网关装置及使用该装置的无线控制网络管理系统制造方法及图纸

本发明专利技术得到一种网关装置及使用该装置的无线控制网络管理系统，其提高无线控制网络管理系统的可靠性。该网关装置在经由有线网络连接的监视控制用主机和经由无线线路连接并构成无线网络的多个无线节点之间进行数据通信中继，其特征在于，具有：无线通信单元，其将来自所述监视控制用主机的数据向所述各个无线节点中的至少任意一个发送；以及重定向单元，其在所述无线通信单元向所述无线节点发送所述数据的同时，将该数据向与有线网络连接的其他网关装置转发。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种网关装置及使用该装置的无线控制网络管理系统，特别地，涉及系统可靠性的提高。
技术介绍
近年来，人们提出了通过进行无线通信的无线控制网络系统来构成例如工业自动化中的工艺控制系统的方案。其目的是为了消除现有的控制系统由有线网络构成所引起的如下问题，即，用于测定温度或流量等的传感器因通信距离的限制或配线布设的制约等而无法设置在工厂设备内的最佳位置上、控制精度降低的问题。 另外，人们也提出了用于控制该无线控制网络系统的动作、使工厂设备整体的动作达到最优化的无线控制网络管理系统。 作为与这种现有的无线控制网络管理系统相关的现有技术文献，存在如下的文献。 专利文献1 :日本特表2005-515695号公报 图7是表示使用了现有的网关装置而构成的无线控制网络管理系统的一个例子的构成框图。在图7中，现有的无线控制网络管理系统由以下部分构成监视控制用主机l，其用于采集并存储来自无线节点41 48的数据，对系统整体进行控制；网关装置2、3(以下称为GW装置。另外，在图中表示为GW)，其用于与各无线节点进行通信；以及无线节点41 48(图中表示为WN)，其具有现场设备所具备的用于测定例如温度或流量等物理量的传感器功能、或者用于控制控制阀的致动器功能等各种功能，及用于无线传输测定数据的无线通信功能。 S卩，无线节点41 48具有差压计、流量计、温度计、致动器、控制器等各种现场设备(以下称为现场设备)的功能。 与各个无线节点进行数据通信的监视控制用主机1 (以下称为主机)经由按照IP协议进行数据通信的IP网络丽100与GW装置2、3连接。 GW装置2经由无线网络线路(以下称为无线线路)与无线节点41、42连接，GW装置3经由无线网络线路(以下称为无线线路)与无线节点42、43连接。 无线节点41经由无线线路与无线节点44连接，无线节点42经由无线线路与无线节点44、45连接，无线节点43经由无线线路与无线节点45连接。 另外，无线节点44经由无线线路与无线节点46、47连接，无线节点45经由无线线路与无线节点47、48连接。 此外，无线节点41 48形成网格(Mesh)型的多跳无线网络。SP，GW装置2、3和主机1形成有线网络，GW装置2、3和无线节点41 48形成无线网络。 虽然没有特别地进行图示，但GW装置2及3由以下部分构成无线通信单元，其用于与无线节点之间进行无线通信；通信单元(有线)，其用于经由IP网络丽100与主机1或其他GW装置2或3之间进行基于IP协议的通信；运算控制部，其用于控制各单元的动作；以及存储单元，其存储用于作为GW装置进行动作的程序及从本装置到达主机1的路径信息等。 另外，无线节点41 48由以下部分构成无线通信单元，其用于与其他无线节点 或GW装置2或3之间进行无线通信；运算控制部，其用于控制各单元的动作；以及存储单 元，其存储用于作为无线节点进行动作的程序及从无线节点到达GW装置的路径信息等。 在这里，无线节点41 48通过进行地址/名称解析和路径探索，或者由操作人员 事先在各个无线节点中设定路径信息，由此预先掌握用于向GW装置2或3传输数据的路径 信息。 另外，GW装置2、3也通过进行地址/名称解析和路径探索，或者由操作人员事先 在各个GW装置中设定路径信息，由此预先掌握到达各无线节点41 48或主机1的路径信 息。 图8是针对现有的无线控制网络管理系统中的主机1与无线节点47之间的数据 通信的说明图，在图8中也记载了动作说明(各步骤的说明)。 在步骤SP101中，主机1基于路径信息解析通向无线节点47的路径，SP，选择经由 的GW装置(例如GW装置2)。对于该GW装置的选择，存在由操作人员指定缺省网关的方 法、以及利用IP网络中所使用的ARP(Address Resolution Protocol)的方法等，可以采用 任意一种方法。 在步骤SP102中，主机l利用IP协议，经由IP网络丽100向GW装置2发送数据。 在步骤SP103中，为了从未图示的无线通信单元发送从主机1经由IP网络丽100接收到的数据，从而与无线节点47进行数据通信，GW装置2进行通信协议的变换，例如从IP协议用的数据结构变换为无线网络丽200所使用的网格协议用的数据等。 在步骤SP104中，GW装置2基于路径信息选择用于将数据向无线节点47发送的最优路径，经由无线线路向网格网络上的无线节点41发送数据。此外，作为网格网络的路径选择方法(路由方法)的代表例，可以举出ZigBee或ISA100. lla等。 在步骤SP105中，无线节点41基于路径信息选择用于将数据向无线节点47发送的最优路径，将从GW装置2接收到的数据经由无线线路向无线节点44发送。 在步骤SP106中，无线节点44基于路径信息将从无线节点41接收到的数据经由无线线路向无线节点47发送。 如上述所示，在使用现有的网关装置而构成的无线控制网络管理系统中，可以使 主机1与各个无线节点进行通信，由此，例如可以使主机1与具有致动器功能的无线节点之 间发送/接收用于调整控制阀的阀开度的控制数据，可以支援工厂设备的最优化运转。
技术实现思路
但是，现有的网关装置以及使用该装置的无线控制网络管理系统中存在以下问 题，即，在无线通信中存在障碍物及噪声等特有的出错诱因，在网格网络上发生这些通信障 碍的情况下，会使主机1、GW装置2、3、无线节点41 48中发生数据丢失的可能性增大。 另外，虽然人们也提出了可以利用网格网络的路径冗余性来回避上述通信障碍的 技术，但即使采用这种技术，在较广区域或GW装置的附近出现无线通信障碍的情况下，也 存在无法避免出错的问题。4 另外，存在下述问题，即，由主机1选择的GW装置与作为数据发送目标的无线节点的位置关系导致网格路径的距离、即与无线节点之间的物理距离或跳(hop)数增大，使无线通信发生错误的可能性增大。 另外，为了避免上述这类问题，人们也提出了例如在主机对GW装置进行选择解析时，使用将网格路径更新为最新后选择最优路径的方法，但是，即使采用这种技术，也存在以下问题，即，通常为了更新网格路径必须进行如控制数据包的广播或通信链路信息的通知这样的数据交换，如果过度进行这种数据交换，则导致数据包的泛滥，使由拥堵引起负载增大或电波干扰这样的通信障碍的可能性增大。 另外，虽然通过调整路径更新的频度可以缓解拥堵的影响，但由于无线网络的通信环境随着物理条件的变化或无线节点的移动而变化，所以存在随着更新频度的不同而导致难以维持最优路径的问题。 本专利技术用于解决上述问题点，其目的是提高无线控制网络管理系统的可靠性。 为了完成上述课题，本专利技术中的技术方案l所记载的专利技术是一种网关装置，其在经由有线网络连接的监视控制用主机和经由无线线路连接并构成无线网络的多个无线节点之间进行数据通信中继，其特征在于，具有无线通信单元，其将来自所述监视控制用主机的数据向所述各个无线节点中的至少任意一个发送；以及重定向单元，其在所述无线通信单元向所述无线节点发送所述数据的同时，将该数据向与有线网络连接的其他网关装置转发。 技术方案2所记载的专利技术的特征在于，在技术方案1所记载的网关装置的基础上，具有无线节点列表管理单元，其将无线节点列表经由所述有线网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网关装置，其在经由有线网络连接的监视控制用主机和经由无线线路连接并构成无线网络的多个无线节点之间进行数据通信中继，其特征在于，具有：无线通信单元，其将来自所述监视控制用主机的数据向所述各个无线节点中的至少任意一个发送；以及重定向单元，其在所述无线通信单元向所述无线节点发送所述数据的同时，将该数据向与有线网络连接的其他网关装置转发。

【技术特征摘要】
JP 2008-12-12 2008-316683一种网关装置，其在经由有线网络连接的监视控制用主机和经由无线线路连接并构成无线网络的多个无线节点之间进行数据通信中继，其特征在于，具有无线通信单元，其将来自所述监视控制用主机的数据向所述各个无线节点中的至少任意一个发送；以及重定向单元，其在所述无线通信单元向所述无线节点发送所述数据的同时，将该数据向与有线网络连接的其他网关装置转发。2. 根据权利要求l所述的网关装置，其特征在于，具有无线节点列表管理单元，其将无线节点列表经由所述有线网络与其他网关装置进 行交换而相互共享，在该无线节点列表中，至少存储有所述各个无线节点的网络地址和所 述各个无线节点之间的无线线路的通信质量，所述重定向单元基于通过所述无线节点列表管理单元得到的其他网关装置的所述无 线节点列表，选择与构成从本装置至作为来自所述监视控制用主机的数据的最终发送目标 的无线节点为止的通信质量良好的通信路径的无线节点连接的所述各个网关装置，并转发 所述数...

【专利技术属性】
技术研发人员：石井庸介，山本周二，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]