特許 6233571 無線フィールド機器および無線フィールド機器におけるパラメータ設定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233571

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】無線フィールド機器および無線フィールド機器におけるパラメータ設定方法

(51)【国際特許分類】

   H04Q 9/00 20060101AFI20171113BHJP

   G05B 19/05 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   H04Q9/00 311P

   H04Q9/00 311H

   G05B19/05 Z

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-212894(P2013-212894)

(22)【出願日】2013年10月10日

(65)【公開番号】特開2015-76793(P2015-76793A)

(43)【公開日】2015年4月20日

【審査請求日】2016年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】高橋 洋海

【審査官】 永田 義仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２５８８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３８１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１８８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０２５８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １９／０４−１９／０５

Ｇ０８Ｃ １３／００−２５／０４

Ｈ０３Ｊ ９／００− ９／０６

Ｈ０４Ｑ ９／００− ９／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線フィールド機器であって、
第１磁気センサと、
第２磁気センサと、
表示装置と、
前記第１磁気センサの検出結果に基づいて、前記表示装置にパラメータの選択データを表示させ、前記第２磁気センサの検出結果に基づいて、前記表示装置に表示されている選択データを設定することで、無線ネットワークに新たに参加するためのプロビジョニングで設定するパラメータの設定処理を行なう設定部と、
を備えることを特徴とする無線フィールド機器。

【請求項2】

前記パラメータは、新たに参加する前記無線ネットワークのネットワークＩＤを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線フィールド機器。

【請求項3】

前記設定部は、前記第１磁気センサの検出結果に基づいて、前記ネットワークＩＤの選択データを前記表示装置に表示させ、前記第２磁気センサの検出結果に基づいて、表示されている前記選択データを前記ネットワークＩＤとして設定することを特徴とする請求項２に記載の無線フィールド機器。

【請求項4】

前記パラメータは、無線フィールド機器を識別するためのタグ名を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線フィールド機器。

【請求項5】

前記設定部は、
前記第１磁気センサの検出結果と、前記第２磁気センサの検出結果とに基づいて、当該無線フィールド機器を、消費電力を少なくするパワーオフ状態に移行させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線フィールド機器。

【請求項6】

第１磁気センサと第２磁気センサと表示装置とを備えた無線フィールド機器におけるパラメータ設定方法であって、
前記第１磁気センサの検出結果に基づいて、前記表示装置にパラメータの選択データを表示させ、前記第２磁気センサの検出結果に基づいて、前記表示装置に表示されている選択データを設定することで、無線ネットワークに新たに参加するためのプロビジョニングで設定するパラメータの設定処理を行なう設定ステップを有することを特徴とするパラメータ設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線フィールド機器に関し、特に、無線ネットワークに新たに参加するためのプロビジョニング作業で設定するパラメータを、セキュリティを確保しつつ設置現場で設定できる無線フィールド機器に関する。

【背景技術】

【0002】

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

【0003】

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

【0004】

図７は、無線フィールド機器を含んだ無線ネットワークの構成例を示すブロック図である。本図の例では、分散制御システム（ＤＣＳ）等の上位システム４００を含んだ有線の制御系バスに接続した２つの無線ネットワークが形成されている。各無線ネットワークは、制御系バスと無線ネットワークとを相互接続するゲートウェイ４１０と、無線によるデータ転送の中継を行なうルータ４２０と、複数台の無線フィールド機器５００を含んで構成される。

【0005】

各無線ネットワークは、「ＮＷＩＤ：５１」等のネットワークＩＤにより識別され、各無線フィールド機器５００には、「ＴＡＧ１１」等のタグ名が付されている。

【0006】

図８は、従来の無線フィールド機器５００の構成例を示すブロック図である。本図に示すように、無線フィールド機器５００は、センサボード５１０と赤外線ボード５２０とを含んで構成される。

【0007】

センサボード５１０は、センサＣＰＵ５１１、ＦｅＲＡＭ５１２、無線通信を行なうための無線ＩＣ５１３、無線フィールド機器５００の機種毎の機能を実現するための機器用ＩＣ５１４、検出したプロセス値や診断情報等の表示を行なうＬＣＤ５１５、ホールＩＣ５１６、赤外線ボード５２０と接続するためのコネクタ５１７を備えている。

【0008】

ホールＩＣ５１６は、磁気センサである。ホールＩＣ５１６を備えることで、ユーザから磁石の近接による操作を受け付けられるようになっている。ホールＩＣ５１６により受け付ける操作としては、赤外線通信機能の有効化、パワーオフ指示等が挙げられる。

【0009】

赤外線ボード５２０は、赤外線ＣＰＵ５２１、赤外線受光部５２２、センサボード５１０と接続するためのコネクタ５２３を備えている。赤外線ボード５２０を備えることにより、赤外線通信機能を備えたＰＣ４５０と赤外線通信を行なうことができるようになっている。

【0010】

無線フィールド機器５００を無線ネットワークに新たに参加させるためには、無線フィールド機器５００に対してプロビジョニングと呼ばれる作業を行なう必要がある。プロビジョニング作業は、例えば、プロビジョニングソフトウェア４５２をインストールしたＰＣ４５０を用いて行なうことができる。この場合、無線フィールド機器５００とＰＣ４５０とは、例えば、赤外線による通信を行なう。

【0011】

プロビジョニングでは、無線フィールド機器５００が加入する無線ネットワークのネットワークＩＤ、パスワードに相当するジョインキー、タグ名等を無線フィールド機器５００に登録する作業が行なわれる。プロビジョニング作業を終えた無線フィールド機器５００は、現場に設置されて電源を投入されることで、無線ネットワークへの参加が許可され、無線ネットワークによる無線通信が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１２−３８１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

上述のように、無線フィールド機器５００を無線ネットワークに新たに参加させるためには、プロビジョニングという作業が必要になるが、プロビジョニング作業で設定が必要なパラメータの中には、あらかじめ設定しておくのではなく、設置現場において設定することが要望されるものがある。

【0014】

例えば、複数台の無線フィールド機器５００を無線ネットワークに新たに参加させる場合、ネットワークＩＤをあらかじめ無線フィールド機器５００に設定しておくと、設定されたネットワークＩＤで識別される無線ネットワークが形成された場所に設置しなければならず、無線フィールド機器５００の個別管理の煩雑性が増してしまう。

【0015】

このため、設置した場所に形成されている無線ネットワークのネットワークＩＤに応じて現場でネットワークＩＤを設定することができれば便利である。プロビジョニング用のＰＣ４５０を現場に搬入することで、現場でネットワークＩＤを設定することが可能になるが、例えば、無線フィールド機器５００が防爆エリアに設置されていると、ＰＣ４５０を持ち込むことができず、現場でネットワークＩＤを設定することができない。

【0016】

無線フィールド機器５００にカーソルキーやテンキー等の操作キーを備えさせ、現場でネットワークＩＤを設定できるようにすることも考えられるが、操作キーは、機器運用時に過誤や悪意により容易に操作可能であるため、操作キーによるプロビジョニング用のパラメータ設定はセキュリティの観点から好ましくない。

【0017】

そこで、本発明は、無線ネットワークに新たに参加するためのプロビジョニング作業で設定するパラメータを、セキュリティを確保しつつ設置現場で設定できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である無線フィールド機器は、第１磁気センサと、第２磁気センサと、前記第１磁気センサの検出結果と、前記第２磁気センサの検出結果とに基づいて、無線ネットワークに新たに参加するためのプロビジョニングで設定するパラメータの設定処理を行なう設定部とを備えることを特徴とする。
ここで、前記パラメータは、新たに参加する前記無線ネットワークのネットワークＩＤを含むことができる。
このとき、表示装置をさらに備え、前記設定部は、いずれか一方の前記磁気センサの検出結果に基づいて、前記ネットワークＩＤの選択データを前記表示装置に表示させ、他方の磁気センサの検出結果に基づいて、表示されている前記選択データを前記ネットワークＩＤとして設定するようにしてもよい。
また、前記パラメータは、無線フィールド機器を識別するためのタグ名を含むことができる。
さらに、前記設定部は、前記第１磁気センサの検出結果と、前記第２磁気センサの検出結果とに基づいて、当該無線フィールド機器を、消費電力を少なくするパワーオフ状態に移行させるようにしてもよい。
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である無線フィールド機器におけるパラメータ設定方法は、第１磁気センサと第２磁気センサとを備えた無線フィールド機器におけるパラメータ設定方法であって、前記第１磁気センサの検出結果と、前記第２磁気センサの検出結果とに基づいて、無線ネットワークに新たに参加するためのプロビジョニングで設定するパラメータの設定処理を行なう設定ステップを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、無線ネットワークに新たに参加するためのプロビジョニング作業で設定するパラメータを、セキュリティを確保しつつ設置現場で設定できるようになる

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施形態に係る無線フィールド機器の構成を示すブロック図である。

【図2】右ホールＩＣおよび左ホールＩＣに対する操作でタグ名の設定を受け付ける処理の一例を説明するフローチャートである。

【図3】右ホールＩＣおよび左ホールＩＣに対する操作でネットワークＩＤの設定を受け付ける処理の一例を説明するフローチャートである。

【図4】ＬＣＤの表示例を示す図である。

【図5】右ホールＩＣおよび左ホールＩＣに対する操作でパワーオフ操作を受け付ける処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】ＬＣＤの表示例を示す図である。

【図7】無線フィールド機器を含んだ無線ネットワークの構成例を示すブロック図である。

【図8】従来の無線フィールド機器の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る無線フィールド機器１００の構成を示すブロック図である。本図に示すように、無線フィールド機器１００は、センサボード１１０と赤外線ボード１２０とを含んで構成される。

【0022】

センサボード１１０は、設定部として機能するセンサＣＰＵ１１１、静的パラメータを不揮発的に記録するＦｅＲＡＭ１１２、無線通信を行なうための無線ＩＣ１１３、無線フィールド機器１００の機種毎の機能を実現するための機器用ＩＣ１１４、検出したプロセス値や診断情報等の表示を行なうＬＣＤ１１５、右ホールＩＣ１１６、左ホールＩＣ１１７、赤外線ボード１２０と接続するためのコネクタ１１８を備えている。

【0023】

すなわち、本実施形態では、ユーザから磁石の近接による操作を受け付けるホールＩＣを２つ備えている。右ホールＩＣ１１６、左ホールＩＣ１１７は、磁石によるそれぞれへの操作が干渉しないように、十分間隔をおいて配置するものとする。右ホールＩＣ１１６、左ホールＩＣ１１７は、磁石が近接している状態と近接していない状態とを判別できれば足りる。

【0024】

赤外線ボード１２０は、赤外線ＣＰＵ１２１、赤外線受光部１２２、センサボード１１０と接続するためのコネクタ１２３を備えている。

【0025】

本実施形態の無線フィールド機器１００は、プロビジョニング作業で設定するパラメータのうち、ネットワークＩＤとタグ名とを磁気センサである右ホールＩＣ１１６および左ホールＩＣ１１７に対する操作で設定できるようにしている。ここで、ネットワークＩＤは、参加する無線ネットワークを特定する情報であり、タグ名は、無線フィールド機器１００を識別するための情報である。ただし、プロビジョニング作業において、現場での設定が要望される他のパラメータを設定できるようにしてもよい。

【0026】

右ホールＩＣ１１６および左ホールＩＣ１１７に対する操作でネットワークＩＤとタグ名とを設定できるため、防爆エリアのようなプロビジョニング作業用のＰＣを持ち込むことができない場所に設置される無線フィールド機器１００であっても、設置現場でネットワークＩＤとタグ名とを設定することが可能となる。また、右ホールＩＣ１１６および左ホールＩＣ１１７に対する操作は磁石が必要となるため、機器運用時の過誤や悪意による設定変更を防止することができ、セキュリティが確保される。

【0027】

図２および図３は、センサＣＰＵ１１１の動作および制御によって、右ホールＩＣ１１６および左ホールＩＣ１１７に対する操作でネットワークＩＤとタグ名の設定を受け付ける処理の一例を説明するフローチャートである。また、図４は、本処理におけるＬＣＤ１１５の表示例を示す図である。

【0028】

本処理では、主として右ホールＩＣ１１６に決定キーとしての役割を担わせ、左ホールＩＣ１１７に選択キーとしての役割を担わせている。また、ＬＣＤ１１５の点滅状態が表示されている項目が選択されている状態を示し、ＬＣＤ１１５の点灯状態が表示されている項目が決定された状態を示すようにしている。なお、この処理は、右ホールＩＣ１１６、左ホールＩＣ１１７からの磁気検出信号に基づいてセンサＣＰＵ１１１が制御する。

【0029】

無線フィールド機器１００の稼働状態において、右ホールＩＣ１１６が、磁石の短時間近接（以下「右ホールタッチ」と称する）を検出すると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、図４（ａ）に示すように、ＬＣＤ１１５に「Ｉｎｉｔ」を点滅表示させる（Ｓ１０２）。

【0030】

この状態で右ホールタッチを検出すると（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ＬＣＤ１１５に「Ｉｎｉｔ」を点灯表示し、ＦｅＲＡＭ１１２に記録されている静的パラメータを初期化する（Ｓ１０４）。

【0031】

「Ｉｎｉｔ」が点滅表示している状態で、左ホールＩＣ１１７が、磁石の短時間近接（以下「左ホールタッチ」と称する）を検出すると（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、タグ名の変数であるＴＡＧ＿Ｎａｍｅに開始値を設定し（Ｓ１０６）、図４（ｂ）に示すように、ＴＡＧ＿ＮａｍｅをＬＣＤ１１５に点滅表示させる（Ｓ１０７）。ここでは、タグ名は、ＴＡＧ０１〜ＴＡＧ５０のいずれから選択できるものとし、開始値は「ＴＡＧ０１」であるとする。もちろん、タグ名の選択肢は本例に限られない。

【0032】

なお、「Ｉｎｉｔ」が点滅表示している状態で、右ホールタッチ、左ホールタッチのいずれも検出せず、「Ｉｎｉｔ」の点滅表示状態が所定時間継続した場合には、「Ｉｎｉｔ」の表示を解除するようにしてもよい。

【0033】

ＴＡＧ＿Ｎａｍｅが点滅表示している状態で、右ホールタッチを検出すると（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、表示されているＴＡＧ＿Ｎａｍｅを無線フィールド機器１００のタグ名として決定する（Ｓ１０９）。

【0034】

ＴＡＧ＿Ｎａｍｅが点滅表示している状態で、左ホールタッチを検出すると（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、ＴＡＧ＿Ｎａｍｅに次の値を設定し（Ｓ１１１）、設定された値でＴＡＧ＿Ｎａｍｅを点滅表示させる（Ｓ１０７）。ここでは、タグ名は、ＴＡＧ０１〜ＴＡＧ５０のいずれから選択できるものとしているため、「ＴＡＧ０１」の次の値は「ＴＡＧ０２」であるとする。また、「ＴＡＧ５０」の次の値は開始値に戻って「ＴＡＧ０１」であるとする。

【0035】

なお、ＴＡＧ＿Ｎａｍｅが点滅表示している状態で、右ホールタッチ、左ホールタッチのいずれも検出せず、ＴＡＧ＿Ｎａｍｅの点滅表示状態が所定時間継続した場合には、タグ名の設定処理を中止するようにしてもよい。

【0036】

上述の手順によりタグ名が決定されると、図３のフローチャートに移り、ネットワークＩＤの変数であるＮＩＤに開始値を設定し（Ｓ１１２）、図４（ｃ）に示すように、ＮＩＤを点滅表示させる（Ｓ１１３）。ここでは、ネットワークＩＤは、ＮＩＤ５０〜ＮＩＤ６５のいずれから選択できるものとし、開始値は「ＮＩＤ５０」であるとする。もちろん、ネットワークＩＤの選択肢は本例に限られない。

【0037】

ＮＩＤが点滅表示している状態で、右ホールタッチを検出すると（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、表示されているＮＩＤを無線フィールド機器１００が参加するネットワークＩＤとして決定し（Ｓ１１５）、先に決定したタグ名とともに無線フィールド機器１００に設定する（Ｓ１１６）。

【0038】

ＮＩＤが点滅表示している状態で、左ホールタッチを検出すると（Ｓ１１７：Ｙｅｓ）、ＮＩＤに次の値を設定し（Ｓ１１８）、設定された値でＮＩＤを点滅表示させる（Ｓ１１３）。ここでは、ネットワークＩＤは、ＮＩＤ５０〜ＮＩＤ６５のいずれから選択できるものとしているため、「ＮＩＤ５０」の次の値は「ＮＩＤ５１」であるとする。また、「ＮＩＤ６５」の次の値は、開始値に戻って「ＮＩＤ５０」であるとする。

【0039】

なお、ＮＩＤが点滅表示している状態で、右ホールタッチ、左ホールタッチのいずれも検出せず、ＮＩＤの点滅表示状態が所定時間継続した場合には、ネットワークＩＤの設定処理を中止するようにしてもよい。

【0040】

以上、右ホールＩＣ１１６および左ホールＩＣ１１７に対する操作によりタグ名とネットワークＩＤの設定を受け付ける処理について説明したが、これに加えて、右ホールＩＣ１１６および左ホールＩＣ１１７に対する操作により、プロビジョニング作業におけるパラメータの設定以外の指示を受け付けるようにしてもよい。

【0041】

例えば、図５に示すようなフローチャートにしたがって、センサＣＰＵ１１１の動作および制御によって、無線フィールド機器１００の運用時におけるパワーオフ指示を右ホールＩＣ１１６および左ホールＩＣ１１７に対する操作により受け付けるようにしてもよい。

【0042】

すなわち、無線フィールド機器１００の稼働中に左ホールＩＣ１１７が磁石の近接を所定時間以上、例えば５秒以上継続して検出すると（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、図６に示すように、ＬＣＤ１１５に「ＳＬＥＥＰ」を点滅表示させる（Ｓ２０２）。

【0043】

ＬＣＤ１１５に「ＳＬＥＥＰ」が点滅表示している状態で、所定時間、例えば５秒経過する前に（Ｓ２０４：Ｎｏ）、右ホールタッチを検出すると（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、無線フィールド機器１００は、パワーオフ状態に移行する（Ｓ２０５）。ここで、パワーオフ状態は、無線フィールド機器１００の消費電力を削減するために、センサＣＰＵ１１１が低消費電力モードになり、右ホールＩＣ１１６、左ホールＩＣ１１７、赤外線ボード１２０以外の機能を停止させる状態である。パワーオフ状態に移行後は、例えば、図示しないバッテリーの抜き差し、赤外線による所定操作、右ホールＩＣ１１６あるいは左ホールＩＣ１１７に対する所定操作でパワーオフ状態を解除することができる。

【0044】

一方、「ＳＬＥＥＰ」が点滅表示している状態が所定時間、例えば５秒経過すると（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、「ＳＬＥＥＰ」の点滅表示を解除し、通常の稼働状態に復帰する。

【0045】

以上説明したように、本実施形態によれば、右ホールＩＣ１１６および左ホールＩＣ１１７に対する操作により、プロビジョニング作業で設定するパラメータであるネットワークＩＤとタグ名とを設定できるようにしているため、ネットワークＩＤとタグ名を、セキュリティを確保しつつ設置現場で設定することが可能となる。

【符号の説明】

【0046】

１００…無線フィールド機器、１１０…センサボード、１１１センサＣＰＵ、１１２…ＦｅＲＡＭ、１１３…無線ＩＣ、１１４…機器用ＩＣ、１１５…ＬＣＤ、１１６…右ホールＩＣ、１１７…左ホールＩＣ、１１８…コネクタ、１２０…赤外線ボード、１２１…赤外線ＣＰＵ、１２２…赤外線受光部、１２３…コネクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】