WO2015141534A1 - 機器アダプタ、機器システム、及び起動制御方法 - Google Patents

機器アダプタ、機器システム、及び起動制御方法 Download PDF

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WO2015141534A1
WO2015141534A1 PCT/JP2015/057109 JP2015057109W WO2015141534A1 WO 2015141534 A1 WO2015141534 A1 WO 2015141534A1 JP 2015057109 W JP2015057109 W JP 2015057109W WO 2015141534 A1 WO2015141534 A1 WO 2015141534A1
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WO
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activation control
field
field devices
unit
control unit
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PCT/JP2015/057109
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米澤 正明
望月 聡
直之 藤本
稔 翠川
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横河電機株式会社
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Publication date
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    • H04W52/0261Power saving arrangements in terminal devices managing power supply demand, e.g. depending on battery level
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L67/30Profiles
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    • HELECTRICITY
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    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a device adapter, a device system, and a startup control method.
  • DCS Distributed Control
  • field devices measuring instruments, operating devices
  • control devices that control these devices are connected via communication means.
  • System distributed control systems
  • Most field devices constituting such a distributed control system perform wired communication, but in recent years, wireless communication conforming to industrial wireless communication standards such as ISA100.11a and WirelessHART (registered trademark) has been performed. What to do (wireless field device) is also realized.
  • the wireless field device generally includes an input / output unit that measures or manipulates various state quantities (for example, pressure, temperature, flow rate, etc.) and a wireless communication unit that performs wireless communication in accordance with the industrial wireless communication standard. And a control unit that controls the overall operation of the field wireless device is incorporated in the casing, and each unit is operated by power supplied from a single power source.
  • the wireless field device does not need to be connected to a communication line or a communication bus like a conventional field device, and is basically installed alone in a plant or the like, so a battery is used as the single power source. Most of them are built-in.
  • Patent Document 1 discloses a wireless module that is attached to a conventional field device that does not have a wireless communication unit and that allows the conventional field device to operate as the above-described wireless field device.
  • a wireless module disclosed in Patent Document 1 below includes an interface unit connected to a conventional field device, a wireless communication unit that performs wireless communication, and power to the conventional field device via the interface unit. And a power supply unit to supply.
  • the wireless module transmits the signal from the wireless communication unit to a transmission destination (for example, a higher-level controller) and sends the signal to the field device.
  • a transmission destination for example, a higher-level controller
  • the wireless module disclosed in Patent Document 1 described above is basically attached to one field device, and operates that one field device as a wireless field device.
  • the number of field devices provided in a plant or the like generally increases or decreases depending on the scale of the plant or the like. In a large-scale plant or the like, the number of field devices may exceed 10,000.
  • the total number of required wireless modules can be reduced, and it is considered that the cost can be reduced.
  • the wireless module supplies power to the field device as described above, the total power that needs to be supplied from the wireless module to the field device increases as the number of connected field devices increases. For this reason, the problem from an explosion-proof viewpoint will arise.
  • the above problem is a problem that occurs not only when a wireless module is connected to a plurality of field devices, but also when an adapter (device adapter) having some function is connected to a plurality of field devices. .
  • this also occurs when a device adapter having a communication function other than wireless communication such as fieldbus communication, Ethernet (registered trademark) communication, USB (Universal Serial Bus) communication, serial communication, or the like is connected.
  • a device adapter having a function other than a communication function such as a display function, a user interface function, and a data storage function is connected.
  • the device adapter of the present invention is a device adapter connectable to a plurality of field devices, the interface unit connectable to the plurality of field devices, and the interface unit connected to the interface unit
  • the power supply unit that supplies power to a plurality of field devices and the interface unit so that the total power consumed by the plurality of field devices connected to the interface unit is within a range allowed by the explosion-proof standard.
  • An activation control unit that performs activation control of the plurality of connected field devices. According to the present invention, the activation control unit controls the activation of the field device connected to the interface unit so that the total power consumed by the field device connected to the interface unit is within the range allowed by the explosion-proof standard. Do.
  • the activation control unit dynamically obtains the total power consumption of the field devices to be activated, and the total power consumption exceeds a range allowed by the explosion-proof standard. May dynamically change the number of field devices to be activated.
  • the activation control unit measures the power consumption of each of the field devices in the operating state by individually starting the plurality of field devices connected to the interface unit in advance. May be.
  • first identification information uniquely determined is assigned to the field device, and the activation control unit is configured to supply power to the field device from the power supply unit. Activation control of the field device may be performed by performing modulation according to the first identification information.
  • the plurality of field devices are divided into a plurality of groups set so that the total power consumption is within a range allowed by the explosion-proof standard, and the activation control unit Controls the activation of the plurality of field devices by modulating the power supplied from the power supply unit to the plurality of field devices according to uniquely determined second identification information assigned to each of the groups. May be performed.
  • the device adapter of the present invention includes a wireless communication unit that transmits a signal from the field device as a wireless signal and receives a signal transmitted to the field device as a wireless signal.
  • the device adapter further includes a storage unit that stores a table indicating current consumption of each field device in an operating state, and the activation control unit is based on the table stored in the storage unit.
  • the total power consumption of the field devices to be activated may be calculated.
  • the device system of the present invention includes a plurality of field devices and a device adapter connectable to the plurality of field devices, and the device adapter includes an interface unit that can connect the plurality of field devices, and the interface.
  • a total of power consumed by the plurality of field devices connected to the interface unit and a power supply unit that supplies power to the plurality of field devices connected to the interface unit is within a range permitted by the explosion-proof standard.
  • an activation control unit that performs activation control of the plurality of field devices connected to the interface unit.
  • the activation control unit dynamically obtains the total power consumption of the field devices to be activated, and the total power consumption exceeds a range permitted by the explosion-proof standard. May dynamically change the number of field devices to be activated.
  • the activation control unit measures the power consumption of each of the field devices in the operating state by individually starting the plurality of field devices connected to the interface unit in advance. May be. Further, in the device system of the present invention, first identification information uniquely determined is assigned to the field device, and the activation control unit is configured to supply power to the field device from the power supply unit.
  • Activation control of the field device may be performed by performing modulation according to the first identification information.
  • the device system according to the present invention is divided into a plurality of groups in which the field device is set so that the total power consumption is within a range allowed by the explosion-proof standard.
  • the power supplied from the power supply unit to the plurality of field devices is subjected to start-up control of the plurality of field devices by performing modulation according to uniquely determined second identification information assigned to each of the groups. May be.
  • the device system of the present invention may include a wireless communication unit that transmits a signal from the field device as a wireless signal and receives a signal transmitted to the field device as a wireless signal.
  • the device system of the present invention further includes a storage unit that stores a table indicating current consumption of each field device in an operating state, and the activation control unit is based on the table stored in the storage unit.
  • the total power consumption of the field devices to be activated may be calculated.
  • the activation control method of the present invention is an activation control method for performing activation control of a plurality of field devices connectable to a device adapter by an activation control unit, wherein the activation control unit activates one of the plurality of field devices.
  • the field device to be identified is specified, the start control unit calculates the total power consumption of the specified field device, and the start control unit allows the total power consumption calculated in the first step to be permitted by the explosion-proof standard.
  • the activation control of the plurality of field devices is performed so as to be within the range.
  • the activation control unit dynamically obtains the total power consumption of the field devices to be activated, and the total power consumption exceeds a range permitted by the explosion-proof standard.
  • the number of field devices to be activated may be dynamically changed.
  • the activation control unit individually activates the plurality of field devices connected to the interface unit in advance, thereby reducing the power consumption of each field device in the operating state. You may measure.
  • the field device is assigned first identification information that is uniquely determined, and the activation control unit supplies power to the field device from the power supply unit.
  • Activation control of the field device may be performed by performing modulation according to the first identification information.
  • the plurality of field devices are divided into a plurality of groups set so that the total power consumption is within a range allowed by the explosion-proof standard, and the activation control is performed.
  • Activating the plurality of field devices by modulating the power supplied from the power supply unit to the plurality of field devices according to uniquely identified second identification information assigned to each of the groups. Control may be performed.
  • the wireless communication unit provided in the device adapter transmits a signal from the field device as a wireless signal, and the wireless communication unit transmits the signal as a wireless signal. You may receive the signal to field equipment.
  • the activation control unit reads a table indicating current consumption of each field device in an operating state from the storage unit, and the activation control unit consumes the field device to be activated.
  • the total power may be calculated.
  • the activation control unit measures power consumption of the field device newly connected to the device adapter, and measures The table stored in the storage unit may be updated using the generated power consumption.
  • the start control of the field device connected to the interface unit is controlled so that the total power consumed by the field device connected to the interface unit is within the range allowed by the explosion-proof standard. I do. Therefore, according to the present invention, it is possible to operate a plurality of field devices while satisfying the explosion-proof standard.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the principal part structure of the equipment system by one Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the electric power waveform in one Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the consumption current table used with the apparatus adapter by one Embodiment of this invention. It is a timing chart which shows the starting timing of the field apparatus in one Embodiment of this invention. It is a flowchart which shows operation
  • Some embodiments of the present invention provide a device adapter capable of operating a plurality of field devices while satisfying an explosion-proof standard, a device system including the device adapter, and an activation control method. .
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a device system according to an embodiment of the present invention.
  • the device system 1 of this embodiment includes a plurality of field devices 10a to 10c and a device adapter 20.
  • the control device 30 receives measurement values of various state quantities (for example, pressure, temperature, flow rate, etc.) from the plurality of field devices 10a to 10c, and sets the plurality of field devices 10a to 10c based on the received measurement values. Control.
  • various state quantities for example, pressure, temperature, flow rate, etc.
  • the device system 1 converts the signals obtained from the field devices 10a to 10c from the device adapter 20 into radio signals from the device adapter 20 and transmits them to the control device 30, and sends the signals from the control device 30 to the field devices 10a to 10c transmitted as radio signals. Received by the device adapter 20.
  • the field devices 10a to 10c and the device adapter 20 are connected to each other via a cable CB.
  • This cable CB can supply not only various signals transmitted and received between the field devices 10a to 10c and the device adapter 20, but also power from the device adapter 20 to the field devices 10a to 10c.
  • the number of field devices connected to the device adapter 20 is arbitrary, but is set to a number that does not significantly exceed the range defined by the explosion-proof standard.
  • the explosion-proof standard varies depending on the laws and regulations of the country where the device system 1 is used. Examples of the most severe restrictions on explosion-proof standards include a voltage of 1.2 [V] or less, a current of 100 [mA] or less, and a power of 25 [mW] or less.
  • the field devices 10a to 10c are, for example, sensor devices such as a flow meter and a temperature sensor, valve devices such as a flow control valve and an on-off valve, actuator devices such as a fan and a motor, a camera and a video for photographing the situation and objects in the plant It is installed at the site of other plant sites, such as imaging devices such as microphones, acoustic devices such as microphones and speakers that collect abnormal sounds in the plant and emit alarm sounds, etc., position detection devices that output position information of each device, etc. Equipment.
  • the field devices 10a to 10c are sensor devices that measure temperature, flow rate, and pressure.
  • the field devices 10a to 10c include a sensor unit 11, a transmission / reception unit 12, an interface unit 13, a power supply unit 14, a control unit 15, and a storage unit 16. Since the field devices 10a to 10c have almost the same configuration, the following mainly describes the configuration of the field device 10a that measures temperature, and the description of the configuration of the field devices 10b and 10c is omitted.
  • the sensor unit 11 is operated by electric power supplied from the control unit 15 and measures the temperature to be measured under the control of the control unit 15.
  • the transmission / reception unit 12 operates by the power supplied from the control unit 15 similarly to the sensor unit 11, and communicates with the device adapter 20 via the cable CB under the control of the control unit 15. Specifically, the transmission / reception unit 12 transmits the measurement result (temperature) of the sensor unit 11 to the device adapter 20 and receives a signal from the device adapter 20 (for example, a signal for setting the measurement range of the sensor unit 11).
  • the interface unit 13 is an interface for connecting the device adapter 20 to the field device 10a via the cable CB.
  • the interface unit 13 operates with power supplied from the device adapter 20.
  • the interface unit 13 outputs a signal from the transmission / reception unit 12 (a signal transmitted from the field device 11a to the device adapter 20) to the cable CB. Further, the power supplied from the device adapter 20 and the signal superimposed on the power (the signal transmitted from the device adapter 20 to the field device 11a) are separated.
  • the power supply unit 14 temporarily stores the power separated by the interface unit 13, converts the stored power into a voltage suitable for use in the field device 10a, and supplies the converted voltage to the control unit 15. Further, when the power supplied from the device adapter 20 is modulated in pulses (details will be described later), the power supply unit 14 counts the number of pulses and sends the count result to the control unit 15. Output. The power supply unit 14 is also operated by the power supplied from the device adapter 20.
  • the control unit 15 is operated by the power supplied from the power supply unit 14 and controls the sensor unit 11 and the transmission / reception unit 12. Specifically, the control unit 15 determines whether or not the counting result of the number of pulses output from the power supply unit 14 matches the device ID or group ID (details will be described later) stored in the storage unit 16. If they match, power is supplied to the sensor unit 11 and the transmission / reception unit 12 to operate (activate the field device 10a). On the other hand, when the count result of the number of pulses from the power supply unit 14 does not match either the device ID or the group ID stored in the storage unit 16, the control unit 15 detects the sensor unit 11 and the transmission / reception unit 12. Is not supplied with power (the field device 10a is not activated).
  • the storage unit 16 includes a nonvolatile memory such as a flash ROM (Read Only Memory) or an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM).
  • the storage unit 16 stores a device ID (first identification information) and a group ID (second identification information).
  • the device ID is uniquely determined identification information assigned to each of the field devices 10a to 10c.
  • the group ID is uniquely determined identification information assigned to each of the groups to which the field devices 10a to 10c belong.
  • the field devices 10a to 10c are divided into a plurality of groups, and the above group ID is assigned to each group.
  • the grouping method is arbitrary, but for example, it is divided into a plurality of groups that are set so that the total power consumption is within the range allowed by the explosion-proof standard.
  • the storage unit 16 can store a plurality of group IDs.
  • the field device 10a may belong to the first group to which the three field devices 10a to 10c belong, the second group to which the two field devices 10a and 10b belong, and the third group to which the two field devices 10a and 10c belong. Is possible.
  • the three group IDs assigned to the first to third groups are stored in the storage unit 16 of the field device 10a. .
  • the device adapter 20 transmits a signal transmitted from the field devices 10a to 10c via the cable CB as a radio signal.
  • the device adapter 20 receives signals to the field devices 10a to 10c transmitted by radio signals and transmits them to the field devices 10a to 10c via the cable CB.
  • a transmission destination of a wireless signal transmitted from the device adapter 20 and a transmission source that transmits a signal to the field devices 10a to 10c as a wireless signal are, for example, a host controller (not shown).
  • the device adapter 20 supplies power to the field devices 10a to 10c and controls the activation of the field devices 10a to 10c.
  • the device adapter 20 includes an interface unit 21, a transmission / reception unit 22, a wireless communication unit 23, a power supply unit 24, an activation control unit 25, and a storage unit 26.
  • the interface unit 21 is connected to the plurality of field devices 10a to 10c via the cable CB.
  • the interface unit 21 superimposes a signal (signal to be transmitted to the field devices 10a to 10c) from the transmission / reception unit 22 on power to be supplied to the field devices 10a to 10c (power supplied from the activation control unit 25).
  • the interface unit 21 receives signals from the field devices 10a to 10c transmitted via the cable CB and outputs the received signals to the transmission / reception unit 22.
  • the transmission / reception unit 22 operates with the power supplied from the power supply unit 24, and communicates with the field devices 10a to 10c via the cable CB. Specifically, the transmission / reception unit 22 receives signals (for example, temperature measurement results) transmitted from the field devices 10 a to 10 c via the cable CB, and outputs the received signals to the wireless communication unit 23. Further, the transmission / reception unit 22 transmits the signal received by the wireless communication unit 23 to the field devices 10a to 10c.
  • signals for example, temperature measurement results
  • the wireless communication unit 23 operates with power supplied from the power supply unit 24.
  • the wireless communication unit 23 converts the signal output from the transmission / reception unit 22 (the signal transmitted from the field devices 10a to 10c to the device adapter 20) to the control device 30 as a wireless signal.
  • the wireless communication unit 23 receives a signal transmitted from the control device 30 as a wireless signal (a signal addressed to the field devices 10 a to 10 c), and outputs the received signal to the transmission / reception unit 22.
  • the wireless communication performed by the wireless communication unit 23 is based on, for example, the wireless communication standard ISA100.11a.
  • the power supply unit 24 includes a power supply (not shown) that supplies power, and a power supply circuit (not shown) that converts power from the power supply into power suitable for the power used by the device adapter 20.
  • the power supply unit 24 supplies power to the transmission / reception unit 22, the wireless communication unit 23, and the activation control unit 25.
  • the power source is a battery (for example, a primary battery with very little self-discharge such as a thionyl lithium chloride battery) or a power generation circuit that performs environmental power generation (for example, energy harvest such as a solar battery).
  • the activation control unit 25 operates by the power supplied from the power supply unit 24 and performs activation control of the plurality of field devices 10a to 10c connected to the interface unit 21. Specifically, the activation control unit 25 is connected to the interface unit 21 so that the total power consumed by the field devices 10a to 10c connected to the interface unit 21 is within the range allowed by the explosion-proof standard. The activation control of the field devices 10a to 10c is performed. The reason why the activation control unit 25 performs such activation control is to operate the plurality of field devices 10a to 10c connected to the device adapter 20 while satisfying the explosion-proof standard.
  • the activation control unit 25 dynamically obtains the total power consumption of the field devices to be activated among the field devices 10a to 10c connected to the interface unit 21.
  • the activation control unit 25 dynamically changes (decreases) the number of field devices to be activated when the total power consumption thus obtained exceeds the range allowed by the explosion-proof standard. For example, when the field devices to be activated are the field devices 10a to 10c, if the total power consumption of these field devices 10a to 10c exceeds the range allowed by the explosion-proof standard, the activation control unit 25 sets the field devices. 10c is excluded and only the field devices 10a and 10b are activated. The activation control unit 25 activates the excluded field device 10c separately at a timing different from the timing at which, for example, the field devices 10a and 10b are activated.
  • a criterion for determining which field device is excluded from field devices to be activated (in the above example, a criterion for excluding the field device 10c) is arbitrarily set.
  • the activation control unit 25 may determine field devices to be excluded based on the magnitude of power consumption, may determine field devices to be excluded based on the length of the activation cycle, or Priorities may be assigned to field devices to be activated in advance, and field devices to be excluded may be determined based on the high priority.
  • the activation control unit 25 responds to the power supplied from the power supply unit 24 to the field devices 10a to 10c (specifically, the power at the time when the power supply to the field devices 10a to 10c is started), Activation control of the field device is performed by performing modulation according to the group ID. For example, if the device IDs assigned to the field devices 10a to 10c are “1” to “3”, respectively, the activation control unit 25 modulates the power from the power supply unit 24 as follows. That is, the activation control unit 25 includes one pulse when activating the field device 10a, two pulses when activating the field device 10b, and 3 when activating the field device 10c. The power supplied from the power supply unit 24 is modulated so that one pulse is included.
  • the activation control unit 25 modulates the power from the power supply unit 24 as follows. That is, the activation control unit 25 includes four pulses when activating the field devices 10a to 10c belonging to the first group, and five pulses when activating the field devices 10a and 10b belonging to the second group. When the field devices 10a and 10c belonging to the third group are activated, the power supplied from the power supply unit 24 is modulated so that six pulses are included.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a power waveform in one embodiment of the present invention.
  • the waveform indicated by the symbol WF1 indicates the waveform of the power supplied from the device adapter 20 to the field devices 10a to 10c
  • the waveform indicated by the symbol WF2 indicates the field devices 10a to 10c.
  • the waveform of the electric power received by 10c is shown.
  • a period T1 is a period in which power is not supplied from the device adapter 20 to the field devices 10a to 10c
  • a period T2 is the device ID described above when the power supply to the field devices 10a to 10c is started.
  • it is a period when the modulation
  • the period T3 is a period when continuous electric power supply is performed.
  • the power waveform WF1 illustrated in FIG. 2 is modulated so that three pulses are included in a period T2 immediately after the power supply to the field devices 10a to 10c is started. Therefore, when the power shown in FIG. 2 is received by the field devices 10a to 10c, only the field device 10c is activated, and the field devices 10a and 10b are not activated.
  • the power supplied to the field devices 10a to 10c is temporarily stored in the power supply unit 14 provided in the field devices 10a to 10c. For this reason, the electric power supplied to the field devices 10a to 10c has a small pulsation in the period T2 as shown by the power waveform WF2 in FIG. 2, but the electric power necessary for the operation of the field devices 10a to 10c is Obtainable.
  • the activation control unit 25 includes a current consumption measuring unit 25a that measures current consumption of the field devices 10a to 10c. Assuming that the power voltage supplied to the field devices 10a to 10c is constant, the current consumption measuring unit 25a measures the power consumption of the field devices 10a to 10c by measuring the current consumption of the field devices 10a to 10c. You can also The current consumption measuring unit 25a measures the current flowing from the interface unit 21 to the cable CB to thereby determine the field devices 10a to 10c (more precisely, the field device 10a to 10c in the activated state). Measure the current consumed by.
  • the activation control unit 25 modulates the electric power supplied from the power supply unit 24 to the field devices 10a to 10c according to the device ID assigned to each of the field devices 10a to 10c, thereby The devices 10a to 10c can be activated individually.
  • the current consumption measuring unit 25a individually measures the current consumption of the field devices 10a to 10c by measuring the current consumption with the current consumption measuring unit 25a in a state where the field devices 10a to 10c are individually activated in advance. Can be measured.
  • the storage unit 26 includes a non-volatile memory such as a flash ROM or an EEPROM as in the storage unit 16 of the field device 10a, and stores a current consumption table TB.
  • This current consumption table TB is a table showing the current consumption of the individual field devices 10a to 10c in the operating state.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a current consumption table used in the device adapter according to the embodiment of the present invention.
  • the consumption current table TB is a table in which information for specifying the field devices 10a to 10c is associated with the consumption current.
  • the field device 10a is associated with a consumption current of 10 [mA]
  • the field device 10b is associated with a consumption current of 5 [mA]
  • the field device 10c is associated with a current consumption of 3 [mA].
  • This consumption current table TB is created, for example, by measuring the consumption current with the consumption current measuring unit 25a in a state where the field devices 10a to 10c are individually activated in advance.
  • the operation of the device system 1 having the above configuration will be described.
  • the three field devices 10a to 10c shown in FIG. 1 are connected to the device adapter 20, and the operation when the start control of the three field devices 10a to 10c is performed will be described as an example.
  • the current consumption of these field devices 10a to 10c is measured in advance, and the current consumption table TB shown in FIG. 3 is stored in the storage unit 26 of the device adapter 20.
  • the field devices 10a to 10c have activation periods of 60 seconds, 10 seconds, and 1 second, respectively.
  • the activation control unit 25 basically activates the field devices 10a to 10c according to the timing chart shown in FIG. FIG. 4 is a timing chart showing the start timing of the field device in one embodiment of the present invention.
  • the field devices to be activated are only the field device 10c at time t1, two field devices 10b and 10c at time t2, and three field devices 10a to 10c at time t3. is there.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the device system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a figure which shows the total consumption current in each time in FIG.
  • the flowchart shown in FIG. 5 is started every time the timing for starting at least one of the field devices 10a to 10c arrives.
  • the current condition allowed by the explosion-proof standard is a specified value of 12 [mA] or less.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 first temporarily stores information indicating field devices to be activated (hereinafter referred to as “list list”) in the storage unit 26.
  • the temporary list prepared in step S11 is copied (step S11).
  • the activation control unit 25 copies the contents of the list list storing the information indicating the field device 10c to the temporary list.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 calculates the total current consumption of the field devices included in the temporary list (step S12: first step). Specifically, the activation control unit 25 reads the current consumption table TB stored in the storage unit 26. Next, the activation control unit 25 calculates the total value of the current consumption of the field devices included in the temporary list, using the content stored in the read current consumption table TB. Here, since only the information indicating the field device 10c is stored in the temporary list, the activation control unit 25 indicates that the total current consumption of the field devices to be activated is 3 [mA] as illustrated in FIG. calculate.
  • step S13 the activation control unit 25 of the device adapter 20 determines whether or not the total current consumption calculated in step S12 exceeds a specified value of current allowed by the explosion-proof standard (step S13: second step).
  • the determination result in step S13 is “NO”.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 activates the field device included in the temporary list and acquires the measurement result (step S14: second step). Specifically, as shown in FIG. 2, the activation control unit 25 assigns the power at the time when power supply to the field devices 10a to 10c is started to the field device to be activated (here, the field device 11c). Modulation is performed according to the device ID. When such processing is performed, the power modulated by the device ID assigned to the field device 11c is supplied to the field devices 10a to 10c via the cable CB.
  • the control unit 15 supplies the power supplied via the cable CB to the sensor unit 11 and the transmission / reception unit 12, and the field device 10c starts up.
  • the control unit 15 since the control unit 15 does not supply the power supplied via the cable CB to the sensor unit 11 and the transmission / reception unit 12, the field devices 10a and 10b are not activated.
  • the sensor unit 11 of the field device 10c measures the pressure.
  • the transmission / reception unit 12 transmits the measurement result of the sensor unit 11 toward the device adapter 20.
  • the measurement result transmitted from the transmission / reception unit 12 is received by the transmission / reception unit 22 of the device adapter 20 through the interface unit 13 of the field device 10c, the cable CB, and the interface unit 21 of the device adapter 20 in order. Thereafter, the transmission / reception unit 22 transmits the received measurement result to the control device 30 as a wireless signal via the wireless communication unit 23.
  • the activation control unit 25 determines whether or not the measurement results of all field devices included in the list are acquired (step S15).
  • the determination result in step S15 is “YES”, and the series of processing illustrated in FIG. 5 ends.
  • the power supply from the device adapter 20 is stopped as after the period T3 has elapsed in the power waveform WF1 shown in FIG. 2, the operation of the field device 10c is stopped. Thereafter, the activation control unit 25 repeatedly performs the activation process described above at intervals of 1 second.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 calculates the total current consumption value of the field devices included in the temporary list (step S12). Since information indicating the field devices 10b and 10c is stored in the temporary list, the activation control unit 25 calculates that the total current consumption of the field devices to be activated is 8 [mA] as illustrated in FIG. .
  • step S13 the activation control unit 25 of the device adapter 20 determines whether or not the total current consumption calculated in step S12 exceeds a specified value of current allowed by the explosion-proof standard (step S13).
  • the total consumption current calculated in step S12 is 8 [mA], which does not exceed the specified current value (12 [mA]) allowed by the explosion-proof standard, so the determination result in step S13 is “NO”. .
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 activates the field devices 10b and 10c included in the temporary list and acquires measurement results (flow rate and pressure measurement results) (step S14).
  • the start control unit 25 uses the power at the time when the power supply to the field devices 10a to 10c is started as a group assigned to the group to which the field devices 10b and 10c belong. Modulate according to ID. As a result, two field devices 10b and 10c among the three field devices 10a to 10c connected to the device adapter 20 are activated.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 determines whether or not the measurement results of all field devices included in the list are acquired (step S15). Since the field devices included in the list are the two field devices 10b and 10c, the determination result in step S15 is “YES”, and the series of processing illustrated in FIG. 5 ends. Then, since the power supply from the device adapter 20 is stopped as after the elapse of the period T3 in the power waveform WF1 shown in FIG. 2, the operations of the field devices 10b and 10c are stopped. Thereafter, the activation control unit 25 repeatedly performs the activation process described above at intervals of 1 second for the field device 10c and at intervals of 10 seconds for the field device 10b.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 calculates the total current consumption value of the field devices included in the temporary list (step S12). Since the temporary list stores information indicating the three field devices 10a to 10c, the activation control unit 25 determines that the total current consumption of the field devices to be activated is 18 [mA] as shown in FIG. calculate.
  • step S13 the activation control unit 25 of the device adapter 20 determines whether or not the total current consumption calculated in step S12 exceeds a specified value of current allowed by the explosion-proof standard (step S13).
  • the total current consumption calculated in step S12 is 18 [mA], which exceeds the specified current value (12 [mA]) allowed by the explosion-proof standard, and therefore the determination result in step S13 is “YES”. .
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 moves a part of the contents of the temporary list to the auxiliary list (the list temporarily prepared in the storage unit 26 as with the temporary list) (step S16: second). Step).
  • the activation control unit 25 moves the field device 10a having the largest current consumption among the field devices 10a to 10c from the temporary list to the auxiliary list.
  • the activation control unit 25 determines which of the field devices included in the temporary list is moved to the auxiliary list based on the length of the activation cycle, the priority set for the field device, etc., in addition to the current consumption. You may decide.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 calculates the total current consumption of the field devices included in the temporary list again (step S12). Then, the activation control unit 25 of the device adapter 20 determines whether or not the calculated total current consumption exceeds a specified value of current permitted by the explosion-proof standard (step S13).
  • step S12 Since the field device 10a is excluded from the temporary list and information indicating the two field devices 10b and 10c is stored in the temporary list, the activation control unit 25 should be activated in step S12 as shown in FIG. It is calculated that the total current consumption of the field device is 8 [mA]. For this reason, the determination result of step S13 is “NO”.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 activates the field devices 10b and 10c included in the temporary list and acquires measurement results (measurement results of flow rate and pressure). (Step S14). As a result, the number of field devices activated at time t3 can be dynamically reduced from three to two. Then, the activation control unit 25 of the device adapter 20 determines whether or not the measurement results of all field devices included in the list are acquired (step S15).
  • the field devices included in the list are three field devices 10a to 10c, and the measurement result of the field device 10a is not acquired. For this reason, the determination result of step S15 is “NO”.
  • the activation control unit 25 stops the power supply from the device adapter 20 to the field devices 10b and 10c determined to have acquired the measurement result. That is, the activation control unit 25 stops the power supply to the field devices 10b and 10c as after the period T3 has elapsed in the power waveform WF1 shown in FIG. For this reason, the operation of the field devices 10b and 10c is stopped.
  • step S15 When the determination result in step S15 is “NO”, the activation control unit 25 of the device adapter 20 overwrites the temporary list with the contents of the auxiliary list (step S17). That is, the activation control unit 25 returns the field device that has been moved from the temporary list to the auxiliary list in the process of step S16 to the temporary list.
  • steps S12 and S13 are performed again in order.
  • step S12 the activation control unit 25 sets the total current consumption of the field devices to be activated to 10 [mA]. Calculate that there is. For this reason, the determination result of step S13 is “NO”.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 activates the field device 10a included in the temporary list and acquires a measurement result (temperature measurement result) (step S14).
  • the field device 10a is activated at a timing (time t4) different from the timing (time t3) that should have been originally activated.
  • the start control unit 25 operates all of the field devices 10a to 10c connected to the device adapter 20 while satisfying the explosion-proof standard by shifting the start timing of the field device 10a from the start timing of the field devices 10b and 10c. Can do.
  • the activation control unit 25 of the device adapter 20 determines whether or not the measurement results of all field devices included in the list are acquired (step S15).
  • the field devices included in the list are three field devices 10a to 10c, and all the measurement results of the field devices 10a to 10c are obtained by the above processing. Therefore, the determination result in step S15 is “YES”, and the series of processes shown in FIG. 5 ends.
  • the activation control unit 25 stops the power supply to the field device 10a as after the elapse of the period T3 in the power waveform WF1 illustrated in FIG. 2, and thus the operation of the field device 10a is stopped. Thereafter, the activation control unit 25 repeatedly performs the activation process described above at intervals of 1 second for the field device 10c, at intervals of 10 seconds for the field device 10b, and at intervals of 60 seconds for the field device 10a.
  • the device adapter is configured so that the total power consumed by the plurality of field devices 10a to 10c connected to the interface unit 21 of the device adapter 20 is within the range allowed by the explosion-proof standard.
  • 20 activation control units 25 perform activation control of the field devices 10a to 10c connected to the interface unit 21. For this reason, the device adapter 20 of this embodiment can operate a plurality of field devices while satisfying the explosion-proof standard.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely changed within the scope of the present invention. is there.
  • the device system 1 including the device adapter 20 that performs wireless communication conforming to ISA100.11a has been described as an example.
  • the present invention is a device that performs wireless communication conforming to WirelessHART (registered trademark).
  • the present invention can also be applied to an adapter, a device adapter that performs wireless communication conforming to Wi-Fi (registered trademark), or a device system that includes a device adapter that performs wireless communication conforming to ZigBee (registered trademark).
  • the device adapter 20 is a wireless module (a module that transmits signals from the field devices 10a to 10c as wireless signals and receives signals to the field devices 10a to 10c that are transmitted as wireless signals).
  • the device adapter 20 may be a module other than the wireless module.
  • the device adapter 20 may have a communication function other than wireless communication such as fieldbus communication, Ethernet (registered trademark) communication, USB (Universal Serial Bus) communication, and serial communication.
  • the device adapter 20 may have functions other than communication functions such as a display function, a user interface function, and a data storage function. Further, the device adapter 20 and the field device may be housed in the same housing.
  • the activation control unit 25 may update the current consumption table TB stored in the storage unit 26. Specifically, the activation control unit 25 stops the power supply to the field devices 10a to 10c, and activates only the field device 10d newly connected to the device adapter 20. Then, the current consumption measuring unit 25a measures the current consumption of the field device 10d. The activation control unit 25 may update the current consumption table TB stored in the storage unit 26 using the current consumption of the field device 10d measured by the current consumption measurement unit 25a. As described above, the activation control unit 25 automatically updates the current consumption table TB, so that it is possible to reduce the operator's operation load when a field device is newly connected to the device adapter 20.

Abstract

 複数のフィールド機器に接続可能な機器アダプタであって、前記複数のフィールド機器を接続可能なインターフェイス部と、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器に電力を供給する電源部と、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器で消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器の起動制御を行う起動制御部とを備える機器アダプタ。

Description

機器アダプタ、機器システム、及び起動制御方法
 本発明は、機器アダプタ、機器システム、及び起動制御方法に関する。
 本願は、2014年3月20日に、日本に出願された特願2014-058884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、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た分散制御システム(DCS:Distributed Control System)が構築されており、高度な自動操業が実現されている。このような分散制御システムを構成するフィールド機器は、有線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(無線フィールド機器)も実現されている。
 上記の無線フィールド機器は、概して各種の状態量(例えば、圧力、温度、流量等)の測定又は操作を行う入出力部と、上記の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う無線通信部と、無線フィールド機器の動作を統括して制御する制御部とが筐体内に組み込まれており、単一の電源から供給される電力によって各部が動作する。ここで、無線フィールド機器は、従来のフィールド機器のように通信線又は通信バスに接続する必要がなく、基本的に単独でプラント等に設置されることから、上記の単一の電源として電池を内蔵するものが殆どである。
 以下の特許文献1には、無線通信部を有しない従来のフィールド機器に取り付けられて、従来のフィールド機器を上記の無線フィールド機器として動作させることが可能な無線モジュールが開示されている。具体的に、以下の特許文献1に開示された無線モジュールは、従来のフィールド機器に接続されるインターフェイス部と、無線通信を行う無線通信部と、インターフェイス部を介して従来のフィールド機器に電力を供給する電源部とを備える。この無線モジュールは、フィールド機器からの信号がインターフェイス部を介して入力されてきた場合には、その信号を無線通信部から送信先(例えば、上位のコントローラ)に向けて送信し、フィールド機器宛ての信号を無線通信部で受信した場合には、インターフェイス部を介して受信した信号をフィールド機器に出力する。
米国特許出願公開第2008/0211664号明細書
 上述した特許文献1に開示された無線モジュールは、基本的には1つのフィールド機器に取り付けられて、その1つのフィールド機器を無線フィールド機器として動作させる。プラント等に設けられるフィールド機器の数は、おおむねプラント等の規模に応じて増減する。大規模なプラント等では、フィールド機器の数は1万台を超える場合がある。このようなフィールド機器を全て無線フィールド機器として動作させるためには、上述した特許文献1に開示された無線モジュールを、全てのフィールド機器に取り付ける必要がある。このため、コストが飛躍的に増大してしまうという問題がある。
 そこで、複数台のフィールド機器に対して1つの無線モジュールを取り付け可能にすれば、必要となる無線モジュールの総数を減らすことができるため、コストの低減を図ることができるとも考えられる。しかしながら、無線モジュールは、上述した通り、フィールド機器に電力を供給していることから、接続されるフィールド機器の数が増大すると無線モジュールからフィールド機器に供給する必要のある電力の合計が増大する。このため、防爆の観点からの問題が生じてしまう。
 以上の問題は、複数台のフィールド機器に対して無線モジュールを接続する場合のみならず、複数台のフィールド機器に対して何らかの機能を有するアダプタ(機器アダプタ)を接続する場合にも生ずる問題である。例えば、フィールドバス通信、イーサネット(登録商標)通信、USB(Universal Serial Bus)通信、シリアル通信等の無線通信以外の通信機能を有する機器アダプタを接続する場合にも生ずる。更には、表示機能、ユーザインターフェイス機能、データストレージ機能等の通信機能以外の機能を有する機器アダプタを接続する場合にも生ずる。
 上記課題を解決するために、本発明の機器アダプタは、複数のフィールド機器に接続可能な機器アダプタであって、前記複数のフィールド機器を接続可能なインターフェイス部と、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器に電力を供給する電源部と、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器で消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器の起動制御を行う起動制御部とを備える。
 この発明によると、インターフェイス部に接続されたフィールド機器で消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、起動制御部がインターフェイス部に接続されたフィールド機器の起動制御を行う。
 また、本発明の機器アダプタは、前記起動制御部が、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を動的に求め、該消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲を超える場合には、起動させるべき前記フィールド機器の数を動的に変更してもよい。
 また、本発明の機器アダプタは、前記起動制御部が、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器を予め個別に起動させることによって、動作状態にある個々の前記フィールド機器の消費電力を測定してもよい。
 また、本発明の機器アダプタは、前記フィールド機器には、一意に定まる第1識別情報がそれぞれ割り当てられており、前記起動制御部が、前記電源部から前記フィールド機器に供給される電力に対し、前記第1識別情報に応じた変調を行うことによって前記フィールド機器の起動制御を行ってもよい。
 また、本発明の機器アダプタは、前記複数のフィールド機器が、消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲内に収まるように設定された複数のグループに区分されており、前記起動制御部が、前記電源部から前記複数のフィールド機器に供給される電力に対し、前記グループの各々に割り当てられた一意に定まる第2識別情報に応じた変調を行うことによって前記複数のフィールド機器の起動制御を行ってもよい。
 また、本発明の機器アダプタは、前記フィールド機器からの信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への信号を受信する無線通信部を備える。
 また、本発明の機器アダプタは、動作状態にある個々のフィールド機器の消費電流を示すテーブルを記憶する記憶部を更に有し、前記起動制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルに基づき、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を算出してもよい。
 本発明の機器システムは、複数のフィールド機器と、前記複数のフィールド機器に接続可能な機器アダプタと、を有し、前記機器アダプタは、前記複数のフィールド機器を接続可能なインターフェイス部と、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器に電力を供給する電源部と、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器で消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器の起動制御を行う起動制御部とを備える。
 また、本発明の機器システムは、前記起動制御部が、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を動的に求め、該消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲を超える場合には、起動させるべき前記フィールド機器の数を動的に変更してもよい。
 また、本発明の機器システムは、前記起動制御部が、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器を予め個別に起動させることによって、動作状態にある個々の前記フィールド機器の消費電力を測定してもよい。
 また、本発明の機器システムは、前記フィールド機器には、一意に定まる第1識別情報がそれぞれ割り当てられており、前記起動制御部が、前記電源部から前記フィールド機器に供給される電力に対し、前記第1識別情報に応じた変調を行うことによって前記フィールド機器の起動制御を行ってもよい。
 また、本発明の機器システムは、前記フィールド機器が、消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲内に収まるように設定された複数のグループに区分されており、前記起動制御がは、前記電源部から前記複数のフィールド機器に供給される電力に対し、前記グループの各々に割り当てられた一意に定まる第2識別情報に応じた変調を行うことによって前記複数のフィールド機器の起動制御を行ってもよい。
 また、本発明の機器システムは、前記フィールド機器からの信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への信号を受信する無線通信部を備えてもよい。
 また、本発明の機器システムは、動作状態にある個々のフィールド機器の消費電流を示すテーブルを記憶する記憶部を更に有し、前記起動制御部が、前記記憶部に記憶された前記テーブルに基づき、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を算出してもよい。
 本発明の起動制御方法は、起動制御部により、機器アダプタと接続可能な複数のフィールド機器の起動制御を行う起動制御方法であって、前記起動制御部により、前記複数のフィールド機器のうちの起動すべきフィールド機器を特定し、前記起動制御部により、特定したフィールド機器の消費電力の合計を算出し、前記起動制御部により、前記第1ステップで算出された消費電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように前記複数のフィールド機器の起動制御を行う。
 また、本発明の起動制御方法は、前記起動制御部により、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を動的に求め、該消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲を超える場合には、起動させるべき前記フィールド機器の数を動的に変更してもよい。
 また、本発明の起動制御方法は、前記起動制御部により、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器を予め個別に起動させることによって、動作状態にある個々の前記フィールド機器の消費電力を測定してもよい。
 また、本発明の起動制御方法は、前記フィールド機器が、一意に定まる第1識別情報がそれぞれ割り当てられており、前記起動制御部により、前記電源部から前記フィールド機器に供給される電力に対し、前記第1識別情報に応じた変調を行うことによって前記フィールド機器の起動制御を行ってもよい。
 また、本発明の起動制御方法は、前記複数のフィールド機器が、消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲内に収まるように設定された複数のグループに区分されており、前記起動制御部により、前記電源部から前記複数のフィールド機器に供給される電力に対し、前記グループの各々に割り当てられた一意に定まる第2識別情報に応じた変調を行うことによって前記複数のフィールド機器の起動制御を行ってもよい。
 また、本発明の起動制御方法は、前記機器アダプタに設けられた無線通信部により、前記フィールド機器からの信号を無線信号にして送信し、前記無線通信部により、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への信号を受信してもよい。
 また、本発明の起動制御方法は、前記起動制御部により、記憶部から動作状態にある個々のフィールド機器の消費電流を示すテーブルを読み出し、前記起動制御部により、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を算出してもよい。
 また、本発明の起動制御方法は、前記機器アダプタに新たにフィールド機器が接続された場合、前記起動制御部により、前記機器アダプタに新たに接続された前記フィールド機器の消費電力を測定し、測定された前記消費電力を用いて前記記憶部に記憶された前記テーブルを更新してもよい。
 本発明によれば、インターフェイス部に接続されたフィールド機器で消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、起動制御部がインターフェイス部に接続されたフィールド機器の起動制御を行う。このため、本発明によれば、防爆規格を満たしつつ複数台のフィールド機器を動作させることが可能である。
本発明の一実施形態による機器システムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における電力波形の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による機器アダプタで用いられる消費電流テーブルの一例を示す図である。 本発明の一実施形態におけるフィールド機器の起動タイミングを示すタイミングチャートある。 本発明の一実施形態による機器システムの動作を示すフローチャートである。 図4中の各時刻における合計消費電流を示す図である。
 本発明のいくつかの実施形態は、防爆規格を満たしつつ複数台のフィールド機器を動作させることが可能な機器アダプタ、該機器アダプタを備える機器システム、及び起動制御方法を提供することを目的とする。
 以下、図面を参照して本発明の一実施形態による機器アダプタ、機器システム、及び起動制御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機器システムの要部構成を示すブロック図である。図1に示す通り、本実施形態の機器システム1は、複数のフィールド機器10a~10cと機器アダプタ20とを備えている。制御装置30は、複数のフィールド機器10a~10cから各種の状態量(例えば、圧力、温度、流量等)の測定値を受信するとともに、受信した測定値に基づいて複数のフィールド機器10a~10cを制御する。機器システム1は、フィールド機器10a~10cから得られる信号を機器アダプタ20から無線信号にして制御装置30へ送信し、制御装置30から無線信号で送信されてくるフィールド機器10a~10cへの信号を機器アダプタ20で受信する。
 ここで、フィールド機器10a~10cと機器アダプタ20とは、ケーブルCBを介して互いに接続されている。このケーブルCBは、フィールド機器10a~10cと機器アダプタ20との間で授受される各種信号の伝送のみならず、機器アダプタ20からの電力をフィールド機器10a~10cに供給可能である。機器アダプタ20に接続されるフィールド機器の数は任意であるが、消費電力の合計が防爆規格で規定される範囲を大幅に超えない程度の数に設定される。防爆規格は、機器システム1が用いられる国の法令によって異なる。最も防爆規格の制限が厳しい例としては、例えば電圧が1.2[V]以下、電流が100[mA]以下、電力が25[mW]以下であることが挙げられる。
 フィールド機器10a~10c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、その他のプラントの現場に設置される機器である。本実施形態では、説明を簡単にするために、フィールド機器10a~10cは、温度、流量、圧力を測定するセンサ機器であるものとする。
 フィールド機器10a~10cは、センサ部11、送受信部12、インターフェイス部13、電源供給部14、制御部15、及び記憶部16を備える。フィールド機器10a~10cはおおむね同様の構成であるため、以下では主に、温度の測定を行うフィールド機器10aの構成について説明し、フィールド機器10b,10cの構成の説明は省略する。
 センサ部11は、制御部15から供給される電力によって動作し、制御部15の制御の下で測定対象である温度を測定する。送受信部12は、センサ部11と同様に制御部15から供給される電力によって動作し、制御部15の制御の下で、ケーブルCBを介して機器アダプタ20との間で通信を行う。具体的に、送受信部12は、センサ部11の測定結果(温度)を機器アダプタ20に送信し、機器アダプタ20からの信号(例えば、センサ部11の測定レンジを設定する信号)を受信する。
 インターフェイス部13は、ケーブルCBを介して機器アダプタ20をフィールド機器10aに接続するためのインターフェイスである。インターフェイス部13は、機器アダプタ20から供給される電力によって動作する。インターフェイス部13は、送受信部12からの信号(フィールド機器11aから機器アダプタ20に送信される信号)をケーブルCBに出力する。また、機器アダプタ20から供給される電力と、この電力に重畳されている信号(機器アダプタ20からフィールド機器11aに送信される信号)とを分離する。
 電源供給部14は、インターフェイス部13で分離された電力を一時的に蓄え、蓄えた電力をフィールド機器10aで用いるのに適した電圧に変換して制御部15に供給する。また、電源供給部14は、機器アダプタ20から供給されてくる電力がパルス状に変調されている場合(詳細は後述する)には、そのパルスの数を計数して計数結果を制御部15に出力する。電源供給部14も機器アダプタ20から供給される電力によって動作する。
 制御部15は、電源供給部14から供給される電力によって動作し、センサ部11及び送受信部12を制御する。具体的に、制御部15は、電源供給部14から出力されるパルス数の計数結果が記憶部16に記憶された機器ID又はグループID(詳細は後述する)に一致するか否かを判断し、一致する場合にはセンサ部11及び送受信部12に電力を供給して動作させる(フィールド機器10aを起動させる)。これに対し、制御部15は、電源供給部14からのパルス数の計数結果が記憶部16に記憶された機器ID及びグループIDの何れにも一致しない場合には、センサ部11及び送受信部12に電力を供給しない(フィールド機器10aを起動させない)。
 記憶部16は、例えばフラッシュROM(Read Only Memory)或いはEEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)等の不揮発性のメモリを備えている。記憶部16は、機器ID(第1識別情報)及びグループID(第2識別情報)を記憶する。ここで、機器IDは、フィールド機器10a~10cの各々に割り当てられた一意に定まる識別情報である。グループIDは、フィールド機器10a~10cが属するグループの各々に割り当てられた一意に定まる識別情報である。フィールド機器10a~10cは、複数のグループに区分されており、各々のグループに上記のグループIDが割り当てられている。ここで、グループの区分方法は任意であるが、例えば消費電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように設定された複数のグループに区分される。
 上記の機器IDは、フィールド機器10a~10a毎に割り当てられるものであるため、記憶部16には機器IDが1つのみ記憶される。これに対し、上記のグループIDは、フィールド機器10a~10cが属するグループ毎に割り当てられる。フィールド機器10a~10cは複数のグループに属するようにすることが可能であるため、記憶部16には複数のグループIDが記憶され得る。
 例えば、フィールド機器10aは、3つのフィールド機器10a~10cが属する第1グループ、2つのフィールド機器10a,10bが属する第2グループ、及び2つのフィールド機器10a,10cが属する第3グループに属することが可能である。このような第1~第3グループにフィールド機器10aが属している場合には、フィールド機器10aの記憶部16には、上記第1~第3グループに割り当てられた3つのグループIDが記憶される。
 機器アダプタ20は、フィールド機器10a~10cからケーブルCBを介して送信されてくる信号を無線信号にして送信する。機器アダプタ20は、無線信号で送信されてくるフィールド機器10a~10cへの信号を受信して、ケーブルCBを介してフィールド機器10a~10cに送信する。機器アダプタ20から送信される無線信号の送信先、及びフィールド機器10a~10cへの信号を無線信号として送信する送信元は、例えば上位のコントローラ(図示省略)である。機器アダプタ20は、フィールド機器10a~10cに電力を供給するとともに、フィールド機器10a~10cの起動制御を行う。
 機器アダプタ20は、インターフェイス部21、送受信部22、無線通信部23、電源部24、起動制御部25、及び記憶部26を備える。インターフェイス部21は、ケーブルCBを介して複数のフィールド機器10a~10cと接続される。インターフェイス部21は、フィールド機器10a~10cに供給すべき電力(起動制御部25から供給される電力)に対し、送受信部22からの信号(フィールド機器10a~10cに送信すべき信号)を重畳させてケーブルCBに出力する。また、インターフェイス部21は、ケーブルCBを介して送信されてくるフィールド機器10a~10cからの信号を受信し、受信した信号を送受信部22に出力する。
 送受信部22は、電源部24から供給される電力によって動作し、ケーブルCBを介してフィールド機器10a~10cとの間で通信を行う。具体的に、送受信部22は、ケーブルCBを介してフィールド機器10a~10cから送信されてくる信号(例えば、温度の測定結果)を受信し、受信した信号を無線通信部23に出力する。また、送受信部22は、無線通信部23で受信された信号をフィールド機器10a~10cに送信する。
 無線通信部23は、電源部24から供給される電力によって動作する。無線通信部23は、送受信部22から出力される信号(フィールド機器10a~10cから機器アダプタ20に送信された信号)を無線信号にして制御装置30へ送信する。また、無線通信部23は、制御装置30から無線信号で送信されてくる信号(フィールド機器10a~10c宛ての信号)を受信し、受信した信号を送受信部22に出力する。この無線通信部23で行われる無線通信は、例えば無線通信規格ISA100.11aに準拠したものである。
 電源部24は、給電を行う電源(図示省略)と、電源からの電力を機器アダプタ20で用いる電力に適したものに変換する電源回路(図示省略)とを備えている。電源部24は、送受信部22、無線通信部23、及び起動制御部25に電力を供給する。ここで、上記の電源は、電池(例えば、塩化チオニルリチウム電池等の自己放電が極めて少ない一次電池)、或いは環境発電(例えば、太陽電池等のエナジーハーベスト)を行う発電回路等である。
 起動制御部25は、電源部24から供給される電力によって動作し、インターフェイス部21に接続された複数のフィールド機器10a~10cの起動制御を行う。具体的に、起動制御部25は、インターフェイス部21に接続されたフィールド機器10a~10cで消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、インターフェイス部21に接続されたフィールド機器10a~10cの起動制御を行う。起動制御部25がこのような起動制御を行うのは、機器アダプタ20に接続された複数のフィールド機器10a~10cを、防爆規格を満たしつつ動作させるためである。
 より具体的に、起動制御部25は、インターフェイス部21に接続されたフィールド機器10a~10cのうちの起動させるべきフィールド機器の消費電力の合計を動的に求める。次に、起動制御部25は、求めた消費電力の合計が防爆規格で許容される範囲を超える場合には、起動させるべきフィールド機器の数を動的に変更する(減ずる)。例えば、起動させるべきフィールド機器がフィールド機器10a~10cである場合に、これらフィールド機器10a~10cの消費電力の合計が防爆規格で許容される範囲を超える場合には、起動制御部25はフィールド機器10cを除外してフィールド機器10a,10bのみを起動させる。起動制御部25は、除外されたフィールド機器10cを、例えばフィールド機器10a,10bを起動させるタイミングとは異なるタイミングで別個に起動させる。
 ここで、起動させるべきフィールド機器から何れのフィールド機器を除外するかを決定する基準(上記の例では、フィールド機器10cを除外する基準)は、任意に設定される。例えば、起動制御部25は、消費電力の大きさを基準として除外するフィールド機器を決定しても良いし、起動周期の長さを基準として除外するフィールド機器を決定しても良いし、或いは、予め起動すべきフィールド機器に優先度を付しておき、優先度の高さを基準として除外するフィールド機器を決定しても良い。
 起動制御部25は、電源部24からフィールド機器10a~10cに供給される電力(詳細には、フィールド機器10a~10cへの電力供給が開始される時点の電力)に対し、前述した機器ID又はグループIDに応じた変調を行うことによってフィールド機器の起動制御を行う。例えば、フィールド機器10a~10cに割り当てられた機器IDがそれぞれ「1」~「3」であるとすると、起動制御部25は、電源部24からの電力を以下の通り変調する。つまり、起動制御部25は、フィールド機器10aを起動させる場合には1つのパルスが含まれ、フィールド機器10bを起動させる場合には2つのパルスが含まれ、フィールド機器10cを起動させる場合には3つのパルスが含まれるように、電源部24から供給される電力を変調する。
 また、例えば、3つのフィールド機器10a~10cが属する第1グループ、2つのフィールド機器10a,10bが属する第2グループ、及び2つのフィールド機器10a,10cが属する第3グループに割り当てられたグループIDがそれぞれ「4」~「6」であるとすると、起動制御部25は、電源部24からの電力を以下の通り変調する。つまり、起動制御部25は、第1グループに属するフィールド機器10a~10cを起動させる場合には4つのパルスが含まれ、第2グループに属するフィールド機器10a,10bを起動させる場合には5つのパルスが含まれ、第3グループに属するフィールド機器10a,10cを起動させる場合には6つのパルスが含まれるように、電源部24から供給される電力を変調する。
 図2は、本発明の一実施形態における電力波形の一例を示す図である。図2中において、符号WF1で指し示された波形は、機器アダプタ20からフィールド機器10a~10cに供給される電力の波形を示しており、符号WF2で指し示された波形は、フィールド機器10a~10cで受電された電力の波形を示している。図2において、期間T1は、機器アダプタ20からフィールド機器10a~10cへの電力供給が行われない期間であり、期間T2は、フィールド機器10a~10cへの電力供給が開始されて前述した機器ID又はグループIDに応じた変調が行われる期間であり、期間T3は、連続的な電力供給が行われる期間である。
 図2に例示する電力波形WF1は、フィールド機器10a~10cへの電力供給が開始された直後の期間T2において、3つのパルスが含まれるように変調されている。このため、図2に示す電力がフィールド機器10a~10cで受電された場合には、フィールド機器10cのみが起動され、フィールド機器10a,10bは起動されない。また、フィールド機器10a~10cに供給された電力は、フィールド機器10a~10cに設けられた電源供給部14で一時的に蓄えられる。このため、フィールド機器10a~10cに供給された電力は、図2中の電力波形WF2に示す通り、期間T2においては小さな脈動があるものの、フィールド機器10a~10cが動作するために必要な電力は得ることができる。
 起動制御部25は、フィールド機器10a~10cの消費電流を測定する消費電流測定部25aを備える。フィールド機器10a~10cに供給される電力の電圧が一定であるとすると、消費電流測定部25aは、フィールド機器10a~10cの消費電流を測定することにより、フィールド機器10a~10cの消費電力を測定することもできる。消費電流測定部25aは、インターフェイス部21からケーブルCBに流れる電流を測定することによって、フィールド機器10a~10c(正確には、フィールド機器10a~10cのうちの起動している状態にあるフィールド機器)で消費される電流を測定する。
 前述の通り、起動制御部25は、電源部24からフィールド機器10a~10cに供給される電力に対し、フィールド機器10a~10cの各々に割り当てられた機器IDに応じた変調を行うことにより、フィールド機器10a~10cを個別に起動することができる。このため、消費電流測定部25aは、フィールド機器10a~10cを予め個別に起動させた状態で、消費電流測定部25aで消費電流を測定することにより、フィールド機器10a~10cの消費電流を個別に測定することができる。
 記憶部26は、フィールド機器10aの記憶部16と同様に、例えばフラッシュROM或いはEEPROM等の不揮発性のメモリを備えており、消費電流テーブルTBを記憶する。この消費電流テーブルTBは、動作状態にある個々のフィールド機器10a~10cの消費電流を示すテーブルである。図3は、本発明の一実施形態による機器アダプタで用いられる消費電流テーブルの一例を示す図である。
 図3に示す通り、消費電流テーブルTBは、フィールド機器10a~10cを特定する情報と消費電流とが対応付けられたテーブルである。図3に例示する消費電流テーブルTBでは、フィールド機器10aには消費電流10[mA]が対応付けられており、フィールド機器10bには消費電流5[mA]が対応付けられており、フィールド機器10cには消費電流3[mA]が対応付けられている。この消費電流テーブルTBは、例えばフィールド機器10a~10cを予め個別に起動させた状態で、消費電流測定部25aで消費電流を測定することによって作成される。
 次に、上記構成における機器システム1の動作について説明する。以下では、図1に示す3つのフィールド機器10a~10cが機器アダプタ20に接続されているものとし、これら3つのフィールド機器10a~10cの起動制御を行う場合の動作を例に挙げて説明する。また、これらフィールド機器10a~10cの消費電流は予め測定されており、図3に示す電流消費テーブルTBが機器アダプタ20の記憶部26に記憶されている。
 また、フィールド機器10a~10cは、起動周期がそれぞれ60秒、10秒、及び1秒である。起動制御部25は、基本的には図4に示すタイミングチャートに従ってフィールド機器10a~10cを起動する。図4は、本発明の一実施形態におけるフィールド機器の起動タイミングを示すタイミングチャートある。ここで、図4を参照すると、起動すべきフィールド機器は、時刻t1ではフィールド機器10cのみであり、時刻t2では2つのフィールド機器10b,10cであり、時刻t3では3つのフィールド機器10a~10cである。
 図5は、本発明の一実施形態による機器システムの動作を示すフローチャートである。また、図6は、図4中の各時刻における合計消費電流を示す図である。図5に示すフローチャートは、フィールド機器10a~10cの少なくとも1つを起動させるタイミングが到来する度に開始される。以下では、理解を容易にするために、図4,図5中の時刻t1,t2,t3が到来した場合の動作を順に説明する。また、以下では、防爆規格で許容される電流の条件を、規定値12[mA]以下であるとする。
 〈時刻t1が到来した場合の動作〉
 図5に示すフローチャートの処理が開始されると、機器アダプタ20の起動制御部25は、まず起動すべきフィールド機器を示す情報(以下、「一覧リスト」という)を、記憶部26内に一時的に用意した仮リストにコピーする(ステップS11)。図4,図6に示す通り、起動すべきフィールド機器がフィールド機器10cのみであるため、起動制御部25は、フィールド機器10cを示す情報が格納された一覧リストの内容を仮リストにコピーする。
 次に、機器アダプタ20の起動制御部25は、仮リストに含まれるフィールド機器の消費電流の合計値を算出する(ステップS12:第1ステップ)。具体的に、起動制御部25は、記憶部26に記憶された消費電流テーブルTBを読み出す。次に、起動制御部25は、読み出された消費電流テーブルTBに格納された内容を用いて、仮リストに含まれるフィールド機器の消費電流の合計値を算出する。ここでは、仮リストにはフィールド機器10cを示す情報のみが格納されているため、起動制御部25は、図6に示す通り、起動すべきフィールド機器の合計消費電流が3[mA]であると算出する。
 次いで、機器アダプタ20の起動制御部25は、ステップS12で算出した合計消費電流が、防爆規格で許容される電流の規定値を超えるか否かを判断する(ステップS13:第2ステップ)。ここでは、ステップS12で算出された合計消費電流が3[mA]であり、防爆規格で許容される電流の規定値(12[mA])を超えていないため、ステップS13の判断結果は「NO」となる。
 続いて、機器アダプタ20の起動制御部25は、仮リストに含まれるフィールド機器を起動して測定結果を取得する(ステップS14:第2ステップ)。具体的に、起動制御部25は、図2に示すように、フィールド機器10a~10cへの電力供給が開始される時点の電力を、起動させるフィールド機器(ここでは、フィールド機器11c)に割り当てられた機器IDに応じて変調する。かかる処理が行われると、フィールド機器11cに割り当てられた機器IDで変調された電力が、ケーブルCBを介してフィールド機器10a~10cに供給される。
 ケーブルCBを介してフィールド機器10a~10cへ電力が供給されると、フィールド機器10a~10cに設けられた電源供給部14において、電力に含まれるパルスの数がそれぞれ計数される。そして、計数されたパルス数と同じ機器IDが割り当てられているフィールド機器10cにおいて、制御部15は、ケーブルCBを介して供給されてきた電力をセンサ部11及び送受信部12に供給され、フィールド機器10cが起動する。他のフィールド機器10a,10bでは、制御部15はケーブルCBを介して供給されてきた電力をセンサ部11及び送受信部12に供給しないため、フィールド機器10a,10bは起動しない。
 フィールド機器10cが起動すると、フィールド機器10cのセンサ部11は圧力を測定する。送受信部12は、センサ部11の測定結果を機器アダプタ20に向けて送信する。送受信部12から送信された測定結果は、フィールド機器10cのインターフェイス部13、ケーブルCB、及び機器アダプタ20のインターフェイス部21を順に介して機器アダプタ20の送受信部22で受信される。その後、送受信部22は、受信された測定結果を、無線通信部23を介して無線信号として制御装置30へ送信する。
 以上の処理が終了すると、起動制御部25は、一覧リストに含まれる全てのフィールド機器の測定結果を取得したか否かを判断する(ステップS15)。ここでは、一覧リストに含まれるフィールド機器は、フィールド機器10cのみであるため、ステップS15の判断結果が「YES」になり、図5に示す一連の処理が終了する。すると、図2に示す電力波形WF1における期間T3経過後のように、機器アダプタ20からの電力供給が停止するため、フィールド機器10cの動作が停止する。その後、起動制御部25は、1秒間隔で上述した起動処理を繰り返し行う。
 〈時刻t2が到来した場合の動作〉
 次に、現在の時刻が図4,図6に示す時刻t2になったとする。すると、図5に示すフローチャートの処理が開始され、機器アダプタ20の起動制御部25は、一覧リストを記憶部26内の仮リストにコピーする(ステップS11)。起動すべきフィールド機器が2つのフィールド機器10b,10cであるため、起動制御部25は、これらフィールド機器10b,10cを示す情報が格納された一覧リストの内容を仮リストにコピーする。
 次に、機器アダプタ20の起動制御部25は、仮リストに含まれるフィールド機器の消費電流の合計値を算出する(ステップS12)。仮リストにはフィールド機器10b,10cを示す情報が格納されているため、起動制御部25は、図6に示す通り、起動すべきフィールド機器の合計消費電流が8[mA]であると算出する。
 次いで、機器アダプタ20の起動制御部25は、ステップS12で算出した合計消費電流が、防爆規格で許容される電流の規定値を超えるか否かを判断する(ステップS13)。ステップS12で算出された合計消費電流は8[mA]であり、防爆規格で許容される電流の規定値(12[mA])を超えていないため、ステップS13の判断結果は「NO」となる。
 続いて、機器アダプタ20の起動制御部25は、仮リストに含まれるフィールド機器10b,10cを起動して測定結果(流量及び圧力の測定結果)を取得する(ステップS14)。起動制御部25は、フィールド機器10b,10cを同時に起動させる場合には、フィールド機器10a~10cへの電力供給が開始される時点の電力を、フィールド機器10b,10cが属するグループに割り当てられたグループIDに応じて変調する。これにより、機器アダプタ20に接続された3つのフィールド機器10a~10cのうちの2つのフィールド機器10b,10cが起動する。
 以上の処理が終了すると、機器アダプタ20の起動制御部25は、一覧リストに含まれる全てのフィールド機器の測定結果を取得したか否かを判断する(ステップS15)。一覧リストに含まれるフィールド機器は、2つのフィールド機器10b,10cであるため、ステップS15の判断結果が「YES」になり、図5に示す一連の処理が終了する。すると、図2に示す電力波形WF1における期間T3経過後のように、機器アダプタ20からの電力供給が停止するため、フィールド機器10b,10cの動作が停止する。その後、起動制御部25は、フィールド機器10cについては1秒間隔で、フィールド機器10bについては10秒間隔で上述した起動処理を繰り返し行う。
 〈時刻t3が到来した場合の動作〉
 次に、現在の時刻が図4,図6に示す時刻t3になったとする。すると、図5に示すフローチャートの処理が開始され、機器アダプタ20の起動制御部25は、一覧リストを記憶部26内の仮リストにコピーする(ステップS11)。起動すべきフィールド機器が3つのフィールド機器10a~10cであるため、起動制御部25は、これらフィールド機器10a~10cを示す情報が格納された一覧リストの内容を仮リストにコピーする。
 次に、機器アダプタ20の起動制御部25は、仮リストに含まれるフィールド機器の消費電流の合計値を算出する(ステップS12)。仮リストには3つのフィールド機器10a~10cを示す情報が格納されているため、起動制御部25は、図6に示す通り、起動すべきフィールド機器の合計消費電流が18[mA]であると算出する。
 次いで、機器アダプタ20の起動制御部25は、ステップS12で算出した合計消費電流が、防爆規格で許容される電流の規定値を超えるか否かを判断する(ステップS13)。ステップS12で算出された合計消費電流は18[mA]であり、防爆規格で許容される電流の規定値(12[mA])を超えているため、ステップS13の判断結果は「YES」となる。
 すると、機器アダプタ20の起動制御部25は、仮リストの内容の一部を補助リスト(仮リストと同様に、記憶部26内に一時的に用意したリスト)に移動する(ステップS16:第2ステップ)。例えば、起動制御部25は、フィールド機器10a~10cのうちの消費電流が最も大きなフィールド機器10aを、仮リストから補助リストに移動する。起動制御部25は、仮リストに含まれるフィールド機器の何れを補助リストに移動させるかを、消費電流の大きさ以外に、起動周期の長さ、フィールド機器に設定された優先度等に基づいて決定しても良い。
 仮リストの内容の一部を補助リストに移動させる処理が終了すると、機器アダプタ20の起動制御部25は、再び仮リストに含まれるフィールド機器の消費電流の合計値を算出する(ステップS12)。そして、機器アダプタ20の起動制御部25は、算出した合計消費電流が、防爆規格で許容される電流の規定値を超えるか否かを判断する(ステップS13)。
 仮リストからはフィールド機器10aが除外され、仮リストには2つのフィールド機器10b,10cを示す情報が格納されているため、ステップS12において、図6に示す通り、起動制御部25は起動すべきフィールド機器の合計消費電流が8[mA]であると算出する。このため、ステップS13の判断結果は「NO」となる。
 続いて、時刻t2が到来した場合と同様に、機器アダプタ20の起動制御部25は、仮リストに含まれるフィールド機器10b,10cを起動して測定結果(流量及び圧力の測定結果)を取得する(ステップS14)。これによって、時刻t3において起動されるフィールド機器を3つから2つに動的に減少させることができる。そして、機器アダプタ20の起動制御部25は、一覧リストに含まれる全てのフィールド機器の測定結果を取得したか否を判断する(ステップS15)。
 一覧リストに含まれるフィールド機器は、3つのフィールド機器10a~10cであり、フィールド機器10aの測定結果が取得されていない。このため、ステップS15の判断結果は「NO」になる。起動制御部25は、測定結果を取得したと判断されたフィールド機器10b,10cに対する機器アダプタ20からの電力供給を停止する。すなわち、図2に示す電力波形WF1における期間T3経過後のように、起動制御部25はフィールド機器10b,10cに対する電力供給を停止する。このため、フィールド機器10b,10cの動作が停止する。
 ステップS15の判断結果が「NO」になると、機器アダプタ20の起動制御部25は、補助リストの内容で仮リストを上書きする(ステップS17)。つまり、起動制御部25は、ステップS16の処理にて仮リストから補助リストに移動されたフィールド機器を仮リストに戻す。かかる処理が終了すると、再びステップS12,S13の処理が順に行われる。
 仮リストには1つのフィールド機器10aを示す情報のみが格納されているため、ステップS12において、図6に示す通り、起動制御部25は起動すべきフィールド機器の合計消費電流が10[mA]であると算出する。このため、ステップS13の判断結果は「NO」となる。
 続いて、機器アダプタ20の起動制御部25は、仮リストに含まれるフィールド機器10aを起動して測定結果(温度の測定結果)を取得する(ステップS14)。ここで、フィールド機器10aは、図4に示す通り、本来起動されるべきであったタイミング(時刻t3)とは異なるタイミング(時刻t4)で起動される。起動制御部25は、フィールド機器10aの起動タイミングを、フィールド機器10b,10cの起動タイミングからずらすことで、防爆規格を満たしつつ機器アダプタ20に接続されたフィールド機器10a~10cの全てを動作させることができる。
 以上の処理が終了すると、機器アダプタ20の起動制御部25は、一覧リストに含まれる全てのフィールド機器の測定結果を取得したか否かを判断する(ステップS15)。一覧リストに含まれるフィールド機器は3つのフィールド機器10a~10cであり、以上の処理にてフィールド機器10a~10cの全ての測定結果を取得している。このため、ステップS15の判断結果が「YES」になり、図5に示す一連の処理が終了する。すると、図2に示す電力波形WF1における期間T3経過後のように、起動制御部25はフィールド機器10aに対する電力供給を停止するため、フィールド機器10aの動作が停止する。その後、起動制御部25は、フィールド機器10cについては1秒間隔で、フィールド機器10bについては10秒間隔で、フィールド機器10aについては60秒間隔で上述した起動処理を繰り返し行う。
 以上の通り、本実施形態では、機器アダプタ20のインターフェイス部21に接続された複数のフィールド機器10a~10cで消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、機器アダプタ20の起動制御部25が、インターフェイス部21に接続されたフィールド機器10a~10cの起動制御を行う。このため、本実施形態の機器アダプタ20は、防爆規格を満たしつつ複数台のフィールド機器を動作させることができる。
 以上、本発明の一実施形態による機器アダプタ、機器システム、及び起動制御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、ISA100.11aに準拠した無線通信を行う機器アダプタ20を備える機器システム1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機器アダプタ、Wi-Fi(登録商標)に準拠した無線通信を行う機器アダプタ、或いはZigBee(登録商標)に準拠した無線通信を行う機器アダプタを備える機器システムにも適用することができる。
 また、上記実施形態では、機器アダプタ20が無線モジュール(フィールド機器10a~10cからの信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくるフィールド機器10a~10cへの信号を受信するモジュール)である場合を例に挙げたが、機器アダプタ20は無線モジュール以外のモジュールであっても良い。例えば、機器アダプタ20は、フィールドバス通信、イーサネット(登録商標)通信、USB(Universal Serial Bus)通信、シリアル通信等の無線通信以外の通信機能を有しても良い。更には、機器アダプタ20は、表示機能、ユーザインターフェイス機能、データストレージ機能等の通信機能以外の機能を有しても良い。また、機器アダプタ20とフィールド機器とが同一筐体に収納されても良い。
 また、機器アダプタ20にフィールド機器10dが新たに接続された場合、起動制御部25は、記憶部26に格納されている消費電流テーブルTBを更新しても良い。具体的には、起動制御部25はフィールド機器10a~10cへの電力供給を停止し、機器アダプタ20に新たに接続されたフィールド機器10dのみを起動する。そして、消費電流測定部25aは、フィールド機器10dの消費電流を測定する。起動制御部25は、消費電流測定部25aによって測定されたフィールド機器10dの消費電流を用いて、記憶部26に格納されている消費電流テーブルTBを更新しても良い。このように、起動制御部25が自動的に消費電流テーブルTBを更新することで、機器アダプタ20にフィールド機器を新たに接続する際の、作業員の操作負荷を軽減できる。
 10a~10c  フィールド機器
 20       機器アダプタ
 21       インターフェイス部
 24       電源部
 25       起動制御部
 23       無線通信部

Claims (24)

  1.  複数のフィールド機器に接続可能な機器アダプタであって、
     前記複数のフィールド機器を接続可能なインターフェイス部と、
     前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器に電力を供給する電源部と、
     前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器で消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器の起動制御を行う起動制御部と
     を備える機器アダプタ。
  2.  前記起動制御部は、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を動的に求め、該消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲を超える場合には、起動させるべき前記フィールド機器の数を動的に変更する請求項1記載の機器アダプタ。
  3.  前記起動制御部は、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器を予め個別に起動させることによって、動作状態にある個々の前記フィールド機器の消費電力を測定する請求項1又は請求項2記載の機器アダプタ。
  4.  前記フィールド機器には、一意に定まる第1識別情報がそれぞれ割り当てられており、
     前記起動制御部は、前記電源部から前記フィールド機器に供給される電力に対し、前記第1識別情報に応じた変調を行うことによって前記フィールド機器の起動制御を行う
     請求項1から請求項3の何れか一項に記載の機器アダプタ。
  5.  前記複数のフィールド機器は、消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲内に収まるように設定された複数のグループに区分されており、
     前記起動制御部は、前記電源部から前記複数のフィールド機器に供給される電力に対し、前記グループの各々に割り当てられた一意に定まる第2識別情報に応じた変調を行うことによって前記複数のフィールド機器の起動制御を行う
     請求項1から請求項3の何れか一項に記載の機器アダプタ。
  6.  前記フィールド機器からの信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への信号を受信する無線通信部を備える請求項1から請求項5の何れか一項に記載の機器アダプタ。
  7.  動作状態にある個々のフィールド機器の消費電流を示すテーブルを記憶する記憶部を更に有し、
     前記起動制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルに基づき、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を算出する
     請求項1記載の機器アダプタ。
  8.  前記機器アダプタに新たにフィールド機器が接続された場合、前記起動制御部は、前記機器アダプタに新たに接続された前記フィールド機器の消費電力を測定し、測定された前記消費電力を用いて前記記憶部に記憶された前記テーブルを更新する
     請求項7記載の機器アダプタ。
  9.  複数のフィールド機器と、
     前記複数のフィールド機器に接続可能な機器アダプタと、を有し、
     前記機器アダプタは、
     前記複数のフィールド機器を接続可能なインターフェイス部と、
     前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器に電力を供給する電源部と、
     前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器で消費される電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器の起動制御を行う起動制御部と
     を備える機器システム。
  10.  前記起動制御部は、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を動的に求め、該消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲を超える場合には、起動させるべき前記フィールド機器の数を動的に変更する請求項9記載の機器システム。
  11.  前記起動制御部は、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器を予め個別に起動させることによって、動作状態にある個々の前記フィールド機器の消費電力を測定する請求項9又は請求項10記載の機器システム。
  12.  前記フィールド機器には、一意に定まる第1識別情報がそれぞれ割り当てられており、
     前記起動制御部は、前記電源部から前記フィールド機器に供給される電力に対し、前記第1識別情報に応じた変調を行うことによって前記フィールド機器の起動制御を行う
     請求項9から請求項11の何れか一項に記載の機器システム。
  13.  前記フィールド機器は、消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲内に収まるように設定された複数のグループに区分されており、
     前記起動制御部は、前記電源部から前記複数のフィールド機器に供給される電力に対し、前記グループの各々に割り当てられた一意に定まる第2識別情報に応じた変調を行うことによって前記複数のフィールド機器の起動制御を行う
     請求項9から請求項11の何れか一項に記載の機器システム。
  14.  前記フィールド機器からの信号を無線信号にして送信し、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への信号を受信する無線通信部を備える請求項9から請求項13の何れか一項に記載の機器システム。
  15.  動作状態にある個々のフィールド機器の消費電流を示すテーブルを記憶する記憶部を更に有し、
     前記起動制御部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルに基づき、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を算出する
     請求項9記載の機器システム。
  16.  前記機器アダプタに新たにフィールド機器が接続された場合、前記起動制御部は、前記機器アダプタに新たに接続された前記フィールド機器の消費電力を測定し、測定された前記消費電力を用いて前記記憶部に記憶された前記テーブルを更新する
     請求項15記載の機器システム。
  17.  起動制御部により、機器アダプタと接続可能な複数のフィールド機器の起動制御を行う起動制御方法であって、
     前記起動制御部により、前記複数のフィールド機器のうちの起動すべきフィールド機器を特定し、
     前記起動制御部により、特定したフィールド機器の消費電力の合計を算出し、
     前記起動制御部により、算出された消費電力の合計が防爆規格で許容される範囲内に収まるように前記複数のフィールド機器の起動制御を行う
     起動制御方法。
  18.  前記起動制御部により、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を動的に求め、該消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲を超える場合には、起動させるべき前記フィールド機器の数を動的に変更する請求項17記載の起動制御方法。
  19.  前記起動制御部により、前記インターフェイス部に接続された前記複数のフィールド機器を予め個別に起動させることによって、動作状態にある個々の前記フィールド機器の消費電力を測定する請求項17又は請求項18記載の起動制御方法。
  20.  前記フィールド機器には、一意に定まる第1識別情報がそれぞれ割り当てられており、
     前記起動制御部により、前記電源部から前記フィールド機器に供給される電力に対し、前記第1識別情報に応じた変調を行うことによって前記フィールド機器の起動制御を行う
     請求項17から請求項19の何れか一項に記載の起動制御方法。
  21.  前記複数のフィールド機器は、消費電力の合計が前記防爆規格で許容される範囲内に収まるように設定された複数のグループに区分されており、
     前記起動制御部により、前記電源部から前記複数のフィールド機器に供給される電力に対し、前記グループの各々に割り当てられた一意に定まる第2識別情報に応じた変調を行うことによって前記複数のフィールド機器の起動制御を行う
     請求項17から請求項19の何れか一項に記載の起動制御方法。
  22.  前記機器アダプタに設けられた無線通信部により、前記フィールド機器からの信号を無線信号にして送信し、
     前記無線通信部により、無線信号で送信されてくる前記フィールド機器への信号を受信する
     請求項17から請求項21の何れか一項に記載の起動制御方法。
  23.  前記起動制御部により、記憶部から動作状態にある個々のフィールド機器の消費電流を示すテーブルを読み出し、
     前記起動制御部により、起動させるべき前記フィールド機器の消費電力の合計を算出する
     請求項17記載の起動制御方法。
  24.  前記機器アダプタに新たにフィールド機器が接続された場合、前記起動制御部により、前記機器アダプタに新たに接続された前記フィールド機器の消費電力を測定し、測定された前記消費電力を用いて前記記憶部に記憶された前記テーブルを更新する
     請求項23記載の起動制御方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11605037B2 (en) 2016-07-20 2023-03-14 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Fleet management system for portable maintenance tools
US10599134B2 (en) * 2016-07-22 2020-03-24 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Portable field maintenance tool configured for multiple process control communication protocols
JP7164695B1 (ja) 2021-12-09 2022-11-01 株式会社オーバル 耐圧防爆型無線信号変換器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10282161A (ja) * 1997-04-09 1998-10-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 消費電力監視システム
JP2004147063A (ja) * 2002-10-24 2004-05-20 Global Com:Kk 放送システム及び電球
JP2012182720A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Yokogawa Electric Corp 集線装置及び通信システム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6686831B2 (en) * 2001-01-23 2004-02-03 Invensys Systems, Inc. Variable power control for process control instruments
JP2005312112A (ja) * 2004-04-19 2005-11-04 Toko Electric Corp 電力線搬送制御システム
DE102004020393A1 (de) 2004-04-23 2005-11-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Funkmodul für Feldgeräte der Automatisierungstechnik
JP6080457B2 (ja) * 2012-09-28 2017-02-15 大和ハウス工業株式会社 エネルギー消費機器制御装置、エネルギー消費機器制御方法及びエネルギー消費機器制御システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10282161A (ja) * 1997-04-09 1998-10-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 消費電力監視システム
JP2004147063A (ja) * 2002-10-24 2004-05-20 Global Com:Kk 放送システム及び電球
JP2012182720A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Yokogawa Electric Corp 集線装置及び通信システム

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