CN111279727A - 在工厂进行工序管理的无线通信装置以及工序管理方法 - Google Patents

Abstract

采用适合待收发的各种数据的通信方式来进行工厂的工序管理。在工厂中用于进行工序管理的无线通信装置具备：接口，用于与设备连接并从设备接受数据；第一无线通信部；第二无线通信部；以及控制器，为了无线发送经由接口接受到的上述数据，根据该数据，选择第一无线通信部和第二无线通信部中的一方。第一无线通信部构成为进行比第二无线通信部高速并且大容量的通信，第二无线通信部构成为进行可靠性比第一无线通信部高的通信。

Description

在工厂进行工序管理的无线通信装置以及工序管理方法

技术领域

本发明涉及用于在工厂进行工序管理的无线通信装置以及工序管理方法。

背景技术

通常，在工厂，为了进行各机械、装置的工序管理而设置通信设备。例如，下述的专利文献1公开了并用有线网络和无线网络的工厂用的通信系统。在作业单位之间，使用网状无线通信，在工序单位之间，使用点对点方式的无线通信。下述的专利文献2公开了在网状通信模式和2地点间通信模式之间切换通信模式的工序管理用无线通信系统。下述的专利文献3记载有收集各种工序中的数据的无线通信系统。

专利文献1:日本特开2008－282188号公报

专利文献2:日本特开2006－352893号公报

专利文献3:日本特开2010－282269号公报

然而，由于各种通信方式各有利弊，所以如上述专利文献那样固定地采用某一个通信方式的以往的通信系统存在并不总是适合于待收发的各种数据的情况，在这一点还有改善的余地。

发明内容

本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，例如，能够作为以下的方式来实现。

根据本发明的第一方式，提供一种用于在工厂进行工序管理的无线通信装置。该无线通信装置具备：接口，用于与设备连接并从设备接受数据；第一无线通信部；第二无线通信部；以及控制器，为了无线发送经由接口接受到的上述数据，根据该数据，选择第一无线通信部和第二无线通信部中的一方。第一无线通信部构成为进行比第二无线通信部高速并且大容量的通信，第二无线通信部构成为进行可靠性比第一无线通信部高的通信。

根据这样的无线通信装置，根据从设备接受到的数据，分开使用特性相互不同的第一无线通信部以及第二无线通信部，所以能够进行适合于待发送的数据的特性的通信。

根据本发明的第二方式，在第一方式中，控制器基于数据的数据尺寸，选择第一无线通信部和第二无线通信部中的一方。根据这样的方式，能够进行适合于数据的数据尺寸的通信。

根据本发明的第三方式，在第一或者第二方式中，控制器基于数据的种类，选择第一无线通信部和第二无线通信部中的一方。根据这样的方式，能够进行适合于数据的种类的通信。

根据本发明的第四方式，在第一至第三方式中的任意一个方式中，无线通信装置还具备存储器。控制器在选择了第一无线通信部时，扫描与第一无线通信部连接中或者可连接的上位侧的通信装置，并在不存在连接中或者可连接的上位侧的通信装置的情况下，将数据保存至存储器。根据这样的方式，能够在后面获取无法发送的数据并利用。

根据本发明的第五方式，在第四方式中，控制器在存储器中保存有数据时，将表示存储器中保存有数据的信息经由第二通信部发送至上位侧的通信装置。根据这样的方式，上位侧的通信装置能够掌握在无线通信装置的存储器中保存有数据。工人能够基于该信息，前往到无线通信装置的设置场所，回收保存于存储器中的数据。

根据本发明的第六方式，在第四或者第五方式中，控制器在存储器中保存有数据的情况下，定期地反复扫描，在能够确认出存在连接中或者可连接的上位侧的通信装置的时刻，将存储器中保存的数据经由第一无线通信部发送至连接中或者可连接的上位侧的通信装置。根据这样的方式，即使工人未前往到无线通信装置的现场，最终也能够将全部的数据自动地发送至上位的通信装置。

根据本发明的第七方式，在第一至第六方式中任意一个方式中，第二无线通信部接收用于控制设备的控制数据。由于第二无线通信部可进行可靠性比第一无线通信部高的通信，所以根据这样的方式，能够可靠地进行设备的控制。

根据本发明的第八方式，在第一至第七方式中任意一个方式中，第一无线通信部构成为与接入点或者路由器进行点对点连接。第二无线通信部构成为能够构建网状拓扑，并且构成为能够构建能够通过路径迂回来进行自我修复的网络。根据这样的方式，能够适当地实现第一至第七方式。

根据本发明的第九方式，提供一种工厂内的工序管理方法。该工序管理方法具备：准备具备第一无线通信部和第二无线通信部的无线通信装置的工序；无线通信装置从与无线通信装置连接的设备接受数据的工序；为了无线发送接受到的数据，无线通信装置根据该数据选择第一无线通信部和第二无线通信部中的一方的工序。第一无线通信部构成为进行比第二无线通信部高速并且大容量的通信。第二无线通信部构成为进行可靠性比第一无线通信部高的通信。根据这样的工序管理方法，起到与第一方式相同的效果。

根据本发明的第十方式，在第九方式中，工序管理方法具备在选择了第一无线通信部时，无线通信装置扫描与第一无线通信部连接中或者可连接的上位侧的通信装置，并在不存在连接中或者可连接的上位侧的通信装置的情况下，将数据保存至存储器的工序；无线通信装置在存储器中保存有数据时，将表示存储器中保存有数据的信息经由第二通信部发送至上位侧的通信装置的工序；以及工人使用可无线通信的便携式终端，接受保存于存储器中的数据的工序。根据这样的方式，工人能够前往到无线通信装置的设置场所，使用便携式终端，容易地回收保存于存储器中的数据。

根据本发明的第十一方式，在第九或者第十方式中，工序管理方法具备工人使用能够进行无线通信的便携式终端，进行安装于设备的程序的改写的工序。根据这样的方式，由于程序的更新在无线通信装置的设置场所进行，所以无需经由第一无线通信部发送具有相对较大容量的情况的程序。因此，在从设备接受的数据一直为小容量的情况下，可能产生能够省略用于该第一无线通信部的接入点的设置的情况。因此，能够减少工厂整体的接入点的设置数，是有经济性的。

本发明除了上述的方式以外，能够以各种方式来实现。例如，本发明也能够作为由用于实现第一至第十一方式中的任一方式的计算机可读取的程序、存储有该程序的存储介质、网络系统等来实现。

附图说明

图1是表示使用作为本发明的一个实施方式的无线通信装置构建的工序管理系统的示意结构的图。

图2是表示无线通信装置的示意结构的图。

图3是表示无线通信装置中的数据发送处理的流程的一个例子的流程图。

图4是表示作为代替方式的工序管理系统的示意结构的图。

图5是表示作为代替方式的数据发送处理的流程的流程图。

具体实施方式

图1示有使用作为本发明的一个实施方式的无线通信装置40而构建的工序管理系统20的示意结构。工序管理系统20是用于在任意的工厂(在本实施方式中，为碾米工厂)中，进行工厂内的设备的工序管理的系统。工序管理系统20具备工序监视主计算机30、无线通信装置40a～40h(以下，也统称为无线通信装置40)、无线通信装置50、以及网关61。

工序监视主计算机30集中控制工厂内的各设备的动作，并且积蓄从各设备收集的各种数据(例如，从各种传感器获取到的数据、表示各设备的运转状况的数据)。该数据可以被积蓄为大数据，用于利用AI的自动运转。无线通信装置40a经由接口与网关61连接。网关61经由LAN接口61a以及以太网(注册商标)31与工序监视成本计算机30连接。

图2示有无线通信装置40的示意结构。无线通信装置40具备第一无线通信部41、第二无线通信部42、控制器43、存储器44、以及接口45。第一无线通信部41构成为进行比第二无线通信部42高速并且大容量的通信。第二无线通信部42构成为进行可靠性比第一无线通信部41高的通信。

在本实施方式中，第一无线通信部41为WiFi(注册商标)通信模块。作为WiFi通信模块，例如，能够使用依据IEEE802.11、11b、11g、11n或者11a的模块。无线通信装置40a的第一无线通信部41作为无线父设备，换句话说，作为接入点来发挥作用。无线通信装置40b～40h作为无线子设备来发挥作用。

在本实施方式中，第二无线通信部42是SmartMesh(注册商标)通信模块。SmartMesh通信模块依据IEEE802.15.4e，可构建网状的网络拓扑。进一步，SmartMesh通信模块构成为可构建可通过路径迂回来自我修复通信障碍的网络，换言之，构成为可根据电波状况等自主构建网络拓扑。另外，SmartMesh通信模块采用TSCH(Time slotted ChannelHopping：时隙跳频)方式，由于具有由信道跳频引起的频率冗余，而提高通信的可靠性。SmartMesh通信模块的这些功能均有助于使第二无线通信部42的可靠性比第一无线通信部41的可靠性高。TSCH(Time slotted Channel Hopping)方式也能够通过进行时间同步通信来实现省电化。满足这样的条件的通信方式的例子中，例如，包含WirelessHART、ISA100.11a等。

在代替方式中，第一无线通信部41所采用的通信方式的条件可以满足(1)～(4)中的至少一个：(1)构成为第一无线通信部41与接入点或者路由器进行点对点连接，(2)第一无线通信部41不与其它无线通信装置40的第一无线通信部41(作为无线子设备发挥作用)进行通信，(3)第一无线通信部41不进行多跳，(4)第一无线通信部41在OSI参照模型的物理层使用IEEE802.11、11b、11g、11n、11a或者11ac。

另外，在其它代替方式中，第二无线通信部42所采用的通信方式的条件可以满足(1)～(4)中的至少一个：(1)第二无线通信部42可构建可通过路径迂回来自我修复通信障碍的网络，(2)第二无线通信部42可构建网状拓扑或者线型拓扑，(3)第二无线通信部42具有路由器功能以及多跳功能，(4)第二无线通信部42在OSI参照模型的物理层使用IEEE802.15.4、IEEE802.15.4g。满足这样的条件的通信方式的例子中，例如，包含Thread、ZigbeePro、SmartHop等。

接口45是用于与成为工序管理的对象的工厂内的各种设备连接并在该设备与无线通信装置40之间进行数据的交接的接口。接口45的种类根据所连接的设备的种类来决定。接口45例如可以是USB、SPI或者URAT。在接口45与磨粉机、碾米机、干燥机、光学分选机等装置连接的情况下，接口45可以是USB、SPI或者URAT。在接口45与传感器基板、输入基板、输出基板连接的情况下，接口45可以是SPI或者URAT。

控制器43通过执行存储器44中存储的程序，来实现各种功能。例如，控制器43控制第一无线通信部41以及第二无线通信部42的动作。另外，控制器43为了发送从设备经由接口45接受到的数据，根据该数据，选择第一无线通信部41和第二无线通信部42中的一方。有关该处理(称为数据发送处理)的详细内容后述。存储器44是非易失性的存储介质，在存储器44中，除了上述的程序以外，还保存从设备经由接口45接受到的数据。

在这里将说明返回到图1。在无线通信装置40b～40h的每一个上经由接口45连接各种设备。在图1所示的例子中，在无线通信装置40b上连接有光学分选机62。在无线通信装置40c上连接有称重包装机63。在无线通信装置40d上连接有安装于各种装置的环境传感器64(例如，温度传感器、湿度传感器、气压传感器、振动传感器等)。在无线通信装置40e上连接有各种装置的接点输入65。在无线通信装置40f上连接有各种装置(在这里，为马达以及电磁阀)的接点输出66。在无线通信装置40g中连接有安装于各种装置的环境传感器67。在无线通信装置40h上连接有碾米机68。

无线通信装置50在仅具备第一无线通信部41，而不具备第二无线通信部42的点与无线通信装置40不同。无线通信装置50经由接口与CCD照相机连接。

在这样的工序管理系统20中，并用基于第一无线通信部41的无线通信、和基于第二无线通信部42的无线通信。在图1中，用虚线表示基于第一无线通信部41的无线通信，用点划线表示基于第二无线通信部42的无线通信。基于第一无线通信部41的无线通信通过无线通信装置40a(接入点)与无线通信装置50、无线通信装置40b以及无线通信装置40c中的每一个之间的点对点连接而建立。基于第二无线通信部42的无线通信在无线通信装置40a～40h之间构建网状拓扑。从无线通信装置40b～40h来看，无线通信装置40a是上位侧(工序监视成本计算机30侧)的通信装置。

箭头A1表示由CCD照相机获取到的影像数据从无线通信装置50发送至无线通信装置40a的情况。该影像数据被工序监视主计算机30接收并保存。

箭头A2表示从工序监视主计算机30经由无线通信装置40向各设备分别发送更新程序的情况。在更新程序的发送中，使用基于第一无线通信部41的无线通信。由于无线通信装置40b、40c设置在通过第一无线通信部41可与无线通信装置40a通信的距离范围内，所以更新程序从工序监视成本计算机30经由无线通信装置40a分别被发送至无线通信装置40b、40c，并分别被安装于光学分选机62以及称重包装机63。另一方面，无线通信装置40d～40h未设置在通过第一无线通信部41可与无线通信装置40a通信的距离范围内。因此，在向碾米机68安装更新程序时，也可以工人前往到碾米机68的设置场所，通过使用移动终端71(例如，智能手机、平板PC)，使得在移动终端71与无线通信装置40的第一无线通信部41之间进行无线通信，来安装更新程序。

箭头A3表示从接点输入65经由无线通信装置40e的第二无线通信部42向工序监视成本计算机30侧发送接点输入数据的情况。箭头A4表示从环境传感器64经由无线通信装置40d的第二无线通信部42向工序监视成本计算机30侧发送环境数据(由环境传感器64获取到的数据)的情况。箭头A5表示从工序监视成本计算机30经由无线通信装置40f的第二无线通信部42向接点输出66发送接点控制数据的情况。

箭头A6表示从环境传感器67经由无线通信装置40g的第二无线通信部42向工序监视主计算机30侧发送环境数据的情况。箭头A7表示从工序监视主计算机30经由无线通信装置40h的第二无线通信部42向碾米机68发送碾米机控制数据，并且从碾米机68经由无线通信装置40h的第二无线通信部42向工序监视成本计算机30侧发送碾米机运转数据的情况。箭头A8表示从工序监视主计算机30经由无线通信装置40b的第二无线通信部42向光学分选机62发送光学分选机控制数据，并且从光学分选机62经由无线通信装置40b的第二无线通信部42向工序监视主计算机30侧发送选别结果数据的情况。箭头A9表示从工序监视主计算机30经由无线通信装置40c的第二无线通信部42向称重包装机63发送称重包装机控制数据，并且从称重包装机63经由无线通信装置40c的第二无线通信部42向工序监视主计算机30侧发送称重结果数据的情况。

图3是表示在无线通信装置40b～40h中执行的数据发送处理的一个例子的流程图。该处理由控制器43来执行。在这里，作为数据发送处理由与环境传感器67连接的无线通信装置40g来执行的结构进行说明。在本实施方式中，环境传感器67所具备的传感器基板根据传感器检测值的原始数据(例如，加速度的波形数据)来计算计算值(例如，加速度有效值、对该加速度有效值进行积分而获得的速度、对该速度进行积分而获得的位移等)。而且，传感器基板通过将获得的计算值与规定的阈值进行比较，来判断该传感器检测值是否是正常值。在传感器检测值正常的情况下，传感器基板仅将计算值作为文本数据输出值接口45，并放弃原始数据。另一方面，在传感器检测值为异常的情况下，将计算值作为文本数据输出至接口45，并且将原始数据作为二进制数据输出至接口45。该原始数据用于在工序监视主计算机30中，推测设备的状态。

在数据发送处理中，控制器43首先从与接口45连接的设备接受待发送的数据(以下，称为发送数据)的输入(步骤S100)。接下来，控制器43判断接受到的发送数据是否是影像数据或者声音数据(步骤S110)。例如，在接口45是USB的情况下，控制器43能够通过读取发送数据所包含的设备描述符，来判断发送数据的种类。

而且，在发送数据不是影像数据或者声音数据的情况下(步骤S110：否)，控制器43判断发送数据的数据尺寸是否是预先设定的阈值以上(步骤S120)。在本实施方式中，该阈值被设定为能够判断接口45从环境传感器64中接受到的数据是文本数据还是二进制数据。也可以省略步骤S110，以从步骤S100进入步骤S120的方式设定流程图。若发送数据的数据尺寸小于阈值(步骤S120：否)，则控制器43选择相对低速且小容量但可进行可靠性较高的通信的第二无线通信部42，经由第二无线通信部42向工序监视主计算机30侧发送发送数据(步骤S130)。

另一方面，在发送数据是影像数据或者声音数据的情况下(步骤S110：是)、或者发送数据的数据尺寸为阈值以上的情况下(步骤S120：是)即发送数据是二进制数据的情况下，控制器43判断有无与本机(无线通信装置40g)的第一无线通信部41连接中或者可连接的上位侧的通信装置(在这里，为无线通信装置40a)(步骤S140)。该判断例如通过实施主动扫描来进行。

在存在连接中或者可连接的上位侧的通信装置的情况下(步骤S140：有)，控制器43选择可进行相对高速且大容量的通信的第一无线通信部41，经由第一无线通信部41向工序监视主计算机30侧发送发送数据(步骤S150)。另一方面，在不存在连接中或者可连接的上位侧的通信装置的情况下(步骤S140：无)，控制器43将发送数据保存至存储器44(步骤S160)。而且，控制器43使用第二无线通信部42，将表示存储器44中保存有发送数据的信息(以下，称为存储器保存信息)发送至工序监视主计算机30(步骤S170)。

而且，控制器43将处理返回至步骤S140，反复步骤S140～S170的处理。由此，控制器43能够最终的换句话说能够确认存在连接中或者可连接的上位侧的通信装置的时刻，将保存于存储器44中的数据自动地发送至工序监视主计算机30。此外，工人通过工序监视主计算机30接收存储器保存信息，能够掌握存储器44中保存有发送数据。因此，工人在想要迅速地回收该保存的发送数据的情况下，前往到无线通信装置40g的设置场所，如图1中用箭头A10表示的那样，能够使用移动终端72，回收保存于存储器44中的发送数据。

根据上述的数据发送处理，根据从与接口45连接的设备接受到的数据，分开使用特性相互不同的第一无线通信部41以及第二无线通信部42，换句话说，选择第一无线通信部41以及第二无线通信部42中的任意一方以有效利用第一无线通信部41以及第二无线通信部42的优点，所以能够进行适合发送数据的特性的通信。

另外，由于使用可靠性相对较高的第二无线通信部42来接收用于控制设备的控制数据，所以能够可靠地进行设备的控制。

另外，通过使用移动终端71或者72，在无线通信装置40的设置位置附近，经由第一无线通信部41，进行更新程序的安装或者保存于存储器44的发送数据的回收，能够减少接入点的设置数。

图4示有作为代替方式的工序管理系统20。在图4中，对于与图2共用的要素以及通信标注有与图2相同的附图标记。以下，仅对与图2不同的点进行说明。在图4所示的例子中，第二无线通信部42代替网状拓扑，构成为可构建线型拓扑。例如在作为通信方式采用SmartHop的情况下可构建线型拓扑。在SmartHop中，在路由器间可通过路径迂回来自我修复通信障碍，能够进行可靠性比第一无线通信部41高的通信。

图5是表示作为代替方式的数据发送处理的流程的流程图。在图5中，对于与图3共用的工序标注有与图3相同的附图标记。以下，仅对与图3不同的点进行说明。控制器43若接受发送数据(步骤S100)，则判定发送数据的数据种类(步骤S210)。在接口45为USB的情况下，如上所述，控制器43能够通过读取发送数据所包含的设备描述符，来判断发送数据的种类。另外，在接口45为SPI或者URAT的情况下，控制器43能够通过对储存发送数据所包含的标题信息中的确定数据形式的信息的区域进行读取，来判断发送数据的种类。该确定数据形式的信息由设备根据设备所输出的数据的种类来附加。

接着，控制器43判断发送数据的数据种类是与第一无线通信部41预先建立有对应关系的数据种类、还是与第二无线通信部42预先建立有对应关系的数据种类(步骤S220)。而且，在发送数据的数据种类是与第一无线通信部41预先建立有对应关系的数据种类的情况下(步骤S220：第一)，控制器43使处理进入步骤S140。另一方面，在是与第二无线通信部42预先建立有对应关系的数据种类的情况下(步骤S220：第二)，控制器43使处理进入步骤S130。通过这样的数据发送处理，与图2相同，也能够进行适合发送数据的特性的通信。

以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但上述的发明的实施方式是为了容易理解本发明的内容，并不对本发明进行限定。本发明可以不脱离其主旨地进行变更、改进，并且其等价物包含于本发明。另外，能够在能够解决上述的课题的至少一部分的范围、或者起到效果的至少一部分的范围内，组合或者省略权利要求书以及说明书中记载的各构成要素。

附图标记说明

20…工序管理系统；30…工序监视主计算机；31…以太网；40a～40h…无线通信装置；41…第一无线通信部；42…第二无线通信部；43…控制器；44…存储器；45…接口；50…无线通信装置；61…网关；61a…LAN接口；62…光学分选机；63…称重包装机；64…环境传感器；65…接点输入；66…接点输出；67…环境传感器；68…碾米机；71、72…移动终端。

Claims (11)

1.一种无线通信装置，是用于在工厂进行工序管理的无线通信装置，具备：

接口，用于与设备连接并从该设备接受数据；

第一无线通信部；

第二无线通信部；以及

控制器，为了无线发送经由上述接口接受到的上述数据，根据该数据，选择上述第一无线通信部和上述第二无线通信部中的一方，

上述第一无线通信部构成为进行比上述第二无线通信部高速并且大容量的通信，

上述第二无线通信部构成为进行可靠性比上述第一无线通信部高的通信。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，

上述控制器基于上述数据的数据尺寸，来选择上述第一无线通信部和上述第二无线通信部中的一方。

3.根据权利要求1或2所述的无线通信装置，其中，

上述控制器基于上述数据的种类，来选择上述第一无线通信部和上述第二无线通信部中的一方。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的无线通信装置，其中，

还具备存储器，

上述控制器在选择了上述第一无线通信部时，扫描与上述第一无线通信部连接中或者可连接的上位侧的通信装置，在不存在上述连接中或者可连接的上位侧的通信装置的情况下，将上述数据保存至上述存储器。

5.根据权利要求4所述的无线通信装置，其中，

上述控制器在上述存储器中保存有上述数据时，将表示在上述存储器中保存有上述数据的信息经由上述第二通信部发送至上述上位侧的通信装置。

6.根据权利要求4或5所述的无线通信装置，其中，

上述控制器在上述存储器中保存有上述数据的情况下，定期地反复上述扫描，在能够确认出存在上述连接中或者可连接的上位侧的通信装置的时刻，将保存于上述存储器的上述数据经由上述第一无线通信部发送至上述连接中或者可连接的上位侧的通信装置。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的无线通信装置，其中，

上述第二无线通信部接收用于控制上述设备的控制数据。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的无线通信装置，其中，

上述第一无线通信部构成为与接入点或者路由器进行点对点连接，

上述第二无线通信部构成为能够构建能够通过路径迂回进行自我修复的网络。

9.一种工厂内的工序管理方法，具备：

准备具备第一无线通信部和第二无线通信部的无线通信装置的工序；

上述无线通信装置从与上述无线通信装置连接的设备接受数据的工序；以及

为了无线发送接受到的上述数据，上述无线通信装置根据该数据选择上述第一无线通信部和上述第二无线通信部中的一方的工序，

上述第一无线通信部构成为进行比上述第二无线通信部高速并且大容量的通信，

上述第二无线通信部构成为进行可靠性比上述第一无线通信部高的通信。

10.根据权利要求9所述的工序管理方法，具备：

在选择了上述第一无线通信部时，上述无线通信装置扫描与上述第一无线通信部连接中或者可连接的上位侧的通信装置，在不存在上述连接中或者可连接的上位侧的通信装置的情况下，将上述数据保存至上述存储器的工序；

上述无线通信装置在上述存储器中保存有上述数据时，将表示在上述存储器中保存有上述数据的信息经由上述第二通信部发送至上述上位侧的通信装置的工序；以及

工人使用能够进行无线通信的便携式终端，接受保存于上述存储器中的上述数据的工序。

11.根据权利要求9或10所述的工序管理方法，其中，

具备工人使用能够进行无线通信的便携式终端，进行安装于上述设备的程序的改写的工序。

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