WO2015076168A1 - 通信装置及び無線通信システム - Google Patents

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WO2015076168A1
WO2015076168A1 PCT/JP2014/080017 JP2014080017W WO2015076168A1 WO 2015076168 A1 WO2015076168 A1 WO 2015076168A1 JP 2014080017 W JP2014080017 W JP 2014080017W WO 2015076168 A1 WO2015076168 A1 WO 2015076168A1
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WO
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data
unit
missing
complementing
wireless communication
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Application number
PCT/JP2014/080017
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English (en)
French (fr)
Inventor
直之 藤本
潔 高井
Original Assignee
横河電機株式会社
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Publication date
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/14—Error detection or correction of the data by redundancy in operation
    • G06F11/1402—Saving, restoring, recovering or retrying
    • G06F11/1471—Saving, restoring, recovering or retrying involving logging of persistent data for recovery
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
    • H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1829—Arrangements specially adapted for the receiver end
    • H04L1/1835—Buffer management
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
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    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2201/00—Indexing scheme relating to error detection, to error correction, and to monitoring
    • G06F2201/805—Real-time

Definitions

  • the present invention relates to a communication device and a wireless communication system.
  • This application claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2013-239915 for which it applied to Japan on November 20, 2013, and uses the content here.
  • Wireless communication has a higher probability of communication errors than wired communication, so transmitted data may be lost.
  • data loss occurs, retransmission processing of the missing data is performed.
  • the delay time resulting from this retransmission processing depends on the number of data retransmissions, the delay time is not constant and varies greatly. If such data loss or delay time fluctuation occurs, it is considered that the process control is hindered.
  • Patent Document 1 discloses a network control system that realizes stable plant control in consideration of data loss (packet loss) that occurs in wireless communication. Specifically, the system disclosed in Patent Document 1 below corrects the operation amount on the controller side even when a situation occurs in which an actuator that is a kind of field device cannot receive the operation amount from the controller due to packet loss. Thus, stable plant control is realized without greatly disturbing the state of the plant.
  • various state quantities for example, pressure, temperature, flow rate, etc.
  • Feedback control in a distributed control system means that a control device acquires a measurement signal (feedback signal) of a state quantity measured by a field device (measuring instrument), and that the control device matches a target value with the acquired feedback signal.
  • This is a control method for controlling the above various state quantities by operating a field device (operator).
  • Patent Document 1 If the technique disclosed in Patent Document 1 described above is used, even if packet loss occurs, the operation amount of the field device (actuator) is corrected, so that stable process control can be realized. . However, in Patent Document 1 described above, a complicated calculation is required to correct the operation amount of the field device (actuator), which may increase the load on the control device.
  • An embodiment of the present invention provides a communication device and a wireless communication system that can easily cope with data loss and communication delay variation without increasing the load on the control device.
  • a communication apparatus includes a storage unit that temporarily stores the data received via a wireless network from another communication apparatus that transmits data related to feedback control at a constant time interval;
  • An alignment unit may be provided that reads out and outputs the data stored in the unit at the fixed time interval and aligns the data at the fixed time interval.
  • the communication device is a complementing unit that receives data arranged by the arranging unit, and when the arranged data is missing, the communication device uses the data received before the missing data. You may further provide the complement part which estimates and supplements the missing data.
  • the complementing unit may obtain a change amount with respect to time of the data received immediately before the data loss occurs, and estimate the lost data using the change amount.
  • the complementing unit when the missing data continues for a predetermined number of times, may stop complementing the missing data and maintain the data complemented immediately before.
  • the communication device may further include an alarm transmission unit that transmits an alarm toward the host device.
  • the complementing unit may cause the alarm transmitting unit to transmit an alarm when the data loss continues for a predetermined number of times.
  • the complementing unit supplements the missing data by using a change amount smaller than the change amount used for performing the complementing immediately before. It's okay.
  • the other communication apparatus may be a field device that performs a measurement necessary for the feedback control.
  • the data related to the feedback control may be measurement data measured by the field device.
  • the communication apparatus may be a field device that performs an operation necessary for the feedback control. Control data as data relating to the feedback control transmitted from the other communication device may be aligned.
  • a wireless communication system transmits field data related to feedback control at regular time intervals and enables wireless communication via a wireless network, and whether or not the field device is used for control.
  • a communication device that performs wireless communication with the field device. The communication device temporarily stores the data received from the field device via the wireless network, and reads and outputs the data stored in the storage unit at the predetermined time interval.
  • An alignment unit that aligns the data at the predetermined time interval may be provided. The communication device may switch whether or not to align the data transmitted from the field device according to the setting content of the setting device.
  • the wireless communication system further includes a management device that increases the number of times that data can be retransmitted via the wireless network when a transmission error occurs with respect to the field device that is set as the control application by the setting device. It's okay.
  • the communication device receives data aligned by the alignment unit, and when the aligned data is lost, uses the data received before the lost data. You may further provide the complement part which estimates the said missing data and complements.
  • the complementing unit may obtain a change amount with respect to time of the data received immediately before the data loss occurs, and estimate the lost data using the change amount.
  • the complementing unit when the missing data continues for a predetermined number of times, may stop complementing the missing data and maintain the data complemented immediately before.
  • the communication device may further include an alarm transmission unit that transmits an alarm to a host device.
  • the complementing unit may cause the alarm transmitting unit to transmit an alarm when the data loss continues for a predetermined number of times.
  • the complementing unit when the missing data continues, interpolates the missing data using a change amount smaller than the change amount used for performing the previous interpolation. You can do it.
  • data transmitted via a wireless network from a communication partner (a communication partner that transmits data related to feedback control of an industrial process at regular time intervals) is temporarily stored in a storage unit. Then, the data stored in the storage unit is read out by the arranging unit and arranged at a time interval at which the communication partner transmits the data. For this reason, there is an effect that it is possible to easily cope with fluctuations in communication delay without increasing the load on the control device.
  • the data arranged by the aligning unit is missing, the missing data is estimated by using the data received from the communication partner before the missing data and complemented. There is an effect that it is possible to easily cope with data loss without increasing the load.
  • 1 is a block diagram showing an overall configuration of a wireless communication system according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the principal part structure of the gateway as a communication apparatus by 1st Embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the data complementation method in 1st Embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the data complementation method in 1st Embodiment of this invention. It is a figure for demonstrating the other complementation method of the data in 1st Embodiment of this invention. 5 is a timing chart for explaining the operation of the wireless communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a wireless communication system according to the first embodiment of the present invention.
  • a wireless communication system 1 according to the first embodiment includes a wireless device 11 (field device), a wireless router 12, backbone routers 13a and 13b, a system manager 14 (management device), and a gateway 15 (communication device).
  • the wireless communication system 1 can perform wireless communication by a TDMA (Time Division Multiple Access) system via the wireless network N1.
  • the wireless communication system 1 is constructed in, for example, a plant, a factory, or the like (hereinafter simply referred to as “plant” when collectively referred to).
  • the plant in which the wireless communication system 1 is constructed is provided with a wireless network N1, a backbone network N2, and a control network N3.
  • the wireless network N1 is a network managed by the system manager 14 realized by the wireless device 11, the wireless router 12, and the backbone routers 13a and 13b installed at the plant site.
  • the number of wireless devices, wireless routers, and backbone routers that form the wireless network N1 is arbitrary.
  • the backbone network N2 is a wired network serving as the backbone of the wireless communication system 1, and the backbone routers 13a and 13b, the system manager 14, and the gateway 15 are connected to the backbone network N2.
  • the control network N3 is a wired network positioned above the backbone network N2, and is connected to the gateway 15, the monitoring control device 16, and the terminal device 17.
  • the wireless device 11 is a field device (wireless field device) that is installed at a plant site and performs measurements and operations necessary for controlling an industrial process under the control of the monitoring control device 16.
  • the wireless device 11 includes, for example, a sensor device such as a flow meter and a temperature sensor, a valve device such as a flow control valve and an on-off valve, an actuator device such as a fan and a motor, and a camera for photographing a situation and an object in the plant.
  • Imaging devices such as video and video, acoustic devices such as microphones and speakers that collect abnormal sounds in the plant and generate alarm sounds, position detection devices that output position information of each device, and other devices.
  • the wireless device 11 performs a power saving operation (for example, an intermittent operation) using a battery as a power source, and can perform wireless communication by a TDMA method in conformity with ISA100.11a.
  • the sensor device 11 a that is the wireless device 11 that measures the flow rate and the valve device 11 b that is the wireless device 11 that performs the flow rate operation are illustrated one by one.
  • the sensor device 11a transmits flow rate measurement data at a constant time interval (for example, 1 second interval), and the valve device 11b is output from the monitoring control device 16 at a constant time interval (for example, 1 second interval).
  • the opening of the valve is manipulated.
  • Both the sensor device 11a and the valve device 11b are used for feedback control.
  • the wireless router 12 performs wireless communication conforming to ISA100.11a between the wireless device 11 and each of the backbone routers 13a and 13b, and data transmitted and received between the wireless device 11 and each of the backbone routers 13a and 13b.
  • the backbone routers 13a and 13b connect the wireless network N1 and the backbone network N2, and relay data transmitted and received between the wireless network N1 and the backbone network N2.
  • These backbone routers 13a and 13b can also perform wireless communication conforming to the wireless communication standard ISA100.11a.
  • the system manager 14 controls wireless communication performed via the wireless network N1. Specifically, communication resources (time slots and channels) are assigned to the wireless device 11, the wireless router 12, the backbone routers 13a and 13b, and the gateway 15 to perform wireless communication using TDMA via the wireless network N1. To do. The system manager 14 also performs processing for causing the wireless device 11, the wireless router 12, and the backbone routers 13a and 13b to enter the wireless network N1.
  • communication resources time slots and channels
  • the system manager 14 retransmits data according to the contents set by the terminal device 17 (details will be described later, but the contents indicating whether the wireless device 11 is for control or monitoring). It is controlled whether more time slots are allocated to the target wireless device 11 or not. Specifically, the system manager 14 allocates more time slots to the wireless device 11 that is set to be used for control.
  • Such control is performed by increasing the number of times data can be retransmitted via the wireless network N1 when a transmission error occurs, thereby reducing the variation in delay time and increasing the rate at which data loss occurs. This is to reduce. Since many time slots for data retransmission are not allocated to the monitoring field device, it is possible to suppress useless battery consumption caused by frequent data retransmission.
  • the gateway 15 connects the backbone network N2 and the control network N3, and relays various data transmitted and received between the wireless device 11, the system manager 14, and the like, and the monitoring control device 16 and the terminal device 17.
  • the backbone network N2 and the control network N3 can be connected to each other while maintaining security.
  • the gateway 15 sets the data transmitted from the wireless device 11 according to the content set by the terminal device 17 (content indicating whether the wireless device 11 is for control or monitoring) at a certain time interval. Switch whether to align with. For example, the measurement data transmitted from the sensor device 11a used for feedback control is aligned at a constant time interval (the time interval at which the sensor device 11a transmits measurement data), and the measurement data is deficient. In some cases, the missing measurement data is estimated and complemented. Such processing is performed to prevent malfunctions in feedback control by dealing with deficiencies and fluctuations in communication delay that occur when measurement data from the sensor device 11a is transmitted via the wireless network N1. It is to do.
  • the monitoring control device 16 monitors and manages the wireless device 11 and the like. Specifically, the monitoring control device 16 monitors the wireless device 11 and the like by collecting measurement data (for example, a flow rate value) from the wireless device 11 via the gateway 15. The monitoring control device 16 obtains a control amount (for example, valve opening of the valve device) of the wireless device 11 based on the collected measurement data, and sends control data indicating the control amount to the wireless device 11 via the gateway 15.
  • the valve device 11b is controlled by transmitting at regular time intervals. That is, the monitoring control device 16 controls various state quantities such as a flow rate in the industrial process by feedback control.
  • the terminal device 17 is operated by a plant operator, for example, and is used for monitoring and controlling the wireless device 11.
  • the terminal device 17 includes an input device such as a keyboard and a pointing device, and a display device such as a liquid crystal display device, and displays the monitoring result of the wireless device 11 obtained by the monitoring control device 16 on the display device.
  • the instruction input by the operator by operating the input device is output to the monitoring control device 16, and the monitoring control device 16 performs control based on the instruction.
  • the terminal device 17 is also used for performing various settings of the wireless communication system 1. Examples of settings performed by the terminal device 17 include the following. ⁇ Type of wireless device 11 ⁇ Measurement cycle of sensor device 11a ⁇ Delay time in gateway 15 ⁇ Maximum number of consecutive complements performed in gateway 15
  • the wireless device 11 is classified into a device used for feedback control (control field device) and a device used for monitoring imaging devices and acoustic devices (monitoring field device).
  • the type of the wireless device 11 indicates whether it is a field device for control or a field device for monitoring.
  • the sensor device 11a and the valve device 11b are set as control field devices.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of a gateway as a communication device according to the first embodiment of the present invention.
  • the gateway 15 includes a communication unit 21, a storage unit 22, a data extraction unit 23, a delay timer 24, a data supplement unit 25 (complement unit), a previous value storage unit 26, an alarm transmission unit 27, and a communication unit. 28.
  • the data extraction unit 23 and the delay timer 24 constitute a data alignment unit 29. Since the gateway 15 interconnects the backbone network N2 and the control network N3 as described above, a processing unit is provided for performing conversion processing of data exchanged between these networks. Is omitted.
  • the communication unit 21 is connected to the backbone network N2, receives data transmitted through the backbone network N2, and transmits data to be transmitted to the backbone network N2 to the backbone network N2.
  • the data transmitted through the backbone network N2 is, for example, measurement data from the sensor device 11a, and the data to be transmitted to the backbone network N2 is, for example, control data to be transmitted to the valve device 11b. .
  • the storage unit 22 includes, for example, a volatile or non-volatile memory, and temporarily stores data received by the communication unit 21 (for example, measurement data from the sensor device 11a).
  • a “transmission sequence number” indicating the transmission order and a “transmission time stamp” indicating the transmission time are added to the measurement data and the like from the sensor device 11a. Therefore, when there is no loss of measurement data or the like, the measurement data stored in the storage unit 22 is arranged in order of transmission sequence number (or order of transmission time).
  • the data extraction unit 23 that constitutes the data alignment unit 29 reads the data stored in the storage unit 22 using the time information output from the delay timer 24, and thereby stores the data stored in the storage unit 22 for a certain period of time. Alignment is performed at intervals (time intervals at which the sensor device 11a transmits measurement data). Specifically, the data extraction unit 23 determines whether or not data with a “transmission time stamp” indicating a time older than the time indicated by the time information output from the delay timer 24 is stored in the storage unit 22. Judging. When the data extraction unit 23 determines that such data is stored in the storage unit 22, the data extraction unit 23 reads out the data from the storage unit 22 and outputs the data to the data complementing unit 25, while being stored in the storage unit 22. If it is determined that it is not, empty data defined in advance is output to the data complementing unit 25.
  • the delay timer 24 that constitutes the data alignment unit 29 stores time information indicating a time delayed by a predetermined delay time ⁇ t from the actual time at a certain time interval (a time interval at which the sensor device 11a transmits measurement data). Is output to the data extraction unit 23.
  • This fixed time interval (the time interval at which the sensor device 11a transmits measurement data) is set in the delay timer 24 in advance.
  • the delay time ⁇ t set in the delay timer 24 is defined in consideration of the delay characteristics of the wireless network N1. For example, a longer delay time ⁇ t is set as the delay in the wireless network N1 increases, and conversely, a shorter delay time ⁇ t is set as the delay in the wireless network N1 decreases. The reason for using such a delay timer 24 is to enable the data extraction unit 23 to arrange data even when a communication delay fluctuates.
  • the data complementing unit 25 estimates and supplements the missing data using the data received before the missing data when the data output from the data extracting unit 23 is missing. Is stored in the previous value storage unit 26 and output to the communication unit 28. Specifically, the data complementing unit 25 determines the time of the data stored in the previous value storage unit 26 when empty data (data without “transmission sequence number”) is output from the data extraction unit 23. The amount of change with respect to is obtained, and the missing data is estimated using the amount of change.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining a data complementing method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a diagram showing basic complement processing performed in the gateway 15
  • FIG. 3B is a diagram showing complement processing performed in the gateway 15 when data loss occurs continuously.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents data values.
  • 3A and 3B for the sake of simplicity, it is assumed that there is no fluctuation in communication delay, and the gateway 15 receives data (data D1 to D4) at a constant time interval T.
  • the data complementing unit 25 of the gateway 15 reads the previous value (value V4 of the data D4) and the previous time value (value V3 of the data D3) stored in the previous value storage unit 26, and uses the following equation (1). Use to estimate the value V5 of the missing data D5.
  • V5 (V4 ⁇ V3) / T ⁇ T + V4 (1)
  • the change amount ⁇ between the data D3 and D4 is the data change amount immediately before the data loss (data D5 loss) occurs.
  • the data complementing unit 25 estimates and supplements the missing data basically by the same method as described with reference to FIG. 3A even if the data loss continues. . However, when data loss continues for a predetermined number of times N, the data complementing unit 25 stops complementing the missing data and maintains the previous value. For example, when the specified number N is set to “3” and three consecutive data D5 to D7 are lost as shown in FIG. 3B, the data complementing unit 25 sets the value of the third data D7. Is maintained at the value V6 (previous value) of the data D6.
  • the data complementing unit 25 controls the alarm transmitting unit 27 to transmit an alarm to the host device (the monitoring control device 16) via the communication unit 28.
  • V5 ⁇ ⁇ T + V4
  • V6 ⁇ ⁇ T + V5
  • V7 V6 (4)
  • the data values (values V5 and V6) estimated when data is continuously lost are monotonously increased or monotonically decreased by the change amount ⁇ .
  • the data complementing unit 25 estimates the current data so that the change amount ⁇ with respect to the previously estimated data is gradually reduced by using another complementing method described below. You may make it do.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining another data complementing method according to the first embodiment of the present invention.
  • the graph shown in FIG. 4 has time on the horizontal axis and data values on the vertical axis, as in the graph shown in FIG. 3B. Also in FIG. 4, for the sake of simplicity, it is assumed that there is no fluctuation in communication delay and the gateway 15 receives data (data D1 to D4) at a constant time interval T.
  • the data complementing unit 25 estimates the current data using the attenuation coefficient ⁇ (0 ⁇ ⁇ 1) so that the amount of change gradually decreases. Similar to the complementing method described with reference to FIGS. 3A and 3B, the data complementing unit 25 stops complementing the missing data and maintains the previous value when the missing data continues for the specified number of times N.
  • the values V5 to V7 of the data D5 to D7 estimated by the data complementing unit 25 are collectively expressed by the following equations (5) to (7).
  • V5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ T + V4 (5)
  • V6 ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ T + V5 (6)
  • V7 V6 (7)
  • the data complementing unit 25 stores the data in the previous value.
  • the information is stored in the unit 26 and output to the communication unit 28. That is, when the data output from the data extraction unit 23 is data read from the storage unit 22, the above-described complementing process in the data complementing unit 25 is omitted.
  • the previous value storage unit 26 stores two values, the previous value and the last time value of the data output from the data complementing unit 25 to the communication unit 28.
  • the data stored in the previous value storage unit 26 (the previous value and the previous time value) is updated each time new data is output from the data complementing unit 25 to the communication unit 28.
  • the alarm transmitting unit 27 transmits an alarm (an alarm indicating that data loss has continued for a specified number of times N) to the supervisory control device 16 that is a host device via the communication unit 28. .
  • the communication unit 28 is connected to the control network N3, receives data transmitted via the control network N3, and transmits data to be transmitted to the control network N3 to the control network N3.
  • the data transmitted through the control network N3 is, for example, control data to be transmitted to the valve device 11b, and the data to be transmitted to the control network N3 is, for example, data output from the data complementing unit 25. (Measurement data), an alarm output from the alarm transmitter 27, and the like.
  • FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the wireless communication system according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the measurement data D11 to D15 are sequentially transmitted from the sensor device 11a to the monitoring control device 16 at a constant time interval T.
  • the measurement data D11 to D15 sequentially transmitted from the sensor device 11a are input to the gateway 15 via the wireless network N1, the backbone router 13a (or the backbone router 13b), and the backbone network N2 in order, and the communication unit shown in FIG. 21 and is sequentially stored in the storage unit 22.
  • the measurement data D11 to D15 are transmitted from the sensor device 11a at a constant time interval T, but are received by the gateway 15 at a constant time interval T due to the delay generated in the wireless network N1.
  • the measurement data D ⁇ b> 14 is lost and not received by the gateway 15, so the measurement data D ⁇ b> 14 is not stored in the storage unit 22.
  • the gateway 15 performs an alignment operation for aligning the measurement data stored in the storage unit 22 at a certain time interval (a time interval T at which the sensor device 11a transmits the measurement data), and a complementary operation for complementing the missing measurement data. Is called.
  • FIG. 6 is a flowchart showing processing performed in the data extraction unit of the gateway in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing processing performed in the data complementing unit of the gateway in the first embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 6 is performed whenever time information is output from the delay timer 24 to the data extraction unit 23, and the flowchart shown in FIG. 7 is performed every time data is output from the data extraction unit 23 to the data complementing unit 25. To be done.
  • Step S11 a process of acquiring time information output from the delay timer 24 is first performed in the data extraction unit 23 (step S11).
  • step S12 a process of searching the storage unit 22 and determining whether data before the time indicated by the time information acquired in Step S11 is stored in the storage unit 22 is performed by the data extraction unit 23.
  • Step S12 it is determined whether or not there is measurement data with a “transmission time stamp” indicating a time older than the time indicated by the time information acquired in step S11.
  • step S11 When it is determined that the measurement data before the time indicated by the time information acquired in step S11 is stored in the storage unit 22 (when the determination result in step S12 is “YES”), the measurement data Is read out from the storage unit 22 in the data extraction unit 23 (step S13). And the process which outputs the read measurement data to the data complementation part 25 is performed in the data extraction part 23 (step S14), and a series of processes shown in FIG. 6 are complete
  • step S15 determines whether or not the time interval T has elapsed since the last reading of the measurement data from the storage unit 22 (step S15).
  • step S15 When it is determined that the above time interval T has elapsed (when the determination result of step S15 is “YES”), the data extraction unit 23 performs a process of outputting empty data to the data complementing unit 25 (step S15). S16), a series of processes shown in FIG. On the other hand, when it is determined that the time interval T has not elapsed (when the determination result of step S15 is “NO”), the process of step S16 is not performed and the series of steps shown in FIG. Processing ends.
  • step S21 When it is determined that the data from the data extraction unit 23 is not empty data (when the determination result of step S21 is “NO”), the data (measurement data) from the data extraction unit 23 is output to the communication unit 28. Processing to be performed is performed by the data complementing unit 25 (step S22). Next, the value of the counter (continuous complement count counter) indicating the number of times data complementation has been continuously performed is set to “0” (step S23), and the data (measurement data) from the data extraction unit 23 is set to the previous time. The processing to be stored in the value storage unit 26 is performed by the data complementing unit 25 (step S24).
  • the data complementing unit 25 determines whether or not the value of the continuous complement count counter is equal to or greater than the above-mentioned prescribed count N (step S25).
  • the value of the continuous complement count counter is set to “0” in the process of step S23. Since it is set, the determination result in step S25 is “NO”, and the series of processes shown in FIG. 7 ends.
  • step S21 when it is determined in the process of step S21 that the data from the data extraction unit 23 is empty data (when the determination result of step S21 is “YES”), it is stored in the previous value storage unit 26.
  • the data complementing unit 25 performs a process of reading the existing data (previous value and previous value) and estimating the missing measurement data (current value) (step S26). Specifically, the measurement data missing by the complementing method described with reference to FIGS. 3A and 3B or FIG. 4 is estimated.
  • step S27 a process of outputting the estimated measurement data to the communication unit 28 is performed by the data complementing unit 25 (step S27). Subsequently, a process of incrementing the continuous complement count counter (step S28) and storing the estimated data in the previous value storage unit 26 is performed by the data complementation unit 25 (step S24).
  • the data complementing unit 25 determines whether or not the value of the continuous complement count counter is equal to or greater than the above-mentioned prescribed count N (step S25).
  • the series of processes shown in FIG. when it is determined that the value of the continuous complement count counter is smaller than the specified count N (when the determination result of step S25 is “NO”), the series of processes shown in FIG.
  • the alarm transmission unit 27 is controlled to control the communication unit 28.
  • processing for transmitting an alarm to the host device is performed by the data complementing unit 25 (step S29), and the series of processing shown in FIG. 7 ends.
  • the measurement data D11 to D15 are output from the gateway 15 at a constant time interval T as shown in FIG.
  • the missing measurement data D14 is complemented by the gateway 15 and output as measurement data D14a.
  • the monitoring control device 16 receives the measurement data D11 to D13, D14a, and D15 at the same time interval T as the time interval T at which the measurement data D11 to D15 are output from the sensor device 11a.
  • the monitoring control device 16 When the measurement data D11 to D15 (including the complemented measurement data D14a) are received from the sensor device 11a, the monitoring control device 16 performs processing for calculating the operation amount of the valve device 11b using the measurement data D11 to D15. Is called. Then, control data indicating the calculated operation amount of the valve device 11b is sequentially transmitted from the monitoring control device 16 to the valve device 11b at a constant time interval T.
  • the control data transmitted from the monitoring control device 16 is received by the valve device 11b through the control network N3, the gateway 15, the backbone network N2, the backbone router 13a (or the backbone router 13b), and the wireless network N1 in this order. And operation which adjusts the opening degree of a valve based on control data from monitoring control device 16 is performed by valve equipment 11b.
  • the above feedback control is repeated, and the state quantity (for example, flow rate) in the industrial process is controlled.
  • the measurement data output from the sensor device 11a at a constant time interval T and transmitted via the wireless network N1 is aligned by the gateway 15, and the measurement data is not defective. If it occurs, the missing measurement data is estimated and complemented. For this reason, it is possible to easily cope with loss of measurement data and fluctuations in communication delay without increasing the load on the monitoring control device 16.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a main configuration of a wireless device used in the wireless communication system according to the second embodiment of the present invention.
  • the wireless device 11 illustrated in FIG. 8 is a valve device 11c (communication device) that performs flow rate manipulation.
  • valve device 11c communication device
  • FIG. 8 the same blocks as those shown in FIG.
  • the overall configuration of the wireless communication system in the second embodiment is the same as that of the wireless communication system shown in FIG.
  • the valve device 11c includes the antenna AT in addition to the storage unit 22, the data extraction unit 23, the delay timer 24, the data complementing unit 25, the previous value storage unit 26, and the alarm transmission unit 27 shown in FIG.
  • a wireless communication unit 31 and a valve operation unit 32 constitute a data alignment unit 29.
  • the antenna AT is connected to the radio communication unit 31 and transmits and receives radio signals.
  • the wireless communication unit 31 performs reception processing of a radio signal received by the antenna AT and transmission processing for a signal to be transmitted from the antenna AT.
  • the valve operating unit 32 operates the opening of a valve (not shown) based on the data output from the data complementing unit 25.
  • the valve device 11c having such a configuration performs data alignment and complementation in the same manner as the gateway 15 shown in FIG. Specifically, the valve device 11c transmits the control data output from the monitoring control device 16 and transmitted via the gateway 15, the wireless network N1, and the like at a certain time interval (the monitoring control device 16 transmits the control data). When the control data is missing, the missing control data is estimated and complemented. Since the process performed by the valve device 11c is basically the same process as the process performed by the gateway 15, detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the wireless communication system according to the second embodiment of the present invention.
  • the measurement data is transmitted from the sensor device 11a to the monitoring control device 16 at a constant time interval T, and the operation amount of the valve device 11c using the measurement data is measured. Is calculated by the monitoring control device 16. For this reason, as shown in FIG. 9, the control data D21 to D25 are sequentially transmitted from the monitoring control device 16 to the valve device 11c at a constant time interval T.
  • control data D21 to D25 sequentially transmitted from the monitoring control device 16 are transmitted to the valve device 11c via the control network N3, gateway 15, backbone network N2, backbone router 13a (or backbone router 13b), and wireless network N1 in this order. Received, received by the wireless communication unit 31 shown in FIG. 8 and sequentially stored in the storage unit 22.
  • control data D21 to D25 are transmitted from the monitoring control device 16 and the gateway 15 at a constant time interval T, the control data D21 to D25 are constant in the valve device 11c due to the delay generated in the wireless network N1. Not received at time interval T. In the example shown in FIG. 9, since the control data D24 is lost and not received by the valve device 11c, the control data D24 is not stored in the storage unit 22.
  • valve device 11c the same processing as that of the gateway 15 shown in FIG. 2 is performed. That is, the same processing as that described with reference to FIGS. 6 and 7 is performed.
  • the control data D21 to D25 are input to the valve operating unit 32 of the valve device 11c at regular time intervals T.
  • the missing control data D24 is complemented inside the valve device 11c and input to the valve operation unit 32. Accordingly, the valve is operated at the same time interval as the time interval at which the control data D21 to D25 are output from the monitoring control device 16 by the valve operating unit 32 provided in the valve device 11c.
  • the above feedback control is repeated, and the state quantity (for example, flow rate) in the industrial process is controlled.
  • the control data output from the monitoring control device 16 and the gateway 15 at a constant time interval T and transmitted via the wireless network N1 is aligned by the valve device 11c.
  • the missing control data is estimated and complemented. For this reason, it is possible to easily cope with loss of control data and fluctuations in communication delay without increasing the load on the monitoring control device 16 and the like.
  • the gateway 15 and the system manager 14 are provided as separate devices, but these may be provided as a single device.
  • the measurement data from the sensor device 11a is aligned and complemented by the gateway 15, but may be performed by the monitoring control device 16.
  • the wireless communication system that performs wireless communication conforming to ISA100.11a has been described as an example.
  • the present invention is also applicable to a wireless communication system that performs wireless communication conforming to WirelessHART (registered trademark). Can do.

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Abstract

　本発明の一態様の通信装置は、フィードバック制御に係るデータを一定の時間間隔で送信する他の通信装置から、無線ネットワークを介して受信した前記データを一時的に記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記データを前記一定の時間間隔で読み出して出力し、前記データを前記一定の時間間隔に整列させる整列部とを備える。

Description

通信装置及び無線通信システム
　本発明は、通信装置及び無線通信システムに関する。
　本願は、２０１３年１１月２０日に日本に出願された特願２０１３－２３９９１５に基づく優先権を主張し、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、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。このような分散制御システムは、有線によって通信を行うものが殆どであったが、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。
　無線通信は、有線通信と比べて通信エラーが発生する確率が高いため、送信したデータの欠損が生ずることがある。データの欠損が生じた場合には、欠損したデータの再送処理が行われるが、データの再送処理が繰り返されると、データの送信が開始されてから終了するまでに大きな遅延が生ずることがある。しかも、この再送処理に起因する遅延時間はデータの再送回数に依存するため、遅延時間は一定せずに大きく変動してしまう。このようなデータの欠損や遅延時間の変動が生ずると、プロセス制御に支障が生ずることが考えられる。
　以下の特許文献１には、無線通信において生ずるデータの欠損（パケットロス）を考慮して、安定したプラント制御を実現するネットワーク制御システムが開示されている。具体的に、以下の特許文献１に開示されたシステムは、パケットロスによってフィールド機器の一種であるアクチュエータがコントローラからの操作量を受信できない状況が発生しても、コントローラ側で操作量を補正することにより、プラントの状態を大きく乱すことなく安定したプラント制御を実現するようにしている。
　上述した分散制御システムでは、フィードバック制御によって工業プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）が制御されている。分散制御システムにおけるフィードバック制御とは、フィールド機器（測定器）で測定された状態量の測定信号（フィードバック信号）を制御装置が取得し、取得したフィードバック信号が目標値に一致するように制御装置がフィールド機器（操作器）を操作することによって、上記の各種状態量を制御する制御方式である。
　このようなフィードバック制御が行われる分散制御システムにおいて、フィールド機器（測定器）の測定結果を示すデータや、フィールド機器（操作器）に対する操作量を示すデータの欠損が生ずると、フィードバック制御に誤動作が生ずる虞がある。データの遅延時間の変動が生ずる場合には、フィードバック制御における無駄時間が大きくなってフィードバック制御に誤動作が生ずる虞がある。ここでの無駄時間とは、制御装置からフィールド機器（操作器）に操作信号が出力されてから、フィードバック信号にその影響が現れるまでの時間をいう。
　上述した特許文献１に開示された技術を用いれば、パケットロスが生じた場合であってもフィールド機器（アクチュエータ）の操作量が補正されるため、安定したプロセス制御を実現することは可能である。しかしながら、上述した特許文献１では、フィールド機器（アクチュエータ）の操作量を補正するために複雑な演算が必要になり、制御装置の負荷が増大する虞がある。
日本国特開２００９－１１０１８０号公報
　本発明の一態様は、制御装置の負荷を増大させることなく簡易にデータの欠損や通信遅延の変動に対応することが可能な通信装置及び無線通信システムを提供する。
　本発明の一態様の通信装置は、フィードバック制御に係るデータを一定の時間間隔で送信する他の通信装置から、無線ネットワークを介して受信した前記データを一時的に記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記データを前記一定の時間間隔で読み出して出力し、前記データを前記一定の時間間隔に整列させる整列部とを備えてよい。
　前記通信装置は、前記整列部により整列されたデータを受信する補完部であって、前記整列されたデータの欠損が生じている場合に、欠損したデータよりも前に受信したデータを用いて前記欠損したデータを推定して補完する補完部をさらに備えてよい。
　前記通信装置において、前記補完部は、前記データの欠損が生ずる直前に受信した前記データの時間に対する変化量を求め、前記変化量を用いて前記欠損したデータを推定してよい。
　前記通信装置において、前記補完部は、前記データの欠損が予め規定された回数連続した場合には、欠損したデータの補完を停止して、直前に補完したデータを維持してよい。
　前記通信装置は、上位装置に向けてアラームを送信するアラーム送信部をさらに備えてよい。前記補完部は、前記データの欠損が予め規定された回数連続した場合に、前記アラーム送信部にアラームを送信させてよい。
　前記通信装置において、前記補完部は、前記データの欠損が連続する場合には、直前に補完を行うために使用した前記変化量よりも小さな変化量を使用して、前記欠損したデータを補完してよい。
　前記通信装置において、前記他の通信装置は、前記フィードバック制御に必要な測定を行うフィールド機器であってよい。前記フィードバック制御に係るデータは、前記フィールド機器で測定された測定データであってよい。
　前記通信装置において、前記通信装置は、前記フィードバック制御に必要な操作を行うフィールド機器であってよい。前記他の通信装置から送信される前記フィードバック制御に係るデータとしての制御データを整列させてよい。
　本発明の一態様の無線通信システムは、フィードバック制御に係るデータを一定の時間間隔で送信し、無線ネットワークを介した無線通信が可能なフィールド機器と、前記フィールド機器が制御用途であるか否かの設定を行う設定装置と、前記フィールド機器と無線通信を行う通信装置とを備えてよい。前記通信装置は、前記フィールド機器から前記無線ネットワークを介して受信した前記データを一時的に記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記データを前記一定の時間間隔で読み出して出力し、前記データを前記一定の時間間隔に整列させる整列部とを備えてよい。前記通信装置は、前記設定装置の設定内容に応じて、前記フィールド機器から送信されてきたデータを整列させるか否かを切り替えてよい。
　前記無線通信システムは、前記設定装置によって前記制御用途であると設定された前記フィールド機器について、送信エラーが生じた場合における前記無線ネットワークを介したデータの再送可能回数を増加させる管理装置をさらに備えてよい。
　前記無線通信システムにおいて、前記通信装置は、前記整列部により整列されたデータを受信し、前記整列されたデータの欠損が生じている場合に、欠損したデータよりも前に受信したデータを用いて前記欠損したデータを推定して補完する補完部をさらに備えてよい。
　前記無線通信システムにおいて、前記補完部は、前記データの欠損が生ずる直前に受信した前記データの時間に対する変化量を求め、前記変化量を用いて前記欠損したデータを推定してよい。
　前記無線通信システムにおいて、前記補完部は、前記データの欠損が予め規定された回数連続した場合には、欠損したデータの補完を停止して、直前に補完したデータを維持してよい。
　前記無線通信システムにおいて、前記通信装置は、上位装置に向けてアラームを送信するアラーム送信部をさらに備えてよい。前記補完部は、前記データの欠損が予め規定された回数連続した場合に、前記アラーム送信部にアラームを送信させてよい。
　前記無線通信システムにおいて、前記補完部は、前記データの欠損が連続する場合には、直前に補間を行うために使用した前記変化量よりも小さな変化量を使用して、前記欠損したデータを補間してよい。
　本発明の一態様によれば、通信相手（工業プロセスのフィードバック制御に係るデータを一定の時間間隔で送信する通信相手）から無線ネットワークを介して送信されてきたデータを記憶部に一時的に記憶し、記憶部に記憶されたデータを整列部が読み出して通信相手がデータを送信する時間間隔に整列するようにしている。このため、制御装置の負荷を増大させることなく簡易に通信遅延の変動に対応することが可能であるという効果がある。
　整列部により整列されたデータの欠損が生じている場合に、欠損したデータよりも前に通信相手から受信したデータを用いて欠損したデータを推定して補完するようにしているため、制御装置の負荷を増大させることなく簡易にデータの欠損に対応することが可能であるという効果がある。
本発明の第１実施形態による無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による通信装置としてのゲートウェイの要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態におけるデータの補完方法を説明するための図である。 本発明の第１実施形態におけるデータの補完方法を説明するための図である。 本発明の第１実施形態におけるデータの他の補完方法を説明するための図である。 本発明の第１実施形態による無線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。 本発明の第１実施形態においてゲートウェイのデータ抽出部で行われる処理を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態においてゲートウェイのデータ補完部で行われる処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態による無線通信システムで用いられる無線デバイスの要部構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による無線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。
　以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態による通信装置及び無線通信システムについて詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
　〈無線通信システムの全体構成〉
　図１は、本発明の第１実施形態による無線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、本第１実施形態の無線通信システム１は、無線デバイス１１（フィールド機器）、無線ルータ１２、バックボーンルータ１３ａ，１３ｂ、システムマネージャ１４（管理装置）、ゲートウェイ１５（通信装置）、監視制御装置１６、及び端末装置１７（設定装置）を備えている。無線通信システム１は、無線ネットワークＮ１を介したＴＤＭＡ（Time DivisionMultiple Access：時分割多元接続）方式による無線通信が可能である。この無線通信システム１は、例えばプラントや工場等（以下、これらを総称する場合には、単に「プラント」という）に構築される。
　無線通信システム１が構築されるプラントには、無線ネットワークＮ１、バックボーンネットワークＮ２、及び制御ネットワークＮ３が設けられている。無線ネットワークＮ１は、プラントの現場に設置された無線デバイス１１、無線ルータ１２、及びバックボーンルータ１３ａ，１３ｂによって実現されて、システムマネージャ１４によって管理されるネットワークである。無線ネットワークＮ１を形成する無線デバイス、無線ルータ、及びバックボーンルータの数は任意である。
　バックボーンネットワークＮ２は、無線通信システム１の基幹となる有線ネットワークであり、バックボーンルータ１３ａ，１３ｂ、システムマネージャ１４、及びゲートウェイ１５が接続される。制御ネットワークＮ３は、バックボーンネットワークＮ２の上位に位置づけられる有線ネットワークであり、ゲートウェイ１５、監視制御装置１６、及び端末装置１７が接続される。
　無線デバイス１１は、プラントの現場に設置されて監視制御装置１６の制御の下で工業プロセスの制御に必要な測定や操作を行うフィールド機器（無線フィールド機器）である。具体的に、無線デバイス１１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、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発したりするマイクやスピーカ等の音響機器、各機器の位置情報を出力する位置検出機器、その他の機器である。この無線デバイス１１は、電池を電源として省電力動作（例えば、間欠動作）を行い、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したＴＤＭＡ方式による無線通信が可能である。
　本第１実施形態では、理解を容易にするために、制御すべき工業プロセスにおける状態量が流体の流量である場合を例に挙げて説明する。このため、図１においては、流量の測定を行う無線デバイス１１であるセンサ機器１１ａと、流量の操作を行う無線デバイス１１であるバルブ機器１１ｂとを１つずつ図示している。センサ機器１１ａは、流量の測定データを一定の時間間隔（例えば、１秒間隔）で送信し、バルブ機器１１ｂは、監視制御装置１６から一定の時間間隔（例えば、１秒間隔）で出力されてゲートウェイ１５を介して送信されてくる制御データに基づいてバルブの開度を操作する。これらセンサ機器１１ａ及びバルブ機器１１ｂは何れも、フィードバック制御に用いられる。
　無線ルータ１２は、無線デバイス１１とバックボーンルータ１３ａ及び１３ｂの各々との間でＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行い、無線デバイス１１とバックボーンルータ１３ａ及び１３ｂの各々との間で送受信されるデータを中継する。バックボーンルータ１３ａ，１３ｂは、無線ネットワークＮ１とバックボーンネットワークＮ２とを接続し、無線ネットワークＮ１とバックボーンネットワークＮ２との間で送受信されるデータの中継を行う。これらバックボーンルータ１３ａ，１３ｂも、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行うことが可能である。
　システムマネージャ１４は、無線ネットワークＮ１を介して行われる無線通信の制御を行う。具体的には、無線デバイス１１、無線ルータ１２、バックボーンルータ１３ａ，１３ｂ、及びゲートウェイ１５に対する通信リソース（タイムスロット及びチャネル）の割り当て制御を行って、無線ネットワークＮ１を介したＴＤＭＡによる無線通信を実現する。システムマネージャ１４は、無線ネットワークＮ１に対して無線デバイス１１、無線ルータ１２、及びバックボーンルータ１３ａ，１３ｂを参入させる処理も行う。
　システムマネージャ１４は、端末装置１７によって設定される内容（詳細は後述するが、無線デバイス１１が制御用であるのか、或いは監視用であるのかを示す内容）に応じて、データの再送のためのタイムスロットを対象となる無線デバイス１１により多く割り当てるか否かを制御する。具体的に、システムマネージャ１４は、制御用であると設定されている無線デバイス１１については上記のタイムスロットをより多く割り当てる。
　このような制御を行うのは、送信エラーが生じた場合における無線ネットワークＮ１を介したデータの再送可能回数を増加させることで、遅延時間の変動を小さくするとともに、データの欠損が発生する割合を低減するためである。監視用のフィールド機器については、データの再送のためのタイムスロットが多く割り当てられないため、データの再送が頻繁に行われることによって生ずる無駄な電池の消費を抑えることができる。
　ゲートウェイ１５は、バックボーンネットワークＮ２と制御ネットワークＮ３とを接続し、無線デバイス１１及びシステムマネージャ１４等と、監視制御装置１６及び端末装置１７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１５を設けることで、セキュリティを維持しつつ、バックボーンネットワークＮ２と制御ネットワークＮ３とを相互に接続することができる。
　ゲートウェイ１５は、端末装置１７によって設定される内容（無線デバイス１１が制御用であるのか、或いは監視用であるのかを示す内容）に応じて無線デバイス１１から送信されてくるデータを一定の時間間隔に整列させるか否かを切り替える。例えば、フィードバック制御に用いられるセンサ機器１１ａから送信されてくる測定データについては、一定の時間間隔（センサ機器１１ａが測定データを送信する時間間隔）に整列させるとともに、測定データに欠損が生じている場合には、欠損した測定データを推定して補完する処理を行う。このような処理を行うのは、センサ機器１１ａからの測定データが無線ネットワークＮ１を介して送信される際に生ずる欠損や通信遅延の変動に対応することにより、フィードバック制御に誤動作が生ずるのを防止するためである。
　監視制御装置１６は、無線デバイス１１等の監視及び管理を行う。具体的に、監視制御装置１６は、ゲートウェイ１５を介して無線デバイス１１から測定データ（例えば、流量値）を収集することによって無線デバイス１１等の監視を行う。監視制御装置１６は、収集した測定データに基づいて無線デバイス１１の制御量（例えば、バルブ機器の弁開度）を求め、この制御量を示す制御データを、ゲートウェイ１５を介して無線デバイス１１に一定の時間間隔で送信することによってバルブ機器１１ｂを制御する。つまり、監視制御装置１６は、フィードバック制御によって工業プロセスにおける流量等の各種の状態量を制御する。
　端末装置１７は、例えばプラントの運転員によって操作され、無線デバイス１１の監視及び制御を行うために用いられる。具体的に、端末装置１７は、キーボードやポインティングデバイス等の入力装置、液晶表示装置等の表示装置を備えており、監視制御装置１６で得られた無線デバイス１１の監視結果を表示装置に表示して運転員に提供するとともに、運転員が入力装置を操作して入力した指示を監視制御装置１６に出力して、その指示に基づいた制御を監視制御装置１６に行わせる。
　端末装置１７は、無線通信システム１の各種設定を行うためにも用いられる。端末装置１７によって行われる設定としては、例えば以下のものが挙げられる。
　　・無線デバイス１１の種別
　　・センサ機器１１ａの測定周期
　　・ゲートウェイ１５における遅延時間
　　・ゲートウェイ１５で行われる補完の最大連続数
　無線デバイス１１は、フィードバック制御に用いられるもの（制御用のフィールド機器）と、撮像機器や音響機器等の監視用に用いられるもの（監視用のフィールド機器）とに区分される。上記の無線デバイス１１の種別とは、制御用のフィールド機器であるのか、或いは監視用のフィールド機器であるのかを示すものである。本第１実施形態では、説明を簡単にするために、センサ機器１１ａ及びバルブ機器１１ｂは、制御用のフィールド機器として設定されているものとする。
　〈ゲートウェイの構成〉
　図２は、本発明の第１実施形態による通信装置としてのゲートウェイの要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、ゲートウェイ１５は、通信部２１、記憶部２２、データ抽出部２３、遅延タイマ２４、データ補完部２５（補完部）、前回値記憶部２６、アラーム送信部２７、及び通信部２８を備える。データ抽出部２３及び遅延タイマ２４は、データ整列部２９を構成する。ゲートウェイ１５は、前述の通りバックボーンネットワークＮ２と制御ネットワークＮ３とを相互に接続するものであるため、これらのネットワーク間で授受されるデータの変換処理を行う処理部が設けられるが、図２では図示を省略している。
　通信部２１は、バックボーンネットワークＮ２に接続され、バックボーンネットワークＮ２を介して送信されてくるデータを受信するとともに、バックボーンネッワークＮ２に送信すべきデータをバックボーンネッワークＮ２に送信する。上記のバックボーンネットワークＮ２を介して送信されてくるデータは、例えばセンサ機器１１ａからの測定データであり、上記のバックボーンネッワークＮ２に送信すべきデータは、例えばバルブ機器１１ｂへ送信すべき制御データである。
　記憶部２２は、例えば揮発性又は不揮発性のメモリを備えており、通信部２１で受信したデータ（例えば、センサ機器１１ａからの測定データ）を一時的に記憶する。センサ機器１１ａからの測定データ等には、送信順番を示す「送信シーケンス番号」と送信時刻を示す「送信タイムスタンプ」とが付加されている。従って、測定データ等の欠損が生じていない場合には、記憶部２２に記憶される測定データは、送信シーケンス番号順（或いは送信時刻順）に並んだものとなる。
　データ整列部２９を構成するデータ抽出部２３は、遅延タイマ２４から出力される時刻情報を用いて記憶部２２に記憶されたデータを読み出すことにより、記憶部２２に記憶されたデータを一定の時間間隔（センサ機器１１ａが測定データを送信する時間間隔）に整列させる。具体的に、データ抽出部２３は、遅延タイマ２４から出力される時刻情報で示される時刻よりも古い時刻を示す「送信タイムスタンプ」が付されたデータが記憶部２２に記憶されているか否かを判断する。そして、データ抽出部２３は、そのようなデータが記憶部２２に記憶されていると判断した場合には、記憶部２２から読み出してデータ補完部２５に出力する一方で、記憶部２２に記憶されていないと判断した場合には、予め規定された空のデータをデータ補完部２５に出力する。
　データ整列部２９を構成する遅延タイマ２４は、実際の時刻から予め規定された遅延時間Δｔだけ遅延した時刻を示す時刻情報を、一定の時間間隔（センサ機器１１ａが測定データを送信する時間間隔）でデータ抽出部２３に出力する。この一定の時間間隔（センサ機器１１ａが測定データを送信する時間間隔）は、予め遅延タイマ２４に設定される。遅延タイマ２４に設定される遅延時間Δｔは、無線ネットワークＮ１の遅延特性を考慮して規定される。例えば、無線ネットワークＮ１での遅延が大きくなるほど長い遅延時間Δｔが設定され、逆に無線ネットワークＮ１での遅延が小さくなるほど短い遅延時間Δｔが設定される。このような遅延タイマ２４を用いるのは、通信遅延の変動が生じた場合であっても、データ抽出部２３がデータを整列できるようにするためである。
　データ補完部２５は、データ抽出部２３から出力されるデータの欠損が生じている場合に、欠損したデータよりも前に受信したデータを用いて欠損したデータを推定して補完し、補完したデータを前回値記憶部２６に記憶させるとともに通信部２８に出力する。具体的に、データ補完部２５は、データ抽出部２３からの空データ（「送信シーケンス番号」が付されていないデータ）が出力された場合に、前回値記憶部２６に記憶されたデータの時間に対する変化量を求め、その変化量を用いて欠損したデータを推定する。
　図３Ａ及び３Ｂは、本発明の第１実施形態におけるデータの補完方法を説明するための図である。図３Ａは、ゲートウェイ１５で行われる基本的な補完処理を示す図であり、図３Ｂはデータの欠損が連続して生じた場合にゲートウェイ１５行われる補完処理を示す図である。図３Ａ及び３Ｂに示すグラフは横軸に時間をとり、縦軸にデータの値をとってある。図３Ａ及び３Ｂでは、説明を簡単にするために、通信遅延の変動が生じておらず、ゲートウェイ１５では一定の時間間隔Ｔでデータ（データＤ１～Ｄ４）が受信されるとする。
　図３Ａに示す通り、時刻ｔ１～ｔ４においてデータＤ１～Ｄ４がそれぞれ受信された後の時刻ｔ５においてデータＤ５の欠損が生じたとする。ゲートウェイ１５のデータ補完部２５は、前回値記憶部２６に記憶されている前回値（データＤ４の値Ｖ４）と前々回値（データＤ３の値Ｖ３）とを読み出し、以下に示す式（１）を用いて欠損したデータＤ５の値Ｖ５を推定する。
　　Ｖ５＝（Ｖ４－Ｖ３）／Ｔ×Ｔ＋Ｖ４　（１）
　このように、データ補完部２５は、前回値記憶部２６に記憶されたデータＤ３とＤ４との変化量θ（θ＝（Ｖ４－Ｖ３）／Ｔ）を求め、この変化量θを用いて欠損したデータを推定する。上記データＤ３とＤ４との変化量θは、データの欠損（データＤ５の欠損）が生ずる直前におけるデータの変化量である。
　図３Ｂに示す通り、データ補完部２５は、データの欠損が連続する場合であっても、基本的には図３Ａを用いて説明した方法と同様の方法で欠損したデータを推定して補完する。但し、データ補完部２５は、データの欠損が予め定められた規定回数Ｎだけ連続した場合には、欠損したデータの補完を停止して前回値を維持する。例えば、上記の規定回数Ｎが「３」に設定されており、図３Ｂに示す通り連続する３つのデータＤ５～Ｄ７が欠損した場合には、データ補完部２５は、３番目のデータＤ７の値をデータＤ６の値Ｖ６（前回値）に維持する。
　このような処理を行うのは、データの補完を連続して行うと実際のデータの値からのずれが大きくなると考えられることから、安全を考慮してデータの連続した補完を制限したものである。データ補完部２５は、データの欠損が規定回数Ｎだけ連続した場合には、アラーム送信部２７を制御して、通信部２８を介して、上位装置（監視制御装置１６）にアラームを送信させる。
　図３Ｂに示す通り、連続してデータＤ５～Ｄ７が欠損した場合に、データ補完部２５で推定されるデータＤ５～Ｄ７の値Ｖ５～Ｖ７をまとめると以下の式（２）～（４）で表される。
　　Ｖ５＝θ×Ｔ＋Ｖ４　（２）
　　Ｖ６＝θ×Ｔ＋Ｖ５　（３）
　　Ｖ７＝Ｖ６　（４）
　上記の式（２）～（４）を参照すると、データが連続して欠損した場合に推定されるデータの値（値Ｖ５，Ｖ６）は変化量θずつ単調増加又は単調減少するものとなる。このような補完を行うと、推定されたデータの値（値Ｖ５，Ｖ６）と実際のデータの値とのずれが大きくなる場合が考えられる。このため、データ補完部２５は、データの欠損が連続する場合には、以下で説明する他の補完方法を用いて前回推定したデータに対する変化量θが徐々に小さくなるように今回のデータを推定するようにしても良い。
　図４は、本発明の第１実施形態におけるデータの他の補完方法を説明するための図である。図４に示すグラフは、図３Ｂに示すグラフと同様に、横軸に時間をとり、縦軸にデータの値をとってある。図４においても、説明を簡単にするために、通信遅延の変動が生じておらず、ゲートウェイ１５では一定の時間間隔Ｔでデータ（データＤ１～Ｄ４）が受信されるとする。
　図４に示す通り、データ補完部２５は、減衰係数α（０＜α＜１）を用いて、変化量が徐々に小さくなるように今回のデータを推定する。データ補完部２５は、図３Ａ及び３Ｂを用いて説明した補完方法と同様に、データの欠損が規定回数Ｎだけ連続した場合には、欠損したデータの補完を停止して前回値を維持する。図４に示す補完方法を用いた場合に、データ補完部２５で推定されるデータＤ５～Ｄ７の値Ｖ５～Ｖ７をまとめると以下の式（５）～（７）で表される。
　　Ｖ５＝α×θ×Ｔ＋Ｖ４　（５）
　　Ｖ６＝α２×θ×Ｔ＋Ｖ５　（６）
　　Ｖ７＝Ｖ６　（７）
　データ補完部２５は、データ抽出部２３から出力されるデータが記憶部２２から読み出されたデータ（「送信シーケンス番号」等が付されたデータ）である場合には、そのデータを前回値記憶部２６に記憶させるとともに通信部２８に出力する。つまり、データ抽出部２３から出力されるデータが記憶部２２から読み出されたデータである場合には、データ補完部２５での上述した補完の処理は省略される。
　前回値記憶部２６は、データ補完部２５から通信部２８に出力されたデータの前回値と前々回値との２つを記憶する。前回値記憶部２６に記憶されるデータ（前回値、及び前々回値）は、データ補完部２５から通信部２８に新たなデータが出力される度に更新される。アラーム送信部２７は、データ補完部２５の制御により、通信部２８を介して、上位装置である監視制御装置１６にアラーム（データの欠損が規定回数Ｎだけ連続した旨を示すアラーム）を送信する。
　通信部２８は、制御ネットワークＮ３に接続され、制御ネットワークＮ３を介して送信されてくるデータを受信するとともに、制御ネットワークＮ３に送信すべきデータを制御ネットワークＮ３に送信する。上記の制御ネットワークＮ３を介して送信されてくるデータは、例えばバルブ機器１１ｂへ送信すべき制御データであり、上記の制御ネットワークＮ３に送信すべきデータは、例えばデータ補完部２５から出力されるデータ（測定データ）やアラーム送信部２７から出力されるアラーム等である。
　〈無線通信システムの動作〉
　次に、上記構成における無線通信システム１で行われるフィードバック制御の動作について説明する。図５は、本発明の第１実施形態による無線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。図５に示す通り、センサ機器１１ａからは監視制御装置１６に向けて一定の時間間隔Ｔで測定データＤ１１～Ｄ１５が順次送信される。
　センサ機器１１ａから順次送信された測定データＤ１１～Ｄ１５は、無線ネットワークＮ１、バックボーンルータ１３ａ（或いは、バックボーンルータ１３ｂ）、及びバックボーンネットワークＮ２を順に介してゲートウェイ１５に入力され、図２に示す通信部２１で受信されて記憶部２２に順次記憶される。図５に示す例では、測定データＤ１１～Ｄ１５は、センサ機器１１ａから一定の時間間隔Ｔで送信されてはいるものの、無線ネットワークＮ１で生ずる遅延によって、ゲートウェイ１５では一定の時間間隔Ｔで受信されてはいない。図５に示す例では、測定データＤ１４は欠損してしまいゲートウェイ１５では受信されていないため、測定データＤ１４は記憶部２２には記憶されない。
　ゲートウェイ１５では、記憶部２２に記憶された測定データを一定の時間間隔（センサ機器１１ａが測定データを送信する時間間隔Ｔ）に整列させる整列動作、及び欠損した測定データを補完する補完動作が行われる。図６は、本発明の第１実施形態においてゲートウェイのデータ抽出部で行われる処理を示すフローチャートである。図７は、本発明の第１実施形態においてゲートウェイのデータ補完部で行われる処理を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、遅延タイマ２４からデータ抽出部２３に時刻情報が出力される度に行われ、図７に示すフローチャートは、データ抽出部２３からデータ補完部２５にデータが出力される度に行われる。
　図６に示すフローチャートの処理が開始されると、まず遅延タイマ２４から出力される時刻情報を取得する処理がデータ抽出部２３で行われる（ステップＳ１１）。次に、記憶部２２を検索して、ステップＳ１１で取得した時刻情報で示される時刻よりも前のデータが記憶部２２に記憶されているか否かを判断する処理がデータ抽出部２３で行われる（ステップＳ１２）。具体的には、ステップＳ１１で取得した時刻情報で示される時刻よりも古い時刻を示す「送信タイムスタンプ」が付された測定データの有無が判断される。
　ステップＳ１１で取得した時刻情報で示される時刻よりも前の測定データが記憶部２２に記憶されていると判断された場合（ステップＳ１２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、その測定データを記憶部２２から読み出す処理がデータ抽出部２３で行われる（ステップＳ１３）。そして、読み出した測定データをデータ補完部２５に出力する処理がデータ抽出部２３で行われ（ステップＳ１４）、図６に示す一連の処理が終了する。図６に示すフローチャートは、遅延タイマ２４からデータ抽出部２３に時刻情報が出力される度に行われるため、データ抽出部２３に読み出されてデータ補完部２５に出力された測定データは、一定の時間間隔（センサ機器１１ａが測定データを送信する時間間隔Ｔ）で整列されたものとなる。
　これに対し、ステップＳ１１で取得した時刻情報で示される時刻よりも前の測定データが記憶部２２に記憶されていないと判断された場合（ステップＳ１２の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、記憶部２２からの測定データの読み出しを前回行ってから、時間間隔Ｔが経過したか否かがデータ抽出部２３で判断される（ステップＳ１５）。
　上記の時間間隔Ｔが経過したと判断した場合（ステップＳ１５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、空のデータをデータ補完部２５に出力する処理がデータ抽出部２３で行われ（ステップＳ１６）、図６に示す一連の処理が終了する。これに対し、上記の時間間隔Ｔが経過していないと判断された場合（ステップＳ１５の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１６の処理は行われずに、図６に示す一連の処理が終了する。
　上述したステップＳ１４の処理によってデータ抽出部２３からデータ補完部２５に測定データが出力され、或いは上述したステップＳ１６の処理によってデータ抽出部２３からデータ補完部２５に空のデータが出力されると図７に示すフローチャートの処理が開始される。図７に示すフローチャートの処理が開始されると、まずデータ抽出部２３から出力されたデータが空のデータであるか否かがデータ補完部２５で判断される（ステップＳ２１）。
　データ抽出部２３からのデータが空のデータではないと判断した場合（ステップＳ２１の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、データ抽出部２３からのデータ（測定データ）を通信部２８に出力する処理がデータ補完部２５で行われる（ステップＳ２２）。次に、データの補完が連続して行われた回数を示すカウンタ（連続補完回数カウンタ）の値を「０」に設定し（ステップＳ２３）、データ抽出部２３からのデータ（測定データ）を前回値記憶部２６に記憶させる処理がデータ補完部２５で行われる（ステップＳ２４）。
　続いて、連続補完回数カウンタの値が、前述した規定回数Ｎ以上であるか否かかがデータ補完部２５で判断される（ステップＳ２５）。データ抽出部２３からのデータが空のデータではないと判断した場合（ステップＳ２１の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ２３の処理にて連続補完回数カウンタの値が「０」に設定されているため、ステップＳ２５の判断結果は「ＮＯ」になり、図７に示す一連の処理が終了する。
　他方、ステップＳ２１の処理にて、データ抽出部２３からのデータが空のデータであると判断した場合（ステップＳ２１の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、前回値記憶部２６に記憶されているデータ（前回値及び前々回値）を読み出し、欠損した測定データ（今回値）を推定する処理がデータ補完部２５で行われる（ステップＳ２６）。具体的には、図３Ａ及び３Ｂ又は図４を用いて説明した補完方法で欠損した測定データが推定される。
　次に、推定された測定データを通信部２８に出力する処理がデータ補完部２５で行われる（ステップＳ２７）。続いて、連続補完回数カウンタをインクリメントし（ステップＳ２８）、推定したデータを前回値記憶部２６に記憶させる処理がデータ補完部２５で行われる（ステップＳ２４）。
　続いて、連続補完回数カウンタの値が、前述した規定回数Ｎ以上であるか否かかがデータ補完部２５で判断される（ステップＳ２５）。連続補完回数カウンタの値が規定回数Ｎよりも小さいと判断した場合（ステップＳ２５の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、図７に示す一連の処理が終了する。これに対し、連続補完回数カウンタの値が規定回数Ｎ以上であると判断した場合（ステップＳ２５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、アラーム送信部２７を制御して、通信部２８を介して、上位装置（監視制御装置１６）にアラームを送信させる処理がデータ補完部２５で行われ（ステップＳ２９）、図７に示す一連の処理が終了する。
　以上の処理が行われることによって、図５に示す通り、ゲートウェイ１５からは一定の時間間隔Ｔで測定データＤ１１～Ｄ１５が出力される。欠損した測定データＤ１４は、ゲートウェイ１５で補完されて測定データＤ１４ａとして出力される。従って、監視制御装置１６では、センサ機器１１ａから測定データＤ１１～Ｄ１５が出力される時間間隔Ｔと同じ時間間隔で、測定データＤ１１～Ｄ１３，Ｄ１４ａ，及びＤ１５が受信されることとなる。
　センサ機器１１ａからの測定データＤ１１～Ｄ１５（補完された測定データＤ１４ａを含む）を受信すると、それら測定データＤ１１～Ｄ１５を用いてバルブ機器１１ｂの操作量を算出する処理が監視制御装置１６で行われる。そして、算出されたバルブ機器１１ｂの操作量を示す制御データが、監視制御装置１６から一定の時間間隔Ｔでバルブ機器１１ｂに向けて順次送信される。
　監視制御装置１６から送信された制御データは、制御ネットワークＮ３、ゲートウェイ１５、バックボーンネットワークＮ２、バックボーンルータ１３ａ（或いは、バックボーンルータ１３ｂ）、及び無線ネットワークＮ１を順に介してバルブ機器１１ｂに受信される。そして、監視制御装置１６からの制御データに基づいてバルブの開度を調整する操作がバルブ機器１１ｂで行われる。以上のフィードバック制御が繰り返され、工業プロセスにおける状態量（例えば、流量）の制御が行われる。
　以上の通り、本第１実施形態では、センサ機器１１ａから一定の時間間隔Ｔで出力されて無線ネットワークＮ１を介して送信されてきた測定データを、ゲートウェイ１５で整列させるとともに、測定データに欠損が生じている場合には、欠損した測定データを推定して補完するようにしている。このため、監視制御装置１６の負荷を増大させることなく簡易に測定データの欠損や通信遅延の変動に対応することが可能である。
〔第２実施形態〕
　図８は、本発明の第２実施形態による無線通信システムで用いられる無線デバイスの要部構成を示すブロック図である。図８に示す無線デバイス１１は、流量の操作を行うバルブ機器１１ｃ（通信装置）である。図８においては、図２に示したブロックと同様のブロックについては同一の符号を付してある。本第２実施形態における無線通信システムの全体構成は、図１に示す無線通信システムと同様である。
　図８に示す通り、バルブ機器１１ｃは、図２に示す記憶部２２、データ抽出部２３、遅延タイマ２４、データ補完部２５、前回値記憶部２６、及びアラーム送信部２７に加えて、アンテナＡＴ、無線通信部３１、及びバルブ操作部３２を備える。データ抽出部２３及び遅延タイマ２４は、データ整列部２９を構成する。アンテナＡＴは、無線通信部３１に接続されており、無線信号の送受信を行う。無線通信部３１は、アンテナＡＴで受信された無線信号の受信処理を行うとともに、アンテナＡＴから送信させるべき信号に対する送信処理を行う。バルブ操作部３２は、データ補完部２５から出力されるデータに基づいてバルブ（図示省略）の開度を操作する。
　このような構成のバルブ機器１１ｃは、図２に示すゲートウェイ１５と同様に、データの整列及び補完を行う。具体的に、バルブ機器１１ｃは、監視制御装置１６から出力されてゲートウェイ１５及び無線ネットワークＮ１等を介して送信されてくる制御データを、一定の時間間隔（監視制御装置１６が制御データを送信する時間間隔）に整列させるとともに、制御データに欠損が生じている場合には、欠損した制御データを推定して補完する処理を行う。バルブ機器１１ｃで行われる処理は、基本的にはゲートウェイ１５で行われる処理と同様の処理であるため、詳細な説明は省略する。
　次に、本第２実施形態の無線通信システムで行われるフィードバック制御の動作について説明する。図９は、本発明の第２実施形態による無線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。本第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、センサ機器１１ａから監視制御装置１６に向けて一定の時間間隔Ｔで測定データが送信され、測定データを用いたバルブ機器１１ｃの操作量の算出が監視制御装置１６で行われている。このため、図９に示す通り、監視制御装置１６からはバルブ機器１１ｃに向けて一定の時間間隔Ｔで制御データＤ２１～Ｄ２５が順次送信される。
　監視制御装置１６から順次送信された制御データＤ２１～Ｄ２５は、制御ネットワークＮ３、ゲートウェイ１５、バックボーンネットワークＮ２、バックボーンルータ１３ａ（或いは、バックボーンルータ１３ｂ）、及び無線ネットワークＮ１を順に介してバルブ機器１１ｃで受信され、図８に示す無線通信部３１で受信処理されて記憶部２２に順次記憶される。
　但し、図９に示す通り、制御データＤ２１～Ｄ２５は、監視制御装置１６及びゲートウェイ１５から一定の時間間隔Ｔで送信されてはいるものの、無線ネットワークＮ１で生ずる遅延によって、バルブ機器１１ｃでは一定の時間間隔Ｔで受信されてはいない。図９に示す例では、制御データＤ２４は欠損してしまいバルブ機器１１ｃでは受信されていないため、制御データＤ２４は記憶部２２には記憶されない。
　バルブ機器１１ｃでは、図２に示すゲートウェイ１５と同様の処理が行われる。つまり、図６及び図７を用いて説明した動作と同様の処理が行われる。このため、図９に示す通り、バルブ機器１１ｃのバルブ操作部３２には、一定の時間間隔Ｔで制御データＤ２１～Ｄ２５が入力される。欠損した制御データＤ２４は、バルブ機器１１ｃの内部で補完されてバルブ操作部３２に入力される。従って、バルブ機器１１ｃが備えるバルブ操作部３２によって、バルブは監視制御装置１６から制御データＤ２１～Ｄ２５が出力される時間間隔と同じ時間間隔で操作されることとなる。以上のフィードバック制御が繰り返され、工業プロセスにおける状態量（例えば、流量）の制御が行われる。
　以上の通り、本第２実施形態では、監視制御装置１６及びゲートウェイ１５から一定の時間間隔Ｔで出力されて無線ネットワークＮ１を介して送信されてきた制御データを、バルブ機器１１ｃで整列させるとともに、制御データに欠損が生じている場合には、欠損した制御データを推定して補完するようにしている。このため、監視制御装置１６等の負荷を増大させることなく簡易に制御データの欠損や通信遅延の変動に対応することが可能である。
　以上、本発明のいくつかの実施形態による通信装置及び無線通信システム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、ゲートウェイ１５とシステムマネージャ１４とが別々の装置として設けられていたが、これらは１つの装置として設けられていても良い。また、上述した第１実施形態では、センサ機器１１ａからの測定データの整列及び補完をゲートウェイ１５で行うようにしていたが、監視制御装置１６で行うようにしても良い。
　上記実施形態では、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う無線通信システムを例に挙げて説明したが、本発明はＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）に準拠した無線通信を行う無線通信システムにも適用することができる。

Claims (15)

  1. 　フィードバック制御に係るデータを一定の時間間隔で送信する他の通信装置から、無線ネットワークを介して受信した前記データを一時的に記憶する記憶部と、
    　前記記憶部に記憶された前記データを前記一定の時間間隔で読み出して出力し、前記データを前記一定の時間間隔に整列させる整列部と
    　を備える、通信装置。
  2. 　前記整列部により整列されたデータを受信する補完部であって、前記整列されたデータの欠損が生じている場合に、欠損したデータよりも前に受信したデータを用いて前記欠損したデータを推定して補完する補完部をさらに備える、請求項１記載の通信装置。
  3. 　前記補完部は、前記データの欠損が生ずる直前に受信した前記データの時間に対する変化量を求め、前記変化量を用いて前記欠損したデータを推定する、請求項２記載の通信装置。
  4. 　前記補完部は、前記データの欠損が予め規定された回数連続した場合には、欠損したデータの補完を停止して、直前に補完したデータを維持する、請求項２記載の通信装置。
  5. 　上位装置に向けてアラームを送信するアラーム送信部をさらに備えており、
    　前記補完部は、前記データの欠損が予め規定された回数連続した場合に、前記アラーム送信部にアラームを送信させる、
    　請求項２記載の通信装置。
  6. 　前記補完部は、前記データの欠損が連続する場合には、直前に補完を行うために使用した前記変化量よりも小さな変化量を使用して、前記欠損したデータを補完する、請求項３記載の通信装置。
  7. 　前記他の通信装置は、前記フィードバック制御に必要な測定を行うフィールド機器であり、
    　前記フィードバック制御に係るデータは、前記フィールド機器で測定された測定データである、
    　請求項１記載の通信装置。
  8. 　前記通信装置は、前記フィードバック制御に必要な操作を行うフィールド機器であり、前記他の通信装置から送信される前記フィードバック制御に係るデータとしての制御データを整列させる、請求項１記載の通信装置。
  9. 　フィードバック制御に係るデータを一定の時間間隔で送信し、無線ネットワークを介した無線通信が可能なフィールド機器と、
    　前記フィールド機器が制御用途であるか否かの設定を行う設定装置と、
    　前記フィールド機器から前記無線ネットワークを介して受信した前記データを一時的に記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記データを前記一定の時間間隔で読み出して出力し、前記データを前記一定の時間間隔に整列させる整列部とを備えており、前記設定装置の設定内容に応じて、前記フィールド機器から送信されてきたデータを整列させるか否かを切り替える、前記フィールド機器と無線通信を行う通信装置と
    を備える、無線通信システム。
  10. 　前記設定装置によって前記制御用途であると設定された前記フィールド機器について、送信エラーが生じた場合における前記無線ネットワークを介したデータの再送可能回数を増加させる管理装置をさらに備える、請求項９記載の無線通信システム。
  11. 　前記通信装置は、前記整列部により整列されたデータを受信し、前記整列されたデータの欠損が生じている場合に、欠損したデータよりも前に受信したデータを用いて前記欠損したデータを推定して補完する補完部をさらに備える、請求項９記載の無線通信システム。
  12. 　前記補完部は、前記データの欠損が生ずる直前に受信した前記データの時間に対する変化量を求め、前記変化量を用いて前記欠損したデータを推定する、請求項１１記載の無線通信システム。
  13. 　前記補完部は、前記データの欠損が予め規定された回数連続した場合には、欠損したデータの補完を停止して、直前に補完したデータを維持する、請求項１１記載の無線通信システム。
  14. 　前記通信装置は、上位装置に向けてアラームを送信するアラーム送信部をさらに備えており、
    　前記補完部は、前記データの欠損が予め規定された回数連続した場合に、前記アラーム送信部にアラームを送信させる、
    　請求項１１記載の無線通信システム。
  15. 　前記補完部は、前記データの欠損が連続する場合には、直前に補間を行うために使用した前記変化量よりも小さな変化量を使用して、前記欠損したデータを補間する、請求項１２記載の無線通信システム。
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