特許 7077418 シリアルデータレーン送信ネットワークを有する監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-20

(45)【発行日】2022-05-30

(54)【発明の名称】シリアルデータレーン送信ネットワークを有する監視システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 11/30 20060101AFI20220523BHJP

   G05B 19/042 20060101ALI20220523BHJP

   G06F 13/38 20060101ALI20220523BHJP

【ＦＩ】

G06F11/30 193

G05B19/042

G06F11/30 140D

G06F13/38 350

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2020550795

(86)(22)【出願日】2019-04-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-08-02

(86)【国際出願番号】 US2019025749

(87)【国際公開番号】W WO2019195530

(87)【国際公開日】2019-10-10

【審査請求日】2020-11-11

(31)【優先権主張番号】15/947,732

(32)【優先日】2018-04-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503230014

【氏名又は名称】ベントリー・ネバダ・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】特許業務法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】タート、マイケル、アラン

【審査官】川▲崎▼ 博章

(56)【参考文献】

【文献】再公表特許第２００７／１４８４６２（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５０４５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８１０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１８５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５０７１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３１２００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２１９８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２４３６２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２６１７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ １１／３０

Ｇ０５Ｂ １９／０４２

Ｇ０６Ｆ １３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

監視システムであって、
第１のバックプレーンであって、
少なくとも１つの第１のデータレーンと、
前記少なくとも１つの第１のデータレーンと並列の少なくとも１つの第２のデータレーンと、
前記少なくとも１つの第１のデータレーン及び前記少なくとも１つの第２のデータレーンと電子通信する少なくとも１つの第１のポートと、
前記少なくとも１つの第１のデータレーン及び前記少なくとも１つの第２のデータレーンと電子通信する少なくとも１つの第２のポートと、を有する、第１のバックプレーンと、
前記少なくとも１つの第１のポートに取り外し可能に連結された第１の機能回路であって、前記第１の機能回路は、センサからセンサ信号を受信するように構成されており、前記センサ信号は、機械の測定動作パラメータを特徴付け、前記第１の機能回路は、前記センサ信号に基づいて第１のデジタル信号を生成し、前記少なくとも１つの第１のデータレーンに前記第１のデジタル信号を供給するように構成されている、第１の機能回路と、
前記少なくとも１つの第２のポートに取り外し可能に連結された第２の機能回路であって、前記第２の機能回路は、前記第１のデジタル信号を前記少なくとも１つの第１のデータレーンから受信することと、前記受信した第１のデジタル信号及び所定の動作閾値に基づいて前記機械の動作状態を決定することと、前記第１のデジタル信号及び前記所定の動作閾値に基づいて第２のデジタル信号を生成することであって、前記第２のデジタル信号は、前記機械の前記動作状態を特徴付ける、ことと、前記少なくとも１つの第２のデータレーンに前記第２のデジタル信号を供給することと、を行うように構成されている、第２の機能回路と、を備える、監視システム。

【請求項2】

前記少なくとも１つの第１のデータレーン及び前記少なくとも１つの第２のデータレーンと並列の少なくとも１つの第３のデータレーンと、
前記少なくとも１つの第１のデータレーン、前記少なくとも１つの第２のデータレーン、及び前記少なくとも１つの第３のデータレーンと電子通信する少なくとも１つの第３のポートと、
前記少なくとも１つの第３のポートに取り外し可能に連結された第３の機能回路であって、前記第３の機能回路は、前記少なくとも１つの第２のデータレーンから前記第２のデジタル信号を受信し、前記機械の前記動作状態に基づいて中継器を作動させるように構成されている、第３の機能回路と、を更に備える、請求項１に記載の監視システム。

【請求項3】

前記第１の機能回路が、前記少なくとも１つの第２のデータレーンと電子通信していない、請求項１又は２に記載の監視システム。

【請求項4】

前記少なくとも１つの第１のデータレーンが、専用のデータレーンであり、前記第１の機能回路のみからデータを受信するように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項5】

前記少なくとも１つの第２のデータレーンが、専用のデータレーンであり、前記第２の機能回路のみからデータを受信するように構成されている、請求項１から４いずれか１項に記載の監視システム。

【請求項6】

前記第１の機能回路は、前記第１の機能回路が前記少なくとも１つの第１のデータレーンに前記第１のデジタル信号を供給することを可能にするように構成された第１の単方向ゲートを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項7】

前記第１の機能回路は、送信機及び受信機を含むゲート対を含み、前記送信機は、前記少なくとも１つの第３のデータレーンから第３のデジタル信号を供給するように構成されており、前記受信機は、前記少なくとも１つの第３のデータレーンから第４のデジタル信号を受信するように構成されている、請求項２に記載の監視システム。

【請求項8】

前記第２の機能回路は、送信機及び受信機を含むゲート対を含み、前記送信機は、前記少なくとも１つの第３のデータレーンに第３のデジタル信号を供給するように構成されており、前記受信機は、前記少なくとも１つの第３のデータレーンから第４のデジタル信号を受信するように構成されている、請求項２に記載の監視システム。

【請求項9】

前記第２の機能回路は、前記第２の機能回路が前記少なくとも１つの第１のデータレーンから前記第１のデジタル信号を受信することを可能にするように構成された第２の単方向ゲートを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項10】

前記少なくとも１つの第３のデータレーンが双方向シリアルデータレーンである、請求項２、７、及び８のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項11】

前記少なくとも１つの第１のデータレーンが単方向シリアルデータレーンである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項12】

前記少なくとも１つの第２のデータレーンが単方向シリアルデータレーンである、請求項１から１１のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項13】

前記少なくとも１つの第１のデータレーンが複数の第１のデータレーンを含む、請求項１から１２のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項14】

前記少なくとも１つの第２のデータレーンが複数の第２のデータレーンを含む、請求項１から１３のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項15】

前記少なくとも１つの第１のポートが、前記少なくとも１つの第２のデータレーンから電気的に分離されることにより、前記第１の機能回路と前記少なくとも１つの第２のデータレーンとの間の電子通信を阻止する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項16】

前記少なくとも１つの第３のデータレーンと電子通信する少なくとも１つの第４のポートと、
前記少なくとも１つの第４のポートに連結された第４の機能回路であって、前記第４の機能回路は、前記少なくとも１つの第３のデータレーンを介して前記第２の機能回路に第３のデジタル信号を供給するように構成されており、前記第３のデジタル信号は、更新された動作閾値を特徴付ける、第４の機能回路と、を更に備える、請求項２、７、８及び１０のいずれか１項に記載の監視システム。

【請求項17】

前記少なくとも１つの第４のポートが、前記少なくとも１つの第１のデータレーンから電気的に分離されることにより、前記第４の機能回路と前記少なくとも１つの第１のデータレーンとの間の電子通信を阻止する、請求項１６に記載の監視システム。

【請求項18】

方法であって、
監視システムの第１の機能回路から、監視システムのバックプレーンの第１のデータレーンに第１のデジタル信号を供給することであって、前記第１のデジタル信号は、機械の測定された動作パラメータを特徴付ける、ことと、
前記監視システムの第２の機能回路において、前記第１のデータレーンから前記第１のデジタル信号を受信することと、
前記受信した第１のデジタル信号及び所定の動作閾値に基づいて、前記機械の動作状態を決定することと、
前記第１のデジタル信号及び前記所定の動作閾値に基づいて、第２のデジタル信号を生成することであって、前記第２のデジタル信号は、前記機械の前記動作状態を特徴付ける、ことと、
前記バックプレーンの第２のデータレーンに前記第２のデジタル信号を供給することと、
第３の機能回路において前記第２のデータレーンから前記第２のデジタル信号を受信することと、
前記機械の前記動作状態に基づいて中継器を作動させることと、を含む、方法。

【請求項19】

前記第１の機能回路において、センサからアナログ信号を受信することであって、前記アナログ信号は、前記機械の前記測定された動作パラメータを特徴付ける、ことと、
前記アナログ信号を前記第１のデジタル信号に変換することと、を更に含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

更新された動作閾値を特徴付ける第３のデジタル信号を生成することと、
前記バックプレーンの第３のデータレーンに前記第３のデジタル信号を供給することであって、前記第３のデジタル信号は、更新された動作閾値を特徴付ける、ことと、を更に含む、請求項１８又は１９に記載の方法。

【請求項21】

前記アナログ信号が、固定レートで前記第１のデジタル信号に変換される、請求項１９に記載の方法。

【請求項22】

前記アナログ信号をフィルタリングすることを更に含む、請求項１９又は２１に記載の方法。

【請求項23】

前記機械の動作を停止するために、前記中継器の作動時に制御システムに信号を供給することを更に含む、請求項１８から２２のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年４月６日に出願された米国特許出願第１５／９４７，７３２号に対して米国特許法第１１９条（ｅ）の下で優先権の利益を主張する国際特許出願である。

【背景技術】

【0002】

炭化水素精製及び発電などの多くの産業は、機械装置の動作に、場合によっては機械装置の連続動作に大きく依存し得る。これらの環境では、１台以上の機械の故障が、修復費用による有意なコスト、並びに生産減少及び作業者に対する潜在的危害を招く恐れがある。これらのリスクを考慮すると、１つ以上の機械部品の特定の動作パラメータを監視することが一般的であり得る。動作パラメータの測定は、機械部品の機械的状態の指標を提供し、故障する前に機械部品に対する予防的メンテナンス（例えば、修理、交換など）を行うことを可能にし得る。この監視は、製造コストの低下、機器のダウンタイムの低減、信頼性の向上、及び安全性の強化など、１つ以上の長期利益をもたらし得る。

【発明の概要】

【0003】

機械の動作状態を監視するためのシステム、デバイス、及び方法が提供される。一実施形態では、少なくとも１つのデータレーンと電子通信する複数の連結要素を有するバスを含む監視システムが提供される。監視システムはまた、複数の連結要素のうちの少なくとも１つに取り外し可能に連結され得る少なくとも１つのスレーブ回路を含み得る。少なくとも１つのスレーブ回路は、少なくとも１つのデータレーンにデータを供給するように構成され得る。スレーブ回路は、スレーブ回路と少なくとも１つのデータレーンとの間の電子通信を有効にするように構成された少なくとも１つの第１のゲートを有し得る。少なくとも１つの第１のゲートは、第１の動作モードで、及び第２の動作モードで動作するように構成され得る。少なくとも１つの第１のゲートは、第１の動作モードにあるときに、スレーブ回路から少なくとも１つのデータレーンにデータが転送されることを可能にするように構成され得、少なくとも１つの第１のゲートは、第２の動作モードにあるときに、スレーブ回路から少なくとも１つのデータレーンにデータが転送されることを阻止するように構成され得る。監視システムはまた、複数の連結要素のうちの少なくとも１つに取り外し可能に連結され得るマスタ回路を含み得る。マスタ回路は、少なくとも１つのデータレーンにデータを供給するように構成され得る。マスタ回路は、第１のスケジュールを生成し、第１のスケジュールを特徴付けるデータを少なくとも１つのデータレーンに供給するように構成された第１のスケジュールコントローラを有し得る。第１のスケジュールは、少なくとも１つの第１のゲートが第１の動作モードにあるとき、及び少なくとも１つの第１のゲートが第２の動作モードにあるときを指定し得る。

【0004】

監視システムは、多数の様式で変化し得る。以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組み合わせに含まれ得る。例えば、一実施形態では、少なくとも１つのスレーブ回路は、少なくとも１つの第１のゲートと電子通信する少なくとも１つの第１のゲートコントローラを含み得る。少なくとも１つの第１のゲートコントローラは、第１のスケジュールを特徴付けるデータを受信し、第１のスケジュールを特徴付けるデータに基づいて少なくとも１つの第１のゲートの動作を制御するように構成され得る。

【0005】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのスレーブ回路は、アービトレーションの責任を負うように構成され、それによって、第２のスケジュールコントローラが、少なくとも１つの第１のゲートが第１の動作モードにあるとき、及び少なくとも１つの第１のゲートが第２の動作モードにあるときを定義する第２のスケジュールを生成することを可能にし得る、第２のスケジュールコントローラを含み得る。

【0006】

いくつかの実施形態では、マスタ回路は、マスタ回路と少なくとも１つのデータレーンとの間の電子通信を有効にするように構成され得る少なくとも１つの第２のゲートを含み得る。少なくとも１つの第２のゲートは、第３の動作モード及び第４の動作モードで動作するように構成され得る。少なくとも１つの第２のゲートは、第３の動作モードにあるときに、マスタ回路から少なくとも１つのデータレーンにデータが転送されることを可能にするように構成され得、少なくとも１つの第２のゲートは、第４の動作モードにあるときに、マスタ回路から少なくとも１つのデータレーンにデータが転送されることを阻止するように構成され得る。マスタ回路はまた、第１のスケジュールコントローラ及び少なくとも１つの第２のゲートと電子通信する少なくとも１つの第２のゲートコントローラを含み得る。少なくとも１つの第２のゲートコントローラは、第１のスケジュールを特徴付けるデータを受信し、第１のスケジュールに基づいて少なくとも１つの第２のゲートの動作を制御するように構成され得る。

【0007】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのスレーブ回路は複数のスレーブ回路を含み得る。複数のスレーブ回路のうちのそれぞれのスレーブ回路は、バスの少なくとも１つのデータレーンからデータを受信するように構成され得る。

【0008】

いくつかの実施形態では、監視システムは、少なくとも１つのスレーブ回路に電気的に連結され得るセンサを含み得る。センサは、機械の動作パラメータを測定し、測定された動作パラメータを特徴付けるデータを少なくとも１つのスレーブ回路に供給するように構成され得る。

【0009】

いくつかの実施形態では、監視システムは、マスタ回路と電子通信するセンサを含み得る。センサは、機械の動作パラメータを測定し、アナログセンサ信号をマスタ回路に供給するように構成され得る。アナログセンサ信号は、機械の測定された動作パラメータを特徴付け得る。

【0010】

いくつかの実施形態では、スレーブ回路は、機械の動作パラメータを測定する少なくとも１つのセンサから離散信号を受信し、離散信号に基づいてデジタル信号を生成し、デジタル信号を少なくとも１つのデータレーンに供給するように構成され得る。

【0011】

いくつかの実施形態では、マスタ回路は、アナログセンサ信号を受信し、アナログセンサ信号をデジタルセンサ信号に変換するように構成されたアナログ・デジタル変換器を含み得る。

【0012】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのデータレーンは、複数の並列データレーンを含み得る。

【0013】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第１のゲートは、１６レーン双方向差動送受信機を含み得る。

【0014】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第２のゲートは、１６レーン双方向差動送受信機を含み得る。

【0015】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのデータレーンは、１６個のデータレーンを含み得る。１６個のデータレーンのそれぞれは、低電圧シグナリング対であり得る。

【0016】

別の態様では、少なくとも１つの第１のタイムスライスを含む第１のフレームの第１のスケジュールを生成することを含む方法が提供される。第１のスケジュールは、少なくとも１つの第１のタイムスライス及び少なくとも１つの第１のタイムスライスが割り当てられる少なくとも１つのスレーブ回路を識別し得る。少なくとも１つのスレーブ回路は、少なくとも１つの第１のタイムスライスの間に監視システムのバスにデータパケットを提供するように構成され得る。本方法はまた、第１のスケジュールを含む第１のビーコンパケットを生成することと、第１のビーコンパケットを監視システムのバスに供給することと、少なくとも１つのスレーブ回路で第１のビーコンパケットを受信することと、を含み得る。本方法はまた、少なくとも１つのスレーブ回路に割り当てられた少なくとも１つの第１のタイムスライスに基づいて、少なくとも１つのスレーブ回路の少なくとも１つのゲートの動作を制御するための第１の命令セットを生成することを含み得る。少なくとも１つのゲートは、第１の動作モード及び第２の動作モードで動作するように構成され得る。少なくとも１つのゲートは、第１の動作モードにあるときに、少なくとも１つのスレーブ回路からバスにデータが転送されることを可能にするように構成され得、少なくとも１つのゲートは、第２の動作モードにあるときに、少なくとも１つのスレーブ回路からバスにデータが転送されることを阻止するように構成され得る。本方法はまた、少なくとも１つのスレーブ回路のゲートコントローラに第１の命令セットを提供し、それによって、少なくとも１つの第１のタイムスライスの間に、少なくとも１つのゲートを第１の動作モードで動作させるようにゲートコントローラを構成することを含み得る。

【0017】

本方法は、様々な様式で変化し得る。以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組み合わせに含まれ得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１のスケジュールは、バスに連結されたマスタ回路のスケジュールコントローラによって生成され得る。

【0018】

いくつかの実施形態では、本方法は、少なくとも１つの第１のタイムスライスの間に、少なくとも１つのスレーブ回路からバスにデータパケットを提供することを含み得る。

【0019】

いくつかの実施形態では、本方法はまた、少なくとも１つの第１のタイムスライスの間に、少なくとも１つのスレーブ回路がデータパケットをバスに提供することに失敗したことを決定することを含み得る。

【0020】

いくつかの実施形態では、本方法はまた、第１のビーコンパケットと共に受信した第１のスケジュールに基づいてビーコン応答パケットを生成することを含み得る。ビーコン応答パケットは、第２のフレームの間に、少なくとも１つの第２のタイムスライスを少なくとも１つのスレーブ回路に割り当てるための要求を含み得る。本方法はまた、監視システムのバスにビーコン応答パケットを供給することと、マスタ回路でビーコン応答パケットを受信することと、を含み得、マスタ回路は、第２のフレームの第２のスケジュールを生成するように構成される。

【0021】

いくつかの実施形態では、本方法は、ビーコン応答パケットに基づいて、第２のフレームの第２のスケジュールを生成することを含み得る。第２のフレームは、少なくとも１つの第２のタイムスライスを含み得る。第２のスケジュールは、少なくとも１つの第２のタイムスライス及び少なくとも１つの第２のタイムスライスが割り当てられる少なくとも１つのスレーブ回路を識別し得る。

【0022】

いくつかの実施形態では、本方法は、第２のスケジュールを含む第２のビーコンパケットを生成することを含み得る。本方法はまた、監視システムのバスに第２のビーコンパケットを供給することと、監視システムのバスから第２のビーコンパケットを受信することと、スレーブ回路に割り当てられた少なくとも１つの第２のタイムスライスに基づいてスレーブ回路の少なくとも１つのゲートの動作を制御するための第２の命令セットを生成することと、を含み得る。

【0023】

いくつかの実施形態において、本方法は、スレーブ回路のゲートコントローラに第２の命令セットを供給し、それによって、少なくとも１つの第２のタイムスライスの間に少なくとも１つのゲートを第１の動作モードで動作させるように、ゲートコントローラを構成することを含み得る。

【0024】

一実施形態では、システムは、バスと、バスに取り外し可能に連結されたマスタ回路と、を含み得る。マスタ回路は、バスの第１のデータレーンとインターフェースするように構成されたマネージャバスノードを含み得る。システムはまた、バスに取り外し可能に連結された複数のスレーブ回路を含み得る。複数のスレーブ回路のうちの第１のスレーブ回路は、第１のデータレーンとインターフェースするように構成された第１のスレーブバスノードを含み得る。マスタ回路は、第１の複数のタイムスライスのうちの第１のタイムスライスの間に、第１のビーコンパケットをバスにブロードキャストするように構成され得る。第１のビーコンパケットは、複数のスレーブ回路のうちの１つ以上への第１のシステムフレームの第１の複数のタイムスライスの割り当てを示す第１のシステムフレームスケジュールを含み得る。第１の複数のタイムスライスは、第１のシステムフレーム基準時間に対して時間的に配置され得る。マスタ回路はまた、第１の複数のタイムスライスのうちの第２のタイムスライスの間に、複数のスレーブ回路のうちの１つ以上から１つ以上のビーコン応答パケットを受信するように構成され得る。第１のタイムスライスは、第１のシステムフレーム基準時間に時間的に隣接し得、第２のタイムスライスは、第１のタイムスライスに時間的に隣接し得る。

【0025】

一実施形態では、第１のスレーブ回路は、第１のビーコンパケットを受信し、第１の複数のタイムスライスのうちの第３のタイムスライスの間に第１のデータレーンにデータパケットを送信するように第１のスレーブバスノードを構成するように構成され得る。第１のシステムフレームスケジュールは、第１のスレーブ回路への第３のタイムスライスの割り当てを示し得る。

【0026】

一実施形態では、マスタ回路は、第２のタイムスライスの間に受信された１つ以上のビーコン応答パケットから、有効なビーコン応答パケットのセットを決定するように更に構成され得る。マスタ回路はまた、複数のスレーブ回路のうちの１つ以上への第２のシステムフレームの第２の複数のタイムスライスの割り当てを示す第２のシステムフレームスケジュールを含む、第２のビーコンパケットを生成するように構成され得る。第２の複数のタイムスライスの割り当ては、有効なビーコン応答パケットのセット内のタイムスライス要求に基づき得る。

【0027】

一実施形態では、有効なビーコン応答パケットのセットの決定は、バスの第１のデータレーン内の１つ以上のビーコン応答パケットの送信衝突に基づき得る。別の実施形態では、第２の複数のタイムスライスは、第２のシステムフレーム基準時間に対して時間的に配置され得る。更に別の実施形態では、第１のスレーブバスノードは、第１のノードコントローラ、第１のゲートコントローラ、及び第１の複数のゲートを含み得る。第１のゲートコントローラは、第１のノードコントローラから第１のデータレーンにデータパケットを送信するように、第１の複数のゲートのうちの１つ以上のゲートを構成し得る。

【0028】

一実施形態では、マスタ回路は、第２のスレーブ回路によって第１のデータレーン上にブロードキャストされた第２のビーコン応答パケット内の第２のスレーブ回路の固有の識別に基づいて、第２の複数のタイムスライスのうちの第４のタイムスライスを複数のスレーブ回路のうちの第２のスレーブ回路に割り当て得る。別の実施形態では、マスタ回路は、第２のスレーブ回路に割り当てられた１つ以上のタイムスライスの間に第２のスレーブ回路が非アクティブであることに基づいて、第２のスレーブ回路への第４のタイムスライスの割り当てを取り消すように更に構成され得る。

【0029】

一実施形態では、第２のビーコンパケットは、第２のスレーブ回路内のスレーブ回路コントローラで実行されるアプリケーション層で生成され得る。別の実施形態では、第２のスレーブ回路は、第２のスレーブ回路クロックを含み得、第２のスレーブ回路は、第１のシステムフレーム基準時間及び第２のシステムフレーム基準時間の一方又は両方に基づいて第２のスレーブ回路クロックを同期させるように構成され得る。別の実施形態では、第１のスレーブバスノードは、第１のビーコンパケットのコピーを維持するように更に構成され得る。更に別の実施形態では、第１のタイムスライスは、デッドバンド及び使用可能なタイムスライス期間を含み得る。

【0030】

一実施形態では、マスタ回路は、使用可能なタイムスライス期間の間に第１のビーコンパケットをブロードキャストするように構成され、かつ、デッドバンドの間に第１のデータパケットのブロードキャストを阻止するように構成され得る。別の実施形態では、第１の複数のタイムスライスは、未割り当てのタイムスライス及びベストエフォートのタイムスライスのうちの一方又は両方を含み得る。マスタ回路は、未割り当ての時間の間に複数のスレーブ回路のうちの１つ以上のスレーブ回路によってブロードキャストされたデータパケットを破棄するように構成され得る。複数のスレーブ回路のうちの１つ以上のスレーブ回路は、ベストエフォートタイムスライスの間に非同期アプリケーション層イベントをブロードキャストし得る。

【0031】

一実施形態では、方法は、第１のシステムフレームスライスのうちの第１の複数の時間のうちの第１のタイムスライスの間に、第１のビーコンパケットをバスの第１のデータレーンにブロードキャストすることを含み得る。第１のビーコンパケットは、バスに連結された複数のスレーブ回路の１つ以上への第１の複数のタイムスライスの割り当てを示す、第１のシステムフレームスケジュールを含み得る。第１の複数のタイムスライスは、第１のシステムフレーム基準時間に対して時間的に配置され得る。本方法はまた、第１の複数のタイムスライスのうちの第２のタイムスライスの間に、複数のスレーブ回路のうちの１つ以上から１つ以上のビーコン応答パケットを受信することを含み得る。第１のタイムスライスは、第１のシステムフレーム基準時間に時間的に隣接し得、第２のタイムスライスは、第１のタイムスライスに時間的に隣接し得る。本方法は、複数のスレーブ回路のうちの１つ以上への第２のシステムフレームの第２の複数のタイムスライスの割り当てを示す第２のシステムフレームスケジュールを含む、第２のビーコンパケットを生成することを更に含み得る。本方法はまた、複数のスレーブ回路のうちの１つ以上に第２のビーコンパケットを提供することを含み得る。ブロードキャスト、受信、生成、及び提供は、バスに取り外し可能に連結されたマスタ回路によるものであり得、マスタ回路は、バスの第１のデータレーンとインターフェースするように構成されたマネージャバスノードを含み得る。

【0032】

一実施形態では、本方法は、第２のタイムスライスの間に受信された１つ以上のビーコン応答パケットから、有効なビーコン応答パケットのセットを決定することを更に含み得る。第２の複数のタイムスライスの割り当ては、有効なビーコン応答パケットのセット内のタイムスライス要求に基づき得る。別の実施形態では、有効なビーコン応答パケットのセットの決定は、バスの第１のデータレーン内の１つ以上のビーコン応答パケットの送信衝突に基づき得る。更に別の実施形態では、第２の複数のタイムスライスは、第２のシステムフレーム基準時間に対して時間的に配置され得る。

【0033】

一実施形態では、本方法は、複数のスレーブ回路のうちの第１のスレーブ回路によって第１のビーコンパケットを受信することを更に含み得る。第１のスレーブ回路は、第１のデータレーンとインターフェースするように構成された第１のスレーブバスノードを含み得る。本方法はまた、第１の複数のタイムスライスのうちの第３のタイムスライスの間にデータパケットを第１のデータレーンに送信するように、第１のスレーブバスノードを構成することを含み得る。第１のシステムフレームスケジュールは、第１のスレーブ回路への第３のタイムスライスの割り当てを含み得る。別の実施形態では、本方法は、第１のスレーブバスノードが第１のノードコントローラ、第１のゲートコントローラ、及び第１の複数のゲートを含み得ることを更に含み得る。更に別の実施形態では、データパケットを送信するように第１のスレーブバスノードを構成することは、第１のゲートコントローラによって、ノードコントローラから第１のデータレーンにデータパケットを送信するように、第１の複数のゲートのうちの１つ以上のゲートを構成することを含み得る。

【0034】

一実施形態では、本方法は、第２のスレーブ回路から受信したビーコン応答パケット内の第２のスレーブの固有の識別に基づいた、複数のスレーブ回路のうちの第２のスレーブ回路への第２の複数のタイムスライスのうちの第４のタイムスライスの割り当てを更に含み得る。一実施形態では、本方法は、第２のスレーブ回路に割り当てられた１つ以上のタイムスライスの間に第２のスレーブ回路が非アクティブであることに基づいて、第２のスレーブ回路への第４のタイムスライスの割り当てを取り消すことを更に含み得る。

【0035】

一実施形態では、監視システムは、少なくとも１つの第１のデータレーンを有する第１のバックプレーンを含み得る。監視システムはまた、少なくとも１つの第１のデータレーンと並列の少なくとも１つの第２のデータレーンを含み得る。監視システムはまた、少なくとも１つの第１のデータレーン及び少なくとも１つの第２のデータレーンと電子通信する少なくとも１つの第１のポートを含み得る。監視システムはまた、少なくとも１つの第１のデータレーン及び少なくとも１つの第２のデータレーンと電子通信する少なくとも１つの第２のポートを含み得る。監視システムは、少なくとも１つの第１のポートに取り外し可能に連結された第１の機能回路を更に含み得る。第１の機能回路は、センサからセンサ信号を受信するように構成され得る。センサ信号は、機械の測定された動作パラメータを特徴付け得る。機能回路は、センサ信号に基づいて第１のデジタル信号を生成し、第１のデジタル信号を少なくとも１つの第１のデータレーンに供給するように構成され得る。監視システムはまた、少なくとも１つの第２のポートに取り外し可能に連結された第２の機能回路を含み得る。第２の機能回路は、少なくとも１つの第１のデータレーンから第１のデジタル信号を受信するように構成され得る。第２の機能回路はまた、受信した第１のデジタル信号及び所定の動作閾値に基づいて、機械の動作状態を決定するように構成され得る。第２の機能回路は、第１のデジタル信号及び所定の動作閾値に基づいて、第２のデジタル信号を生成するように更に構成され得る。第２のデジタル信号は、機械の動作状態を特徴付け、第２のデジタル信号は、少なくとも１つの第２のデータレーンに供給される。

【0036】

一実施形態では、監視システムは、少なくとも１つの第１のデータレーン及び少なくとも１つの第２のデータレーンと並列の少なくとも１つの第３のデータレーンを含み得る。監視システムはまた、少なくとも１つの第１のデータレーン、少なくとも１つの第２のデータレーン、及び少なくとも１つの第３のデータレーンと電子通信する少なくとも１つの第３のポートを含み得る。監視システムはまた、少なくとも１つの第３のポートに取り外し可能に連結された第３の機能回路を含み得る。第３の機能回路は、少なくとも１つの第２のデータレーンから第２のデジタル信号を受信し、機械の動作状態に基づいて中継器を作動させるように構成され得る。

【0037】

一実施形態では、第１の機能回路は、少なくとも１つの第２のデータレーンと電子通信しない。別の実施形態では、少なくとも１つの第１のデータレーンは、専用のデータレーンであり得、第１の機能回路のみからデータを受信するように構成され得る。更に別の実施形態では、第２の機能回路は、少なくとも１つの第１のデータレーンと電子通信し得ない。

【0038】

一実施形態では、少なくとも１つの第２のデータレーンは、専用のデータレーンであり得、第２の機能回路のみからデータを受信するように構成され得る。別の実施形態では、第１の機能回路は、第１の機能回路が第１のデジタル信号を少なくとも１つの第１のデータレーンに供給することを可能にするように構成された、第１の単方向ゲートを含み得る。更に別の実施形態では、第１の機能回路は、送信機及び受信機を含み得るゲート対を含み得る。送信機は、少なくとも１つの第３のデータレーンから第３のデジタル信号を供給するように構成され得、受信機は、少なくとも１つの第３のデータレーンから第４のデジタル信号を受信するように構成され得る。

【0039】

一実施形態では、第２の機能回路は、送信機及び受信機を含むゲート対を含み得、送信機は、第３のデジタル信号を少なくとも１つの第３のデータレーンに供給するように構成され得、受信機は、少なくとも１つの第３のデータレーンから第４のデジタル信号を受信するように構成され得る。別の実施形態では、第２の機能回路は、第２の機能回路が少なくとも１つの第１のデータレーンから第１のデジタル信号を受信することを可能にするように構成された、第２の単方向ゲートを含み得る。更に別の実施形態では、少なくとも１つの第３のデータレーンは、双方向シリアルデータレーンであり得る。

【0040】

一実施形態では、少なくとも１つの第１のデータレーンは、単方向シリアルデータレーンであり得る。別の実施形態では、少なくとも１つの第２のデータレーンは、単方向シリアルデータレーンであり得る。更に別の実施形態では、少なくとも１つの第１のデータレーンは、複数の第１のデータレーンを含む。

【0041】

一実施形態では、少なくとも１つの第２のデータレーンは、複数の第２のデータレーンを含む。別の実施形態では、少なくとも１つの第１のポートは、少なくとも１つの第２のデータレーンから電気的に分離され、それによって、第１の機能回路と少なくとも１つの第２のデータレーンとの間の電子通信を阻止し得る。別の実施形態では、監視システムは、少なくとも１つの第３のデータレーンと電子通信する少なくとも１つの第４のポートと、少なくとも１つの第４のポートに連結された第４の機能回路と、を更に含み得る。第４の機能回路は、少なくとも１つの第３のデータレーンを介して第３のデジタル信号を第２の機能回路に供給するように構成され得る。第３の信号は、更新された動作閾値を特徴付け得る。

【0042】

一実施形態では、少なくとも１つの第４のポートは、少なくとも１つの第１のデータレーンから電気的に分離され、それによって、第４の機能回路と少なくとも１つの第１のデータレーンとの間の電子通信を阻止し得る。別の実施形態では、第４の機能回路は、第１のスケジュールを生成するように構成されたスケジュールコントローラを含み得る。

【0043】

一実施形態では、方法は、監視システムの第１の機能回路から監視システムのバックプレーンの第１のデータレーンに第１のデジタル信号を供給することを含み得る。第１のデジタル信号は、機械の測定された動作パラメータを特徴付け得る。本方法は、監視システムの第２の機能回路において、第１のデータレーンから第１のデジタル信号を受信することを含み得る。本方法はまた、受信した第１のデジタル信号及び所定の動作閾値に基づいて、機械の動作状態を決定することを含み得る。本方法は、第１のデジタル信号及び所定の動作閾値に基づいて、第２のデジタル信号を生成することを更に含み得、第２のデジタル信号は、機械の動作状態を特徴付ける。本方法はまた、第２のデジタル信号をバックプレーンの第２のデータレーンに供給することと、第３の機能回路において第２のデータレーンから第２のデジタル信号を受信することと、機械の動作状態に基づいて中継器を作動させることと、を含み得る。

【0044】

一実施形態では、本方法は、第１の機能回路において、センサからアナログ信号を受信することを含み得、アナログ信号は、機械の測定された動作パラメータを特徴付ける。本方法はまた、アナログ信号を第１のデジタル信号に変換することを含み得る。別の実施形態では、本方法は、更新された動作閾値を特徴付ける第３のデジタル信号を生成することと、第３のデジタル信号をバックプレーンの第３のデータレーンに供給することと、を含み得る。第３の信号は、更新された動作閾値を特徴付け得る。

【0045】

一実施形態では、アナログ信号は、第１のデジタル信号に固定レートで変換され得る。別の実施形態では、本方法は、アナログ信号をフィルタリングすることを更に含み得る。更に別の実施形態では、本方法は、中継器の作動時に機械の動作を停止させるための信号を制御システムに供給することを更に含み得る。

【0046】

機械の動作状態を監視するためのシステム、デバイス、及び方法が提供される。一実施形態では、第１のデータレーンのセット及び第１のポートのセットを有する第１のバックプレーンを含む監視システムが提供される。第１のポートのセットのうちのそれぞれのポートは、第１のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのデータレーンと電子通信し得る。監視システムは、第２のデータレーンのセット及び第２のポートのセットを有する第２のバックプレーンを含み得る。第２のポートのセットのうちのそれぞれは、第２のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのデータレーンと電子通信し得る。監視システムは、第１のポートのセットのうちの少なくとも１つに取り外し可能に連結され得る第１のブリッジ回路と、第２のポートのセットのうちの少なくとも１つに取り外し可能に連結される第２のブリッジ回路と、を更に含み得る。第２のブリッジ回路は、第１のブリッジ回路と電子通信し得る。第１のブリッジ回路は、第１のデータレーンのセットから第１のデータのセットを受信し、第１のデータのセットを第１のシリアルデータストリームに変換し、第１のシリアルデータストリームを第２のブリッジ回路に供給するように構成され、それによって、第１のデータのセットを第２のバックプレーンに供給し得る。第２のブリッジ回路は、第２のデータレーンのセットから第２のデータのセットを受信し、第２のデータのセットを第２のシリアルデータストリームに変換し、第２のシリアルデータストリームを第１のブリッジ回路に供給するように構成され、それによって、第２のデータのセットを第１のバックプレーンに供給するように構成され得る。

【0047】

監視システムは、多数の様式で変化し得る。以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組み合わせに含まれ得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１のブリッジ回路は、第１のブリッジ回路と第１のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのデータレーンとの間の電子通信を促進するように構成された、少なくとも１つの第１のゲートを含み得る。少なくとも１つの第１のゲートは、第１の動作モードで、及び第２の動作モードで動作するように構成され得る。少なくとも１つの第１のゲートは、第１の動作モードにあるときに、第１のブリッジ回路から第１のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのデータレーンにデータが転送されることを可能にするように構成され得る。少なくとも１つの第１のゲートは、第２の動作モードにあるときに、第１のブリッジ回路から第１のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのデータレーンにデータが転送されることを阻止にするように構成され得る。監視システムはまた、少なくとも１つの第１のゲートと電子通信する少なくとも１つの第１のゲートコントローラを含み得る。少なくとも１つの第１のゲートコントローラは、少なくとも１つの第１のゲートの動作を制御するように構成され得る。

【0048】

いくつかの実施形態では、第２のブリッジ回路は、第２のブリッジ回路と第２のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのデータレーンとの間の電子通信を促進するように構成された少なくとも１つの第２のゲートを含み得る、第２のブリッジ回路を含む。少なくとも１つの第２のゲートは、第３の動作モード及び第４の動作モードで動作するように構成され得る。少なくとも１つの第２のゲートは、第３の動作モードにあるときに、第２のブリッジ回路から第２のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのレーンにデータが転送されることを可能にするように構成され得る。少なくとも１つの第２のゲートは、第４の動作モードにあるときに、第２のブリッジ回路から第２のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのレーンにデータが転送されることを阻止するように構成され得る。第２のブリッジ回路はまた、少なくとも１つの第２のゲート及び少なくとも１つの第１のゲートコントローラと電子通信する少なくとも１つの第２のゲートコントローラを含み得る。少なくとも１つの第２のゲートコントローラは、少なくとも１つの第２のゲートの動作を制御するように構成され得る。

【0049】

いくつかの実施形態では、監視システムはまた、第１の機能回路のセットを含み得る。第１の機能回路のセットのうちのそれぞれの機能回路は、第１のポートのセットのうちの少なくとも１つのポートに取り外し可能に連結され得る。第１の機能回路のセットは、第１のデータのセットを第１のバックプレーンに供給し、第１のバックプレーンに供給された任意のデータを選択的に受信するように構成され得る。監視システムはまた、第２の機能回路のセットを含み得る。第２の機能回路のセットのうちのそれぞれの機能回路は、第２のポートのセットのうちの少なくとも１つのポートに取り外し可能に連結され得る。第２の機能回路のセットは、第２のデータのセットを第２のバックプレーンに供給し、第２のバックプレーンに供給された任意のデータを選択的に受信するように構成され得る。

【0050】

いくつかの実施形態では、第１の機能回路のセットは、少なくとも１つの第１の機能回路を含み得る。第１の機能回路は、少なくとも１つの第１の機能回路と第１のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つとの間の電子通信を促進するように構成された、少なくとも１つの第２のゲートを含み得る。少なくとも１つの第２のゲートは、第１の動作モード及び第２の動作モードで動作するように構成される。少なくとも１つの第２のゲートは、第１の動作モードにあるときに、少なくとも１つの第１の機能回路から第１のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのレーンにデータが転送されることを可能にするように構成され得る。少なくとも１つの第２のゲートは、第２の動作モードにあるときに、少なくとも１つの第１の機能回路から第１のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのレーンにデータが転送されることを阻止するように構成され得る。

【0051】

いくつかの実施形態では、第１のデータレーンのセットは、複数のデータレーンを含み得る。

【0052】

いくつかの実施形態では、第２のデータレーンのセットは、複数のデータレーンを含み得る。

【0053】

いくつかの実施形態では、監視センサは、第１の機能回路のセット及び第２の機能回路のセットのうちの少なくとも１つの機能回路と電子通信するセンサを含み得る。センサは、機械の動作パラメータを測定し、測定された動作パラメータを特徴付けるデータを機能回路に供給するように構成され得る。

【0054】

いくつかの実施形態では、第１の機能回路のセットは、複数の機能回路を含み得る。複数のスレーブ回路のそれぞれの機能回路は、第１のデータレーンのセットのうちの少なくとも１つのデータレーンからデータを受信するように構成され得る。

【0055】

いくつかの実施形態では、第１のバックプレーン及び第２のバックプレーンは、アクティブスイッチを含まないパッシブバックプレーンであり得る。

【0056】

別の態様では、第１の監視サブシステムの第１のバックプレーンに連結された第１のブリッジ回路において第１の識別データを受信することを含む方法が提供される。第１の識別データは、第２の監視サブシステムのハードウェアを識別する情報を特徴付け得る。本方法はまた、第２の監視サブシステムの第２のバックプレーンに連結された第２のブリッジ回路において第２の識別データを受信することを含み得る。第２の識別データは、第１の監視サブシステムのハードウェアを識別する情報を特徴付け得る。本方法は、第１の識別データ及び第２の識別データを使用して、第１の監視サブシステムが第２の監視サブシステムと互換性があることを決定することを更に含み得る。本方法はまた、第２のブリッジ回路において第１のスケジュールを受信することを含み得る。第１のスケジュールは、第１のバックプレーンと電子通信する第１の機能回路のセットの第１の通信スケジュールを特徴付け得る。本方法は、第１のブリッジ回路において第２のスケジュールを受信することを更に含み得る。第２のスケジュールは、第２のバックプレーンと電子通信する第２の機能回路のセットの第２の通信スケジュールを特徴付け得る。本方法は、第１の通信スケジュールを第２の通信スケジュールと比較することと、第１のスケジュールが第２のスケジュールと互換性があることを決定することと、を更に含み得る。本方法は、第１の信号を第１のブリッジ回路の少なくとも１つの第１のゲートに提供し、第２の信号を第２のブリッジ回路の少なくとも１つの第２のゲートに提供し、それによって、少なくとも１つの第１のゲート及び少なくとも１つの第２のゲートをアクティブにすることと、第１のバックプレーンと第２のバックプレーンとの間の電子通信を促進することと、を更に含み得る。

【0057】

本方法は、様々な様式で変化し得る。以下の特徴のうちの１つ以上が、任意の実行可能な組み合わせに含まれ得る。例えば、本方法は、第１の機能回路のセットから、第１の並列データストリームのセットを第１のバックプレーンの第１の並列データレーンのセットに供給することを含み得る。本方法はまた、第１のブリッジ回路において、第１のバックプレーンの第１の並列データレーンのセットから第１の並列データストリームのセットを受信することと、第１の並列データストリームのセットを第１のシリアルデータストリームに変換することと、第１のシリアルデータストリームを第２のブリッジ回路に供給することと、を含み得る。本方法は、第１のシリアルデータストリームを第２の並列データストリームのセットに拡張することと、第２の並列データストリームのセットを第２の並列データレーンのセットに供給することと、を更に含み得る。

【0058】

いくつかの実施形態では、本方法は、第１のブリッジ回路と第２のブリッジ回路との間の距離に基づいて、第１のシリアルデータストリームの電力を増幅することを含み得る。

【0059】

いくつかの実施形態では、本方法は、第２の機能回路のセットから第２のバックプレーンの第２の並列データレーンのセットに第３の並列データストリームを供給することを含み得る。

【0060】

いくつかの実施形態では、本方法は、第２のブリッジ回路において、第２のバックプレーンの第２の並列データレーンのセットから第３の並列データストリームのセットを受信することと、第３の並列データストリームのセットを第２のシリアルデータストリームに変換することと、第２のシリアルデータストリームを第１のブリッジ回路に供給することと、を含み得る。本方法は、第２のシリアルデータストリームを第４の並列データストリームのセットに拡張することと、第４の並列データストリームのセットを第１の並列データレーンのセットに供給することと、を更に含み得る。

【0061】

いくつかの実施形態では、本方法は、第１の機能回路のセットのうちの少なくとも１つの機能回路を使用して第３のスケジュールを生成することを含み得る。第３のスケジュールは、第１の機能回路のセットのうちのそれぞれの機能回路が、第１の並列データレーンのセットにデータを供給するときと、第２の機能回路のセットのうちのそれぞれの機能回路が、第２の並列データレーンのセットにデータを供給するときと、を決定するデータを含み得る。

【0062】

いくつかの実施形態では、第３の並列データストリームのセットは、機械の測定された動作値を特徴付けるセンサデータを含み得る。センサデータは、機械に連結されたセンサによって測定され得る。

【0063】

いくつかの実施形態では、本方法は、第１のブリッジ回路と第２のブリッジ回路との間の距離に基づいて、第２のシリアルデータストリームの電力を増幅することを含み得る。

【0064】

いくつかの実施形態では、本方法は、第１のブリッジ回路と第２のブリッジ回路との間でデータを転送するために必要とされる推定時間量を特徴付け得る推定遅延時間を決定することを含み得る。本方法はまた、第１の通信スケジュール及び第２の通信スケジュールのうちの少なくとも１つに基づいて、デッドバンド期間を決定することを含み得る。デッドバンド時間は、１つ以上のバックプレーン間の通信遅延を吸収するために利用可能な合計時間量を特徴付け得る。本方法は、第１の通信スケジュール及び第２の通信スケジュールのうちの少なくとも１つに基づいて利用可能なデッドバンド時間の量を決定することと、推定遅延時間を利用可能なデッドバンド時間の量と比較することと、を更に含み得る。

【0065】

いくつかの実施形態では、本方法は、第１のブリッジ回路において第１のネットワーク識別データを受信することを含み得る。第１のネットワーク識別データは、第１のネットワーク構成を特徴付け得る。本方法はまた、第２のブリッジ回路で第２のネットワーク識別データを受信することを含み得る。第２のネットワーク識別データは、第２のネットワーク構成を特徴付け得る。本方法は、第１のネットワーク識別データを第２のネットワーク識別データと比較することを更に含み得る。

【図面の簡単な説明】

【0066】

これら及び他の特徴は、添付図面と併せて講じられる以下の発明を実施するための形態からより容易に理解されるであろう。

【0067】

【図1A】既存の監視システムを含む動作環境の例示的な一実施形態を示すブロック図である。

【0068】

【図1B】図１Ａの監視システムのバックプレーンの例示的な一実施形態を示すブロック図である。

【0069】

【図2】機械を監視するように構成された柔軟な監視システムを含む動作環境の例示的な一実施形態を示すブロック図である。

【0070】

【図3】図２に示すスケーラブルな監視システムと共に使用され得る様々な種類の機能回路のファミリーを示す図である。

【0071】

【図4】監視システムの例示的な実施形態の一部分のブロック図である。

【0072】

【図5】２つのノードを含む機能回路の例示的な実施形態のブロック図である。

【0073】

【図6】送信機を含まない機能回路の例示的な実施形態のブロック図である。

【0074】

【図7】システムフレームの構成要素を示す図である。

【0075】

【図8】ビーコンパケットの例示的なデータ構造である。

【0076】

【図9】システムフレームスケジュールの例示的な構造である。

【0077】

【図10】ビーコン応答パケットの例示的なデータ構造である。

【0078】

【図11】マスタ回路とスレーブ回路との間の例示的な通信プロトコルである。

【0079】

【図12】動作中に監視システムのバックプレーンに供給され得るデータパケットの例示的な構造である。

【0080】

【図13】例示的な初期化プロセスを示すフロー図である。

【0081】

【図14】スレーブ回路からの通信要求に基づいてスケジュールを生成する例示的な方法を示すフロー図である。

【0082】

【図15】ビーコン応答パケットからのタイムスライス要求を処理し、スケジュール項目アレイを生成する例示的な方法を示すフロー図である。

【0083】

【図16】未使用のタイムスライスを回復するために使用され得る例示的なトラフィック監視プロセスのフロー図である。

【0084】

【図17】タイムスライスアレイ、割り当てアレイ、長さアレイ、及びカウンタアレイを含むスケジュール項目アレイの一実施例を示す。

【0085】

【図18】監視システムのスレーブ回路のノードの例示的な動作を示すフロー図である。

【0086】

【図19】監視システムのバックプレーン間の電子通信を促進するように構成され得るブリッジ回路の例示的な実施形態のブロック図である。

【0087】

【図20】ブリッジ回路を使用して連結された２つの監視サブシステムを含む監視システムの例示的な実施形態のブロック図である。

【0088】

【図21】図２０に示す監視システムのブロック図の拡大図である。

【0089】

【図22】図２０に示す監視システムの様々な構成要素間の例示的な通信を示すデータフロー図である。

【0090】

【図23】バックプレーンの互換性を決定する例示的な方法を示すフローチャートである。

【0091】

【図24】ブリッジ回路を使用して連結された２つの監視サブシステムを含む別の例示的な監視システムのブロック図である。

【0092】

【図25】ブリッジ回路を使用して連結された２つの監視サブシステムを含む別の例示的な監視システムのブロック図である。

【0093】

【図26】監視システムの機能回路間の通信を促進するために、Ｔｉｍｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ（ＴＳＮ）イーサネットプロトコルを利用する例示的な監視システムのブロック図である。

【0094】

【図27】図２７に示す監視システムの一部分の詳細図である。

【0095】

【図28】監視システムの機能回路間の通信を促進するために、ＴＳＮイーサネットプロトコルを利用する別の例示的な監視システムのブロック図である。

【0096】

【図29】機能回路間の通信を促進するために、専用データレーンを利用する監視システムの例示的な実施形態の一部分のブロック図である。

【0097】

【図30】図３０に示す監視システムの入力回路の拡大図である。

【0098】

【図31】図２９に示す監視システムのシステムインターフェース回路の拡大図である。

【0099】

【図32】図２９に示す監視システムの保護回路の拡大図である。

【0100】

【図33】図３０に示す監視システムの中継器回路の拡大図である。

【0101】

【図34】図２９に示す監視システムのゲートウェイ回路の拡大図である。

【0102】

【図35】図２９に示す監視システムの４－２０出力回路の拡大図である。

【0103】

【図36】図２９に示す監視システムの例示的なバックプレーンのブロック図である。

【0104】

【図37】図２９に示す監視システムの様々な構成要素間の例示的な通信を示すデータフロー図である。

【0105】

【図38】専用データレーンを利用する監視システムの別の例示的な実施形態のブロック図である。

【0106】

【図39】図３８に示す監視システムの入力回路及びシステムインターフェース回路の拡大図である。

【0107】

【図40】図３８に示す監視システムの保護回路の拡大図である。

【0108】

【図41】図３８に示す監視システムの中継器回路、４－２０出力回路、及び状態監視回路の拡大図である。

【0109】

【図42】図３８に示す監視システムの例示的なバックプレーンのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0110】

ここでは、本明細書に開示されるシステム、デバイス、及び方法の構造、機能、製造、及び使用の原理の全体的な理解をもたらすために、特定の例示的な実施形態を記載する。これらの実施形態の１つ以上の例が、添付の図面に示されている。

【0111】

風力タービンなどの産業監視システムは、産業システムの動作状態を監視するために使用され得る。産業監視システムは、産業システムの動作に関する有用な情報をユーザーに提供し得るが、監視システムによっては、柔軟性及び／又はスケーラビリティの点で制限される場合がある。加えて、設置のコスト及び複雑性は、低コスト及び／又は低優先度の構成要素／システムを監視することを望む一部のユーザーにとっての著しい参入障壁を生み出し得る。監視システムの柔軟性及びスケーラビリティを改善するシステム、方法、及びデバイスが提供される。一実施形態では、受動バックプレーンと、バックプレーンに連結し得る１つ以上の機能回路とを含む監視システムが提供される。機能回路のそれぞれは、バックプレーンに供給される全てのデータへのアクセスを有する。したがって、それぞれの機能回路からのリソース（例えば、計算能力）は、バックプレーンに連結された全てのアクティブな機能回路によって共有され得る。それぞれの機能回路からのリソースは共有され得るため、及び機能回路はバックプレーンに取り外し可能に連結され得るため、監視システムの性能は、個々の監視ニーズに合わせて調整及び／又はスケーリングされる。例えば、処理能力は、追加の処理回路をバックプレーンに連結することによって向上され得る。共有データ及び取り外し可能な機能回路はまた、複数のバックプレーンがブリッジを使用して連結されることを可能にする。ブリッジングは、複数のバックプレーンが共通のリソースを共有することを可能にし得、監視システムの設計及び設置時に柔軟性を提供し得る。例えば、監視サブシステムは、機能回路がセンサデータを受信し得るように、産業機器の近くにリモートに設置され得る一方、他の監視サブシステムは、より便利か、よりアクセスが簡単か、又はよりコスト効果的であり得る別の場所に設置され得る。

【0112】

産業機械を監視するためのシステム及び対応する方法の実施形態が、本明細書で論じられる。しかしながら、本開示の実施形態は、制限なく他の機械に用いることができる。

【0113】

既存の監視システムを含む動作環境１００を図１に示す。動作環境１００は、ターゲット１０２、少なくとも１つのセンサ１０４、並びにセンサ１０４、内部ネットワーク１１０ａ、及び外部ネットワーク１１０ｂと通信する監視システム１０６を含み得る。

【0114】

ターゲット１０２は、任意の機械の任意の構成要素であり得る。ターゲット１０２の例としては、とりわけ、歯車、軸受、及びシャフトが挙げられ得る。機械の例としては、ターボ機械、タービン（例えば、水力、風力）、発電機、及び往復圧縮機が挙げられ得る。

【0115】

センサ１０４は、ターゲット１０２の動作パラメータを感知し、測定された動作パラメータを表す少なくとも１つのセンサ信号１０４ｓを生成し、センサ信号１０４ｓを監視システム１０６に（例えば、フィールド配線を介して）送信するように構成され得る。一例として、センサ１０４は、プローブ、トランスデューサ、及び信号調整回路（図示せず）を含み得る。プローブは、操作パラメータの測定のためにターゲット１０２と相互作用し得る。トランスデューサは、動作パラメータの測定値を電気信号（例えば、電圧）に変換し得る。信号調整回路は、電気信号を調整及び／又は増幅して、センサ信号１０４ｓ（例えば、最小と最大との間の範囲の電圧）を生成し得る。このように、一態様では、センサ信号１０４ｓは、センサトランスデューサによって生成される直接又は生の測定値を含み得る。センサ信号１０４ｓは、アナログ信号又はデジタル信号であり得る。

【0116】

別の態様では、センサ信号１０４ｓはまた、動作パラメータの直接測定に加えて、拡張データセットを含み得る。拡張データセットは、測定される動作パラメータのタイプに依存する様々な測定変数を含み得る。一例として、ターゲット１０２は、シャフトなどの回転構成要素であり得、径方向振動は、近接センサの形態のセンサ１０４によって測定される変数であり得る。これらの状況下で、拡張データセットは、ギャップ電圧、フィルタリングされた１倍振幅、フィルタリングされた２倍振幅、フィルタリングされた１倍位相、フィルタリングされた２倍位相、非１倍振幅、及び最大シャフト変位（Ｓｍａｘ）のうちの１つ以上を含み得る。ギャップ電圧は、プローブによる電圧出力であり、ターゲット１０２とプローブの先端との間の物理的距離を表す。１倍振幅は、シャフト回転と同じ周波数を有する振動の振幅であり、２倍振幅は、シャフト回転の２倍の周波数を有する振動の振幅である。例えば、毎分１４８０回転の回転速度は、

【数1】

（Ｈｚ）の周波数に対応する。位相は、基準場所に対して所定の測定場所で測定された振動間の時間遅延である。したがって、１倍位相は、シャフト回転と同じ周波数を有する振動の位相を指し、２倍位相は、シャフト回転の２倍の周波数を有する振動の位相を指す。非１倍振幅は、１倍振幅を除く全ての振幅を指す。他の実施形態では、拡張データセットは、トランスデューサなど、センサ１０４の１つ以上の構成要素に関するメタデータを含み得る。メタデータの例としては、シリアル番号、リビジョン番号、動作温度、及び健康状態のうちの１つ以上を含み得る。

【0117】

センサ１０４の数及びタイプは、測定されることが意図される動作パラメータ（複数可）によって指示され得る。一態様では、センサ１０４は、振動、位置、速度、動きの方向、及び離心率の測定のための１つ以上の近接プローブの形態をとり得る。別の態様では、センサ１０４は、地震振動及び加速の測定のための１つ以上の加速度計の形態をとり得る。更なる態様では、センサ１０４は、温度及び圧力の測定のためのそれぞれ１つ以上の温度プローブ又は圧力プローブの形態をとり得る。上記のセンサのタイプ及び対応する動作パラメータは網羅的ではなく、センサ１０４の実施形態は、対象となる動作パラメータの測定に好適な任意のセンサ又はセンサの組み合わせを含み得ることを理解されたい。

【0118】

使用中、監視システム１０６は、受信したセンサ信号１０４ｓ及び出力監視信号１０６ｓ、１０８ｓを処理するように構成され得る。一例として、監視システム１０６は、動作パラメータ測定を特徴付ける値を決定するように構成され得る。監視システム１０６はまた、この決定値、及び／又は拡張データセットの任意の測定変数を１つ以上の対応する所定のアラーム条件とリアルタイムで比較し、アラーム状態（例えば、ＯＫ、ＯＫではない、警告、危険など）を決定し得る。例えば、ターゲット１０２が回転シャフトであり、測定された作動パラメータがシャフトの径方向振動である場合、センサ信号１０４ｓは、時間の関数としてシャフトの変位の測定値を含み得る。センサ信号１０４ｓから、監視システム１０６は、ピーク間変位からの振動振幅の値を決定し得る。

【0119】

監視システム１０６はまた、監視信号１０６ｓ、１０８ｓを内部ネットワーク１１０ａ及び／又は外部ネットワーク１１０ｂに出力するように構成され得る。出力監視信号１０６ｓ、１０８ｓは、拡張データセットの測定変数、決定値、及び決定状態のうちの１つ以上を含み得る。警告及び危険などのアラーム状態は、監視システム１０６上の物理的中継器を介して、又は監視信号１０６ｓ、１０８ｓによって外部システム１１０に通知され得る。別の態様では、監視システム１０６は、後の処理のために、センサ信号１０４ｓを追加的又は代替的に記憶し得る。

【0120】

内部ネットワーク１１０ａは、機械制御システム１１２と通信するプラントネットワークであり得る。機械制御システム１１２は、ターゲット１０２の１つ以上の動作パラメータを制御するように、動作可能な機械にコマンドを提供するように構成され得る。内部ネットワーク１１０ａはまた、構成ソフトウェア（図示せず）を実行するコンピューティングデバイス、人間－機械インターフェース（ＨＭＩ）１１４、及び／又は顧客ヒストリアン１１６などの他のシステムと通信し得る。構成ソフトウェアは、所定のアラーム条件などの構成情報を監視システム１０６に提供するために使用され得る。ＨＭＩ１１４は、機械のオペレータが測定された動作パラメータを確認し、かつ／又は機械制御システム１１２に命令を提供することを可能にする、ユーザーインターフェースデバイス（例えば、ディスプレイ）と通信する１つ以上のコンピューティングデバイスであり得る。

【0121】

そのように構成された監視システム１０６は、ターゲット１０２を含む機械の保護を促進し得る。一例として、アラーム状態の通知に応答して、機械制御システム１１２は、測定された動作パラメータにアラーム状態を変更させて移行させるように、ターゲット１０２の動作を制御するために（例えば、プログラムされた論理に従って自動的に、又はＨＭＩ１１４を使用して手動により）利用され得る。極端な状況下では、機械制御システム１１２は、機械の動作を停止して、ターゲット１０２を損傷から保護する、かつ／又は作業者を怪我から保護するために用いられ得る。ヒストリアン１１６は、監視信号１０６ｓ内に含まれる任意のデータを記憶し得る。

【0122】

外部ネットワーク１１０ｂは、診断システム１２０と通信するビジネスネットワークであり得る。診断システム１２０は、監視システム１０６から受信した監視信号１０８ｓ内に含まれる任意のデータを分析して、ターゲット１０２の不適切な動作を診断し、かつ／又はターゲット１０２の不適切な動作が発生する前にそれを予測し得る。このように、監視信号１０８ｓを外部ネットワーク１１０ｂに提供することによって、監視システム１０６は、ターゲット１０２の状態監視を促進し得る。

【0123】

監視システム１０６は、図１Ｂにより詳細に示されている。図示のように、監視システム１０６は、それに連結された異なる構成要素間の通信を可能にするように構成され得るバックプレーン１５０を含む。構成要素は、測定処理回路１５２ａ、中継出力回路１５４ａ、測定出力回路１５６ａ、構成及び診断回路１６０ａ、並びに対応するインターフェース回路１５２ｂ、１５４ｂ、１５６ｂ、１６０ｂを含み得る。インターフェース回路１５２ｂ、１５４ｂ、１５６ｂ、１６０ｂは、それらの対応する回路１５２ａ、１５４ａ、１５６ａ、１６０ａと通信するためのハードウェアインターフェースを提供し得る。個々の回路１５２ａ、１５４ａ、１５６ａ、１６０ａは、バックプレーン１５０を横切って延在する受動トレースから形成されたバス上で実行されるプロトコルを使用して、バックプレーン１５０上で選択された情報を通信し得る。

【0124】

一態様では、測定処理回路１５２ａは、インターフェース回路１５２ｂによって受信されたセンサ信号１０４ｓが測定処理回路１５２ａに直接送信されるように、インターフェース回路１５２ｂに連結され得る。すなわち、センサ信号１０４ｓは、バックプレーン１５０に送信されない。センサ信号１０４ｓは、出力ポート１６２を介してオペレータによってアクセスされ得る。複数の測定処理回路１５２ａ及びインターフェース回路１５２ｂは、センサ信号１０４ｓを受信するために１対１で存在し得る。上述のように、測定処理回路１５２ａは、受信したセンサ信号１０４ｓ内に含まれる動作パラメータ測定の１つ以上の値を決定するように構成され得る。測定処理回路１５２ａはまた、決定値及び／又は拡張データの測定変数を所定のアラーム条件とリアルタイムで比較し、ターゲット１０２の状態を決定し得る。測定処理回路１５２ａは、拡張データの測定変数、決定値、及び決定状態を表す信号をバックプレーン１５０に更に出力し得る。

【0125】

測定処理回路１５２ａはまた、機械制御システム１１２に出力するためのプロセス変数（例えば、決定値、拡張データセットの測定変数、通知アラームなど）をフォーマット化し得る。一例として、フォーマットは、約４ｍＡ～約２０ｍＡの範囲の電流（４－２０とも呼ばれる）であり得、対応するスケールと比較して、決定値及び／又は測定変数に比例する。機械制御システム１１２は、ターゲット１０２のプロセス制御にプロセス変数を利用し得る。

【0126】

測定処理回路１５２ａによって決定された状態は、中継処理回路１５４ａによってバックプレーン１５０から取得され得る。中継処理回路１５４ａは、アラームを通知するために受信したアラーム状態に基づいて作動するようにプログラムされた中継器を含み得る。一実施例では、中継器は、単一の状態に基づいて作動し得る。別の実施例では、中継器は、２つ以上の状態を組み合わせるブール演算式（例えば、ＡＮＤ又は投票）に基づいて作動し得る。中継処理回路１５４ａはまた、ターゲット１０２のプロセス制御のために、通知アラームを表す信号を機械制御システム１１２に直接出力し得る。一例として、機械制御システム１１２は、アラーム通知の受信時にターゲット１０２の動作を停止し得る。通知アラームはまた、指標を提供するために、及び／又は機械制御システム１１２、ＨＭＩ１１４、又はヒストリアン１１６のデジタル入力へと駆動するために使用され得る。

【0127】

測定出力回路１５６ａは、決定値、拡張データの測定変数、決定状態、及び通知アラームなどのデータを、内部ネットワーク１１０ａに送信するためにバックプレーン１５０から取得し得る。受信時に、取得されたデータはヒストリアン１１６によって記憶され、かつ／又はＨＭＩ１１４を使用してオペレータによって確認され得る。

【0128】

構成及び診断回路１６０ａは、内部ネットワーク１１０ａから第１の構成コマンドを受信し、第１の構成コマンドを回路１５２ａ、１５４ａ、１５６ａ、１６０ａで使用するためにバックプレーン１５０に送信し得る。第１の構成コマンドは、状態を決定する際に測定処理回路１５２ａによって使用するための１つ以上の設定点を提供し得る。第１の構成コマンドはまた、論理命令を提供し、アラーム通知のために中継出力回路１５４ａによって使用される状態を識別し得る。第１の構成コマンドは、測定出力回路１５６ａによってバックプレーン１５０から取得され、内部ネットワーク１１０ａに供給される、決定値、拡張データの測定変数、決定状態、及び／又は通知アラームなどのデータを更に識別し得る。

【0129】

構成及び診断回路１６０ａはまた、内部ネットワーク１１０ａから第２の構成コマンドを受信し得る。第２の構成コマンドは、診断システム１２０で使用するためにバックプレーン１５０から取得され、外部ネットワーク１１０ｂに送信される、決定値、拡張データの測定変数、決定状態、及び通知アラームなどのデータを識別し得る。

【0130】

ターゲット１０２の保護監視及び状態監視を促進することができるが、場合によっては、監視システム１０６などの監視システムのアーキテクチャは柔軟性を欠くことがある。一態様では、内部ネットワーク１１０ａ及び外部ネットワーク１１０ｂの両方と通信する構成及び診断回路１６０ａの配置は、第２の構成コマンドを更新するときの遅延を引き起こし得る。機械の問題を診断するとき、診断システム１２０によって受信されたデータを変更することが望ましい場合がある。しかしながら、内部ネットワーク１１０ａと通信する構成要素との間の送信は、機械制御システム１１２を無認可のアクセスから保護するために厳しく規制され得る。この規制は、構成及び診断回路１６０ａが、状態監視のために外部ネットワーク１１０ｂにデータを送信することを許可するが、第２のコマンドに対する変更を外部ネットワーク１１０ｂから構成及び診断回路１６０ａに送信することを禁止することを含み得る。代わりに、機械制御システム１１２の認可されたオペレータは、第２の構成コマンドへの任意の変更を承認し、更新された第２の調整コマンドを内部ネットワーク１１０ａから構成及び診断回路１６０ａに送信することを要求され得る。

【0131】

別の態様では、センサ信号１０４ｓを受信するインターフェース回路１５２ｂを測定処理回路１５２ａに直接連結することで、センサ信号１０４ｓのアクセスが測定処理回路１５２ａのみに制限され得る。その結果、監視システム１０６の他の回路１５４ａ、１５６ａ、１６０ａ、並びに診断システム１２０は、センサ信号１０４ｓによって送信される生の動作パラメータ測定値を利用することができない。更に、別のセンサから追加のセンサ信号を受信するために、監視システムに第２の測定処理回路（図示せず）が追加された場合、それぞれの測定処理回路は、それが受信する動作パラメータ測定値を利用することができるが、それ以外で受信される動作パラメータは利用することができない。

【0132】

更なる態様では、測定処理回路１５２ａによって機械制御システム１１２に出力されるプロセス変数が限定され得る。一般に、測定処理回路１５２ａによって受信されるセンサ信号１０４ｓごとに、様々な可能なプロセス変数（例えば、決定値及び／又は拡張データセットの測定変数）が存在し得る。一例として、径方向振動（振動振幅、ギャップ電圧、フィルタリングされた１倍振幅、フィルタリングされた２倍振幅、フィルタリングされた１倍位相、フィルタリングされた２倍位相、非１倍振幅、及びＳｍａｘ）を測定するセンサ信号１０４ｓから、測定処理回路１５２ａによって決定される８つの可能なプロセス変数が存在し得る。しかしながら、測定処理回路１５２ａは、それがセンサ信号１０４ｓを受信するセンサ１０４ごとに単一の処理変数を出力する能力を持つことができる。

【0133】

これらの制限のうちの１つ以上は、本開示の柔軟な監視システムの実施形態によって対処され得る。図２は、柔軟な監視システム２０２を含む動作環境２００の例示的な実施形態を示す。動作環境２００は、監視システム１０６が柔軟な監視システム２０２に置き換えられていることを除いて、動作環境１００と同様であり得る。柔軟な監視システム２０２は、バックプレーン２０６及び１つ以上の回路２１０を含むベース２０４を含み得る。バックプレーン２０６は、２つ以上の回路２１０と通信可能に連結し、それに連結された少なくとも１つの回路２１０からデータを受信するように構成され得る。本明細書で論じられるように、バックプレーン２０６に送信されるデータは、監視データと称され得る。一態様では、監視データは、ターゲット１０２の測定された動作パラメータ及び拡張データセットの測定変数など、センサ信号１０４ｓ内に含まれる情報を含み得る。監視データはまた、ターゲット１０２の測定された動作パラメータ及び／又は拡張データセットの測定変数に基づいて決定される、任意の値、状態、及び／又は通知アラームを含み得る。バックプレーン２０６に連結された回路２１０は、バックプレーン２０６から監視データを取得し得る。特定の実施形態では、バックプレーン２０６はパッシブであり得る。パッシブバックプレーンは、計算機能を実行する論理回路を実質的に含まないか、全く含まなくてもよい。所望のアービトレーション論理は、パッシブバックプレーンに差し込まれるか、ないしは別の方法で通信可能に連結されるドーターカード（例えば、回路２１０のうちの１つ以上）に配置され得る。

【0134】

監視システム１０６の回路１５２ａ、１５４ａ、１５６ａ、１６０ａとは対照的に、回路２１０は、柔軟な監視システム２０２の異なる所定の機能を実行するようにプログラム可能な共通のアーキテクチャを用いて設計され得る。回路２１０のうちの１つ以上によって受信されるセンサ信号１０４ｓは、バックプレーン２０６に送信され得、センサ信号１０４ｓによって表される監視データは、任意の回路２１０によってアクセスされ得る。更に、柔軟な監視システム２０２は、それぞれのベース２０４（例えば、論理バックプレーン）の個々のバックプレーン２０６から共通のバックプレーン２０６’を形成する方法で、複数のベースを通信可能に連結し得る。したがって、回路２１０は、それらが物理的に連結されるバックプレーン２０６からのみではなく、共通のバックプレーン２０６’を形成する任意のバックプレーン２０６からの監視データを取得し得る。

【0135】

特定の実施形態では、柔軟な監視システム２０２の回路２１０は、少なくとも、監視システム１０６の回路１５２ａ、１５４ａ、１５６ａ、１６０ａと同様の機能性を提供するように構成され得る。回路２１０の例示的な実施形態を図２～図３に示し、以下に詳述する。一例として、回路２１０は、入力回路２１０ｉ、処理回路２１０ｐ、出力回路２１０ｏ、及びインフラストラクチャ回路２１０ｎを含み得る。しかしながら、回路２１０は、他の機能を実行するようにプログラムされ得ることを理解されたい。したがって、柔軟な監視システム２０２は、センサ信号１０４ｓを受信し、監視信号２０６ｓ、２０８ｓを内部ネットワーク１１０ａ及び外部ネットワーク１１０ｂにそれぞれ出力するように構成され得る。以下に詳述するように、柔軟な監視システム２０２の実施形態は、機械制御システム１１２のセキュリティを損なうことなく、内部ネットワーク１１０ａ及び外部ネットワーク１１０ｂからコマンド信号２０９ｓ、２１１ｓをそれぞれ受信し得る。その結果、柔軟な監視システム２０２は、改善された柔軟性及び機能性を提供しながら、監視システム１０６の既存の展開に対する好適な代替品となり得る。

【0136】

このアーキテクチャにより、回路２１０は、１つ以上のバックプレーン２０６上で様々に組み合わされて、柔軟な監視システム２０２の異なる実装を形成し得る。柔軟な監視システム２０２の所与の実装に含まれるベース２０４、入力回路２１０ｉ、処理回路２１０ｐ、出力回路２１０ｏ、及びインフラストラクチャ回路２１０ｎの数も、互いに独立して変更され得る。いくつかの実施態様では、柔軟な監視システム２０２は、信号入力、信号出力、保護監視、状態監視、及びこれらの組み合わせを提供するように構成された回路２１０を含む、単一のベース２０４の形態であり得る。他の実施態様では、柔軟な監視システム２０２は、少なくとも２つのベース２０４の形態であり得、信号入力、信号出力、保護監視、及び状態監視の任意の組み合わせを実行するように構成された回路２１０は、少なくとも２つのベース２０４の間に分散され得る。このように、柔軟な監視システム２０２の入力能力、処理能力、及び出力能力、並びに柔軟な監視システム２０２の異なる回路２１０の物理的場所は、特定の監視用途に合わせて調整され得る。

【0137】

更に、柔軟な監視システム２０２の実装は、意図された監視用途が変化する場合に、所与のベース２０４に連結された回路２１０を修正するために、最初の展開後に修正され得る。それらの一般的なアーキテクチャを考慮すると、回路２１０は、新しい回路２１０に連結する能力を有するベース２０４に容易に追加され得る。あるいは、１つ以上の新しいベース２０４が、既存のベース２０４に通信可能に連結され、それによって、１つ以上の新しい回路２１０が新しいベース２０４のそれぞれのバックプレーン（複数可）２０６に連結されることが可能になり、柔軟な監視システム２０２の監視能力が拡張され得る。場合によっては、柔軟な監視システム２０２の１つのベース２０４から除去された回路２１０は、有益であり得る柔軟な監視システム２０２の同じ又は異なる実装の別のベース２０４に予備として保管され得るか又は再展開され得る。

【0138】

特定の実施形態では、入力回路２１０ｉは、センサ信号１０４ｓを受信し、センサ信号１０４ｓに対して信号調整を行い、調整されたセンサ信号１０４ｓをバックプレーン２０６に出力するように構成され得る。図１Ａ～図１Ｂの監視システム１０６とは対照的に、入力回路２１０ｉは、処理回路２１０ｐから分離され、それによって、柔軟な監視システム２０２の入力回路２１０ｉの数が処理回路２１０ｐの数とは独立して変更され得る。

【0139】

センサ信号１０４ｓは、異なるタイプの様々なセンサ１０４から受信され得る。センサのタイプの例としては、限定するものではないが、振動センサ、温度センサ（例えば、抵抗温度検出器又はＲＴＤ）、位置センサ、及び圧力センサが挙げられ得る。

【0140】

柔軟な監視システム２０２の実施形態は、１つ以上の入力回路２１０ｉを含み得る。図２に示すように、柔軟な監視システム２０２は、２つの入力回路２１０ｉを含む。入力回路２１０ｉのそれぞれは、対応するセンサ信号１０４ｓを受信するために、それぞれのセンサ１０４と通信し得る。一例として、１つのセンサ信号１０４ｓは、第１の機械部品の第１の動作パラメータ（例えば、第１のセンサによって取得される）の測定値を含む第１の監視データを表し得る。他のセンサ信号１０４ｓは、第２の機械部品の第２の動作パラメータの（例えば、第１のセンサとは異なる第２のセンサによって獲得された）測定値を含む第２の監視データを表し得る。特定の実施形態では、第１及び第２の機械部品は同じであり得る（例えば、ターゲット１０２）。他の実施形態では、第１及び第２の機械部品は異なり得る（例えば、ターゲット１０２及び異なるターゲット［図示せず］）。同様に、いくつかの実施形態では、第１及び第２の動作パラメータは、同じ動作パラメータであり得る。一態様では、この構成は、センサ１０４のうちの１つが故障した場合に冗長性を提供し得る。別の態様では、この構成は、所望の測定値（例えば、シャフト回転速度）が、時間（位相）で調整された２つのセンサ測定値から導出される場合に利用され得る。追加の実施形態では、第１及び第２の動作パラメータは異なり得る。２つの入力回路２１０ｉが示され、論じられているが、監視システムの他の実施形態は、より多くの又はより少ない入力回路を含み得る。

【0141】

異なるタイプのセンサ１０４は、異なる形式でセンサ信号１０４ｓを生成し得、入力回路２１０ｉは、調整されたセンサ信号をバックプレーン２０６に送信する前に、異なるセンサ信号１０４ｓに適した信号調整を実行するようにプログラムされ得る。様々なタイプの入力の例を図３に示す。一事例では、位置センサから受信されたセンサ信号１０４ｓは、位置入力回路２５０によって受信され得る。別の事例では、振動センサから受信されたセンサ信号１０４ｓは、振動入力回路２５２によって受信され得る。更なる事例では、温度センサから受信されたセンサ信号１０４ｓは、温度入力回路２５４によって受信され得る。追加の事例では、圧力センサから受信されたセンサ信号１０４ｓは、圧力入力回路２５６によって受信され得る。

【0142】

他の実施形態では、入力回路２１０ｉは、離散接点回路２６０の形態であり得る。離散接点回路２６０は、外部スイッチ又は中継器によって閉じられ得る一対の接点を含み得る。一対の接点は、機械制御システム１１２によって、又はスイッチを閉じる機械制御システム１１２のオペレータによって閉じられ得る。離散接点回路２６０は、柔軟な監視システム２０２の挙動を変更するために使用され得る。挙動変更の例としては、限定するものではないが、柔軟な監視システム２０２にアラーム判定を阻止させる、及びアラーム状態をリセットする、異なる機械動作モードが挙げられ得る。

【0143】

監視システム１０６は、離散接点を含み得るが、特異性を欠くことがある。一例として、測定システム１０６内の離散接点を閉じることによってもたらされる変化は、測定システム１０６によって生成される全てのアラームに影響を及ぼし得る。対照的に、柔軟な監視システム２０２の離散接点回路２６０は、保護処理回路２６４とは別個であり得るため、離散接点回路２６０は、アラーム判定の選択及び／又はアラーム状態のリセットのみに影響を及ぼすか、又は全てのアラームに影響を及ぼすように構成され得る。

【0144】

更なる実施形態では、入力回路２１０ｉは、デジタルデータストリーム入力回路２６２の形態であり得る。一例として、デジタルデータストリーム入力回路２６２は、アナログデータストリーム（例えば、センサ１０４から）とは対照的に、センサ１０４、機械制御システム１１２、及び／又は信頼できる第三者システムからデジタルデータストリームを受信するように構成され得る。

【0145】

処理回路２１０ｐは、バックプレーン２０６から任意のデータを取得し、取得された動作パラメータを分析し、かかる分析の結果を出力するように構成され得る。図３に示すように、処理回路２１０ｐの特定の実施形態は、保護機能を実行するように構成され得、本明細書で保護処理回路２６４と称され得る。他の実施形態では、処理回路２１０ｐは、バックプレーン２０６から選択されたデータを取得し、診断及び／又は予測機能（例えば、状態監視）を実行するために、取得された情報を診断システム１２０に送信するように構成され得、本明細書で条件処理回路２６６と称され得る。

【0146】

柔軟な監視システム２０２の所与の実装に含まれる処理回路２１０ｐ及び入力回路２１０ｉの数は、互いに独立して変更され得る。特定の実施形態では、処理回路２１０ｐは、保護監視及び／又は状態監視のために利用可能なコンピューティングリソースの量を調整するために、バックプレーン２０６に追加されてもよく、又はバックプレーンから除去されてもよい。他の実施形態では、所与の処理回路２１０ｐは、より大きい又はより小さい計算能力を有する別の処理回路２１０ｐによって置き換えられ得る。

【0147】

これらのシナリオのいずれも、特定の状況下で有益であり、所与のアプリケーションに合わせて調整され得る、及び／又は必要に応じて修正され得る計算の柔軟性を柔軟な監視システム２０２に提供し得る。一事例では、比較的重要性の低い機械が、より高いコスト圧力及びより低い処理要件を有することがある。この状況では、柔軟な監視システム２０２の実装は、コストに対して調整された処理リソースを有する処理回路２１０ｐを含み得る。別の事例では、特定の監視用途が、高い処理要件を必要とすることがある（例えば、測定されたパラメータを特徴付ける値を決定するため、監視データの出力のためなど）。この状況では、柔軟な監視システム２０２の実装は、処理リソースに対して調整された処理リソースを有する処理回路２１０ｐを含み得る。このようにして、柔軟な監視システム２０２のアーキテクチャは、意図される監視用途の優先度に応じて、異なる使用事例を適応させることができる。

【0148】

保護処理回路２６４及び条件処理回路２６６については、異なる機能を参照しながら以下に論じる。しかし、保護処理回路２６４は、条件処理回路２６６の任意の機能を実行するようにプログラムされ得る。条件処理回路２６６は、データをバックプレーン２０６に送信し、ローカルストレージを提供することを除いて、保護処理回路２６４の機能を実行するようにプログラムされ得る。条件処理回路２６６がデータをバックプレーン２０６に送信することを阻止する能力は、無認可の侵入を阻止し、内部ネットワーク１１０ａ及び機械制御システム１１２の保護を促進し得る。

【0149】

保護処理回路２６４は、保護コマンドの受信に応答して、選択された監視データをバックプレーン２０６から取得すように構成され得る。一例として、１つ以上の保護コマンドは、内部ネットワーク１１０ａから（例えば、機械制御システム１１２のオペレータから）受信された保護コマンド信号２０９ｓの形態で、保護処理回路２６４に送信され得る。選択された監視データは、バックプレーン２０６に送信される監視データの少なくとも一部分を含み得る。バックプレーンに送信された監視データは、入力回路２１０ｉ又は別の保護処理回路２６４から受信され得る。保護処理回路２６４はまた、選択された監視データを特徴付ける値を決定し、決定された値を追加の監視データとしてバックプレーン２０６に送信するように構成され得る。

【0150】

保護処理回路２６４は、決定値、バックプレーン２０６から（例えば、別の保護処理回路２６４から）取得された別の決定値、及びこれらの組み合わせと、１つ以上の所定の設定点との比較に基づいて、選択された監視データの状態を決定するように構成され得る。所定の設定点は、それぞれのアラーム条件（例えば、警告条件、危険条件など）に対応し得る。引き続き上の実施例で、決定値が径方向振動の振幅である場合、１つ以上の設定点は、警告設定点、警告設定点よりも大きい危険設定点、及びこれらの組み合わせを含み得る。特定の実施形態では、単一の設定点が用いられ得る。警告設定点及び危険設定点の使用を想定すると、径方向振動の振幅値が警告設定点未満である場合、径方向振動の振幅の状態は「ＯＫ」として決定され得る。径方向振動の振幅値が警告設定点以上である場合、径方向振動の振幅の状態は「警告」として決定され得る。径方向振動の振幅値が危険設定点よりも大きい場合、動作パラメータの状態は「危険」として決定され得る。このように、選択された監視データの状態が決定された後、保護処理回路２６４は、決定状態をバックプレーン２０６に送信し得る。条件処理回路２６６は、選択された監視データをバックプレーン２０６から取得し、取得された監視データを診断システム１２０によって使用するために外部ネットワーク１１０ｂに提供するように構成され得る。特定の実施形態では、選択された監視データは、調整コマンドの受信に応答して、条件処理回路２６６によって取得され得る。一例として、１つ以上の調整コマンドは、外部ネットワーク１１０ｂから受信され得る調整コマンド信号２１１ｓの形態で、条件処理回路２６６に送信され得る（例えば、診断システム１２０のオペレータから）。次に、診断システム１２０は、取得された監視データを利用して、状態及び／又はアラーム条件の原因を決定し得る。代替的に又は追加的に、診断システム１２０はまた、取得された監視データを用いて、状態及び／又はアラーム条件が生じる前にそれらの発生を予測し得る。更なる実施形態では、診断システム１２０は、取得された監視データを後続の分析のために記憶し得る。更なる実施形態では、診断システム１２０は、取得された監視データを分析のために別のコンピューティングデバイスに送信し得る。

【0151】

更なる実施形態では、条件処理回路２６６は、所定の状態の検出に基づいて、選択された監視データをバックプレーン２０６から取得し得る。一例として、条件処理回路２６６は、保護処理回路２６４によって生成された状態を取得し、確認して、所定の状態に一致する状態を識別し得る。識別された状態はまた、状態が決定された時間を特徴付ける状態時間を含み得る。一致を識別すると、条件処理回路２６６は、状態時間の前及び／又は後の持続時間に対する所定の状態に対応する動作パラメータ測定値を含む、選択された監視データを取得し得る。このようにして、診断システム１２０には、状態の原因を決定することに関連する動作パラメータ情報が提供され得る。所定の状態及び選択された監視データは、１つ以上の調整コマンド内に含まれ得る。

【0152】

柔軟な監視システム２０２内に存在する条件処理回路２６６の数は、入力回路２１０ｉの数とは独立して変更され得る。特定の実施形態では、条件処理回路２６６は、監視データを出力する柔軟な監視システム２０２の能力を高めるために追加され得る。一例として、柔軟な監視システム２０２内に２つ以上の条件処理回路２６６が存在する場合、それぞれ、異なる測定動作パラメータの出力の役割を担い得る。別の例では、２つ以上の条件処理回路２６６は、冗長性をもたらすために、同じ測定動作パラメータを出力し得る。それぞれは、特定の状況下で有益であり、柔軟な監視システム２０２に計算の柔軟性をもたらし得る。更なる実施例では、条件処理回路２６６は、標準的な動作を妨害することなく、カスタム分析を実施するために追加され得る（例えば、新しい分析をベータテストする場合）。

【0153】

出力回路２１０ｏは、出力コマンド（例えば、内部ネットワーク１１０ａから受信した１つ以上の保護コマンド信号２０９ｓに含まれる）の受信に応答して、バックプレーン２０６上に含まれる任意の監視データを得るように構成され得る。出力回路２１０ｏは、出力監視信号２０６ｓの形態で、取得された監視データを内部ネットワーク１１０ａに更に出力し得る。出力回路２１０ｏによって取得された監視データの例としては、限定するものではないが、動作パラメータ測定値、決定値、拡張データセットの変数、状態、及びアラームが挙げられ得る。

【0154】

引き続き図３を参照すると、出力回路２１０ｏの実施形態は、比例出力回路２７０の形態であり得る。比例出力回路２７０は、プロセス制御信号（図示せず）の形態で監視信号２０６ｓを出力するように構成され得る。プロセス制御信号は、所定のスケールと比較して、拡張されたデータセットの直接測定値又は変数などのプロセス変数に比例し得る。一例として、電流出力は４～２０ｍＡ出力であり得る。プロセス制御信号は、ターゲット１０２の動作パラメータの制御を促進するために、直接又は内部ネットワーク１１０ａ経由のいずれかによって、機械制御システム１１２に提供され得る。プロセス制御信号に含まれるプロセス変数は、保護コマンド信号２０９ｓによって指定され得る。

【0155】

更なる実施形態では、出力回路２１０ｏは、バックプレーン２０６から選択された状態データを取得し、受信されたアラーム状態に基づいて作動してアラームを通知するように構成された、１つ以上の中継器回路２７２の形態であり得る。通知アラームは、アラーム信号（図示せず）の形態で出力され得る。一実施例では、中継器は、単一の状態に基づいて作動し得る。別の実施例では、中継器は、２つ以上の状態を組み合わせる所定のブール演算式（例えば、ＡＮＤ又は投票）に基づいて作動し得る。アラーム信号は、内部ネットワーク１１０ａを介して機械制御システム１１２に、又は機械制御システム１１２に直接提供されて、ターゲット１０２の動作パラメータの制御を促進し得る。一例として、機械制御システム１１２は、アラーム信号の受信に応じて、ターゲット１０２の動作を停止し得る。中継器の作動に用いられる選択された状態データ及び論理は、保護コマンド信号２０９ｓによって指定され得る。

【0156】

他の実施形態では、出力回路２１０ｏは、少なくとも１つの通信インターフェース回路２７４の形態であり得る。通信インターフェース回路２７４は、保護コマンド信号２０９ｓの受信に応答して、選択された監視データをバックプレーン２０６から取得すように構成され得る。選択された監視データは、測定動作パラメータ、拡張データセットの測定変数、決定状態、及び決定アラームのうちの１つ以上を含み得る。取得されたデータは、機械制御システム２１２によって使用するため（例えば、プロセス制御のため）、ＨＭＩ１１４によって使用するため（例えば、オペレータへの表示）、及び／又はヒストリアン１１６によって記憶するため、１つ以上の出力監視信号２０６ｓで内部ネットワーク１１０ａに送信され得る。

【0157】

インフラストラクチャ回路２１０ｎは、柔軟な監視システム２０２が動作するために必要とされる機能を実行するように構成され得る。図３に示すように、インフラストラクチャ回路２１０ｎの実施形態は、システムインターフェース回路２７６の形態をとり得る。システムインターフェース回路２７６は、内部ネットワーク１１０ａから監視システム２２０への保護コマンド信号２０９ｓの送信のためのアクセスポイントとして機能して、保護監視に関与する回路（例えば、保護処理回路２６４、出力回路２１０ｉ）の構成を促進し得る。保護コマンド信号２０９ｓは、保護処理回路２６４及び出力回路２１０ｉのそれぞれが取得及び／又は出力する選択された監視データの識別、保護処理回路２６４に対するアラーム設定点、並びに中継器出力回路２７２による中継器の通知のための論理のうちのいずれかを任意の組み合わせで含む、１つ以上の信号を含み得る。

【0158】

監視システム１０６とは対照的に、柔軟な監視システム２０２の実施形態は、保護監視機能（例えば、システムインターフェース回路２７６）及び状態監視機能（例えば、条件処理回路２６６）を構成する回路２１０を分離し得ることを理解されたい。その結果、保護監視構成は、内部ネットワーク１１０ａ上で全体的に実行され得る一方、状態監視構成は、外部ネットワーク１１０ｂ上で全体的に実行され得る。すなわち、内部ネットワーク１１０ａは、外部ネットワーク１１０ｂに通信可能に連結されない。その結果、調整コマンド信号２１１ｓは、機械制御システム１１２の認可されたオペレータから承認を得る必要なく、条件処理回路２６６に提供され得る。

【0159】

条件処理回路２６６が外部ネットワーク１１０ｂ及びバックプレーン２０６と通信することを可能にすることに固有のサイバーセキュリティリスクを理解した上で、条件処理回路２６６は、データの取得のみのためにバックプレーン２０６との一方向性通信に制限され得る。かかる一方向性通信は、ハードウェア（例えば、データダイオード）、ファームウェア、及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって確立され得る。特定の実施形態では、この一方向性通信は、少なくともハードウェアを通じて提供される。その結果、柔軟な監視システム２０２は、条件処理回路２６６の迅速な構成を促進しながら、悪意のある行為者から安全に守られ得る。

【0160】

別の態様では、インフラストラクチャ回路２１０ｎは、電源入力回路２８０の形態をとり得る。電源入力回路２８０は、１つ以上の電源を柔軟な監視システム２０２に接続する能力を提供し得る。

【0161】

更なる態様では、インフラストラクチャ回路２１０ｎは、ブリッジ回路２８２の形態をとり得る。ブリッジ回路２８２は、２つ以上のベース２０４のバックプレーン２０６を一緒に接続する、かつそれらの間の通信のために共通のバックプレーン２０６’を形成する能力を提供し得る。

【0162】

そのように構成された回路２１０の実施形態は、１つ以上のベース２０４の間に分散された任意の組み合わせで配置されて、所望の監視能力（例えば、入力、処理、出力など）を有する柔軟な監視システムの実装を形成し得る。

【0163】

図４は、産業機器の動作パラメータを監視するように構成され得る監視システム３００の例示的な実施形態の一部分の詳細なブロック図を示す。監視システム３００は、バックプレーン３０６のポート３０８を介してバックプレーン３０６に取り外し可能に連結され得る任意の数の機能回路３１０を含み得る。バックプレーン３０６は、物理バスであるか、それを含むか、又はその一部を形成し得る。いくつかの実施形態では、バックプレーン３０６は、バックプレーン３０６を識別するために使用され得る固有のＩＤを有し得る。バックプレーン３０６は、バックプレーン３０６に連結された機能回路３１０間のマルチポイント非同期電子通信を促進するように構成された受動バックプレーン３０６であり得る。したがって、バックプレーン３０６に供給される全てのデータは、バックプレーン３０６に連結された全ての機能回路３１０によって受信され得る。図示された実施例では、バックプレーン３０６は、機能回路３１０を受信するように構成されたポート３０８と電子通信する多数のデータレーン３１２を含む。それぞれのポート３０８は、ポート３０８に連結された機能回路３１０とバックプレーン３０６のデータレーン３１２の全てとの間の電子通信を促進するように構成されている。

【0164】

図４に示すように、それぞれのデータレーンは、送信部分３１４及び受信部分３１６を含み得る。送信部分及び受信部分の端部は、送信部分３１４と受信部分３１６との間に延在する抵抗器３１８と連結され得る。抵抗器３１８は、データレーン３１２に送信されるパルス信号に関連付けられた未使用エネルギー、並びに／又はデータレーン３１２に関連付けられたインダクタンス及び静電容量効果に起因するノイズによって引き起こされ得る信号反射を阻止又は緩和するように機能し得る。それぞれのデータレーン３１２の送信部分３１４及び受信部分３１６は、それぞれのポート３０８に連結されて、機能回路３１０とデータレーン３１２との間の電子通信を促進し得る。したがって、それぞれのポート３０８は、全てのデータレーン３１２へのデータ（例えば、データパケット）の供給、及び全てのデータレーン３１２からのデータの取得を促進する。

【0165】

バックプレーン３０６に連結され得る多数の異なるタイプの機能回路３１０が存在する。例えば、機能回路３１０のうちの１つ以上は、図２～図３に関連して記載されるように、入力回路、処理回路、出力回路、及び／又はインフラストラクチャ回路であり得る。いくつかの実施形態では、それぞれの機能回路３１０は、機能回路３１０を識別するために使用され得る固有のＩＤ（例えば、ＭＡＣアドレス）を有し得る。監視システム３００は、異なる機能回路３１０をバックプレーンに取り付けることによって、ユーザーが監視システムの性能を調整することを可能にすることによって、高度な柔軟性及びスケーラビリティを提供する。例えば、処理能力は、追加の処理回路をバックプレーン３０６に連結することによって向上され得る。別の例として、監視システム３００は、監視システム３００が、産業機器を監視するために使用される追加のセンサ（例えば、センサ１０４）からセンサデータを受信し、処理し得るように、追加の入力回路をバックプレーン３０６に連結することによって拡張され得る。

【0166】

図示の例に示されるように、それぞれの機能回路３１０は、回路コントローラ３２０と、回路コントローラ３２０とバックプレーン３０６との間の電子通信を促進し、制御するように構成されたノード３２２と、を含み得る。例えば、ノード３２２は、回路コントローラ３２０からバックプレーン３０６のデータレーン３１２へのデータの供給を制御し得る。ノード３２２はまた、データレーン３１２から機能回路３１０の回路コントローラ３２０にどのデータが供給されるかを制御し得る。

【0167】

回路コントローラ３２０は、メモリ、少なくとも１つのデータプロセッサ、及び／又は本明細書に記載される動作を促進するように構成された他の回路を含み得る。回路コントローラ３２０は、機能回路３１０の所望の機能性に対応する特定の動作を実行するように構成され得る。いくつかの実施形態では、回路コントローラ３２０は、外部ソース（例えば、センサ、又はユーザーデバイス）からデータを受信し、データを処理し、データをノード３２２に提供するように構成され得る。例えば、図２～図３に関連して本明細書に記載されるように、所与の機能回路が入力回路である場合、回路コントローラ３２０は、アナログ信号をセンサから受信し、アナログ信号をデジタル信号に変換するように構成され得るアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含み得る。回路コントローラのそれぞれは、バックプレーンの全てのデータレーンから（例えば、ノード３２２を介して）データを受信し、データを処理するように構成され得る。

【0168】

いくつかの実施形態では、例えば、保護回路などの機能回路３１０の回路コントローラ３２０は、バックプレーン３０６のデータレーン３１２から（例えば、ノードを介して）任意のデータパケット（例えば、センサ測定値に対応するデータパケット）を取得し、取得されたデータパケットを分析し、バックプレーン３０６のデータレーン３１２に（例えば、ノードを介して）かかる分析の結果を提供するように構成され得る。例えば、保護回路の回路コントローラ３２０はまた、バックプレーンから受信したデータを所定のアラーム条件とリアルタイムで比較し、任意の測定動作パラメータ又は変数の状態（例えば、ＯＫ、警告、危険など）を単独で又は任意の組み合わせで決定するように構成され得る。決定状態は、その後、バックプレーン３０６のデータレーン３１２に出力され得る。状態監視回路の回路コントローラ３２０は、保護回路の回路コントローラと概ね同様に機能し得る。しかしながら、状態監視回路のノードは、以下により詳細に記載されるように、状態監視回路の回路コントローラ３２０がバックプレーン３０６のデータレーン３１２にデータを供給することを阻止し得る。

【0169】

いくつかの実施形態では、出力回路（例えば、出力回路２１０ｏ）の回路コントローラ３２０は、バックプレーン３０６のデータレーン３１２に送信される任意のデータパケットを取得し、監視信号（例えば、監視信号１０６ｓ）を任意の外部システム（例えば、外部システム１１０）に出力するように構成され得る。例としては、限定するものではないが、出力回路２１０ｉに関連して本明細書に記載されるように、直接測定値、拡張データセットの変数、及び状態、４－２０ｍＡレコーダ出力、直接測定値の電圧が挙げられ得る。いくつかの実施形態では、例えば中継器などの出力回路の回路コントローラ３２０は、バックプレーン３０６のデータレーン３１２から（例えば、ノードを介して）状態データを取得し、アラーム状態を特徴付ける受信データに基づいて作動するように構成され得る。一実施例では、中継器回路の回路コントローラ３２０は、単一の状態に基づいて作動し得る。別の実施例では、中継器回路は、２つ以上の状態を組み合わせるブール演算式（例えば、ＡＮＤ又は投票）に基づいて作動し得る。いくつかの実施形態では、作動時に、中継器回路は、監視信号（例えば、監視信号１０６ｓ）を制御システム（例えば、顧客制御システム２１２）に供給するように構成され得る。次いで、制御システムは、損傷又は故障を防止するため、監視対象の機器の動作を停止し得る。

【0170】

インフラストラクチャ回路（例えば、インフラストラクチャ回路２１０ｎ）の回路コントローラ３２０は、監視システムが機能するために必要とされる動作を実行するように構成され得る。例えば、システムインターフェース回路の回路コントローラ３２０は、任意の機能回路の構成のアクセスポイント、産業機器の保護のためのアラーム条件、及び中継器回路の作動の条件として機能し得る。いくつかの実施形態では、システムインターフェース回路の回路コントローラ３２０は、制御システム及び／又はＨＭＩ（例えば、ＨＭＩ２２０）に連結され得る。例えばプラントオペレータなどの信頼できるユーザーは、制御システム及び／又はＨＭＩを介してシステムインターフェース回路の回路コントローラ３２０に構成データを提供し得、システムインターフェース回路は、構成データを特徴付けるデータパケットをバックプレーン３０６のデータレーン３１２に提供し得る。

【0171】

本明細書に記載されるように、回路コントローラ３２０は、ノード３２２にデータを提供するように構成され得るが、回路コントローラは、データレーン３１２へのデータ供給の直接制御を有さない。機能回路３１０のノード３２２は、回路コントローラ３２０とデータレーン３１２との間のデータフローを制御し得る。それぞれのノード３２２は、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、並びにゲート対３２８のアレイを含み得る。ゲート対３２８は、機能回路３１０とバックプレーン３０６のデータレーン３１２との間の電子通信を促進するように構成され得る。それぞれのゲートコントローラ３２６は、対応する機能回路３１０の送信機３３０及び受信機３３２の動作を制御し、それによって機能回路３１０とバックプレーン３０６のデータレーン３１２との間のデータフローを制御するように構成され得る。送信機３３０及び受信機３３２は、ゲートと称され得る。送信機３３０及び受信機３３２については、以下により詳細に記載する。

【0172】

ノードコントローラ３２４は、メモリ、少なくとも１つのデータプロセッサ、及び／又は本明細書に記載される動作を促進するように構成された他の回路を含み得る。それぞれのノードコントローラ３２４は、対応する機能回路３１０の回路コントローラ３２０、ゲートコントローラ３２６と電子通信し得る。ノードコントローラ３２４は、回路コントローラ３２０と、ゲートコントローラ３２６並びに／又は送信機３３０及び受信機３３２との間のインターフェースとして機能し得る。例えば、ノードコントローラ３２４は、例えば、パケットフィルタリング技術を使用して、どのデータがデータレーン３１２から回路コントローラ３２０に転送されるかを制御するように構成され得る。一例として、例えば保護回路などの機能回路３１０の回路コントローラ３２０は、ノードコントローラ３２４に信号を送信して、バックプレーン３０６から特定のデータを提供するようにノードコントローラに指示し得る。ノードコントローラ３２４は、バックプレーン３０６のデータレーン３１２を監視し、所望のデータパケットを識別し、データパケット及び／又はデータパケットに対応するデータを処理のために回路コントローラ３２０に供給し得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ３２４は、バックプレーンに供給されたデータパケットと共に提供される情報を使用して、回路コントローラ３２０に提供する関連データを識別し得る。例えば、ノードコントローラは、ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス、ＴＣＰ／ＩＰヘッダ、ＵＤＰ／ＩＰヘッダ、メッセージヘッダ、オブジェクトヘッダ、ソース情報、宛先情報、及び／又はデータパケットのコンテンツを使用して、回路コントローラ３２０に提供するデータパケットを識別し得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ３２４は、データをバックプレーン３０６のデータレーン３１２に供給するため、回路コントローラ３２０から信号を受信し、信号をビットに符号化し、符号化ビットに対応する信号（例えば、データパケット）をゲートコントローラ３２６に供給するように構成され得る。ノードコントローラ３２４はまた、送信機３３０及び受信機３３２の動作を制御するために使用され得るスケジュールのコピーを記憶し得る。

【0173】

ゲートコントローラ３２６は、メモリ、少なくとも１つのデータプロセッサ、及び／又は本明細書に記載されるような動作を促進するように構成された他の回路を含み得る。それぞれのゲートコントローラ３２６は、対応する機能回路３１０の送信機３３０、受信機３３２、及びノードコントローラ３２４と電子通信し得る。それぞれのゲートコントローラ３２６は、対応する機能回路３１０の送信機３３０及び受信機３３２の動作を制御し、それによって機能回路３１０とバックプレーン３０６のデータレーン３１２との間のデータフローを制御するように構成され得る。例えば、ゲートコントローラ３２６は、ゲート対３２８の動作モードを制御し得る。いくつかの実施形態では、ゲートコントローラ３２６は、ノードコントローラ３２４によって提供される所定のスケジュール及び／又は命令に基づいて、送信機３３０及び受信機３３２の動作モードを制御するように構成され得る。一例として、ゲートコントローラ３２６は、ノードコントローラ３２４からデータを受信し、データを記憶し、スケジュール時間でデータレーン３１２にデータを供給するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ゲートコントローラ３２６は、ノードコントローラ３２４からスケジュールを受信し得る。スケジュール、並びに送信機３３０及び受信機３３２の動作モードについては、以下により詳細に記載する。いくつかの実施形態では、それぞれのデータレーン３１２は、様々な機能回路３１０がその特定のデータレーン３１２にデータパケットを供給し得るときを定義する、対応するスケジュールを有し得る。

【0174】

図示の例に示されるように、ゲート対３２８は、ポート３０８を介して個々のデータレーン３１２に電気的に連結され得る。いくつかの実施形態では、それぞれのゲート対３２８は、送信機３３０及び受信機３３２を含む半二重送受信機であり得る。送信機及び受信機はゲートと称され得る。それぞれのゲート対３２８のそれぞれの送信機及び受信機は、対応するデータレーン３１２の受信部分３１６及び送信部分３１４にそれぞれ電気的に連結され得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、送信機３３０、及び／又は受信機３３２は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であり得る。

【0175】

送信機は、データパケットに対応する信号をバックプレーンのデータレーンに送信することを促進するように構成され得る。それぞれの送信機は、第１及び第２の動作モードを有し得る。第１の動作モードにあるとき、送信機は、データ（例えば、データパケット）が機能回路３１０からバックプレーン３０６のデータレーン３１２に転送されることを可能にするように構成される。いくつかの実施形態では、ゲートコントローラ３２６は、第１の動作モードで動作するように設定するための制御信号を送信機に供給し得る。一例として、制御信号は、送信機に供給される電気信号であり得る。別の例として、制御信号は、送信機に供給される電気信号の電圧及び／又は電流の変化であり得る。第２の動作モードにあるとき、送信機は、データ（例えば、データパケット）が機能回路３１０からバックプレーン３０６のデータレーン３１２に転送されることを阻止するように構成される。例えば、第２の動作モードにあるとき、送信機は、ポート３０８から、及びバックプレーン３０６の対応するデータレーン３１２から論理的に切断され得る。第２の動作モードにあるとき、送信機は、信号がバックプレーン３０６のデータレーン３１２に供給されることを阻止するために、高インピーダンスを有し得る。例えば、ゲートコントローラ３２６は、送信機が高インピーダンスを有するように送信機に制御信号を供給し、それによって送信機がデータパケットをデータレーン３１２に供給することを阻止し得る。別の例として、ゲートコントローラ３２６は、送信機３３０に電気信号を供給することを停止し、それによって送信機３３０を高インピーダンスの状態にし得る。それぞれの送信機の動作モードは、機能回路３１０のゲートコントローラ３２６によって独立して制御され得る。

【0176】

受信機は、バックプレーン３０６のデータレーン３１２からデータパケットに対応する信号を受信することを促進し得る。いくつかの実施形態では、受信機は、バックプレーンから回路コントローラ３２０に供給される信号を修正及び／又は制御するように構成され得る。例えば、受信機は、バックプレーン３０６のデータレーン３１２から信号を受信し、信号を増幅し、信号を回路コントローラ３２０に（例えば、ゲートコントローラ３２６及び／又はノードコントローラ３２４を介して）提供し得る。

【0177】

いくつかの実施形態では、受信機はまた、第１及び第２の動作モードを有し得る。第１の動作モードにあるとき、受信機は、データ（例えば、データパケット）が、取り付けられたデータレーン３１２からノードコントローラ３２４及び／又は回路コントローラ３２０に転送されることを可能にするように構成され得る。第２の動作モードにあるとき、受信機は、データ（例えば、データパケット）が、取り付けられたデータレーン３１２からノードコントローラ３２４及び／又は回路コントローラ３２０に転送されることを阻止するように構成され得る。一例として、ゲート対３２８が半二重送受信機である場合、送信機が第１の動作モードにあるとき、受信機は第２の動作モードにある。いくつかの実施形態では、送信機が第１の動作モードに切り替わると、送信機は制御信号を受信機に供給して、受信機を第２の動作モードに切り替え得る。逆に、送信機が第２の動作モードにあるとき、受信機は第１の動作モードにある。一例として、送信機が第２の動作モードに切り替わると、送信機は受信機への制御信号の供給を停止し、それによって受信機を第１の動作モードに切り替え得る。

【0178】

いくつかの実施形態では、受信機の動作モードは、ゲート対３２８の対応する送信機とは独立して制御され得る。例えば、ゲートコントローラ３２６は、受信機に制御信号を供給して、受信機を第２の動作モードにし得る。定期的に所定の時間で、ゲートコントローラ３２６は、受信機への制御信号の供給を停止し、それによって、第１の動作モードに切り替わるように受信機を切り替え得る。

【0179】

機能回路３１０のそれぞれの間の通信を効果的に管理するために、通信スケジュールが作製され、機能回路３１０間に配布され得る。例示的な実施形態では、機能回路３１０のうちの１つの少なくとも１つのノード３２２は、ノードコントローラ３２４の一部であり得る、及び／又はノードコントローラ３２４と電子通信し得るスケジュールコントローラ３３４を含み得る。スケジュールコントローラ３３４は、メモリ、少なくとも１つのデータプロセッサ、及び／又は本明細書に記載されるような動作を促進するように構成された他の回路を含み得る。スケジュールコントローラは、送信機及び／又は受信機のそれぞれが第１又は第２の動作モードにあるときを定義し得るスケジュールを生成するように構成され得る。したがって、スケジュールは、それぞれの機能回路３１０がバックプレーン３０６のそれぞれのデータレーン３１２にデータを供給し得るときを決定する。送信機３３０及び受信機３３２の動作モードを制御することは、ゲーティングと称され得る。それぞれのスケジュールは、所定の時間量に対応するフレームを含み得る。フレームは、いくつかのタイムスライスに分割され得る。それぞれのタイムスライスは、所与の機能回路３１０に割り当てられ、それによって、機能回路３１０が、割り当てられたタイムスライスの間にデータレーン３１２にデータを供給することを可能にし得る。スケジュール生成は、アービトレーションとも称され得る。スケジュールを生成し、スケジュールをデータレーン３１２に供給することができる機能回路３１０は、アービトレーション可能な機能回路と称され得る。スケジュールの生成を制御する機能回路３１０は、マスタ回路と称され得る。マスタ回路のノード３２２は、マスタノード、又はマネージャノードと称され得る。バックプレーン３０６に連結された他の機能回路３１０は、スレーブ回路と称され得る。マスタ回路は、バックプレーン３０６に連結された全ての他の機能回路（例えば、スレーブ回路）とマスタ／スレーブ関係にあり得る。スレーブ回路のノード３２２は、スレーブノードと称され得る。

【0180】

いくつかの実施形態では、ゲーティングは、監視システム３００の機能回路３１０間で自律的にアービトレートされ得る。例えば、初期システム起動時に、機能回路３１０は、マスタ回路の存在を示すビーコンパケットを受信するために、所定の期間待機し得る。所定の期間後に、機能回路３１０がビーコンパケットを受信しない場合、アービトレーション可能な機能回路３１０は、それ（アービトレーション可能な機能回路３１０が）がアービトレーションの責任を負うことを示すビーコンパケットをデータレーン３１２に供給し、それによってマスタ回路になり得る。

【0181】

スケジュールを生成するために、マスタ回路のスケジュールコントローラ３３４は、メモリ内のスケジュールレコードを開始し得る。次いで、スケジュールコントローラ３３４は、ビーコンパケットをバックプレーン３０６のデータレーン３１２に供給する信号をノードコントローラ３２４に提供し得る。ビーコンパケットは、現在のフレームの監視システム３００（例えば、固有のＩＤ）のスケジュールの情報を含み得る。ビーコンパケットはまた、スレーブ回路のそれぞれが、内部クロックをマスタ回路のものと同期させるために使用し得る時間同期情報を含み得る。時間同期は、機能回路３１０が、所定のスケジュール時間で共有データレーン３１２を介して効果的に通信することを可能にし得る。ビーコン信号はまた、スレーブ回路をトリガして、続くフレーム内のタイムスライスを要求し得る。それぞれのスレーブ回路は、データレーン３１２にビーコン応答パケットを供給して、バックプレーン３０６にデータを供給するための特定のタイムスライスを要求し得る。例えば、ノードコントローラ３２４は、回路コントローラ３２０から受信した要求に基づいて、タイムスライスを要求するためにビーコンパケットを生成し得る。

【0182】

マスタ回路のスケジュールコントローラ３３４は、要求を受信し得、様々なノード３２２及び／又は機能回路３１０にタイムスライスを割り当て、それによってスケジュールを生成し得る。スケジュールコントローラ３３４は、スケジュールをノードコントローラ３２４に供給し得、ノードコントローラ３２４は、スケジュールをゲートコントローラ３２６に提供し得る。ゲートコントローラ３２６は、ビーコンタイムスライスと称され得る所定のタイムスライスにおいて、送信機を介してバックプレーン３０６のデータレーン３１２にスケジュールを供給し得る。それぞれのスレーブ回路は、バックプレーン３０６からスケジュールを受信し、スケジュールを実装し得る。例えば、それぞれの機能回路３１０のゲートコントローラ３２６は、スケジュールを受信し得、スケジュール内で定義された内容に基づいて送信機３３０及び受信機３３２の動作モードを制御することによってスケジュールを施行し得る。

【0183】

いくつかの実施形態では、それぞれのノード３２２のゲートコントローラ３２６は、その特定のノード３２２に割り当てられていないタイムスライスの間に、データレーン３１２から送信機を論理的に切断し得る。このようにして、スレーブ回路の回路コントローラ３２０は、スケジュール内の特定のタイムスライスを要求し得るが、回路コントローラ３２０は、機能回路３１０の送信機３３０及び受信機３３２に対する直接制御を有さない。そのため、回路コントローラ３２０は、データがデータレーン３１２に供給され得るときに対する直接制御を有さない。したがって、機能回路が、例えば偶発的又は意図的な破損により、無効データを送信している場合、機能回路３１０は、その特定の機能回路３１０に対してスケジュールされているタイムスライスのみを破損させる。

【0184】

通常動作中、所与の機能回路３１０のゲートコントローラ３２６は、その特定の機能回路３１０に割り当てられたタイムスライスの間、第１の動作モードの全ての送信機３３０を動作させ得る。割り当てられたタイムスライスの間、ゲートコントローラ３２６は、データレーンの全てに同時にデータを提供し得る。例えば、バックプレーン３０６が１６個のデータレーンを含む場合、ゲートコントローラ３２６は、送信機３３０を介して１ビットの情報をそれぞれのデータレーンに同時に送信することによって、２バイトの情報を送信し得る。

【0185】

いくつかの実施形態では、マスタ回路がバックプレーンから無効化又は除去された場合、スレーブ回路のうちの１つ以上がアービトレーションの責任を負うように構成され得る。例えば、スレーブ回路がフレームの開始時にビーコン信号を受信しない場合、アービトレーション可能なスレーブ回路は、それ（アービトレーション可能なスレーブ回路）がアービトレーションの責任を負うことを示すビーコンパケットをデータレーン３１２に供給し、それによってマスタ回路になるまで、一定期間待機し得る。スケジュールを生成する方法、及びマスタ回路とスレーブ回路との間の通信については、以下により詳細に記載する。

【0186】

アービトレーションは、複数の機能回路３１０によって実行され得、ゲーティングは、バックプレーン３０６上の集中ソースではなく、それぞれの機能回路３１０のノード３２２によって管理され得るため、監視システム３００は、単一障害点なしに機能回路３１０間の堅牢な通信を提供する。アービトレーションの方法については、以下により詳細に論じる。

【0187】

機能回路３１０は、様々な様式で変化し得る。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上の機能回路は、冗長性のために複数のノードを含み得る。図５は、図４に示す機能回路３１０と概ね同様であり得るが、一次ノード３２２及び二次ノード３２３を含む機能回路３１０ａの例を示す。機能回路３１０ａは、ノード３２２、３２３のノードコントローラ３２４と電子通信し得る回路コントローラ３２０を含み得る。一次ノード３２２及び二次ノード３２３は、ノードコントローラ３２４、スケジュールコントローラ３３４、ゲートコントローラ３２６、及びそれぞれ送信機及び受信機であり得る送信機３３０及び受信機３３２を含み得るゲート対３２８を含み得る。機能回路３１０ａは、バックプレーン（例えば、バックプレーン３０６）のポート（例えば、ポート３０８）に連結され得、図４に示す機能回路３１０に関して上述したように機能し得る。しかしながら、この場合、動作中、一次ノード３２２及び二次ノード３２３の一方が動作可能である間に、一次ノード３２２及び二次ノード３２３の他方は無効にされ得る。動作可能なノード３２２、３２３が故障した場合、機能回路３１０ａがバックプレーンのデータレーンにデータを送信し、かつそこからデータを受信し得ることを確実にするために、他のノード３２２、３２３が起動され得る。いくつかの実施形態では、バックプレーンのポートは、個々のノードの対応するゲート対３２８をバックプレーンの同じデータレーンに連結し、それによって、一次ノード３２２が故障した場合に、二次ノード３２３へのシームレスな遷移を可能にし得る。

【0188】

いくつかの実施形態では、監視システムは、データをバックプレーンのデータレーンに供給することが阻止され得る機能回路を含み得る。一例として、例えば状態監視回路などの機能回路は、バックプレーンのデータレーンからデータを受信するように構成され得るが、データをバックプレーンのデータレーンに供給することを阻止され得る。図６は、バックプレーンのデータレーンから信号を受信するように構成されているが、バックプレーンのデータレーンに信号を供給することを阻止されている機能回路３１０ｂの例を示す。図示の例に示されるように、機能回路は、回路コントローラ３２０と、回路コントローラ３２０とバックプレーンのデータレーンとの間の通信を促進するように構成されたノード３２５と、を含む。ノード３２５は、バックプレーンのデータレーンから信号を受信し得るように、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、受信機３３２を含むが、送信機３３０を含まず、それによって、機能回路３１０ｂがバックプレーンのデータレーンに信号を供給することを阻止する。

【0189】

いくつかの実施形態では、機能回路３１０ｂは、信頼できない、すなわち外部のユーザーが、バックプレーンからの情報を閲覧し、回路コントローラ３２０と相互作用することを可能にし得る。このようなユーザーの例は、リモートメンテナンスエンジニアなどであり得る。一例として、ユーザーは、トラブルシューティングの目的のため、データレーンからの特定の情報（例えば、センサデータ）を要求するためのデータを回路コントローラ３２０に供給し得る。回路コントローラ３２０は、要求をノードコントローラ３２４に供給し得、ノードコントローラ３２４は、所望のデータがデータレーンから回路コントローラ３２０に送信されることを可能にし得る。ユーザーは、データを確認し、プラントオペレータのトラブルシューティングを支援し得るが、バックプレーンのデータレーンにいずれのデータも供給することはできない。したがって、ユーザーは、機能回路３１０ｂを用いる監視システムへのいずれの変更も行うことはできない。ユーザーは、信頼できるユーザーとして、監視システムへの変更を行うことができるプラントオペレータに情報を中継することのみが可能である。

【0190】

それぞれの回路モジュールが通信し得るときを制御することにより、高度な同期及び決定論を提供することができ、バス内の集中スイッチングを行わずに機能回路間の通信を促進することができる。機能回路のそれぞれが情報を互いに通信することを可能にする１つ以上のバスと共に、通信スケジュールを生成し得る機能回路を利用することにより、監視システム３００は、産業機器を監視するためのモジュール式の柔軟かつスケーラブルな解決策を提供する。

【0191】

従来の監視システムは、柔軟性及びスケーラビリティの点で制限される場合がある。加えて、設置のコスト及び複雑性は、低コスト及び／又は低優先度の構成要素／システムを監視することを望むユーザーにとっての著しい参入障壁を生み出し得る。バックプレーンに取り外し可能に連結され得る機能回路を利用することにより、本明細書に記載される監視システムの性能は、個々の監視ニーズに適合するように調整及び／又はスケーリングされ得る。例えば、処理能力は、追加の処理回路をバックプレーンに連結することによって向上され得る。別の例として、監視システムは、監視システムが、追加のセンサからセンサデータを受信し、処理し得るように、追加の入力回路をバックプレーンに連結することによって拡張され得る。更に、マスタ回路でスケジュールを生成し、スレーブ回路で通信をゲーティングすることによって、監視システムは、堅牢な通信を提供することができ、かつ／又は、通信に集中スイッチングを使用するシステムに関連付けられた集中故障点を排除することができる。

【0192】

機能回路は、バス内の１つ以上のデータレーンを介して信号を送受信し得るため、スケジュールに基づいてデータをブロードキャストする機能回路（例えば、機能回路３１０）を構成することが望ましい場合がある。そうすることにより、複数の機能回路が同時にブロードキャストすることを阻止し、その結果、異なる機能回路によってブロードキャストされるデータパケット間の衝突を低減することができる。図１１は、監視システムの機能回路間の通信の例示的な時間シーケンスを示す。監視システム時間は、機能回路通信がシステムフレームスケジュールに基づいて実行され得るシステムフレームに分割され得る。

【0193】

図７に示すように、システム時間４０２は、システムフレーム４０４Ａ～Ｎに分割され得る。システムフレーム４０４Ａは、開始時間４０６と終了時間４０８との間など、一定期間に及び得る。システムフレームは、時間的に連続し得る複数のタイムスライス４１０Ａ～４１０Ｎに分割され得る。第１のタイムスライス４１０Ａは、システムフレームの基準時間として使用され得る開始時間４０６に開始し得る。第２のタイムスライス４１０Ｂは、第１のタイムスライス４１０Ａに時間的に隣接し得る。第１のタイムスライス４１０Ａは、ビーコンタイムスライスと称され得る。第２のタイムスライス４１０Ｂは、ビーコン応答タイムスライスと称され得る。共に、タイムスライス４１０Ａ及び４１０Ｂは、バスのデータレーンを介したデータ通信のためのタイムスライスを割り当てるためにマスタ回路がスレーブ回路と相互作用し得るアービトレーション期間４１１を構成し得る。残りのタイムスライス４１０Ｃ～４１０Ｎは、スレーブ回路がバスのデータレーン上にデータパケットをブロードキャストし得るデータ通信期間を構成し得る。

【0194】

アービトレーション期間４１１の第１のタイムスライス４１０Ａの間、マスタ回路は、マスタ回路が通信可能に連結されるバスのデータレーン上にビーコンパケットをブロードキャストし得る。ビーコンパケットは、データレーンに通信可能に連結されたスレーブ回路（例えば、スレーブ回路のノードコントローラ）によって受信され得る。ビーコンパケットは、データ通信期間（例えば、タイムスライス４１０Ｃ～４１０Ｎ）のタイムスライスを監視システムのスレーブ回路に割り当てる、システムフレーム４０４Ａのシステムフレームスケジュールを含み得る。システムフレームは、フレームとも称され得る。

【0195】

アービトレーション期間４１１の第２のタイムスライス４１０Ｂの間、１つ以上のスレーブ回路は、バスのデータレーン上にビーコン応答パケットをブロードキャストし得る。一例として、ノードコントローラ（例えば、ノードコントローラ３２４）は、ビーコン応答パケットを生成し、送信機（例えば、送信機３３０）を介してビーコン応答パケットをデータレーンに供給し得る。マスタ回路は、スレーブ回路からビーコン応答パケットを受信し得る。ビーコン応答パケットは、タイムスライス割り当ての要求を含み得る。マスタ回路は、スレーブ回路からのビーコン応答パケット内の要求に基づいたタイムスライス割り当てを含み得る将来のシステムフレーム（例えば、システムフレーム４０４Ｂ～Ｎ）のスケジュールを生成し得る。

【0196】

データ通信期間（例えば、４１０Ｃ～４１０Ｎ）の間、スレーブ回路は、バスのデータレーン上にデータパケットをブロードキャストし得る。スレーブ回路は、アービトレーション期間４１１の間にマスタ回路によってブロードキャストされたビーコンパケットを受信し得、ビーコンパケットのシステムフレームスケジュール内でスレーブ回路に割り当てられたタイムスライスの間にデータパケットをブロードキャストし得る。

【0197】

例えば、スレーブ回路内のゲートコントローラは、スレーブ回路に割り当てられたタイムスライスの間にデータパケットを送信するように、スレーブバスノードを構成し得る。これは、送信機が、データパケットがスレーブ回路からバス内の１つ以上のデータレーンに転送されることを可能にする第１の動作モードで、スレーブバスノード内の１つ以上の送信機を動作させることによって実行され得る。

【0198】

タイムスライス４１０Ｇの拡大図に示すように、それぞれのタイムスライス４１０Ａ～４１０Ｎは、デッドバンド期間４２４の前に時間的に位置する使用可能なタイムスライス期間４２０を含み得る。スレーブ回路は、割り当てられたタイムスライスの使用可能なタイムスライス期間の間にデータパケットを送信するように構成され得る。一例として、使用可能なタイムスライス期間４２０は、プリアンブル４２６、ヘッダ４２８、４３０、４３２、データペイロード４３４、巡回冗長検査（ＣＲＣ）４３６、及びパケット間ギャップ４３８を含むデータパケットを送信するために使用され得る。一例として、ヘッダ４２８、４３０、４３２は、それぞれ、イーサネットヘッダ、ＩＰヘッダ、及びＵＤＰヘッダであり得る。いくつかの実施形態では、プリアンブル４２６は８バイトであり得、データペイロード４３４は１４７６バイトであり得、ＣＲＣ４３６は４バイトであり得、パケット間ギャップ４３８は１２バイトであり得る。更に、いくつかの実施形態では、ヘッダ４２８、４３０、４３２は、それぞれ、１４、２０、及び４バイトであり得る。プリアンブル１２６、データペイロード１３４、ＣＲＣ４３６、及びパケット間ギャップ４３８、及びヘッダ４２８、４３０、４３２のサイズに対応する情報は、ビーコンパケットが提供されるスケジュール内に配布され得る。使用可能なタイムスライス期間の間に送信され得るデータパケットの様々な部分のサイズは、変更可能である。同様に、使用可能なタイムスライス期間４２０の持続時間は変更可能である。例えば、使用可能なタイムスライス期間４２０の持続時間は、スレーブ回路によってブロードキャストされ得る最大許容データパケット及び／又はデータが機能回路から転送され得るレートに基づいて決定され得る。使用可能なタイムスライス期間４２０の持続時間は、データパケットをバックプレーンに転送するのに必要な時間の量と少なくとも同じ長さであり得る。一例として、データパケットは、約５６～６５５３５バイトの範囲であり得る。別の例として、タイムスライスは、約２５００～１３４９６ナノ秒（ｎｓ）の範囲の持続時間を有する。

【0199】

スレーブ回路は、デッドバンド期間４２４の間、いずれのデータパケットも送信することができない。それぞれのタイムスライス４１０Ａ～４１０Ｎの最後のデッドバンド期間４２４は、バックプレーン（例えば、バックプレーン３０６）の通信データレーン内の機能回路からのデータ供給間のシームレスな遷移を促進し得る。例えば、デッドバンド期間４２４は、機能回路間の時間同期における不正確さに起因するデータ送信タイミング誤差を緩和するように、並びにブリッジされたバックプレーン間のデータ送信に関連付けられたレイテンシから生じ得る信号衝突を最小化するように機能し得る。一例として、時間同期誤差は、データレーンに沿った信号伝搬遅延、ブリッジされたバックプレーン間の伝搬遅延、機能回路間の時間同期誤差、ビット誤差比などによって生じ得る。ブリッジされたバックプレーンについては、以下により詳細に記載する。

【0200】

いくつかの実施形態では、デッドバンド期間４２４の持続時間は、監視システムに用いられるデータ通信プロトコルに基づいて決定され得る。例えば、イーサネット通信プロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ）は、デッドバンド期間４２４が１２バイトのデータパケットの通信を可能にし得ることを要求し得る。いくつかの実施態様では、デッドバンド期間４２４の持続時間は、予期される及び／又は既知の時間同期誤差に基づいて決定され得る。

【0201】

図８は、アービトレーション期間中にマスタ回路によってブロードキャストされる、ビーコンパケット５００の例示的なデータ構造を示す。ビーコンパケットは、基準信号として機能し得るプリアンブルフィールド５０１を含み得る。モニタリングのスレーブ回路は、プリアンブルフィールド５０１を使用して、ビーコンパケット内のデータの開始を識別する。ビーコンパケットはまた、他の中でも、タイプフィールド５０２、現在時間フィールド５０４、ネットワーク識別番号（ＩＤ）フィールド５０５、レーンの数フィールド５０７、ボーレートフィールド５０６、スケジュールヘッダ５２２、及びスケジュール項目アレイ５２４などのデータフィールドを含み得る。タイプフィールド５０２は、データパケットがビーコンパケット５００であることを示し得る。いくつかの実施形態では、バックプレーンに連結された機能回路は、プリアンブルフィールド５０１及びタイプフィールド５０２を使用して、バックプレーンに供給されたデータを識別し得る。例えば、プリアンブルフィールド５０１は、データ送信クロックを含み得、バックプレーンに連結された機能回路は、このデータ送信クロックを使用して、所与の機能回路から送信されたデータを識別し得る。

【0202】

現在時間フィールド５０４は、スレーブ回路のクロックを同期させるための基準時間として機能し得る。現在時間フィールド５０４は、例えば、ビーコンパケットの送信時間、開始時間４０６、終了時間４０８などのうちの１つ以上であり得る。ネットワークＩＤフィールドは、１つ以上のバックプレーン及びそれに連結された機能回路によって形成されるネットワークを識別し得る。いくつかの実施形態では、ネットワークＩＤは、起動時に監視システムに生成され得る、かつ／又は割り当てられ得る。ネットワークＩＤは、監視システムのハードウェア（例えば、機能回路及び／又はバックプレーンの固有のＩＤ、バックプレーン上のデータレーンの数など）、並びに、例えば、通信スケジュール、ボーレートなどの動作パラメータを特徴付けるように機能し得る。いくつかの実施形態では、ネットワークＩＤは、意図せずに接続された独立したネットワークを識別及び／又は分離する手段を提供し得る。ボーレートフィールド５０６は、バックプレーンの様々なデータレーンにわたる通信速度を特徴付けるデータを含み得る。

【0203】

ビーコンパケットはまた、システムフレームスケジュール５２０を含み得る。システムフレームスケジュール５２０は、スケジュールヘッダ５２２及びスケジュール項目アレイ５２４を含み得る。スケジュールヘッダ５２２は、スケジュールに関する自己記述情報を含み得る。例えば、スケジュールヘッダ５２２は、スケジュールに含まれるタイムスライスの数、それぞれのタイムスライスの持続時間、タイムスライス内のデッドバンドの持続時間、及びスケジュール内のタイムスライス割り当てを解析するために機能回路のノードコントローラによって使用され得る識別データを特徴付けるデータ含み得る。

【0204】

図９は、システムフレームスケジュール５２０の例示的な構造を示す。システムフレームスケジュールは、スケジュールヘッダ５２２及びスケジュール項目アレイ５２４を含む。スケジュール項目アレイ５２４は、システムフレーム（例えば、システムフレーム４０４Ａ）内のタイムスライスのタイムスライス割り当てを含み得る。スケジュール項目アレイ５２４のデータマトリックスは、タイムスライスアレイ６０２及び割り当てアレイ６０４を含み得る。タイムスライスアレイのフィールドは、タイムスライスを識別し得、割り当てアレイのフィールドは、タイムスライスアレイの割り当てデータを含み得る。例えば、スレーブ回路に割り当てられたタイムスライスの割り当てフィールドは、スレーブ回路の固有の識別子（ＩＤ）を含み得る。例として、固有のＩＤは、例えば、ＭＡＣアドレスであり得る。いくつかの実施形態では、スケジュール項目アレイ５２４は、スレーブ回路に割り当てられないタイムスライスを含み得る。スケジュール項目アレイ５２４はまた、複数のスレーブ回路がデータパケットをブロードキャストし得るベストエフォートタイムスライスを含み得る。未割り当てのタイムスライスの割り当てフィールドは、第１の所定の値（例えば、００－００－００－００－００－００）を有し得る。ベストエフォートタイムスライスの割り当てフィールドは、第２の所定の値（例えば、ＦＦ－ＦＦ－ＦＦ－ＦＦ－ＦＦ－ＦＦ、又は０ｘＡＡ－ＡＡ－ＡＡ－ＡＡ－ＡＡ－ＡＡ）を含み得る。

【0205】

いくつかの実施形態では、マスタ回路は、未割り当てのタイムスライスの間にスレーブ監視ノードによってブロードキャストされた任意のデータパケットを破棄し得る。ベストエフォートタイムスライスの間、監視システムのバックプレーンに連結された任意の機能回路は、データパケットをブロードキャストし得る。一例として、ベストエフォートタイムスライスは、優先度の低いトラフィック、非同期アプリケーション層イベント（例えば、スケジュールが困難なイベント）を通信するのに使用され得る。ベストエフォートタイムスライスの間に複数の機能回路がブロードキャストするため、データパケットの衝突が発生し得る。これらの衝突は、例えばＣＳＭＡ／ＣＤアルゴリズムを使用して解決され得る。いくつかの実施形態では、それぞれの機能回路は、バックプレーンのデータレーンを監視して、衝突が生じたかどうかを決定し得る。例えば、機能回路がバックプレーンのデータレーンにデータを送信している期間の間、機能回路のノードコントローラ及び／又はゲートコントローラは、データレーンを監視して、バックプレーン上に存在するデータが送信されたデータと同じであるかどうかを決定し得る。バックプレーン上のデータが送信されたデータとは異なる場合、ノードコントローラ及び／又はゲートコントローラは、衝突が発生したことを決定し得る。

【0206】

図１０は、アービトレーション期間４１１の第２のタイムスライス（例えば、４１０Ｂ）の間にスレーブ回路によってバックプレーンに提供され得る、ビーコン応答パケット７００の例示的なデータ構造を示す。ビーコン応答パケット７００は、タイプフィールドアレイ７０１を含み得、値アレイ７０３は、対応する値のアレイ７０３を含み得る。フィールドアレイ７０１は、ビーコン応答パケット７００のデータがビーコン応答パケットを表すことを示すデータフィールド７０２を含み得る。フィールドアレイ７０１はまた、スレーブ回路の内部時間を特徴付けるデータを含み得る、スレーブ時間フィールド７０４を含み得る。フィールドアレイ７０１は、スレーブ回路に対応する固有の識別子を特徴付けるデータを含み得る、固有の識別子（ＩＤ）フィールド７０６を含み得る。フィールドアレイ７０１はまた、そのデータパケットをブロードキャストするためにスレーブ回路によって必要とされるタイムスライスの数を特徴付けるデータを含み得る、タイムスライス要求フィールド７０８を含み得る。

【0207】

図１１は、マスタ回路８０１とスレーブ回路８０３との間の例示的な通信プロトコル８００を示す。マスタ回路８０１は、データ受信機８０４Ａ及びデータ送信機８０６Ａを含み得る。スレーブ回路８０３は、データ受信機８０４Ｂ及びデータ送信機８０６Ｂを含み得る。時間同期期間８１２の間、マスタ回路８０１及びスレーブ回路８０３のノードは、それらの時間を同期させ得る。例えば、マスタ回路８０１は、ビーコンパケット内のその基準時間（例えば、基準時間５０４）を含み得、それを１つ以上のシステムフレームのアービトレーション期間（例えば、システムフレームの第１のタイムスライス）の間にスレーブ回路８０３に送信し得る。スレーブ回路は、待機モードに留まり、複数のシステムフレーム内でビーコンパケットを受信し得る。スレーブ監視ノードは、その内部時間を、受信されたビーコンパケットの基準時間と同期させ得る。

【0208】

システムフレームのアービトレーション期間８１４の間、マスタ回路は、ビーコンパケットをスレーブ監視ノードに（例えば、第１のタイムスライス４１０Ａの間に）送信し得、スレーブ監視ノードからビーコン応答パケットを（例えば、第２のタイムスライス４１０Ｂの間に）受信し得る。データ通信期間８１６の間、スレーブ回路は、ビーコンパケット内で送信されたシステムスケジュールに基づいて、データパケットをマスタ回路に送信し得る。

【0209】

図１２は、動作中に監視システム（例えば、監視システム３００）のバックプレーン（例えば、バックプレーン３０６）に供給され得るデータパケット９００の例示的な構造を示す。図示の例に示されるように、データパケット９００は、パケットヘッダ９０２、通信ヘッダ９０４、プロトコルヘッダ９０６、パケット化メッセージヘッダ９０８、オブジェクトメッセージヘッダ９１０、オブジェクトヘッダ９１２、及びオブジェクト本体９１４を含み得る。いくつかの実施形態では、機能回路のノードコントローラ（例えば、ノードコントローラ３２４）及び／又はゲートコントローラ（例えば、ゲートコントローラ９２６）は、パケットヘッダ９０２及び通信ヘッダ９０４内のデータを使用して、データパケット９００を特徴付け得る及び／又は識別し得る。プロトコルヘッダ９０６は、パケット化メッセージヘッダ９０８、オブジェクトメッセージヘッダ９１０、オブジェクトヘッダ９１２、及びオブジェクト本体９１４は、データパケット９００のペイロードに対応するデータを含み得る。いくつかの実施形態では、回路コントローラ（例えば、回路コントローラ３２０）は、プロトコルヘッダ９０６、パケット化メッセージヘッダ９０８、オブジェクトメッセージヘッダ９１０、及び／又はオブジェクトヘッダ９１２内のデータを使用して、データパケット９００内のデータの特徴付け得る及び／又は識別し得る。

【0210】

パケットヘッダ９０２は、パケットプリアンブルフィールド９１６、タイプフィールド９１８，パケット番号フィールド９２０、長さフィールド９２２、及びパケットＣＲＣフィールド９２４を含み得る。プリアンブルフィールド９１６は、データ送信クロックを含み得、バックプレーンに連結された機能回路は、このデータ送信クロックを使用してデータパケット９００を識別し得る。タイプフィールド９１８は、データパケット９００内で送信されるデータのタイプを記述するデータを含み得る。例えば、データパケットが入力回路によって送信された場合、タイプフィールドは、データパケットがセンサデータを含むことを示し得る。パケット番号フィールド９２０は、データパケットを供給するための情報を特徴付けるデータを含み得る。例えば、パケット番号フィールド９２０は、ソース情報及び／又は宛先情報を特徴付けるデータを含み得る。長さフィールド９２２は、データパケット９００の長さ（例えば、バイト単位）を記述するデータを含み得る。パケットＣＲＣフィールド９２４は、パケットヘッダ９０２の未加工データの意図しない変化を検出するために、他の機能回路によって使用され得るエラーチェック情報を含み得る。

【0211】

通信ヘッダ９０４は、イーサネットヘッダ９２６、ＩＰヘッダ９２８、及びＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ９３０を含み得る。イーサネットヘッダ９２６は、機能回路及び／又はバックプレーンのＭＡＣアドレスを特徴付けるデータを含み得る。ＩＰヘッダ９２８は、ソースＩＰアドレス及び／又は宛先ＩＰアドレスを記述するデータを含み得る。例えば、ＩＰヘッダ９２８は、データパケット９００を供給した機能回路のＩＰアドレス、並びにデータパケット９００を受信することを意図した機能回路のＩＰアドレスを含み得る。ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ９３０は、ソースポート及び宛先ポートを記述するデータを含み得る。例えば、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ９３０は、データパケット９００を供給した機能回路が連結されているポートを識別するポート番号を含み得る。ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダ９３０はまた、データパケット９００を受信することが意図された、その機能回路に対応するポートを識別するポート番号を含み得る。

【0212】

プロトコルヘッダ９０６は、メッセージタイプフィールド９３２、メッセージ長フィールド９３４、及びメッセージＣＲＣフィールド９３６を含み得る。メッセージタイプフィールド９３２は、データパケット９００内で送信されたデータのタイプを記述するデータを含み得る。いくつかの実施形態では、データパケットを受信する機能回路の回路コントローラ（例えば、回路コントローラ３２０）は、メッセージタイプフィールド９３２内のデータを使用して、データパケット９００内のデータのタイプを識別し得る。メッセージ長フィールド９３４は、データパケット９００内のメッセージの長さ（例えば、バイト単位）を記述するデータを含み得る。メッセージＣＲＣフィールド９３６は、メッセージの生データの意図しない変化を検出するために、機能回路の他の回路コントローラによって使用され得るエラーチェック情報を含み得る。

【0213】

パケット化メッセージヘッダ９０８は、パケット長フィールド９３８、パケット番号フィールド９４０、及びパケットＣＲＣフィールド９４２を含み得る。パケット長フィールド９３８は、データパケット９００の長さ（例えば、バイト単位）を記述するデータを含み得る。パケット番号フィールド９４０は、データパケット９００を供給するための情報を特徴付けるデータを含み得る。パケットＣＲＣフィールド９４２は、パケットヘッダ９０２の生データの意図しない変化を検出するために、データパケット９００を受信する回路コントローラによって使用され得るエラーチェック情報を含み得る。

【0214】

オブジェクトメッセージヘッダ９１０は、オブジェクト番号フィールド９４４を含み得る。パケット番号フィールド９４０は、データパケット９００内のオブジェクトの数を記述するデータを含み得る。

【0215】

オブジェクトヘッダ９１２は、オブジェクトＩＤフィールド９４６と、オブジェクトタイプフィールド９４８と、オブジェクト長フィールド９５０と、タイムスタンプフィールド９５２と、状態フィールド９５４と、構成シーケンス番号フィールド９５６と、オブジェクトＣＲＣフィールド９５８と、を含み得る。オブジェクトＩＤフィールド９４６は、オブジェクト本体９１４のオブジェクトフィールド９６０を識別するデータを含み得る。オブジェクトタイプフィールド９４８は、データパケット９００内で送信されたデータのタイプを記述するデータを含み得る。オブジェクト長フィールド９５０は、データパケット９００内のオブジェクトの長さ（例えば、バイト単位）を記述するデータを含み得る。タイムスタンプフィールド９５２は、データパケット９００がバックプレーンに供給されたときに対応する時間を特徴付けるデータを含み得る。状態フィールド９５４は、データパケット９００内のオブジェクトの状態を記述するデータを含み得る。構成シーケンス番号フィールド９５６は、データパケット９００内のデータの構成を記述するデータを含み得る。オブジェクトＣＲＣフィールド９５８は、データパケット９００内のオブジェクトの生データの意図しない変化を検出するために、データパケット９００を受信する回路コントローラによって使用され得るエラーチェック情報を含み得る。

【0216】

オブジェクト本体９１４は、オブジェクトフィールド９６０を含み得る。オブジェクトフィールド９６０は、データパケット９００内で送信されたオブジェクトに対応するペイロードの一部分を含み得る。例えば、オブジェクトフィールドは、センサからのデータを含み得る。

【0217】

最初に、監視システムの機能回路が電源オンにされると、機能回路（例えば、ノードコントローラ）は、マスタ回路が存在するかどうかを決定するため、かつ／又はマスタ回路になるためのアービトレーションの責任を負うための初期化プロセスを実行し得る。図１３は、機能回路が電源オンにされたときに発生し得る初期化プロセスを示す、例示的なフローチャート１１００を示す。機能回路は、工程１１０２で電源オンにされ得る。一例として、機能回路は、監視システムが電源オンにされたときに電源オンにされ得る。別の例として、機能回路は、アクティブな監視システムに（例えば、ホットインサーションを介して）連結されたときに電源オンにされ得る。機能回路は、ビーコン信号を検出するために、かつ／又はスケジュールを受信するために一定期間待機し得る。

【0218】

一定期間後、工程１１０４において、機能回路は、ビーコンが検出されていないこと、スケジュールが利用可能ではないこと、及び監視システムがマスタ回路を含んでいないことを決定し得る。機能回路はまた、リンク状態であり得る。リンク状態は、バックプレーンへの接続の状態を記述し得る。リンク状態が、リンクがないことを示している場合、工程１１０６において、機能回路は、監視状態のノード（例えば、ノード３２２）を開始して、正のリンク状態を生成し得る。例えば、機能回路のカードコントローラは、ノードを開始するための信号をノードコントローラに供給し得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ及び／又はゲートコントローラは、リンク状態を識別し得る。リンクがない場合、ノードコントローラ及び／又はゲートコントローラはノードを開始し得る。ノードがバックプレーンにリンクされている場合、工程１１０８において、機能回路は自己評価を実行して、それがアービトレーション可能であるかどうかを決定し得る。例えば、機能回路のノードコントローラは、それがスケジュールコントローラを含むか又はスケジュールコントローラに連結されているかどうかを決定し得る。機能回路がアービトレーション可能でない場合、工程１１１０において、機能回路は初期化プロセスを停止し得る。

【0219】

機能回路がアービトレーション可能である場合、機能回路のスケジュールコントローラは、ビーコンパケットを生成し、ビーコン信号をバックプレーンのデータレーンに（例えば、ノードコントローラ及び送信機を介して）提供し得る。ノードコントローラが衝突を検出した場合、又はノードコントローラが異なる機能回路からビーコン信号を検出した場合、スケジュールコントローラ及び／又はノードコントローラは、工程１１１２でランダムバックオフの状態に入り得る。工程１１１２において、スケジュールコントローラ及び／又はノードコントローラは、別の機能回路からビーコン信号を受信するために一定期間待機し得る。

【0220】

いくつかの実施形態では、アービトレーション可能な機能回路はそれぞれ、工程１１１２中にランダムな時間量を待機するように構成され得る。ランダムな時間量を待機することにより、複数の連続する衝突の確率が低減され、それにより、機能回路がより迅速にアービトレーション機能をとることが可能になり得る。工程１１１２の間に、機能回路が有効なビーコンパケットを受信すると、ノードは初期化プロセスを停止し得る。動作中の任意の時点で、フレーム（例えば、図７に関して上述したフレーム）がビーコンパケットを含まない場合、機能回路は、初期化プロセスを再開し、マスタ回路になるように試み得る。それぞれのフレームがビーコンパケットを含む場合、初期化プロセスは無期限に停止されたままであり得る。

【0221】

機能回路がビーコン信号を検出しない場合、工程１１１４において、機能回路は、アービトレーション責任を負い、それによってマスタ回路になり得る。機能回路がマスタ回路になった後、マスタ回路は、監視システムのそれぞれのスレーブ回路が通信し得るときを定義するスケジュールを生成、配布、及び維持し得る。

【0222】

図１４は、スレーブ回路からの通信要求に基づいてスケジュールを生成する方法を示すフロー図１２００を示す。図示の例に示されるように、マスタ回路は、工程１２０２でアービトレーション機能をとり得る。工程１２０４において、マスタ回路のスケジュールコントローラは、スケジュールを生成し、ビーコンタイムスライス及びビーコン応答タイムスライス（例えば、タイムスライス４１０Ａ、４１０Ｂ）を割り当て得る。スケジュールコントローラはまた、メモリ内にスケジュールを記憶し得る。この時点で、スケジュール内のそれぞれのタイムスライスは、ビーコンタイムスライス（例えば、タイムスライス４１０Ａ）及びビーコン応答タイムスライス（例えば、タイムスライス４１０Ｂ）を除いて、未割り当てとなり得る。別の例として、タイムスライスは、以前の利用可能なスケジュールに基づいて割り当てられ得る。あるいは、機能回路が前のフレームから継続した動作状態にある場合、本方法は工程１２０６に直接移動し得る。

【0223】

工程１２０６において、マスタ回路は、第１のタイムスライス（例えば、タイムスライス１１０Ａ）の間にビーコンパケットを送信し得る。マスタ回路が、衝突があったことを検出すると、工程１２０７において、マスタ回路はランダムバックオフの状態に入ることができ、バックプレーンに連結された様々な機能回路にわたる時間の同期に使用され得る、更新されたデータ送信クロック、すなわちタイマーを用いて一定期間待機してから、別のビーコンパケットの送信を試みることになる。

【0224】

衝突が検出されない場合、マスタ回路のスケジュールコントローラ及び／又はノードコントローラは、工程１２０８において１つ以上のスレーブ回路からのビーコン応答パケットを待機し得る。ビーコン応答パケットが存在しない場合、又はビーコン応答パケットが無効である場合、マスタ回路は、工程１２１０において、必要なスケジュール更新がないことを決定し得る。

【0225】

工程１２１２において、マスタ回路がスレーブ回路から有効なビーコン応答パケットを受信する場合、マスタ回路のスケジュールコントローラは、ビーコン応答パケットからタイムスライス要求を処理し得る。割り当てられる利用可能なタイムスライスが存在しない場合、工程１２１４において、スケジュールコントローラはエラー信号を生成し得る。いくつかの実施形態では、スケジュールコントローラは、ゲートウェイ回路を介して、エラー信号をプラントオペレータに供給し得る。例えば、スケジュールコントローラは、ノードコントローラ並びにマスタ回路の送信機及び受信機を介して、エラー信号をバックプレーンに供給し得る。ゲートウェイ回路は、データレーンからエラー信号を受信し、ユーザーデバイスにエラー信号を供給して、バックプレーンがオーバープロビジョニングされていることをユーザーに通知し得る。いくつかの実施形態では、ユーザーは、バックプレーンを、より多くのデータレーンを含むバックプレーンに置き換え、それによって、より大量のデータトラフィックを促進することができる。別の例として、ユーザーは、バックプレーンを、より高いレートでデータを転送するように構成されたバックプレーンに置き換えることができる。

【0226】

タイムスライスがスケジューリングに使用可能である場合、工程１２１６において、スケジュールコントローラは、ビーコン応答パケット内で要求された通信に適応するようにスケジュールを更新し得る。スケジュールコントローラは、更新されたスケジュールを含む別のビーコンパケットをバックプレーンに供給し得る。スレーブ回路は、バックプレーンからビーコンパケットを受信し、それらのスケジュールを更新し得る。

【0227】

工程１２１８において、マスタ回路のスケジュールコントローラ及び／又はノードコントローラは、以下により詳細に記載されるように、トラフィック監視、又は「ガベージコレクション」段階に遷移し得る。いくつかの実施形態では、トラフィック監視段階は、マスタ回路によって実行される全てのスケジューリング及びアービトレーション機能と同時に発生し得る。

【0228】

工程１２１２に関連して上述したように、マスタ回路のスケジュールコントローラがスレーブ回路から有効なビーコン応答を受信すると、マスタ回路のスケジュールコントローラは、ビーコン応答パケットからのタイムスライス要求を処理し得る。図１５は、ビーコン応答パケットからのタイムスライス要求を処理し、スケジュール項目アレイ（例えば、スケジュール項目アレイ５２４）を生成する例示的な方法を示すフロー図１３００を示す。工程１３０２において、マスタのスケジュールコントローラは、ビーコン応答パケットを受信し、タイムスライス要求の処理を開始し得る。

【0229】

工程１３０４において、スケジュールコントローラは、変数Ｎのメモリを割り当て、メモリ内の変数の値を設定し得る。スケジュールコントローラは、ビーコン応答パケットから要求されたタイムスライスの数を決定し得る。例えば、スケジュールコントローラは、要求されたタイムスライスの数を決定するために、タイムスライス要求フィールド（例えば、タイムスライス要求フィールド７０８）に対応する値（例えば、要求されたタイムスライスフィールド７０８の数と共に提供される値）を評価し得る。次いで、スケジュールコントローラは、変数Ｎの値を要求されたタイムスライスの数と等しくなるように設定し得る。Ｎの値がゼロである場合、工程１３０６において、スケジュールコントローラは、処理されるタイムスライス要求が存在しないことを決定し得る。次いで、スケジュールコントローラは、工程１３０８において、タイムスライス要求の処理を終了し得る。

【0230】

工程１３１０において、スケジュールコントローラは、タイムスライスアレイ（例えば、タイムスライスアレイ６０２）及び割り当てアレイ（例えば、割り当てアレイ６０４）を含み得るスケジュールアレイ（例えば、スケジュール項目アレイ５２４）のためのメモリを割り当て得る。タイムスライスアレイ及び割り当てアレイのサイズは、フレーム内の所定の数のタイムスライスに対応し得る。例えば、１フレーム当たり１００個のタイムスライスが存在する場合、タイムスライスアレイ及び割り当てアレイはそれぞれ、１００個の要素を有し得る。スケジュールコントローラはまた、インデックス付け変数Ｍのためのメモリを割り当て、Ｍの値を０に設定し得る。

【0231】

工程１３１２において、スケジュールコントローラは、タイムスライスアレイのインデックスＭにおけるタイムスライスに対応する、インデックスＭにおける割り当てアレイの値をチェックし得る。インデックスＭにおける割り当てアレイの値が、対応するタイムスライスは未割り当てであることを示している場合、工程１３１４において、スケジュールコントローラは、インデックスＭにおける割り当てアレイの値を、ビーコン応答パケット（例えば、ビーコン応答パケット７００）からの固有のＩＤ（例えば、固有の識別子（ＩＤ）フィールド７０６）の値に等しくなるように設定し得る。

【0232】

工程１３１６において、スケジュールコントローラは、値Ｎを１デクリメント、すなわち減少させ得る。工程１３１６の後のＮの値がゼロに等しい場合、工程１３０６において、スケジュールコントローラは、処理されるタイムスライス要求が存在しないことを決定し得る。処理されるスライス要求がなくなると、プロセスは、以下により詳細に記載される工程１３２０に移動し得る。工程１３１６の後のＮの値がゼロに等しくない場合、スケジュールコントローラは、工程１３２０においてＭの値を１インクリメント、すなわち増加させ得る。

【0233】

割り当てアレイのインデックスＭの値が、対応するタイムスライスは未割り当てであるか又はベストエフォートタイムスライスであることを示している場合、工程１３１８において、スケジュールコントローラは、タイムスライスアレイのインデックスＭのタイムスライスが既に割り当て済みであることを決定し得る。次いで、スケジュールコントローラは、工程１３２０においてＭの値を１インクリメント、すなわち増加させ得る。

【0234】

工程１３２０において、スケジュールコントローラは、Ｍの値を１インクリメント、すなわち増加させ得る。Ｍの値がフレーム内のタイムスライス数から１を引いたものよりも小さい場合、プロセスは工程１３１２に戻り得る。Ｍの値がフレーム内のタイムスライスの数よりも大きい場合、工程１３２２において、スケジュールコントローラは、スケジュール要求の失敗が発生したことを決定し得る。次いで、スケジュールコントローラは、工程１３０８において、タイムスライス要求の処理を終了し得る。

【0235】

動作中、マスタ回路は、割り当てられたタイムスライスの間にデータ送信が発生していることを検証するために、バックプレーンのデータレーン上のトラフィックを監視し得る。割り当てられたタイムスライスの間にデータ送信が存在しない場合、マスタ回路は、タイムスライスが破棄されたことを決定し得る。マスタ回路は、タイムスライスを含まないか又はタイムスライスがスケジュールされてない場合があり、後続のビーコン応答タイムスライス（例えば、ビーコン応答タイムスライス４１０Ｂ）の間に受信された要求に基づいて、タイムスライスを再割り当てし得る。

【0236】

図１６は、例示的なトラフィック監視、すなわち「ガベージコレクション」のフロー図１４００を示しており、このプロセスは、未使用のタイムスライスを再割り当て可能なように回復させるために使用され得る。工程１４０２において、マスタのスケジュールコントローラは、トラフィック監視プロセスの繰り返しを開始し得る。工程１４０４において、スケジュールコントローラは、インデックス付け変数Ｘのためのメモリを割り当て、メモリ内の変数の値を設定し得る。例えば、インデックス付け変数の値は、ビーコンタイムスライスの数に１を加えたものに等しくなるように設定され得る。例えば、割り当てアレイ（例えば、割り当てアレイ６０４）がインデックス０にビーコンタイムスライスを含み、インデックス１にビーコン応答タイムスライスを含む場合、インデックス付け変数の値は、スレーブ回路に割り当てられている可能性がある第１のタイムスライスのインデックスに対応する２に設定され得る。

【0237】

工程１４０４において、スケジュールコントローラはまた、カウンタアレイのためのメモリを割り当て得る。カウンタアレイは、割り当てアレイと同じサイズであり得る。カウンタアレイの要素の値は、所定のアイドルスライス制限に設定され得る。アイドルスライス制限は、スレーブ回路がアイドル状態のまま、すなわちデータを送信することができない、許容可能な連続供給機会の数を記述し得る。供給機会は、スレーブ回路が割り当てられたタイムスライスであり得る。例えば、それぞれのスレーブ回路が２つの連続する供給機会に対してアイドル状態のままであり得る場合、カウンタアレイのそれぞれの要素の値は、２に設定され得る。いくつかの実施形態では、カウンタアレイが以前のフレームから既に存在している場合、スケジュールコントローラは、既存のカウンタアレイを参照し得る。図１７は、タイムスライスアレイ１５０２と、割り当てアレイ１５０４と、長さアレイ１５０６と、カウンタアレイ１５０８と、を含むスケジュール項目アレイ１５００の一例を示す。

【0238】

工程１４０６において、スケジュールコントローラは、割り当てアレイのインデックスＸの値を決定し得る。割り当てアレイのインデックスＸの値が、対応するタイムスライスは未割り当てであることを示している場合、スケジュールコントローラは、工程１４０８においてＸの値を１インクリメント、すなわち増加させ得る。

【0239】

割り当てアレイのインデックスＸの値が、対応するタイムスライスは割り当てられていることを示している場合、工程１４１０において、スケジュールコントローラは、タイムスライスアレイのインデックスＸに対応するタイムスライスが割り当てられているスレーブ回路からの信号を対象に、バックプレーンの１つ以上のデータレーンを監視し得る。マスタ回路が、タイムスライスが割り当てられているスレーブ回路からの信号を検出しない場合、工程１４１２において、スケジュールコントローラは、カウンタアレイのインデックスＸの値を１つデクリメントする、すなわち減少させ得る。カウンタアレイのインデックスＸがゼロに等しい場合、工程１４１４において、スケジュールコントローラは、タイムスロットからスレーブ回路のスケジュールを解除し得る。次いで、工程１４０８において、スケジュールコントローラはＸの値を１つ増加させ得る。

【0240】

工程１４１２の後、カウンタアレイのインデックスＸの値がゼロより大きい場合、工程１４０８において、スケジュールコントローラはＸの値を１つ増加させ得る。工程１４１０において、マスタ回路が、タイムスライスが割り当てられているスレーブ回路からの信号を検出した場合、マスタ回路のスケジュールコントローラは、工程１４１８において、カウンタアレイのインデックスＸの値をアイドルスライス制限（例えば、１）に設定し得る。次いで、スケジュールコントローラは、工程１４０８においてＭの値を１つ増加させ得る。

【0241】

工程１４０８の後、Ｘの値がフレーム内のタイムスライス数よりも小さい場合、プロセスは次いで工程１４０８に戻り得る。Ｘの値がフレーム内のタイムスライス数に等しい場合、工程１４１６において、スケジュールコントローラは、現在のフレームに対するトラフィック監視プロセスを終了し得る。

【0242】

バックプレーンのデータレーン上のトラフィックを監視することによって、マスタ回路は、割り当てられたスレーブ回路が通信に失敗したタイムスライスを識別し、割り当てられたスレーブ回路のスケジュールを解除し、ビーコン応答パケット内に受信された通信要求に基づいてタイムスライスを再割り当てすることによって、リソース（例えば、タイムスライス）利用の効率を最大化することができる。

【0243】

図１８は、監視システム（例えば、監視システム３００）のスレーブ回路のノードの例示的な動作を示すフロー図１６００を示す。スレーブ回路は、図４に関連して上述した機能回路３１０と概ね同様であり得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、スレーブ回路は、スケジュールコントローラを含まなくてもよく、又はスケジュールコントローラは非アクティブであってもよい。

【0244】

工程１６０２において、スレーブ回路が電源オンにされ得る。工程１６０４において、ノードコントローラは、スレーブ回路の回路コントローラが、スレーブ回路が連結されているバックプレーンのデータレーンにデータを供給する要求を提供したかどうかを確認し得る。

【0245】

ノードコントローラが、回路コントローラはデータをバックプレーンに供給するための任意の追加要求を提供していないことを決定した場合、工程１６０６において、ノードコントローラは、マスタ回路からビーコンパケットを受信するのを待機し得る。一定期間後、ノードコントローラがビーコンパケットを受信しない場合、プロセスは工程１６０４に戻り得、ノードコントローラは、回路コントローラがバックプレーンのデータレーンにデータを供給する要求を提供したかどうかを確認し得る。ノードコントローラが工程１６０６の間にビーコンパケットを受信した場合、ノードコントローラは、工程１６０８において、ビーコンパケットと共に提供されたスケジュールに基づいて、メモリに記憶されたスケジュールの内部コピーを更新及び／又は生成し得る。ノードコントローラはまた、更新された／生成されたスケジュールをスレーブ回路のゲートコントローラに提供し得、そのため、ゲートコントローラは、スケジュールを施行するためにスレーブ回路の送信機及び／又は受信機の動作を制御し得る。次いで、プロセスは工程１６０４に戻り得、ノードコントローラは、回路コントローラがバックプレーンのデータレーンにデータを供給する要求を提供したかどうかを確認し得る。

【0246】

ノードコントローラが、回路コントローラがデータをバックプレーンに供給することを要求したことを検出した場合、工程１６１０において、ノードコントローラは、回路コントローラからの要求に基づいて通信用のタイムスライスを要求するためのビーコン応答パケットを準備し得る。例えば、回路コントローラは、バックプレーンに供給される１つ以上の通信パケットをノードコントローラに提供し得る。ノードコントローラは、合計サイズ（例えば、バイト単位）を決定し得、監視システムのボーレートに基づいて通信パケットを送信するために必要とされるタイムスライスの数を計算し得る。ノードコントローラは、計算された数のタイムスライスを要求するビーコン応答パケットを生成し得る。別の例として、いくつかの実施形態では、回路コントローラは、通信パケットと共に提供され得る所望のペイロードを供給するための特定の量の帯域幅（例えば、毎秒バイト単位）を要求する信号をノードコントローラに供給する。

【0247】

いくつかの実施形態では、工程１６１２において、ノードコントローラは、ノードコントローラが一定期間待機するホールドオフ状態に入り得る。一例として、ノードコントローラは、バックプレーンへの同時データ供給を低減するために、ホールドオフ状態に入り、それによって、異なる機能回路からのビーコン応答パケット間の衝突のリスクを低減し得る。工程１６１４において、ノードコントローラはビーコンパケットを受信するのを待機し得る。ノードコントローラがマスタ回路からビーコンパケットを受信した後、工程１６１６において、ノードコントローラは、ビーコン応答パケットをバックプレーンのデータレーンに提供し得る。

【0248】

ノードコントローラが、ビーコン応答パケットが衝突を経験したことを検出した場合、工程１６１２において、ノードコントローラはホールドオフ状態に入り得る。一定期間後、工程１６１４において、ノードコントローラはビーコンパケットを待機し得る（例えば、後続のフレーム内で）。ノードコントローラがビーコンパケットを受信した後、工程１６１６において、ノードコントローラは、ビーコン応答パケットをバックプレーンのデータレーンに提供し得る。

【0249】

工程１６１８において、ビーコンパケットがデータレーンに送信された後、ノードコントローラは、ビーコンパケットを受信するのを待機し得る。次いで、ノードコントローラは、マスタ回路からビーコンパケットを受信し得る。

【0250】

工程１６２０において、ノードコントローラは、要求された時間が付与されたかどうかを決定するために、ビーコンパケットと共に提供されるスケジュールをチェックし得る。スレーブノードに、ビーコン応答パケット内で要求されたタイムスライスが割り当てられていない場合、工程１６１２において、ノードコントローラはホールドオフ状態に入り得る。次いで、プロセスは、工程１６１４、１６１６、１６１８を進め得る。スレーブノードに、ビーコン応答パケット内で要求されたタイムスライスが割り当てられている場合、工程１６２２において、ノードコントローラは、割り当てられたタイムスライスを有するスケジュール及び／又は命令をゲートコントローラに提供し得る。ゲートコントローラは、スケジュール及び／又は命令に基づいて送信機及び／又は受信機の動作を制御し得る。例えば、ゲートコントローラは、割り当てられたタイムスライスの間に送信機を第１の動作モードに切り替え得る。ゲートコントローラは、スレーブ回路が通信しないように割り当てられているタイムスライスの間、送信機を第２の動作モードに切り替え得る。

【0251】

工程１６２４において、ノードコントローラは、スレーブ回路のノードのリンク状態を決定し得る。リンク状態が、ノードがバックプレーンに連結されていることを示している場合、プロセスは次いで、工程１６０６に進み得、ノードコントローラは、マスタ回路からビーコンパケットを受信するのを待機し得る。プロセスは、上述のように、工程１６０６から進み得る。

【0252】

マスタ回路で通信スケジュールを生成し、スケジュールをスレーブ回路に配布し、スレーブ回路で通信を施行することによって、監視システムは、堅牢な通信を提供し、通信のための集中スイッチングを使用するシステムに関連付けられた集中故障点を排除する。スケジュールされた通信は、複数の機能回路が同時にブロードキャストすることを阻止し得、異なる機能回路によってブロードキャストされるデータパケット間の衝突を軽減又は排除し得る。

【0253】

本明細書に記載される主題の例示的な技術的効果としては、機能回路が共有データレーンを介して効果的に通信し得るように、複数の機能回路間の通信をスケジュールする能力が挙げられ得る。他の例示的な技術的効果としては、限られた数のデータレーンの利用率を最大化し、監視システムの物理的変化及び／又は動作変化に適応する能力が挙げられる。例えば、バックプレーンのデータレーン上のトラフィックを監視することによって、マスタ回路は、監視システムの物理的及び／又は動作変化に適応することができ、かつ割り当てられたスレーブ回路が通信に失敗したタイムスライスを識別し、割り当てられたスレーブ回路のスケジュールを解除し、ビーコン応答パケット内で受信した通信要求に基づいてタイムスライスを再割り当てすることによって、リソース（例えば、タイムスライス）利用の効率を最大化することができる。

【0254】

いくつかの実施形態では、複数のバックプレーンは、ブリッジモジュールを使用して連結され得る。連結されたバックプレーンは、全てのデータがバックプレーン間で転送されるように、拡張論理バスを形成し得る。これにより、監視システムは、単一のバックプレーンを含む監視システムを使用するときに利用可能な完全機能を保持しならが、複数の場所にまたがることが可能になる。

【0255】

図１９は、監視システムのバックプレーン間の電子通信を促進するように構成され得るブリッジ回路１７１０の例を示す。ブリッジ回路１７１０は、範囲拡張要素１７０５及びノード３２２と電子通信するブリッジコントローラ１７０３を含み得る。ノード３２２は、ブリッジコントローラ１７０３と第１の監視システムの第１のバックプレーンとの間の電子通信を促進及び制御するように構成され得る。例えば、ノード３２２は、ブリッジコントローラ１７０３から第１のバックプレーンのデータレーンへのデータの供給を制御し得る。

【0256】

ノード３２２は、スケジュールコントローラ３３４と、ノードコントローラ３２４と、ゲートコントローラ３２６と、ゲート対３２８を含むゲートアレイと、を含み得る。ノードコントローラ３２４は、メモリ、少なくとも１つのデータプロセッサ、及び／又は本明細書に記載される動作を促進するように構成された他の回路を含み得る。ノードコントローラは、ブリッジコントローラ１７０３と、ゲートコントローラ３２６、ゲート対３２８の送信機３３０及び／又は受信機３３２との間のインターフェースとして機能し得る。例えば、いくつかの実施形態では、ノードコントローラ３２４は、データが第１のバックプレーンのデータレーンに供給されるように、ブリッジコントローラ１７０３から信号を受信し、信号をビットに符号化し、符号化ビットに対応する信号をゲートコントローラ３２６に供給するように構成され得る。ノードコントローラ３２４はまた、送信機３３０及び受信機３３２の動作を制御するために使用され得るスケジュールのコピーを記憶し得る。送信機３３０、受信機３３２、及びゲートコントローラ３２６については、以下により詳細に記載する。

【0257】

ゲートコントローラ３２６は、メモリ、少なくとも１つのデータプロセッサ、及び／又は本明細書に記載されるような動作を促進するように構成された他の回路を含み得る。ゲートコントローラ３２６は、ブリッジ回路１７１０の送信機３３０、受信機３３２、及びノードコントローラ３２４と電子通信し得る。ゲートコントローラ３２６は、ブリッジ回路１７１０の送信機３３０及び受信機３３２の動作を制御し、それによってブリッジ回路１７１０と第１のバックプレーンのデータレーンとの間のデータフローを制御するように構成され得る。例えば、ゲートコントローラ３２６は、ゲート対３２８の動作モードを制御し得る。いくつかの実施形態では、ゲートコントローラ３２６は、ノードコントローラ３２４によって提供される所定のスケジュール及び／又は命令に基づいて、送信機３３０及び受信機３３２の動作モードを制御するように構成され得る。一例として、ゲートコントローラ３２６は、データをノードコントローラ３２４から受信し、データを記憶し、スケジュール時間でデータをデータレーンに供給するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ゲートコントローラ３２６は、ノードコントローラ３２４からスケジュールを受信し得る。

【0258】

それぞれのゲート対３２８のそれぞれの送信機３３０及び受信機３３２は、対応するデータレーンの受信部分及び送信部分にそれぞれ電気的に連結され得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、送信機３３０、及び／又は受信機３３２は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）であり得る。送信機３３０及び受信機３３２は、図４に示す送信機及び受信機に関して上述したように、第１及び第２の動作モードを有し得る。

【0259】

いくつかの実施形態では、ブリッジ回路１７１０は、ブリッジ回路１７１０がアービトレーション可能であるようにスケジュールコントローラ３３４を含み得る。スケジュールコントローラ３３４は、ブリッジ回路１７１０が、アービトレーションの責任を負い、監視システムのマスタ回路になることを可能にし得る。スケジュールコントローラ３３４は、メモリ、少なくとも１つのデータプロセッサ、及び／又は本明細書に記載されるような動作を促進するように構成された他の回路を含み得る。スケジュールコントローラ３３４は、監視システムの機能回路及び／又はブリッジ回路１７１０の送信機及び／又は受信機のそれぞれが、第１の動作モード又は第２の動作モードにあるときを定義し得るスケジュールを生成するように構成され得る。本明細書に記載されるように、スケジュールは、それぞれの機能回路及び／又はブリッジ回路が、第１のバックプレーンのそれぞれのデータレーンにデータを供給し得るときを識別する。

【0260】

図示の例に示されるように、ブリッジコントローラ１７０３は、範囲拡張要素１７０５並びにノードのノードコントローラ３２４に電気的に連結され得る。ブリッジコントローラ１７０３は、メモリ、少なくとも１つのデータプロセッサ、及び／又は本明細書に記載されるような動作を促進するように構成された他の回路を含み得る。いくつかの実施形態では、ブリッジコントローラ１７０３は、ＦＰＧＡであるか又はそれを含み得る。ブリッジコントローラ１７０３は、第１のバックプレーンから（例えば、ノードを介して）データを受信し、データを処理し、データを第２のバックプレーンに連結された別のブリッジ回路に提供するように構成され得る。例えば、ブリッジコントローラ１７０３は、第１のバックプレーンのデータレーンからシリアルデータストリームへと並列データフローを変換又は圧縮して、範囲拡張要素を介して第２のバックプレーンに連結されたブリッジ回路１７１０に供給し得る。別の例として、ブリッジコントローラ１７０３は、第２のバックプレーンに連結されたブリッジ回路１７１０からシリアルデータストリームを受信し、シリアルデータストリームを（ノードを介して）第１のバックプレーンのデータレーンに供給される並列データストリームに変換するように構成され得る。

【0261】

いくつかの実施形態では、ブリッジ回路１７１０のブリッジコントローラ１７０３及び／又はノードコントローラ３２４は、メモリ内の監視システムに関する情報を記憶するように構成され得る。例えば、ブリッジコントローラ１７０３は、ハードウェアデータ、スケジュール、ネットワークＩＤなどを記憶し得る。一例として、ハードウェアデータは、第１のバックプレーン及び／又はそれに連結された機能回路の固有のＩＤ（例えば、ＭＡＣアドレス）であるか又はそれを含み得る。別の例として、ハードウェアデータは、バックプレーンが含むデータレーンの数を記述するデータを含み得る。いくつかの実施形態では、ブリッジコントローラ１７０３は、ビーコンパケットからのデータレーンの数を記述するデータ（例えば、レーンの数フィールド２０７）を受信し得る。

【0262】

範囲拡張要素１７０５は、例えば、信号増幅器及び／又は減衰器であるか又はそれを含み得る。範囲拡張要素１７０５は、距離の範囲によって分離されたブリッジ回路１７１０間の通信を促進するように構成され得る。例えば、範囲拡張要素１７０５は、ブリッジコントローラ１７０３から信号を受信し、信号を増幅し、増幅された信号を別のブリッジ回路１７１０に提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、範囲拡張要素１７０５は、ブリッジ回路１７１０間の既知の距離に基づいて、出力信号（例えば、別のブリッジ回路１７１０に供給される信号）を増幅するように構成され得る。加えて、範囲拡張要素１７０５は、増幅された信号を別のブリッジ回路１７１０から受信し、信号を減衰させ、それによって信号の電圧及び／又は電流を低減し、減衰された信号をブリッジコントローラ１７０３に提供するように構成され得る。一例として、範囲拡張要素１７０５は、ブリッジコントローラ１７０３が受信するように構成されている信号の所定の最大電圧及び／又は電流閾値に基づいて、着信信号（例えば、別のブリッジ回路から受信された信号）を減衰させ得る。

【0263】

いくつかの実施形態では、ブリッジ回路１７０３は、ブリッジされている監視システムに互換性があることを検証するように構成され得る。一例として、ブリッジ回路１７０３は、ハードウェアデータ、固有のＩＤ、及びスケジュールを使用して、その監視システムに互換性があることを決定し得る。ブリッジ回路１７１０のブリッジコントローラ１７０３が、監視システムに互換性があることを決定すると、ブリッジコントローラ１７０３は、監視システムが接続されることを可能にし、それによって、監視システムのバックプレーン間の通信を促進し得る。ブリッジ回路１７１０については、以下により詳細に記載する。

【0264】

図２０は、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂを使用して連結された２つの監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂを含む監視システム１８００の例示的な実施形態のブロック図を示す。ブリッジ回路は、本明細書に記載されるブリッジ回路１７１０と同じであり得る。監視システム１８００は、産業機器の動作パラメータを監視するように構成され得る。

【0265】

監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂは、図４に関連して上述した監視システム１８００と概ね同様であり得るが、監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂのそれぞれは、監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂのバックプレーン間の通信を促進するように構成されたブリッジ回路を含み得る。それぞれの監視サブシステムは、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂのポート３０８ａ、３０８ｂを介してバックプレーン３０６ａ、３０６ｂに取り外し可能に連結され得る任意の数の機能回路３１０ａ、３１０ｂ及びブリッジ回路を含み得る。機能回路３１０ａ、３１０ｂは、機能回路３１０と同じであり得る。

【0266】

バックプレーン３０６ａ、３０６ｂは、物理バスであるか、それを含むか、又はその一部を形成し得る。バックプレーン３０６ａ、３０６ｂは、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂに連結された機能回路３１０ａ、３１０ｂ及び／又はブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂ間のマルチポイント非同期電子通信を促進するように構成され得る、受動バックプレーン３０６ａ、３０６ｂであり得る。したがって、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂに供給される全てのデータは、バックプレーンに連結された全ての機能回路３１０ａ、３１０ｂ及び／又はブリッジ回路１７１０によって受信され得る。図２１に示すように、バックプレーン３０６ａは、データレーン１８１２ａ、１８１２ｂ、１８１２ｃ、１８１２ｄ～１８１２ｎを含み得、バックプレーン３０６ｂは、データレーン１８１２ａ、１８１３ｂ、１８１３ｃ、１８１３ｄ～１８１３ｎを含み得る。図２０～図２１を参照すると、データレーン１８１２ａ～１８１２ｎ、１８１３ａ～１８１３ｎは、対応のバックプレーン３０６ａ、３０６ｂ上の多数のポート３０８ａ、３０８ｂと電子通信する。ポート３０８ａ、３０８ｂは、機能回路３１０ａ、３１０ｂ及び／又はブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂを受容するように構成され得る。それぞれのポート３０８ａ、３０８ｂは、ポートに連結された機能回路３１０ａ、３１０ｂ又はブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂと、対応のバックプレーン３０６ａ、３０６ｂのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎ、１８１３ａの全てとの間の電子通信を有効にするように構成される。

【0267】

バックプレーン３０６ａ、３０６ｂのポートに連結され得る多数の異なるタイプの機能回路が存在する。例えば、機能回路のうちの１つ以上は、入力回路（例えば、入力回路２１０ｉ）、出力回路（例えば、出力回路２１０ｏ）、処理回路（例えば、処理回路２１０ｐ）、及び／又はインフラストラクチャ回路（例えば、インフラストラクチャ回路２１０ｎ）であり得る。図示の例に示されるように、それぞれの機能回路３１０ａ、３１０ｂは、回路コントローラ３２０ａ、３２０ｂと、回路コントローラ３２０ａ、３２０ｂとバックプレーン３０６ａ、３０６ｂとの間の電子通信を促進及び制御するように構成されたノード３２２ａ、３２２ｂと、を含み得る。本明細書に記載されるように、ノード３２２ａ、３２２ｂは、回路コントローラ３２０ａ、３２０ｂからバックプレーン３０６ａ、３０６ｂのデータレーン３１２ａ、３１２ｂへのデータの供給を制御し得る。ノード３２２ａ、３２２ｂはまた、データレーン３１２ａ、３１２ｂから機能回路３１０ａ、３１０ｂの回路コントローラ３２０ａ、３２０ｂにどのデータが供給されるかを制御し得る。

【0268】

図示の例に示されるように、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂのポート３０８ａ、３０８ｂに取り外し可能に連結され得る。ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂ間にあり得る連結要素１８０７を介して電気的に連結され得る。連結要素１８０７の端部は、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂの範囲拡張要素１７０５ａ、１７０５ｂに取り付けられ得る。連結要素１８０７は、例えば、電気ケーブル及び／又は光ファイバケーブルであり得る。いくつかの実施形態では、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは無線で通信し得る。例えば、ブリッジ回路は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコル、セルラープロトコル、ＷＩ－ＦＩプロトコル、近距離無線通信（ＮＦＣ）、及び／又は無線周波数識別（ＲＦＩＤ）プロトコルを介して通信するための送受信機を含み得る。

【0269】

図示の例では、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、対応するブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂの範囲拡張要素１７０５ａ、１７０５ｂ及びノード３２２ａ、３２２ｂと電子通信するブリッジコントローラ１７０３ａ、１７０３ｂを含み得る。ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂのノード３２２ａ、３２２ｂは、図４に関連して上述したように、機能回路３１０のノード３２２と概ね同様であり得る。ノード３２２ａ、３２２ｂは、ブリッジコントローラ１７０３ａ、１７０３ｂとバックプレーン３０６ａ、３０６ｂとの間の電子通信を促進及び制御するように構成され得る。例えば、ノード３２２ａ、３２２ｂは、ブリッジコントローラ１７０３ａ、１７０３ｂからバックプレーン３０６ａ、３０６ｂのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎ、１８１３ａ～１８１３ｎへのデータの供給を制御し得る。ノード３２２ａ、３２２ｂは、スケジュールコントローラ３３４ａ、３３４ｂ、ノードコントローラ３２４ａ、３２４ｂ、ゲートコントローラ３２６ａ、３２６ｂ、及びゲート対３２８ａ、３２８ｂを含み得る。

【0270】

上述のように、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、監視サブシステムのバックプレーン３０６ａ、３０６ｂ間の電子通信を促進するように構成され得る。例えば、ブリッジ回路１７１０ａは、バックプレーン３０６ａのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎに供給された全てのデータを受信し、ブリッジ回路１７１０ｂにデータを提供するように構成され得る。ブリッジ回路１７１０ｂは、データを受信し得、バックプレーン３０６ａのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎに対応するバックプレーン３０６ｂのデータレーン１８１３ａ～１８１３ｎの間に配布し得る。例えば、機能回路３１０ａからデータレーン１８１２ａ、１８１２ｂ、１８１２ｃに提供される全てのデータは、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂを介して対応するデータレーン１８１３ａ、１８１３ｂ、１８１３ｃに提供され得る。したがって、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂは、拡張論理バスを形成し、機能回路３１０ａ、３１０ｂは、それらが単一のバックプレーンに連結されたかのように機能し得る。

【0271】

本明細書に記載されるように、機能回路及び／又はブリッジ回路からの通信は、マスタ回路によって生成され得るスケジュールを使用して制御される。全てのデータパケットがバックプレーン３０６ａ、３０６ｂの間で共有されるため、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂ及び機能回路３１０ａ、３１０ｂは、スケジュールを共有し得る。スケジュールは、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂのいずれかに連結された機能回路３１０ａ、３１０ｂのうちの１つであり得る単一のマスタ回路を使用して生成され得る。マスタ回路は、概して、図７～図１８に関連して本明細書に記載されるように、スケジュールを生成及び配布し、データレーン１８１２ａ～１８１２ｎ、１８１３ａ～１８１３ｎにわたる通信を監視するように機能し得る。

【0272】

図２２は、アービトレーション期間（例えば、アービトレーション期間４１１）の間の監視システム１８００の様々な構成要素間の通信を示すデータフロー図１９００を示す。一例として、マスタ回路は、バックプレーン３０６ａに連結された機能回路３１０ａのうちの１つであり得る。工程１９０２において、マスタ回路は、現在のタイムフレームのスケジュールを含むビーコンパケットをバックプレーン３０６ａのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎに供給し得る。

【0273】

工程１９０４において、バックプレーン３０６ａに連結された機能回路３１０ａは、バックプレーン３０６ａからビーコンパケットを受信し得る。工程１９０６において、ブリッジ回路１７１０ａのノードコントローラ３２４ａは、ビーコンパケットを受信し、メモリ内にスケジュールのコピーを記憶し得る。ノードコントローラ３２４ａは、現在のフレームに対する割り当てられたタイムスライスを有するスケジュール及び／又は命令をゲートコントローラ３２６ａに提供し得る。ゲートコントローラ３２６ａは、以下により詳細に記載されるように、送信機３３０ａ及び受信機３３２ａの動作を制御するためのスケジュール及び／又は命令を使用し得る。ノードコントローラ３２４ａはまた、ビーコンパケットをブリッジコントローラ１７０３ａに提供し得る。ブリッジコントローラ１７０３ａは、ビーコンパケットを受信し、ビーコンパケットを、ビーコンパケットの信号を増幅し得る範囲拡張要素１７０５ａに提供し得る。

【0274】

工程１９０８において、ブリッジ回路１７１０ａは、ビーコンパケットをブリッジ回路１７１０ａに供給し得る。ブリッジ回路１７１０ｂの範囲拡張要素１７０５ｂは、ビーコンパケットを受信し、メモリ内にスケジュールのコピーを記憶し得るノードコントローラ３２４ｂにビーコンパケットを提供し得る。

【0275】

工程１９１０において、ノードコントローラ３２４ｂは、ゲートコントローラ３２６ｂ及びゲート対３２８ｂの送信機を介して、バックプレーン３０６ｂのデータレーン１８１３ａ～１８１３ｎにビーコンパケットを提供し得る。工程１９１２において、機能回路３１０ｂは、バックプレーン３０６ｂからビーコンパケットを受信し得る。機能回路３１０ｂのノードコントローラ３２４ｂは、現在のフレームに対応するスケジュールのコピーを記憶すること、並びにスケジュールをチェックして、それらの以前の通信要求がスケジュールされていたかどうかを決定することができる。ノードコントローラ３２４ｂはまた、割り当てられたタイムスライスを有するスケジュール及び／又は命令をゲートコントローラ３２６ｂに提供し得る。ゲートコントローラ３２６ｂは、以下により詳細に記載されるように、送信機３３０ｂ及び受信機３３２ｂの動作を制御するためにスケジュール及び／又は命令を使用し得る。

【0276】

工程１９１４において、機能回路は、ビーコン応答パケットをデータレーン１８１３ａ～１８１３ｂに提供し得る。工程１９１６において、ブリッジ回路１７１０ｂのブリッジコントローラ１７０３ｂは、受信機３３２ｂ、ゲートコントローラ３２６ｂ、及びノードコントローラ３２４ｂを介して、データレーン１８１３ａ～１８１３ｎのそれぞれからビーコン応答パケットを受信し得る。データレーン１８１３ａ～１８１３ｎは並列であるため、ブリッジコントローラ１７０３ｂは、ビーコン応答パケットを含む又は特徴付ける並列データストリームを受信する。ブリッジコントローラ１７０３ｂは、並列データストリームをシリアルデータストリームに変換又は圧縮し、シリアルデータストリームを範囲拡張要素１７０５ｂに提供し得る。範囲拡張要素は、シリアルデータストリームの電力（例えば、電圧及び／又は電流）を増幅し得る。

【0277】

工程１９１８において、ブリッジ回路１７１０ｂは、範囲拡張要素１７０５ｂを介してシリアルデータストリームをブリッジ回路１７１０ａに提供する。範囲拡張要素１７０５ａは、シリアルデータストリームを受信し、シリアルデータストリームの電力（例えば、電圧及び／又は電流）を減衰させ、シリアルデータストリームをブリッジコントローラ１７０３ａに提供し得る。ブリッジコントローラ１７０３ａは、シリアルデータストリームを受信し、シリアルデータストリームを並列データストリームに拡張し得る。

【0278】

工程１９２０において、ブリッジコントローラ１７０３ａは、ノード３２２ａを介してバックプレーン３０６ａのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎに並列データストリームを提供し得る。工程１９２２において、機能回路３１０ａは、バックプレーン３０６ａのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎにビーコン応答パケットを供給し得る。工程１９２４において、マスタ回路は、機能回路３１０ａ、３１０ｂからビーコン応答パケットを受信し、次のフレームのスケジュールを生成し得る。

【0279】

通常動作中（例えば、タイムスライス４１０Ｃ～４１０Ｎの間）、機能回路３１０ａ、３１０ｂは、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎ、１８１３ａ～１８１３ｎを介して通信し得る。例えば、機能回路３１０ａ、３１０ｂは、データパケットをバックプレーン３０６ａのデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎに供給し得る。ブリッジ回路１７１０ａのブリッジコントローラ１７０３ａは、並列データストリーム内のデータパケットを受信し、並列データストリームをシリアルデータストリームに変換又は圧縮し、シリアルデータストリームを範囲拡張要素１７０５ａに提供し得る。範囲拡張要素１７０５ａは、シリアルデータストリームの電力（例えば、電圧及び／又は電流）を増幅し、シリアルデータストリームをブリッジ回路１７１０ｂに提供し得る。範囲拡張要素１７０５ｂは、シリアルデータストリームを受信し、シリアルデータストリームの電力（例えば、電圧及び／又は電流）を減衰させ、シリアルデータストリームをブリッジコントローラ１７０３ｂに提供し得る。ブリッジコントローラ１７０３ｂは、シリアルデータストリームを受信し、シリアルデータストリームを並列データストリームに拡張し、ノード３２２ｂを介して並列データストリームをデータレーン１８１３ａ～１８１３ｎに提供し得る。

【0280】

同様に、機能回路３１０ｂは、データパケットをバックプレーン３０６ａのデータレーン１８１３ａ～１８１３ｎに供給し得る。ブリッジ回路１７１０ｂのブリッジコントローラ１７０３ｂは、並列データストリーム内のデータパケットを受信し、並列データストリームをシリアルデータストリームに変換又は圧縮し、シリアルデータストリームを範囲拡張要素１７０５ｂに提供し得る。範囲拡張要素１７０５ｂは、シリアルデータストリームの電力（例えば、電圧及び／又は電流）を増幅し、シリアルデータストリームをブリッジ回路１７１０ａに提供し得る。範囲拡張要素１７０５ａは、シリアルデータストリームを受信し、シリアルデータストリームの電力（例えば、電圧及び／又は電流）を減衰させ、シリアルデータストリームをブリッジコントローラ１７０３ａに提供し得る。ブリッジコントローラ１７０３ａは、シリアルデータストリームを受信し、シリアルデータストリームを並列データストリームに拡張し、ノード３２２ａを介して並列データストリームをデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎに提供し得る。動作中、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、監視システムのバックプレーン３０６ａ、３０６ｂに連結された全ての機能回路３１０ａ、３１０ｂに透過的である。したがって、監視システム１８００は、信号／データが全て同じベースからのものであるように機能する。

【0281】

上述したように、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂのゲートコントローラ３２６ａ、３２６ｂは、スケジュール及び／又は命令を使用して、送信機３３０ａ、３３０ｂ及び受信機３３２ａ、３３２ｂの動作を制御し得る。例えば、ゲートコントローラ３２６ｂは、送信機３３０ｂを、バックプレーン３０６ａに取り付けられた機能回路３１０ａがバックプレーン３０６ａにデータを供給するようにスケジュールされているタイムスライスの間は第１の動作モードで動作するように設定し得、その結果、データは、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂを介してバックプレーン３０６ｂに供給され得る。ブリッジ回路１７１０ｂのゲートコントローラ３２６ｂは、送信機３３０ｂを、機能回路３１０ａがバックプレーン３０６ａにデータを供給するようにスケジュールされていないタイムスライスの間は第２の動作モードで動作するように設定し得る。同様に、ブリッジ回路１７１０ａのゲートコントローラ３２６ａは、送信機３３０ａを、バックプレーン３０６ｂに取り付けられた機能回路３１０ｂがバックプレーン３０６ａにデータを供給するようにスケジュールされているタイムスライスの間は第１の動作モードで動作するように設定し得、その結果、データは、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂを介してバックプレーン３０６ａに供給され得る。ゲートコントローラ３２６ａは、ブリッジ回路１７１０ａの送信機３３０ａを、機能回路３１０ｂがバックプレーン３０６ｂにデータを供給するようにスケジュールされていないタイムスライスの間は第２の動作モードで動作するように設定し得る。

【0282】

いくつかの実施形態では、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂ間の分離距離は、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂ間のデータパケットの送信において無視できない伝搬遅延を招くことがある。伝搬遅延は、それぞれの監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂの機能回路３１０ａ、３１０ｂ間に時間同期誤差を生じさせ得る。例えば、マスタ回路（例えば、機能回路３１０ａのうちの１つ）がビーコンパケットを送信すると、バックプレーン３０６ａに連結された機能回路３１０ａは、バックプレーン３０６ｂに連結された機能回路３１０ｂより先にビーコンパケットを受信し得る。したがって、機能回路３１０ｂの時間同期は、機能回路３１０ａの時間同期と比較して遅延し得る。加えて、場合によっては、伝搬遅延の結果、複数のタイムスライスにまたがるデータパケット送信が生じる場合があり、衝突をもたらし得る。例えば、データパケットが、バックプレーン３０６ｂに連結された機能回路３１０ｂから送信され、使用可能なタイムスライス期間（例えば、使用可能なタイムスライス期間４２０）で割り当てられた時間よりも、バックプレーン３０６ａに移動するためにより多くの時間を必要とする場合、データパケットは依然として後続のタイムスライスの間も移行中である可能性がある。その場合、データパケットは、後続のタイムスライスの間に送信される別のデータパケットと衝突する可能性がある。

【0283】

デッドバンド期間（例えば、デッドバンド期間４２４）は、単一のバックプレーンに連結された機能回路間の通信遅延、並びにブリッジバックプレーンから生じる通信遅延を吸収するように、タイムスライスに組み込まれ得る。デッドバンド期間は、機能回路間の時間同期における不正確さに起因するデータ送信タイミング誤差を緩和するように、並びにブリッジされたバックプレーン間のデータ送信に関連付けられたレイテンシから生じ得る信号衝突を最小化するように機能し得る。

【0284】

タイムスライスが十分に大きいデッドバンド期間を含むことを確実にするために、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂのブリッジコントローラ１７０３ａ、１７０３ｂ及び／又はノードコントローラ３２４ａ、３２４ｂは、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂ間でデータパケットを転送するために必要とされる推定時間量を特徴付け得る遅延時間を推定し得る。次いで、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、スケジュール内の利用可能な情報に基づいて、現在の割り当てられたデッドバンド期間を決定、識別、又は計算し得る。ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、推定された遅延時間を割り当てられたデッドバンド期間と比較し得る。いくつかの実施形態では、デッドバンド期間が不十分である場合、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、後続フレーム内のデッドバンド期間の調整及び／又はタイムスライスのサイズの調整を要求するためのデータパケットをマスタ回路に供給し得る。

【0285】

いくつかの実施形態では、監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂが電源オンにされたとき、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、監視サブシステム（例えば、監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂ）のハードウェア及び動作パラメータ（例えば、通信スケジュール、ボーレートなど）に互換性があるものと決定されるまで、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂ間のデータ送信を阻止するように構成され得る。例えば、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂからデータを受信するように構成され得るが、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂにデータを供給することは阻止され得る。いくつかの実施形態では、送信機３３０ａ、３３０ｂは、データがデータレーン１８１２ａ～１８１２ｎ、１８１３ａ～１８１３ｎに送信されることを阻止するように、第２の動作モードに設定され得る。いくつかの実施形態では、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、監視サブシステムのハードウェアに互換性があるかどうかを決定し得る。ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂはまた、監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂの任意の既存のスケジュールに互換性があるかどうかを決定し得る。一例として、動作パラメータは、スケジュール、ボーレートなどを含み得る。

【0286】

起動時に、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂは、それらがノードコントローラ３２４ａ、３２４ｂ及び／又はブリッジコントローラ１７０３ａ、１７０３ｂのメモリに記憶されたシステムデータを含むかどうかを決定し得る。一例として、システムデータは、監視サブシステムの構成要素に対応する固有のＩＤ（例えば、ＭＡＣアドレス）、それぞれのバックプレーンがいくつのデータレーンを含むかを記述する情報、ネットワークＩＤなどである得るか又はそれを含み得る。図２３は、監視サブシステム（例えば、監視サブシステム１８０１ａ、１８０１ｂ）のハードウェア及び動作パラメータに互換性であることを決定する例示的な方法を示すフローチャート２０００を示す。

【0287】

工程２００２において、本方法は、第１の監視サブシステム（例えば、監視サブシステム１８０１ａ）の第１のバックプレーン（例えば、バックプレーン３０６ａ）に連結された第１のブリッジ回路（例えば、ブリッジ回路１７１０ａ）で第１の識別データを受信することを含み得る。第１の識別データは、第２の監視サブシステム（例えば、監視サブシステム１８０１ｂ）のハードウェアを識別する情報を特徴付け得る。一例として、第１の識別データは、第２のバックプレーン（例えば、バックプレーン３０６ｂ）及び／又はそれに連結された機能回路３１０ｂの固有のＩＤ（例えば、ＭＡＣアドレス）であるか又はそれを含み得る。別の例として、第１の識別データは、第２のバックプレーンが含むデータレーンの数を記述するデータ、並びに第２の監視サブシステムに対応するネットワークＩＤであるか又はそれを含み得る。いくつかの実施形態では、第１のブリッジ回路は、動作中に第２の監視サブシステムから第１のバックプレーンに供給されるデータパケットから、機能回路の固有のＩＤを受信し得る。別の例として、第１のブリッジコントローラは、ビーコンパケットからデータレーンの数を記述するデータ（例えば、レーンの数フィールド５０７）を受信し得る。第１のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラ（例えば、ブリッジコントローラ１７０３ａ及びノードコントローラ３２４ａ）は、動作中にメモリ内に第１の識別データを記憶し得る。第１の識別データは、システムシャットダウン中にメモリ内に留り得、本明細書に記載されるように、第１の監視サブシステム及び第２の監視サブシステムが後続のシステム起動中にあることを確認するために使用され得る。

【0288】

工程２００４において、本方法は、第２の監視サブシステムの第２のバックプレーン（例えば、バックプレーン３０６ｂ）に連結された第２のブリッジ回路（例えば、ブリッジ回路１７１０ｂ）で第２の識別データを受信することを含み得る。第２の識別データは、第１の監視サブシステムのハードウェアを識別する情報を特徴付け得る。一例として、第２の識別データは、第１のバックプレーン及び／又はそれに連結された機能回路の固有のＩＤ（例えば、ＭＡＣアドレス）であるか又はそれを含み得る。別の例として、第２の識別データは、第１のバックプレーンが含むデータレーンの数を記述するデータ、並びに第１の監視サブシステムに対応するネットワークＩＤであるか又はそれを含み得る。いくつかの実施形態では、第２のブリッジ回路は、動作中に第１の監視サブシステムから第２のバックプレーンに供給されるビーコンパケット又は他のデータパケットから、機能回路の固有のＩＤを受信し得る。別の例として、第２のブリッジコントローラは、ビーコンパケットからデータレーンの数を記述するデータ（例えば、レーンの数フィールド５０７）を受信し得る。第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラ（例えば、ノードコントローラ３２４ａ及びブリッジコントローラ１７０３ｂ）は、動作中にメモリ内に第２の識別データを記憶し得る。第２の識別データは、システムシャットダウン中にメモリ内に留り得、本明細書に記載されるように、後続のシステム起動中に第１の監視サブシステム及び第２の監視サブシステムに互換性があることを確認するために使用され得る。

【0289】

いくつかの実施形態では、第２の識別データは、第１のブリッジ回路のノードコントローラ及び／又はブリッジコントローラのメモリ内に記憶され得、第１のブリッジ回路は、第２の識別データを第２のブリッジ回路に提供し得る。同様に、第１の識別データは、第２のブリッジ回路のノードコントローラ及び／又はブリッジコントローラのメモリ内に記憶され得、第２のブリッジ回路は、第１の識別データを第１のブリッジ回路に提供し得る。別の例として、第１及び第２の識別データは、第１及び第２のブリッジ回路のノードコントローラ及び／又はブリッジコントローラのメモリ内に記憶され得る。

【0290】

工程２００６において、第１の識別データ及び第２の識別データは、第１の監視サブシステムが第２の監視サブシステムと互換性があることを決定するために使用され得る。例えば、第１及び第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、第１のバックプレーン及び第２のバックプレーンが同じ数のデータレーンを有することを確認し得る。別の例として、ブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、第１及び第２の監視サブシステムの機能回路及び／又はバックプレーンの固有のＩＤを使用して、第１及び第２の監視サブシステムに互換性があることを決定し得る。ブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラはまた、第１及び第２の識別データと共に提供されるネットワークＩＤを比較して、第１及び第２の監視システムに互換性があることを決定し得る。例えば、ネットワークＩＤが同じであれば、監視システムは互換性があるものと決定され得る。

【0291】

工程２００８において、本方法は、第２のブリッジ回路で第１のスケジュールを受信することを含み得る。第１のスケジュールは、第１のバックプレーンと電子通信する第１の機能回路のセットの第１の通信スケジュールを特徴付け得る。いくつかの実施形態では、第１のスケジュールは、第１のブリッジ回路のノードコントローラ及び／又はブリッジコントローラのメモリ内に記憶され得、第１のブリッジ回路は、第１のスケジュールを第２のブリッジ回路に提供し得る。別の例として、第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、動作中にビーコンパケット内の第１のスケジュールを受信する。第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、メモリ内に第１のスケジュールを記憶し得る。第１のスケジュールは、システムシャットダウン中にメモリ内に留り得、本明細書に記載されるように、後続のシステム起動の際に使用可能であり得る。

【0292】

工程２０１０において、本方法は、第１のブリッジ回路で第２のスケジュールを受信することを含み得る。第２のスケジュールは、第２のバックプレーンと電子通信する第２の機能回路のセットの第２の通信スケジュールを特徴付け得る。いくつかの実施形態では、第２のスケジュールは、第２のブリッジ回路のノードコントローラ及び／又はブリッジコントローラのメモリ内に記憶され得、第２のブリッジ回路は、第２のスケジュールを第１のブリッジ回路に提供し得る。別の例として、第１のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、動作中にビーコンパケット内の第２のスケジュールを受信する。第１のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、メモリ内に第２のスケジュールを記憶し得る。第１のスケジュールは、システムシャットダウン中にメモリ内に留り得、本明細書に記載されるように、後続のシステム起動の際に使用可能であり得る。

【0293】

第１の通信スケジュールは、工程２０１２において第２の通信スケジュールと比較され得る。例えば、第１及び第２のブリッジ回路は第１及び第２のスケジュールを比較して、第２の監視サブシステムの機能回路が第２のバックプレーンの対応するデータレーンにデータを供給するようにスケジュールされているのと同時に、第１の監視サブシステムの機能回路が第１のバックプレーンのデータレーンにデータを供給するようにスケジュールされないことを確実にすることができる。

【0294】

工程２０１４において、本方法は、第１のスケジュールが第２のスケジュールと互換性があることを決定することを含み得る。例えば、比較が、第１の監視サブシステムの機能回路は、第２の監視サブシステムの機能回路が第２のバックプレーンの対応するデータレーンにデータを供給するようにスケジュールされているのと同時に、第１のバックプレーンのデータレーンにデータを供給するようにスケジュールされていないことを示している場合、第１及び第２のブリッジ回路は、第１及び第２のスケジュールに互換性があることを決定し得る。

【0295】

工程２０１６において、本方法は、第１の信号を第１のブリッジ回路の少なくとも１つの第１のゲート（例えば、送信機３３０ａ）に提供し、第２のブリッジ回路の少なくとも１つの第２のゲート（例えば、送信機３３０ｂ）に第２の信号を提供し、それによって、少なくとも１つの第１のゲート及び少なくとも１つの第２のゲートをアクティブ化することと、第１のバックプレーンと第２のバックプレーンとの間の電子通信を促進することと、を含み得る。一例として、第１及び第２のブリッジ回路のノードコントローラは、第１及び第２の監視サブシステムのスケジュールに互換性があることを確認するために、第１及び第２のブリッジ回路のゲートコントローラにデータを提供し得る。ゲートコントローラは、第１の動作モードで動作するようにゲートを設定するための信号をゲートに供給することによって、第１及び第２のブリッジ回路のゲート（例えば、送信機３３０ａ、３３０ｂ）をアクティブ化し、それによって、データがブリッジ回路から送信されることを可能にし、かつデータが第１の監視サブシステムと第２の監視サブシステムとの間で転送されることを可能にし得る。

【0296】

いくつかの実施形態では、第１及び第２の監視サブシステムのネットワークＩＤは、第１及び第２の監視サブシステムに互換性があることを決定するために使用され得る。ネットワークＩＤはまた、第１及び第２のスケジュールに互換性があるかどうかを決定するために使用され得る。

【0297】

一例として、第１のブリッジ回路は、第１の監視サブシステムの構成を特徴付ける第１のネットワークＩＤを第２のブリッジ回路に提供し得る。第２のブリッジ回路は、第２の監視サブシステムの構成を特徴付ける第２のネットワークＩＤを第１のブリッジ回路に提供し得る。第１及び第２のネットワークＩＤとしては、第１及び第２の監視サブシステムのハードウェアに対応する、例えば、機能回路及び／又はバックプレーンの固有のＩＤ、バックプレーン上のデータレーンの数など、並びに第１及び第２の監視サブシステムの、例えば通信スケジュール、ボーレートなどの動作パラメータなどのデータが挙げられ得る。第１及び第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、第１のネットワークＩＤを第２のネットワークＩＤと比較して、第１及び第２の監視サブシステムのハードウェア及び動作パラメータに互換性があるかどうかを決定し得る。ネットワークＩＤが、第１及び第２の監視サブシステムのハードウェア及び動作パラメータに互換性があることを示している場合、第１及び第２のブリッジ回路のノードコントローラは、第１及び第２のブリッジ回路のゲートコントローラにデータを提供して、第１及び第２の監視サブシステムの互換性を確認し得る。ゲートコントローラは、第１の動作モードで動作するようにゲートを設定するための信号をゲートに供給することによって、第１及び第２のブリッジ回路のゲート（例えば、送信機３３０ａ、３３０ｂ）をアクティブ化し、それによって、データがブリッジ回路から送信されることを可能にし、かつデータが第１の監視サブシステムと第２の監視サブシステムとの間で転送されることを可能にし得る。

【0298】

第１及び第２のブリッジ回路のゲートが第１の動作モードで動作するように設定された後、第１及び第２の監視サブシステムの機能回路は、次いで、図１３に関連して上述したように、初期化プロセスを実行してマスタノードを選択し得る。マスタ回路は、図１４～図１７に関して上述したように、第３のスケジュールを生成及び配布し、バックプレーンに供給されるデータを監視し得る。

【0299】

いくつかの実施形態では、監視サブシステムが電力供給されたときに、第１及び第２のブリッジ回路は、第１及び第２のサブシステムのハードウェア及び動作パラメータに互換性があるかどうかを決定するために使用され得る既存のデータ（例えば、識別データ、ネットワークＩＤ、スケジュールなど）へのアクセスを有さない場合がある。その場合、第１及び第２のブリッジ回路は、ビーコンパケットからのデータを使用して、第１及び第２のサブシステムのハードウェア及び動作パラメータに互換性があるかどうかを決定し得る。

【0300】

最初に、システム起動時に、第１及び第２のバックプレーン（例えば、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂ）のそれぞれに連結された１つ以上の機能回路は、図１３に関連して上述したように、アービトレーションの責任を負い、マスタ回路になるために初期化プロセスを開始し得る。初期化プロセスの終了時に、第１の監視サブシステム（例えば、監視サブシステム１８０１ａ）は、第１のマスタ回路を含み得、第２の監視サブシステム（例えば、監視サブシステム１８０１ｂ）は、第２のマスタ回路を含み得る。

【0301】

第１及び第２のマスタ回路は、第１及び第２のビーコンパケットを第１及び第２のバックプレーンのデータレーンにそれぞれ供給し得る。ビーコンパケットは、図８に関連して記載されたビーコンパケット５００と概ね同様であり得る。それぞれのビーコンパケットは、プリアンブル、タイプ、現在時間、レーンの数、ボーレート、スケジュールヘッダ、及びスケジュール項目フィールドを含み得る。

【0302】

第１のブリッジ回路のブリッジコントローラ（例えば、ブリッジコントローラ１７０３ａ）は、第１のビーコンパケットを受信し得、第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ（例えば、ブリッジコントローラ１７０３ｂ）は、第２のビーコンパケットを受信し得る。第１のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、メモリ内の第１のビーコンパケットのフィールドに対応するデータを記憶し得る。第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、メモリ内の第２のビーコンパケットのフィールドに対応するデータを記憶し得る。

【0303】

第１のブリッジ回路のブリッジコントローラは、第１のブリッジ回路の範囲拡張要素（例えば、範囲拡張要素１７０５ａ）に第１のビーコンパケットを供給し得る。範囲拡張要素は、第１のビーコンパケットに対応する信号の電力（例えば、電圧及び／又は電流）を増幅することができ、第１のビーコンパケットを第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラに提供し得る。第２のブリッジ回路のブリッジコントローラは、第２のブリッジ回路の範囲拡張要素（例えば、範囲拡張要素１７０５ｂ）に第２のビーコンパケットを供給し得る。範囲拡張要素は、第２のビーコンパケットに対応する信号の電力（例えば、電圧及び／又は電流）を増幅することができ、第２のビーコンパケットを第１のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラに提供し得る。

【0304】

第１及び第２のブリッジ回路のブリッジコントローラ及び／又はノードコントローラは、第１及び第２のビーコンパケット内に提供されたフィールド（例えば、プリアンブル、タイプ、現在時間、レーンの数、ボーレート、スケジュールヘッダ、及びスケジュール項目）に対応するデータを比較して、第１及び第２の監視サブシステムに互換性があるかどうかを決定し得る。

【0305】

第１及び第２の監視サブシステムに互換性があるものと決定された場合、第１及び第２のブリッジ回路のノードコントローラは、第１及び第２のブリッジ回路のゲートコントローラにデータを提供して、第１及び第２の監視サブシステムに互換性があることを確認し得る。ゲートコントローラは、第１の動作モードで動作するようにゲートを設定するための信号をゲートに供給することによって、第１及び第２のブリッジ回路のゲート（例えば、送信機）をアクティブ化し、それによって、データがブリッジ回路から送信されることを可能にし、かつデータが第１の監視サブシステムと第２の監視サブシステムとの間で転送されることを可能にし得る。

【0306】

監視サブシステムが電子通信した後、マスタ回路のうちの１つは、１つのマスタ回路のみが第１のバックプレーンと第２のバックプレーンとの間で共有されるように、アービトレーション能力を放棄し得る。例えば、マスタ回路のうちの１つがビーコンパケットを検出した場合、そのマスタ回路は、図１３に示す工程１１１２に関連して上述したように、ランダムバックオフの状態に入ることができる。いくつかの実施形態では、前出のマスタ回路は、ランダムバックオフの状態に留まり、ビーコンタイムスライス（例えば、ビーコンタイムスライス４１０Ａ）の間にビーコンパケットを受信しなくなるまでスレーブノードとして機能し得る。前出のマスタ回路がビーコンタイムスライスの間にビーコンパケットを受信しない場合、前出のマスタ回路は、図１３に示す工程１１１４に関連して記載されるように、アービトレーションの責任を負い、それによってマスタ回路になり得る。

【0307】

ブリッジ回路は、全てのデータがバックプレーン間で転送されるように、バックプレーンを電気的に連結して拡張論理バスを形成するように機能し得る。これにより、監視システムは、単一のバックプレーンを含む監視システムを使用するときに利用可能な完全機能を保持しながら、複数の場所にまたがることが可能になる。加えて、全てのデータがブリッジされたバックプレーン間で共有されるため、ブリッジは、リソース（例えば、機能回路）が所望に応じてバックプレーン間に分散されることを可能にする。

【0308】

図２４は、別の例示的監視システム２１００のブロック図を示す。図示の例に示されるように、監視システムは、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂを使用して電気的に連結され得る監視サブシステム２１０１ａ、２１０１ｂを含む。連結要素１８０７は、ブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂを電気的に連結し得る。第１及び第２の監視サブシステム２１０１ａ、２１０１ｂは、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂと概ね同様であり得るバックプレーン２１０６ａ、２１０６ｂを含み得る。

【0309】

監視サブシステム２１０１ａ、２１０１ｂは、バックプレーン２１０６ａ、２１０６ｂのポートに連結され得る様々な異なる機能回路を含み得る。バックプレーン２１０６ａ、２１０６ｂは、物理バスであるか、それを含むか、又はその一部を形成し得る。バックプレーン２１０６ａ、２１０６ｂは、図４、２０に関連して上述したバックプレーン３０６ａ、３０６ｂと概ね同様であり得る。

【0310】

第１の監視サブシステム２１０１ａは、状態監視回路２１０２ａ、ゲートウェイ回路２１０４ａ、システムインターフェース回路２１０８ａ、電源入力回路２１１０ａ、離散入力回路２１１２ａ、保護回路２１１４ａ、４－２０出力回路２１１６ａ、中継器回路２１１８ａ、及びブリッジ回路１７１０ａを含む。第２の監視サブシステム２１０１ｂは、動的入力回路２１２０ｂ、静的入力回路２１２２ｂ、中継器回路２１１８ｂ、及びＰＩＭ回路２１１０ｂを含み得る。図示の例に示されるように、監視サブシステム２１０１ａ、２１０１ｂは、冗長性の目的のために、複数のブリッジ回路１７１０ａ、１７１０ｂを介して連結され得る。ブリッジ回路のうちの１つが故障した場合、別のブリッジ回路の対が、バックプレーン２１０６ａ、２１０６ｂ間の通信をブリッジするために利用可能である。

【0311】

図示の例に示されるように、監視サブシステム２１０１ｂは主に、アナログセンサデータを受信し、センサデータをデジタル化し、様々な入力回路を使用してセンサデータに対応するデータパケットをバックプレーン２１０６ｂのデータレーンに提供するように機能し得る。監視サブシステム２１０１ａは主に、監視システムに（例えば、システムインターフェース回路２１０８ａを介して）更新を提供し、（例えば、保護回路２１１４ａを使用して）センサデータを処理し、処理されたデータを（例えば、ゲートウェイ回路２１０４ａ、状態監視回路２１０２ａを介して）ユーザーに提供するように機能し得る。

【0312】

ブリッジングは、監視サブシステムが共通のリソース（例えば、機能回路）を共有することを可能にし得、監視システムの設計及び設置時の柔軟性を提供し得る。例えば、監視サブシステム２１０１ｂは、入力回路がセンサデータを受信することができるように、産業機器の近くにリモートに設置され得る一方、監視サブシステム２１０１ａは、より便利か又はアクセスが簡単であり得る別の場所に設置され得る。監視される産業機器の近くに監視サブシステムを設置することはまた、センサから入力回路へのケーブル配線のコストを低減し、並びにノイズ及び接地ループへの曝露を低減することによって、センサから入力回路に供給される信号の品質を改善することができる。一例として、接地ループは、同じ接地基準電圧ではなく、異なる接地基準電圧である回路の部分から生じる干渉として説明される。接地ループは、望ましくない信号劣化及び／又は信号内のノイズの原因となり得る。監視サブシステム２１０１ｂは、監視サブシステム２１０１ａ上に設置されたリソース（例えば、状態監視回路２１０２ａ、ゲートウェイ回路２１０４ａ、システムインターフェース回路２１０８ａ、ＰＩＭ回路２１１０ａ、離散入力回路２１１２ａ、保護回路２１１４ａ、４－２０出力回路２１１６ａ、中継器回路２１１８ａ）を利用し得る。

【0313】

図２５は、別の例示的監視システム２２００のブロック図を示す。図示の例に示されるように、監視システム２２００は、ブリッジ回路１７１０ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃを介して電気的に連結され得る監視サブシステム２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃを含む。監視サブシステム２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃは、ブリッジ回路１７０１ａ、１７０１ｂ、１７０１ｃを介して連結され得るバックプレーン２２０６ａ、２２０６ｂ、２２０６ｃを含み得る。バックプレーン２２０６ａ、２２０６ｂ、２２０６ｃは、バックプレーン２１０６ａ、２１０６ｂと概ね同様であり得る。連結されたバックプレーン２２０６ａ、２２０６ｂ、２２０６ｃは、拡張論理バスを形成する。

【0314】

監視サブシステム２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃは、それぞれのバックプレーンに連結され得る様々な監視回路を含み得る。監視サブシステム２２０１ａは、状態監視回路２１０２ａ、ゲートウェイ回路２１０４ａ、システムインターフェース回路２１０８ａ、離散入力回路２１１２ａ、中継器回路２１１８ａ、ＰＩＭ回路２１１０ａ、及びブリッジ回路１７１０ａを含み得る。監視サブシステム２２０１ｂは、保護回路２１１４ｂ、動的入力回路２１２０ｂ、４－２０出力回路２１１６ｂ、中継器回路２１１８ｂ、電源入力回路２１１０ｂ、及びブリッジ回路１７１０ｂを含み得る。監視サブシステム２２０１ｃは、動的入力回路２１２０ｃ、ＰＩＭ回路２１１０ｃ、中継器回路２１１８ｃ、及びブリッジ回路１７１０ｃを含み得る。

【0315】

いくつかの実施形態では、監視サブシステム２２０１ｂは、一次監視サブシステムとして機能し得る。例えば、監視サブシステム２２０１ｂは、重要な産業機器の近くにローカルに位置付けられ得る。４－２０出力回路２１１６ｂは、アナログセンサデータを出力するように構成され得、ローカルユーザーが、監視サブシステム２２０１ｂの動的入力回路及び／又は動的入力回路に連結されたセンサの動作をトラブルシューティングして、監視サブシステム２２０１ｂが適切に機能していることを確実にすることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、監視サブシステム２２０１ｃは、別の産業システムの近くにリモートに設置され得る。監視サブシステム２２０１ａは主に、監視システムに（例えば、システムインターフェース回路２１０８ａを介して）更新を提供し、処理されたデータを（例えば、ゲートウェイ回路２１０４ａ、状態監視回路２１０２ａを介して）ユーザーに提供するように機能し得る。例えば、ゲートウェイ回路２１０４ａは、信頼できるユーザー（例えば、プラントオペレータ）にデータを提供し、信頼できるユーザーからデータを受信するように機能し得る。データパケットをバックプレーン２２０６ａに供給することができない状態監視回路は、産業システムの動作を特徴付けるデータを信頼できないユーザー（例えば、リモート技術サポートオペレータ）に提供するように機能し得る。

【0316】

ブリッジングは、監視サブシステムが共通のリソースを共有することを可能にし得、監視システムの設計及び設置時の柔軟性を提供し得る。例えば、監視サブシステム（例えば、監視サブシステム２２０１ｃ）は、入力回路がセンサデータを受信することができるように、産業機器の近くにリモートに設置され得る一方、他の監視サブシステム（例えば、監視サブシステム２２０１ｂ）は、より便利であるか又はアクセスが簡単であり得る別の場所、又は監視することがより重要であるシステムを有する別の場所に設置され得る。監視される産業機器付近に監視サブシステムを設置することはまた、センサから入力回路へのケーブル配線のコストを低減し、並びにノイズ及び接地ループへの曝露を低減することによって、センサから入力回路に供給される信号の品質を改善することができる。監視システムは共通のリソースを共有し得るため、ブリッジングはまた、監視システムがよりコスト効果的に拡張されることを可能にし得る。例えば、監視サブシステム（例えば、監視サブシステムＸＣ）は、重要ではない可能性があるか、そうでなければ監視するのにコストがかかる可能性がある産業機器の動作を監視するために、監視システムに追加され得る。

【0317】

いくつかの実施形態では、受動バックプレーン（例えば、バックプレーン３０６ａ、３０６ｂ、２１０６ａ、２１０６ｂなど）を使用して、監視システムの機能回路間の通信を促進するのではなく、イーサネットネットワークを使用して、機能回路間の通信を促進することができる。いくつかの実施形態では、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ及び／又はＴＳＮなどのイーサネットプロトコルを使用して、機能回路間の通信を促進し、制御することができる。

【0318】

図２６は、監視システム２３００の機能回路間の通信を促進するためにＴＳＮイーサネットプロトコルを利用する例示的な監視システム２３００のブロック図を示す。図示の例に示されるように、監視システム２３００は、センサ入力サブシステム２３０２、マーシャリングキャビネット２３０４、及び機器キャビネット２３０６を含む。センサ入力サブシステム２３０２は、産業システム２３１０の動作パラメータを測定するように構成されたセンサ２３０８からの信号を受信し、センサ測定値を特徴付けるデジタル信号をマーシャリングキャビネット２３０４に提供するように構成され得る。マーシャリングキャビネット２３０４は、アラーム／警告を制御システム（例えば、顧客制御システム２１２）に提供し、機器キャビネット２３０６とセンサ入力サブシステム２３０２との間の通信を促進するように構成され得る。機器キャビネット２３０６は、センサデータを処理し、更新を受信して監視システム２３００に配布し、産業システム２３１０の動作を特徴付けるデータをユーザーに提供するように構成され得る。

【0319】

図２６に示すように、センサ入力サブシステム２３０２は、センサ信号を受信するように構成されたジャンクションボックス２３１２と、ジャンクションボックス２３１２間及びマーシャリングキャビネット２３０４まで延在する連結要素２３１６（例えば、イーサネットケーブル）を収容し得る導管２３１４と、を含み得る。ジャンクションボックス２３１２は、センサから信号を受信し、信号を調整し、センサ測定値を特徴付けるデジタル信号をマーシャリングキャビネット２３０４に提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、センサ２３０８は、アナログ信号、離散信号、及び／又はデジタル信号ストリームを提供するように構成され得る。

【0320】

図２７は、ジャンクションボックス２３１２内の構成要素の詳細図を示す。図２７に示されるように、ジャンクションボックス２３１２は、センサ２３０８及び入力回路２３２０と電子通信し得る複数の信号調整器２３１８を含み得る。ジャンクションボックス２３１２はまた、信号調整器２３１８及び入力回路２３２０に電気的に連結され得る電源２３１９を含み得る。電源２３１９は、信号調整器２３１８及び入力回路２３２０に電力供給するように構成され得る。信号調整器２３１８は、センサ２３０８から信号を受信し、信号の電圧及び／又は電流を調整し、調整された信号を入力回路２３２０に提供するように構成され得る。

【0321】

センサ２３０８によって提供される信号のタイプに応じて、入力回路２３２０は、信号調整器２３１８から調整された信号を受信し、信号をデジタル信号に変換し、離散信号の電圧及び／又は電流を調整し、デジタル信号ストリームの電流及び／又は電圧を調整し、連結要素を介して調整されたデジタル信号をマーシャリングキャビネット２３０４に提供するように構成され得る。

【0322】

図示の例に示されるように、マーシャリングキャビネットは、中継器回路２３２２、電源２３２４、信号バリア２３２６、及びケーブル連結具２３２８ａを含み得る。電源２３２４は、中継器回路２３２２に電気的に連結され得る。電源２３２４は、中継器回路２３２２ａに電力を提供するように構成され得る。信号バリア２３２６は、潜在的に危険な信号がセンサ入力システム２３０２に送信されることを阻止するように機能し得る。例えば、センサ入力サブシステム２３０２が可燃性ガスを含む環境内に位置付けられている場合、信号バリア２３２６は、所定の電圧及び／又は電流を超える信号がセンサ入力サブシステム２３０２に供給されることを阻止するように構成され得る。中継器回路２３２２ａは、連結要素２３２７ａ及び信号バリア２３１６を介してセンサ入力サブシステム２３０２に電気的に連結され得る。中継器回路２３２２ａはまた、機器キャビネット２３０６内の機能回路と電気通信するように、ケーブル連結具２３２８ａに電気的に連結され得る。

【0323】

機器キャビネット２３０６は、保護回路２３３０ａ、２３３０ｂ、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、ゲートウェイ回路２３３６、及びケーブル連結具２３２８ｂを含み得る。電源２３２４はまた、機器キャビネット２３０６内の保護回路２３３０ａ、２３３０ｂ、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、及びゲートウェイ回路２３３６に電力を提供し得る。保護回路２３３０ａ、２３３０ｂ、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、及びゲートウェイ回路２３３６は、本明細書に記載される他の保護回路、中継器回路、４－２０出力回路、システムインターフェース回路、及びゲートウェイ回路と概ね同様に機能し得る。連結要素２３２７ｂは、ケーブル連結具２３２８ｂから保護回路２３３０ａ及びゲートウェイ回路２３３６まで延在し得る。連結要素２３２７ｂはまた、保護回路２３３０ａ、２３３０ｂと、中継器回路２３２２ｂと、４－２０出力回路２３３２と、システムインターフェース回路２３３４と、ゲートウェイ回路２３３６との間に延在し得、それによって、保護回路２３３０ａ、２３３０ｂ、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、及びゲートウェイ回路２３３６は、ケーブル連結具２３２８ｂの間に電気的に連結され得る。

【0324】

機器キャビネット２３０６は、連結要素２３３８を介してマーシャリングキャビネット２３０４に電気的に連結され得る。いくつかの実施形態では、連結要素２３３８は、マーシャリングキャビネット２３０４及び機器キャビネット２３０６のケーブル連結具２３２８ａ、２３２８ｂ間に延在し得る光ファイバケーブルであり得る。ケーブル連結具２３２８ａ、２３２８ｂは、マーシャリングキャビネット２３０４及び機器キャブネット２３０６内の連結要素２３２７ａ、２３２７ｂと、マーシャリングキャビネット２３０４と機器キャビネット２３０６との間に延在する連結要素２３３８との間のインターフェースとして機能するように構成され得る。

【0325】

動作中、センサ入力サブシステム２３０２は、センサ測定値を特徴付けるデジタル信号をマーシャリングキャビネット２３０４に提供し得る。デジタル信号は、マーシャリングキャビネット２３０４内の連結要素２３２７を通って中継器回路２３２２へと移動し得る。デジタル信号はまた、ケーブル連結具２３２８ａ、２３２８ａ及びそれらの間に延在する連結要素２３３８を介して、機器キャビネット２３０６に提供され得る。機器キャビネット２３０６内で、デジタル信号は、保護回路２３３０、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、及びゲートウェイ回路２３３６に提供され得る。

【0326】

いくつかの実施形態では、入力回路は、監視システムの機能回路間の通信を促進するためにＴＳＮイーサネットプロトコルを利用する監視システムのマーシャリングキャビネット内に位置付けられ得る。図２８は、監視システムの機能回路間の通信を促進するためにＴＳＮイーサネットプロトコルを利用する別の例示的な監視システム２４００のブロック図を示す。監視システム２４００は、図２６に示される監視システム２３００と概ね同様であり得るが、マーシャリングキャビネット２４０４内に位置付けられた入力回路を含み得る。

【0327】

図示の例に示されるように、監視システム２４００は、センサ入力サブシステム２４０２、マーシャリングキャビネット２４０４、及び機器キャビネット２４０６を含む。センサ入力サブシステム２４０２は、産業システム２３１０の動作パラメータを測定するように構成されたセンサ２３０８からの信号を受信し、センサ信号を調整し、センサ測定値を特徴付ける調整されたセンサ信号をマーシャリングキャビネット２４０４に提供するように構成され得る。マーシャリングキャビネット２４０４は、調整されたセンサ信号を受信し、センサ測定値を特徴付けるデジタル信号を機器キャビネット２４０６に提供するように構成され得る。マーシャリングキャビネット２４０４はまた、アラーム／警告を制御システム（例えば、顧客制御システム２１２）に提供し、機器キャビネット２３０６とセンサ入力サブシステム２３０２との間の通信を促進するように構成され得る。機器キャビネット２４０６は、センサデータを処理し、更新を受信して監視システム２４０００に配布し、産業システム２３１０の動作を特徴付けるデータをユーザーに提供するように構成され得る。

【0328】

センサ入力サブシステム２４０２は、センサ信号を受信するように構成され得るジャンクションボックス２４１２と、ジャンクションボックス２４１２間及びマーシャリングキャビネット２４０４まで延在する連結要素２４１６（例えば、イーサネットケーブル）を収容し得る導管２４１４と、を含み得る。ジャンクションボックス２４１２は、ジャンクションボックス２３１２と概ね同様であり得るが、入力回路を含まない。ジャンクションボックス２４１２は、センサ２３０８から信号を受信し、センサ信号を調整し、センサ測定値を特徴付ける調整されたセンサ信号を、連結要素２４１６を介してマーシャリングキャビネット２４０４に提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、連結要素２４１６は、アナログフィールド線であり得る。

【0329】

マーシャリングキャビネット２４０４は、入力回路２３２０、電源２３２４、中継器回路２３２２、信号バリア２３２６、及びケーブル連結具２３２８ａを含み得る。電源２３２４は、入力回路２３２０、中継器回路２３２２ａ、及び機器キャビネット２４０６内の他の機能回路に電気的に連結され得る。信号バリア２３２６は、連結要素２４１６に連結され得る。入力回路２３２０は、入力回路２３２０のそれぞれと信号バリア２３２６との間に延在する連結要素２４１７を介してジャンクションボックスボックス２４１２に連結され得る。入力回路２３２０及び中継器回路２３２２ａは、入力回路２３２０ａのそれぞれと、中継器回路２３２２ａと、ケーブル連結具２３２８ａとの間に延在する連結要素２３２７ａを介して電気的に連結され得る。

【0330】

機器キャビネット２４０６は、保護回路２３３０ａ、２３３０ｂ、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、ゲートウェイ回路２３３６、及びケーブル連結具２３２８ｂを含み得る。電源２３２４は、機器キャビネット２３０６内の保護回路２３３０ａ、２３３０ｂ、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、及びゲートウェイ回路２３３６に電力を提供し得る。連結要素２３２７ｂは、ケーブル連結具２３２８ｂから保護回路２３３０ａ及びゲートウェイ回路２３３６まで延在し得る。連結要素２３２７ｂはまた、保護回路２３３０ａ、２３３０ｂと、中継器回路２３２２ｂと、４－２０出力回路２３３２と、システムインターフェース回路２３３４と、ゲートウェイ回路２３３６との間に延在し得、それによって、保護回路２３３０ａ、２３３０ｂ、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、及びゲートウェイ回路２３３６は、電気的に連結され得る。

【0331】

機器キャビネット２４０６は、連結要素２４３８を介してマーシャリングキャビネット２４０６に電気的に連結され得る。いくつかの実施形態では、連結要素２３３８は、マーシャリングキャビネット２４０４及び機器キャビネット２４０６のケーブル連結具２３２８ａ、２３２８ｂ間に延在し得る光ファイバケーブルであり得る。ケーブル連結具２３２８ａ、２３２８ｂは、マーシャリングキャビネット２４０４及び機器キャビネット２４０６内の連結要素２３２７ａ、２３２７ｂと、マーシャリングキャビネット２４０４と機器キャビネット２４０６との間に延在する連結要素２４３８との間のインターフェースとして機能するように構成され得る。

【0332】

動作中、センサ入力サブシステム２４０２は、センサ測定値を特徴付ける調整された信号をマーシャリングキャビネット２３０４に提供し得る。入力回路２３２０は、調整された信号を受信し得る。入力回路２３２０は、調整された信号に基づいてデジタル信号を生成し、ケーブル連結具２３２８ａ、２３２８ａ、及びそれらの間に延在する連結要素２４３８を介して、中継器回路２３２２ａ及び機器キャビネット２４０６にデジタル信号を提供し得る。機器キャビネット２３０６内で、デジタル信号は、保護回路２３３０、中継器回路２３２２ｂ、４－２０出力回路２３３２、システムインターフェース回路２３３４、及びゲートウェイ回路２３３６に提供され得る。

【0333】

従来の監視システムは、柔軟性及びスケーラビリティの点で制限される場合がある。加えて、設置のコスト及び複雑性は、低コスト及び／又は低優先度の構成要素／システムを監視することを望むユーザーにとっての著しい参入障壁を生み出し得る。バックプレーンに取り外し可能に連結され得る機能回路を利用することにより、本明細書に記載される監視システムの性能は、個々の監視ニーズに適合するように調整及び／又はスケーリングされ得る。例えば、処理能力は、追加の処理回路をバックプレーンに連結することによって向上され得る。加えて、複数のバックプレーン間の通信を促進するためにブリッジ回路を利用することにより、監視システムの監視サブシステムが共通のリソースを共有することを可能にし得、監視システムの設計及び設置時の柔軟性を提供し得る。例えば、監視サブシステム（例えば、監視サブシステム２１０１ｂ）は、入力回路がセンサデータを受信することができるように、産業機器の近くにリモートに設置され得る一方、他の監視サブシステム（例えば、監視サブシステム２１０１ａ）は、より便利か又はアクセスが楽であり得る別の場所に設置され得る。監視される産業機器の近くに監視サブシステムを設置することはまた、センサから入力回路へのケーブル配線のコストを低減し、並びにノイズ及び接地ループへの曝露を低減することによって、センサから入力回路に供給される信号の品質を改善することができる。監視システムは共通のリソースを共有し得るため、ブリッジングはまた、監視システムがよりコスト効果的に拡張されることを可能にし得る。例えば、監視サブシステム（例えば、監視サブシステム２２０１ｃ）は、重要ではない可能性があるか、そうでなければ監視するのにコストがかかる可能性がある産業機器の動作を監視するために、監視システムに追加され得る。

【0334】

本明細書に記載される主題の例示的な技術的効果は、監視システムの複数のバックプレーンをブリッジして、拡張論理バスを作製する能力を含み得る。拡張論理バスにより、監視システムは、単一のバックプレーンを含む監視システムを使用するときに利用可能な完全機能を保持しながら、複数の場所にまたがることが可能になる。加えて、全てのデータがブリッジされたバックプレーン間で共有されるため、ブリッジは、リソース（例えば、監視回路）が所望に応じてバックプレーン間に分散されることを可能にする。例えば、監視サブシステムは、入力回路がセンサデータを受信することができるように、産業機器の近くにリモートに設置され得る一方、他の監視サブシステムは、より便利か又はアクセスが簡単であり得る別の場所に設置され得る。監視される産業機器の近くに監視サブシステムを設置することはまた、センサから入力回路へのケーブル配線のコストを低減し、並びにノイズ及び接地ループへの曝露を低減することによって、センサから入力回路に供給される信号の品質を改善することができる。

【0335】

いくつかの実施形態では、監視システムは、１つの入力回路からのデータのみを受信する専用データレーンを有するバックプレーンを利用し得る。したがって、データレーンが動作中に故障した場合、その故障の影響は、その特定のデータレーンにデータを供給するように構成された単一の監視回路に制限され得る。図２９は、監視回路２５１０間の通信を促進するために専用データレーンを利用する、監視システム２５００の例示的な実施形態の一部分のブロック図を示す。

【0336】

監視システム２５００は、バックプレーン２５０６のポート２５０８を介してバックプレーン２５０６に取り外し可能に連結され得る任意の数の監視回路２５１０を含み得る。図示の例に示されるように、監視システムは、入力回路２５５０、保護回路２５５２、システムインターフェース回路２５５４、状態監視回路２５５６、４－２０出力回路２５６１、中継器回路２５５８、及びゲートウェイ回路２５５９を含む。いくつかの実施形態では、入力回路２５５０は、例えば、動的入力回路であり得る。バックプレーンは、物理バスであるか、それを含むか、又はその一部を形成し得る。いくつかの実施形態では、バックプレーンは、バックプレーンを識別するために使用され得る固有のＩＤを有し得る。バックプレーンは、バックプレーンに連結された機能回路間のマルチポイント非同期電子通信を促進するように構成された受動バックプレーンであり得る。したがって、バックプレーンに供給される全てのデータは、バックプレーン２５０６に連結された全ての機能回路２５１０によって受信され得る。

【0337】

図示の例では、バックプレーンは、１組の入力データレーン２５１２ａ、１組の保護データレーン２５１２ｂ、及び少なくとも１つのシステムデータレーン２５１２ｃを含む。保護データレーン２５１２ｂ及び入力データレーン２５１２ａは、単一方向シリアル通信レーンであり得る。入力データレーン２５１２ａのそれぞれは、対応する監視レーンへのデータ供給を促進するように構成され得るポートに連結された入力回路２５５０からデータパケットを受信するように構成され得る。図示の例に示されるように、それぞれの入力データレーン２５１２ａは、単一の入力回路２５５０からデータパケットを受信し得る。それぞれの入力データレーン２５１２ａは、入力回路２５５０、保護回路２５５２、システムインターフェース回路２５５４、状態監視回路２５５６、４－２０出力回路２５６１、中継器回路２５５８、及びゲートウェイ回路２５５９を受信するように構成されたポート２５０８と電子通信し得る。

【0338】

いくつかの実施形態では、入力、保護、及びシステムデータレーン２５１２ａ、２５１２ｂ、２５１２ｃの全ては、ポートのそれぞれに電気的に連結され得る。しかしながら、明確にするために、ポート２５０８と入力、保護、及びシステムデータレーン２５１２ａ、２５１２ｂ、２５１２ｃとの間の未使用の接続は、図２９～図３４では省略されている。

【0339】

保護データレーン２５１２ｂは、アラーム及び／又は監視されている産業機器の動作を特徴付けるデータを信頼できるシステム／ユーザーに提供するように機能し得る。図示の例に示されるように、保護データレーン２５１２ｂのそれぞれは、保護回路に連結するように構成されたポートと電子通信することができ、その結果、保護データレーンは、保護回路からデータパケットを受信するように構成され得る。保護データレーン２５１２ｂの全ては、中継器回路２５５８を受信するように構成されたポートと電子通信することができ、その結果、保護回路によって提供されるアラーム信号は、信頼できるシステム（例えば、顧客制御システム２１２）に提供され得る。

【0340】

入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂのそれぞれは専用データレーンであり得、その結果、入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂのそれぞれは、１つの入力回路２５５０及び１つの保護回路２５５２からそれぞれデータを受信するように構成される。

【0341】

システムデータレーン２５１２ｃは、双方向シリアル通信レーンであり得る。システムデータレーン２５１２ｃは、機能回路のいずれかの動作パラメータ、動作閾値、又は構成の更新を実行するため、システムインターフェース回路の通信レーンとして機能し得る。システムデータレーン２５１２ｃはまた、システムインターフェース回路が、保護回路のアラーム条件、並びに中継器回路２５５８の作動の条件を調整又は設定することを可能にし得る。システムデータレーン２５１２ｃは、バックプレーンのポートの全てと電子通信することができ、その結果、それぞれのポートに連結された機能回路は、システムデータレーン２５１２ｃにデータパケットを供給し、かつそこからデータパケットを受信し得る。いくつかの実施形態では、システムデータレーン２５１２ｃは、以下により詳細に記載されるように、システムインターフェース回路２５５４によって制御され得るコマンド／応答レーンであり得る。

【0342】

それぞれの入力回路２５５０は、入力データレーン２５１２ａのうちの１つ、並びにシステムデータレーン２５１２ｃと電子通信し得る。入力回路２５５０は、センサ信号を受信し、センサ信号上で信号調整を実行し、調整されたセンサ信号をバックプレーンの入力データレーン２５１２ａに出力するように構成され得る。入力回路２５５０はまた、システムデータレーン２５１２ｃからデータパケットを受信し、命令されたときにデータパケットをシステムデータレーン２５１２ｃに提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、入力回路は、監視システムによってサポートされる異なるセンサのための様々な連結インターフェースを提供し得る。

【0343】

図３０は、入力回路２５５０の拡大図を示す。図示の例に示されるように、入力回路２５５０は、回路コントローラ２５２０ａと、回路コントローラとバックプレーンとの間の電子通信を促進し、制御するように構成されたノード２５２２ａと、を含み得る。回路コントローラ２５２０ａは、回路コントローラ３２０と概ね同様であり得る。回路コントローラ２５２０ａは、センサからアナログセンサ信号を受信し、アナログセンサ信号を固定レートでデジタル信号に変換するように構成され得る。回路コントローラ２５２０ａはまた、デジタル信号を正規化し、正規化されたデジタル信号をバックプレーン上の対応する入力データレーンに（例えば、ノード２５２２ａを介して）提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、回路コントローラ２５２０は、アナログセンサ信号をフィルタリングして、デジタル化されたセンサ信号の出力レートのエイリアシング保護を提供するように構成され得る。回路コントローラ２５２０ａはまた、スマートセンサ（例えば、トランスデューサ）と通信して、アセットデータを受信し、コマンドをトランスデューサに発行し得る。いくつかの実施形態では、入力回路はまた、センサに電力を提供し得る。

【0344】

入力回路２５５０のそれぞれのノード２５２２ａは、スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、並びに送信機２５３０を含み得る。スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、並びに送信機２５３０は、スケジュールコントローラ３３４、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、ゲート対３２８、及び送信機３３０と概ね同様であり得る。ゲート対２５２８は、送信機及び受信機を含み得る。ノードコントローラ２５２４は、回路コントローラ２５２０ａと、ゲートコントローラ２５２６、送信機３３０、及び／又は受信機３３２との間のインターフェースとして機能し得る。例えば、ノードコントローラ２５２４は、例えば、パケットフィルタリング技術を使用して、どのデータがシステムデータレーン２５１２ｃから回路コントローラ２５２０ａに転送されるかを制御するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ２５２４は、データをバックプレーン２５０６の入力データレーン２５１２ａに供給するため、回路コントローラ２５２０ａから信号を受信し、信号をビットに符号化し、符号化ビットに対応する信号（例えば、データパケット）をゲートコントローラ２５２６に供給するように構成され得る。

【0345】

いくつかの実施形態では、スケジュールコントローラ２５３４は、入力回路２５５０から入力データレーン２５１２ａ及び／又はシリアルデータレーンへの通信のタイミングを管理するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、データパケットは、時分割多重化を使用して入力データレーン２５１２ａに供給され得る。スケジュールコントローラ２５３４は、データパケットの正常な供給を有効にするために、ノードコントローラ２５２４及び／又はゲートコントローラ２５２６によって管理され得るスケジュール及び／又はアルゴリズムを生成し得る。スケジュールは、図４、図７～図９に関連して上述したスケジュールと概ね同様であり得る。時分割多重化を利用することにより、複数の入力回路２５５０が、データパケット間の衝突を排除又は緩和しながら、単一の入力データレーン２５１２ａにデータを供給することを可能にし得る。

【0346】

ゲート対２５２８は、入力回路２５５０とバックプレーン３０６のシステムデータレーン２５１２ｃとの間の電子通信を促進するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ゲート対２５２８は、半二重送受信機又は全二重送受信機であり得る。それぞれのゲートコントローラ２５２６は、送信機２５３０の動作、並びにゲート対２５２８の送信機及び受信機の動作を制御するように構成され得る。

【0347】

図３１は、システムインターフェース回路２５５４の拡大図を示す。システムインターフェース回路２５５４は、入力データレーン２５１２ａのうちの１つ、並びにシステムデータレーン２５１２ｃと電子通信し得る。システムインターフェース回路２５５４は、バックプレーンに連結された機能回路の動作パラメータの調整を有効にするように構成され得る。図示の例に示されるように、システムインターフェース回路２５５４は、回路コントローラ２５２０ｂと、回路コントローラ２５２０ｂとバックプレーンのシステムデータレーン２５１２ｃとの間の電子通信を有効にし、制御するように構成されたノード２５２２ｂと、を含み得る。システムインターフェース回路の回路コントローラ２５２０ｂは、機能回路のいずれかの構成、産業機器の保護のためのアラーム条件、及び中継器回路２５５８の作動の条件を有効にするように機能し得る。いくつかの実施形態では、システムインターフェース回路２５５４の回路コントローラ２５２０ｂは、制御システム及び／又はＨＭＩ（例えば、ＨＭＩ２２０）に連結され得る。例えばプラントオペレータなどの信頼できるユーザーは、制御システム及び／又はＨＭＩを介してシステムインターフェース回路２５５４の回路コントローラ２５２０ｂに構成データを提供し得、システムインターフェース回路２５５４は、構成データを特徴付けるデータパケットをバックプレーン２５０６のシステムデータレーン２５１２ｃに提供し得る。

【0348】

システムインターフェース回路２５５４のノード２５２２ｂは、スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、及びゲート対２５２８を含み得る。スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、及び送信機２５３０は、スケジュールコントローラ３３４、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、ゲート対３２８と概ね同様であり得る。ゲート対２５２８は、送信機及び受信機を含み得る。いくつかの実施形態では、ゲート対２５２８は、半二重送受信機又は全二重送受信機であり得る。ノードコントローラ２５２４は、回路コントローラ２５２０ｂと、ゲートコントローラ２５２６及び／又はゲート対２５２８との間のインターフェースとして機能し得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ２５２５は、データをバックプレーン２５０６のシステムデータレーン２５１２ｃに供給するため、回路コントローラ２５２０ｂから信号を受信し、信号をビットに符号化し、符号化ビットに対応する信号（例えば、データパケット）をゲートコントローラ２５２６に供給するように構成され得る。

【0349】

ゲート対２５２８は、システムインターフェース回路とバックプレーンのシステムデータレーン２５１２ｃとの間の電子通信を促進するように構成され得る。それぞれのゲートコントローラ２５２６は、送信機の動作、並びにゲート対２５２８の送信機及び受信機の動作を制御するように構成され得る。

【0350】

いくつかの実施形態では、システムインターフェース回路２５５４は、システムデータレーン２５１２ｃと電子通信する他の監視回路２５１０とマスタ／スレーブ関係にあり得る。したがって、システムインターフェース回路２５５４は、入力回路２５５０、保護回路２５５２、中継器回路２５５８、ゲートウェイ回路２５５９、及び４－２０出力回路２５６１にコマンドを供給し、それによって、入力回路２５５０、保護回路２５５２、中継器回路２５５８、ゲートウェイ回路２５５９、及び４－２０出力回路２５６１からの応答を命令し得る。入力回路２５５０、保護回路２５５２、中継器回路２５５８、ゲートウェイ回路２５５９、及び４－２０出力回路２５６１は、コマンドを受信し、応答に基づいてデータをシステムデータレーン２５１２ｃに供給し得る。別の例として、いくつかの実施形態では、入力データレーン２５１２ａ及び／又は保護データレーン２５１２ｂが、それぞれ、２つ以上の入力回路２５５０及び保護回路２５５２からデータを受信するようにそれぞれ構成されている場合、スケジュールコントローラ２５３４は、入力回路２５５０及び／又は保護回路２５５２のそれぞれがシステムデータレーン２５１２ｃにデータを供給し得るときを決定する通信スケジュールを生成するように構成され得る。スケジュールは、図４、図７～図９に関連して上述したスケジュールと概ね同様であり得る。スケジュールコントローラ２５３４は、スケジュールを生成し、ノードコントローラ２５２４及び／又はゲートコントローラ２５２６を介してシステムデータレーン２５１２ｃにスケジュールを供給し得る。システムデータレーン２５１２ｃと電子通信している監視回路２５１０は、スケジュールを受信し、それらが割り当てられたタイムスライスに基づいて、システムデータレーン２５１２ｃにデータパケットを供給し得る。

【0351】

いくつかの実施形態では、複数の監視回路が単一のデータレーンを介して（例えば、時分割多重化を使用して）通信する場合、システムインターフェース回路２５５４は、データレーンの全てを監視するように構成され得る。

【0352】

図３２は、保護回路２５５２の拡大図を示す。保護回路は、入力データレーン２５１２ａに提供されたセンサデータを監視するように構成され得る。保護監視システムはまた、センサデータに基づいて監視されている産業機器の状態（例えば、ＯＫ、警告、危険など）を決定するように構成され得る。図示の例に示されるように、保護回路２５５２は、回路コントローラ２５２０ｃと、回路コントローラ２５２０ｃとバックプレーン２５０６のシステムデータレーン２５１２ｃ、保護データレーン、及び入力データレーン２５１２ａとの間の電子通信を促進し、制御するように構成されたノード２５２２ｃと、を含み得る。

【0353】

回路コントローラ２５２０ｃは、バックプレーン２５０６の入力データレーン２５１２ａから（例えば、ノード２５２２ｃを介して）任意のデータパケット（例えば、センサ測定に対応するデータパケット）を取得し、取得されたデータパケットを分析し、かかる分析の結果をバックプレーン２５０６の保護データレーン２５１２ｂのうちの１つに（例えば、ノード２５２２ｃを介して）提供するように構成され得る。例えば、保護回路２５５２の回路コントローラ２５２０ｃはまた、バックプレーン２５０６から受信したデータを所定のアラーム条件とリアルタイムで比較し、任意の測定動作パラメータ又は変数の状態（例えば、ＯＫ、警告、危険など）を単独で又は任意の組み合わせで決定するように構成され得る。決定された状態は、その後、バックプレーン２５０６の保護データレーン２５１２ｂのうちの１つ以上に出力され得る。保護回路２５５２はまた、システムデータレーン２５１２ｃからデータパケットを受信し、命令されたときに（例えば、通信するようにスケジュールされたときに）データパケットをシステムデータレーン２５１２ｃに提供するように構成され得る。

【0354】

保護回路のそれぞれのノード２５２２ｃは、スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、並びにゲート対２５２８、送信機２５３０、及び受信機２５３２を含み得る。スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、送信機２５３０、及び受信機２５３２は、スケジュールコントローラ３３４、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、ゲート対３２８、送信機３３０、及び受信機３３２と概ね同様であり得る。ゲート対２５３２は、送信機及び受信機を含み得る。いくつかの実施形態では、ゲート対２５２８は、半二重送受信機又は全二重送受信機であり得る。ノードコントローラ２５２４は、回路コントローラ２５２０ｃと、ゲートコントローラ２５２６並びに／又はゲート及びゲート対との間のインターフェースとして機能し得る。例えば、ノードコントローラ２５２４は、例えば、パケットフィルタリング技術を使用して、どのデータが入力データレーン２５１２ａから回路コントローラ２５２０ｃに転送されるかを制御するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ２５２４は、データをバックプレーン２５０６のシステムデータレーン２５１２ｃに供給するため、回路コントローラ２５２０ｃから信号を受信し、信号をビットに符号化し、符号化ビットに対応する信号（例えば、データパケット）をゲートコントローラ２５２６に供給するように構成され得る。

【0355】

ゲート対２５２８は、保護回路２５５２とシステムデータレーン２５１２ｃとの間の電子通信を促進するように構成され得る。受信機２５３２は、保護回路２５５２と入力データレーン２５１２ａとの間の通信を促進するように構成され得る。送信機２５３０は、保護データレーン２５１２ｂのうちの１つ以上にデータパケット（例えば、アラームに対応する）の供給を促進するように構成され得る。それぞれのゲートコントローラ２５２６は、送信機２５３０、受信機２５３２、及びゲート対２５２８の動作を制御するように構成され得る。

【0356】

図２９、図３０、及び図３２に示されるように、それぞれの入力回路２５５０は、異なる入力データレーン２５１２ａにデータを供給するように構成され、それぞれの保護回路２５５２は、異なる保護データレーン２５１２ｂにデータを供給するように構成されている。したがって、入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂのそれぞれは、単一の入力回路２５５０及び保護回路２５５２にそれぞれ専用である。

【0357】

図３３は、中継器回路２５５８の拡大図を示す。中継器回路２５５８は、保護データレーン２５１２ｂから状態データ（例えば、保護回路によって提供されるデータ）を受信し、信号を信頼できるシステム（例えば、顧客制御システム２１２）に供給して、産業システムの動作に関する潜在的な問題をプラントオペレータに警告し、かつ／又は産業システムのシャットダウンをトリガするように構成され得る。いくつかの実施形態では、中継器回路２５５８のうちの１つ以上は、保護故障中継器であり得、ユーザーがシステムを、保護が損なわれる動作モードにしたときに、警告又は指示を提供することになる。

【0358】

図示の例に示されるように、中継器回路２５５８は、回路コントローラ２５２０ｄと、回路コントローラ２５２０ｄとシステムデータレーン２５１２ｃ並びに保護データレーン２５１２ｂのそれぞれとの間の電子通信を促進し、制御するように構成されたノード２５２２ｄと、を含み得る。中継器回路２５５８の回路コントローラ２５２０ｄは、バックプレーン２５０６の保護データレーン２５１２ｂから（例えば、ノード２５２２ｄを介して）状態データ（例えば、保護回路によって供給されるデータ）を取得し、システム状態に基づいて作動させるように構成され得る。一実施例では、中継器回路２５５８の回路コントローラ２５２０ｄは、単一の状態に基づいて作動し得る。別の実施例では、中継器回路２５５８は、２つ以上の状態を組み合わせるブール演算式（例えば、ＡＮＤ又は投票）に基づいて作動し得る。いくつかの実施形態では、作動時に、中継器回路２５５８は、監視信号（例えば、監視信号１０６ｓ）を制御システム（例えば、顧客制御システム２１２）に供給するように構成され得る。次いで、制御システムは、損傷又は故障を防止するため、監視対象の機器の動作を停止し得る。

【0359】

中継器回路２５５８のそれぞれのノード２５２２ｄは、スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、及びゲート対、送信機２５３０及び受信機２５３２を含み得る。スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、送信機２５３０、及び受信機２５３２は、スケジュールコントローラ３３４、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、ゲート対３２８、送信機３３０、及び受信機３３２と概ね同様であり得る。いくつかの実施形態では、ゲート対２５２８は、半二重送受信機又は全二重送受信機であり得る。ノードコントローラ２５２４は、回路コントローラ２５２０ｄと、ゲートコントローラ２５２６、送信機２５３０、受信機２５３２、及び／又はゲート対２５２８との間のインターフェースとして機能し得る。例えば、ノードコントローラ２５２４は、例えば、パケットフィルタリング技術を使用して、どのデータが保護データレーン２５１２ｂから回路コントローラ２５２０ｄに転送されるかを制御するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ２５２４は、データをバックプレーン２５０６のシステムデータレーン２５１２ｃに供給するため、回路コントローラ２５２０ｄから信号を受信し、信号をビットに符号化し、符号化ビットに対応する信号（例えば、データパケット）をゲートコントローラ２５２６に供給するように構成され得る。

【0360】

図３４は、ゲートウェイ回路２５５９の拡大図を示す。図示の例に示されるように、ゲートウェイ回路２５５９は、回路コントローラ２５２０ｅと、回路コントローラ２５２０ｅとシステムデータレーン２５１２ｃ並びに保護データレーン２５１２ｂのそれぞれとの間の電子通信を有効にし、制御するように構成されたノード２５２２ｅと、を含み得る。ゲートウェイ回路２５５９は、柔軟な監視システム２０２と、例えばＨＭＩ２２０、顧客ヒストリアン２１６、及び顧客制御システム２１２などの信頼できるシステムとの間の通信を有効にし得る。例えば、保護回路２５５２は、ゲートウェイ回路２５５９への機械（例えば、機械１０２）の動作を特徴付けるデータを供給し得る。ゲートウェイ回路２５５９は、信頼できるユーザー及び／又はシステム（例えば、ＨＭＩ２２０、顧客ヒストリアン２１６、及び顧客制御システム２１２）にデータを提供し得る。いくつかの実施形態では、ゲートウェイ回路２５５９はまた、入力回路として機能し得る。例えば、信頼できるユーザー及び／又は例えばＨＭＩ２２０、顧客ヒストリアン２１６、及び顧客制御システム２１２などの信頼できるシステムは、データをゲートウェイ回路に提供し得、ゲートウェイ回路２５５９は、データが他の機能回路に利用可能となるようにデータをバックプレーン２５０６に供給し得る。例えば、信頼できるユーザーは、保護回路２５５２がセンサデータに対して特定の分析を実行することを要求するためのデータをゲートウェイ回路２５５９に供給し得る。いくつかの実施形態では、ゲートウェイ回路２５５９は、ゲートウェイ回路が要求を受信し、要求を特徴付けるデータをバックプレーン２５０６に供給し得るように、送信機を含み得る。

【0361】

ゲートウェイ回路２５５９のそれぞれのノード２５２２ｅは、スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、及びゲート対２５２８、及び受信機２５３２を含み得る。スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、送信機２５３０、及び受信機２５３２は、スケジュールコントローラ３３４、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、ゲート対３２８、送信機２５３０、及び受信機２５３２と概ね同様であり得る。ゲート対２５２８は、送信機及び受信機を含み得る。いくつかの実施形態では、ゲート対は、半二重送受信機又は全二重送受信機であり得る。ノードコントローラ２５２４は、回路コントローラ２５２０ｅと、ゲートコントローラ２５２６、受信機２５３２、及び／又はゲート対２５２８との間のインターフェースとして機能し得る。例えば、ノードコントローラ２５２４は、例えば、パケットフィルタリング技術を使用して、どのデータが保護データレーン２５１２ｂから回路コントローラ２５２０ｅに転送されるかを制御するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ノードコントローラ２５２４は、データをバックプレーン２５０６のシステムデータレーン２５１２ｃに供給するため、回路コントローラ２５２０ｅから信号を受信し、信号をビットに符号化し、符号化ビットに対応する信号（例えば、データパケット）をゲートコントローラ２５２６に供給するように構成され得る。

【0362】

図３５は、状態監視回路２５５６及び４－２０出力回路２５６１の拡大図を示し、両方の回路とも、４－２０ｍＡ記録出力を出力するように構成され得る。状態監視回路２５５６及び４－２０出力回路２５６１は、４－２０ｍＡレコーダ出力として監視信号を出力するように構成され得る。状態監視回路２５５６は、入力データレーン２５１２ａ、保護データレーン２５１２ｂ、及びシステムデータレーン２５１２ｃに供給された全てのデータを受信するように構成され得る。

【0363】

図示の例に示されるように、状態監視回路２５５６は、回路コントローラ２５２０ｆと、回路コントローラ２５２０ｆとシステムデータレーン２５１２ｃ並びに入力データレーン２５１２ａのそれぞれとの間の電子通信を有効にし、制御するように構成されたノード２５２２ｆと、を含み得る。状態監視回路２５５６のノード２５２２ｆは、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、及び受信機２５３２を含み得る。しかしながら、状態監視回路２５５６のノード２５２２ｆは送信機を含まない。送信機の欠如により、４－２０機能回路２５５６のノード２５２２は、入力データレーン２５１２ａ、保護データレーン２５１２ｂ、及びシステムデータレーン２５１２ｃにデータを供給することができない場合がある。

【0364】

４－２０出力回路２５６１は、保護データレーン２５１２ｂ及びシステムデータレーン２５１２ｃに供給された全てのデータを受信するように構成され得る。図示の例に示されるように、４－２０出力回路２５６１は、回路コントローラ２５２０ｇと、回路コントローラ２５２０ｇとシステムデータレーン２５１２ｃ並びに保護データレーン２５１２ｂのそれぞれとの間の電子通信を有効にし、制御するように構成されたノード２５２２ｇと、を含み得る。４－２０出力回路２５６１のノード２５２２ｇは、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、及び受信機２５３２を含み得る。ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、及び受信機２５３２は、ノードコントローラ３２４、ゲートコントローラ３２６、及び受信機３３２と概ね同様であり得る。

【0365】

図２９～図３４に示されるように、入力回路２５５０のそれぞれの送信機２５３０は、異なる入力データレーン２５１２ａに電気的に連結されている。したがって、入力回路２５５０のそれぞれは、他の入力回路２５５０とは異なる入力データレーン２５１２ａにデータパケットを供給する。同様に、保護回路２５５２の送信機２５３０は、異なる保護データレーン２５１２ｂに電気的に連結されている。したがって、保護回路２５５２のそれぞれは、他の入力回路２５５０とは異なる保護データレーン２５１２ｂにデータパケットを供給する。異なる入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂをそれぞれの入力回路２５５０及び保護回路２５５２にそれぞれ連結することにより、バックプレーン２５０６にデータを供給するときの衝突のリスクは存在しない。入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂは、複数の入力回路２５５０及び保護回路２５５２からの入力をそれぞれ受信しないため、バックプレーン２５０６へのデータ供給を管理する通信プロトコルは簡略化され得る。例えば、いくつかの実施形態では、入力回路２５５０及び保護回路２５５２からの通信をスケジュールする必要はない。

【0366】

いくつかの実施形態では、入力回路２５５０及び保護回路２５５２からデータパケットを受信するデータレーンは、バックプレーン２５０６のポート２５０８によって決定され得る。図３６は、監視システム２５００のバックプレーン２５０６の上面図を示す。図示の例に示されるように、それぞれのポートは、第１及び第２の入力リンク２５６２、２５６４を含む。入力リンク２５６２のそれぞれは、他の入力リンク２５６２とは異なる入力データレーン２５１２ａと電子通信し得る。それぞれのポートはまた、第１及び第２の出力リンク２５６６、２５６８、及びシステムリンク２５７０のセットを含み得る。図３６では、第１及び第２の出力リンク２５６６、２５６８のセットは、それぞれ、入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂに沿って示されている。出力リンク２５６６、２５６８のそれぞれは、対応する入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂとそれぞれ電子通信し得る。したがって、ポート２５０８に連結された全ての機能回路２５１０は、データレーン２５１２ａ、２５１８ｂ、２５１２ｃの全てからデータを受信し得る。システムリンク２５７０は、システムデータレーン２５１２ｃと電子通信し得、システムデータレーン２５１２ｃとの双方向シリアル通信を促進するように構成され得る。

【0367】

図２９～図３６を参照すると、図示の例では、入力回路２５１２は、ポート２５０８ａに連結され、保護回路２５５２はポート２５０８ｂに連結され、中継器回路２５５８、ゲートウェイ回路２５５９、及び４－２０出力回路はポート２５０８ｃに連結され、状態監視回路２５５６はポート２５０８ｄに連結され、システムインターフェース回路はポート２５０８ｅに連結されている。しかしながら、それぞれのポート２５０８は、入力リンク２５６２、２５６４、出力リンク２５６６、２５６８、及びシステムリンク２５７０を含むため、機能回路２５１０は、バックプレーン２５０６の任意の所与のポート２５０８に連結され得る。図２９～図３６では、入力回路２５５０の送信機２５３０は、ポート２５０８ａの入力リンク２５６２に電気的に連結され得、保護回路２５５２の送信機２５３０は、ポート２５０８ｂの入力リンク２５６４に電気的に連結され得る。

【0368】

図３７は、監視システム２５００の様々な構成要素間の例示的な通信を示すデータフロー図２６００を示す。工程２６０２において、入力回路は、センサ測定値を特徴付けるデータパケットを対応の入力データレーン２５１２ａに（例えば、ポート２５０８ａの第１の入力リンク２５６２を介して）供給し得る。工程２６０４において、保護回路２５５２は、入力データレーン２５１２ａからデータパケットを受信し得る。工程２６０６において、状態監視回路２５５６は、入力データレーン２５１２ａからデータパケットを受信し得る。

【0369】

保護回路２５５２は、入力データレーンからデータを分析し、処理し得る。例えば、保護回路２５５２は、センサ測定値に基づいて機械の動作状態を決定し得る。工程２６０８において、保護回路２５５２は、かかる分析の結果を保護データレーン２５１２ｂに（例えば、ポート２５０８ｂの第２の入力リンク２５６４を介して）提供し得る。工程２６１０、２６１２、２６１４、２６１６、２６１８において、中継器回路２５５８、ゲートウェイ回路２５５９、４－２０出力回路２５６１、及び状態監視回路２５５６は、保護データレーン２５１２ｂからデータをそれぞれ受信し得る。

【0370】

機械の状態に基づいて、中継器回路２５５８は、制御システム（例えば、顧客制御システム２１２）に信号を供給し得る。次いで、制御システムは、損傷又は故障を防止するため、監視対象の機器の動作を停止し得る。いくつかの実施形態では、状態監視回路２５５６は、入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂから受信したデータに対する更なる分析を実行し得る。状態監視回路２５５６は、入力データレーン２５１２ａ及び保護されたデータレーン２５１２ｂからのデータを、信頼できないユーザー又はシステム（例えば、リモート技術サポートオペレータ及び状態監視システム２１４）に提供し得る。ゲートウェイ回路２５５９は、保護データレーン２５１２ｂから、例えばＨＭＩ２２０、顧客ヒストリアン２１６、及び顧客制御システム２１２などの信頼できるシステムにデータを提供し得る。４－２０出力回路は、保護データレーン２５１２ｂから信頼できるユーザー（例えば、プラントオペレータ）に提供し得る。動作中、システムインターフェース回路２５５４は、バックプレーンに連結された機能回路２５１０の動作パラメータを調整するため、及び／又はバックプレーン２５０６に連結された他の機能回路２５１０のそれぞれからの状態更新を要求するため、システムデータレーン２５１２ｃにデータパケットを供給し得る。例えばプラントオペレータなどの信頼できるユーザーは、制御システム及び／又はＨＭＩを介してシステムインターフェース回路２５５４の回路コントローラ２５２０ｂに構成データを提供し得、システムインターフェース回路２５５４は、構成データを特徴付けるデータパケットをバックプレーン２５０６のシステムデータレーン２５１２ｃに提供し得る。入力回路２５５０、保護回路２５５２、中継器回路２５５８、ゲートウェイ回路２５５９、４－２０出力回路２５６１、及び状態監視回路２５５６は、システムデータレーン２５１２ｃからデータを受信し、受信したデータに基づいて動作パラメータを更新し、かつ／又は要求された場合にシステムデータレーン２５１２ｃに状態応答を提供し得る。

【0371】

定期的に、監視システム２５００のそれぞれの機能回路２５１０は、内部プロセッサ、メモリ、及び／又は他の回路の状態を評価するために自己テストを実行し得る。機能回路はまた、現在の動作状態を決定し得る。機能回路のそれぞれは、提供される自己テストの結果をシステムデータレーン２５１２ｃに供給し、状態は、システムデータレーン２５１２ｃ上で送信され、かつ様々なデータレーンを介して送信され得る。システムインターフェース回路２５５４はまた、システムレベルで追加の分析レベルを提供し得る。テレメトリデータ（システム温度、使用時間、供給電圧）、構成変化、ネットワーク性能情報を用いた健康分析に含まれる。システムインターフェース回路２５５４は、それぞれの機能回路がデータを受信し得るように、健康分析の結果を特徴付けるデータをシステムデータレーン２５１２ｃに供給し得る。

【0372】

いくつかの実施形態では、監視システムは、データがプラントオペレータに対して表示され得るように、ローカルディスプレイにデータを供給するように構成され得る。他の実施形態では、データは、ＨＭＩでの提示に利用することができるように、産業プロトコルを使用して送信され得る。データは、現在値、状態、及び／又は測定値の傾向を含み得る。

【0373】

いくつかの実施形態では、システムインターフェース回路２５５４、ゲートウェイ回路２５５９、及び／又は状態監視回路２５５６は、システムインターフェース回路２５５４、通信ゲートウェイ、及び／又は状態監視回路２５５６のそれぞれが、ユーザーデバイスと無線通信するように構成され得るように、短距離無線通信構成要素を含み得る。いくつかの実施形態では、システムインターフェース回路２５５４、通信ゲートウェイ、及び／又は状態監視回路は、例えば、タブレット、ラップトップ、スマートフォンなどのユーザーデバイスに健康情報を提供し得る。いくつかの実施形態では、システムは、４－２０ｍＡレコーダ出力を含み得る。

【0374】

異なる入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂを利用して、それぞれの入力回路２５５０及び保護回路２５５２からデータを受信することにより、バックプレーン２５０６にデータを供給するときの衝突のリスクは存在しない。入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂは、複数の入力回路２５５０及び保護回路２５５２からの入力をそれぞれ受信しないため、バックプレーン２５０６へのデータ供給を管理する通信プロトコルは簡略化され得る。例えば、いくつかの実施形態では、入力回路２５５０及び保護回路２５５２からの通信をスケジュールする必要はない。加えて、入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂの機能性を分離することにより、それぞれの機能回路２５１０のノード２５２２の回路は簡略化され得るため、効率的に設計及び構築され得る。

【0375】

いくつかの実施形態では、監視システムのバックプレーンは、機能性によって分離されないが、依然として単一の監視回路からのデータ入力を受信するように構成されている専用データレーンを含み得る。図３８は、監視システム２７００の別の例示的な実施形態の一部分のブロック図を示す。

【0376】

監視システム２７００は、バックプレーン２７０６のポート２７０８を介してバックプレーン２７０６に取り外し可能に連結され得る任意の数の機能回路２７１０を含み得る。図示の例に示されるように、監視システム２７００は、入力回路２７５０、保護回路２７５２、システムインターフェース回路２７５４、中継器回路２７５８、４－２０出力回路２７６１、及び状態監視回路２７５６を含む。入力回路２７５０、保護回路２７５２、システムインターフェース回路２７５４、中継器回路２５７８、４－２０出力回路２７６１、及び状態監視回路２７５６は、以下により詳細に記載されるように、それぞれのノード間の若干の差を除いて、図２９～図３６に関連して本明細書に記載される保護回路２５５２、システムインターフェース回路２５５４、中継器回路２５５８、４－２０出力回路２５６１、及び状態監視回路２５５６と概ね同様であり得る。

【0377】

図示の例では、バックプレーンは、データレーン２７１２ａのセットと少なくとも１つのシステムデータレーン２７１２ｃとを含む。データレーン２７１２ａは、入力データレーン２５１２ａ及び保護データレーン２５１２ｂと同じ機能を果たし得る。システムデータレーン２７１２ｃは、システムデータレーン２５１２ｃと概ね同様に機能し得る。入力データレーン２７１２ａのそれぞれは、対応するデータレーン２７１２ａへのデータ供給を促進するように構成され得るポート２７０８に連結された入力回路２７５０から、データパケットを受信するように構成され得る。図示の例に示されるように、それぞれのデータレーン２７１２ａは、単一の入力回路２５５０又は単一の保護回路２７５２からデータパケットを受信し得る。データレーン２７１２ａ及びシステムデータレーン２７１２ｃの全ては、ポート２７０８のそれぞれに電気的に連結され得る。しかしながら、明確にするために、ポート２７０８とデータレーン２７１２ａ及び／又はシステムデータレーン２７１２ｃとの間の未使用の接続は、図３８～図４２では省略されている。

【0378】

バックプレーン２７０６は、バックプレーンに連結された機能回路間のマルチポイント非同期電子通信を促進するように構成された受動バックプレーンであり得る。したがって、バックプレーン２７０６に供給される全てのデータは、バックプレーン２７０６に連結された全ての機能回路２７１０によって受信され得る。

【0379】

図３９は、入力回路２７５０及びシステムインターフェース回路２７５４の拡大図を示す。図示の例に示されるように、入力回路２７５０は、回路コントローラ２７２０ａと、回路コントローラとバックプレーン２７０６との間の電子通信を促進し、制御するように構成されたノード２７２２ａと、を含み得る。回路コントローラ２７２０ａは、回路コントローラ２５２０ａと概ね同様であり得る。入力回路２７５０のそれぞれのノード２７２２ａは、スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、及び送信機２５３０を含み得る。入力回路２７５０の送信機２５３０のそれぞれは、１つのデータレーン２７１２ａと電子通信し得る。送信機２５３０は、１つの対応するデータレーン２７１２ａにデータを供給するように構成され得る。入力回路２７５０のそれぞれのゲート対２５２８は、システムデータレーン２７１２ｃと電子通信し得る。

【0380】

システムインターフェース回路２７５４は、回路コントローラ２７２０ｂと、回路コントローラとバックプレーン２７０６との間の電子通信を促進し、制御するように構成されたノード２７２２ｂと、を含み得る。回路コントローラ２７２０ｂは、回路コントローラ２５２０ｂと概ね同様であり得る。システムインターフェース回路２７５４のノード２７２２ｂは、スケジュールコントローラ２７３４、ノードコントローラ２７２４、ゲートコントローラ２７２６、及びゲート対２７２８を含み得る。システムインターフェース回路２７５４のゲート対２５２８は、システムデータレーン２７１２ｃと電子通信し得る。

【0381】

図４０は、保護回路２７５２の拡大図を示す。図示の例に示されるように、保護回路２７５２は、回路コントローラ２７２０ｃと、回路コントローラ２７２０ｃとバックプレーン２７０６との間の電子通信を促進し、制御するように構成されたノード２７２２ｃと、を含み得る。回路コントローラ２７２０ｃは、回路コントローラ２５２０ｃと概ね同様であり得る。保護回路２７５２のそれぞれのノード２７２２ｃは、スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、送信機２５３０、及び受信機２５３２を含み得る。保護回路２７５２の送信機２５３０のそれぞれは、１つのデータレーン２７１２ａと電子通信し得る。送信機２５３０は、１つの対応するデータレーン２７１２ａにデータを供給するように構成され得る。入力回路２７５０のそれぞれのゲート対２５２８は、システムデータレーン２７１２ｃと電子通信し得る。受信機２５３２は、データレーン２７１２ａと電子通信し得、データレーン２７１２ａからデータを受信するように構成され得る。保護回路２７５２は、データレーン２７１２ａの全てからデータを受信することができる十分な数の受信機２５３２を含み得る。

【0382】

図４１は、中継器回路２７５８、４－２０出力回路２７６１、及び状態監視回路２７５６の拡大図を示す。中継器回路２７５８、４－２０出力回路２７６１、及び状態監視回路２７５６は、回路コントローラ２７２０ｄ、２７２０ｇ、２７２０ｆ、及びノード２７２２ｄ、２７２２ｇ、２７２２ｆを含み得る。ノード２７２２ｄ、２７２２ｇ、２７２２ｆは、回路コントローラ２７２０ｄ、２７２０ｇ、２７２０ｆとバックプレーン２７０６との間の電子通信を促進し、制御するように構成され得る。回路コントローラ２７２０ｄ、２７２０ｇ、２７２０ｆは、回路コントローラ２５２０ｄ、２５２０ｇ、２５２０ｆと概ね同様であり得る。ノード２７２２ｄ、２７２２ｇ、２７２２ｆのそれぞれは、スケジュールコントローラ２５３４、ノードコントローラ２５２４、ゲートコントローラ２５２６、ゲート対２５２８、及び受信機２５３２を含み得る。中継器回路２７５８、４－２０出力回路２７６１、及び状態監視回路２７５６のゲート対２５２８は、システムデータレーン２７１２ｃと電子通信し得る。受信機２５３２は、データレーン２７１２ａと電子通信し得、データレーン２７１２ａからデータを受信するように構成され得る。中継器回路２７５８、４－２０出力回路２７６１、及び状態監視回路２７５６はそれぞれ、データレーン２７１２ａの全てからデータを受信することができる十分な数の受信機２５３２を含み得る。

【0383】

いくつかの実施形態では、入力回路２７５０及び保護回路２７５２からデータパケットを受信するデータレーン２７１２ａは、バックプレーン２７０６のポート２７０８によって決定され得る。図４２は、監視システム２７００のバックプレーン２７０６の上面図を示す。図示の例に示されるように、それぞれのポート２７０６は入力リンク２７６２を含む。入力リンク２７６２のそれぞれは、他の入力リンク２７６２とは異なるデータレーン２７１２ａと電子通信し得る。それぞれのポート２７０６はまた、出力リンク２７６６のセット及びシステムリンク２５７０を含み得る。図４２では、出力リンク２７６６は、データレーン２７１２ａに沿って示されている。出力リンク２７６６のそれぞれは、対応するデータレーン２７１２ａと電子通信し得る。したがって、ポート２７０８に連結された全ての機能回路２７１０は、データレーン２７１２ａの全てからデータを受信し得る。システムリンク２７７０は、システムデータレーン２７１２ｃと電子通信し得、システムデータレーン２５１２ｃとの双方向シリアル通信を促進するように構成され得る。

【0384】

図３８～図４２を参照すると、図示の例では、入力回路２７５０はポート２７０８ａに連結され、保護回路２７５２はポート２７０８ｂに連結され、中継器回路２７５８、４－２０出力回路２７６１、及び状態監視回路２７５６はポート２７０８ｃに連結され、システムインターフェース回路はポート２７０８ｅに連結されている。しかしながら、それぞれのポート２７０８は、入力リンク２７６２、出力リンク２７６６、及びシステムリンク２７７０を含み、機能回路２７１０は、バックプレーン２７０６の任意の所与のポート２７０８に連結され得る。図３８～図４２では、入力回路２７５０及び保護回路２７５２の送信機２７３０は、ポート２７０８ａ、２７０８ｂの入力リンク２７６２に電気的に連結され得る。機能回路２７１０の任意の受信機は、出力リンク２７６６に連結され得る。

【0385】

従来の監視システムは、柔軟性及びスケーラビリティの点で制限される場合がある。加えて、設置のコスト及び複雑性は、低コスト及び／又は低優先度の構成要素／システムを監視することを望むユーザーにとっての著しい参入障壁を生み出し得る。バックプレーンに取り外し可能に連結され得る機能回路を利用することにより、本明細書に記載される監視システムの性能は、個々の監視ニーズに適合するように調整及び／又はスケーリングされ得る。例えば、処理能力は、追加の処理回路をバックプレーンに連結することによって向上され得る。別の例として、監視システムは、監視システムが、追加のセンサからセンサデータを受信し、処理し得るように、追加の入力回路をバックプレーンに連結することによって拡張され得る。

【0386】

本明細書に記載される主題の例示的な技術的効果としては、本明細書に記載されるように、様々な異なるタイプの機能回路の選択及び適用を通じて、監視システムの能力をカスタマイズ及び調整する能力が挙げられ得る。別の例示的な技術的効果としては、監視システムのバックプレーンに供給される全てのデータを共有し、それによって、リソース（例えば、機能回路）が所望に応じてバックプレーン間に分散されることを可能にする能力が挙げられ得る。例えば、監視サブシステムは、入力回路がセンサデータを受信することができるように、産業機器の近くにリモートに設置され得る一方、他の監視サブシステムは、より便利か又はアクセスが簡単であり得る別の場所に設置され得る。監視される産業機器の近くに監視サブシステムを設置することはまた、センサから入力回路へのケーブル配線のコストを低減し、並びにノイズ及び接地ループへの曝露を低減することによって、センサから入力回路に供給される信号の品質を改善することができる。加えて、専用のデータレーンを有するバックプレーンを利用することにより、監視システムの柔軟性及びスケーラビリティを維持しながら、ハードウェア障害に関連付けられた破壊を最小限に抑えることができる。

【0387】

当業者は、上述の実施形態に基づいて、本明細書に記載される主題の更なる特徴及び利点を理解するであろう。したがって、本出願は、具体的に示され、記載された内容によって明確に限定されるものではない。本明細書に引用される全ての刊行物及び参考文献は、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。

【0388】

他の実施形態は、開示される主題の範囲及び趣旨の範囲内である。当業者は、本明細書に明確に記載され、添付の図面に例示されるシステム、デバイス、及び方法が、非限定的な例示的な実施形態であること、及び本発明の範囲が特許請求の範囲によってのみ定義されることを理解するであろう。例示的な一実施形態に関連して図示又は記載される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わされてもよい。かかる修正及び変形は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。

【0389】

更に、本開示では、実施形態の類似する名称の構成要素は、概して類似の特徴を有しており、ゆえに、特定の実施形態において類似する名称のそれぞれの構成要素のそれぞれの特徴については、必ずしも完全には詳述していない。加えて、開示されたシステム、デバイス、及び方法の説明において線形又は円形の寸法が使用される限り、かかる寸法は、かかるシステム、デバイス、及び方法と共に使用され得る形状のタイプを限定することを意図するものではない。当業者であれば、このような線形及び円形の寸法の等価物は、任意の幾何学的形状について容易に決定され得ることを認識するであろう。

【0390】

上の説明及び特許請求の範囲において、「～のうちの少なくとも１つ」又は「～のうちの１つ以上」などの語句が、要素又は特徴の接続的なリストに続いて現れる場合がある。用語「及び／又は」も、２つ以上の要素又は特徴のリスト内に現れる場合がある。それが使用される文脈によって暗黙的又は明示的に否定されない限り、そのような語句は、列記された個々の要素若しくは特徴のいずれか、又は列挙された要素若しくは特徴のいずれかと他の列挙された要素若しくは特徴のいずれかとの組み合わせを意味することが意図される。例えば、語句「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」、「Ａ及びＢのうちの１つ以上」、及び「Ａ及び／又はＢ」はそれぞれ、「Ａのみ、Ｂのみ、又はＡ及びＢを一緒に」を意味することが意図される。３つ以上の項目を含むリストにも、同様の解釈が意図される。例えば、語句「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの１つ以上」、及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」はそれぞれ、「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを一緒に、Ａ及びＣを一緒に、Ｂ及びＣを一緒に、又はＡ及びＢ及びＣを一緒に」を意味することが意図される。加えて、上記及び特許請求の範囲での「～に基づいて」という用語の使用は、列挙されていない特徴又は要素も許容可能であるように、「～に少なくとも部分的に基づいて」を意味することが意図される。

【0391】

本明細書に記載される主題は、本明細書に開示される構造的手段及びその構造的等価物を含むデジタル電子回路に、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、若しくはハードウェアに、又はそれらの組み合わせに実装され得る。本明細書に記載される主題は、データ処理装置（例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のコンピュータ）による実行のため又はその動作を制御するため、情報キャリアで（例えば、機械可読記憶デバイスで）明白に具現化されるか、又は伝播信号で具現化される、１つ以上のコンピュータプログラムなどの、１つ以上のコンピュータプログラム製品として実装され得る。コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、又はコードとしても知られる）は、コンパイル又は解釈された言語を含む任意の形態のプログラミング言語で書くことができ、独立型プログラムとして、又はモジュール、構成要素、サブルーチン、若しくはコンピューティング環境での使用に好適な他のユニットとしてなど、任意の形態で展開され得る。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルに対応しない。プログラムは、他のプログラム又はデータを保持するファイルの一部に、当該のプログラム専用の単一ファイルに、又は複数の調整されたファイル（例えば、１つ以上のモジュール、サブプログラム、又はコードの部分を記憶するファイル）に記憶され得る。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で若しくは１つのサイトの複数のコンピュータ上で実行されるように、又は複数のサイトに分散され、通信ネットワークによって相互接続されるように展開され得る。

【0392】

本明細書に記載される主題の方法工程を含む、本明細書に記載されるプロセス及び論理フローは、入力データ上で動作し、出力を生成することによって、本明細書に記載される主題の機能を実行するために１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラム可能なプロセッサによって実行され得る。プロセス及び論理フローはまた、専用論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって実行され得、本明細書に記載される主題の装置は、かかる専用論理回路として実装され得る。

【0393】

コンピュータプログラムの実行に好適なプロセッサとしては、例えば、汎用マイクロプロセッサ及び専用マイクロプロセッサの両方、並びに任意の種類のデジタルコンピュータの任意の１つ以上のプロセッサが挙げられる。一般的に、プロセッサは、読み出し専用メモリ若しくはランダムアクセスメモリ、又はその両方から命令及びデータを受信する。コンピュータの必須要素は、命令を実行するためのプロセッサ、並びに命令及びデータを記憶するための１つ以上のメモリデバイスである。一般的に、コンピュータはまた、データを記憶するための１つ以上の大容量記憶デバイス、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、若しくは光ディスクを含むか、又はそこからデータを受信する、そこにデータを転送する、若しくはその両方を行うように動作可能に連結される。コンピュータプログラム命令及びデータを具現化するのに好適な情報キャリアとしては、例えば、半導体メモリデバイス（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイス）、磁気ディスク（例えば、内部ハードディスク又は取り外し可能ディスク）、光磁気ディスク、及び光ディスク（例えば、ＣＤ及びＤＶＤディスク）を含む、不揮発性メモリの全ての形態が挙げられる。プロセッサ及びメモリは、専用論理回路によって補完されるか、又はその中に組み込まれ得る。

【0394】

ユーザーとの相互作用を提供するために、本明細書に記載される主題は、ユーザーに情報を表示するためのディスプレイデバイス、例えば、ＣＲＴ（陰極線管）又はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ、並びにユーザーがコンピュータに入力を提供するのに利用し得るキーボード及びポインティングデバイス（例えば、マウス又はトラックボール）を有するコンピュータ上に実装され得る。他の種類のデバイスを使用して、ユーザーとの相互作用を提供することもできる。例えば、ユーザーに提供されるフィードバックは、任意の形態の感覚フィードバック（例えば、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、又は触覚フィードバック）であり得、ユーザーからの入力は、音響、音声、又は触覚入力を含む任意の形態で受信され得る。

【0395】

本明細書に記載される技術は、１つ以上のモジュールを使用して実装され得る。本明細書で使用するとき、用語「モジュール」は、コンピューティングソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、及び／又はそれらの様々な組み合わせを指す。しかしながら、最低でも、モジュールは、ハードウェア、ファームウェアに実装されない、又は非一時的なプロセッサ可読の記録可能な記憶媒体に記録されないソフトウェア（すなわち、モジュールはソフトウェアそのものではない）として解釈されるべきではない。実際に、「モジュール」は、プロセッサ又はコンピュータの一部などの少なくとも何らかの物理的な非一時的ハードウェアを常に含むものと解釈されるべきである。２つの異なるモジュールは、同じ物理ハードウェアを共有し得る（例えば、２つの異なるモジュールは、同じプロセッサ及びネットワークインターフェースを使用し得る）。本明細書に記載されるモジュールは、様々な用途をサポートするために組み合わせ、統合、分離、及び／又は複製が可能である。また、特定のモジュールで実行されるものとして本明細書に記載される機能は、特定のモジュールで実行される機能の代わりに、又はそれに加えて、１つ以上の他のモジュールで、及び／又は１つ以上の他のデバイスによって実行され得る。更に、モジュールは、互いにローカル又はリモートの複数のデバイス及び／又は他の構成要素にまたがって実装され得る。加えて、モジュールを１つのデバイスから移動し、別のデバイスに追加することができ、かつ／又は両方のデバイスに組み込むこともできる。

【0396】

本明細書に記載される主題は、バックエンド構成要素（例えば、データサーバー）、ミドルウェア構成要素（例えば、アプリケーションサーバー）、若しくはフロントエンド構成要素（例えば、グラフィカルユーザインターフェース又はウェブブラウザを有するクライアントコンピュータであって、ユーザーはそれらをとおして、本明細書に記載される主題の実装と相互作用することができる）、又はかかるバックエンド、ミドルウェア、及びフロントエンド構成要素の任意の組み合わせを含む、コンピューティングシステムに実装され得る。システムの構成要素は、デジタルデータ通信の任意の形態又は媒体、例えば、通信ネットワークによって相互接続され得る。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）及び広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、例えばインターネットが挙げられる。

【0397】

本明細書及び特許請求の範囲全体をとおして本明細書で使用するとき、近似言語は、それが関連する基本機能の変化をもたらすことなく、許容可能に変化し得る、任意の定量的表現を修正するために適用されてもよい。したがって、「約」及び「実質的に」などの用語（単数又は複数）によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例において、近似言語は、値を測定するための器具の精度に対応し得る。本明細書において、本明細書及び特許請求の範囲全体をとおして、範囲制限の組み合わせ及び／又は交換が行われてもよく、かかる範囲は識別され、文脈又は言語が別段の指示をしていない限り、そこに含まれる全ての部分範囲を含む。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】