置されるヒューズをさらに備える、請求項５に記載の端子台。
【請求項７】
前記３線式フィールド機器が離散入力フィールド機器である、請求項１に記載の端子台。
【請求項８】
２線式フィールド機器が前記第１のインターフェイスまで配線される場合、前記第１の終端モジュールが前記２線式フィールド機器と通信することができる、請求項１に記載の端子台。
【請求項９】
３つのワイヤ終端点を備える第１のインターフェイスであって、前記ワイヤ終端点のそれぞれが３線式フィールド機器からの３本のうちの対応するワイヤを終端する前記第１のインターフェイスと、
終端パネルの基板の共有バスへと通信可能に接続される第２のインターフェイスであって、制御装置と前記３線式フィールド機器との間の通信を可能にするために前記共有バスがプロセス制御システムの前記制御装置へと通信可能に接続される前記第２のインターフェイスと、
を備える端子台。
【請求項１０】
第１の通信プロトコルを利用して前記３線式フィールド機器と通信することができ、前記第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを利用して前記共有バスを介した前記制御装置との通信を行うことができる終端モジュールを取り外し可能に受容する第３のインターフェイスをさらに備える、請求項９に記載の端子台。
【請求項１１】
前記終端モジュールが第２の終端モジュールと交換可能であり、前記第２のインターフェイスの少なくとも１つが前記共有バスに通信可能に接続されるか、または前記３線式フィールド機器の前記３本のワイヤが前記第１のインターフェイスへと通信可能に接続される、請求項１０に記載の端子台。
【請求項１２】
前記基板のローカル電源バス及び前記３本のワイヤのうちの第１のワイヤへと通信可能に接続される第２のインターフェイスをさらに備え、前記３本のワイヤのうちの前記第１のワイヤを介して前記３線式フィールド機器に電力を供給するために前記ローカル電源バスが外部電源に電気的に接続される、請求項９に記載の端子台。
【請求項１３】
前記第１のインターフェイスと前記第２のインターフェイスとの間に配置されたヒューズをさらに備える、請求項１２に記載の端子台。
【請求項１４】
前記３線式フィールド機器が離散入力フィールド機器である、請求項９に記載の端子台。
【請求項１５】
共有バスを備える終端パネル上の複数の基板と、
前記基板のうちの第１の基板へと通信可能に接続される端子台であって、前記共有バスを介して制御装置と通信する第１の終端モジュールを取り外し可能に受容する端子台であって、前記第１の終端モジュール及び３線式フィールド機器を通信可能に接続するために前記３線式フィールド機器からの３本のワイヤのそれぞれを終端する第１のインターフェイスを備える前記端子台と、
を備える装置。
【請求項１６】
前記第１の終端モジュールが第２の終端モジュールと交換可能であり、前記第１のインターフェイスが前記３線式フィールド機器へと通信可能に接続される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の終端モジュールが第２の終端モジュールと交換可能であり、前記端子台が前記共有バスへと前記基板のうちの前記第１の基板を介して通信可能に接続される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記基板のそれぞれが、前記共有バスとは異なる別個のローカル電源バスと、前記基板のうちの前記第１の基板の前記ローカル電源バスへと電気的に接続される前記端子台であって、前記基板のうちの前記第１の基板の前記ローカル電源バスへと電気的に接続される外部電源からの前記３線式フィールド機器に電力を供給する前記端子台とを備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記端子台が前記基板のうちの前記第１の基板の前記ローカル電源バスと前記第１のインターフェイスとの間に配置されるヒューズを備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
２線式フィールド機器が前記第１のインターフェイスまで配線される場合に前記第１の終端モジュールが前記２線式フィールド機器と通信することができる、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般にプロセス制御システムに関し、より詳細には、プロセス制御システムにおいて３線式フィールド機器を制御装置へと通信可能に接続するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学、石油、製薬、パルプ及び紙、または他の製造プロセスにおいて用いられるようなプロセス制御システムには通常、少なくとも１つのオペレータワークステーションを含む少なくとも１つのホストへと、そしてアナログ、デジタルまたはアナログとデジタルを組み合わせた通信プロトコルを介して通信を行うように構成された１つまたは複数のフィールド機器へと通信可能に接続される、１つまたは複数のプロセス制御装置が含まれる。たとえばデバイスコントローラ、バルブ、バルブアクチュエータ、バルブポジショナ、スイッチ及び送信器（たとえば、温度、圧力、流量及び化学成分センサ）またはその組み合わせであってもよいフィールド機器は、開放または閉鎖バルブ及び測定または推定プロセスパラメータなどのプロセス制御システム内で機能を果たす。プロセス制御装置は、フィールド機器が発するプロセス計測を示す信号及び／またはフィールド機器に係る他の情報を受信し、この情報を利用して制御ルーチンを実装し、さらに制御信号を生成する。また、その制御信号がバスまたは他の通信回線を通じてフィールド機器へと送信され、プロセス制御システムの動作を制御する。
【０００３】
プロセス制御システムは、いくつかの異なる機能を提供し、イントツーポイント（たとえば、フィールド機器のバスへと通信可能に接続される１つのフィールド機器）もしくはマルチドロップ（たとえば、フィールド機器のバスへと通信可能に接続される複数のフィールド機器）配線接続構成の２線式インターフェイスを利用してまたは無線通信によってプロセス制御装置へとしばしば通信可能に接続される、複数のフィールド機器を含むことができる。いくつかのフィールド機器は、比較的単純なコマンド及び／または通信（たとえば、ＯＮコマンド及びＯＦＦコマンド）を利用して動作するように構成される。他のフィールド機器はより複雑であり、単純なコマンドを含んでも含まなくてもよい、より多くのコマンド及び／またはより多くの通信情報を必要とする。たとえばより複雑なフィールド機器は、ハイウェイアドレス可能遠隔トランスデューサ（「ＨＡＲＴ」）通信プロトコルなどを利用した、アナログ値に重畳されたデジタル通信によってアナログ値を通信してもよい。他のフィールド機器は、完全なデジタル通信（たとえば、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮフィールドバス通信プロトコル）を利用することができる。
【０００４】
いくつかのフィールド機器（たとえば、光電または容量センサ）は、そのような機器に電力を供給すると同時に通信を可能にする３線式アーキテクチャを利用して実装される。そのような３線式フィールド機器は通常１つまたは複数のＩ／Ｏカードに接続されるとともに、機器に電力を供給するために外部電源（及び関連する外部ヒューズ）に接続される。
【発明の概要】
【０００５】
プロセス制御システムにおいて３線式フィールド機器を制御装置へと通信可能に接続するための例示的な装置が開示される。３線式フィールド機器からの３本のワイヤのそれぞれを終端するための３つの終端点を有する第１のインターフェイスを含む例示的な端子台が開示される。例示的な端子台には、第１の通信プロトコルを利用して３線式フィールド機器と通信することができ、また第１の通信プロトコルとは異なる第２の通信プロトコルを利用し、終端パネルの共有バスを介して制御装置と通信することができる第１の終端モジュールを取り外し可能に受容する第２のインターフェイスがさらに含まれる。
【０００６】
３つのワイヤ終端点を含んだ第１のインターフェイスを含む別の例示的な端子台が開示される。各ワイヤ終端点は、３線式フィールド機器からの３本のうちの対応するワイヤを終端することができる。例示的な端子台は終端パネルの基板の共有バスへと通信可能に接続されるための第２のインターフェイスをさらに含み、共有バスはプロセス制御システムの制御装置へと通信可能に接続され、制御装置と３線式フィールド機器との間の通信を可能にする。
【０００７】
共有バスを含んだ終端パネル上に複数の基板を含む例示的な装置が開示される。例示的な装置は、基板のうちの第１の基板へと通信可能に接続される端子台をさらに含む。端子台は、共有バスを介して制御装置と通信する第１の終端モジュールを取り外し可能に受容することができる。端子台は３線式フィールド機器からの３本のワイヤのそれぞれを終端するための第１のインターフェイスを含み、第１の終端モジュール及び３線式フィールド機器を通信可能に接続する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的なプロセス制御システムを示すブロック図である。
【図２】図１の例示的なマーシャリングキャビネットの詳細図である。
【図３Ａ】本明細書で開示する教示に従って構成される例示的な端子台の上面図を示す。
【図３Ｂ】本明細書で開示する教示に従って構成される例示的な端子台の側面図を示す。
【図３Ｃ】本明細書で開示する教示に従って構成される例示的な端子台の端面図を示す。
【図４】部分的に挿入された図１及び２の例示的な終端モジュールを用いた図３Ａ〜３Ｃの例示的な端子台の側面図である。
【図５】３線式フィールド機器の、図１及び２の例示的なマーシャリングキャビネット内に設置される図３及び４の例示的な端子台への例示的な配線の概略図である。
【図６】図５の３線式フィールド機器の、図１及び２の例示的なマーシャリングキャビネット内に設置される既知の端子台への配線の概略図である。
【図７】２線式フィールド機器の、図１及び２の例示的なマーシャリングキャビネット内に設置される図３及び４の例示的な端子台への例示的な配線の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
他の構成要素の間にハードウェア上で実行されるソフトウェア及び／またはファームウェア例示的な装置及びシステムを以下に記すが、そのようなシステムは単なる例示であり、限定的であると見なされるべきではない点に留意されたい。たとえば、これらハードウェア、ソフトウェア及びファームウェア構成要素のいずれかまたはすべてはハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはハードウェア及びソフトウェアの任意の組み合わせのみで実現されうることが考えられる。したがって、例示的な装置及びシステムを以下に記すが、ここで提示する実施例がそのような装置及びシステムを実装する唯一の方法ではないことを当業者は容易に理解しうるであろう。
【００１０】
例示的なプロセス制御システムには、制御室（たとえば、図１の制御室１０８）、プロセス制御領域（たとえば、図１のプロセス制御領域１１０）、終端領域（たとえば、図１の終端領域１４０）及び１つまたは複数のプロセス領域（たとえば、図１のプロセス領域１１４及び１１８）が含まれる。プロセス領域には、特定のプロセス（たとえば、化学プロセス、石油プロセス、製薬プロセス、パルプ及び紙プロセスなど）の実行に関連する動作を行う複数のフィールド機器（たとえば、制御バルブ、制御モータ、制御ボイラ、監視、測定パラメータなど）が含まれる。厳しい環境条件（たとえば、比較的高い温度、空気中の毒素、危険な放射線レベルなど）のため、いくつかのプロセス領域に人間はアクセスできない。制御室は通常、人間が安全にアクセスできる環境内に１つまたは複数のワークステーションを含む。ワークステーションは、たとえば、変数値の変更、プロセス制御機能などによってプロセス制御システムの動作を制御するためにユーザ（たとえば、エンジニア、オペレータなど）がアクセスできるユーザアプリケーションを含む。プロセス制御領域には、制御室における１つまたは複数のワークステーションへと通信可能に接続される１つまたは複数の制御装置が含まれる。ワークステーションを介して実装されるプロセス制御戦略の実行によって、制御装置はプロセス領域におけるフィールド機器の制御を自動化する。例示的なプロセス戦略は、圧力センサフィールド機器を利用して圧力を測定し、フローバルブを開閉するために圧力測定に基づいてバルブポジショナへとコマンド自動的に送信するものである。終端領域には、制御装置のプロセス領域におけるフィールド機器との通信を可能にするマーシャリングキャビネットが含まれる。特にマーシャリングキャビネットは、信号をマーシャリングし、編成し、またはフィールド機器から制御装置に通信可能に接続された１つまたは複数のＩ／Ｏカードへとルーティングするために利用される複数の終端モジュールを含む。Ｉ／Ｏカードはフィールド機器から受信された情報を制御装置に対応する形式に変換し、また制御装置からの情報をフィールド機器に対応する形式に変換する。
【００１１】
プロセス制御システム内のフィールド機器を制御装置へと通信可能に接続するために利用される既知の技術は、各フィールド機器と、制御装置（たとえば、プロセス制御装置、プログラム可能な論理制御装置など）へと通信可能に接続されたそれぞれのＩ／Ｏカードとの間で別個のバス（たとえば、ワイヤ、ケーブルまたは回路）を利用するものである。Ｉ／Ｏカードは制御装置とフィールド機器との間で通信される情報を変換または転換することによって、異なるデータ型または信号型（たとえば、アナログイン（ＡＩ）データ型、アナログアウト（ＡＯ）データ型、離散イン（ＤＩ）データ型、離散アウト（ＤＯ）データ型、デジタルインデータ型及びデジタルアウトデータ型）及び異なるフィールド機器通信プロトコルに関連する複数のフィールド機器への制御装置の通信可能な接続を可能にする。たとえばＩ／Ｏカードは、フィールド機器を用い、そのフィールド機器に関連するフィールド機器通信プロトコルを利用して情報を交換するよう構成された１つまたは複数のフィールド機器インターフェイスを備えてもよい。異なるフィールド機器インターフェイスは異なるチャネル型（たとえば、アナログイン（ＡＩ）チャネル型、アナログアウト（ＡＯ）チャネル型、離散イン（ＤＩ）チャネル型、離散アウト（ＤＯ）チャネル型、デジタルインチャネル型及びデジタルアウトチャネル型）を介して通信を行う。また、Ｉ／Ｏカードはフィールド機器から受信した情報（たとえば、電圧レベル）を、フィールド機器の制御に関連する動作を行うために制御装置が利用することのできる情報（たとえば、圧力測定値）に転換することができる。既知の技術では、複数のフィールド機器をＩ／Ｏカードへと通信可能に接続するためのワイヤまたはバスの束（たとえば、多芯ケーブル）が必要とされる。
【００１２】
各フィールド機器を対応するＩ／Ｏカードへと通信可能に接続するために別個のバスを利用するこれら既知の技術とは異なり、いくつかの既知の装置及び方法では、複数のフィールド機器を終端パネル（たとえば、マーシャリングキャビネット）で終端し、フィールド機器をＩ／Ｏカードへと通信可能に接続するために終端パネルとＩ／Ｏカードとの間で通信可能に接続される１つのバス（たとえば、伝導性通信媒体、光通信媒体、無線通信媒体）を利用することにより、フィールド機器がＩ／Ｏカードへと通信可能に接続される。そのような装置及び方法が、そのすべての開示内容が参照によって本願に組み込まれる、２００６年９月１９日に出願された米国特許第８，３３２，５６７号、２０１２年１２月１０日に出願された米国特許第８，７６２，６１８号、２０１４年１月３１日に出願された米国特許仮出願番号第１４／１７０，０７２号及び２０１５年１月８日に出願された米国特許仮出願番号第１４／５９２，３５４号において開示されている。要するにそのような技術は、複数の終端モジュールを、制御装置に通信可能に接続された１つまたは複数のＩ／Ｏカードへと通信可能に接続する例示的な汎用Ｉ／Ｏバス（たとえば、共有または共用通信バス）を利用するものである。各終端モジュールは、対応する終端モジュールへと通信可能に接続される端子台上で終端する、各フィールド機器からのそれぞれのフィールド機器のバス（たとえば、アナログバスまたはデジタルバス）を利用して、１つまたは複数のそれぞれのフィールド機器へと通信可能に接続される。いくつかの実施例では、終端モジュールはエマソン・プロセス・マネジメントが開発したＣＨＡＲＭ（特性化モジュール）である。終端モジュールは、たとえばフィールド機器情報をパケット化し、パケット化された情報を汎用Ｉ／Ｏバスを介してＩ／Ｏカードへと通信することによって、フィールド機器情報をフィールド機器からフィールド機器のバスを介して受信し、フィールド機器情報をＩ／Ｏカードへと汎用Ｉ／Ｏバスを介して通信するように構成される。１つまたは複数のＩ／Ｏカードは、汎用Ｉ／Ｏバスを介して受信したフィールド機器情報を抽出し、フィールド機器情報を制御装置へと通信することができる。制御装置はその後、情報の一部またはすべてを後の分析のために１つまたは複数のワークステーション端末へと通信することができる。同様に、Ｉ／Ｏカードはワークステーション端末からのフィールド機器情報をパケット化し、パケット化されたフィールド機器情報を複数の終端モジュールへと汎用Ｉ／Ｏバスを介して通信することができる。各終端モジュールはその後、それぞれのＩ／Ｏカードから受信したパケット化された通信からのそれぞれのフィールド機器情報を抽出またはパケット解除し、フィールド機器情報をそれぞれのフィールド機器へと通信することができる。
【００１３】
各終端モジュールは、異なる通信プロトコルを利用して通信を行う異なる型のフィールド機器へと接続されてもよい。したがって、Ｉ／Ｏカードとフィールド機器との間での情報の中継に加え、終端モジュールは、フィールド機器に関連する第１の通信プロトコル及び汎用Ｉ／Ｏバスに関連する第２のプロトコルに基づくＩ／Ｏカードとの通信を利用して、対応するフィールド機器と通信する。したがって、異なる終端モジュールは特定のフィールド機器と通信するために異なる通信プロトコルを利用してもよいが、すべての終端モジュールはＩ／Ｏカードと通信するために同じ通信プロトコルを利用する。このようにして、制御装置へと戻る通信は大幅に簡略化される。
【００１４】
プロセス制御システムにおける多数のフィールド機器との通信は、２線式アーキテクチャを利用して実装される。たとえば２線式離散入力（ＤＩ）フィールド機器において、フィールド機器の接点入力（たとえば、それに電力を供給し、かつ／または電気信号を印加する）を供給し、接点が閉じている時に電力を流すために、１本のワイヤが利用される。２線式ＤＩフィールド機器における第２のワイヤは、プロセス制御システムへの入力としての役割を果たす（たとえば、接点が開いているか閉じているかを示すフィードバックを提供する）フィールド機器の出力信号のために利用される。既知の端子台は、プロセス制御システムにおいて２本のワイヤのそれぞれを制御装置に直接接続するためのインターフェイス及び／または上述のような次に制御装置と通信する終端モジュールを提供する。
【００１５】
対照的にいくつかのフィールド機器は、通信を可能にし、フィールド機器に動作するための電力を供給するための３本のワイヤを有する３線式フィールド機器である。たとえば、３線式ＤＩフィールド機器において、フィールド機器及び接点入力（たとえば、それに電力を供給し、かつ／または電気信号を印加する）を供給するために、第１のワイヤが利用される。３線式ＤＩフィールド機器の第２のワイヤは特に、フィールド機器に電力を供給するために利用される。第３のワイヤはプロセス制御システムへの入力としての役割を果たすフィールド機器の出力信号のために利用される。既知の端子台については２線式フィールド機器へと通信可能に直接接続することができるが、付加的な構成要素及び複雑性なしで３線式ＤＩフィールド機器へと通信可能に接続することができる端子台はない。たとえば３線式フィールド機器は、既知の端子（２線式）台を介した通信の目的で既知の終端モジュールまで配線されてもよいが、フィールド機器はまた、機器に電力を供給するために外部電源まで配線されなければならない。そのような配線は端子台までのワイヤを接続するための２つの外部配線端子に加えて、５つもの外部配線端子を含むことができる。すなわち、端子台に関連する２つのワイヤ端子、外部電源に関連する付加的な２つの端子、そしてフィールド機器の３本のワイヤのそれぞれを端子台及び外部電源に接続できるようにするためのさらに３つの端子がある。さらに外部電源をこのように追加することでまた、通常電源のエネルギーが限られないように短絡回路保護のための外部電源と３線式フィールド機器との間の外部ヒューズの利用が必要となる。これら付加的な構成要素及び配線の要件により、３線式フィールド機器を実装するための費用及び複雑性が増大する。いくつかの既知のシステムは、そのような３線式フィールド機器の配線を容易にするために特別に製造された端子台を用いる。しかしながらエンジニアまたは他の施設職員がそのような端子台（たとえば、ＤＩ電子装置）に結合されている信号を感知する構成要素の変更を所望する場合、端子台及びすべての関連する配線を元に戻し、かつ／または取り外す必要がある。さらに３線式ＤＩフィールド機器のための既知の端子台には、付加的な構成要素をなお必要とするようなヒューズは含まれない。
【００１６】
本明細書で開示する教示に従って構成される例示的な端子台は、３線式フィールド機器のプロセス制御システムへの直接接続を容易にするための上述の複雑性を克服する。いくつかの実施例では、本明細書で開示する端子台には３つのワイヤ端子が含まれるが、３線式ＤＩフィールド機器の３本のワイヤのそれぞれがフィールド機器を対応する終端モジュールに直接接続するためにそのワイヤ端子に取り付けられてもよい。いくつかの実施例では、対応する３線式フィールド機器に必要な電力を供給する各終端モジュールに電力を供給するために、端子台が外部電源へと通信可能に接続される。すなわちいくつかの実施例では、端子台が電源とフィールド機器との間のインターフェイスを提供するので、各３線式フィールド機器を外部電源に個別に接続する必要を免れる。さらにいくつかの実施例では、別個の外部ヒューズを要することなくサージ保護を行うために、ヒューズが本明細書で開示する端子台に内蔵されている。そのようないくつかの実施例では、ヒューズは交換可能である。いくつかの実施例では、本明細書で開示する端子台が端子台を取り外すことなく、かつ／または対応するフィールド機器の端子台までの配線なしで、信号を感知する構成要素（たとえば、対応する終端モジュール内に含まれるＤＩ電子装置）を含む終端モジュールの交換または変更を可能にする。その結果、当初の配線、整備及び／または３線式ＤＩフィールド機器のための配線の更新がより少ない構成要素で大幅に簡略化されることで、時間的にも金銭的にも節約になり、システム全体の設置面積が削減される。
【００１７】
ここで図１を参照すると、例示的なプロセス制御システム１００の実装が米国特許第８，３３２，５６７号の教示に基づいて示される。例示的なプロセス制御システム１００にはワークステーション１０２が含まれる。制御装置１０４へとバスまたは一般にアプリケーション制御ネットワーク（ＡＣＮ）と称されるローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１０６を介して通信可能に接続される。ＬＡＮ１０６は任意の所望の通信媒体及びプロトコルを利用して実装されてもよい。たとえばＬＡＮ１０６は配線で接続された、または無線のイーサネット通信プロトコルに基づいてもよい。しかしながら任意の他の好適な有線または無線通信媒体及びプロトコルが利用されうる。ワークステーション１０２は、１つまたは複数の情報技術アプリケーション、ユーザインタラクティブアプリケーション及び／または通信アプリケーションに関連する動作を行うよう構成されてもよい。たとえばワークステーション１０２は、ワークステーション１０２及び制御装置１０４が任意の所望の通信媒体（たとえば、無線、配線で接続されたなど）及びプロトコル（たとえば、ＨＴＴＰ、ＳＯＡＰなど）を利用して他の機器またはシステムと通信することを可能にする、プロセス制御に関するアプリケーション及び通信アプリケーションに関連する動作を行うよう構成されてもよい。制御装置１０４は、システムエンジニアまたは他のシステムオペレータがたとえばワークステーション１０２または任意の他のワークステーションを利用して生成した、また制御装置１０４においてダウンロードされインスタンスを生成された、１つまたは複数のプロセス制御ルーチンまたは機能を実行するために構成されてもよい。図示例では、ワークステーション１０２は制御室１０８に位置し、制御装置１０４は制御室１０８とは別個のプロセス制御領域１１０に位置する。
【００１８】
図示例では、例示的なプロセス制御システム１００が第１のプロセス領域１１４にフィールド機器１１２ａ〜ｃを、第２のプロセス制御領域１１８にフィールド機器１１６ａ〜ｃを含む。制御装置１０４とフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃとの間で情報を通信するために、例示的なプロセス制御システム１００はフィールドジャンクションボックス（ＦＪＢ’ｓ）１２０ａ〜ｂ及び終端パネルまたはマーシャリングキャビネット１２２を備える。フィールドジャンクションボックス１２０ａ〜ｂのそれぞれは、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃのそれぞれからの信号をマーシャリングキャビネット１２２へとルーティングする。マーシャリングキャビネット１２２は次に、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃから受信した情報を（たとえば、編成する、グループ化するなどして）マーシャリングし、フィールド機器情報を制御装置１０４のそれぞれのＩ／Ｏカード（たとえば、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂ）へとルーティングする。図示例では、マーシャリングキャビネット１２２がまた制御装置１０４のＩ／Ｏカードから受信した情報をフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃのそれぞれへとフィールドジャンクションボックス１２０ａ〜ｂを介してルーティングするために利用されるように、制御装置１０４とフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃとの間の通信は双方向である。
【００１９】
図示例では、フィールド機器１１２ａ〜ｃはフィールドジャンクションボックス１２０ａへと通信可能に接続され、フィールド機器１１６ａ〜ｃはフィールドジャンクションボックス１２０ｂへと導電性、無線、及び／または光通信媒体を介して通信可能に接続される。たとえばフィールドジャンクションボックス１２０ａ〜ｂは、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃの電気的、無線、及び／または光トランシーバと通信するための１つまたは複数の電気的、無線、及び／または光データトランシーバを備えてもよい。図示例では、フィールドジャンクションボックス１２０ｂは、フィールド機器１１６ｃへと無線で通信可能に接続される。他の例示的な実装において、マーシャリングキャビネット１２２は省略してもよく、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃからの信号をフィールドジャンクションボックス１２０ａ〜ｂから制御装置１０４のＩ／Ｏカードへと直接ルーティングできる。さらに別の例示的な実施例において、フィールドジャンクションボックス１２０ａ〜ｂを省略してもよく、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃをマーシャリングキャビネット１２２へと直接接続できる。
【００２０】
フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃは、フィールドバス対応バルブ、アクチュエータ、センサなどであってもよく、その場合はフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃが周知のフィールドバス通信プロトコルを利用してデジタルデータバスを介した通信を行う。もちろん他の型のフィールド機器及び通信プロトコルが代わりに利用されうる。たとえばフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃについては、代わりに周知のプロフィバス及びＨＡＲＴ通信プロトコルを利用してデータバスを介した通信を行うプロフィバス、ＨＡＲＴまたはＡＳ−ｉ対応機器であることも可能である。いくつかの例示的な実施例において、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃは、デジタル通信の代わりにアナログ通信または離散通信を利用して情報を通信できる。また異なるデータ型に関連する情報の通信のために、通信プロトコルを利用することができる。いくつかの実施例では、１つまたは複数のフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃは２線式フィールド機器である。いくつかの実施例では、１つまたは複数のフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃは３線式フィールド機器である。
【００２１】
フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃのそれぞれは、フィールド機器識別情報を格納するように構成される。フィールド機器識別情報は、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃのそれぞれを一意的に識別する物理デバイスタグ（ＰＤＴ）値、デバイスタグ名、電子シリアル番号などであってもよい。図１の図示例では、フィールド機器１１２ａ〜ｃが物理デバイスタグ値ＰＤＴ０〜ＰＤＴ２の形式でフィールド機器識別情報を格納し、フィールド機器１１６ａ〜ｃがフィールド機器識別情報を物理デバイスタグ値ＰＤＴ３〜ＰＤＴ５の形式で格納する。フィールド機器識別情報はフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃにおいて、フィールド機器メーカによって、かつ／またはフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃの設置に関与するオペレータもしくはエンジニアによって格納されるか、プログラムされてもよい。
【００２２】
フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃに関連する情報をマーシャリングキャビネット１２２においてルーティングするために、マーシャリングキャビネット１２２は対応する端子台（たとえば、図２の端子台２０６ａ）へとマーシャリングキャビネット１２２上で通信可能に接続される複数の終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃを備える。端子台は、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃからのワイヤが取り付けられてもよい第１の物理インターフェイス（たとえば、ワイヤ終端点）、ならびに終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃを保持し通信可能に接続する第２の物理インターフェイス（たとえば、電気的接触を有するスロット）、ならびに端子台をマーシャリングキャビネット１２２及び制御装置１０４へと通信可能に接続する第３の物理インターフェイスを提供する。このようにして、制御装置１０４と、終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃと、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃとの間の通信が可能になる。終端モジュール１２４ａ〜ｃは第１のプロセス領域１１４におけるフィールド機器１１２ａ〜ｃに関連する情報をマーシャリングするように構成され、終端モジュール１２６ａ〜ｃは第２のプロセス領域１１８におけるフィールド機器１１６ａ〜ｃに関連する情報をマーシャリングするために構成される。図示されるように終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃは、フィールドジャンクションボックス１２０ａ〜ｂへと多導体ケーブル１２８ａ及び１２８ｂ（たとえば、マルチバスケーブル）のそれぞれを介して通信可能に接続される。マーシャリングキャビネット１２２が省略される他の例示的な実装において、終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃならびに対応する端子台をフィールドジャンクションボックス１２０ａ〜ｂのそれぞれに設置することができる。
【００２３】
図１の図示例は、多導体ケーブル１２８ａ〜ｂの（１つまたは複数のワイヤを含む）各導体がフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃのそれぞれに一意的に関連する情報を通信する、ポイントツーポイント構成を示す。たとえば多導体ケーブル１２８ａは、第１の導体１３０ａ、第２の導体１３０ｂ及び第３の導体１３０ｃを含む。特に第１の導体１３０ａは終端モジュール１２４ａとフィールド機器１１２ａとの間で情報を通信するように構成される第１のデータバスを形成するために利用され、第２の導体１３０ｂは終端モジュール１２４ｂとフィールド機器１１２ｂとの間で情報を通信するように構成される第２のデータバスを形成するために利用され、さらに第３の導体１３０ｃは終端モジュール１２４ｃとフィールド機器１１２ｃとの間で情報を通信するように構成される第３のデータバスを形成するために利用される。マルチドロップ配線構成を利用する他の例示的な実装において、終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃのそれぞれを１つまたは複数のフィールド機器へと通信可能に接続できる。たとえばマルチドロップ構成において、終端モジュール１２４ａを第１の導体１３０ａを介して、フィールド機器１１２ａへと、また別のフィールド機器（図示せず）へと通信可能に接続することができる。いくつかの例示的な実施例において、無線メッシュネットワークを利用して複数のフィールド機器と無線で通信を行うように、終端モジュールを構成することができる。フィールド機器１１２ａ〜ｃが３線式フィールド機器であるいくつかの実施例では、多導体ケーブル１２８ａはフィールド機器１１２ａ〜ｃに電力を伝達するための付加的な導体を含む。
【００２４】
終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃのそれぞれは、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃのそれぞれと異なるデータ型を利用して通信するように構成されてもよい。たとえば終端モジュール１２４ａは、フィールド機器１１２ａとデジタルデータを利用して通信するデジタルフィールド機器インターフェイスを含んでもよく、一方終端モジュール１２４ｂは、フィールド機器１１２ｂとアナログデータを利用して通信するアナログフィールド機器インターフェイスを含んでもよい。
【００２５】
制御装置１０４（及び／またはワークステーション１０２）とフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃとの間のＩ／Ｏ通信を制御するため、制御装置１０４は複数のＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂを備える。図示例では、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂは制御装置１０４（及び／またはワークステーション１０２）と第１のプロセス領域１１４のフィールド機器１１２ａ〜ｃとの間のＩ／Ｏ通信を制御するよう構成され、またＩ／Ｏカード１３４ａ〜ｂは制御装置１０４（及び／またはワークステーション１０２）と第２のプロセス領域１１８のフィールド機器１１６ａ〜ｃとの間のＩ／Ｏ通信を制御するよう構成される。
【００２６】
図１の図示例では、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂは制御装置１０４にある。フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃからの情報をワークステーション１０２に通信するため、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂは情報を制御装置１０４に通信し、制御装置１０４は情報をワークステーション１０２に通信する。同様に、ワークステーション１０２からの情報をフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃに通信するため、ワークステーション１０２は制御装置１０４に情報を通信し、制御装置１０４はその後情報をＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂに通信し、さらにＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂは情報をフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃへと終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃを介して通信する。他の例示的な実装において、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂがワークステーション１０２及び／または制御装置１０４に直接通信できるように、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂを制御装置１０４内部のＬＡＮ１０６へと通信可能に接続することができる。
【００２７】
Ｉ／Ｏカード１３２ａ及び１３４ａのいずれかの故障時にフォールトトレラント動作を提供するために、Ｉ／Ｏカード１３２ｂ及び１３４ｂは冗長Ｉ／Ｏカードとして構成される。すなわちＩ／Ｏカード１３２ａが故障した場合に、冗長Ｉ／Ｏカード１３２ｂはそうでない場合にＩ／Ｏカード１３２ａが行うであろう同じ動作を制御しこれを行う。同様に冗長Ｉ／Ｏカード１３４ｂは、Ｉ／Ｏカード１３４ａが故障した場合に制御を行う。
【００２８】
終端モジュール１２４ａ〜ｃとＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂとの間の、また終端モジュール１２６ａ〜ｃとＩ／Ｏカード１３４ａ〜ｂとの間の通信を可能にするため、終端モジュール１２４ａ〜ｃはＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂへと第１の汎用Ｉ／Ｏバス１３６ａを介して通信可能に接続され、終端モジュール１２６ａ〜ｃはＩ／Ｏカード１３４ａ〜ｂへと第２の汎用Ｉ／Ｏバス１３６ｂを介して通信可能に接続される。フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃのそれぞれのために別個の導体または通信媒体を利用する多導体ケーブル１２８ａ及び１２８ｂとは異なり、汎用Ｉ／Ｏバス１３６ａ〜ｂのそれぞれは、複数のフィールド機器（たとえば、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃ）に対応する情報を同じ通信媒体を利用して通信するよう構成される。たとえば通信媒体は、たとえばパケットベースの通信技術、多重通信技術などを利用して２つ以上のフィールド機器に関連する情報を通信することができる、シリアルバス、２線式通信媒体（たとえば、ツイストペア）、光ファイバー、パラレルバスなどであってもよい。
【００２９】
実質的に同じ方法で情報を通信するために、汎用Ｉ／Ｏバス１３６ａ及び１３６ｂが利用される。図示例では、Ｉ／Ｏバス１３６ａがＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂと終端モジュール１２４ａ〜ｃとの間で情報を通信するよう構成される。Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び終端モジュール１２４ａ〜ｃは、どの情報が終端モジュール１２４ａ〜ｃのどれに対応しているかをＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂが識別できるような、またどの情報がフィールド機器１１２ａ〜ｃのどれに対応しているかを終端モジュール１２４ａ〜ｃのそれぞれが決定できるようなアドレス指定方法を利用する。終端モジュール（たとえば、終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃのうちの１つ）がＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂのうちの１つに接続される場合、そのＩ／Ｏカードは自動的にその終端モジュールのアドレスを（たとえば、終端モジュールから）取得して、終端モジュールと情報を交換する。このようにして、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂに手動で終端モジュールアドレスを提供する必要なく、また終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃのそれぞれをＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂまで個別に配線する必要なく、終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃをバス１３６ａ〜ｂのそれぞれのどの場所においても通信可能に接続することができる。
【００３０】
異なるデータ型のインターフェイス（たとえば、異なるチャネル型）を利用してフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃと通信するよう構成されることが可能であり、共有Ｉ／Ｏバス１３６ａ及び１３６ｂのそれぞれを利用してＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂと通信するよう構成される終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び終端モジュール１２６ａ〜ｃの提供により、図１の図示例では複数の異なるフィールド機器インターフェイス型をＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂ上で実装する必要なく、異なるフィールド機器データ型（たとえば、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃが利用するデータ型またはチャネル型及び対応する通信プロトコル）に関連するデータのＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂへのルーティングが可能である。したがって１つのインターフェイス型（たとえば、Ｉ／Ｏバス１３６ａ及び／またはＩ／Ｏバス１３６ｂを介して通信するためのＩ／Ｏバスインターフェイス型）を有するＩ／Ｏカードは、異なるフィールド機器インターフェイス型を有する複数のフィールド機器と通信を行うことができる。
【００３１】
図示例では、Ｉ／Ｏカード１３２ａはデータ構造１３３を含み、Ｉ／Ｏカード１３４ａはデータ構造１３５を含む。データ構造１３３は、汎用Ｉ／Ｏバス１３６ａを介してＩ／Ｏカード１３２ａと通信するために割り当てられるフィールド機器（たとえば、フィールド機器１１２ａ〜ｃ）に対応するフィールド機器識別番号（たとえば、フィールド機器識別情報）を格納する。終端モジュール１２４ａ〜ｃは、データ構造１３３に格納されたフィールド機器識別番号を利用してフィールド機器が終端モジュール１２４ａ〜ｃの１つに誤って接続されているかどうかを判断することができる。データ構造１３５は、汎用Ｉ／Ｏバス１３６ｂを介してＩ／Ｏカード１３４ａと通信するために割り当てられるフィールド機器（たとえば、フィールド機器１１６ａ〜ｃ）に対応するフィールド機器識別番号（たとえば、フィールド機器識別情報）を格納する。データ構造１３３及び１３５は、構成時間または例示的なプロセス制御システム１００の動作中に、エンジニア、オペレータ、及び／またはユーザによりワークステーション１０２を介して事前設定されることが可能である。図示されないが、冗長Ｉ／Ｏカード１３２ｂはデータ構造１３３と同一のデータ構造を格納し、冗長Ｉ／Ｏカード１３４ｂはデータ構造１３５と同一のデータ構造を格納する。追加的にまたは代替案として、データ構造１３３及び１３５をワークステーション１０２に格納することもできる。
【００３２】
図示例では、マーシャリングキャビネット１２２がプロセス制御領域１１０とは別個の終端領域１４０に位置して示される。終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃを制御装置１０４へと通信可能に接続するために実質的により多くの通信媒体（たとえば、それぞれがフィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃの１つまたはそれらのマルチドロップセグメントに沿って限定されたグループに一意的に関連する複数の通信バス）の代わりにＩ／Ｏバス１３６ａ〜ｂを利用することにより、通信の信頼性を実質的に低下させることなく制御装置１０４を既知の構成よりもマーシャリングキャビネット１２２から比較的遠くに位置させることが容易になる。いくつかの例示的な実施例において、マーシャリングキャビネット１２２及び制御装置１０４が同じ領域に位置するように、プロセス制御領域１１０及び終端領域１４０を組み合わせることができる。どのような場合であっても、マーシャリングキャビネット１２２及び制御装置１０４をプロセス領域１１４及び１１８とは別の領域に置くことで、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂ、終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃ、ならびに汎用Ｉ／Ｏバス１３６ａ〜ｂを、プロセス領域１１４及び１１８に関連してもよい厳しい環境条件（たとえば、熱、湿度、電磁雑音など）から隔離することが可能になる。このようにして、終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃならびにＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂには、そうでない場合にプロセス領域１１４及び１１８の環境条件において動作するために必要となる、信頼できる動作（たとえば、信頼できるデータ通信）の保証のために必要な動作仕様上の特徴（たとえば、遮蔽、より堅牢な回路、より複雑なエラーチェックなど）が必要とされないため、フィールド機器１１２ａ〜ｃ及び１１６ａ〜ｃのための通信及び制御回路の製造費用と比較すると、終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃならびにＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂ及び１３４ａ〜ｂの設計及び製造の費用及び複雑性を大幅に削減することができる。
【００３３】
例示的なマーシャリングキャビネット１２２ならびに終端モジュール１２４ａ〜ｃ及び１２６ａ〜ｃのさらなる詳細及び他の例示的な実装が、そのすべての開示内容が参照によって本願に組み込まれる、米国特許仮出願番号第８，３３２，５６７号、米国特許第８，７６２，６１８号、米国特許仮出願番号第１４／１７０，０７２号及び米国特許仮出願番号第１４／５９２，３５４において開示されているのと同様に、ワークステーション、制御装置及びＩ／Ｏカードを通信可能に接続するために、さらなる詳細及び他の例示的な実装が利用されてもよい。
【００３４】
図２は、例示的な終端パネルまたは図１のマーシャリングキャビネット１２２の詳細図である。図示例では、マーシャリングキャビネット１２２にはソケットレール２０４を備える基板２０２が含まれる。図示例のソケットレール２０４は、終端モジュール１２４ａ〜ｃが通信可能に接続されてもよい端子台２０６ａ〜ｃを受信するように構成される。またマーシャリングキャビネット１２２は、終端モジュール１２４ａ〜ｃを図１において前述した汎用Ｉ／Ｏバス１３６ａへと通信可能に接続するＩ／Ｏバストランシーバ２０８を備える。Ｉ／Ｏバストランシーバ２０８は、終端モジュール１２４ａ〜ｃとＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂとの間で交換される信号を調整する送信器増幅器及び受信器増幅器を利用して実装されてもよい。マーシャリングキャビネット１２２は、端子モジュール１２４ａ〜ｃを（端子台２０６ａ〜ｃを介して）Ｉ／Ｏバストランシーバ２０８へと通信可能に接続する別の汎用Ｉ／Ｏバス２１０を備える。いくつかの実施例では、複数の基板２０２を通信可能に接続することで、付加的な終端モジュールをＩ／Ｏトランシーバ２０８へと通信可能に接続できるようにしてもよい。そのようないくつかの実施例では基板は、連続的な基板２０２が基礎である支持フレーム２１４（たとえば、ＤＩＮレール）に結合されるように、各基板２０２を越えてＩ／Ｏバス２１０を相互に接続するためのコネクタ２１２を備える。
【００３５】
Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂと終端モジュール１２４ａ〜ｃとの間で情報を交換するために共有通信インターフェイス（たとえば、Ｉ／Ｏバス２１０及びＩ／Ｏバス１３６ａ）を利用することで、設計または設置プロセスの後期にルーティングを行うフィールド機器のＩ／Ｏカードへの接続を定義することができる。たとえば、終端モジュール１２４ａ〜ｃをマーシャリングキャビネット１２２内の様々な位置（たとえば、ソケットレール２０４の異なるソケットにおける様々な端子台２０６ａ〜ｃ）でＩ／Ｏバス２１０へと通信可能に接続できる。また、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂと終端モジュール１２４ａ〜ｃとの間の共有通信インターフェイス（たとえば、Ｉ／Ｏバス２１０及びＩ／Ｏバス１３６ａ）がＩ／Ｏカード１３２ａ〜ｂと終端モジュール１２４ａ〜ｃとの間の通信媒体の数（たとえば、通信バス及び／またはワイヤの数）を削減し、それによって、既知のマーシャリングキャビネット構成において設置することができる既知の終端モジュールの数よりも比較的多い終端モジュール１２４ａ〜ｃ（及び／または終端モジュール１２６ａ〜ｃ）をマーシャリングキャビネット１２２に設置することが可能になる。
【００３６】
終端モジュール１２４ａ〜ｃ及びＩ／Ｏバストランシーバ２０８に電力を供給するために、マーシャリングキャビネット１２２は電源回路２１８を備える。いくつかの実施例では、終端モジュール１２４ａ〜ｃは電源回路２１８からの電力を利用して、フィールド機器（たとえば、図１のフィールド機器１１２ａ〜ｃ）と通信を行うために利用される通信チャネルまたは通信インターフェイスに電力を供給し、かつ／またはフィールド機器に動作用の電力を供給する。追加的にまたは代替案として、図２に示されるようにいくつかの実施例では、各基板２０２は外部電源２２０に接続されてもよいローカル電源バス２１６を備える。外部電源２２０は、２４ボルトの直流（ＶＤＣ）または１２０／２３０ボルトの交流（ＶＡＣ）のような任意の好適な電源であってもよい。いくつかの実施例では、終端モジュール１２４ａ〜ｃは外部電源２２０からの電力を利用して、通信チャネルまたは通信インターフェイスに電力を供給し、かつ／またはフィールド機器に動作用の電力を供給する。このようにローカル電源バス２１６を通じて電力を供給することにより、そのような電力を要する各３線式フィールド機器を外部電源まで別途配線する必要がなくなる。構成要素が少なくなって費用が節約されることに加え、システムの配線及び整備のために必要な時間が減ることで、制御システムの実装費用が削減される。図示例では、終端モジュール１２４ａ〜ｃは内部電源回路２１８または外部電源２２０のいずれかからの電力を利用してもよいが、いずれの場合にも、Ｉ／Ｏカード１３２ａ〜ｂとの通信はなおＩ／Ｏバストランシーバ２０８を介しＩ／Ｏバス２１０を通じて達成される。終端モジュール１２４ａ〜ｃが内部電源回路２１８または外部電源２２０のいずれからの電力を利用するかは、終端モジュール１２４ａ〜ｃを基板２０２とインターフェイス接続するために利用される端子台の型または構成による。すなわちいくつかの実施例では、端子台２０６ａは端子台２０６ａを基板２０２に電気的に接続するための複数のコネクタ（たとえば、図３Ｂの基板コネクタ３１０）を備える。いくつかの実施例では、少なくとも１つのコネクタが終端モジュール１２４ａを（電力を供給するための）基板２０２のローカル電源バス２１６に直接接続し、少なくとも１つの他のコネクタが終端モジュール１２４ａを（通信を可能にするための）基板２０２の汎用Ｉ／Ｏバス２１０に直接接続する。
【００３７】
図３Ａ〜３Ｃは、図２の端子台２０６ａ〜ｃと同様または同一であってもよい例示的な端子台３００の上面図、側面図及び端面図をそれぞれ示す。図４は、端子台３００のスロット３０１に部分的に挿入される図１及び２の例示的な終端モジュール１２４ａを有する図３Ａ〜３Ｃの例示的な端子台３００の側面図を示す。図４の図示例で示されるように、終端モジュール１２４ａは端子台３００へとスロット３０１を介して取り外し可能に接続される。より詳細には、終端モジュール１２４ａが端子台３００のスロット３０１に挿入された場合に、終端モジュール１２４ａを端子台３００の対応する接点３０４へと通信可能に接続し、かつ／または電気的に接続する複数の接点３０２が、例示的な終端モジュール１２４ａには含まれる。このようにして、終端ブロック３００が適切であり、基板２０２（図２）に接続され、かつ／またはフィールド機器へと通信可能に接続される一方で、終端モジュール１２４ａを選択的に取外し、かつ／または終端ブロック３００に接続することができる。いくつかの実施例では、端子台３００の接点３０４が終端モジュール１２４ａの接点３０２へと電気的に接続される場合に、終端モジュール１２４ａを解放するかまたは終端モジュール１２４ａを設置されたポジションで固定する移動ラッチ３０５が、端子台３００に含まれる。追加的にまたは代替案として、いくつかの実施例では、ラッチ３０５が終端モジュール１２４ａを部分的に設置されたポジションで選択的に固定する。部分的に設置されたポジションにおいて、終端モジュール１２４ａは終端モジュール１２４ａの接点３０２、３０４と（図４に示されるものと同様の）端子台３００との間の電気的接触を防ぐ一方でスロット３０１内に適切に保持される。フィールド機器までの配線はこのようにして、整備を容易にするためまたは（たとえば、図２の外部電源２２０から提供された）フィールド機器へと電力を移すために制御システムから分離されてもよい。
【００３８】
いくつかの実施例では、終端モジュール１２４ａを図２の汎用Ｉ／Ｏバス２１０へと通信可能に接続するために、端子台３００は複数の基板コネクタ３１０を備える。上述のようにいくつかの実施例では、少なくとも１つの基板コネクタ３１０が終端モジュール１２４ａを汎用Ｉ／Ｏバス２１０へと接続し、終端モジュール１２４ａ及び外部電源２２０からの関連するフィールド機器に電力を供給するために、少なくとも１つの他の基板コネクタ３１０が終端モジュール１２４ａをローカル電源バス２１６に接続する。すなわち、基板２０２へのすべてのコネクタが汎用Ｉ／Ｏバス２１０を終端モジュールと直接接続するいくつかの既知の端子台とは異なり、図示例の端子台３００は汎用Ｉ／Ｏバス２１０及びローカル電源バス２１６のそれぞれに別個の接続を提供する。基板コネクタ３１０は、たとえば絶縁突刺しコネクタ、ナイフコネクタなどを含む任意の好適なインターフェイスを利用して実装されてもよい。このようにして終端モジュール１２４ａはＩ／Ｏバス２１０への通信及び対応するフィールド機器への電力の伝達をいずれも可能にすることができる。より詳細には、終端モジュール１２４ａとＩ／Ｏバス２１０との間の情報の通信を可能にするために、Ｉ／Ｏバス２１０へと接続される基板コネクタ３１０はまた、終端モジュール１２４ａの１つまたは複数の接点３０２へと内部接続される。同様に終端モジュール１２４ａとフィールド機器との間の電力の伝達を可能にするために、ローカル電源バス２１６へと接続される基板コネクタ３１０はまた、終端モジュール１２４ａの１つまたは複数の異なる接点３０２へと内部接続される。
【００３９】
いくつかの実施例では、端子台３００はフィールド機器（たとえば、図１のフィールド機器１１２ａ）からの伝導性通信媒体（たとえば、バスワイヤ）を（たとえば、ねじ３０８によって作動する移動ケージクランプを介して）固定するためのワイヤ終端点３０６のようなフィールド機器インターフェイスを備える。より詳細には、いくつかの実施例では、フィールド機器１１２ａは３線式ＤＩフィールド機器である。そのようないくつかの実施例において、端子台３００の３つのワイヤ終端点３０６のそれぞれは、３線式フィールド機器からの３本のワイヤのうちの１本を受容することができる。終端モジュール１２４ａが端子台３００へと取り外し可能に接続される場合、終端点３０６は終端モジュール１２４ａの１つまたは複数の接点３０２へと通信可能に接続され、終端モジュール１２４ａとフィールド機器１１２ａとの間の情報の通信を可能にする。さらにいくつかの実施例では、終端点３０６は１つまたは複数の接点３０２へと通信可能に接続され、外部電源２２０からの電力に基づいて終端モジュール１２４ａとフィールド機器１１２ａとの間の電力の伝達を可能にする。
【００４０】
他の例示的な実装において、端子台３００は終端ねじ３０８の代わりに、任意の他の好適な型のフィールド機器インターフェイス（たとえば、ソケット）を備えてもよい。また、１つのフィールド機器インターフェイス（たとえば、ねじ３０８を有する終端点３０６）が図示されるが、端子台３００は、複数のフィールド機器を終端モジュール１２４ａへと通信可能に接続できるように構成された、より多くのフィールド機器インターフェイスを備えてもよい。
【００４１】
ローカル電源バス２１６に電気的に接続される例示的な終端ブロック３００については、対応する終端モジュール１２４ａ及び対応するフィールド機器に関連する短絡回路が発生し、基板２０２上の他の端子台における他の終端モジュールから電力を移す可能性がある。したがって図示例では、終端ブロック３００は、（他の端子台における）他の終端モジュールが電力を失わないように保護するヒューズ３１２を備える。いくつかの実施例では、ヒューズは交換可能である。このようにして、別個の外部ヒューズを入手し配線する費用が削減される。さらにヒューズ３１２を端子台３００に組み込むことで、システム全体の設置面積が削減される。
【００４２】
図５は、（たとえば、図１のフィールド機器１１２ａに対応する）３線式フィールド機器５０２まで配線される図３及び４の例示的な端子台３００の例示的な実装の概略図である。いくつかの実施例では、フィールド機器５０２は、たとえば光電または容量センサ、スイッチまたは動作に電力を必要とする他のそのようなＤＩ機器のような離散入力（ＤＩ）フィールド機器である。図示例では、端子台３００は、外部電源２２０からの電力５０４を供給する.基板２０２へと通信可能に接続される。さらに図５の図示例では、そのすべての開示内容が参照によって本願に組み込まれる、米国特許仮出願番号第８，３３２，５６７号、米国特許第８，７６２，６１８号、米国特許仮出願番号第１４／１７０，０７２号及び米国特許仮出願番号第１４／５９２，３５４号においてより詳細に記されるように、フィールド機器５０２と制御装置１０４（図１）との間の通信を可能にするために、端子台３００は絶縁及び制御回路５０６を提供する終端モジュール１２４ａへと通信可能に接続される。
【００４３】
図５の図示例で示されるように、フィールド機器５０２の３本のワイヤのそれぞれは、端子台３００の３つの終端点３０６の１つに直接取り付けられる。信号通信及び電力の伝達は、終端モジュール１２４ａ及び（外部電源２２０へと接続されてもよい）基板２０２に関連する（基板コネクタ３１０を含む）端子台３００の内部配線及び設計を通じて達成される。さらにいくつかの実施例では、端子台３００は、短絡回路保護のために終端点３０６と（電力を供給するための）基板２０２との間で端子台３００に内蔵されているヒューズ３１２を含む。
【００４４】
比較のために、図６は、共有２線式アーキテクチャを処理するよう構成された既知の端子台６０２を利用して終端モジュール１２４ａまで配線される３線式ＤＩフィールド機器５０２の概略的な実装を示す。上述のように３線式フィールド機器を実装するため、外部電源が必要である。図５の図示例と異なり、図６の端子台６０２は基板２０２を通じて電力を供給するために設けられていない。その結果、外部電源６０４を３線式フィールド機器５０２へと別途接続しなければならない。そのようなシナリオでは３線式フィールド機器５０２を外部電源６０４及び端子台６０２の両方とインターフェイス接続するためには、３つの中間端子６０６が必要となる場合がある。さらに付加的なワイヤ６０８を端子台６０２に取り付け、また２つの付加的な端子６１０を介して外部電源６０４へと電気的に接続する必要が生じる場合がある。さらに内部に配線された外部電源６０４については、短絡回路保護のための外部ヒューズ６１２が必要となる。図６に示される終端６０６、６１０、ワイヤ６０８及びヒューズ６１２のそれぞれは、図５に示される例示的な端子台３００の利用によって避けられうるシステム制御のための費用及び複雑性を追加する、付加的かつ別個の構成要素である。さらに図５に示される例示的な実装は、付加的な構成要素が除外されるかまたは端子台３００内に組み込まれるかのいずれかであるため、図６で示されるものよりも設置面積がはるかに狭い。
【００４５】
図５で図示する例示的な電力を供給するために、外部電源２２０はなお基板２０２まで配線されなければならないが、いくつかの実施例では、この配線は基板２０２へと通信可能に接続されたすべてのフィールド機器のために１度行われる必要があるのみである。いくつかの実施例では、基板２０２は最大１２の端子台及び対応する終端モジュールを保持する。対照的に、既知の技術を利用すると、各付加的な３線式フィールド機器は図６に示されるように、外部電源６０４に個別に接続されなければならず、それによってさらに制御システムの設定及び整備の費用及び複雑性が増大する。
【００４６】
図７は、（たとえば、図１のフィールド機器１１２ａと同様または同一であってもよい）２線式フィールド機器７０２まで配線される、図３及び４の例示的な端子台３００の例示的な実装の概略図である。端子台３００は、図５に示されるように３線式フィールド機器へと通信可能に接続するために有利に用いられてもよいが、いくつかの実施例では、端子台３００はまた、図７に示すように共有２線式フィールド機器へと通信可能に接続するために利用されてもよい。いくつかの実施例では、２線式フィールド機器７０２は外部電源２２０を介して電力を供給される。その結果、本明細書で開示する例示的な端子台３００は２線式フィールド機器または３線式フィールド機器のいずれかをプロセス制御システムへと通信可能に接続するために利用されてもよい。
【００４７】
ある例示的な装置が本明細書にて開示されているが、本特許の範囲はそれによって限定されない。対照的に、本特許の請求の範囲内に正しく含まれるすべての方法、装置及び製品を本特許は包括する。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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