JP2017112408A - 互いに異なる通信方式を有する装置間の中継機器及びその中継機器における制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一方の通信方式又は通信基準に対応させるために行う他方の通信基準の変更の手間を省くことができる中継機器の提供。【解決手段】中継機器は、第二対象装置（中央通信装置６０）における第二の通信方式（ISA100（登録商標）、Zigbee（登録商標）、Wireless Heart（登録商標）等の無線通信規格）又は第二通信基準（送信周期）を検知する検知部（検知制御部２７）を備えており、第一通信部（受信制御部２１）は、検知部（検知制御部２７）が検知した第二の通信方式又は第二通信基準に対応するように、第一通信基準（モニタリング機器５０a、５０ｂ、５０c・・・における送信周期、データサイズ、モニタリングの測定時間等）を制御する。検知部は、コネクタ部２５が有する複数の信号ピンの電気的導通状態に従って、第二対象装置における第二の通信方式又は第二通信基準を検知可能である。【選択図】図１

Description

本願は、互いに異なる通信方式を有する装置間で、通信データを中継するために設置される中継機器及びその中継機器における制御方法に関する。

近年、工業製品には電子データの送受信を行う技術が多用されているが、電子データの適正な送受信を行うためには、送信側の装置と受信側の装置とが共通の通信規格を採用していることが前提となる。

このため、互いに異なる通信規格を採用している装置間で電子データの送受信を行う場合に関して、中継機器としてアダプタを介在させ、受信した電子データの通信規格のプロトコルを変更して送信する技術がある。

このような技術として例えば後記の特許文献があり、ここにはブルートゥース（Bluetooth（登録商標））無線通信規格に対応した携帯電話から、直接、ブルートゥースに非対応のプリンターに画像データを送信するために、プリンターにUSBケーブルで接続された通信用アダプタを介在させる技術が開示されている。この通信用アダプタ内において、携帯電話からのブルートゥース画像データのプロトコルを、通信レイヤにUSBを用いるピクトブリッジに変換するため、画像データの送受信を適正に行うことが可能になる。

また、互いに異なる通信規格を採用している機器間で電子データの送受信を行う他の技術として、産業プラント内の配管系統に設置されている多数のスチームトラップに対して導入されるモニタリングシステムがある。これは各スチームトラップの状態を把握するために、スチームトラップに温度や音（振動）等を検知するためのセンサを備えたモニタリング機器を取り付けるものであり、すでに稼働中の産業プラントに後付けとして付加的に導入されることも多い。

図４は、このモニタリングシステムに関する機能ブロック図である。産業プラント内の多数のスチームトラップに取り付けられたモニタリング機器５０a、５０ｂ、５０c・・・は、検出データをBLE（Bluetooth Low Energy）無線通信規格等によってブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・に送信し、これを受けたブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・は既存の通信システムである中央通信装置60にデータを送信する。

この中央通信装置６０の無線通信規格としては、例えばISA100（登録商標）、Zigbee（登録商標）、Wireless Heart（登録商標）が用いられているこ とが多いため、ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・は受信した検出データのプロトコルを中央通信装置６０の無線通信規格に対応するように変換した上で送信する。

なお、ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・は各検出データを受信するとともに、それぞれのモニタリング機器に制御信号を無線送信し、モニタリング機器の送信周期、データサイズ、モニタリングの測定時間等の通信基準を制御している。この制御は、ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・内のメモリ４２a・・・に記憶されたファームウエアとしてのプログラムに従って実行されている。

図４における通信方式１がBLE無線通信規格等を示しており、通信方式２がISA100（登録商標）、Zigbee（登録商標）、Wireless Heart（登録商標）等の無線通信規格を示している。

特開２００６−３３１２８６

上記従来のブリッジ機器等の中継機器には次のような問題があった。図４に示すモニタリングシステムを産業プラントに導入する際、既存の中央通信装置６０の無線通信規格に合わせて、各モニタリング機器の通信基準（送信周期、データサイズ、モニタリングの測定時間等）を制御する必要がある。

このため導入にあたって、ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c…に記憶されている、モニタリング機器の通信基準制御用のファームウエアのプログラムを、中央通信装置６０の無線通信規格に対応するように変更しなければならず手間がかかるという問題がある。

また、モニタリングシステムを導入した後に、中央通信装置６０の無線通信規格が他の無線通信規格に変更された場合も、ファームウエアとしてのプログラムの変更が必要であり手間がかかる。

さらに、中央通信装置６０の無線通信規格そのものには変更がないとしても、中央通信装置６０における送信周期等の通信基準が変更になった場合、これに適合するよう同様にブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c…に記憶されているファームウエアとしてのプログラムを変更しなければならず手間がかかるという問題が生じる。

特に、ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c…が多数、設置されている場合、プログラム変更の手間が膨大になることでコストが高くなり、モニタリングシステム導入の障害になりかねない。

また、特許文献に開示されているアダプタも、中継するデータの通信規格が固定的で通信規格や通信基準の変更等に柔軟に対応することができない。

そこで、本願は上記のような問題の解決を課題とし、一方の通信方式又は通信基準に対応させるために行う他方の通信基準の変更の手間を省くことができる中継機器及び中継機器における制御方法を提供することを目的とする。

本願に開示する中継機器は、
第一対象装置から第一の通信方式によって送信された第一通信データを受信する第一通信部であって、第一対象装置における第一通信基準を制御する第一通信部、
第一通信部が受信した第一通信データの通信方式を、第一の通信方式とは異なる第二の通信方式に変換して第二通信データとする通信方式変換部、
通信方式変換部が変換した第二通信データを、第二通信基準を有する第二対象装置に向けて送信する第二通信部、
を備えた中継機器において、
第二対象装置における第二の通信方式又は第二通信基準を検知する検知部、
を備えており、
前記第一通信部は、検知部が検知した第二の通信方式又は第二通信基準に対応するように、第一対象装置における第一通信基準を制御する。

また、本願に開示する中継機器における制御方法は、
第一対象装置から第一の通信方式によって送信された第一通信データを受信するとともに、第一対象装置における第一通信基準を制御し、
受信した第一通信データの通信方式を、第一の通信方式とは異なる第二の通信方式に変換して第二通信データとし、
変換した第二通信データを、第二通信基準を有する第二対象装置に向けて送信する、
ことを備えた中継機器における制御方法において、
第二対象装置における第二の通信方式又は第二通信基準を検知し、
検知した第二の通信方式又は第二通信基準に対応するように、第一対象装置における第一通信基準を制御する。

本願に開示する中継機器及び中継機器における制御方法によれば、検知した第二の通信方式又は第二通信基準に対応するように、第一対象装置における第一通信基準を制御するため、第二の通信方式又は第二通信基準に対応させるために行う第一通信基準の変更の手間を省くことができる。

本願に係る中継機器及び中継機器における制御方法の実施形態を示すブリッジ機器等の機能ブロック図である。 図１に示すブリッジ機器のメモリに記憶されているデータテーブルの内容を示す図であり、第一の実施形態に係るデータテーブルの内容を示す図である。 図１に示すブリッジ機器のメモリに記憶されているデータテーブルの内容を示す図であり、第二の実施形態に係るデータテーブルの内容を示す図である。 産業プラント内の配管系統に設置されているスチームトラップに対するモニタリングシステムの一例を示す機能ブロック図である。

本願に係る中継機器及び中継機器における制御方法の実施形態を、産業プラントのスチームトラップに対して導入されるモニタリングシステムを例に説明する。

［実施形態における用語説明］
実施形態において示す主な用語は、それぞれ本願に係る中継機器及び中継機器における制御方法の下記の要素に対応している。
モニタリング機器５０a、５０ｂ、５０c・・・：第一対象装置
BLE無線通信規格：第一の通信方式
モニタリング機器５０a、５０ｂ、５０c・・・が送信する検出データ：第一通信データ
受信制御部２１：第一通信部
モニタリング機器の送信周期、データサイズ、モニタリングの測定時間等：第一通信基準
ISA100（登録商標）、Zigbee（登録商標）、Wireless Heart（登録商標）等の無線通信規格：第二の通信方式
送信制御部２３から中央通信装置６０に向けて送信されるデータ：第二通信データ
送信制御部２３：通信方式変換部及び第二通信部
中央通信装置６０の送信周期：第二通信基準
中央通信装置６０：第二対象装置
検知制御部２７：検知部
モニタリング機器の送信周期、データサイズ、モニタリングの測定時間等を制御するためにメモリ２２に予め記憶されているファームウエアとしてのプログラム：制御プログラム
図２又は図３に示すデータテーブル：データテーブル
メモリ２２：記憶部
コネクタ部２５：コネクタ

［スチームトラップの説明］
産業プラントには、ボイラーで生成された蒸気を高温・高圧で移送する配管系統が設置されていることがあるが、この配管内で蒸気が液化すると水が滞留し、蒸気の移送効率が低下してしまう。このような事態を回避するために、配管には多数のスチームトラップが設けられている。例えばフロート式のスチームトラップは、液化によって生じた内部の水量が一定レベルに達した場合、内蔵されているフロートが浮上して排出口を開放し、自動的に水を配管外に排出する構造を備えている。

ここで、スチームトラップは、その劣化や故障、あるいは塵の蓄積などが原因で、正常に機能しなくなることがある。また、配管系統に組み込まれているスチームトラップには、生産工程や配管系統に接続されている様々な装置の異常の前兆が現れることもあり、それぞれのスチームトラップの状態を把握することによってプラント全体の稼働状況を知ることができるという側面もある。そこで、それぞれのスチームトラップに温度や音（振動）などを検知するためのセンサを有するモニタリング機器を取り付けるモニタリングシステムがある。

［モニタリングシステムの全体構成の説明］
このモニタリングシステムの全体の概要は従来のシステムと同様であるので、まず図４に基づいて全体構成を詳細に説明する。

産業プラント内の多数のスチームトラップに取り付けられるものが各モニタリング機器５０a、５０ｂ、５０c・・・である。各モニタリング機器５０a、５０ｂ、５０c・・・は、センサ５１a、５１ｂ、５１c・・・を内蔵しており、スチームトラップの状態を検出して検出データを無線送信する。この無線通信には、省電力化のためBLE無線通信規格が用いられる。図４における通信方式１がBLE無線通信規格を示している。

BLE無線通信規格は低電力で通信が可能な反面、通信距離も短い。このため、所定の距離的範囲内にあるモニタリング機器をグループ化し、各グループに対応させてブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・を設置する。全てのブリッジ機器は同様の構成を備えているが、図４においてはブリッジ機器４０aについてのみ詳細なブロック図を示す。ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・は、グループ内のそれぞれのモニタリング機器からの各検出データを中継的に受信制御部４１a…で受信する。

なお、ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・は各検出データを受信するとともに、それぞれのモニタリング機器に制御信号を無線送信し、モニタリング機器における送信周期、データサイズ、モニタリングの測定時間等の通信基準を制御している。この制御は、ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・内のメモリ４２a・・・に記憶されたファームウエアとしてのプログラムに従って実行されている。

各ブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・の受信制御部４１a・・・が受信した検出データは、メモリ４２a・・・を介して送信制御部４３a…から中央通信装置６０に向けて送信され、ここからホストコンピュータ６２に送られる。ホストコンピュータ６２にデータを送信する中央通信装置６０は産業プラント内に設けられている既存の通信システムであり、これを利用してスチームトラップの状態を表す検出データがホストコンピュータ６２に収集される。

ここで、中央通信装置６０の無線通信規格としては、例えばISA100（登録商標）、Zigbee（登録商標）、Wireless Heart（登録商標）が用いられていることが多く、各モニタリング機器５０a、５０ｂ、５０c・・・からBLE無線通信規格によって送信された検出データをそのまま中央通信装置６０に送信することができない。このため、送信制御部４３a・・・はメモリ４２a・・・内の検出データのプロトコルを中央通信装置６０の無線通信規格に対応するように変換した上で送信する。なお、図４における通信方式２がISA100（登録商標）、Zigbee（登録商標）、Wireless Heart（登録商標）等の無線通信規格を示している。

［第一の実施形態に係るブリッジ機器の説明］
本願に係る中継機器及び中継機器における制御方法の第一の実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態では、図４において示したブリッジ機器４０a、４０ｂ、４０c・・・に代えて、図１のブリッジ機器20が用いられる。

送信制御部２３は、中央通信装置６０との間でコネクタ部２５を通して所定の通信信号の送受信を行っている。そして、このコネクタ部２５は多数の信号ピンを有しており、中央通信装置６０の無線通信規格に応じて信号ピンは特定の電気的導通状態を示すことになる。このため、コネクタ部２５が有する信号ピンの電気的導通状態を検知することによって、中央通信装置６０がいかなる無線通信規格に対応しているかを判断することができる。

このコネクタ部２５が有する信号ピンの電気的導通状態を検知し、中央通信装置６０の無線通信規格を判断しているのが検知制御部２７である。検知制御部２７は中央通信装置６０がいかなる無線通信規格に対応しているかを把握し、メモリ２２に予め記憶されているデータテーブルに従って、モニタリング機器に対する送信周期、データサイズ、モニタリングの測定時間等の通信基準を制御するためのファームウエアを選択する。図２は、本実施形態におけるデータテーブルの内容を示している。

今、仮にコネクタ部２５の信号ピンの電気的導通状態が「AAA」であるとする。検知制御部２７はこれを検知し、図２に示すデータテーブルから中央通信装置６０の無線通信規格は「ISA100」であることを把握する。そして、モニタリング機器の通信基準として、検出データの送信周期「A１」、データのサイズ「A2」及びモニタリングの測定時間「A3」を設定するためのファームウエアのプログラムを選択する。

このファームウエアのプログラムの選択を検知制御部２７は受信制御部２１に送り、受信制御部２１はこのプログラムに従ってモニタリング機器に対し、検出データの送信周期「A１」、データのサイズ「A2」及びモニタリングの測定時間「A3」の制御を行う。

また、検知制御部２７は、把握した中央通信装置６０の無線通信規格「ISA100」を送信制御部２３に送り、これを受けて送信制御部２３は各モニタリング機器５０a・・・から送信されたBLE無線通信規格による検出データのプロトコルをISA100（登録商標）無線通信規格に変換して中央通信装置６０に送信する。

以上のように、本実施形態に係るブリッジ機器２０においては、コネクタ部２５の信号ピンの電気的導通状態を検知することによって中央通信装置６０がいかなる無線通信規格に対応しているかを把握し、その無線通信規格に応じたモニタリング機器５０a・・・における通信基準のファームウエアのプログラムを選択するとともに、検出データのプロトコルを中央通信装置６０に対応した無線通信規格に変換する。

このため、例えばこのモニタリングシステムを産業プラントに導入する際、中央通信装置６０の無線通信規格に対応させるために、多数のブリッジ機器２０のファームウエアのプログラムを個別に変更する必要がなく手間を省くことができる。

また、モニタリングシステム導入後に、中央通信装置６０の無線通信規格が変更された場合であっても、その変更を検知してその無線通信規格に応じたモニタリング機器５０a・・・における通信基準のファームウエアのプログラムを選択するとともに、検出データのプロトコルを中央通信装置６０に対応した無線通信規格に変換するため、ファームウエアのプログラムを変更する手間を省くことができる。

［第二の実施形態に係るブリッジ機器の説明］
次に、本願に係る中継機器及び中継機器における制御方法の第二の実施形態を説明する。本実施形態に係るブリッジ機器の機能ブロック図は上記第一の実施形態において示した図１と同様である。

中央通信装置６０は例えば特定の送信周期でデータの送受信を行っており、無線通信規格そのものが変更されなくてもこの送信周期等が変更されることがある。

このような中央通信装置６０の送信周期の変更も、ブリッジ機器２０のコネクタ部２５が有する信号ピンの電気的導通状態の変化として現れるため、検知制御部２７は、コネクタ部２５の信号ピンの電気的導通状態を検知することによって中央通信装置６０の送信周期の変更を把握することができる。

ここで、メモリ２２には図３に示す本実施形態に係るデータテーブルが予め記憶されている。今、仮にコネクタ部２５の信号ピンの電気的導通状態が「XXX」であるとする。検知制御部２７はこれを検知し、メモリ２２に記憶されている図３のデータテーブルに基づいてモニタリング機器の通信基準として、検出データの送信周期「X１」を設定するためのファームウエアのプログラムを選択する。

そして、検知制御部２７はこのファームウエアのプログラムの選択を受信制御部２１に送り、受信制御部２１はこのプログラムに従ってモニタリング機器に対し、検出データの送信周期「X１」の制御を行う。

以上のように、本実施形態に係るブリッジ機器２０おいては、コネクタ部２５の信号ピンの電気的導通状態を検知することによって中央通信装置６０における送信周期を把握し、これに応じてモニタリング機器における通信基準のファームウエアのプログラムを選択する。このため、中央通信装置６０における送信周期等が変更された場合であっても個別にブリッジ機器２０のファームウエアのプログラムを変更する必要がなく手間を省くことができる。

［その他の実施形態等］
本願に係る中継機器及び中継機器における制御方法は、上記各実施形態において示したスチームトラップのモニタリングシステムに用いられるものに限定されるものではなく、互いに異なる通信方式を有する装置間に設置される中継機器及びその中継機器における制御方法である限り他のシステム等に適用することができる。

また、上記各実施形態では無線通信による場合を例に掲げたが、有線通信に本願に係る中継機器及び中継機器における制御方法を適用することもできる。さらに、上記各実施携帯では第一の通信方式としてBLE無線通信規格を、第二の通信方式としてISA100（登録商標）、Zigbee（登録商標）、Wireless Heart（登録商標）等の無線通信規格を例示したが、これらに限定されるものではなく、第一の通信方式と第二の通信方式とが異なる通信方式である限り、他の通信規格に関して本願に係る中継機器及び中継機器における制御方法を適用することもできる。

また、第一通信基準としてモニタリング機器における送信周期、データサイズ、モニタリングの測定時間等を、第二通信基準として中央通信装置６０の送信周期を例示したが、これらに限定されるものではなく、通信のためのシステム内容を表す基準であれば他の内容とすることができる。さらに、一又は二以上のシステム内容を第一通信基準又は第二通信基準として用いてもよい。

２０ ブリッジ機器
２１ 受信制御部
２２ メモリ
２３ 送信制御部
２５ コネクタ
２７ 検知制御部
５０a モニタリング機器
５１a センサ
６０ 中央通信装置

Claims (4)

1. 第一対象装置から第一の通信方式によって送信された第一通信データを受信する第一通信部であって、第一対象装置における第一通信基準を制御する第一通信部、
   第一通信部が受信した第一通信データの通信方式を、第一の通信方式とは異なる第二の通信方式に変換して第二通信データとする通信方式変換部、
   通信方式変換部が変換した第二通信データを、第二通信基準を有する第二対象装置に向けて送信する第二通信部、
   を備えた中継機器において、
   第二対象装置における第二の通信方式又は第二通信基準を検知する検知部、
   を備えており、
   前記第一通信部は、検知部が検知した第二の通信方式又は第二通信基準に対応するように、第一対象装置における第一通信基準を制御する、
   ことを特徴とする中継機器。
2. 請求項１に係る中継機器において、
   前記第一通信部は、所定の制御プログラムに従って第一対象装置における第一通信基準を制御し、
   複数の第二の通信方式又は第二通信基準と、複数の制御プログラムとの対応関係を示すデータテーブルが記憶された記憶部を備えており、
   前記第一通信部は、データテーブルに基づいて、検知部が検知した第二の通信方式又は第二通信基準に対応するように、第一対象装置における第一通信基準を制御する、
   ことを特徴とする中継機器。
3. 請求項１に係る中継機器において、
   前記第二対象装置との間で、第二通信データを含む通信データの送受信を行うためのコネクタであって、複数の信号ピンを有するコネクタを備えており、
   前記検知部は、コネクタが有する複数の信号ピンの電気的導通状態に従って、第二対象装置における第二の通信方式又は第二通信基準を検知する、
   ことを特徴とする中継機器。
4. 第一対象装置から第一の通信方式によって送信された第一通信データを受信するとともに、第一対象装置における第一通信基準を制御し、
   受信した第一通信データの通信方式を、第一の通信方式とは異なる第二の通信方式に変換して第二通信データとし、
   変換した第二通信データを、第二通信基準を有する第二対象装置に向けて送信する、
   ことを備えた中継機器における制御方法において、
   第二対象装置における第二の通信方式又は第二通信基準を検知し、
   検知した第二の通信方式又は第二通信基準に対応するように、第一対象装置における第一通信基準を制御する、
   ことを特徴とする中継機器における制御方法。

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