特開 2024-48390 複数のプログラマブル・オートメーション・コントローラにわたるプロセス・イメージ共有

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024048390

(43)【公開日】2024-04-08

(54)【発明の名称】複数のプログラマブル・オートメーション・コントローラにわたるプロセス・イメージ共有

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/28 20060101AFI20240401BHJP

   G06F 9/46 20060101ALI20240401BHJP

   G06F 8/65 20180101ALI20240401BHJP

   G05B 19/05 20060101ALI20240401BHJP

【ＦＩ】

H04L12/28 100F

G06F9/46 420A

G06F8/65

G05B19/05 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023163641

(22)【出願日】2023-09-26

(31)【優先権主張番号】22306425

(32)【優先日】2022-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】594083128

【氏名又は名称】シュネーデル、エレクトリック、インダストリーズ、エスアーエス

【氏名又は名称原語表記】ＳＣＨＮＥＩＤＥＲ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＳＡＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(74)【代理人】

【識別番号】100096921

【弁理士】

【氏名又は名称】吉元 弘

(72)【発明者】

【氏名】アントワーヌ、ブリュック

【テーマコード（参考）】

5B376

5H220

5K033

【Ｆターム（参考）】

5B376AA11

5B376AA21

5B376BC31

5H220AA04

5H220BB07

5H220CC09

5H220CX01

5H220CX05

5H220HH03

5H220JJ12

5H220JJ29

5H220MM08

5K033BA03

5K033CA11

5K033DA03

5K033DB14

5K033DB19

(57)【要約】      （修正有）

【課題】分散型オートメーション・システムの異なる産業用コントローラの間でのＩＯプロセス・イメージを効率的に管理する。
【解決手段】第１のコントローラ（ＣＴ１）が、分散型オートメーション・アプリケーション（Ｄａａ）から、または第１の組の通信デバイス（ＣＤ１）の通信デバイスからプロセス・データを取得すること（Ｓ２）と、第１のコントローラ（ＣＴ１）が、取得されたプロセス・データによって第１のプロセス・イメージ（ＰＩ１）を更新すること（Ｓ３）と、第１のコントローラ（ＣＴ１）が、第２の通信回線（ＣＬ２）上にプロセス・データを送信すること（Ｓ４）と、第２のコントローラ（ＣＴ２）が、第２の通信回線（ＣＬ２）上に送信されたプロセス・データを受信し、受信されたプロセス・データによって第２のプロセス・イメージ（ＰＩ２）を更新すること（Ｓ５）とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のコントローラ（ＣＴ１）から少なくとも第２のコントローラ（ＣＴ２）へプロセス・データを共有するための方法であって、前記第１のコントローラ（ＣＴ１）および前記第２のコントローラ（ＣＴ２）が、各々、少なくとも分散型オートメーション・アプリケーション（Ｄａａ）を実行するための第１のランタイム環境（ＲＥ１）および第２のランタイム環境（ＲＥ２）を含み、ならびに各々、第１のプロセス・イメージ（ＰＩ１）および第２のプロセス・イメージ（ＰＩ２）を各々管理するための第１のプロセス・データ管理部（ＰＤＭ１）および第２のプロセス・データ管理部（ＰＤＭ２）を含み、前記第１のプロセス・データ管理部および前記第２のプロセス・データ管理部が、各々、第１の通信回線（ＣＬ１）を介して第１の組の通信デバイス（ＣＤ１）に、および第２の組の通信デバイス（ＣＤ２）にリンクされ、ならびに第２の通信回線（ＣＬ２）を介してそれらの間でリンクされ、前記方法が、
前記第１のコントローラ（ＣＴ１）が、前記分散型オートメーション・アプリケーション（Ｄａａ）から、または前記第１の組の通信デバイス（ＣＤ１）の通信デバイスからプロセス・データを取得するステップ（Ｓ２）と、
前記第１のコントローラ（ＣＴ１）が、前記取得されたプロセス・データによって前記第１のプロセス・イメージ（ＰＩ１）を更新するステップ（Ｓ３）と、
前記第１のコントローラ（ＣＴ１）が、前記第２の通信回線（ＣＬ２）上に前記プロセス・データを送信するステップ（Ｓ４）と、
前記第２のコントローラ（ＣＴ２）が、前記第２の通信回線（ＣＬ２）上に送信された前記プロセス・データを受信し、前記受信されたプロセス・データによって前記第２のプロセス・イメージ（ＰＩ２）を更新するステップ（Ｓ５）と
を備える、方法。

【請求項2】

前記第２の通信回線（ＣＬ２）が、高い信頼性とレイテンシに関する境界とを有する決定論的データ・パスを提供する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記プロセス・データが、前記第１の組の通信デバイス（ＣＤ１）の通信デバイスからの入力データであり、前記第１の通信回線（ＣＬ１）から前記第１のプロセス・データ管理部（ＰＤＭ１）によって読み出される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記プロセス・データが、前記第１の組の通信デバイス（ＣＤ１）の通信デバイスのための出力データであり、前記分散型オートメーション・アプリケーション（Ｄａａ）から前記第１のプロセス・データ管理部（ＰＤＭ１）によって書き込まれる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記プロセス・データが、前記第２の通信回線（ＣＬ２）上で前記第１のプロセス・データ管理部（ＰＤＭ１）に実装された第１の同期エージェント（ＳＡ１）のパブリッシャ・サービスによってパブリッシュされる、請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記プロセス・データが、前記第２のプロセス・データ管理部（ＰＤＭ２）に実装された第２の同期エージェント（ＳＡ２）のサブスクライバ・サービスを通して受信される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記第１の通信回線（ＣＬ１）および前記第２の通信回線（ＣＬ２）が、合流される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

第１のコントローラ（ＣＴ１）と、少なくとも第２のコントローラ（ＣＴ２）とを備え、前記第１のコントローラ（ＣＴ１）から少なくとも前記第２のコントローラ（ＣＴ２）へプロセス・データを共有するための産業用システムであって、前記第１のコントローラ（ＣＴ１）および前記第２のコントローラ（ＣＴ２）が、各々、少なくとも分散型オートメーション・アプリケーション（Ｄａａ）を実行するための第１のランタイム環境（ＲＥ１）および第２のランタイム環境（ＲＥ２）を含み、ならびに各々、第１のプロセス・イメージ（ＰＩ１）および第２のプロセス・イメージ（ＰＩ２）を各々管理するための第１のプロセス・データ管理部（ＰＤＭ１）および第２のプロセス・データ管理部（ＰＤＭ２）を含み、前記第１のプロセス・データ管理部および前記第２のプロセス・データ管理部が、各々、第１の通信回線（ＣＬ１）を介して第１の組の通信デバイス（ＣＤ１）に、および第２の組の通信デバイス（ＣＤ２）にリンクされ、ならびに第２の通信回線（ＣＬ２）を介してそれらの間でリンクされ、
前記第１のコントローラ（ＣＴ１）が、前記分散型オートメーション・アプリケーション（Ｄａａ）から、または前記第１の組の通信デバイス（ＣＤ１）の通信デバイスからプロセス・データを取得するように構成され、
前記第１のコントローラ（ＣＴ１）が、前記取得されたプロセス・データによって前記第１のプロセス・イメージ（ＰＩ１）を更新するように構成され、
前記第１のコントローラ（ＣＴ１）が、前記第２の通信回線（ＣＬ２）上に前記プロセス・データを送信するように構成され、
前記第２のコントローラ（ＣＴ２）が、前記第２の通信回線（ＣＬ２）上に送信された前記プロセス・データを受信し、前記受信されたプロセス・データによって前記第２のプロセス・イメージ（ＰＩ２）を更新するように構成される、産業用システム。

【請求項9】

請求項１から７のいずれかに記載の、第１のコントローラ（ＣＴ１）から少なくとも第２のコントローラ（ＣＴ２）へプロセス・データを共有するための方法を実行するためのコンピュータ・プログラムをその上に具体化したコンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、プログラマブル・オートメーション・コントローラに関し、より詳細には、１組のプログラマブル・オートメーション・コントローラの間で交換される入出力データの処理に関する。

【背景技術】

【0002】

産業用オートメーション／制御システムは、プロセス、機械等を含む、多岐にわたるシステムの動作を制御するために採用されており、典型的には、制御モジュール、入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール、Ｉ／Ｏデバイス等の複数の制御システムの構成要素又は装置の構成および相互接続を通して様々な制御アプリケーションに適用可能である。既存の産業用制御システムは、典型的には、制御プログラムを実行（ｒｕｎ）または実行（ｅｘｅｃｕｔｅ）してＩ／Ｏシステム（例えば、典型的には、１つまたは複数のＩ／Ｏモジュールまたはデバイス）とインタラクトし、フィールド・センサからアナログおよび／またはデジタル入力の形態でシステム情報を受信し、１つまたは複数のアクチュエータに出力（アナログおよび／またはデジタル）を提供するプロセッサを含む。産業用制御システムは、製造施設において管理情報やその他のシステムとますます相互接続されるようになってきており、プロセス／機械制御機能に加えて、在庫制御、会計、製造制御等の様々なビジネス管理機能を容易にするために、任意の数の通信ネットワークに動作可能に接続されてもよい。

【0003】

コントローラは、出力デバイスの状態を制御するために入力デバイスの状態に関するデータを継続的に収集するソフトウェアを実行するように構成された専用のコンピュータ制御システムである。コントローラの例としては、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）またはプログラマブル・オートメーション・コントローラ（ＰＡＣ）、モーション・コントローラ、ＣＮＣ、スマートＩ／Ｏ、およびドライブ・コントローラが挙げられる。コントローラは、典型的には、プロセッサ（揮発性メモリを含んでもよい）、アプリケーション・プログラムを備えた揮発性メモリ、およびオートメーション・システムにおける他のデバイスに接続するための１つまたは複数の入出力（Ｉ／Ｏ）ポートという３つの主な構成要素を含む。

【0004】

プロセス・イメージは、実行中のコントローラの心臓部である。これは、コントローラが、いつでもアクセスを有するすべての入力、出力および内部変数、ならびにコントローラのソース・コードのスナップショットを提供する。プロセス・イメージは、常に、特定のコントローラに紐付けられる。コントローラにおいて、プロセス・イメージは、ランタイム・システムのみに見えるデータ構造であり、周期またはイベントベースのコントローラ・プログラムを実行するために使用される。

【0005】

分散型オートメーション・システム（典型的には、ＩＥＣ６１４９９規格に従ってプログラムされる）では、アプリケーションが、いくつかのプログラマブル・オートメーション・コントローラ上で実行され得る。ＩＯモジュールがフィールドバス上で配備されるとき、入出力データは、通常、このフィールドバスを管理するＰＡＣ上でのみ利用可能となる。アプリケーションを配備するために使用されるビルドタイム・ソフトウェアは、フィールドバスから到来する入出力データを消費するアプリケーション部分を静的にマッピングすることを可能にする。

【0006】

図１を参照すると、アプリケーションＡ、アプリケーションＢ、およびアプリケーションＣが、コントローラ１およびコントローラ２の間で分散される、ＩＥＣ６１４９９のプログラミング・モデルに従う一例が示されている。ＩＥＣ ６１４９９は、いくつかのコントローラにわたって分散され得る制御システム・アプリケーションをモデル化することを目的として導入された。特定のタイプのプログラミング言語である機能ブロック図は、オートメーション・システムをモデル化およびプログラムするための機能ブロックを使用するグラフィカル言語である。ＩＥＣ ６１４９９は、複数のコントローラにわたる、アプリケーションＢのような制御プログラムの実装を可能にする。

【0007】

あるアプリケーションの各部分（例えば、機能ブロック）は、そのアプリケーションが分散されるコントローラの計算リソースを使用している。さらに、あるアプリケーションの各部分は、そのアプリケーションが分散されるコントローラの計算リソースを使用している。ここで、プロセス・イメージ１とプロセス・イメージ２とは、隔離されており、コントローラ１とコントローラ２との間で共有されない。

【0008】

例えば、アプリケーションＡのすべての機能ブロックＦＢ１（Ａ）、ＦＢ２（Ａ）、およびＦＢ３（Ａ）は、コントローラ１の計算リソース１－１およびコントローラ１のプロセス・イメージ１を使用している。アプリケーションＢでは、機能ブロックＦＢ１（Ｂ）は、コントローラ１の計算リソース１－２およびコントローラ１のプロセス・イメージ１を使用しており、機能ブロックＦＢ２（Ｂ）およびＦＢ３（Ｂ）は、コントローラ２の計算リソース２－１およびコントローラ２のプロセス・イメージ２を使用している。アプリケーションＣでは、機能ブロックＦＢ１（Ｃ）およびＦＢ２（Ｃ）は、（アプリケーションＢの機能ブロックＦＢ２（Ｂ）およびＦＢ３（Ｂ）の場合のように）コントローラ２の計算リソース２－１およびコントローラ２のプロセス・イメージ２を使用しており、機能ブロックＦＢ３（Ｃ）は、コントローラ２の計算リソース２－２およびコントローラ２のプロセス・イメージ２を使用している。

【0009】

この例では、アプリケーションＢは、コントローラ１とコントローラ２との間でＩＯプロセス・イメージを交換するための特定のコードを必要とする。アプリケーションＢからの機能ブロックを別のコントローラ（例えば、表されていないコントローラ３）に分散させる必要がある場合、アプリケーションＢのロジックは、コントローラ３とＩＯプロセス・イメージを交換するために、修正される必要が出てくる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

したがって、分散型オートメーション・システムにおける異なる産業用コントローラの間でＩＯプロセス・イメージの効率的な管理を可能にする必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本概要は、本発明の主題に関する概念を導入するために提供される。本概要は、特許請求される主題の本質的な特徴を特定することは意図されていないし、特許請求される主題の範囲を決定または限定するのに使用することも意図されていない。

【0012】

一実装形態では、第１のコントローラから少なくとも第２のコントローラへプロセス・データを共有するための方法であって、第１のコントローラおよび第２のコントローラが、各々、少なくとも分散型オートメーション・アプリケーションを実行するための第１のランタイム環境および第２のランタイム環境を含み、ならびに各々、第１のプロセス・イメージおよび第２のプロセス・イメージを各々管理するための第１のプロセス・データ管理部および第２のプロセス・データ管理部を含み、第１のプロセス・データ管理部および第２のプロセス・データ管理部が、各々、第１の通信回線を介して第１の組の通信デバイスに、および第２の組の通信デバイスにリンクされ、ならびに第２の通信回線を介してそれらの間でリンクされ、本方法が、
第１のコントローラが、分散型オートメーション・アプリケーションから、または第１の組の通信デバイスの通信デバイスからプロセス・データを取得するステップと、
第１のコントローラが、取得されたプロセス・データによって第１のプロセス・イメージを更新するステップと、
第１のコントローラが、第２の通信回線上にプロセス・データを送信するステップと、
第２のコントローラが、第２の通信回線上に送信されたプロセス・データを受信し、受信されたプロセス・データによって第２のプロセス・イメージを更新するステップと
を含む、方法が提供される。

【0013】

有利には、産業用システムは、アプリケーションのいずれの部分も、どこにマッピングされているかに関係なく、ＩＯプロセス・イメージのどの部分にもアクセスできるようにするために、プロセス・インターフェース間の隔離を破ることを可能にする。

【0014】

一実施形態では、第２の通信回線は、高い信頼性とレイテンシに関する境界とを有する決定論的データ・パスを提供する。

【0015】

一実施形態では、プロセス・データは、第１の組の通信デバイスの通信デバイスからの入力データであり、第１の通信回線から第１のプロセス・データ管理部によって読み出される。

【0016】

一実施形態では、プロセス・データは、第１の組の通信デバイスの通信デバイスのための出力データであり、分散型オートメーション・アプリケーションから第１のプロセス・データ管理部によって書き込まれる。

【0017】

一実施形態では、プロセス・データは、第２の通信回線上で第１のプロセス・データ管理部のパブリッシャ・サービスによってパブリッシュされる。

【0018】

一実施形態では、プロセス・データは、第２のプロセス・データ管理部のサブスクライバ・サービスを通して受信される。

【0019】

一実施形態では、第１の通信回線および第２の通信回線は、合流される。

【0020】

別の実装形態では、第１のコントローラと、少なくとも第２のコントローラとを備え、第１のコントローラから少なくとも第２のコントローラへプロセス・データを共有するための産業用システムであって、第１のコントローラおよび第２のコントローラが、各々、少なくとも分散型オートメーション・アプリケーションを実行するための第１のランタイム環境および第２のランタイム環境を含み、ならびに各々、第１のプロセス・イメージおよび第２のプロセス・イメージを各々管理するための第１のプロセス・データ管理部および第２のプロセス・データ管理部を含み、第１のプロセス・データ管理部および第２のプロセス・データ管理部が、各々、第１の通信回線を介して第１の組の通信デバイスに、および第２の組の通信デバイスにリンクされ、ならびに第２の通信回線を介してそれらの間でリンクされ、
第１のコントローラが、分散型オートメーション・アプリケーションから、または第１の組の通信デバイスの通信デバイスからプロセス・データを取得するように構成され、
第１のコントローラが、取得されたプロセス・データによって第１のプロセス・イメージを更新するように構成され、
第１のコントローラが、第２の通信回線上にプロセス・データを送信するように構成され、
第２のコントローラが、第２の通信回線上に送信されたプロセス・データを受信し、受信されたプロセス・データによって第２のプロセス・イメージを更新するように構成される、産業用システムが提供される。

【0021】

別の実装形態では、第１のコントローラから少なくとも第２のコントローラへプロセス・データを共有するためのコンピュータ・プログラムをその上に具体化したコンピュータ可読媒体が提供される。前記コンピュータ・プログラムは、本発明による方法に従ってステップを実行する命令を備える。

【0022】

詳細な説明が、添付の図面を参照して説明される。図面では、参照番号の一番左の桁は、その参照番号が最初に出現する図を特定する。図面全体を通して、同様の特徴および構成要素に対して同じ番号が使用される。ここで、本主題の実施形態によるシステムおよび／方法のいくつかの実施形態が、例示の目的のみで、以下の添付の図面を参照して説明される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１のコントローラおよび第２のコントローラ上に分散型オートメーション・アプリケーションを配備した、既知の産業用通信システムの概略ブロック図である。

【図2】一実施形態による、第１のコントローラから少なくとも第２のコントローラへプロセス・データを共有するための産業用通信システムの概略ブロック図である。

【図3】一実施形態による、第１のコントローラから少なくとも第２のコントローラへプロセス・データを共有するための方法の流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

同じ参照番号は、すべての図において同じ要素または同じタイプの要素を表す。

【0025】

当業者であれば、本明細書のいずれのブロック図も、本主題の原理を具体化する例示的なシステムの概念図を表すことを諒解されたい。同様に、いずれのフロー・チャート、流れ図、状態遷移図、擬似コード等も、コンピュータ可読媒体において実質的に表されることができ、したがって、コンピュータまたはプロセッサによって、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かに関わらず実行され得る、様々なプロセスを表すことを諒解されたい。

【0026】

図面および以下の説明は、本発明の特定の例示的な実施形態を示す。したがって、当業者は、本明細書に明示的に説明または示されていないが、本発明の原理を具体化し、本発明の範囲内に含まれる様々な配置構成を考案できるようになることを諒解されたい。さらに、本明細書で説明されるいずれの例も、本発明の原理を理解するのを助けることを意図されており、そのように具体的に記載された例および条件に限定されるものではないと解釈されるべきである。結果として、本発明は、以下で説明される特定の実施形態または例によって限定されるのではなく、特許請求の範囲およびそれらの等価物によって限定される。

【0027】

図２を参照すると、産業用通信システムは、少なくとも第１のコントローラＣＴ１および第２のコントローラＣＴ２（図示の例では２つのコントローラのみが表されている）を含む、１組のコントローラと、第１の組の通信デバイスＣＤ１および第２の組の通信デバイスＣＤ２と、アプリケーション・デバイスＡＤと、第１の通信回線ＣＬ１および第２の通信回線ＣＬ２とを備える。第１の通信回線ＣＬ１は、各コントローラＣＴ１、ＣＴ２と、各々の組の通信デバイスＣＤ１、ＣＤ２とをリンクさせるマルチポイントの通信回線とすることができる。第２の通信回線ＣＬ２は、コントローラをそれらの間でリンクさせるか、またはコントローラとアプリケーション・デバイスＡＤとをリンクさせるマルチポイントの通信回線とすることができる。第２の通信回線ＣＬ２が、コントローラをそれらの間でリンクさせているだけである場合、コントローラをアプリケーション・デバイスＡＤとリンクさせるために、別の通信回線が提供されてもよい。一実施形態では、第１の通信回線ＣＬ１および第２の通信回線ＣＬ２は、合流されてもよい。

【0028】

コントローラは、第１の通信回線ＣＬ１を介して１組の通信デバイスとの通信を管理することができる。一例では、コントローラは、（Ｍｏｄｂｕｓのような）イーサネット・フィールドバスを介してリモートＩ／Ｏモジュールと通信する。別の例では、コントローラは、マルチポイント低電圧差動シグナリング（ＭＬＶＤＳ）バスを介して、バックプレーンを通してローカルＩ／Ｏモジュールと通信する。コントローラＣＴ１、ＣＴ２は、イーサネットやＣＡＮ（コントローラ・エリア・ネットワーク）バスのような第２の通信回線ＣＬ２を介して、それらの間、およびアプリケーション・デバイスＡＤと通信することができる。

【0029】

コントローラは、プログラマブル・ロジック・コントローラＰＬＣ、プログラマブル・オートメーション・コントローラＰＡＣ、または他のタイプの処理デバイスとすることができ、仮想マシンまたはコンテナのような仮想デバイスを含んでもよい。

【0030】

通信デバイスは、センサや実世界と接続するためのアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）およびデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）、通信モジュール、デジタル入出力、中継器等を含むことができる。通信デバイスはまた、ゲートウェイまたはサーボ・ドライブであってもよい。通信モジュールは、適合されたパケット・フォーマットによって第１の通信回線ＣＬ１を通してコントローラと通信する。

【0031】

アプリケーション・デバイスＡＤは、コンピュータまたはサーバのような任意の処理デバイスとすることができ、第１のコントローラＣＴ１および第２のコントローラＣＴ２のような異なるコントローラに対して分散型オートメーション・アプリケーションＤａａを作成、マッピング、コンパイルおよび配備することを可能にする「エンジニアリング・ツール」のようなビルドタイム・アプリケーションＢＴＡを備える。分散型オートメーション・アプリケーションＤａａは、前記異なるコントローラによって配備および実行される、例えば、ＩＥＣ６１４９９の機能ブロックのようなアプリケーションのサブ部分Ｓｐａ１、Ｓｐａ２を備える。

【0032】

ビルドタイム・アプリケーションＢＴＡは、第１の通信回線ＣＬ１のためのフィールドバス構成部ＦＣを介して、１つまたはいくつかのフィールドバス・プロトコル（例えば、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ、Ｍｏｄｂｕｓ／ＴＣＰ、Ｐｒｏｆｉｎｅｔ、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、ＯＰＣＵＡ ＦＸ…）に依拠するＩＯシステムのためのハードウェア構成の構成、マッピング、および配備を可能にする。

【0033】

フィールドバス構成部ＦＣは、前記分散型オートメーション・アプリケーションＤａａのどのコントローラに対してプロセス・イメージのどの部分が利用可能となるべきかをエンドユーザが選択する能力を定義するＩＯ共有構成部を提供する。プロセス・イメージは、リンクされた通信デバイスおよびユーザ・プログラムと、コントローラのための分散型オートメーション・アプリケーションＤａａとの間のストレージ・バッファと見なされ得る。

【0034】

ＩＯ共有構成部はまた、どのコントローラがフィールドバス走査部のオーナーであるかを定義する。フィールドバス走査部は、通信デバイスに対してデータを読み出し、書き込むためのコントローラの機能である。

【0035】

ビルドタイム・アプリケーションはまた、ジッタに関する分散型オートメーション・アプリケーションのニーズと一致するように、第２の通信回線ＣＬ２を介して分散型オートメーション・アプリケーションの異なるコントローラ間の通信を可能にするためのネットワーク・ツールＮＴを提供する。ネットワーク・ツールＮＴはまた、第１の通信回線ＣＬ１を介してコントローラと通信デバイスとの間の通信を構成することができる。

【0036】

一実施形態では、第２の通信回線ＣＬ２は、高い信頼性とレイテンシに関する境界とを有する決定論的データ・パスを提供する。

【0037】

一実施形態では、第２の通信回線ＣＬ２上の通信は、ＴＳＮ（タイム・センシティブ・ネットワーク）準拠である。ＴＳＮは、リアルタイムに焦点が当てられた技術であり、情報が、固定された予測可能な所要時間でポイントＡからポイントＢまで進むことができることを確実にする方法を提供するために開発された。ネットワーク・ツールＮＴは、リアルタイムの様式でプロセス・イメージを共有するために、コントローラ間で使用されるべきすべてのＴＳＮスロットを作成および寸法決めすることを可能にする追加のモジュールである、ＩＯ共有ＴＳＮスロット構成部をさらに含む。

【0038】

第１のコントローラＣＴ１および第２のコントローラＣＴ２の各々は、分散型オートメーション・アプリケーションＤａａ、すなわち、少なくとも分散型オートメーション・アプリケーションのサブ部分Ｓｐａ１、Ｓｐａ２を実行するための第１のランタイム環境ＲＥ１および第２のランタイム環境ＲＥ２の各々を含み、ならびに第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１および第２のプロセス・データ管理部ＰＤＭ２の各々を含む。

【0039】

第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１は、第１の通信回線ＣＬ１を介して第１の組の通信デバイスＣＤ１と通信することができ、また、第２のプロセス・データ管理部ＰＤＭ２も、第１の通信回線ＣＬ１を介して第２の組の通信デバイスＣＤ２と通信することができる。

【0040】

第１のランタイム環境ＲＥ１は、第２の通信回線ＣＬ２を介して第２のランタイム環境ＲＥ２と通信することができる。

【0041】

第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１および第２のプロセス・データ管理部ＰＤＭ２の各々は、第１のプロセス・イメージＰＩ１および第２のプロセス・イメージＰＩ２の各々のデータを記憶および修正することができ、一貫した方法で他のコントローラとプロセス・データを交換するための第１の同期エージェントＳＡ１および第２の同期エージェントＳＡ２の各々を実装する。第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１および第２のプロセス・データ管理部ＰＤＭ２の各々は、分散型オートメーション・アプリケーションＤａａにプロセス・データを供給するために、分散型オートメーション・アプリケーションを実行する第１のランタイム環境ＲＥ１および第２のランタイム環境ＲＥ２の各々とインタラクトする。プロセス・イメージは、通信デバイスのプロセス・データが、分散型オートメーション・アプリケーションとの間でコピーされ得る、メモリ・エリアと見なされ得る。

【0042】

各プロセス・データ管理部ＰＤＭ１、ＰＤＭ２は、第２の通信回線ＣＬ２上で、例えば、「マルチプロトコル・ミドルウェア」を使用して１つまたは複数のプロトコルを管理することができる。

【0043】

各同期エージェントＳＡ１、ＳＡ２は、対応するプロセス・データ管理部ＰＤＭ１、ＰＤＭ２が、他のコントローラにおいて利用可能な構成されたプロセス・データに対してパブリッシュ／サブスクライブすることを確実にする役割を担う。

【0044】

コントローラのプロセス・データ管理部は、周期的にまたはイベントに基づいて、前記コントローラにリンクされた通信デバイスを走査することができる。プロセス・データ管理部は、出力データが、ランタイム環境から分散オートメーション・アプリケーションＤａａによって提供されるかどうか、または入力データが、フィールドバス、すなわち、第１の通信回線ＣＬ１から通信デバイスによって提供されるかどうかをモニタリングする。

【0045】

したがって、プロセス・データ管理部は、提供された入力データまたは提供された出力データから、そのプロセス・イメージ、すなわち、プロセス・データのローカル・コピーを更新することができる。プロセス・データが更新されると、またはプロセス・データの提供が検出されると、プロセス・データ管理部は、対応する同期エージェントをトリガし、更新をこのエージェントに通知する。

【0046】

同期エージェントは、第２の通信回線ＣＬ２上でパブリッシュされるべきプロセス・データを準備することができる。ＴＳＮ環境を有する一実施形態では、同期エージェントは、次のＴＳＮスロットにおいて第２の通信回線ＣＬ２上にプロセス・データを送信する。

【0047】

別のコントローラのプロセス・データ管理部は、第２の通信回線ＣＬ２上に送信されたプロセス・データを受信した後、受信されたプロセス・データによって前記別のコントローラのそのプロセス・イメージを更新することができる。

【0048】

したがって、各コントローラＣＴ１、ＣＴ２の同期エージェントＳＡ１、ＳＡ２は、サブスクライバ・サービスおよびパブリッシャ・サービスをホストする。一実施形態では、プロセス・データ管理部は、パブリッシュ／サブスクライブ機構、最適化されたペイロード、およびレイヤ２のヘッダを提供し、ＴＳＮシェーパとの互換性を持つＯＰＣＵＡパブ／サブ・プロトコルを実装するＯＰＣ ＵＡスタックをさらにホストする。

【0049】

図３を参照すると、本発明の一実施形態による、コントローラによってプロセス・イメージを共有するための方法は、ステップＳ１～Ｓ５を備える。

【0050】

開始ステップＳ１において、アプリケーション・デバイスＡＤは、ハードウェア・プラットフォーム、すなわち、コントローラとは独立して分散型オートメーション・アプリケーションＤａａを設計してもよく、第２の通信回線ＣＬ２上のコントローラＣＴ１、ＣＴ２間の通信のためのネットワーク・トポロジを構成してもよい。通信デバイスを含むＩＯシステムはまた、第１の通信回線ＣＬ１上で使用されるプロトコルに準拠するように構成される。

【0051】

さらに、アプリケーション・デバイスＡＤは、分散型オートメーション・アプリケーションＤａａのニーズに対して各コントローラのプロセス・イメージをマッピングしてもよい。アプリケーション・デバイスＡＤはまた、各コントローラのためのＩ／Ｏモジュールの入出力に対してオーナー戦略を構成すること、すなわち、どのコントローラが、他のコントローラの通信デバイスの入出力にアクセスできるかを決定することを行なってもよい。

【0052】

最後に、アプリケーション・デバイスＡＤは、異なるコントローラ、ここでは、第１のコントローラＣＴ１および第２のコントローラＣＴ２に分散型オートメーション・アプリケーションＤａａを配備する。

【0053】

ステップＳ２において、第１のコントローラＣＴ１は、分散型オートメーション・アプリケーションＤａａから、または第１の組の通信デバイスＣＤ１の通信デバイスＣＤ１から、新たなプロセス・データを取得する。新たなプロセス・データは、周期的にまたはイベントに基づいて、通信デバイスＣＤ１から取得され得る。

【0054】

プロセス・データが、通信デバイスＣＤ１からの入力データである場合、それらは、第１の通信回線ＣＬ１から第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１によって読み出される。プロセス・データが通信デバイスＣＤ１のための出力データである場合、それらは、分散型オートメーション・アプリケーションＤａａから第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１によって書き込まれる。

【0055】

ステップＳ３において、第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１は、取得されたプロセス・データによって第１のプロセス・イメージＰＩ１を更新する。第１のプロセス・イメージの取得されたプロセス・データによって更新された部分は、コントローラ間で共有されるべき共通のＩＯプロセス・イメージを形成する。プロセス・データが更新されると、第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１は、更新されたプロセス・データを第１の同期エージェントＳＡ１に通知する。

【0056】

ステップＳ４において、第１の同期エージェントＳＡ１は、第２の通信回線ＣＬ２上にプロセス・データを送信する。一実施形態では、プロセス・データは、第１の同期エージェントＳＡ１のパブリッシャ・サービスによってパブリッシュされる。

【0057】

ステップＳ５において、少なくとも第２のコントローラＣＴ２は、第２の通信回線ＣＬ２上に送信されたプロセス・データを受信する。一実施形態では、プロセス・データは、第２の同期エージェントＳＡ２のサブスクライバ・サービスを通して受信される。したがって、第２のコントローラＣＴ２のような、第１のコントローラＣＴ１によってパブリッシュされたデータにサブスクライブした産業用システム内のコントローラのみが、第２の通信回線ＣＬ２上に第１のプロセス・データ管理部ＰＤＭ１によって送信されたプロセス・データを受信することができる。

【0058】

第２のプロセス・データ管理部ＰＤＭ２は、受信されたプロセス・データによって第２のプロセス・イメージＰＩ２を更新する。第２のプロセス・イメージの受信されたプロセス・データによって更新された部分は、コントローラ間で共有される共通のＩＯプロセス・イメージを形成する。

【0059】

本発明は、特定の実施形態を参照して上で説明されてきたが、本明細書に記載の特定の形態に限定されることを意図されていない。そうではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、上記の特定の実施形態以外の他の実施形態もこれらの付属の請求項の範囲内において等しく可能である。

【0060】

さらに、例示的な実施形態が、構成要素および／または機能のいくつかの例示的な組合せにおいて上で説明されてきたが、本開示の範囲を逸脱することなく、代替実施形態が、部材および／または機能の異なる組合せによって提供され得ることを諒解されたい。加えて、個別にまたは実施形態の一部として説明される特定の特徴は、個別に説明される他の特徴、または他の実施形態の一部と組み合わせられ得ることも特に企図される。

【符号の説明】

【0061】

ＦＢ１（Ａ） 機能ブロック
ＦＢ２（Ａ） 機能ブロック
ＦＢ３（Ａ） 機能ブロック
ＦＢ１（Ｂ） 機能ブロック
ＦＢ２（Ｂ） 機能ブロック
ＦＢ３（Ｂ） 機能ブロック
ＦＢ１（Ｃ） 機能ブロック
ＦＢ２（Ｃ） 機能ブロック
ＦＢ３（Ｃ） 機能ブロック
ＣＴ１ 第１のコントローラ
ＣＴ２ 第２のコントローラ
ＣＤ１ 第１の組の通信デバイス
ＣＤ２ 第２の組の通信デバイス
ＣＬ１ 第１の通信回線
ＣＬ２ 第２の通信回線
ＡＤ アプリケーション・デバイス
Ｓｐａ１ アプリケーションのサブ部分
Ｓｐａ２ アプリケーションのサブ部分
ＢＴＡ ビルドタイム・アプリケーション
Ｄａａ 分散型オートメーション・アプリケーション
ＦＣ フィールドバス構成部
ＮＴ ネットワーク・ツール
ＲＥ１ 第１のランタイム環境
ＲＥ２ 第２のランタイム環境
ＰＤＭ１ 第１のプロセス・データ管理部
ＰＤＭ２ 第２のプロセス・データ管理部
ＰＩ１ 第１のプロセス・イメージ
ＰＩ２ 第２のプロセス・イメージ
ＳＡ１ 第１の同期エージェント
ＳＡ２ 第２の同期エージェント

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】