WO2014017309A1 - ゲートウェイ装置、通信システム、及び通信方法 - Google Patents

ゲートウェイ装置、通信システム、及び通信方法 Download PDF

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WO2014017309A1
WO2014017309A1 PCT/JP2013/068993 JP2013068993W WO2014017309A1 WO 2014017309 A1 WO2014017309 A1 WO 2014017309A1 JP 2013068993 W JP2013068993 W JP 2013068993W WO 2014017309 A1 WO2014017309 A1 WO 2014017309A1
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PCT/JP2013/068993
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高橋　洋海
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横河電機株式会社
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    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/14—WLL [Wireless Local Loop]; RLL [Radio Local Loop]

Definitions

  • the present invention relates to a gateway device, a communication system, and a communication method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-162753 for which it applied to Japan on July 23, 2012, and uses the content here.
  • DCS Distributed Control System
  • field devices measuring instruments, operation devices
  • a control device that controls these devices
  • communication means Most communication systems that form the basis of such a distributed control system perform communication by wire.
  • wireless communication conforming to industrial wireless communication standards such as ISA100.11a and WirelessHART (registered trademark) has been realized.
  • communication systems compliant with the above-described wireless communication standard ISA100.11a can be broadly classified as field devices capable of wireless communication (wireless field devices), gateway devices capable of wireless communication (wireless gateway devices), and management devices.
  • Consists of The wireless gateway device forms a wireless communication network with the wireless field device.
  • the wireless gateway device controls the operation of the wireless field device that has entered the wireless communication network and collects various data obtained by the wireless field device.
  • the management device is connected to the wireless gateway device by a communication line.
  • the management device manages wireless field devices via the wireless gateway device.
  • Patent Document 1 in a communication system such as a third generation mobile communication system, even if an old terminal operating according to the old protocol and a new terminal adopting the new protocol are mixed, A technique for preventing malfunction is disclosed.
  • the technique disclosed in Patent Document 1 does not perform communication based on the above-described industrial wireless communication standard. Specifically, in Patent Document 1, when a control signal is transmitted to a counterpart terminal, an intentional change (error) is made to the transmission target control signal so that the counterpart terminal that is an existing terminal generates a specific error. Grant process). Thereby, in patent document 1, it is preventing that both an old terminal and a new terminal malfunction.
  • the above-mentioned wireless communication standard ISA100.11a includes a version (old version) ISA100.11a-2009 and a version (new version) ISA100.11a-2011.
  • Wireless field devices compliant with the previous version have already been commercialized.
  • Wireless field devices compliant with the new version will be commercialized. For this reason, when a field wireless device compliant with the new version is commercialized, a situation occurs in which field wireless devices compliant with the old and new versions are mixed in one wireless communication system.
  • the data format of specific data types is different between the old version and the new version of the wireless communication standard ISA100.11a.
  • the data format of the old version has only a data area for storing data.
  • a size area for storing the size of data stored in the data area is added before the data area.
  • the management device that manages these wireless field devices will be connected to each wireless field device.
  • the data cannot be sent and received normally.
  • the management device can identify each version that the wireless field device that is the data transmission / reception partner complies with, the data can be normally transmitted / received to / from each wireless field device.
  • the function of the management apparatus is realized by executing a plurality of programs, and changing all of these programs is not realistic because it requires a great deal of labor.
  • the present invention provides a gateway device that enables communication with devices conforming to different communication standards without requiring much effort, a communication system including the gateway device, and a communication method.
  • a receiving unit that receives a response from the field device in response to a request from a management device that manages a field device, and a type that indicates a type of data format included in the response received by the receiving unit.
  • the information is referred to, a conversion unit that converts data included in the response according to the type information into a data format suitable for the processing of the management device, and the data converted by the conversion unit is transmitted to the management device And a transmission unit.
  • the type information indicating the type of the data format included in the response is referred to and included in the response according to the type information
  • the data is converted into a data format suitable for processing by the management apparatus and transmitted to the management apparatus.
  • the type information included in the response is first information indicating that the type information includes only a first area in which data included in the response is stored, or Second information indicating that the second data format is composed of the first area and a second area in which information indicating the size of data stored in the first area is stored may be used.
  • the data format suitable for the processing of the management device may be the first data format.
  • the request from the management device when information indicating that reception of a request from the management device has failed is included in the response of the field device, the request from the management device is converted into the second data format. It may be converted and transmitted to the field device.
  • the conversion unit may determine whether or not the response received by the receiving unit includes information indicating that the field device has succeeded in a predetermined process. .
  • the conversion unit when the conversion unit determines that the response received by the reception unit includes information indicating that the field device has succeeded in the predetermined processing, the conversion unit The unit may determine whether the type information indicating the type of the data format included in the response received by the receiving unit is a second data format different from the first data format.
  • the conversion unit determines that the type information indicating the type of the data format included in the response received by the receiving unit is a second data format different from the first data format.
  • the conversion unit may convert the data included in the response from the second data format to the first data format.
  • the transmission The unit may transmit data included in the response received by the receiving unit to the management apparatus.
  • the transmission unit may transmit data included in the response received by the reception unit to the management device.
  • the conversion unit determines whether or not the type information indicating the type of the data format included in the response received by the reception unit is a second data format different from the first data format. It may be determined whether or not.
  • the conversion unit when the conversion unit determines that the type information indicating the type of the data format included in the response received by the reception unit is the second data format, the conversion The unit may convert data included in the response from the second data format to the first data format.
  • the transmission The unit may transmit data included in the response received by the receiving unit to the management apparatus.
  • the predetermined processing may be at least one of reading a parameter by the field device and writing a parameter by the field device.
  • the first data format may be an older data format than the second data format.
  • the first data format and the second data format may be data formats used in the wireless communication standard ISA100.11a.
  • the second data format may include a size area in which information indicating the size of data stored in the data area is added to the first data format.
  • the conversion unit may convert the second data format to the first data format by deleting the size area from the second data format.
  • the reception unit receives the request from the management device, the conversion unit converts the request received by the reception unit into the first data format, and transmits the request.
  • the unit may transmit the request of the first data format converted by the conversion unit to the field device.
  • a second aspect of the present invention includes a field device, a management device that manages the field device, and a gateway device that relays communication performed between the field device and the management device.
  • a receiving unit that receives a response of the field device in response to a request from the management device, and type information that indicates a type of data format included in the response received by the receiving unit, and according to the type information
  • a communication unit comprising: a conversion unit that converts data included in the response into a data format suitable for processing by the management device; and a transmission unit that transmits the data converted by the conversion unit to the management device.
  • a response from the field device to a request from a management device that manages a field device is received, and the type information indicating the type of the data format included in the received response is referred to.
  • data included in the response is converted into a data format suitable for processing of the management apparatus according to information, and the converted data is transmitted to the management apparatus.
  • the gateway apparatus when a field device response to a request from the management apparatus is transmitted to the gateway apparatus, the gateway apparatus refers to type information indicating a data format type included in the response.
  • the data contained in the response is converted into a data format suitable for the processing of the management device and sent to the management device, so it conforms to different communication standards without requiring much effort. Communication with the device to be performed becomes possible.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example of the data format of the old version of the data transmitted / received by one Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the data format of the new version of the data transmitted / received by one Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the header format of the read response transmitted from an I / O device in one Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the header format of the execute response transmitted from an I / O device in one Embodiment of this invention. 5 is a timing chart for explaining the operation of the communication system according to the embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows the process performed with the gateway apparatus by one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the communication system 1 of this embodiment includes I / O devices 10a to 10e (field devices), routing devices 20a and 20b, a gateway 30 (gateway device), and a management device 40.
  • I / O devices 10a to 10e field devices
  • routing devices 20a and 20b routing devices
  • gateway 30 gateway device
  • management device 40 management device 40.
  • Communication via the wireless network N1 is possible between the I / O devices 10a to 10e and the management apparatus 40 under the control of the gateway 30.
  • the number of the I / O devices 10a to 10e and the routing devices 20a and 20b shown in FIG. 1 is arbitrary.
  • the I / O devices 10a to 10e are wireless field devices installed in plants and factories such as sensor devices such as flow meters and temperature sensors, valve devices such as flow control valves and on-off valves, and actuator devices such as fans and motors. It is.
  • the I / O devices 10a to 10e perform wireless communication conforming to ISA100.11a which is a wireless communication standard for industrial automation.
  • the operations of these I / O devices 10a to 10e are controlled by the management apparatus 40 setting various parameters for the I / O devices 10a to 10e.
  • Measurement data obtained by the I / O devices 10 a to 10 e is collected by the management device 40 via the gateway 30.
  • the wireless communication standard ISA100.11a includes a version (hereinafter referred to as an old version) ISA100.11a-2009 and a version (hereinafter referred to as a new version) ISA100.11a-2011.
  • an old version ISA100.11a-2009
  • a version hereinafter referred to as a new version
  • ISA100.11a-2011 a version in which two I / O devices 10a and 10b out of the I / O devices 10a to 10e conform to the new version.
  • the remaining three I / O devices 10c to 10e conform to the old version will be described.
  • the data format of specific data types (OctetString, BitString, VisibleString) is different between the old version and the new version. This difference in data format will be described later.
  • the routing devices 20a and 20b perform wireless communication conforming to the wireless communication standard ISA100.11a with the I / O devices 10a to 10e and the gateway 30.
  • the routing devices 20a and 20b relay data transmitted and received between the I / O devices 10a to 10e and the gateway 30.
  • the routing devices 20a and 20b are devices that are not affected by the difference in the version of the wireless communication standard ISA100.11a.
  • the above-described I / O devices 10a to 10e, the routing devices 20a and 20b, and the gateway 30 are wirelessly connected to each other, thereby forming a star-mesh wireless network N1.
  • an I / O device having the functions (relay function) of the routing devices 20a and 20b may be provided.
  • the gateway 30 includes a gateway unit 31, a system manager unit 32, and a security manager unit 33.
  • the gateway 30 controls communication performed in the communication system 1.
  • the gateway unit 31 connects the wireless network N1 formed by the I / O devices 10a to 10e and the like to the wired plant network N2 to which the management device 40 is connected.
  • the gateway unit 31 relays various data transmitted and received between the I / O devices 10a to 10e and the management apparatus 40.
  • the gateway unit 31 performs wireless communication conforming to the above-described wireless communication standard ISA100.11a.
  • the gateway unit 31 converts the data format in order to absorb the difference in the version of the wireless communication standard ISA100.11a.
  • the gateway unit 31 includes a reception unit 311, a conversion unit 312, and a transmission unit 313.
  • the receiving unit 311 receives responses from the I / O devices 10a to 10e in response to requests from the management apparatus 40.
  • the conversion unit 312 refers to the version identification flag (type information) indicating the type of the data format included in the response received by the reception unit 311, and converts the data included in the response according to the value of the version identification flag of the management device 40. Convert to a data format suitable for processing.
  • the transmission unit 313 transmits the data converted by the conversion unit 312 to the management device 40.
  • the conversion unit 312 of the gateway unit 31 indicates that the value of the version identification flag included in the responses of the I / O devices 10a to 10e is the new version data format (second data format). If it is determined that it is (“1”: second information), the conversion unit 312 converts the data included in the response into a data format suitable for processing by the management apparatus 40 (an old version data format). . Then, the transmission unit 313 transmits the data converted by the conversion unit 312 to the management device 40. On the other hand, the conversion unit 312 indicates that the value of the version identification flag included in the responses of the I / O devices 10a to 10e is the old version data format (first data format) (“0”). : The first information), the transmission unit 313 transmits the data format of the data included in the response to the management device 40 without converting the data format.
  • the response whose version identification flag value is “0” is a response transmitted from the I / O devices 10c to 10e conforming to the previous version.
  • the response whose version identification flag value is “1” is a response transmitted from the I / O devices 10a and 10b conforming to the new version. Details of the conversion process performed by the conversion unit 312 of the gateway unit 31 will be described later.
  • the system manager unit 32 manages and controls wireless communication performed via the wireless communication network N1. Specifically, the system manager unit 32 manages and controls resources such as a frequency channel, a communication schedule, and a communication path of the wireless communication network N1. In addition, the system manager unit 32 cooperates with the security manager unit 33 to perform entry processing for causing an I / O device that has not entered the wireless communication network N1 to enter the wireless communication network N1.
  • the security manager unit 33 manages security under the system manager unit 32.
  • the security manager unit 33 includes a white list indicating I / O devices permitted to enter the wireless communication network N1 and a black indicating I / O devices denied entry to the wireless communication network N1. Lists are registered.
  • the security manager 33 refers to these lists and manages the I / O devices that have entered the wireless communication network N1.
  • the system manager unit 32 refers to the contents of the list registered in the security manager unit 33 and performs the entry process.
  • the management device 40 is connected to a wired plant network N2.
  • the management device 40 is operated by, for example, an administrator of the communication system 1.
  • the management apparatus 40 collects measurement data measured by the I / O devices 10a to 10e, sets parameters for the I / O devices 10a to 10e, and the like by transmitting a request according to an instruction from the administrator. Specifically, the management apparatus 40 collects measurement data by transmitting a read request to the I / O devices 10a to 10e. In addition, the management device 40 sets parameters by transmitting a write request.
  • the request transmitted from the management device 40 includes an execute request that requests the I / O devices 10a to 10e to execute processing in addition to the above read request and write request.
  • This execute request is transmitted from the management apparatus 40 when, for example, upgrading the firmware provided in the I / O devices 10a to 10e.
  • the management device 40 is a device that can process data in the old version data format but cannot process data in the new version data format.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an example of a data format of data transmitted and received in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A shows the data format of the old version.
  • FIG. 2B is a diagram showing a data format of the new version.
  • 2A and 2B is a data format of a data type OctetString.
  • the data format (first data format) of the old version is data (data consisting of the first to Nth octets) divided in units of 8-bit data consisting of 0th to 7th bits. It consists only of the data area R1 (first area) to be stored.
  • a size area R0 second area in which information indicating the size of data stored in the data area R1 is stored. Is added before the data area R1. That is, in the new version of the data format, the size area R0 is provided in the first octet, and the second to (N + 1) th octets are the data area R2.
  • the reason why the size area R0 is added in the new version of the data format is to send and receive a plurality of data at a time. Although details will be described later, the total amount of data transmitted and received at one time is managed separately in both the old version data format and the new version data format.
  • the data format of the old version consists only of the data area R1 as shown in FIG. 2A.
  • the size of the data stored in the data area R1 is managed by the above-mentioned total data amount, so that only one data can be transmitted / received at a time.
  • the size of data stored in the data area R1 is indicated by information stored in the size area R0, and the size of all data transmitted and received is the above total data. Managed by quantity. Therefore, in the new version of the data format, if a plurality of pairs of size area R0 and data area R1 are provided, a plurality of data can be transmitted and received at a time.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating an example of a header format of a response transmitted from an I / O device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a header format of a response (read response) to a read request from the management apparatus 40.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a header format of a response (execute response) to the execute request from the management apparatus 40.
  • the response headers transmitted from the I / O devices 10a to 10e include four areas R11 to R8 in which 8-bit data (octets) including the 0th to 7th bits is stored.
  • R14 first to fourth octets
  • the region R15 is a region for storing measurement data measured by the I / O devices 10a to 10e, parameters set to the I / O devices 10a to 10e, and the like.
  • the data stored in this area R15 is data having the data format shown in FIG. 2A or 2B, for example.
  • the area R11 is an area in which identification information (request ID) for identifying a request transmitted from the management apparatus 40 is stored.
  • the identification information stored in the region R11 is used to associate the request transmitted from the management apparatus 40 with the responses from the I / O devices 10a to 10e. That is, different identification information is allocated to the request transmitted from the management apparatus 40.
  • the area R11 provided in the header of the response transmitted from the I / O devices 10a to 10e the same identification information assigned to the request is stored. Therefore, a request and a response can be associated with each other by identification information.
  • the version identification flag F is assigned to the first bit of the region R12.
  • the version identification flag F is a flag indicating whether the data format of the data stored in the region R15 is an old version or a new version. Specifically, when the value of the version identification flag F is “0”, it indicates that the data format is an old version. When the value of the version identification flag F is “1”, it indicates that the data format is a new version. As described above, the gateway unit 31 of the gateway 30 switches whether to perform data format conversion with reference to the version identification flag F assigned to the first bit of the region R12.
  • the area R13 is an area in which information (Service Feedback Code) indicating whether or not the processing performed by the I / O devices 10a to 10e in response to the request transmitted from the management apparatus 40 has been successful is stored. For example, when the management device 40 makes a request for parameter writing to the I / O devices 10a to 10e in which parameter writing is prohibited, information indicating that parameter writing has failed. Is stored in the region R13.
  • the area R14 is an area in which the total amount of data stored in the area R15 is stored.
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the communication system 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing processing performed in the gateway 30 according to the embodiment of the present invention.
  • a read request (ReadRequest) indicating that a parameter read of the I / O device 10a is requested is sent from the management apparatus 40 to the I / O device 10a (step S11 in FIG. 4).
  • This read request includes a device identifier assigned to the I / O device 10a, a parameter ID that is an identifier for specifying a parameter to be acquired, and a request ID that is identification information for identifying the request.
  • the read request sent from the management device 40 to the I / O device 10a is received by the receiving unit 312 of the gateway unit 31 of the gateway 30 as shown in FIGS. 4 and 5 (step S21 in FIG. 5).
  • the conversion unit 312 of the gateway unit 31 provided in the gateway 30 adds a header necessary for wireless communication via the wireless network N1 to the read request from the management device 40. Packet is generated.
  • the transmission unit 313 of the gateway unit 31 sends the packet generated by the conversion unit 312 to the I / O device 10a as an old version request (client request: Client.Request) (step S22 in FIGS. 4 and 5). ).
  • client request is first transmitted to the routing device 20a (step S12 in FIG.
  • the I / O device 10a can receive the client request of the old version of the wireless communication standard. Therefore, the I / O device 10 a can return a client response to the client request to the gateway 30.
  • the I / O device 10a When the client request (read request from the management apparatus 40) is received from the transmission unit 313 of the gateway unit 31 of the gateway 30, the I / O device 10a receives the parameter indicated by the client request (the parameter included in the read request). (Parameter specified by ID) is read out. The I / O device 10a transmits a client response (Client.Response) including the read parameter to the management apparatus 40. As shown in FIG. 4, the client response is first transmitted to the routing device 20a (step S14 in FIG. 4), and then transmitted from the routing device 20a to the gateway unit 31 of the gateway 30 (step S15 in FIG. 4).
  • the client response sent from the I / O device 10a to the management apparatus 40 has a header shown in FIG. 3A.
  • the request ID included in the read request sent from the management device 40 in step S11 is stored in the region R11.
  • the version identification flag F having a value “1” is stored in the first bit of the region R12.
  • Information indicating that the parameter has been successfully read is stored in the region R13.
  • the total data amount of the parameters read by the I / O device 10a has a header stored in the area R14.
  • the parameter read by the I / O device 10a is stored in the area R15 in FIG. 3A.
  • the client response sent from the I / O device 10a to the management apparatus 40 is received by the receiving unit 311 of the gateway unit 31 of the gateway 30 as shown in FIGS. 4 and 5 (step S23 in FIG. 5).
  • the conversion unit 312 of the gateway unit 31 provided in the gateway 30 deletes the header added to perform wireless communication via the wireless network N1, and then receives the received client response. It is determined whether there is information indicating the success of processing by the I / O device 10a (step S24 in FIG. 5). Specifically, the conversion unit 312 determines whether or not information indicating that the parameter has been successfully read is stored in an area R13 in the header of the client response.
  • step S24 determines whether or not the data format is a new version (step S25 in FIG. 5). Specifically, the conversion unit 312 determines whether or not the value of the version identification flag F stored in the area R12 in the header of the client response is “1”.
  • the conversion unit 312 of the gateway unit 31 converts the parameter stored in the region R15 illustrated in FIG. 2A into a data format suitable for processing by the management apparatus 40 (an old version data format) (step in FIG. 5). S26). For example, the conversion unit 312 deletes the size area R0 from the new version of the data format shown in FIG. 2B, thereby changing the new version of the data format shown in FIG. 2B to the old version of the data format shown in FIG. 2A. Convert to
  • the transmission unit 313 of the gateway unit 31 sends the parameter subjected to the data format conversion to the management device 40 (step S27 in FIG. 5).
  • the parameter transmitted from the transmission unit 313 of the gateway unit 31 is transmitted as a read response to the management apparatus 40 via the plant network N2 (step S16 in FIG. 4). If the determination result in step S25 is “NO”, the process in step S26 is not performed, and the parameter included in the response received in step S23 is transmitted as a read response via the plant network N2. It is transmitted from 313 to the management apparatus 40 (step S16 in FIG. 4).
  • step S24 if there is no information indicating processing success in the received client response in step S24 (when there is information indicating processing failure), the determination result in step S24 is “NO”. Then, the transmission unit 313 of the gateway unit 31 transmits the error information (information indicating that the parameter reading has failed) stored in the response region R13 received in step S23 of FIG.
  • step S24 when the conversion unit 312 determines whether there is information indicating processing success (step S24) and determines that there is information indicating processing success (YES in step S24), the data format of the new version
  • step S25 the data format of the new version
  • the transmission unit 313 of the gateway unit 31 transmits the data from the I / O device 10a without performing the processing of step S25. Since it can transmit to the management apparatus 40, the process by the gateway part 31 can be reduced.
  • FIG. 5 demonstrated the case where the process of step 24 was performed, after the process of step S23 is complete
  • the management apparatus 40 acquires the parameters of the I / O device 10a conforming to the new version has been described above.
  • the management apparatus 40 requests the I / O device 10a conforming to the new version to write parameters or execute processing
  • the management apparatus 40 sends a write request or execute request to the I / O device 10a. Is received and received by the receiving unit 311 of the gateway unit 31 of the gateway 30 (step S21 in FIG. 5). Then, in the reception unit 311, the conversion unit 312, and the transmission unit 313 of the gateway unit 31 of the gateway 30, processing similar to the processing described with reference to FIGS. 4 and 5 is performed.
  • step S24 when there is no information indicating the success of processing in the received client response (when there is information indicating that parameter writing or execution has failed), the determination result in step S24 is “NO”. Obviously, in step S24, when there is no information indicating the success of processing in the received client response (when there is information indicating that parameter writing or execution has failed), the determination result in step S24 is “NO”. Obviously, the gateway unit 31 generates a new version request (client request: Client.Request) from the write request or execute request received in step S21 by the conversion unit 312 and directs it to the I / O device 10a. A transmission process is performed by the transmission unit 313. And the process which receives the response from the I / O device 10a with respect to this request is performed (step S23 of FIG. 5). In step S24, if there is information indicating the success of processing in the received client response (when the determination result in step S24 is “YES”), the processing in steps S25 to S27 is performed.
  • client request Client.Request
  • the value of the version identification flag F included in the response of the I / O device 10a to the read request from the management apparatus 40 is referred to. If the conversion unit 312 determines that the value of the version identification flag F is “1”, the parameter included in the response of the I / O device 10a is converted to the old version data suitable for the processing of the management apparatus 40. The format is converted by the conversion unit 312 and is transmitted to the management device 40 by the transmission unit 313. Therefore, for example, communication between the I / O devices 10a and 10b and the management apparatus 40 having different compliant versions is not required without requiring a great deal of effort such as changing all the programs that implement the functions of the management apparatus 40. It becomes possible to do.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention.
  • the case where the versions of the wireless communication standard ISA100.11a are different has been described as an example.
  • the present invention is not limited to the wireless communication standard ISA100.11a (for example, WirelessHART (registered trademark)). ).
  • the gateway part 31, the system manager part 32, and the security manager part 33 demonstrated the aspect provided in the gateway 30.
  • the functions of the gateway unit 31, the system manager unit 32, and the security manager unit 33 may be realized as separate devices.
  • the function of performing wireless communication with the I / O devices 10a to 10e and the routing devices 20a and 20b may be separated from the gateway unit 31 and realized as a wireless access point device.
  • the present invention is applied to a gateway device that needs to communicate with a device that conforms to a different communication standard without requiring much effort, a communication system including the gateway device, a communication method, and the like. can do.

Abstract

　ゲートウェイ装置は、フィールド機器を管理する管理装置からのリクエストに対するフィールド機器のレスポンスを受信する受信部と、受信部が受信したレスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報を参照し、種別情報に応じてレスポンスに含まれるデータを管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換する変換部と、変換部が変換したデータを管理装置に送信する送信部と、を備える。

Description

ゲートウェイ装置、通信システム、及び通信方法
　本発明は、ゲートウェイ装置、通信システム、及び通信方法に関する。
　本願は、２０１２年７月２３日に、日本に出願された特願２０１２－１６２７５３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、プラントや工場等においては、高度な自動操業を実現すべく、分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。この分散制御システムでは、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続される。このような分散制御システムの基礎をなす通信システムは、有線によって通信を行うものが殆どであった。しかし、近年においてはＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行うものも実現されている。
　例えば、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した通信システムは、大別すると、無線通信が可能なフィールド機器（無線フィールド機器）、無線通信が可能なゲートウェイ装置（無線ゲートウェイ装置）、及び管理装置から構成される。無線ゲートウェイ装置は、無線フィールド機器との間で無線通信ネットワークを形成する。そして、無線ゲートウェイ装置は、無線通信ネットワークに参入している無線フィールド機器の動作を制御するとともに無線フィールド機器で得られる各種データの収集等を行う。管理装置は、通信線によって無線ゲートウェイ装置に接続される。管理装置は、無線ゲートウェイ装置を介して無線フィールド機器の管理を行う。
　尚、以下の特許文献１には、第三世代移動体通信システムのような通信システムにおいて、旧プロトコルに従って動作する旧端末と新プロトコルを採用した新端末とが混在していても、各端末が誤動作するのを防止する技術が開示されている。なお、特許文献１で開示されている技術は、上述した産業用無線通信規格に準拠した通信を行うものではない。具体的に、特許文献１では、相手端末に対して制御信号を送信する場合に、既存端末である相手端末が特定のエラーを発生するように、送信対象の制御信号に意図的な変更（エラー付与処理）を加える。これにより、特許文献１では、旧端末及び新端末の双方が誤動作するのを防止している。
特開２００８－１５４０８７号公報
　ところで、通信規格は、既存の機能の改善する目的、新たな機能を追加する目的、高速化を図る目的、その他の様々な目的でバージョンアップされることが多々ある。このため、上述した特許文献１に開示された通信システムのように、旧バージョンの通信規格に準拠した機器と新バージョンの通信規格に準拠した機器とが１つの通信システムで混在している状況も生じる。
　現時点において、上述した無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａには、ＩＳＡ１００．１１ａ－２００９なるバージョン（旧バージョン）と、ＩＳＡ１００．１１ａ－２０１１なるバージョン（新バージョン）とが存在する。旧バージョンに準拠した無線フィールド機器は、既に製品化されている。新バージョンに準拠した無線フィールド機器は、これから製品化される。このため、新バージョンに準拠した無線フィールド機器が製品化されると、新旧バージョンに準拠した無線フィールド機器が１つの無線通信システムに混在している状況が生じる。
　ここで、上述した無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａの旧バージョンと新バージョンとでは、特定のデータ型（OctetString、BitString、VisibleString）のデータフォーマットが相違する。具体的に、旧バージョンのデータフォーマットは、データを格納するデータ領域のみが設けられている。これに対し、新バージョンのデータフォーマットは、データ領域に格納されるデータのサイズを格納するサイズ領域がデータ領域の前に追加される。
　以上の相違がある旧バージョンに準拠した無線フィールド機器と新バージョンに準拠した無線フィールド機器とが混在していると、これら無線フィールド機器の管理を行う管理装置は、各々の無線フィールド機器との間でデータの送受信を正常に行うことができない。ここで、管理装置が、データの送受信相手である無線フィールド機器が準拠しているバージョンをそれぞれ特定することができれば、各々の無線フィールド機器との間でデータの送受信を正常に行うことができる可能性もある。しかしながら、管理装置の機能は複数のプログラムを実行することによって実現されており、これら全てのプログラムを変更するのは多大な手間が必要になるため現実的ではない。
　本発明は、多大な手間を必要とすることなくバージョンが異なる通信規格に準拠する機器との間の通信を可能とするゲートウェイ装置、そのゲートウェイ装置を備える通信システム、及び通信方法を提供する。
　本発明の第１の態様は、フィールド機器を管理する管理装置からのリクエストに対する前記フィールド機器のレスポンスを受信する受信部と、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報を参照し、前記種別情報に応じて前記レスポンスに含まれるデータを前記管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換する変換部と、前記変換部が変換した前記データを前記管理装置に送信する送信部と、を備えるゲートウェイ装置である。
　第１の態様によると、管理装置からのリクエストに対するフィールド機器のレスポンスが送信されると、そのレスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が参照され、その種別情報に応じてレスポンスに含まれるデータが管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換されて管理装置に送信される。
　本発明の第１の態様において、前記レスポンスに含まれる前記種別情報は、前記レスポンスに含まれるデータが格納される第１領域のみからなる第１データフォーマットである旨を示す第１情報、或いは、前記第１領域と前記第１領域に格納されるデータのサイズを示す情報が格納される第２領域とからなる第２データフォーマットである旨を示す第２情報であっても良い。
　本発明の第１の態様において、前記管理装置の処理に適したデータフォーマットは、前記第１データフォーマットであっても良い。
　本発明の第１の態様において、前記管理装置からのリクエストの受信に失敗した旨を示す情報が前記フィールド機器のレスポンスに含まれる場合には、前記管理装置からのリクエストを前記第２データフォーマットに変換して前記フィールド機器に送信しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに、前記フィールド機器が所定の処理に成功したことを示す情報が含まれるか否かについて判定しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに、前記フィールド機器が前記所定の処理に成功したことを示す情報が含まれると判定した場合に、前記変換部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、第１データフォーマットとは異なる第２データフォーマットであるか否かについて判定しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、第１データフォーマットとは異なる第２データフォーマットであると判定した場合に、前記変換部は、前記レスポンスに含まれるデータを、前記第２データフォーマットから前記第１データフォーマットに変換しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、前記第２データフォーマットではないと判定した場合に、前記送信部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータを、前記管理装置に送信しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに、前記フィールド機器が前記所定の処理に成功したことを示す情報が含まれないと判定した場合に、前記送信部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータを、前記管理装置に送信しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、第１データフォーマットとは異なる第２データフォーマットであるか否かについて判定しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、前記第２データフォーマットであると判定した場合に、前記変換部は、前記レスポンスに含まれるデータを、前記第２データフォーマットから前記第１データフォーマットに変換しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、前記第２データフォーマットではないと判定した場合に、前記送信部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータを、前記管理装置に送信しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記所定の処理は、前記フィールド機器によるパラメータを読み出し、前記フィールド機器によるパラメータの書き込みの少なくとも１つであっても良い。
　本発明の第１の態様において、前記第１データフォーマットは、前記第２データフォーマットよりも古いデータフォーマットであっても良い。
　本発明の第１の態様において、前記第１データフォーマット及び前記第２データフォーマットは、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａで用いられるデータフォーマットであっても良い。
　本発明の第１の態様において、前記第２データフォーマットは、前記第１データフォーマットに対して、データ領域に格納されるデータのサイズを示す情報が格納されるサイズ領域が追加されていても良い。
　本発明の第１の態様において、前記変換部は、前記第２データフォーマットから前記サイズ領域を削除することにより、前記第２データフォーマットを前記第１データフォーマットに変換しても良い。
　本発明の第１の態様において、前記受信部は、前記管理装置から前記リクエストを受信し、前記変換部は、前記受信部が受信した前記リクエストを、前記第１データフォーマットに変換し、前記送信部は、前記変換部が変換した前記第１データフォーマットの前記リクエストを、前記フィールド機器に送信しても良い。
　本発明の第２の態様は、フィールド機器と、前記フィールド機器を管理する管理装置と、前記フィールド機器と前記管理装置との間で行われる通信を中継するゲートウェイ装置と、を備え、前記ゲートウェイ装置は、前記管理装置からのリクエストに対する前記フィールド機器のレスポンスを受信する受信部と、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報を参照し、前記種別情報に応じて前記レスポンスに含まれるデータを前記管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換する変換部と、前記変換部が変換した前記データを前記管理装置に送信する送信部と、を備える通信システムである。
　本発明の第３の態様は、フィールド機器を管理する管理装置からのリクエストに対する前記フィールド機器のレスポンスを受信し、受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報を参照し、前記種別情報に応じて前記レスポンスに含まれるデータを前記管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換し、変換された前記データを前記管理装置に送信する通信方法である。
　本発明の一実施形態によれば、管理装置からのリクエストに対するフィールド機器のレスポンスがゲートウェイ装置に送信されてきた場合に、ゲートウェイ装置が、そのレスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報を参照し、その種別情報に応じてレスポンスに含まれるデータを管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換して管理装置に送信するため、多大な手間を必要とすることなくバージョンが異なる通信規格に準拠する機器との間の通信が可能になる。
本発明の一実施形態による通信システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態で送受信されるデータの旧バージョンのデータフォーマットの一例を示す図である。 本発明の一実施形態で送受信されるデータの新バージョンのデータフォーマットの一例を示す図である。 本発明の一実施形態においてＩ／Ｏデバイスから送信されるリードレスポンスのヘッダフォーマットの一例を示す図である。 本発明の一実施形態においてＩ／Ｏデバイスから送信されるエクスキュートレスポンスのヘッダフォーマットの一例を示す図である。 本発明の一実施形態による通信システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の一実施形態によるゲートウェイ装置で行われる処理を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるゲートウェイ装置、通信システム、及び通信方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の通信システム１は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅ（フィールド機器）、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂ、ゲートウェイ３０（ゲートウェイ装置）、及び管理装置４０を備える。ゲートウェイ３０の制御によってＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅと管理装置４０との間で無線ネットワークＮ１を介した通信が可能である。尚、図１に示すＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅ及びルーティングデバイス２０ａ，２０ｂの数は任意である。
　Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅは、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器等のプラントや工場に設置される無線フィールド機器である。Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅは、インダストリアル・オートメーション用無線通信規格であるＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。これらＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅの動作は、管理装置４０がＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅに対して各種のパラメータを設定することにより制御される。また、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅで得られた測定データはゲートウェイ３０を介して管理装置４０により収集される。
　ここで、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａには、ＩＳＡ１００．１１ａ－２００９なるバージョン（以下、旧バージョンという）と、ＩＳＡ１００．１１ａ－２０１１なるバージョン（以下、新バージョンという）とが存在する。本実施形態では、理解を容易にするために、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅのうちの２つのＩ／Ｏデバイス１０ａ，１０ｂが新バージョンに準拠する場合について説明する。また、残りの３つのＩ／Ｏデバイス１０ｃ～１０ｅが旧バージョンに準拠する場合について説明する。尚、上記旧バージョンと新バージョンとでは、特定のデータ型（OctetString、BitString、VisibleString）のデータフォーマットが相違する。このデータフォーマットの相違については後述する。
　ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂは、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅ及びゲートウェイ３０との間で無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂは、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅとゲートウェイ３０との間で送受信されるデータを中継する。尚、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂは、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａのバージョンの違いによる影響を受けない機器である。
　上記のＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅ、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂ、及びゲートウェイ３０が互いに無線接続されることにより、スター・メッシュ状の無線ネットワークＮ１が形成される。尚、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂに代えて、ルーティングデバイス２０ａ，２０ｂの機能（中継機能）を備えるＩ／Ｏデバイスが設けられても良い。
　ゲートウェイ３０は、ゲートウェイ部３１、システムマネージャ部３２、及びセキュリティマネージャ部３３を備える。ゲートウェイ３０は、通信システム１で行われる通信の制御を行う。ゲートウェイ部３１は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅ等によって形成される無線ネットワークＮ１と、管理装置４０が接続される有線のプラントネットワークＮ２とを接続する。ゲートウェイ部３１は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅ等と管理装置４０との間で送受信される各種データの中継を行う。このゲートウェイ部３１は、上述した無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。
　また、ゲートウェイ部３１は、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａのバージョンの差異を吸収するために、データフォーマットの変換を行う。ゲートウェイ部３１は、受信部３１１、変換部３１２、及び送信部３１３を備える。具体的に、受信部３１１は、管理装置４０からのリクエストに対するＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅのレスポンスを受信する。変換部３１２は、受信部３１１が受信したレスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示すバージョン識別フラグ（種別情報）を参照し、バージョン識別フラグの値に応じてレスポンスに含まれるデータを管理装置４０の処理に適したデータフォーマットに変換する。送信部３１３は、変換部３１２が変換したデータを、管理装置４０に送信する。
　より具体的に、ゲートウェイ部３１の変換部３１２は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅのレスポンスに含まれるバージョン識別フラグの値が、新バージョンのデータフォーマット（第２データフォーマット）である旨を示す値（「１」：第２情報）であると判定した場合には、変換部３１２は、そのレスポンスに含まれるデータを管理装置４０の処理に適したデータフォーマット（旧バージョンのデータフォーマット）に変換する。そして、送信部３１３は、変換部３１２が変換したデータを、管理装置４０に送信する。これに対し、変換部３１２が、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅのレスポンスに含まれるバーション識別フラグの値が、旧バージョンのデータフォーマット（第１データフォーマット）である旨を示す値（「０」：第１情報）であると判定した場合には、送信部３１３は、そのレスポンスに含まれるデータのデータフォーマットを変換せずに管理装置４０に送信する。
　バージョン識別フラグの値が「０」であるレスポンスは、旧バージョンに準拠するＩ／Ｏデバイス１０ｃ～１０ｅから送信されたレスポンスである。これに対し、バージョン識別フラグの値が「１」であるレスポンスは、新バージョンに準拠するＩ／Ｏデバイス１０ａ，１０ｂから送信されたレスポンスである。尚、ゲートウェイ部３１の変換部３１２で行われる変換処理の詳細については後述する。
　システムマネージャ部３２は、無線通信ネットワークＮ１を介して行われる無線通信の管理及び制御を行う。具体的に、システムマネージャ部３２は、無線通信ネットワークＮ１の周波数チャネル、通信スケジュール、通信経路等のリソースの管理及び制御を行う。
　また、システムマネージャ部３２は、セキュリティマネージャ部３３と協働して、無線通信ネットワークＮ１に参入していないＩ／Ｏデバイスを無線通信ネットワークＮ１に参入させる参入処理を行う。
　セキュリティマネージャ部３３は、システムマネージャ部３２の下で、セキュリティの管理を行う。例えば、セキュリティマネージャ部３３には、無線通信ネットワークＮ１への参入が許可されているＩ／Ｏデバイスを示すホワイトリストや、無線通信ネットワークＮ１への参入が拒否されているＩ／Ｏデバイスを示すブラックリスト等が登録される。セキュリティマネージャ部３３は、これらのリストを参照して無線通信ネットワークＮ１に参入しているＩ／Ｏデバイスの管理を行う。尚、システムマネージャ部３２は、セキュリティマネージャ部３３に登録された上記のリストの内容を参照して上記の参入処理を行う。
　管理装置４０は、有線のプラントネットワークＮ２に接続されている。管理装置４０は、例えば通信システム１の管理者によって操作される。管理装置４０は、管理者の指示に応じたリクエストを送信することによってＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅで測定された測定データの収集やＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅに対するパラメータの設定等を行う。具体的に、管理装置４０は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅに対し、リードリクエストを送信することによって測定データの収集を行う。また、管理装置４０は、ライトリクエストを送信することによってパラメータの設定を行う。
　尚、管理装置４０から送信されるリクエストには、上記のリードリクエスト及びライトリクエスト以外に、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅに対して処理の実行を要求するエクスキュートリクエストがある。このエクスキュートリクエストは、例えばＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅに設けられたファームウェアのアップグレード等を行う際に管理装置４０から送信される。また、管理装置４０は、旧バージョンのデータフォーマットのデータを処理することはできるが、新バージョンのデータフォーマットのデータを処理することはできない機器である。
　次に、前述した旧バージョンと新バージョンとのデータフォーマットの相違について詳細に説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の一実施形態で送受信されるデータのデータフォーマットの一例を示す図である。図２Ａは旧バージョンのデータフォーマットを示す図である。図２Ｂは新バージョンのデータフォーマットを示す図である。尚、図２Ａ及び図２Ｂに示すデータフォーマットは、OctetStringなるデータ型のデータフォーマットである。
　図２Ａに示す通り、旧バージョンのデータフォーマット（第１データフォーマット）は、第０～第７ビットからなる８ビットのデータを単位として区分されたデータ（第１～第Ｎオクテットからなるデータ）が格納されるデータ領域Ｒ１（第１領域）のみからなる。これに対し、図２Ｂに示す通り、新バージョンのデータフォーマット（第２データフォーマット）では、上記のデータ領域Ｒ１に格納されるデータのサイズを示す情報が格納されるサイズ領域Ｒ０（第２領域）が、データ領域Ｒ１の前に追加されている。つまり、新バージョンのデータフォーマットでは、第１オクテットにサイズ領域Ｒ０が設けられ、第２～第（Ｎ＋１）オクテットがデータ領域Ｒ２とされている。
　新バージョンのデータフォーマットにおいて、上記のサイズ領域Ｒ０を追加したのは、一度に複数のデータを送受信するためである。詳細は後述するが、旧バージョンのデータフォーマットであっても、新バージョンのデータフォーマットでも、一度に送受信される総データ量は別途管理されている。旧バージョンのデータフォーマットは、図２Ａに示す通り、データ領域Ｒ１のみからなる。旧バージョンのデータフォーマットは、データ領域Ｒ１に格納されるデータの大きさは上記の総データ量で管理されるため、一度に１つのデータを送受信することしかできない。これに対し、新バージョンのデータフォーマットは、データ領域Ｒ１に格納されるデータの大きさがサイズ領域Ｒ０に格納される情報で示されており、送受信される全データの大きさが上記の総データ量で管理される。そのため、新バージョンのデータフォーマットでは、サイズ領域Ｒ０及びデータ領域Ｒ１を複数対設ければ、一度に複数のデータを送受信することが可能になる。
　次に、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅから送信されるレスポンスのフォーマットについて説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の一実施形態においてＩ／Ｏデバイスから送信されるレスポンスのヘッダフォーマットの一例を示す図である。尚、図３Ａは、管理装置４０からのリードリクエストに対するレスポンス（リードレスポンス）のヘッダフォーマットを示す図である。図３Ｂは、管理装置４０からのエクスキュートリクエストに対するレスポンス（エクスキュートレスポンス）のヘッダフォーマットを示す図である。
　図３Ａ，図３Ｂに示す通り、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅから送信されるレスポンスのヘッダには、第０～第７ビットからなる８ビットのデータ（オクテット）が格納される４つの領域Ｒ１１～Ｒ１４（第１～第４オクテット）が設けられる。尚、領域Ｒ１５（第５～第ｎオクテット）は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅで測定された測定データやＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅに設定されるパラメータ等が格納される領域である。
　この領域Ｒ１５に格納されるデータは、例えば図２Ａ又は図２Ｂに示すデータフォーマットのデータである。
　領域Ｒ１１は、管理装置４０から送信されるリクエストを識別するための識別情報（リクエストＩＤ）が格納される領域である。この領域Ｒ１１に格納される識別情報は、管理装置４０から送信されたリクエストと、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅからのレスポンスとを対応付けるために用いられる。つまり、管理装置４０から送信されるリクエストには互いに異なる識別情報が割り振られる。そして、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅから送信されるレスポンスのヘッダに設けられた領域Ｒ１１にはリクエストに割り付された識別情報と同じものが格納される。そのため、識別情報によってリクエストとレスポンスとを対応付けることができる。
　領域Ｒ１２は、予約領域である。本実施形態では、領域Ｒ１２の第１ビット目にバージョン識別フラグＦを割り当てる。上記バージョン識別フラグＦは、領域Ｒ１５に格納されたデータのデータフォーマットが、旧バージョンであるか、新バージョンであるかを示すフラグである。具体的に、バージョン識別フラグＦの値が「０」である場合には、データフォーマットが旧バージョンであることを示す。また、バージョン識別フラグＦの値が「１」である場合には、データフォーマットが新バージョンであることを示す。前述した通り、ゲートウェイ３０のゲートウェイ部３１は、領域Ｒ１２の第１ビット目に割り当てられたバージョン識別フラグＦを参照してデータフォーマットの変換を行うか否かを切り替える。
　領域Ｒ１３は、管理装置４０から送信されたリクエストに応じてＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅで行われる処理が成功したか否かを示す情報（Service Feedback Code）が格納される領域である。例えば、パラメータの書き込みが禁止されている状態のＩ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅに対し、パラメータの書き込みを指示するリクエストが管理装置４０によってなされた場合には、パラメータの書き込みに失敗した旨を示す情報が領域Ｒ１３に格納される。領域Ｒ１４は、領域Ｒ１５に格納されたデータの総データ量が格納される領域である。
　次に、上記構成における通信システム１の動作について説明する。図４は、本発明の一実施形態による通信システム１の動作を説明するためのタイミングチャートである。また、図５は、本発明の一実施形態によるゲートウェイ３０で行われる処理を示すフローチャートである。尚、以下では、理解を容易にするために、管理装置４０が、新バージョンに準拠するＩ／Ｏデバイス１０ａのパラメータを取得する場合の動作について説明する。
　まず、図４に示す通り、Ｉ／Ｏデバイス１０ａのパラメータ読み出しを要求する旨を示すリードリクエスト（ReadRequest）が、管理装置４０からＩ／Ｏデバイス１０ａに向けて送出される（図４のステップＳ１１）。このリードリクエストには、Ｉ／Ｏデバイス１０ａに割り当てられた機器識別子、取得すべきパラメータを特定する識別子であるパラメータＩＤ、及びリクエストを識別する識別情報であるリクエストＩＤが含まれる。
　管理装置４０からＩ／Ｏデバイス１０ａに向けて送出されたリードリクエストは、図４，図５に示す通り、ゲートウェイ３０のゲートウェイ部３１の受信部３１２で受信される（図５のステップＳ２１）。リードリクエストが受信されると、ゲートウェイ３０に設けられたゲートウェイ部３１の変換部３１２は、管理装置４０からのリードリクエストに対して無線ネットワークＮ１を介した無線通信を行うために必要なヘッダを付加したパケットを生成する。ゲートウェイ部３１の送信部３１３は、変換部３１２が生成したパケットを、旧バージョンのリクエスト（クライアントリクエスト：Client.Request）としてＩ／Ｏデバイス１０ａに向けて送出する（図４及び図５のステップＳ２２）。このクライアントリクエストは、図４に示す通り、まずルーティングデバイス２０ａに送信され（図４のステップＳ１２）、次いでルーティングデバイス２０ａからＩ／Ｏデバイス１０ａに送信される（図４のステップＳ１３）。これにより、Ｉ／Ｏデバイス１０ａが、新バージョンの無線通信規格に対応していない場合であっても、Ｉ／Ｏデバイス１０ａは、旧バージョンの無線通信規格のクライアントリクエストを受信することができる。よって、Ｉ／Ｏデバイス１０ａは、そのクライアントリクエストに対するクライアントレスポンスを、ゲートウェイ３０に返信することができる。
　ゲートウェイ３０のゲートウェイ部３１の送信部３１３からのクライアントリクエスト（管理装置４０からのリードリクエスト）を受信すると、Ｉ／Ｏデバイス１０ａは、クライアントリクエストで指示されたパラメータ（リードリクエストに含まれていたパラメータＩＤで特定されるパラメータ）を読み出す。Ｉ／Ｏデバイス１０ａは、読み出したパラメータが含まれるクライアントレスポンス（Client.Response）を管理装置４０に向けて送信する。このクライアントレスポンスは、図４に示す通り、まずルーティングデバイス２０ａに送信され（図４のステップＳ１４）、次いでルーティングデバイス２０ａからゲートウェイ３０のゲートウェイ部３１に送信される（図４のステップＳ１５）。
　ここで、Ｉ／Ｏデバイス１０ａから管理装置４０に向けて送出されたクライアントレスポンスは、図３Ａに示すヘッダを有する。具体的には、ステップＳ１１で管理装置４０から送出されたリードリクエストに含まれていたリクエストＩＤが領域Ｒ１１に格納される。そして、値が「１」であるバージョン識別フラグＦが領域Ｒ１２の第１ビットに格納される。そして、パラメータの読み出しに成功した旨を示す情報が領域Ｒ１３に格納される。これにより、Ｉ／Ｏデバイス１０ａで読み出されたパラメータの総データ量が領域Ｒ１４に格納されたヘッダを有する。
　尚、Ｉ／Ｏデバイス１０ａで読み出されたパラメータは、図３Ａ中の領域Ｒ１５に格納される。
　Ｉ／Ｏデバイス１０ａから管理装置４０に向けて送出されたクライアントレスポンスは、図４，図５に示す通り、ゲートウェイ３０のゲートウェイ部３１の受信部３１１で受信される（図５のステップＳ２３）。クライアントレスポンスが受信されると、ゲートウェイ３０に設けられたゲートウェイ部３１の変換部３１２は、無線ネットワークＮ１を介した無線通信を行うために付加されていたヘッダを削除した上で、受信したクライアントレスポンス中に、Ｉ／Ｏデバイス１０ａによる処理成功を示す情報が有るか否かを判定する（図５のステップＳ２４）。具体的には、変換部３１２は、パラメータの読み出しに成功した旨を示す情報が、クライアントレスポンスのヘッダ中の領域Ｒ１３に格納されているか否かを判定する。
　ここでは、Ｉ／Ｏデバイス１０ａでパラメータの読み出しに成功しており、上述の通りパラメータの読み出しに成功した旨を示す情報が領域Ｒ１３に格納されている場合について説明する。そのため、ステップＳ２４の判定結果は「ＹＥＳ」になる。すると、ゲートウェイ部３１の変換部３１２は、新バージョンのデータフォーマットであるか否かを判定する（図５のステップＳ２５）。
　具体的には、変換部３１２は、クライアントレスポンスのヘッダ中の領域Ｒ１２に格納されたバージョン識別フラグＦの値が「１」であるか否かを判定する。
　ここでは、Ｉ／Ｏデバイス１０ａが新バージョンに準拠するものであり、上述の通り値が「１」であるバージョン識別フラグＦが領域Ｒ１２の第１ビットに格納されている場合について説明する。そのため、ステップＳ２５の判定結果は「ＹＥＳ」になる。すると、ゲートウェイ部３１の変換部３１２は、図２Ａに示す領域Ｒ１５に格納されているパラメータを、管理装置４０の処理に適したデータフォーマット（旧バージョンのデータフォーマット）に変換する（図５のステップＳ２６）。例えば、変換部３１２は、図２Ｂに示される新バージョンのデータフォーマットから、サイズ領域Ｒ０を削除することにより、図２Ｂに示される新バージョンのデータフォーマットを、図２Ａに示される旧バージョンのデータフォーマットに変換する。
　この変換処理が終了すると、ゲートウェイ部３１の送信部３１３は、データフォーマットの変換を行ったパラメータを管理装置４０に向けて送出する（図５のステップＳ２７）。ゲートウェイ部３１の送信部３１３から送出されたパラメータは、リードレスポンスとしてプラントネットワークＮ２を介して管理装置４０に送信される（図４のステップＳ１６）。尚、仮に、ステップＳ２５の判定結果が「ＮＯ」である場合には、ステップＳ２６の処理は行われず、ステップＳ２３で受信したレスポンスに含まれるパラメータが、リードレスポンスとしてプラントネットワークＮ２を介して送信部３１３から管理装置４０に送信される（図４のステップＳ１６）。
　ここで、仮にステップＳ２４において、受信したクライアントレスポンス中に処理成功を示す情報が無い場合（処理失敗を示す情報がある場合）には、ステップＳ２４の判定結果は「ＮＯ」になる。すると、ゲートウェイ部３１の送信部３１３は、図５のステップＳ２３で受信したレスポンスの領域Ｒ１３に格納されたエラー情報（パラメータの読み出しに失敗した旨を示す情報）を管理装置４０に送信する。
　図５では、処理成功を示す情報があるか否かについて変換部３１２が判定し（ステップＳ２４）、処理成功を示す情報があると判定した場合に（ステップＳ２４でＹＥＳ）、新バージョンのデータフォーマットであるか否かについて変換部３１２が判定する（ステップＳ２５）場合について説明した。このような処理を行うことにより、処理成功を示す情報がないと判定した場合には、ステップＳ２５の処理を行うことなく、ゲートウェイ部３１の送信部３１３は、Ｉ／Ｏデバイス１０ａからのデータを管理装置４０に送信することができるので、ゲートウェイ部３１による処理を減らすことができる。
　なお、図５では、ステップ２４の処理を実行する場合について説明したが、ステップＳ２３の処理が終ったら、ステップＳ２４の処理を実行せずに、ステップＳ２６の処理を実行しても良い。
　以上、管理装置４０が、新バージョンに準拠するＩ／Ｏデバイス１０ａのパラメータを取得する場合の動作について説明した。管理装置４０が、新バージョンに準拠するＩ／Ｏデバイス１０ａに対してパラメータの書き込み又は処理の実行を要求する場合には、管理装置４０からＩ／Ｏデバイス１０ａに向けてライトリクエスト又はエクスキュートリクエストが送出され、ゲートウェイ３０のゲートウェイ部３１の受信部３１１で受信される（図５のステップＳ２１）。そして、ゲートウェイ３０のゲートウェイ部３１の受信部３１１、変換部３１２、送信部３１３において、図４，図５を用いて説明した処理と同様の手順の処理が行われる。
　但し、ステップＳ２４において、受信したクライアントレスポンス中に処理成功を示す情報が無い場合（パラメータの書き込み又は実行に失敗した旨を示す情報がある場合）には、ステップＳ２４の判定結果は「ＮＯ」になる。これにより、ゲートウェイ部３１は、ステップＳ２１で受信したライトリクエスト又はエクスキュートリクエストから、新バージョンのリクエスト（クライアントリクエスト：Client.Request）を変換部３１２により生成して、Ｉ／Ｏデバイス１０ａに向けて送信部３１３により送出する処理を行う。そして、このリクエストに対するＩ／Ｏデバイス１０ａからのレスポンスを受信する処理を行う（図５のステップＳ２３）。ステップＳ２４において、受信したクライアントレスポンス中に処理成功を示す情報が有る場合には（ステップＳ２４の判定結果が「ＹＥＳ」の場合）には、ステップＳ２５～Ｓ２７の処理が行われる。
　以上の通り、本実施形態では、管理装置４０からのリードリクエストに対するＩ／Ｏデバイス１０ａのレスポンスに含まれるバージョン識別フラグＦの値を参照する。そして、このバージョン識別フラグＦの値が「１」であると変換部３１２が判定した場合には、Ｉ／Ｏデバイス１０ａのレスポンスに含まれるパラメータを管理装置４０の処理に適した旧バージョンのデータフォーマットに変換部３１２が変換して、管理装置４０に送信部３１３が送信する。このため、例えば管理装置４０の機能を実現するプログラムを全て変更する等の多大な手間を必要とすることなく、準拠するバージョンが異なるＩ／Ｏデバイス１０ａ，１０ｂと管理装置４０との間の通信を行うことが可能になる。
　以上、本発明の一実施形態によるゲートウェイ装置、通信システム、及び通信方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａのバージョンが異なる場合を例に挙げて説明したが、本発明は、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａ以外の通信規格（例えば、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等）にも適用することができる。
　また、上記実施形態では、ゲートウェイ部３１、システムマネージャ部３２、及びセキュリティマネージャ部３３がゲートウェイ３０に設けられている態様について説明した。
　しかしながら、ゲートウェイ部３１、システムマネージャ部３２、及びセキュリティマネージャ部３３の機能は、それぞれ別の装置として実現されていても良い。更には、Ｉ／Ｏデバイス１０ａ～１０ｅ及びルーティングデバイス２０ａ，２０ｂと無線通信を行う機能をゲートウェイ部３１から切り離して無線アクセスポイント装置として実現しても良い。
　本発明は、多大な手間を必要とすることなくバージョンが異なる通信規格に準拠する機器との間の通信を行うことが必要なゲートウェイ装置、そのゲートウェイ装置を備える通信システム、及び通信方法などに適用することができる。
　１　　通信システム
　１０ａ～１０ｅＩ／Ｏデバイス
　３０　　ゲートウェイ
　４０　　管理装置
　３１１　　受信部
　３１２　　変換部
　３１３　　送信部
　Ｆ　　バージョン識別フラグ
　Ｒ１　　データ領域
　Ｒ０　　サイズ領域

Claims (20)

  1. 　フィールド機器を管理する管理装置からのリクエストに対する前記フィールド機器のレスポンスを受信する受信部と、
    　前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報を参照し、前記種別情報に応じて前記レスポンスに含まれるデータを前記管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換する変換部と、
    　前記変換部が変換した前記データを前記管理装置に送信する送信部と、
    　を備えるゲートウェイ装置。
  2. 　前記レスポンスに含まれる前記種別情報は、前記レスポンスに含まれるデータが格納される第１領域のみからなる第１データフォーマットである旨を示す第１情報、或いは、前記第１領域と前記第１領域に格納されるデータのサイズを示す情報が格納される第２領域とからなる第２データフォーマットである旨を示す第２情報である請求項１記載のゲートウェイ装置。
  3. 　前記管理装置の処理に適したデータフォーマットは、前記第１データフォーマットである請求項２記載のゲートウェイ装置。
  4. 　前記管理装置からのリクエストの受信に失敗した旨を示す情報が前記フィールド機器のレスポンスに含まれる場合には、前記管理装置からのリクエストを前記第２データフォーマットに変換して前記フィールド機器に送信する請求項３記載のゲートウェイ装置。
  5. 　前記変換部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに、前記フィールド機器が所定の処理に成功したことを示す情報が含まれるか否かについて判定する請求項１記載のゲートウェイ装置。
  6. 　前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに、前記フィールド機器が前記所定の処理に成功したことを示す情報が含まれると判定した場合に、前記変換部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、第１データフォーマットとは異なる第２データフォーマットであるか否かについて判定する請求項５記載のゲートウェイ装置。
  7. 　前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、第１データフォーマットとは異なる第２データフォーマットであると判定した場合に、前記変換部は、前記レスポンスに含まれるデータを、前記第２データフォーマットから前記第１データフォーマットに変換する請求項６記載のゲートウェイ装置。
  8. 　前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、前記第２データフォーマットではないと判定した場合に、前記送信部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータを、前記管理装置に送信する請求項６記載のゲートウェイ装置。
  9. 　前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに、前記フィールド機器が前記所定の処理に成功したことを示す情報が含まれないと判定した場合に、前記送信部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータを、前記管理装置に送信する請求項６記載のゲートウェイ装置。
  10. 　前記変換部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、第１データフォーマットとは異なる第２データフォーマットであるか否かについて判定する請求項１記載のゲートウェイ装置。
  11. 　前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、前記第２データフォーマットであると判定した場合に、前記変換部は、前記レスポンスに含まれるデータを、前記第２データフォーマットから前記第１データフォーマットに変換する請求項１０記載のゲートウェイ装置。
  12. 　前記変換部が、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報が、前記第２データフォーマットではないと判定した場合に、前記送信部は、前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータを、前記管理装置に送信する請求項１０記載のゲートウェイ装置。
  13. 　前記所定の処理は、前記フィールド機器によるパラメータを読み出し、前記フィールド機器によるパラメータの書き込みの少なくとも１つである請求項５記載のゲートウェイ装置。
  14. 　前記第１データフォーマットは、前記第２データフォーマットよりも古いデータフォーマットである請求項１０記載のゲートウェイ装置。
  15. 　前記第１データフォーマット及び前記第２データフォーマットは、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａで用いられるデータフォーマットである請求項１０記載のゲートウェイ装置。
  16. 　前記第２データフォーマットは、前記第１データフォーマットに対して、データ領域に格納されるデータのサイズを示す情報が格納されるサイズ領域が追加されている請求項１０記載のゲートウェイ装置。
  17. 　前記変換部は、前記第２データフォーマットから前記サイズ領域を削除することにより、前記第２データフォーマットを前記第１データフォーマットに変換する請求項１６記載のゲートウェイ装置。
  18. 　前記受信部は、前記管理装置から前記リクエストを受信し、
    　前記変換部は、前記受信部が受信した前記リクエストを、前記第１データフォーマットに変換し、
    　前記送信部は、前記変換部が変換した前記第１データフォーマットの前記リクエストを、前記フィールド機器に送信する請求項２記載のゲートウェイ装置。
  19. 　フィールド機器と、
    　前記フィールド機器を管理する管理装置と、
    　前記フィールド機器と前記管理装置との間で行われる通信を中継するゲートウェイ装置と、
    　を備え、
    　前記ゲートウェイ装置は、
    　前記管理装置からのリクエストに対する前記フィールド機器のレスポンスを受信する受信部と、
    　前記受信部が受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報を参照し、前記種別情報に応じて前記レスポンスに含まれるデータを前記管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換する変換部と、
    　前記変換部が変換した前記データを前記管理装置に送信する送信部と、
    　を備える通信システム。
  20. 　フィールド機器を管理する管理装置からのリクエストに対する前記フィールド機器のレスポンスを受信し、
    　受信した前記レスポンスに含まれるデータフォーマットの種別を示す種別情報を参照し、前記種別情報に応じて前記レスポンスに含まれるデータを前記管理装置の処理に適したデータフォーマットに変換し、
    　変換された前記データを前記管理装置に送信する通信方法。
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