JP2009027315A - 無線制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 制御システムの信頼性を高めることができる無線制御システムを実現する。
【解決手段】無線ネットワークを介してノード間でデータ伝送を行う無線制御システムにおいて、データの変化量に基づき各ノードの制御処理期間を制御することを特徴とする無線制御システム。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線制御システムに関し、特に制御システムの信頼性を向上させることに関する。

近年、たとえばインダストリアルオートメーションにおけるプロセス制御システムを、特許文献１のように無線通信を利用した無線制御システムとして構成することが提案されている。これは、従来の制御システムが有線ネットワークとして構成されていたことに起因する通信距離の制限や配線の引き回しの制約などで温度や流量などのセンサをプラント内の最適位置に設置できず、制御精度が低下する不都合を解消するためのものである。

このような従来の無線制御システムに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００３−０２３６２１号公報 特開２００６−３１８１４８号公報

図９は従来の無線制御システムの一例を示す構成ブロック図である。図９において、コントローラ１は無線通信機能を有し、プラントに設置されているバルブやヒータなどの制御ノード８〜１０を、目標値と無線ノード５〜７から受信した測定データに基づいて制御する。中継ノード２〜４は無線通信機能を有し無線ノード５〜７から受信した測定データをコントローラ１へ転送する。無線ノード５〜７はプラントに設置されたものであり、温度や流量などの物理量を測定するセンサ機能とこれら測定データを無線伝送する無線通信機能を有している。制御ノード８〜１０はプラントに設置されたものであり、温度や流量などの物理量を制御する制御機能とコントローラ１や中継ノード２〜４と通信する無線通信機能を有している。

コントローラ１は、無線ネットワーク回線（以下、無線回線という）ＣＮ１０１を介して中継ノード２に接続され、無線回線ＣＮ１０２を介して中継ノード３に接続され、無線回線ＣＮ１０３を介して中継ノード４に接続され、図示しない中央監視装置やその他の制御装置が接続しているネットワークＮＷ１００に接続されている。

中継ノード２は、無線回線ＣＮ１０６を介して無線ノード５に接続され、無線回線ＣＮ１０７を介して制御ノード８に接続され、無線回線ＣＮ１０４を介して中継ノード３に接続されている。中継ノード３は、無線回線ＣＮ１０８を介して無線ノード６に接続され、無線回線ＣＮ１０９を介して制御ノード９に接続され、無線回線ＣＮ１０５を介して中継ノード４に接続されている。中継ノード４は、無線回線ＣＮ１１０を介して無線ノード７に接続され、無線回線ＣＮ１１１を介して制御ノード１０に接続されている。

図１０は図９の無線制御システムの動作説明図である。この無線制御システムでは、無線ノードが温度や流量などの物理量を測定しコントローラが測定データに基づき目標値に収束してプラントが最適に運転されるように制御ノードを操作するフィードバック制御ループが構成されている。

図１０に示すように、コントローラ１、無線ノード５、制御ノード８が制御ループＬＰ１００を構成し、コントローラ１、無線ノード６、制御ノード９が制御ループＬＰ２００を構成し、コントローラ１、無線ノード７、制御ノード１０が制御ループＬＰ３００を構成する。

図１０では、無線ノード５が中継ノード２を介してコントローラ１に測定データを送信する制御処理ＬＩ１００の動作を示し、コントローラ１が中継ノード２を介して制御ノード８に制御データを送信する制御処理ＬＯ１００の動作を示している。制御処理ＬＩ１００およびＬＯ１００は制御ループＬＰ１００を構成する。

同様に、制御処理ＬＩ２００およびＬＯ２００は制御ループＬＰ２００を構成し、制御処理ＬＩ３００およびＬＯ３００は制御ループＬＰ３００を構成する。制御ループＬＰ２００およびＬＰ３００も制御ループＬＰ１００と同様の構成であるので説明は省略する。

図１１は図１０の無線制御システムの制御ループＬＰ１００の動作を説明するフロー図である。まず、ステップＳ１０１において、無線ノード５が流量や温度などの物理量を測定する。ステップＳ１０２において、無線ノード５は無線通信機能を利用して、流量、温度などの物理量の測定データを中継ノード２に送信する。

このとき、無線ノード５は、制御ループが１周期動作するのに必要な時間間隔である「制御周期」の各制御周期の最小公倍数である「マクロサイクル」に同期して動作するものとする。

ステップＳ１０３において、中継ノード２は、無線ノード５から受信した測定データをコントローラ１に送信する。ちなみに、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３は図１０の制御処理ＬＩ１００の動作を説明したものである。

ステップＳ１０４において、コントローラ１は、中継ノード２から受信した測定データに基づいて、あらかじめ設定されている目標値に収束してプラントが最適に運転されるように、制御ノード８を制御するための設定情報である「制御データ」を算出する。

ステップＳ１０５において、コントローラ１は、算出した制御データを制御ノード８に送信する。ステップＳ１０６において、中継ノード２は、コントローラ１から受信した制御データを送信する。ちなみに、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６は図１０の制御処理ＬＯ１００の動作を説明したものである。

ステップＳ１０７において、制御ノード８は、中継ノード２から受信した制御データに基づいて動作する。制御ノード８が制御データに基づいて動作する例として、たとえば、バルブが制御データに基づき開度を変更して流量を調整するという動作などがある。

このため、制御ノード８が、コントローラ１によって算出された制御データに基づいて動作するので、あらかじめ設定されている目標値に収束してプラントが最適に運転されることが可能となる。なお、制御ループＬＰ２００およびＬＰ３００も制御ループＬＰ１００と同様の動作を行う。

図１２は図１０の無線制御システムにおける制御ループのスケジュールの説明図である。図１２では、制御処理ＬＩ１００と制御処理ＬＯ１００とで構成される制御ループＬＰ１００、制御処理ＬＩ２００と制御処理ＬＯ２００とで構成される制御ループＬＰ２００、制御処理ＬＩ３００と制御処理ＬＯ３００とで構成される制御ループＬＰ３００が、それぞれマクロサイクル内に発生するようにスケジューリングされている。なお、スケジュール作成の具体的手法についてはどのようなものでもよく、ここでの説明は省略する。

このように複数の制御ループがマクロサイクル内に発生するようにスケジューリングされると、無線制御システムは、同時に複数の制御ループを処理し、複数の無線ノードから転送される測定データがあらかじめ設定されている目標値に収束してプラントが最適に運転されるように、バルブやヒータなどの所定の制御ノードを制御することが可能となる。

しかしながら、このような無線制御システムでは、プラント内の設備などが障害物になって電波障害や通信障害が発生し無線通信が不安定になると、無線ノードや制御機器、中継ノードから送信されたデータがコントローラに到達しない場合や、データ転送速度が遅延するためにマクロサイクルの期間内にコントローラに到達しない場合があり、制御ループで必要となるデータが欠落してプラントなどの最適な運転が行えなかった。

この点に対しては、従来の無線制御システムでは、コントローラが欠落したデータの代わりに無線ノードから受信した最新の測定データを利用して制御データを求めたり、もしくは最新の測定データから欠落した測定データを推測した推測データから制御データを算出したりすることによって、データの欠落を補うことを可能としている。

しかし、この方法によれば、あらかじめ設定されている目標値が急激に変化するような制御ループの場合、コントローラが欠落したデータの代わりに最新の測定データもしくは推測値を利用して制御データを算出し制御ノードを制御すると、目標値から大きく外れた値になってしまうことがある。

ここでデータが欠落してしまう場合の目標値が急激に変化するような制御ループおよび目標値が一定の値を保つ制御ループが構成される無線制御システムの動作を説明する。図１３は図１０の無線制御システムの目標値の推移を表す説明図である。

図１３では、制御ループＬＰ１００の目標値の推移を表すトレンド直線ＣＶ１００を示し、制御ループＬＰ２００の目標値の推移を表すトレンド直線ＣＶ２００を示し、制御ループＬＰ３００の目標値の推移を表すトレンド曲線ＣＶ３００を示している。

制御ループＬＰ１００およびＬＰ２００では、トレンド直線ＣＶ１００およびＣＶ２００に示すように目標値が一定である。このため、電波障害により無線通信が不安定となってデータが欠落したとしても、コントローラが欠落したデータの代わりに無線ノードから受信した最新の測定データを利用したり、最新の測定データから欠落した測定データを推測したりして制御データを算出することでデータの欠落を補うことができる。

一方、制御ループＬＰ３００では、トレンド曲線ＣＶ３００に示すように期間ＰＴ１００およびＰＴ１０２では目標値がほぼ変化しないのでデータの欠落を最新の測定データで補う方法は有効であるが、期間ＰＴ１０１で目標値が急激に変化するので無線通信が不安定となりデータの欠落が発生すると、受信した最新の測定データによる補完では目標値の急激な変化に対応できず、目標値を大きく超過してしまうことがある。

あらかじめ設定されている目標値が急激に変化するような制御ループでは、電波障害や通信障害が発生し無線通信が不安定になりデータが欠落すると、受信した最新の測定データで補完する方法では目標値の急激な変化に対応できない。このため、目標値を大きく超過してしまうことがあり、かえって制御ループが不安定になりプラントの最適な制御が行えなくなって制御システムの信頼性を低減させてしまうといった問題点があった。

本発明は上述の問題点を解決するものであり、その目的は、制御システムの信頼性を高めることができる無線制御システムを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
無線ネットワークを介してノード間でデータ伝送を行う無線制御システムにおいて、
データの変化量に基づき各ノードの制御処理期間を制御することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、
請求項１記載の無線制御システムにおいて、
前記データの変化量とあらかじめ設定された所定量とを比較し、比較結果に基づいて前記制御処理期間のスケジュールを制御するスケジュール設定情報を求め、送信先ノードに送信するコントローラを備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、
請求項１もしくは請求項２記載の無線制御システムにおいて、
前記スケジュール設定情報が、前記データの変化量があらかじめ設定された所定量よりも大きい場合は前記制御処理期間の周期を短くして、複数の前記制御処理期間が互いに重複しないように設定させる設定し、前記データの変化量があらかじめ設定された所定量よりも小さい場合は前記制御処理期間の周期を長くする設定情報であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、
請求項１〜請求項３いずれかに記載の無線制御システムにおいて、
前記コントローラが、前記データおよび経路情報が格納される記憶部と、無線通信を行う無線通信部と、前記測定データの変化量とあらかじめ設定された所定量との比較結果に基づいて前記スケジュール設定情報を求める演算制御部とから構成されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、
請求項４記載の無線制御システムにおいて、
前記演算制御部が、前記データの変化量と前記あらかじめ設定される所定量とを比較し、比較結果に基づき、各ノードの制御処理期間のスケジュールを変更するスケジュール設定情報を求め、前記スケジュール設定情報を送信先ノードに送信することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、
請求項１〜請求項５いずれかに記載の無線制御システムにおいて、
前記ノードは、物理量を測定するセンサ機能を有し、前記スケジュール設定情報に基づいて制御処理期間のスケジュールを設定する無線ノードを備えることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、
請求項１〜請求項５いずれかに記載の無線制御システムにおいて、
前記ノードは、物理量を制御する制御機能を有し、前記スケジュール設定情報に基づいて制御処理期間のスケジュールを設定する制御ノードであることを特徴とする。

本発明によれば、コントローラは、測定データが急激に変化する場合に制御周期を短くするスケジュール設定情報を求め、測定データが一定である場合に制御周期を長くするとともに制御処理期間が互いに重複しないように変更させるスケジュール設定情報を求め、無線ノードおよび制御ノードがスケジュール設定情報に基づいてスケジュールを設定することにより、無線ネットワークの負荷が低減し、電波干渉によるエラーが減少して測定データの欠落が低減するので、無線制御システムの信頼性を高めることができる。

図１は、本発明に係る無線制御システムの実施例を示す構成ブロック図である。図１において、コントローラ１１は無線通信機能および制御周期を管理する制御周期管理機能を有し、制御ノード１８〜２０を目標値と無線ノード１５〜１７の測定データに基づいて制御する。なお、無線制御システムの構成はコントローラの機能以外は従来と同等なので、各部の説明を適宜省略する。

図１において、コントローラ１１、中継ノード１２〜１４、無線ノード１５〜１７および制御ノード１８〜２０は、無線ネットワークを構成している。図１では、コントローラ１１、無線ノード１５、制御ノード１８が制御ループＬＰ１１０を構成し、コントローラ１１、無線ノード１６、制御ノード１９が制御ループＬＰ２１０を構成し、コントローラ１１、無線ノード１７、制御ノード２０が制御ループＬＰ３１０を構成する。

また、制御処理ＬＩ１１０およびＬＯ２１０は制御ループＬＰ１１０を構成し、制御処理ＬＩ２１０およびＬＯ２１０は制御ループＬＰ２１０を構成し、制御処理ＬＩ３１０およびＬＯ３１０は制御ループＬＰ３１０を構成する。なお、コントローラ１１、中継ノード１２〜１４、無線ノード１５〜１７および制御ノード１８〜２０は、制御ループが１周期動作するのに必要な時間間隔である「制御周期」の各制御周期の最小公倍数である「マクロサイクル」に同期して動作するものとする。

図２は、図１のコントローラ１１の制御周期管理機能の一例を示す構成ブロック図である。図２において、無線通信部１１１は演算制御部１１２に接続され、演算制御部１１２は記憶部１１３に接続されている。無線通信部１１１は中継ノード１２〜１４との間で無線通信を行う。演算制御部１１２は、各部の動作を制御する。記憶部１１３は、コントローラ１１として動作させるためのプログラムやデータの経路情報などを記憶する。

図３は、図２のコントローラ１１を構成する演算制御部１１２の機能ブロック例図である。図３において、データ管理部１１２１はデータを記憶する。状態判断部１１２２は、無線ノードから受信した測定データに基づいて、測定データが急激に変化するか否かを判断し、判断結果を制御周期管理部１１２４に出力する。制御処理部１１２３は、無線ノードから受信した測定データに基づいて、あらかじめ設定されている目標値に収束してプラントが最適に運転されるように制御ノードを制御するための制御データを算出し、算出結果をデータ転送部１１２５に入力する。制御周期管理部１１２４は、状態判断部１１２２の判断結果に基づき、制御周期を調整させるためのスケジュール設定情報を求め、求められたスケジュール設定情報をデータ転送部１１２５に入力する。データ転送部１１２５は、制御処理部１１２３および制御周期演算部１１２４の算出結果に基づいて、制御データおよびスケジュール設定情報を中継ノードや無線ノード、制御ノードなどの所定の送信先に転送する。

図４は図２のコントローラ１１の動作を説明するフロー図である。図５は測定データの推移を表す説明図、図６および図７は無線制御システムにおける制御ループのスケジュールを説明する説明図である。また、図５の測定データは、例として流体の流量を制御する無線制御システムにおける測定データであるものとして説明する。

まず、ステップＳ２０１において、演算制御部１１のデータ管理部１１２１は、無線ノードや中継ノードから測定データを受信する。ステップＳ２０２において、演算制御部１１の制御処理部１１２３は、無線ノードや中継ノードから受信した測定データに基づいて、あらかじめ設定されている目標値に収束してプラントが最適に運転されるように、制御ノード８を制御するための制御データを算出する。

ステップＳ２０３において、演算制御部１１の状態判断部１１２２は、測定データに基づいて、あらかじめ定められた測定データの変化量（以下、所定量という）と比較して、各制御ループの測定データが急激に変化しているか否かを判断する。実際の変化量があらかじめ定められた所定量よりも大きい場合は各制御ループの測定データが急激に変化していると判断し、ステップＳ２０４に移行する。

たとえば、図５に示すように、トレンド直線ＣＶ３１０の期間ＰＴ２０１において、測定データの実際の変化量とあらかじめ定められた所定量を比較して、実際の変化量（１００ｍｌ）があらかじめ定められた所定量（５０ｍｌ）よりも大きいので、制御ループの測定データが急激に変化しているものと判断しステップＳ２０４に移行する。

そして、ステップＳ２０４において、演算制御部１１の制御周期管理部１１２４は、状態判断部１１２２の判断結果に基づき、制御周期を短くするためのスケジュール設定情報を求め、ステップＳ２０５に移行する。具体的には、図７に示すように、制御周期管理部１１２４は、制御ループＬＰ３１０の制御処理を毎マクロサイクルごとに実行させるようなスケジュール設定情報を求め、ステップＳ２０５に移行する。

ステップＳ２０５において、演算制御部１１のデータ転送部１１２５は、制御処理部１１２３で求められた制御データおよび制御周期管理部１１２４で求められたスケジュール設定情報を中継ノードや無線ノード、制御ノードなどの所定の送信先に転送する。

一方、ステップＳ２０３において、演算制御部１１の状態判断部１１２２は、無線ノードや中継ノードから受信した測定データに基づいて、実際の変化量があらかじめ定められた所定量よりも小さい場合は各制御ループの測定データが急激に変化しないものと判断し、ステップＳ２０６に移行する。

たとえば、図５に示すように、期間ＰＴ２００およびＰＴ２０２におけるトレンド直線ＣＶ１１０、ＣＶ２１０、ＣＶ３１０のように測定データの変化量の変化が少ないような場合に、測定データの変化量（２５ｍｌ）があらかじめ定められた所定量（５０ｍｌ）よりも小さいので、各制御ループの測定データが急激に変化しないものと判断し、ステップＳ２０６に移行する。

ステップＳ２０６において、演算制御部１１の制御周期管理部１１２４は、制御ループの制御周期を長くするとともに制御処理期間が互いに重複しないようにスケジュールするためのスケジュール設定情報を求め、ステップＳ２０５に移行する。具体的には、図６に示すように、制御周期管理部１１２４は、制御ループが互いに重複せずに３マクロサイクルに１回だけ制御処理を実行させるスケジュール設定情報を求めてステップＳ２０５に移行する。

このため、コントローラ１１は、急激に測定データが変化する制御ループの制御周期を短くするためのスケジュール設定情報を求め、無線ノード１５、制御ノード１８がそれぞれスケジュール設定情報に基づいてスケジュールを設定するので、あらかじめ設定されている目標値が急激に変化するような制御ループであっても、制御ループの制御処理の頻度が高くなり測定データの欠落が低減する。

また、コントローラ１１は、測定データが一定である場合に制御周期を長くするとともに制御処理期間が互いに重複しないように変更させるスケジュール設定情報を求め、無線ノードおよび制御ノードがスケジュール設定情報に基づいてスケジュールを設定するので、無線ネットワークの負荷が低減する。また、制御ループの制御処理期間が互いに重複しないようにスケジューリングされるので、電波干渉によるエラーが減少することになる。

無線制御システムの制御ループの測定データが一定である状態から急激に変化する状態に切り替わる際の動作を説明する。図８は無線制御システムの動作の一例を説明するタイミングチャートである。説明を簡単にするため図１の制御ループＬＰ３１０について説明する。

シーケンスＳＱ１０１において、コントローラ１１は無線ノード１７からの測定データに基づいて、あらかじめ設定されている目標値に収束してプラントが最適に運転されるように、制御ノード１４を制御するための制御データを求めるとともに、あらかじめ定められた所定量と比較して、測定データが急激に変化するか否かを判断する。そして、コントローラ１１は、実際の変化量があらかじめ定められた所定量よりも大きい場合は各制御ループの測定データが急激に変化するものと判断し、制御周期を短くするためのスケジュール設定情報を求める。

シーケンスＳＱ１０２において、コントローラ１１は制御データおよびスケジュール設定情報を中継ノード１４に送信する。シーケンスＳＱ１０３およびＳＱ１０４において、中継ノード１４は、コントローラ１１から受信した制御データおよびスケジュール設定情報を無線ノード１７および制御ノード２０にそれぞれ転送する。

シーケンスＳＱ１０５において、無線ノード１７は中継ノード１４から受信したスケジュール設定情報に基づいて、制御周期を短くしてスケジュールを設定する。シーケンスＳＱ１０６において、制御ノード２０は中継ノード１４から受信したスケジュール設定情報に基づいて、制御周期を短くしてスケジュールを設定する。

このように、無線ノード１７および制御ノード２０がスケジュール設定情報に基づいてスケジュールを設定することにより、制御ループＬＰ３１０の制御処理のスケジュールが変更されることになる。たとえば、図７のように制御ループＬＰ３１０の制御処理は、毎マクロサイクルごとに実行するようにスケジュールが変更される。

すなわち、コントローラ１１は、測定データの変化量に基づき、無線ノード１７および制御ノード２０の制御処理期間を制御することになる。

そして、制御ノード２０は、中継ノード１４から受信した制御データに基づいて動作する。たとえば、バルブが制御データに基づき開度を変更して流量を調整するといったことがあげられる。以降、制御ループＬＰ３１０を構成するコントローラ１１、無線ノード１７、制御ノード２０は変更されたスケジュールに基づいて制御処理を行う。

このように、コントローラ１１は、測定データが急激に変化する場合に制御周期を短くするスケジュール設定情報を求め、無線ノードおよび制御ノードがそれぞれスケジュール設定情報に基づいてスケジュールを設定することにより、制御ループの制御処理の頻度が高くなって測定データの欠落が低減するので、あらかじめ設定されている目標値に収束してプラントを最適に運転させることができ、無線制御システムの信頼性を高めることができる。

また、コントローラ１１は、測定データが一定である場合に制御周期を長くするとともに制御ループの制御処理期間が互いに重複しないように変更させるスケジュール設定情報を求め、無線ノードおよび制御ノードがそれぞれスケジュール設定情報に基づいてスケジュールを設定するので、無線ネットワークの負荷が低減し、無線制御システムの信頼性を高めることができる。

なお、上記実施例では、無線制御システムがインダストリアルオートメーションにおけるプラントの運転を支援する例を説明したが、特にこれに限定されるものではなく、たとえばファクトリーオートメーションにおける浄水場の制御システムや、ビルの空調・照明システムなどの運転を支援するものであっても構わない。

たとえば、ビルオートメーションシステムにおいては、照明やスイッチなどを制御ノードとした場合、センサ機能を有する無線ノードおよび制御ノードが設置されるビル内部もノードや什器など多くの障害物が存在するので電波障害も生じやすい。このため、コントローラは、測定データが一定である場合に制御周期を長くするとともに制御処理期間が互いに重複しないように変更させるスケジュール設定情報を求め、測定データが急激に変化する場合に制御周期を短くさせるスケジュール設定情報を求め、無線ノードおよび制御ノードがそれぞれスケジュール設定情報に基づいてスケジュールを設定することにより、プラントを最適に運転させることができ、無線制御システムの信頼性を高めることができる。

また、上記実施例に示した無線制御システムは、コントローラ１１、中継ノード１２〜１４、無線ノード１５〜１７、制御ノード１８〜２０などで構成されているが、特にこれらに限定されるものではなく、コントローラと無線ノードとの間、コントローラと制御ノードとの間でデータ通信をすることが可能であれば、中継ノードを構成要素としないものであっても構わない。この場合、無線ノードおよび制御ノードは、中継ノードの転送機能と同じ機能を有するものとする。

また、上記実施例では、制御ループＬＰ１１０、ＬＰ２１０、ＬＰ３１０から構成される無線制御システムを示しているが、１個以上制御ループから構成されるものであっても構わない。

また、上記実施例では、コントローラ１１が制御周期を変更させるスケジュール設定情報を求めて無線ノードおよび制御ノードに送信する例が示されているが、特にこれに限定されるものではなく、コントローラに接続される中央監視システムや分散制御システムなどの上位のシステムがスケジュール設定情報を求めて無線ノードおよび制御ノードに送信するものであっても構わない。

また、上記実施例では、コントローラ１１が制御周期を変更させるスケジュール設定情報を求め、無線ノードおよび制御ノードに送信する例が示されているが、制御周期を変更させる際に用いるスケジュール管理方法は無線ネットワークの負荷を低減させ、無線制御システムの信頼性を向上させるものであればどのようなものであってもよい。

たとえば、ＬＡＳ（Link Active Scheduler）というスケジュール管理機能を用いて、スケジュールが変更され、ＬＡＳから配布されるトークンに基づいてコントローラ、中継ノード、無線ノードおよび制御ノードのスケジュールが管理されるものでもよい。また、各ノード同士がＮＴＰ（Network Time Protocol）を用いて同期し、コントローラ、中継ノード、無線ノードおよび制御ノードそれぞれにおいてスケジュールを設定するものであってもよい。

また、上記実施例ではコントローラ１１が中継ノード１２を経由して無線ノード１５および制御ノード１８にスケジュール設定情報および制御データを送信する例を示したが、コントローラから無線ノードおよび制御ノードにスケジュール設定情報および制御データを送信する際には、複数個の中継ノードを経由するものであっても構わない。

また、上記実施例では、コントローラ１１、中継ノード１２〜１４、無線ノード１５〜１７および制御ノード１８〜２０から構成される無線ネットワークを示しているが、無線通信方式は無線通信の標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１５．４を用いるものであっても構わないし、コントローラから無線ノードおよび制御ノードに無線回線を介して制御データとスケジュール設定情報を送信することが可能であればどのようなものを用いても構わない。また、どのような無線ネットワークの形態はどのようなものを用いても構わない。

また、上記実施例の無線ノード１５は、中継ノード１２を経由してコントローラ１１にデータを送信しているが、無線ノードが無線ノードからコントローラまでの経路探索する方法は、コントローラにデータを送信することが可能であればどのようなものであっても構わない。

また、上記実施例の無線制御システムは、コントローラ１１、中継ノード１２〜１４、無線ノード１５〜１７および制御ノード１８〜２０で構成されているが、１個以上のコントローラ、１個以上の制御ノード、１個以上の中継ノード、１個以上の無線ノードから構成されるものであっても構わない。

また、上記実施例の無線制御システムにおける制御周期およびマクロサイクル（制御期間）は、コントローラ１１、中継ノード１２〜１４、無線ノード１５〜１７および制御ノード１８〜２０によってそれぞれ共有しているが、制御期間はプラントの制御にかかわる周期や期間などであればどのようなものであっても構わない。

また、上記実施例の無線制御システムにおけるコントローラ１１、中継ノード１２〜１４、無線ノード１５〜１７および制御ノード１８〜２０は、それぞれ無線通信を行っているが、コントローラと上位のシステムとの通信は、無線通信であっても有線通信であっても構わない。

本発明に係る無線制御システムの実施例を示す構成ブロック図である。 図１のコントローラ１１の制御周期管理機能の一例を示す構成ブロック図である。 図２のコントローラ１１を構成する演算制御部１１２の機能ブロック例図である。 図２のコントローラ１１の動作を説明するフロー図である。 測定データの推移を表す説明図である。 無線制御システムの制御ループのスケジュールを説明する説明図である。 無線制御システムの制御ループのスケジュールを説明する説明図である。 無線制御システムの動作の一例を説明するタイミングチャートである。 従来の無線制御システムの一例を示す構成ブロック図である。 図９の無線制御システムの動作を説明する説明図である。 図１０の無線制御システムの制御ループＬＰ１００の動作を説明するフロー図である。 図１０の無線制御システムの制御ループのスケジュールを説明する説明図である。 図１０の無線制御システムの目標値の推移を表す説明図である。

符号の説明

１、１１ コントローラ
２、３、４、１２、１３、１４ 中継ノード
５、６、７、１５、１６、１７ 無線ノード
８、９、１０、１８、１９、２０ 制御ノード
１１１ 無線通信部
１１２ 演算制御部
１１３ 記憶部
１１２１ データ管理部
１１２２ 状態判断部
１１２３ 制御処理部
１１２４ 制御周期管理部
１１２５ データ転送部

Claims (7)

1. 無線ネットワークを介してノード間でデータ伝送を行う無線制御システムにおいて、
   データの変化量に基づき各ノードの制御処理期間を制御することを特徴とする無線制御システム。
2. 前記データの変化量とあらかじめ設定された所定量とを比較し、比較結果に基づいて前記制御処理期間のスケジュールを制御するスケジュール設定情報を求め、送信先ノードに送信するコントローラを備えることを特徴とする
   請求項１記載の無線制御システム。
3. 前記スケジュール設定情報が、
   前記データの変化量があらかじめ設定された所定量よりも大きい場合は前記制御処理期間の周期を短くして、複数の前記制御処理期間が互いに重複しないように設定させる設定し、前記データの変化量があらかじめ設定された所定量よりも小さい場合は前記制御処理期間の周期を長くする設定情報であることを特徴とする
   請求項１もしくは請求項２記載の無線制御システム。
4. 前記コントローラが、
   前記データおよび経路情報が格納される記憶部と、
   無線通信を行う無線通信部と、
   前記測定データの変化量とあらかじめ設定された所定量との比較結果に基づいて前記スケジュール設定情報を求める演算制御部とから構成されることを特徴とする
   請求項１〜請求項３いずれかに記載の無線制御システム。
5. 前記演算制御部が、
   前記データの変化量と前記あらかじめ設定される所定量とを比較し、
   比較結果に基づき、各ノードの制御処理期間のスケジュールを変更するスケジュール設定情報を求め、
   前記スケジュール設定情報を送信先ノードに送信することを特徴とする
   請求項４記載の無線制御システム。
6. 前記ノードは、
   物理量を測定するセンサ機能を有し、前記スケジュール設定情報に基づいて制御処理期間のスケジュールを設定する無線ノードを備えることを特徴とする
   請求項１〜請求項５いずれかに記載の無線制御システム。
7. 前記ノードは、
   物理量を制御する制御機能を有し、前記スケジュール設定情報に基づいて制御処理期間のスケジュールを設定する制御ノードであることを特徴とする
   請求項１〜請求項５いずれかに記載の無線制御システム。

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