(57)【要約】本発明の観点は、産業プロセスを制御及び監視するための、産業用自動化システムにおける自動化バスを経る低レベルデバイス及びプログラマブルコントローラ間の直接通信をサポートすることにある。低レベルデバイスはリーフノードデバイスに設けることができる。リーフノードデバイスは、ネットワーク層でプログラマブルコントローラと直接通信し、例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）で信号中に含まれるＩＰアドレスに基づいてプログラマブルコントローラと直接通信し、プログラマブルコントローラが低レベルデバイスを制御するか又は低レベルデバイスに関する状態情報を受信しうるようにする。産業用自動化システムは、互いに異なる通信メディアを有する異なる自動化バスと関連しうる複数のリーフノードデバイスをサポートしうるようにする。プログラマブルコントローラとリーフノードデバイスとの間の信号はスイッチング素子を用いて又は用いずに方向づけしうるようにする。
2012522315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用自動化システムであって、この産業用自動化システムが、
プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）と、
前記産業用自動化システムに関する処理を制御するための第１の信号を受信し、インターネットプロトコル（ＩＰ）に適合するこの第１の信号を送出するように構成された第１の自動化バスと、
第１の低レベルデバイスを含む第１のリーフノードデバイスであって、インターネットプロトコルに応じて前記第１の自動化バスを介して前記プログラマブルコントローラと直接通信して、前記第１の低レベルデバイスを制御するようにする当該第１のリーフノードデバイスと
を具える産業用自動化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の産業用自動化システムにおいて、前記第１の低レベルデバイスが２つの状態をサポートしている産業用自動化システム。
【請求項３】
請求項１に記載の産業用自動化システムにおいて、この産業用自動化システムが更に、
前記プログラマブルコントローラと前記第１のリーフノードデバイスとの間に電気的に接続され、物理層で前記第１の信号を変換するように構成されたブリッジノード
を具えている産業用自動化システム。
【請求項４】
請求項１に記載の産業用自動化システムにおいて、この産業用自動化システムが更に、
第２のリーフノードデバイスと、
前記第１の信号を受信して、この第１の信号に含まれるインターネットプロトコルに基づいてこの第１の信号を前記リーフノードデバイスの１つに向けるように構成されたインターネットプロトコルスイッチと
を具えている産業用自動化システム。
【請求項５】
請求項１に記載の産業用自動化システムにおいて、この産業用自動化システムが更に、
第２の信号を受信し、インターネットプロトコルに適合するこの第１の信号を送出するように構成された第２の自動化バスと、
第２の低レベルデバイスを含む第２のリーフノードデバイスであって、インターネットプロトコルに応じて前記第２の自動化バスを介して前記プログラマブルコントローラと直接通信して、前記第２の低レベルデバイスを制御するようにする当該第２のリーフノードデバイスと
を具える産業用自動化システム。
【請求項６】
請求項５に記載の産業用自動化システムにおいて、前記第２の自動化バスが前記第１の自動化バスとは異なるメディアを有している産業用自動化システム。
【請求項７】
請求項１に記載の産業用自動化システムにおいて、この産業用自動化システムが更に、
第２のリーフノードデバイスと、
前記第１の信号を受信し、この第１の信号に含まれるイーサネットアドレスに基づいてこの第１の信号を前記リーフノードデバイスの１つに向けるように構成されたイーサネットスイッチと
を具える産業用自動化システム。
【請求項８】
低レベルデバイスと、
プログラミングと
を具えるリーフノードデバイスであって、前記プロセッサは、
通信プロトコルに応じ、自動化バスを介して産業用自動化システムにおけるプログラマブルコントローラと直接通信するとともに、
前記自動化バスを介して送信されたデータパケットであって、前記低レベルデバイスに対する情報を含む当該データパケットを処理する
ように構成されているリーフノードデバイス。
【請求項９】
請求項８に記載のリーフノードデバイスにおいて、前記プロセッサは更に、
前記データパケットを前記プログラマブルコントローラから前記自動化バスを介して受信し、
この自動化バスを介して受信された前記データパケットから制御情報を抽出し、
この制御情報により前記低レベルデバイスを制御する
ように構成されているリーフノードデバイス。
【請求項１０】
請求項８に記載のリーフノードデバイスにおいて、前記プロセッサは更に、
前記低レベルデバイスから状態情報を取得し、
この状態情報を前記データパケット内に挿入し、
このデータパケットを前記プログラマブルコントローラに送信する
ように構成されているリーフノードデバイス。
【請求項１１】
請求項８に記載のリーフノードデバイスにおいて、前記通信プロトコルがインターネットプロトコルに適合しているリーフノードデバイス。
【請求項１２】
請求項８に記載のリーフノードデバイスにおいて、前記低レベルデバイスが２つの状態をサポートしているリーフノードデバイス。
【請求項１３】
コンピュータにより実行可能な命令を記憶するコンピュータ可読記録メディアであって、前記命令は、実行時に、プロセッサが、
産業用自動化システムにおいて、通信プロトコルに応じて自動化バスを介してプログラマブルコントローラと直接通信するステップと、
前記通信バスを介して送出されたデータパケットであって、前記低レベルデバイスに対する情報を含む当該データパケットを処理するステップと
を具える方法
を遂行するようにする命令であるコンピュータ可読記録メディア。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータ可読記録メディアにおいて、前記方法が更に、
前記データパケットを前記プログラマブルコントローラから前記自動化バスを介して受信するステップと、
前記自動化バスを介して受信した前記データパケットから制御情報を抽出するステップと、
この制御情報により前記低レベルデバイスを制御するステップと
を具えるコンピュータ可読記録メディア。
【請求項１５】
請求項１３に記載のコンピュータ可読記録メディアにおいて、前記方法が更に、
前記低レベルデバイスから状態情報を取得するステップと、
この状態情報を前記データパケット内に挿入するステップと、
このデータパケットを前記プログラマブルコントローラに送信するステップと
を具えるコンピュータ可読記録メディア。
【請求項１６】
請求項１３に記載のコンピュータ可読記録メディアにおいて、前記低レベルデバイスは２つの状態をサポートするようになっているコンピュータ可読記録メディア。
【請求項１７】
通信プロトコルに応じ、自動化バスを介して産業用自動化システムにおけるプログラマブルコントローラと直接通信するステップと、
前記自動化バスを介して送信された信号であって、前記低レベルデバイスに対する情報を含む当該信号を処理するステップと
を具える産業用自動化システム制御方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の産業用自動化システム制御方法において、この産業用自動化システム制御方法が更に、
前記信号を前記プログラマブルコントローラから前記自動化バスを介して受信するステップと、
この自動化バスを介して受信された前記信号から制御情報を抽出するステップと、
この制御情報により前記低レベルデバイスを制御するステップと
を具える産業用自動化システム制御方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の産業用自動化システム制御方法において、この産業用自動化システム制御方法が更に、
前記低レベルデバイスから状態情報を取得するステップと、
この状態情報を前記信号内に挿入するステップと、
この信号を前記プログラマブルコントローラに送信するステップと
を具える産業用自動化システム制御方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の産業用自動化システム制御方法において、前記低レベルデバイスが２つの状態を有するようにする産業用自動化システム制御方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の産業用自動化システム制御方法において、この産業用自動化システム制御方法が更に、
前記信号を物理層で変換するステップ
を具えている産業用自動化システム制御方法。
【請求項２２】
請求項１７に記載の産業用自動化システム制御方法において、この産業用自動化システム制御方法が更に、
前記信号を関連のインターネットプロトコルに基づいて前記低レベルデバイスに向けるステップ
を具える産業用自動化システム制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用自動化システム及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的にデジタルコンピュータであるプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）又はプログラマブルコントローラはしばしば、産業プロセスの自動化、例えば、工場の組み立てラインにおける機械の制御、化学プロセスの制御、娯楽用乗り物の制御及び照明器具の制御の自動化に用いられている。ＰＬＣは、多くの異なる産業や、包装機及び半導体マシンのようなマシンに用いられている。汎用コンピュータと相違し、ＰＬＣは、多入力‐出力配列や、拡張温度範囲や、電気的雑音に対する耐性や、振動及び衝撃に対する耐性のために設計されている。マシン作業を制御するプログラムは代表的に、バッテリバックアップメモリ又は不揮発性メモリに記憶されている。ＰＬＣは、リアルタイムシステムの一例である。その理由は、有界時間内で入力状態に応答して出力結果が生ぜしめられ、それ以外では作業結果が意図されないものとなるおそれがある為である。
【０００３】
ＰＬＣと他のコンピュータとの主たる相違は、ＰＬＣが代表的に苛酷な条件（ほこり、湿気、高温、低温及びその他の環境要因）に対して強化されており、大規模な入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスに対する能力を有する。産業用自動化システムでは、リミットスイッチや、アナログ処理変数（例えば、温度及び圧力）や、位置決めシステムの位置を読み取るために、ＰＬＣが代表的にセンサ及びアクチュエータに接続されている。この場合、センサ及びアクチュエータは、少数の動作状態（例えば、オン／オフ）しか有さず、ＰＬＣにより無条件に制御される簡単な周辺（“ダム”）デバイスにすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の産業用自動化システムは代表的に、簡単な周辺デバイス（例えば、押しボタン、パイロットライト、継電器）を、ＰＬＣにより中間（中継）デバイスを介して間接的に制御する。従って、ＰＬＣは周辺デバイスと直接通信しない。詳細には、中間デバイスがＰＬＣと通信し、このＰＬＣが必要とする動作を周辺デバイスに伝える。中間デバイスの必要性を無くし、一方、周辺デバイスとの通信及び周辺デバイスの制御を有効に行うことは、産業用自動化システムにおいて有利なことである。
【０００５】
従来の自動化システムでは、ＰＬＣは代表的に、この自動化システム内で実行される機能及び動作の全てを制御及びマスターするものである。パイロットライトは、押しボタンによる入力により決定される通りにターンオン又はターンオフされるが、このパイロットライトと押しボタンとの間は直接接続されていない。ＰＬＣは、押しボタンによる入力を読み取る。その後ＰＬＣは、この入力の状態に基づいて、パイロットライトにこの状態を書き込み、このパイロットライトを、中間デバイスを介して所望の状態に（この場合、オン状態又はオフ状態に）する。簡単な周辺デバイスと中間デバイスとの関連付けはＰＬＣにより行われる。簡単な周辺デバイス間には直接的な書き込みがない。簡単な周辺デバイスは中間デバイスに接続されており、一方、この中間デバイスはＰＬＣに接続されている。ＰＬＣはメッセージを中間デバイスに送り、この中間デバイスの簡単な周辺デバイスの全てを制御する。このメッセージには、中間デバイスのメモリ内の特定のメモリ位置を指定するワードを含みうる。このワードは代表的に、複数のビットに分かれており、各ビットが中間デバイスに接続された簡単な周辺デバイスの各々に対する状態に対応している。従って、従来の自動化システムでは、ＰＬＣと簡単な周辺デバイスとの間の所望の動作がエラーとなるか、オペレータが誤りをおかす状態がしばしば生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、産業プロセスを制御及び監視するための、産業用自動化システムにおける自動化バスを介する低レベルデバイス及びプログラマブルコントローラ間の直接通信をサポートする装置、コンピュータ可読メディア及び方法を提供する。
【０００７】
本発明の他の観点によれば、リーフノードデバイスが低レベルデバイスを有する。このリーフノードデバイスは、ネットワーク層、例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）でプログラマブルコントローラと直接通信する。
【０００８】
本発明の他の観点によれば、リーフノードデバイスがデータパケットをプログラマブルコントローラから自動化バスを介して直接受信する。リーフノードデバイスは、低レベルデバイスを制御するためにこのデータパケットから制御情報を抽出する。
【０００９】
本発明の他の観点によれば、リーフノードデバイスが、低レベルデバイスから状態情報を取得し、この状態情報をデータパケット内に挿入し、このデータパケットをプログラマブルコントローラに直接送信する。
【００１０】
本発明の他の観点によれば、産業用自動化システムが、互いに異なる通信メディアを有する異なる自動化バスと関連しうる複数のリーフノードデバイスをサポートするようにする。
【００１１】
本発明の他の観点によれば、自動化バスを介する信号は、この信号に含まれているＩＰアドレスに基づいて互いに異なるリーフノードデバイスに指定されるようにする。信号はスイッチング素子を用いずに方向づけすることができ、この場合、各リーフノードデバイスがそのＩＰアドレスを認証するようにする。本発明の他の観点によれば、信号をスイッチング素子、例えば、ＩＰスイッチング素子又はイーサネット（登録商標）スイッチング素子により方向づけするようにする。
【００１２】
本発明の他の観点によれば、産業用自動化システムが、プログラマブルコントローラ及びリーフノードデバイス間に電気的に接続されたブリッジノードを有するようにする。このブリッジノードはプログラマブルコントローラ及びリーフノードデバイス間の信号を物理層で変換する。従って、プログラマブルコントローラ及びリーフノードデバイス間の直接通信がネットワーク層で維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、従来技術による自動化ネットワークを示す線図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例による産業用自動化システムを示す線図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例による、プログラマブルコントローラ及び低レベルデバイス間のＩＰに基づく通信に対するプロトコル階層化を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例によるリーフノードデバイスを示すブロック線図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例による、ＩＰスイッチング素子を有する産業用自動化システムを示す線図である。
【図６】図６は、本発明の実施例による他の産業用自動化システムを示す線図である。
【図７】図７は、本発明の実施例による、プログラマブルコントローラ及び低レベルデバイス間のメディア非依存通信をサポートする産業用自動化システムを示す線図である。
【図８】図８は、本発明の実施例による、ブリッジノードを有する産業用自動化システムを示す線図である。
【図９】図９は、プログラマブルコントローラにより低レベルデバイスを制御する本発明の実施例によるプロセスを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面を考慮した以下の説明を参照することにより、本発明及びその利点をより一層完全に理解しうるであろう。各図間で同じ参照符号は同様な機構を示すものである。
【００１５】
種々の実施例の以下の説明では、その一部を構成する添付図面を参照する。これらの添付図面では、例示として、本発明を実現しうる種々の実施例を示してある。しかし、他の実施例も用いることができ、構造上の及び機能的な変形も、本発明の範囲から逸脱することなく達成しうるものである。
【００１６】
図１は、従来技術による自動化ネットワーク１００を示す。低レベルデバイス１０３がＩＰ能力を有するとともに、ＩＰリーフノードデバイスとして作用しうるようにする場合には、代表的に自動化ネットワークのアーキテクチュアが変更される。低レベルデバイスは種々のカテゴリのデバイスを包含することができる。例えば、低レベルデバイスは“ダムデバイス”とみなすことができ、又は制御デバイスにより無条件に駆動するようにすることができ、或いはこれらの双方を達成することができる。低レベルデバイスは、駆動しうるだけで全く応答しえない書き込み専用デバイスとすることもできる。又、低レベルデバイスは、応答することができるか、又は書き込みができるが他の如何なる決定をもしない簡単なＩ／Ｏデバイスとすることもできる。他の例としては、低レベルデバイスは、２つの状態、例えば、継電器のターンオン又はターンオフ状態、或いはパイロットライトの発光又は非発光状態にのみ制限することができる。
【００１７】
自動化ネットワーク１００は、自動化デバイス（例えば、自動化入力／出力コントローラ１０５）に対する制御用エンティティとして機能するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１０１を有する。自動化入力／出力コントローラ１０５は、自動化フィールドバス１０４を介してＰＬＣ１０１及び低レベルデバイス（例えば、低レベルデバイス１０３）に接続されている。入力／出力コントローラ１０５はＰＬＣ１０１と低レベルデバイス１０３との間に位置しており、ＰＬＣ１０１及び低レベルデバイス１０３からの通信は自動化Ｉ／Ｏコントローラ１０５を介して行われる。自動化Ｉ／Ｏコントローラ１０５は代表的に、低レベルデバイス１０３に対する命令及び制御情報を含んでいる。低レベルデバイス１０３が通信能力を有する場合には、入力／出力コントローラ１０５が情報をＰＬＣ１０１及び低レベルデバイス１０３間で変換させる。その理由は、低レベルデバイス１０３は代表的にＰＬＣ１０１と同じ通信プロトコルを用いていない為である。
【００１８】
自動化Ｉ／Ｏコントローラ（中間デバイス）１０５はＰＬＣ１０１と通信し、このＰＬＣ１０１が必要とする動作を低レベルデバイス１０３に供給する。中間デバイス１０５は、低レベルデバイスの状態における変更を達成するか又はこの変更を検出するために、プロトコルの変換を実行しうる。中間デバイス１０５は低レベルデバイスに配線接続しうる。
【００１９】
図２は、本発明の実施例による産業用自動化システム２００を示す。従来の自動化ネットワークの場合、プログラマブルロジックコントローラは代表的に、低レベルデバイス（例えば、押しボタン、パイロットライト、センサ、計器及び継電器）を直接制御せずに中間デバイスを必要としている。この中間デバイスは、プログラマブルコントローラ２０１と通信し、このプログラマブルコントローラ２０１が必要とする作動を低レベルデバイス２０４ａ〜２０４ｅに供給する。（プログラマブルコントローラ２０１にはプログラマブルロジックコントローラ又はプログラマブル自動化コントローラを含めることができる。）低レベルデバイスの状態における変更を達成するか又はこの変更を検出しうるようにするためには、プロトコルの変換を実行する中間デバイスがしばしば必要となる。多くの場合、中間デバイスは低レベルデバイスに配線接続されている。図２には低レベルデバイスのみが示されているが、本発明の実施例は、“高レベル”デバイスを有するシステムや、“低レベル”デバイスと“高レベル”デバイスとの組み合わせを有するシステムをサポートしうるものである。
【００２０】
本発明の一態様では、ＰＬＣ２０１による低レベルデバイス２０４ａ〜２０４ｅの通信及び制御を、中間デバイスを用いることなく、実行しうるようにする。図３につき更に説明するように、リーフノードデバイス２０３に１つ以上の低レベルデバイス２０４ａ〜２０４ｅを配置することができる。このリーフノードデバイス２０３は、プログラマブルコントローラと通信する独立型装置を有するとともに、低レベルＩ／Ｏデバイスを有しており、ＩＰアドレスにより一意的に識別され、他のリーフノードデバイスとは直接通信しない。従って、リーフノードデバイスはメッセージに対する最終目的地であり、この場合このメッセージはこの低レベルＩ／Ｏデバイスのみに対するものである。例えば、この低レベルＩ／Ｏデバイスがパイロットライトである場合には、このパイロットライトはこのメッセージに基づいてターンオン又はターンオフされる。他の例として、低レベルＩ／Ｏデバイスが温度センサである場合には、温度がプログラマブルコントローラにより復唱される。
【００２１】
プログラマブルコントローラ２０１は、インターネットプロトコル（ＩＰ）を用いて低レベルデバイス２０４ａ〜２０４ｅを直接制御しうる。自動化バス２０５を介するプログラマブルコントローラ２０１及びリーフノードデバイス２０３間の信号（例えば、データパヶツト）は、プログラマブルコントローラ２０１に固有のものと同じプロトコルを用いることができる。本発明のある実施例では、自動化バス２０５を介する通信はインターネットプロトコル（ＩＰ）に応じて行い得るようにし、この場合ＩＰは自動化ネットワーク２００の全体に亘って用いる。リーフノードデバイス２０３にはＩＰ能力を含め、プログラマブルコントローラ２０１が低レベルデバイス２０４ａ〜２０４ｅと直接通信するとともにこれら低レベルデバイス２０４ａ〜２０４ｅを制御しうるようにする。
【００２２】
本発明の一態様では、プログラマブルコントローラ２０１による低レベルデバイス２０４ａ〜２０４ｅの直接制御を産業用自動化システム２００のアーキテクチュアがサポートするようにする。ある実施例では、トランスミッションコントロールプロトコル（ＴＣＰ）とユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）との双方又は何れか一方と適合するＩＰデータパケットを信号が有するようにしうる。
【００２３】
図３は、本発明の実施例による、プログラマブルコントローラ２０１及びリーフノードデバイス２０３間のＩＰに基づく通信に対するプロトコル階層化を示す。本発明の一態様では、インターネットプロトコルパケットを、自動化バス２０５を介して、プログラマブルコントローラ２０１及びリーフノードデバイス２０３間で直接送信するようにする。ＩＰパケットは、このＩＰパケット内に含まれているとともにリーフノードデバイス２０３に割り当てられているＩＰアドレスに基づいてこのリーフノードデバイス２０３に対し指定される。ＩＰパケットのフォーマットはＩＰｖ４又はＩＰｖ６とすることができる。（ＩＰｖ４アドレインシングは、ＩＥＴＦ  ＲＦＣ７９１、ＩＥＴＦ  ＲＦＣ１５１９及びＩＥＴＦ  ＲＦＣ１９１８に規定されている。ＩＰｖ６アドレインシングは、ＩＥＴＦ  ＲＦＣ４２９１に規定されている。）本発明の実施例では、ブートストラッププロトコル（ＢｏｏｔＰ）及び動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）を含むＩＰアドレスを割り当てるための種々の方法を用いることができる。
【００２４】
プログラマブルコントローラ２０１及びリーフノードデバイス２０３間の通信は、開放型システム間相互接続参照モデル（ＯＳＩ参照モデル又はＯＳＩモデル）に応じてモデル化しうる。ＯＳＩ参照モデルは、階層通信及びコンピュータネットワークプロトコルの設計に対する抄録記述である。このＯＳＩ参照モデルは、ネットワークのアーキテクチュアを7つの層に分割し、これらの層は上から下に向かって、（層３０７及び３１４に相当する）アプリケーション層、（層３０６及び３１３に相当する）プレゼンテーション層、（層３０５及び３１２に相当する）セッション層、（層３０４及び３１１に相当する）トランスポート層、（層３０３及び３１０に相当する）ネットワーク層、（層３０２及び３０９に相当する）データリンク層及び（層３０１及び３０８に相当する）物理層である。
【００２５】
本発明の実施例は、インターネットプロトコル（このプロトコルはネットワーク層３０３及び３１０に相当する）と、トランスミッションコントロールプロトコル（ＴＣＰ）及びユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）（これらのプロトコルはそれぞれ、トランスポート層３０４及び３１１に相当する）とを含む種々のプロトコルをサポートする。
【００２６】
図4は、本発明の実施例によるリーフノードデバイス２０３を示す。このリーフノードデバイス２０３は、バスインターフェース４０５を介する物理層で自動化フィールドバス２０５とインターフェースをとる。バスインターフェース４０５は、物理メディアに対する電気的及び物理的仕様（例えば、ピンのレイアウト、信号電圧レベル及びケーブルの仕様）と適合する。例えば、自動化フィールドバス２０５は、信号情報（例えば、ＩＰパケット）をＤＣ電圧に重畳させることにより、この信号情報を送信することができる。このＤＣ電圧の成分は、周辺回路（例えば、リーフノードデバイス２０３）に対し電力を与えることもできる。バスインターフェース４０５は、受信した信号情報を、プロセッサ４０１により処理しうる電気的な形態に変換しうる。
【００２７】
プロセッサ４０１は、（図2に示すような）プログラマブルコントローラ２０１からリーフノードデバイス２０３へのＩＰパケットが低レベルデバイス４０３に対する制御情報を有する場合に、このＩＰパケットを処理してＩＰデータフィールドから制御情報を抽出する。このプロセッサ４０１は、この制御情報を処理して、低レベルデバイス４０３を制御する。例えば、この低レベルデバイス４０３は、ＩＰデータフィールド内の情報の１ビットに対応する２つの状態（オン／オフ）をサポートしうる。しかし、他の実施例によれば、２つよりも多い状態を有する低レベルデバイスをサポートでき、この場合、情報の追加のビットはＩＰデータフィールド内に入れられている。
【００２８】
更に、低レベルデバイス４０３に関する状態情報であってＩＰデータフィールドに入れられている当該状態情報を生ぜしめるために、リーフノードデバイス２０３によりＩＰパケットをプログラマブルコントローラ２０１に送信しうるようにする。例えば、プロセッサ４０１により、低レベルデバイス４０３の状態を決定しうるとともに状態情報における現在の状態を表すようにする。
【００２９】
図5は、本発明の一実施例による、ＩＰスイッチング素子５１１を有する産業用自動化システム５００を示す。ＩＰスイッチング素子は、ＩＰパケット内のＩＰアドレスに基づいて、ＩＰパケットを、バス５０５を経てＰＬＣ５０１と、リーフノードデバイス５０３、５０７及び５０９とに供給する。各リーフノードデバイスは独自のＩＰアドレスを有しており、アドレス指定はインターネットプロトコル（例えば、ＩＰｖ４又はＩＰｖ６）により制限しうる。ＰＬＣ５０１と、自動化バス５０５と、リーフノードデバイス５０３、５０７及び５０９とは、ＩＰスイッチング素子５１１に従って通信メディア（物理層）をサポートする。例えば、ＩＰスイッチング素子５１１は、プログラマブルコントローラ側に、多重ポートのイーサネットスイッチ又はルータ或いは標準のイーサネット接続性を用いるゲートウェイ（ノード）を有し、低レベルデバイス側に、パワーラインキャリアポート（ＤＣ配線）を有するようにしうる。
【００３０】
インターネットプロトコルは自動化システム５００の全体に亘って用いられる為、（インターネットプロトコルに基づかない）ある言語から（インターネットプロトコルに基づく）他の言語への変換が回避される。
【００３１】
ある実施例では、ＩＰスイッチング素子５１１の代わりにイーサネットスイッチを用いることができ、このイーサネットスイッチによれば、プログラマブルコントローラ５０１とリーフノードデバイス５０３、５０７及び５０９との間でＩＰパケットを移すための通信メディア（物理層）を提供する。標準のイーサネットスイッチング及びルーティングデバイスを自動化ネットワーク５００内にシームレスに導入して、構造制御及びトラフィック制御を達成するようにしうる。低レベルデバイスは、適切なケーブル配線を有するスイッチング及びルーティングデバイスに接続しうる。
【００３２】
イーサネットスイッチは、イーサネットアドレス（このアドレスは、メディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）アドレスであって、ＯＳＩ参照モデルの層２に対応する）に基づいてパケットを供給することができる。イーサネットアドレスは、インターネットプロトコルバージョン４（ＩＰｖ４）に対しアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）を用いて又はＩＰｖ６に対し近隣発見プロトコル（ＮＤＰ）を用いてＩＰアドレスから得ることができる。イーサネットスイッチが低レベルデバイスのＩＰアドレスを知る必要がある場合、このイーサネットスイッチは、“プロキシＡＲＰ”として機能し、ネットワークＡＲＰに応答しうる。このイーサネットスイッチは、システム５００の範囲を拡張して、多数のデバイスがシステム内で制御されうるようにしうる。プログラマブルコントローラ５０１からリーフノードデバイス５０３、５０７及び５０９への通信は、これらのプログラマブルコントローラ５０１及びリーフノードデバイス５０３、５０７及び５０９に対してシームレス（透過的）とすることができる。
【００３３】
図６は、本発明の一実施例による、スイッチング素子を有さない産業用自動化システム６００を示す。一実施例では、プログラマブルコントローラ６０１が自動化バス６０５を介してリーフノードデバイス６０３、６０７、６０９、６１１及び６１３を直接制御するようにする。これらのプログラマブルコントローラ６０１及びリーフノードデバイス６０３、６０７、６０９、６１１及び６１３は、デバイスに割り当てられたＩＰアドレスを有するＩＰパケットにのみ応答しうる。
【００３４】
図７は、本発明の一実施例による、プログラマブルコントローラ７０１とリーフノードデバイス７０９、７１１、７１３、７１５及び７１７との間で通信する際に種々のメディアをサポートする産業用自動化システム７００を示す。ある実施例では、ＰＬＣ７０１とリーフノードデバイス７０９、７１１、７１３、７１５及び７１７との間の通信に対するメディアは、それぞれ独立するメディアである。ツイストペアの銅線やファイバ線のような有線フォーマット又は無線通信チャネルを用い得る。更に、システム７００は種々のメディアの組み合わせをサポートしうる。例えば、プログラマブルコントローラ７０１はインターネットプロトコルを用いることにより、銅を基材とするメディア７０３を介してリーフノードデバイス７０９及び７１１と通信し、ファイバを基材とするメディア７０５を介して低レベルデバイス７１３及び７１５と通信し、且つ無線メディア７０７を介して低レベルデバイス７１７と通信する。
【００３５】
図８は、本発明の一実施例による、ブリッジノード８０７を有する産業用自動化システム８００を示す。このブリッジノード８０７は、リーフノードデバイス８０３とＰＬＣ８０１との間の通信中、自動化バス８０５をスパンする。一実施例では、ブリッジノード８０７が物理層で信号を変換し、この信号がリーフノードデバイス８０３に適合しうるようにする。しかし、ネットワーク層（例えば、インターネットプロトコル）における透過性はこのブリッジノード８０７により保たれるようにしうる。物理層における変換をリーフノードデバイス８０３から移動させることにより、このリーフノードデバイス８０３を自動化バス８０５によりサポートしうる異なるメディアに対し動作しうるようにすることができる。
【００３６】
図９は、産業用自動化システム内に含めることができ、プログラマブルコントローラにより低レベルデバイスを制御するようにした、本発明の一実施例によるプロセス９００を示す。ステップ９０１では、プログラマブルコントローラが、このステップ９０１でプロトコル変換のない固有のＩＰに基づく通信を用いて低レベルデバイスに直接通信する。データ経路は正しいものと保証される。その理由は、関連のリーフノードデバイスに対するＩＰアドレスは独自のものであり、従って、ステップ９０３において、所望の低レベルデバイスのみが動作し特定のメッセージに応答するためである。
【００３７】
ステップ９０５では、プログラマブルコントローラからの所望の動作が低レベルデバイスにより実行される。実行すべき動作（読み出し、書き込み、状態の変更等）に関して又はこの動作を目的とする低レベルデバイスに関して混乱は生じない。低レベルデバイスのユーザのプログラミングは代表的に記憶場所を無くすことにより簡単化され、ＩＰアドレスの使用によりビットの混乱が生じる。従って、システムの適切な動作が確定される。
【００３８】
リーフノードデバイスはメッセージの受信を確認するようにすることができ、又はシステムが所望の動作を実行するように構成されている場合には、アクション９０４を実行して帰還ループを完成させることにより、この所望の動作が実行されるようにするか、或いはこれらの双方が達成されるようにしうる。どの低レベルデバイス又はどのＩ／Ｏ機能が達成されたかに関する混乱は生じない。この手法により、制御を確認する決定論的方法が得られる。
【００３９】
データの破損は、固有のエラーを検査し、インターネットプロトコル内に訂正を導入することにより低減される。インターネットプロトコルパケット内の単一のビットエラーによって又は数個のエラーによってさえも代表的には低レベルデバイスに送信されたメッセージに影響を及ぼさない。その理由は、ビットエラーをインターネットプロトコルの特性により補正しうる為である。低レベルデバイスにより実行される動作は、インターネットプロトコルのペイロードの一部であり、幾つかの低レベルデバイスを制御するワードを形成する一連のビットにおける単一のビットではない為、このビット列における誤りは回避させることができる。従って、上述した本発明の態様によれば、如何なる低レベルデバイスの破損も回避され、産業用自動化システムにおけるオペレータの過ちが低減される。
【００４０】
当業者にとって明らかなように、コンピュータシステムを制御する命令を含む関連のコンピュータ可読メディアを有する当該コンピュータシステムは、上述した代表的な実施例を達成するのに用いることができる。コンピュータシステムには、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ及び関連の周辺電子回路のような少なくとも１つのコンピュータを含めることができる。
【００４１】
本発明は、この本発明を実行する現在好ましいモードを含む特定の実施例につき説明したが、当業者にとって明らかなように、特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲に入る上述したシステム及び技術の種々の変更及び置換が存在するものである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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