JP6252102B2 - 電子機器および電子機器用モジュール - Google Patents

Description

本発明は、測定装置等の電子機器を一方のモジュールから他方のモジュールに電源を供給する方式でモジュール化する際の技術に関する。

従来、プラント等において各種測定を行なう測定装置は、プラント等に敷設された有線のフィールドバスに接続され、有線通信により測定信号や制御信号等の各種信号の送受信が行なわれていた。

近年では、国際計測制御学会（ＩＳＡ：International Society of Automation）で策定された無線通信規格であるＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行なう測定装置が実現されている。無線通信が可能な測定装置を用いることで、有線のフィールドバスの敷設が物理的な要因や経済的な要因等により困難な場所への測定装置の設置を容易に行なうことができるようになる。

図８は、通信を行なう従来の測定装置５００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、測定装置５００は、図示しないセンサから測定データを取得し、演算等の処理を施す測定部５１０と、測定信号や制御信号等の各種信号の無線あるいは有線による通信処理を行なう通信部５２０とを備えている。

測定部５１０は、第１ＣＰＵ５１１、メモリ５１２、測定用回路５１３、コネクタ５１４、バッテリ５１５を備え、通信部５２０は、第２ＣＰＵ５２１、メモリ５２２、通信用回路５２３、コネクタ５２４を備えている。

測定部５１０と通信部５２０とは、測定部５１０側のコネクタ５１４と通信部５２０側のコネクタ５２４とで接続されている。測定装置５００の動作電源となるバッテリ５１５は、測定部５１０のみに搭載されており、通信部５２０は、コネクタ５１４、５２４を介して測定部５１０から電源の供給を受けている。このため、コネクタ５１４、５２４により、第１ＣＰＵ５１１と第２ＣＰＵ５２１とが通信を行なうための信号線に加え、測定部５１０のバッテリ５１５から通信部５２０に電源を供給するための電源線とが接続される。

従来の測定装置５００は、内部的に測定部５１０と通信部５２０とに分けられてはいるが、測定部５１０と通信部５２０とを独立した装置として扱うことは想定されていない。このため、出荷後は、測定部５１０と通信部５２０とは常に接続状態にある。

測定部５１０と通信部５２０とが常に接続状態にあるため、測定部５１０にバッテリ５１５を装填し、測定部５１０の電源をオンにすると、通信部５２０にも電源が供給され、測定部５１０と通信部５２０とが同時に起動し、起動シーケンスを開始する。

図９は、測定部５１０の電源をオンにした際の起動シーケンスについて説明する図である。なお、ここでは、測定部５１０にバッテリ５１５を装填することで電源がオンになるものとするが、別途電源スイッチを設けて、電源スイッチで電源オンの操作を行なう場合もある。

測定部５１０の電源がオンになると、通信部５２０にも電源が供給され、測定部５１０の第１ＣＰＵ５１１と通信部５２０の第２ＣＰＵ５２１とは、それぞれ単独で起動処理を行なう。それぞれの起動処理では、初期化処理等が行なわれる。通信部５２０が起動処理を完了すると、起動完了メッセージを測定部５１０に送信する。起動完了メッセージには、通信部５２０のハードウェア情報等の個別情報等を含めることができる。

測定部５１０は、自身の初期化処理等の終了と通信部５２０からの起動完了メッセージ受信により起動処理を完了する。起動完了メッセージ受信のタイミングにより、測定部５１０と通信部５２０のソフトウェア的、ハードウェア的な同期が取られることになる。

通信部５２０から測定部５１０への起動完了メッセージ送信により起動処理が完了すると、測定部５１０の第１ＣＰＵ５１１と通信部５２０の第２ＣＰＵ５２１とが双方向に通信を行なうことが可能となり、協働動作を開始するための動作準備シーケンスを行なう。動作準備シーケンスでは、測定部５１０と通信部５２０とで各種メッセージのやり取りを行ない、互いの情報を交換しあう。

動作準備シーケンスの終了により起動シーケンスが完了し、測定部５１０と通信部５２０とが協働動作を開始する。協働動作では、測定部５１０による測定処理、通信部５２０による通信処理が行なわれる。

従来は、測定部５１０と通信部５２０とが常に接続状態にあることを前提に、このような単独の起動処理、動作準備シーケンスが、測定部５１０の電源オンをトリガとした一連の起動シーケンスとして連続的に行なわれていた。

特開２０１０−１３４７５２号公報

近年、工業製品において、部品の共用化によるコストダウンや、多様化の要望等により、構成部品のモジュール化が頻繁に行なわれているが、測定装置等の電子機器においてもモジュール化を行ない、例えば、測定モジュールと通信モジュールとで分離可能に測定装置を構成することが考えられる。

測定装置をモジュール化することにより、例えば、同一の通信モジュールを異なる測定モジュールと組み合わせることができるようになるのに加え、測定モジュールを測定に適した場所に設置し、通信モジュールを通信に適した場所に設置すること等ができるようになり、測定装置の設置の自由度が高まることになる。

一方で、測定装置をモジュール化することにより、必ずしも測定モジュールと通信モジュールとが接続されている状態で、バッテリ搭載側の測定モジュールの電源がオンになるとは限られなくなる。また、測定モジュールの電源オン状態で、測定モジュールと通信モジュールとが分離されたり、分離していた測定モジュールと通信モジュールとが接続されたりすることもあり得る。

上述のように、従来は、測定部５１０と通信部５２０とは一体として扱われており、常に接続状態にあることを前提として動作を行なうため、測定部５１０の電源オンをトリガとしたシーケンスにより、測定部５１０と通信部５２０とも起動処理を開始することができる。

しかしながら、従来と同様の起動シーケンスのまま測定装置をモジュール化したとすると、測定モジュールの電源オン時に通信モジュールが接続されていないと通信モジュールの起動処理を行なうことができなかったり、分離されていた通信モジュールを測定モジュールに接続した場合、測定モジュールを再起動させなければならない等の問題が生じ、作業性が十分であるとはいえなくなる。

そこで、本発明は、電子機器を、一方のモジュールから他方のモジュールに電源を供給する方式でモジュール化した際の作業性を高めることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である電子機器は、電源を有する第１モジュールと、前記第１モジュールから電源の供給を受ける第２モジュールとが分離可能に接続される電子機器であって、前記第２モジュールは、前記第１モジュールから電源の供給が開始されると、単独で第２モジュール起動処理を行なった後、起動完了メッセージを前記第１モジュールに送信し、前記第１モジュールは、起動時に単独で第１モジュール起動処理を行なった後の所定時間内以外のタイミングで前記起動完了メッセージを受信すると、前記第２モジュールを再起動させるとともに、単独で第１モジュール起動処理を行なうことを特徴とする。
ここで、前記第１モジュールは、起動時に単独で第１モジュール起動処理を行なった後の所定時間内に前記起動完了メッセージを受信すると、前記起動完了メッセージの受信をトリガとして前記第２モジュールと協働動作を行なうための動作準備シーケンスを前記第２モジュールとの双方向通信で開始することができる。
また、前記第１モジュールは、前記第２モジュールの分離状態を、電源を供給するための電源線の断線状態として検出することができる。
また、第１モジュールを、測定処理を行なう測定モジュールとし、前記第２モジュールを、通信処理を行なう通信モジュールとすることができる。
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である電子機器用モジュールは、電源を有し、前記電源の供給を受ける第２モジュールが分離可能に接続される電子機器用モジュールであって、起動時に単独で起動処理を行なった後の所定時間内以外のタイミングで前記第２モジュールから起動完了メッセージを受信すると、前記第２モジュールを再起動させるとともに、単独で起動処理を行なうことを特徴とする。

本発明によれば、電子機器を、一方のモジュールから他方のモジュールに電源を供給する方式でモジュール化した際の作業性が高められる。

本実施形態の測定装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態の測定装置の構成の別例を示すブロック図である。 測定モジュールと通信モジュールとの接続状態、分離状態の切り替え時における測定モジュールと通信モジュールの状態遷移を説明する図である。 測定モジュールと通信モジュールとが接続された状態で、測定モジュールの電源をオンにした際の動作について説明する図である。 測定モジュールと通信モジュールとが分離された状態で、測定モジュールの電源をオンにした際の動作について説明する図である。 測定モジュールと通信モジュールとが接続された状態で、通信モジュールを分離した際の動作について説明する図である。 測定モジュールと通信モジュールとが分離された状態から、測定モジュールと通信モジュールとを接続した際の動作について説明する図である。 無線通信を行なう従来の測定装置の構成を示すブロック図である。 測定部の電源をオンにした際の起動シーケンスについて説明する図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の測定装置１００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、測定装置１００は、図示しないセンサから測定データを取得し、演算等の処理を施す測定モジュール１１０と、測定信号や制御信号等の各種信号の無線あるいは有線による通信処理を行なう通信モジュール１２０とを備えており、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とで分離可能に構成している。ただし、本発明は、測定装置以外の電子機器に適用することもできる。

測定モジュール１１０は、第１ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、測定用回路１１３、コネクタ１１４、バッテリ１１５を備え、通信モジュール１２０は、第２ＣＰＵ１２１、メモリ１２２、通信用回路１２３、コネクタ１２４を備えている。

測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とは、測定モジュール１１０側のコネクタ１１４と通信モジュール１２０側のコネクタ１２４とで分離可能に接続されている。動作電源となるバッテリ１１５は、測定モジュール１１０のみに搭載されており、通信モジュール１２０は、コネクタ１１４、１２４を介して測定モジュール１１０から電源の供給を受けている。このため、コネクタ１１４、１２４により、第１ＣＰＵ１１１と第２ＣＰＵ１２１とが通信を行なうための信号線に加え、測定モジュール１１０のバッテリ１１５から通信モジュール１２０に電源を供給するための電源線とが接続される。

なお、本図の例では、測定モジュール１１０のコネクタ１１４と、通信モジュール１２０のコネクタ１２４とを直接接続しているが、図２に示すように、信号線と電源線とを含んだ接続ケーブル１３０を介して、測定モジュール１１０のコネクタ１１４と、通信モジュール１２０のコネクタ１２４とを接続するようにしてもよい。また、測定用回路１１３を測定モジュール１１０の外部に設け、測定モジュール１１０は、外部に設けられた測定用回路１１３からのデータに対して演算、プロトコル変換等の処理を施して通信モジュール１２０に送信するようにしてもよい。

図３は、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０との接続状態、分離状態の切り替え時における測定モジュール１１０と通信モジュール１２０の状態遷移を説明する図である。なお、測定モジュール１１０は切り替え時において電源オン状態であるものとする。

分離状態では、通信モジュール１２０に電源は供給されないため、通信モジュール１２０は電源オフとなる。一方、測定モジュール１１０は、バッテリ１１５を備えているため、分離状態でも電源オフにならず、第１ＣＰＵ１１１が、電源線が浮いている状態（通信モジュール１２０が接続されていない状態）を検出して、断線異常状態となる。なお、断線異常状態となったときに、アラームを出力するようにしてもよい。

分離状態から接続状態になると、測定モジュール１１０は、断線異常状態を解消し、通信モジュール１２０に電源を供給する。通信モジュール１２０は、電源が供給されることにより、起動状態となる。通信モジュール１２０自身は、接続状態で測定モジュール１１０の電源がオンになった状況と、分離状態から測定モジュール１１０に接続された状況とを区別する必要はない。

図４は、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とが接続された状態で、測定モジュール１１０の電源をオンにした際の動作について説明する図である。なお、ここでは、測定モジュール１１０にバッテリ１１５を装填することで電源がオンになるものとするが、別途電源スイッチを設けて、電源スイッチで電源オンの操作を行なうようにしてもよい。

通信モジュール１２０が接続された状態で測定モジュール１１０の電源がオンになると、通信モジュール１２０にも電源が供給され、測定モジュール１１０の第１ＣＰＵ１１１と通信モジュール１２０の第２ＣＰＵ１２１とは、それぞれ単独で起動処理を行なう。それぞれの起動処理では、初期化処理等が行なわれる。通信モジュール１２０が起動処理を完了すると、起動完了メッセージを測定モジュール１１０に送信する。起動完了メッセージには、通信モジュール１２０のハードウェア情報等の個別情報等を含めることができる。起動完了メッセージにより、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とでソフトウェア的、ハードウェア的な同期が取られることになる。

測定モジュール１１０は、自身の初期化処理等の終了により起動処理を終了すると、所定時間、通信モジュール１２０からの起動完了メッセージを待つ。これは、通信モジュール１２０が接続されていない場合もあり、電源オンによる起動処理の祭に、必ずしも通信モジュール１２０から起動完了メッセージが送られてくるとは限られないからである。

測定モジュール１１０は、所定時間内に通信モジュール１２０からの起動完了メッセージを受信すると、起動完了メッセージをトリガとして協働動作を開始するための動作準備シーケンスを通信モジュール１２０と双方向通信で開始する。動作準備シーケンスでは、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とで各種メッセージのやり取りを行ない、互いの情報を交換しあう。

そして、動作準備シーケンスが完了すると、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とが協働動作を開始し、測定モジュール１１０による測定処理、通信モジュール１２０による通信処理が行なわれる。

図５は、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とが分離された状態で、測定モジュール１１０の電源をオンにした際の動作について説明する図である。

分離状態で、測定モジュール１１０の電源をオンにすると、通信モジュール１２０は、電源が供給されないため電源オフの状態が継続する。測定モジュール１１０は、単独で初期化処理等の起動処理を行なう。測定モジュール１１０は、起動処理が終了しても所定時間内に通信モジュール１２０からの起動完了メッセージを受信しないため、動作準備シーケンスは開始せず、第１ＣＰＵ１１１が、電源線が浮いていることを検知して、断線異常状態となる。

図６は、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とが接続して協働動作中に通信モジュール１２０を分離したときの動作を説明する図である。通信モジュール１２０は、分離により測定モジュール１１０から供給されていた電源が遮断され、電源オフとなる。

一方。測定モジュール１１０は、バッテリ１１５を搭載しているため電源オフにならならず、第１ＣＰＵ１１１が、電源線が浮いたことを検知して、断線異常状態となる。

図７は、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とが分離された状態から、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とを接続した際の動作について説明する図である。本図の動作は、電源オン状態の測定モジュール１１０に通信モジュール１２０を新たに接続した場合、一旦分離した通信モジュール１２０を再接続した場合の両方に適用される。

測定モジュール１１０は、起動時に単独の起動処理を終了しており、分離状態で電源線が浮いているのを検出し、断線異常となっているが、通信モジュール１２０が接続されることで断線異常が解消される。

一方、通信モジュール１２０は、測定モジュール１１０に接続されることで、電源オフから起動状態となり、初期化等の単独の起動処理を行なう。そして、通信モジュール１２０が起動処理を完了すると、起動完了メッセージを測定モジュール１１０に送信する。起動完了メッセージには、通信モジュール１２０のハードウェア情報等の個別情報等を含めることができる。

測定モジュール１１０は、通信モジュール１２０からの起動完了メッセージを受信すると、通信モジュール１２０に供給する電源を一旦オフにして再度電源オンとすることで再起動させる。また、測定モジュール１１０自身も電源オンと同じ状態になり、第１ＣＰＵ１１１が単独で起動処理を行なう。

すなわち、測定モジュール１１０は、単独の起動処理の終了後所定時間内に通信モジュール１２０からの起動完了メッセージを受信した場合には通信モジュール１２０と動作準備シーケンスを開始するが、それ以外のタイミングで通信モジュール１２０から起動完了メッセージを受信した場合には、分離していた通信モジュール１２０が接続されたものとして、通信モジュール１２０を再起動させるとともに自身も再起動状態になる。この結果、測定モジュール１１０、通信モジュール１２０とも単独の起動処理を行なう。

再起動された通信モジュール１２０は、起動処理が完了すると起動完了メッセージを測定モジュール１１０に送信する。この起動完了メッセージは、測定モジュール１１０が単独の起動処理を終了してから所定時間内に受信されるため、測定モジュール１１０は、起動完了メッセージをトリガとして協働動作を開始するための動作準備シーケンスを通信モジュール１２０と双方向通信で開始する。動作準備シーケンスでは、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とで各種メッセージのやり取りを行ない、互いの情報を交換しあう。

そして、動作準備シーケンスが完了すると、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とが協働動作を開始し、測定モジュール１１０による測定処理、通信モジュール１２０による通信処理が行なわれる。

このように、測定モジュール１１０は、自身の起動時以外のタイミングで、通信モジュール１２０から起動完了メッセージを受信すると、測定モジュール１１０、通信モジュール１２０とも再起動の状態にして起動処理を開始するようにしている。

このため、通信モジュール１２０が接続された際に測定モジュール１１０の再起動の必要はなく、また、動作中の通信モジュール１２０の分離、再接続も電源オンオフの操作の必要なく自由に行なうことができる。これにより、測定装置１００の作業性が高められることになる。

なお、本実施例では、測定装置１００を、測定モジュール１１０と通信モジュール１２０とにモジュール化する場合について説明したが、他の機能部によりモジュール化するようにしてもよい。例えば、入出力モジュール、操作モジュール、演算モジュール、表示モジュール等である。

１００…測定装置、１１０…測定モジュール、１１１…第１ＣＰＵ、１１２…メモリ、１１３…測定用回路、１１４…コネクタ、１１５…バッテリ、１２０…通信モジュール、１２１…第２ＣＰＵ、１２２…メモリ、１２３…通信用回路、１２４…コネクタ、１３０…接続ケーブル

Claims (5)

1. 電源および第１制御部を有する第１モジュールと、第２制御部を有し、前記第１モジュールから電源の供給を受ける第２モジュールとが分離可能に接続して構成される電子機器であって、
   前記第２モジュールの第２制御部は、前記第１モジュールから電源の供給が開始されると、単独で第２モジュール起動処理を行なった後、起動完了メッセージを前記第１モジュールに送信し、
   前記第１モジュールの第１制御部は、起動時に単独で第１モジュール起動処理を行なった後の所定時間内以外のタイミングで前記起動完了メッセージを受信すると、前記第２モジュールを再起動させるとともに、単独で第１モジュール起動処理を行なうことを特徴とする電子機器。
2. 前記第１モジュールの第１制御部は、起動時に単独で第１モジュール起動処理を行なった後の所定時間内に前記起動完了メッセージを受信すると、前記起動完了メッセージの受信をトリガとして前記第２モジュールと協働動作を行なうための動作準備シーケンスを前記第２モジュールとの双方向通信で開始することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第１モジュールの第１制御部は、前記第２モジュールの分離状態を、電源を供給するための電源線の断線状態として検出することを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
4. 第１モジュールは、測定処理を行なう測定モジュールであり、前記第２モジュールは、通信処理を行なう通信モジュールであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器。
5. 電源および制御部を有し、前記電源の供給を受ける第２モジュールが分離可能に接続される電子機器用モジュールであって、
   前記制御部が、起動時に単独で起動処理を行なった後の所定時間内以外のタイミングで前記第２モジュールから起動完了メッセージを受信すると、前記第２モジュールを再起動させるとともに、単独で起動処理を行なうことを特徴とする電子機器用モジュール。