无线现场设备制造技术

本发明专利技术提供一种无线现场设备，其通过减少向无线网络加入前的消耗电流，从而实现电池的长寿命化。在内置电池以及无线模块，经由网关与无线网络连接的无线现场设备中，在与所述无线网络连接时，所述无线模块在预先设定的时间内向所述网关进行连续访问，在该连续访问时间内无法接收到来自所述网关的响应的情况下，从所述无线模块间歇地进行向所述网关的访问。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在现场设备中组装了无线通信单元的无线现场设备，详细地说涉及其电源控制。
技术介绍
当前，例如在上下水道设施中无法埋设线缆配线这种场所中，例如在探井设备中， 在水流过的管道安装具有无线功能的流量计，作为无线现场设备。并且，操作者在收集数据或检查设备等时，将手持终端作为无线通信机而进行操作，在与探井内的流量计之间利用无线通信进行数据的发送接收。在这里，所谓现场设备，是指压力计、差压计、温度计、水平计、流量计等各种传感器、以及阀位控制器等与生产过程直接连结并进行测定和控制(阀位控制器)的设备。另外，除了阀位控制器以外，也称为(工业用)信号发送器。另外，将接受到来自上述现场设备的信号并进行指示、记录、控制等的指示计、记录计、调节计、分散型控制系统、报警器等称为系统设备，上述系统设备与上述称为信号发送器的概念相对应，也称为信号接收器。另外，无线现场设备如上所述，以配置于通常配线困难的场所为前提，考虑采用利用电池进行动作的方式，为了可以进行长时间动作，作为电池而使用锂类电池。图8是表示利用如上所述的无线现场设备的无线网络的一个例子的系统结构图。 在图8中，无线网络拓扑1利用I/O设备2 6、路由设备7、8、网关9，构成星·网型。I/O设备2 6是如上所述的差压/压力传感器和温度传感器等传感器，或者是阀位控制器等操作端，具有由IEEE802. 15. 4规定的无线通信功能。路由设备7、8具有定期地向邻近设备发布通告(广告)的广告功能、以及进行路由信息或消息的传递的路径选择功能。另外，路径选择功能也可以搭载于差压/压力传感器和温度传感器等传感器、以及阀位控制器等操作端即I/O设备2 6中。网关9具有将无线网络拓扑1和工厂网络10连接的功能，实现控制系统11和I/ 0设备2 6的结合。在图8的例子中，I/O设备2、3可以经由路由设备8与网关9进行无线通信，I/O 设备4 6可以经由路由设备7与网关9进行无线通信。在这里，I/O设备12未接收到来自路由设备7、8的通告(advertisement)，处于无法加入无线网络拓扑1的状态。作为上述状态，例如相当于I/O设备12的电源在其它I/O 设备2 6之后刚接通等。图9是用于使I/O设备12加入无线网络拓扑1中的序列图，示出I/O设备12接收到路由设备7、8的通告，而加入例如作为使用IEEE802. 15. 4无线标准的ISA100. Ila的无线网络拓扑1中的情况。在图9中，路由设备8相对于周边设备，周期地发送用于催促向无线网络拓扑1中加入的通告SQ1。尚未加入无线网络拓扑1的I/O设备12，接收来自路由设备8的通告SQ1。I/O设备12，在接收到通告SQl后的SQ2中，向路由设备8发送向位于网关9内的系统管理器91以及安全管理器92的加入要求。如果路由设备8接收到SQ2，则首先在SQ3中，向位于网关9内的系统管理器91传送向安全管理器92的加入要求。并且，如果系统管理器91接收到SQ3，则在SQ4中，向位于网关9内的安全管理器 92传送加入要求。另外，系统管理器91以及安全管理器92也可以与网关9分体设置。另外，在SQ5中，路由设备8向系统管理器91传送向系统管理器91的加入要求。如果安全管理器92接受I/O设备12的加入要求，则利用SQ6 SQ8，最终向I/O 设备12通知安全加入许可。并且，在系统管理器91接受I/O设备12的加入要求的情况下，利用SQ9 SQ10， 最终向I/O设备12通知系统管理器加入许可。在SQll中，I/O设备12向系统管理器91发送安全确认要求。系统管理器91通过SQ12，向安全管理器92通知安全确认要求。然后，系统管理器91利用SQ13，向I/O设备12发送安全确认许可。I/O设备12完成图9所示的一系列的加入手续之后，可以每隔一定周期向网关9 发送差压、压力、温度等过程数据。发送周期可以是用户任意设定的时间间隔，例如1秒 1小时左右。如上所述向网关9发送的过程数据，在控制系统11中进行处理，由用户进行监视， 或者例如向作为控制阀等操作端的I/O设备，利用经由网关9的无线信号发送操作量，进行过程的控制。上述I/O设备2 6、12，在加入后，为了抑制各自的内置电池的消耗而通常使内部电路休止，仅在上述每隔一定周期的过程数据发送时启动，进行过程数据的计算和发送，发送后至下一次计算/发送为止进行休止。图10是I/O设备12中的加入前后的消耗电流特性例图，横轴表示时间，纵轴表示消耗电流。I/O设备12的电源接通后至以点划线示出的完成加入为止的时间Ta，是图9的序列处理执行期间。该期间，由于至加入完成为止连续地接收信号，所以I/O设备12始终处于工作状态，消耗电流始终为较大的值la。在加入完成后的时间Tb中反复进行下述动作，即，仅在每个一定周期T的过程数据发送时启动并进行过程数据的计算和发送，发送后至下一次计算/发送为止进行休止。各周期T中的Tl表示至下一次数据计算/发送为止的休止状态，消耗电流为较小的值 Ib(< Ia)0 T2表示为了进行过程数据发送而起动的状态。tp表示I/O设备2 6、12利用无线通信向网关9发送过程数据。根据图10可知，加入完成后，消耗电流为Λ的休止状态Tl和消耗电流为Ia的起动状态Τ2每隔一定周期反复，但大半时间处于消耗电流为较小的Λ的休止状态Tl。由此， 通过延长一定周期Τ，可以使电池的消耗较少。在专利文献1中记载了在现场设备中追加无线功能的技术，在专利文献2中记载了利用具有无线功能的现场设备的通信系统的技术。专利文献1 日本特开2003-1；34030号公报专利文献2 日本特开2003-1；3似61号公报
技术实现思路
在构筑如图8所示的无线网络时，应该最先进行网关9的设置和起动，但由于机械材料的准备、工厂网络10和控制系统11的配置等的情况，有时在I/O设备2 6、12和路由设备7、8设置后进行。另一方面，作为I/O设备2 6、12和路由设备7、8而使用的现场设备，通常大多在壳体外不具有用于电源断开/接通的开关。这是由于为了可以在危险气氛中使用上述现场设备而要求耐压防爆构造等，所以开关的安装变得困难。由此，通常大多是利用电池的装拆进行电源的断开/接通的构造。另外，也考虑到在现场设备的壳体内部设置开关，但为了开关的断开/接通而将壳体的盖打开的动作，成为用户的负担。另外，在要求耐压防爆的场所下，不允许打开壳体。 因此，是在即将将现场设备设置于现场之前将电源开关接通、或者插入电池。其结果，在网关9不存在的状态下，作为I/O设备2 6、12和路由设备7、8而使用的现场设备，成为在电源接通的状态下持续等待图9的SQl所示的通告的状态，在设置网关9并启动为止的期间，如图10所示，必须持续消耗电流为较大的Ia的Ta的状态。根据实测例，处于图10中的Ta状态的消耗电荷量为Tb状态的消耗电流的数十倍，仅网关9的设置延迟一天，就消耗相当于数个月的电量。在利用电池进行动作的方式的无线现场设备中，电池的寿命是重要的课题之一，在图10的Ta状态下消耗电池成为较大的问题。另外，在网关9故障的情况下也同样，直至完成网关9更换的期间，作为I/O设备 2 6、12和路由设备7、8而使用的现场设备，各自电池消耗大量的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无线现场设备，其经由网关（９）与无线网络（１）的其它现场设备（２－６）进行无线通信，其特征在于，具有：电池（２６），其内置于所述现场设备内，使所述现场设备启动；以及无线通信模块（２２），其构成为，为了与所述其它现场设备进行无线通信而与所述网关进行无线信号的发送接收，在所述现场设备开始进行向所述无线网络中加入的手续时，首先，所述无线通信模块，为了从所述网关接收广告信号而在第１期间（Ｔ３）内对所述网关进行连续访问，在所述第１期间内无法接收到所述广告信号时，所述无线通信模块间歇地对所述网关进行访问，直至从所述网关接收到所述广告信号为止。

【技术特征摘要】
2010.06.30 JP 2010-1497101.一种无线现场设备，其经由网关(9)与无线网络⑴的其它现场设备(2-6)进行无线通信，其特征在于，具有电池(沈)，其内置于所述现场设备内，使所述现场设备启动；以及无线通信模块(22)，其构成为，为了与所述其它现场设备进行无线通信而与所述网关进行无线信号的发送接收，在所述现场设备开始进行向所述无线网络中加入的手续时，首先，所述无线通信模块， 为了从所述网关接收广告信号而在第1期间CH)内对所述网关进行连续访问，在所述第1 期间内无法接收到所述广告信号时，所述无线通信模块间歇地对所述网关进行访问，直至从所述网关接收到所述广告信号为止。2.根据权利要求1所述的无线现场设备，其特征在于，在所述无线通信模块在所述第1期间内无法从所述网关接收到所述广告信...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉野广树，植村利光，杉谷邦明，藤本直之，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP