CN105393551B - 无线装置和接口模块 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一方面的接口模块包括接口和局域通信装置。连接至现场装置的接口从现场装置接收第一无线信号。局域通信装置通过第一局域通信以无线方式将第一信号发送至无线模块。局域通信装置通过第二局域通信从无线模块接收从外部装置以无线方式发送和通过无线装置以无线方式接收的指定用于现场装置的第二信号。接口装置将第二信号输出至现场装置。

Description

无线装置和接口模块
技术领域
本发明涉及无线装置和接口模块。
本申请要求于2013年5月20日提交的日本专利申请No.2013-106466的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。
背景技术
传统上，在工厂、制造厂等中，为了实现精密的自动操作，正在建立现场装置(测量装置、操作装置)和执行其控制的控制设备通过通信装置连接的分布式控制***(DCS)。虽然构造这种分布式控制***的多数现场装置执行有线通信，但是近年来，也实现了用于实行符合诸如ISA100.11a、Wireless HART(注册商标)等工业无线通信标准的无线通信的装置(无线现场装置)。
在上述无线现场装置的壳体中，通常包括：输入/输出装置，其执行工业处理中的状态量(例如，压强、温度、流量等)的测量或操作；无线通信装置，其实行符合上述工业无线通信标准的无线通信；以及控制装置，其控制和管理无线现场装置的操作，各个装置利用从单个电源供应的电力来操作。这里，不必像常规现场装置那样将无线现场装置连接至通信线路或通信总线，而无线现场装置基本单独地安装在工厂等中，以使得多数无线现场装置具有作为上述单个电源内置的电池。
下面的专利文献1公开了一种无线装置，其安装在不具有无线通信装置的常规现场装置中，以将常规现场装置作为上述无线现场装置操作。更具体地说，以下专利文献1中公开的无线装置包括连接至常规现场装置的接口、实行无线通信的无线通信装置和经接口将电力供应至常规现场装置的电源装置。当来自现场装置的信号经接口装置输入时，该无线装置将来自无线通信装置的信号发送至传输目的地(例如，上层控制器)，并且当在无线通信装置中接收到指定用于现场装置的信号时，其将通过接口装置接收的信号输出至现场装置。
引文列表
[专利文献1]美国专利申请公开No.2008/0211664
发明内容
技术问题
现在，在上述专利文献1中公开的无线装置被构造为将连接至现场装置以实行与现场装置的通信的接口和实行与外部装置的无线通信的无线通信装置进行集成。因此，上述专利文献1中公开的无线装置具有以下(1)至(3)中示出的问题。
(1)必须设计在现场装置中使用的各个通信协议
设置在无线装置中的接口用于实行与如上所述的现场通信装置的通信，从而在无线装置的接口中使用的通信协议需要适于现场装置中使用的通信协议(例如，诸如HART(注册商标)、BRAIN等的双线通信中使用的通信协议)。当用于无线装置的接口中的通信协议不适于现场装置中使用的通信协议时，整个无线装置需要被重新设计以适于现场装置中使用的通信协议。
(2)需要对各种类型的无线装置进行装置认证
以无线方式实行通信的无线装置需要接收通常适于相应国家的法律的认证(无线标准认证)。该无线标准认证基本需要针对各种类型的无线装置被接收，例如，以使得即使无线通信装置相同，接口的类型或形状不同的对应的无线装置也需要接收无线标准认证。由于该无线标准认证需要被国家或区独立地接收，因此当无线装置的制造商或零售商想要展开全球商业时，需要相当长的时间、相对大的成本和人力。
(3)安装无线装置的自由度低，并且稳定的通信变得困难
许多无线装置安装在现场装置附近。这是为了省略用于保护连接无线装置和现场装置的连接线的管道的安装工作，以抑制成本。然而，现场装置通常安装在由于大量的安装管道和生产设施等而可能发生波的反射或屏蔽的环境中，从而在其中接口与无线通信装置集成的无线通信装置中，稳定的无线通信可能变得困难。
这里，当天线可利用例如天线线缆与无线通信装置分离时，由于安装天线的位置的自由度增加，因此可实现稳定的无线通信。然而，由于噪声的影响和天线线缆的损耗，因此对可延伸线缆长度存在限制，从而不一定出现实现了稳定无线通信的情况。
鉴于如上所述的环境，本发明的一个目的是提供这样的无线装置和接口模块，它们可尽可能地减少重新设计和装置认证并且还可实现稳定的无线通信而不管现场装置的安装位置如何。
[技术方案]
根据本发明的一方面的无线装置包括接口模块和无线模块。接口模块包括接口和第一局域通信装置。无线模块包括第二局域通信装置和无线通信装置。接口连接至现场装置，并且接收从现场装置输出的第一信号。第一局域通信装置通过第一局域通信将第一信号发送至无线模块。第二局域通信装置通过第一局域通信从第一局域通信装置接收第一信号。无线通信装置以无线方式从第二外部装置接收指定用于现场装置的第二信号。第二局域通信装置通过第二局域通信将第二信号发送至第一局域通信装置，并且接口将第二信号输出至现场装置。
根据一方面，经第一局域通信装置和第二局域通信装置将从现场装置输出至接口模块的第一信号输出至无线模块，从而从无线模块的无线通信装置以无线方式发送至第一外部装置。另一方面，在无线模块的无线通信装置中接收从第二外部装置发送的指定用于现场装置的第二信号，然后经第二局域通信装置和第一局域通信装置输出至接口模块，并且从接口模块输出至现场装置。
而且，在上述无线装置中，接口模块和无线模块中的至少一个包括将电力供应至现场装置、接口模块和无线模块中的至少一个的电源，或者包括从电源或外部电源接收供电的电源端子。
而且，上述无线装置还包括连接接口模块和无线模块的第一连接部。在这种情况下，经第一连接部供应电力。
作为另外一种选择，无线装置还包括连接接口模块和无线模块的第二连接部。在这种情况下，第一局域通信和第二局域通信经第二连接部实行，并且经第二连接部供应电力。
而且，在上述无线装置中，无线模块还可包括设置接口模块退出睡眠状态的第一控制器。在这种情况下，当接口模块被第一控制器设置为退出睡眠状态时，其执行将电力供应至现场装置以实行与现场装置的通信。
而且，在上述无线装置中，无线模块还可包括第二控制器，其设置无线模块退出睡眠状态。在这种情况下，当无线模块被第二控制器设置为退出无线模块的睡眠状态时，其以无线方式将第一信号发送至第一外部装置。
而且，在上述无线装置中，在第二外部装置发送第二信号之前，第二控制器利用指示通过第二外部装置发送无线信号的时刻的进度信息设置无线模块退出睡眠状态。
而且，在上述无线装置中，接口模块还包括第一壳体(C1)，其至少容纳接口和第一局域通信装置。而且，无线模块还包括第二壳体(C2)，其至少容纳第二局域通信装置和无线通信装置。
而且，在上述无线装置中，接口模块和无线模块中的任一个是以下中的至少一个：显示装置，其显示现场装置、接口模块和无线模块的状态；以及设置装置，其对现场装置、接口模块和无线模块执行设置。
根据本发明的另一方面的接口模块包括接口和局域通信装置。接口连接至现场装置，并且从现场装置接收第一信号。局域通信装置通过第一局域通信将第一信号发送至无线模块。局域通信装置通过第二局域通信接收以无线方式从外部装置发送和以无线方式通过无线模块接收的指定用于现场装置的第二信号。接口将第二信号输出至现场装置。
而且，接口模块还可包括电源，其将电力供应至现场装置、接口模块和无线模块中的至少一个；或者从电源或外部电源接收供电的电源端子。
而且，接口模块还包括控制器，其利用指示外部装置发送第二信号的时刻的进度信息在外部装置发送第二信号之前设置无线模块退出睡眠状态。
而且，接口模块还包括壳体，其至少容纳接口和第一局域通信装置。
而且，接口模块还包括：显示装置，其显示现场装置、接口模块和无线模块的状态；以及设置装置，其对现场装置、接口模块和无线模块执行设置。
而且，接口模块还包括控制器，当从无线模块接收到用于使得接口进入活动状态的第三信号时，该控制器使得接口进入活动状态，并且当从现场装置接受了第一信号时，该控制器使得接口进入睡眠状态。
[有益效果]
根据本发明的一方面，具有可减少无线装置的重新设计和装置认证的优点。而且，还可实现稳定的无线通信，而不管现场装置的安装位置如何。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的无线装置的主要部件的构造的框图；
图2是用于说明根据本发明的一个实施例的无线装置的命令响应操作的时序图；
图3是用于说明根据本发明的一个实施例的无线装置的感测操作的时序图；
图4是用于说明根据本发明的一个实施例的无线装置的事件通知操作的时序图；
图5是用于说明根据本发明的一个实施例的无线装置的变化命令响应操作的时序图；
图6是示出根据本发明的一个实施例的变化无线装置的框图；
图7A是用于说明使用包括在根据本发明的一个实施例的无线装置中的无线模块的方法的框图；
图7B是用于说明使用包括在根据本发明的一个实施例的无线装置中的无线模块的方法的框图；以及
图7C是用于说明使用包括在根据本发明的一个实施例的无线装置中的无线模块的方法的框图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明根据本发明的一个实施例的无线装置和接口模块。
图1是示出根据本发明的一个实施例的无线装置1的主要部件的构造的框图。如图1所示，包括接口模块10和无线模块20的根据当前实施例的无线装置1以无线方式从现场装置30发送信号，并且以无线方式接收用于现场装置30的信号。
这里，例如，现场装置30是传感器装置(诸如流量计、温度传感器等)、阀装置(诸如流控制阀、开关阀等)、致动器装置(诸如风扇、电机等)、对工厂内的状况、物体成像的成像装置(诸如相机、录像机等)、收集工厂中的不正常声音等或者发送警报等的音频装置(诸如麦克风、扬声器等)、输出对应装置的位置信息的位置检测装置、安装在工厂现场中的装置等。为了易于理解，根据当前实施例，现场装置30是测量流体的流率的传感器装置。因此，现场装置30包括传感器电路31，即测量流体的流率的电路。
该现场装置30可连接至布置在工厂现场中的网络或传输线(例如，在“4-20mA”信号的传输中使用的传输线)，以通过从网络等接收供电，通过网络等通信。更具体地说，现场装置30可利用用于诸如HART(注册商标)，BRAIN、Foundation Fieldbus(注册商标)、PROFIBUS(注册商标)、DeviceNet(注册商标)、CC-Link(注册商标)、EtherNet/IP(注册商标)等的加工工业的普通通信协议通信。
包括传感器接口(传感器I/F)11(接口)、控制器12(第二控制器)、局域通信装置13(局域通信装置、第一局域通信装置)、电源14和电源控制装置15的接口模块10***于现场装置30与无线模块20之间，以担任现场装置30的接口。在该接口模块10中，上述传感器接口11至电源控制装置15被容纳在达到***标准的盒形壳体C1(第一壳体)中。
传感器接口11(接口)经连接线L连接至现场装置30，以及将电力从电源控制装置15经连接线L供应至现场装置30，并且经连接线L实行与现场装置30的通信(模拟通信或数字通信)。在该传感器接口11中，实行与在现场装置30中实行的通信协议相同的通信协议。作为上述连接线L，例如可使用在“4-20mA”信号的传输中使用的传输线。
更具体地说，传感器接口11将通过经连接线L的通信从现场装置30获得的信号(例如，指示通过传感器电路31测量的流率的信号：第一信号)输出至控制器12。而且，通过经连接线L的通信将从控制器12向现场装置30输出的信号(例如，设置传感器电路31的测量范围的信号和通过无线模块20接收的指定用于现场装置30的信号：第二信号)发送至现场装置30。
控制器12(第二控制器)控制和管理接口模块10的操作。更具体地说，控制器12控制传感器接口11从现场装置30获得信号，并且使得现场装置30将从局域通信网络13输出的信号(指定用于现场装置30的第二信号)发送至现场装置30。而且，控制器12控制局域通信装置13以使得无线模块20发送通过控制传感器接口11获得的来自现场装置30的信号(第一信号)。
而且，为了降低电源14的消耗，控制器12控制接口模块10的对应装置，以使得它们执行省电操作。例如，当从无线模块20输入唤醒中断信号(使得接口进入活动状态的第三信号)时，传感器接口11进入活动状态(操作状态)，然而，当完成预先指定的处理时(例如，当接收到从现场装置输出的第一信号时)，传感器接口11进入睡眠状态(非操作状态)。
这里，当从无线模块20输入唤醒中断信号时，控制器12和局域通信装置13也进入活动状态，然而，当完成预先指定的处理时，在控制器12执行控制以使传感器接口11进入睡眠状态之后，控制器12和局域通信装置13可进入省电状态(等待状态等)。控制器12也可将唤醒中断信号输出至睡眠状态的无线模块20，以设置无线模块20退出睡眠状态。(例如，其中将第一信号从第一局域报告装置发送至第二局域报告装置的情况，等)。在这种情况下，当通过控制器12设置无线模块20退出睡眠状态时，无线模块将通过局域通信装置23从局域通信装置13接收的信号以无线方式发送至第一外部装置。
局域通信装置13(第一局域通信装置)在控制器12的控制下实行与设置在无线模块20中的局域通信装置23的局域通信。例如，包括利用红外光实行通信的红外通信电路和实行近场通信的无线通信电路等的局域通信装置13按照非接触方式与局域通信装置23实行局域通信。作为另外一种选择，通过诸如串行线缆、Ethernet(注册商标)线缆、光缆、USB(通用串行总线)线缆、仪表线缆等的线缆CB(第二连接部)连接至局域通信装置23的局域通信装置13通过经线缆CB的有线通信实行与局域通信装置23的局域通信。根据当前实施例，为了便于理解，局域通信装置13实行经线缆CB的局域通信。
电源14包括发电电路等，其表现为电池(例如，自放电非常小的一次电池或二次电池，诸如锂亚硫酰氯电池)、燃料单电池、电容器或环境发电(诸如太阳能电池等的所谓的能量采集)，供应用于操作现场装置30、接口模块10和无线模块20的电力。虽然根据当前实施例说明了电池14具有容纳在接口模块10的壳体C1中的外壳，但是电池14可布置在壳体C1的外部。当电源14布置在壳体C1的外部时，电源14连接至设置在接口模块10的壳体C1中的电源端子(未示出)。
通过利用来自电源14的电力，电源控制装置15为现场装置30以及接口模块10的对应装置供电。在控制器12的控制下，为了降低电源14的消耗，电源控制装置15控制是否将电力供应至接口模块10的对应装置以及是否将电力供应至现场装置30二者。
包括天线AT、无线通信装置21、控制器22(第一控制器)、局域通信装置23(第二局域通信装置)和电源控制装置25的无线模块20将信号(第一信号)以无线方式从接口模块10发送至外部装置(第一外部装置)，和以无线方式接收从外部装置(第二外部装置；第二外部装置可与第一外部装置相同或与第一外部装置不同)发送的信号(指定用于现场装置30的第二信号)，以将接收的信号输出至接口模块10。在该无线模块20中，上述构造(无线通信装置21、控制器22、局域通信装置23和电源控制装置25)被容纳在达到***标准的盒形的壳体C2(第二壳体)中。
这里，接口模块10和无线模块20经上述线缆CB(第二连接装置)连接，并还经电源线PL(第一连接装置)连接。该电源线PL用于将设置在接口模块10中的电源14的电力供应至设置在无线模块20中的电源控制装置25。
设置在壳体C2外部的天线AT连接至无线通信装置21，以发送和接收无线信号。当壳体C2不屏蔽无线信号时，天线AT可内置在壳体C2中。无线通信装置21在控制器22的控制下实行符合ISA100.11a的无线通信。更具体地说，无线通信装置21以无线方式发送从控制器22输出的信号(来自接口模块10的第一信号)和以无线方式接收从外部装置(第二外部装置)发送的信号(指定用于现场装置30的信号)，以输出至控制器22。
控制器22(第一控制器)控制和管理无线模块20的操作。更具体地说，控制器22以无线方式发送通过控制无线通信装置21从局域通信装置23输出的信号(来自接口模块10的第一信号)，并且获得从无线通信装置21输出的信号(指定用于现场装置30的第二信号)。而且，控制器22控制局域通信装置23，以使得接口模块10将信号(指定用于现场装置30的第二信号)发送到无线通信装置21以外。
而且，为了降低设置在接口模块10中的电源14的消耗，控制器22控制无线模块20的对应装置执行省电操作。例如，当从接口模块10输入唤醒中断信号时，执行控制以使无线通信装置21进入活动状态(操作状态)，然而，当完成预先指定的处理时(例如，当将第一信号以无线方式发送至第一外部装置时等)，执行控制以使无线通信装置21进入睡眠状态(非操作状态)。
这里，可以这样布置，当从接口模块10输入唤醒中断信号时，控制器22和局域通信装置23也被激活，并且当完成预先指定的处理时(例如，当将第一信号以无线方式发送至第一装置时)，在执行其中控制器22使无线通信装置21进入睡眠状态的控制之后，控制器22和局域通信装置23可进入省电状态(等待状态等)。控制器22还可将唤醒中断信号输出至睡眠状态的接口模块10，以设置接口模块10退出睡眠状态(例如，当通过第二局域通信将从第二装置以无线方式接收的第二信号从第二局域通信装置发送至第一局域通信装置时，等)。在这种情况下，当通过控制器22设置接口模块10退出睡眠状态时，接口模块10执行将电力供应至现场装置30，以与现场装置30通信。
在控制器22的控制下，局域通信装置23(第二局域通信装置)实行与设置在接口模块10中的局域通信装置13的局域通信。更具体地说，局域通信装置23经线缆CB实行局域通信。当设置在接口模块10中的局域通信装置13被布置为通过诸如红外通信、近场通信等的非接触通信实行局域通信时，通过诸如红外通信、近场通信等的非接触通信实行局域通信的装置也用于局域通信装置23。
电源控制装置25利用经电源线PL从接口模块10的电源14供应的电力将电力供应至无线模块20的对应装置。在控制器22的控制下，电源控制装置25控制是否将电力供应至无线模块20的对应装置，以降低电源14的消耗。
接着，描述上述构造中的无线装置1的操作。下面，按次序说明响应于从实行现场装置30的控制的控制设备40(见图2-5)发送的命令的操作(命令响应操作)；其中无线装置1使得现场装置30周期性地实行测量以将测量结果发送至控制设备40(第一外部装置、第二外部装置)的操作(感测操作)；其中将在现场装置30中发生的事件报告给控制设备40的操作(事件通知操作)；和上述命令响应的变化(变化命令响应操作)。
<命令响应操作>
图2是用于说明根据本发明的一个实施例的无线装置的命令响应操作的时序图。在初始状态下，构成无线装置1的接口模块10处于睡眠状态。更具体地说，例如，接口模块10的传感器接口11处于睡眠状态，而控制器12和局域通信装置13处于省电状态。而且，在初始状态下，不将电力从接口模块10供应至现场装置30。
如图2所示，当从控制设备40发送指定用于现场装置30的命令时，在构成无线装置1的无线模块20的无线通信装置21中接收到该命令(步骤S11)。例如，从控制设备40发送的指定用于现场装置30的命令是向现场装置30指示数据传输请求的命令。将在无线模块20的无线通信装置21中接收到的命令输出至控制器22。然后，从控制器22输出设置接口模块10退出睡眠状态的唤醒中断信号。
经局域通信装置23和线缆CB将该唤醒中断信号发送至接口模块10(步骤S12)，并且经局域通信装置13输入至控制器12。然后，通过控制器12的控制，将局域通信装置13和控制器12设置为退出省电状态，并且将传感器接口11设置为退出睡眠状态。这导致接口模块10进入唤醒状态(步骤S13)。
当接口模块10进入唤醒状态时，从控制器12输出唤醒通知。经局域通信装置13和线缆CB将该唤醒通知发送至无线模块20(步骤S14)，并且经局域通信装置23输入至控制器22。然后，从控制器22输出在步骤S11中接收的命令。
经局域通信装置23和线缆CB将从控制器22输出的命令发送至接口模块10(步骤S15)，并且经局域通信装置13输入至控制器12。然后，通过控制器12控制电源控制装置15，并且经传感器接口11和连接线L将电力供应至现场装置30(步骤S16)。这导致现场装置30进入操作状态。
当将电力供应至现场装置30时，从接口模块10的控制器12输出在步骤S15中发送的命令。经传感器接口11和连接线L将该命令发送至现场装置30(步骤S17)。然后，在现场装置30中，执行响应于发送的命令的处理(步骤S18)。例如，执行以下处理：读取被命令请求传输的数据集，所述命令从设置在现场装置30中的存储器(未示出)读出。
当完成步骤S18中的处理时，在步骤S18中的处理中获得的数据集作为命令响应从现场装置30输出。经连接线L将该命令响应发送至接口模块10(步骤S19)，并且经传感器接口11将其输入至控制器12。然后，通过控制器12控制电源控制装置15，并且停止将电力供应至现场装置30(步骤S20)。这导致现场装置30进入停止状态。
当停止将电力供应至现场装置30时，从控制器12输出步骤S19中输入的命令响应。经局域通信装置13和线缆CB将该命令响应发送至无线模块20(步骤S21)，并且经局域通信装置23将其输入至控制器22。然后，通过控制器22控制无线通信装置21，并且将输入至控制器22的命令响应发送至控制设备40(步骤S22)。
当将命令响应从接口模块10发送至无线模块20时，通过接口模块10的控制器12执行其中传感器接口11进入睡眠状态并且局域通信装置13进入省电状态的控制。当完成该控制时，通过控制器12执行控制，以使其进入省电状态。这导致接口模块10进入睡眠状态(步骤S23)。
<感测操作>
图3是用于说明根据本发明的一个实施例的无线装置的感测操作的时序图。按照与上述“命令响应操作”的方式相同的方式，在初始状态下，构成无线装置1的接口模块10进入睡眠状态，并且不将电力从接口模块10供应至现场装置30。
在“感测操作”中，从无线模块20的控制器22周期性地输出用于设置接口模块10退出睡眠状态的唤醒中断信号。经局域通信装置23和线缆CB将从控制器22输出的唤醒中断信号发送至接口模块10(步骤S31)，并且经局域通信装置13将其输入控制器12。然后，接口模块10进入唤醒状态(步骤S32)。
当接口模块10进入唤醒状态时，通过控制器12控制电力供应装置15，以经传感器接口11和连接线L将电力供应至现场装置30(步骤S33)。这导致现场装置30进入操作状态，并且在现场装置30的传感器电路31中执行感测(流体的流率的测量)(步骤S34)。当完成感测时，其测量结果作为感测结果从传感器电路31输出。
经连接线L将从传感器电路31输出的感测结果发送至接口模块10(步骤S35)，并且经传感器接口11将其输入控制器12。然后，通过控制器12控制电源控制装置15，并且停止将电力供应至现场装置30(步骤S36)。这导致现场装置30进入停止状态。
当停止将电力供应至现场装置30时，从控制器12输出在步骤S35中输入的感测结果。经局域通信装置13和线缆CB将感测结果发送至无线模块20(步骤S37)，并且经局域通信装置23将其输入控制器22。然后，通过控制器22控制无线通信装置21，并且将输入至控制器22的感测结果发送至控制设备40(步骤S38)。当将来自接口模块10的感测结果发送至无线模块20时，接口模块10的控制器12的控制使得接口模块10进入睡眠状态(步骤S39)。
一旦在完成上述处理之后过去预定时间段，用于设置接口模块10退出睡眠状态的唤醒中断信号再次从无线模块20的控制器22输出，以发送至接口模块10(步骤S31)。这样，周期性地重复图3所示的步骤S31-S39的处理，并且将现场装置30的测量结果(感测结果)周期性地发送至控制设备40。
<事件通知操作>
图4是用于说明根据本发明的一个实施例的无线装置的事件通知操作的时序图。在初始状态中，构成无线装置1的无线模块20处于睡眠状态。更具体地说，例如，无线模块20的无线通信装置21处于睡眠状态，而控制器22和局域通信装置23处于省电状态。
如图4所示，当在现场装置30中检测到某事件时(步骤S41)，指示事件被检测到的信息作为事件通知从现场装置30输出。经连接线L将从现场装置30输出的事件通知发送至接口模块10(步骤S42)，并且经传感器接口11将其输入至控制器12。然后，输出用于设置无线模块20退出睡眠状态的唤醒中断信号。
经局域通信装置13和线缆CB将该唤醒中断信号发送至无线模块20(步骤S43)，并且经局域通信装置23将其输入至控制器22。然后，将局域通信装置23和控制器22设置为退出省电状态，并且控制器22的控制使得无线通信装置21被设置为退出睡眠状态。这导致无线模块20进入唤醒状态(步骤S44)。
当无线模块20进入唤醒状态时，从控制器22输出唤醒通知。经局域通信装置23和线缆CB将该唤醒通知发送至接口模块10(步骤S45)，并且经局域通信装置13将其输入至控制器12。然后，从控制器12输出步骤S42中输出的事件通知。
经局域通信装置13和线缆CB将从控制器12输出的事件通知发送至无线模块20(步骤S46)，并且经局域通信装置23将其输入至控制器22。然后，通过控制器22控制无线通信装置21，并且将输入至控制器22的事件通知发送至控制设备40(步骤S47)。
当将事件通知从无线模块20发送至控制设备40时，通过无线模块20的控制器22执行控制，以使得无线通信装置21进入睡眠状态，并且局域通信装置23进入省电状态。当完成该控制时，通过控制器22执行控制以使其进入省电状态。这导致无线模块20进入睡眠状态(步骤S48)。
<变化命令响应操作>
图5是用于说明根据本发明的一个实施例的无线装置的变化命令响应操作的时序图。在图2中说明的“命令响应操作”中，在从控制设备40发送命令之后，无线模块20唤醒接口模块10，以使得命令发送至现场装置30。另一方面，在“变化命令响应操作”中，进度信息(指示通过控制设备40或通过外部装置发送命令的时刻的信息)存储在接口模块10中，并且在从控制设备40发送命令之前，接口模块10使得无线模块20预先唤醒，以将命令从控制设备40发送至现场装置30。
在初始状态中，按照与利用图4描述的“事件通知操作”的方式相同的方式，构成无线装置1的无线模块20处于睡眠状态。更具体地说，例如，无线模块20的无线通信装置21处于睡眠状态，而控制器22和局域通信装置23处于省电状态。
在“变化命令响应操作”中，在根据上述进度信息的时刻，从接口模块10的控制器12输出用于设置无线模块20退出睡眠状态的唤醒中断信号。更具体地说，在领先于从控制设备40发送命令的时刻至少将无线模块20从睡眠状态转换为唤醒状态所需的时间的时刻输出唤醒中断信号。
经局域通信装置13和线缆CB将该唤醒中断信号发送至无线模块20(步骤S51)，并且经局域通信装置23将其输入至控制器22。然后，通过控制器22的控制，将局域通信装置23和控制器22设置为退出省电状态，同时将无线通信装置21设置为退出睡眠状态。这导致无线模块20进入唤醒状态(步骤S52)。接着，将唤醒通知从无线模块20发送至接口模块10(步骤S53)。
在上述进度信息中指定的时刻从控制设备40发送指定用于现场装置30的命令。在构成无线装置1的无线模块20中接收该命令(步骤S54)。在接收到来自控制设备40的命令时，无线模块20已经处于唤醒状态。因此，经线缆CB将接收的命令从无线模块20发送至接口模块10(步骤S55)。
按照与上述“命令响应操作”的方式相同的方式，当在接口模块10中接收到来自无线模块20的命令时，按次序执行经连接线L将电力供应至现场装置30(步骤S56)和经连接线L将命令传输至现场装置30(步骤S57)。接着，在现场装置30中，响应于在步骤S57中发送的命令执行处理(步骤S58)。
当完成在步骤S58中的处理时，在步骤S58中的处理中获得的数据集作为命令响应输出，以经连接线L经接口模块10发送(步骤S59)。然后，按照与上述“命令响应操作”的方式相同的方式，停止将电力供应至现场装置30，并且现场装置30停止(步骤S60)。
当停止将电力供应至现场装置30时，从接口模块10经线缆CB将在步骤S59中的处理中获得的命令响应发送至无线模块20(步骤S61)。然后，将发送至无线模块20的命令响应发送至控制设备40(步骤S62)。
一旦命令从无线模块20传输至控制设备40，将使得无线模块20进入睡眠状态的睡眠请求从接口模块10发送至无线模块20(步骤S63)。当接收到该睡眠请求时，在无线模块20中，执行控制，从而控制器22使得无线通信装置21进入睡眠状态以及使得局域通信装置23进入省电状态，然后，执行控制，从而控制器22使得控制器22自身进入省电状态。这样，无线模块20进入睡眠状态(步骤S64)。
如上所述，在“变化命令响应操作”中，接口模块10使得在从控制设备40传输命令之前预先唤醒无线模块20，从而可在实现省电的同时通过无线模块20接收从控制设备40发送的命令。例如，当从控制设备40周期性地发送命令时，可通过将命令的传输周期存储在接口模块10中实现该“变化命令响应操作”。
在上述“命令响应操作”、“感测操作”、“事件通知操作”和“变化命令响应操作”中，，可省略图2-图5中的虚线所示的处理。例如，当通过控制设备40的控制操作可为阀装置等的现场装置30时，不执行感测，从而省略图3中的发送感测结果的处理(步骤S35、S37、S38)。
如上所述，根据当前实施例，无线装置1被构造为划分成实行与现场装置30的通信的接口模块10和执行无线通信的无线模块20。然后，在设置在接口模块10中的局域通信装置13与设置在无线模块20中的局域通信装置23之间实行局域通信，以在接口模块10与无线模块20之间执行各种信息设置的发送和接收。
这样，当设计无线装置1时，可仅设计接口模块10，或者可仅设计无线模块20，并且针对对应的现场装置30不需要重新设计整个装置1，从而可降低开发成本或缩短开发周期。而且，当接收无线装置1的无线标准认证时，仅接收无线模块20的无线标准认证就足够，从而可尽可能减少无线标准认证。
而且，对接口模块10的替换使得可支持具有不同通信协议的不同的现场装置30，而对无线模块20的替换允许适于各种无线通信标准的无线通信。因此，可提供支持例如ISA100.11a、Wireless HART(注册商标)和Wi-Fi(注册商标)的对应的无线模块20，并且可提供适于现场装置30的一个接口模块10，以实现允许上述三个对应的无线通信标准采用的无线通信的现场装置30。
而且，将接口模块10布置在具有良好无线电波条件的位置的现场装置30和无线模块20附近也可实现稳定的无线通信，而不管安装现场装置30的位置如何。作为另外一种选择，将无线模块20安装在高位置(例如，屋顶或烟囱等上)以实现稳定的无线通信，同时将接口模块10安装在操作员可容易操作的位置使得诸如电池更换的维护容易进行。
图6是示出根据本发明的一个实施例的无线装置的变型的框图。图6所示的无线装置1与图1所示的无线装置1的相同之处在于其包括接口模块10和无线模块20，而与图1所示的无线装置1的不同之处在于显示装置16和设置装置17设置在接口模块10中。
例如通过液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)实现显示现场装置30、接口模块10和无线模块20的状态的显示装置16。通过现场装置30与接口模块10之间的通信获得指示现场装置30的状态的信息，同时通过无线模块20与接口模块10之间的通信获得指示无线模块20的状态的信息。
设置装置17对现场装置30、接口模块10和无线模块20执行各种设置。该设置装置17包括通过操作员的操作等通过其输入将在现场装置30等中设置的信息的开关，包括通过实行诸如红外通信、近场无线通信等的非接触通信获得将针对现场装置30等设置的信息的通信设备。通过在现场装置30与接口模块10之间实行的通信将关于设置装置17的信息发送至现场装置30，或者通过在无线模块20与接口模块10之间实行的通信将其发送至无线模块20。
可将显示装置16和设置装置17设置在无线模块20中而非接口模块10中。而且，即使将它们设置在无线模块10或无线模块20中，也不必提供显示装置16和设置装置17二者，从而仅提供显示装置16和设置装置17中的任一个就足够。
图7A至图7C是用于说明利用包括在根据本发明的一个实施例的无线装置中的无线模块的方法的框图。在上述实施例中，为了简化说明，描述了：无线模块20以无线方式发送在从现场装置30输出之后通过接口模块10的信号，和以无线方式接收从外部装置发送至现场装置30的信号。
然而，无线模块20也可作为无线中继装置(以无线方式发送接收的无线信号而不用将其输出至接口模块10的装置)作为单个实体操作。将无线模块20作为单个实体操作需要电源。因此，电源14可嵌入如图7A所示的无线模块20中、将被连接至如图7B所示的电源控制装置25的无线模块20以外或者将被连接至如图7C所示的局域通信装置23的无线模块20以外，以将无线模块20作为无线中继装置作为单个实体操作。
虽然先前描述了根据本发明的一个实施例的无线装置和接口模块，但是本发明可在本发明的范围内自由地改变，而不限于上述实施例。例如，虽然在以上实施例中作为示例说明了经连接线L执行其中将电力从接口模块20供应至现场装置30的情况，但是其可布置为经与连接线L不同的路由执行将电力供应至现场装置30。
而且，虽然已经针对以上实施例描述了其中经线缆CB(第二连接部)在接口模块10与无线模块20之间实行局域通信并且执行经电源线PL(第一连接部)从接口模块10至通信模块20的供电的示例，但是可经线缆CB执行上述局域通信和供电二者。当经线缆CB执行供电时，可省略电源线PL。当按照非接触方式实行在局域通信装置12与13之间的局域通信时，按照与上述实施例的方式相同的方式执行经电源线PL从接口模块10至通信模块20的供电。
而且，虽然已经针对上述实施例说明了电源14设置在接口模块10中，但是电源14可设置在无线模块20中、或者接口模块10和无线模块20二者中。当电源14设置在无线模块20中时，可将电源14存储在壳体C2中、或者壳体C2之外。当电源14设置在壳体C2之外时，其连接至设置在无线模块20的壳体C2中的电源端子(未示出)。
而且，设置在接口模块10中的特征(传感器I/F 11至电源控制器15)和设置在无线模块20中的特征(无线通信装置21至电源控制器25)不需要如图1所示划分，从而多个特征可集成。例如，无线模块20的无线通信装置21和控制器22可集成。
而且，期望在接口模块10和无线模块20中提供符合本质安全防爆标准的绝缘电路。例如，针对接口模块10，绝缘电路可设置在线缆CB与局域通信装置13之间以及连接电源14和电源电力线PL的点上。
而且，对于上述实施例进行了说明，从而提供了其中接口模块10和无线模块20通过线缆CB和电源线PL连接的情况，例如，它们可经诸如连接器等的接触点(第一连接部、第二连接部)电连接。例如，其可布置为使得连接器分别形成在接口模块10的壳体C1和无线模块20的壳体C2的预先指定的位置，当壳体C1和C2彼此配合或螺纹连接到一起时，形成在壳体C1中的连接器和形成在壳体C2中的连接器电连接。接口模块10的局域通信装置13和电源14与无线模块20的局域通信装置23和电源控制器25分别经连接器连接。
而且，在上述实施例中，已经描述了其中无线模块20的电源控制器25经电源线PL连接至接口模块10的电源14的示例。然而，代替连接至电源14，电源控制器25可经不同的电源线(未示出)经电力控制单元15连接。这样，例如，可简化例如电源控制器25的构造，或者实现向无线模块20的对应装置供电的稳定。
而且，虽然在上述实施例中将无线装置1描述为在工业处理中测量作为状态量的流体的流率，本发明还可应用于测量不同的状态量(例如，压强、温度等)的无线装置。而且，虽然已在上述实施例中描述了执行符合ISA100.11a的无线通信的无线装置的示例，但是本发明还可应用于实行符合Wireless HART(注册商标)的无线通信的无线装置、实行符合Wi-Fi(注册商标)的无线通信的无线装置或者实行符合ZigBee(注册商标)的无线通信的无线装置。
[工业实用性]
本发明可应用于实行与设置在工厂等中的现场装置的通信的无线装置。
参考标号说明
1：无线装置
10：接口模块
11：传感器接口(接口)
12：控制器(第二控制器)
13：局域通信装置(第一局域通信装置)
14：电源
16：显示装置
17：设置装置
20：无线模块
21：无线通信装置
22：控制器(第一控制器)
23：局域通信装置(第二局域通信装置)
30：现场装置
C1、C2：壳体(第一壳体、第二壳体)
CB：线缆(第二连接部)
PL：电源线(第一连接部)

Claims (9)

1.一种无线装置，包括：
接口模块；以及
无线模块，
其中，所述接口模块包括：
接口，其连接至现场装置并接受从所述现场装置输出的第一信号；以及
第一局域通信装置，其通过第一局域通信将所述第一信号发送至所述无线模块，
其中，所述无线模块包括：
第二局域通信装置，其通过第一局域通信从所述第一局域通信装置接收所述第一信号；
无线通信装置，其以无线方式将所述第一信号发送至第一外部装置；以及
第一控制器，其设置所述接口模块退出睡眠状态；
其中，所述无线通信装置以无线方式从第二外部装置接收指定用于所述现场装置的第二信号，
其中，所述第二局域通信装置通过第二局域通信将所述第二信号发送至所述第一局域通信装置；
其中，所述接口将所述第二信号输出至所述现场装置；以及
其中，当所述无线模块的所述无线通信装置以无线方式从所述第二外部装置接收到所述第二信号时，所述第一控制器设置所述接口模块退出睡眠状态，然后所述第二局域通信装置通过所述第二局域通信将所述第二信号发送至所述接口模块，
当所述接口模块被所述第一控制器设置为退出睡眠状态并且所述第一局域通信装置从所述无线模块接收到所述第二信号时，所述接口模块将电力供应至所述现场装置，然后所述接口将接收到的第二信号输出至所述现场装置，
当所述接口模块的接口接收到作为命令响应的数据集时，所述接口模块停止将电力供应至所述现场装置，然后将接收到的所述命令响应发送至所述无线模块，
所述无线模块的所述无线通信装置将接收到的所述命令响应发送至所述第二外部装置。
2.根据权利要求1所述的无线装置，
其中，所述接口模块和所述无线模块中的至少一个包括：将电力供应至所述现场装置、所述接口模块和所述无线模块中的至少一个的电源；或者从所述电源或外部电源接收供电的电源端子。
3.根据权利要求2所述的无线装置，还包括：
第一连接部，其连接所述接口模块和所述无线模块，其中，电力经所述第一连接部供应。
4.根据权利要求2所述的无线装置，还包括：
第二连接部，其连接所述接口模块和所述无线模块，其中，所述第一局域通信和所述第二局域通信经所述第二连接部实行，并且
其中，电力经所述第二连接部供应。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的无线装置，
其中，所述接口模块包括设置无线模块退出睡眠状态的第二控制器；并且
其中，当所述无线模块被所述第二控制器设置为退出无线模块的睡眠状态时，其以无线方式将所述第一信号发送至所述第一外部装置。
6.根据权利要求5所述的无线装置，
其中，在所述第二外部装置发送所述第二信号之前，所述第二控制器利用指示所述第二外部装置发送所述第二信号的时刻的进度信息来设置所述无线模块退出睡眠状态。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的无线装置，
其中，所述接口模块包括至少容纳所述接口和所述第一局域通信装置的第一壳体；并且
其中，所述无线模块还包括至少容纳所述第二局域通信装置和所述无线通信装置的第二壳体。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的无线装置，
其中，所述接口模块和所述无线模块中的任一个是以下中的至少一个：
显示装置，其显示所述现场装置、所述接口模块和所述无线模块的状态；以及
设置装置，其对所述现场装置、所述接口模块和所述无线模块执行设置。
9.一种无线装置，包括：
接口模块；以及
无线模块，
其中，所述接口模块包括：
接口，其连接至现场装置并接受从所述现场装置输出的第一信号；以及
第一局域通信装置，其通过第一局域通信将所述第一信号发送至所述无线模块，
其中，所述无线模块包括：
第二局域通信装置，其通过第一局域通信从所述第一局域通信装置接收所述第一信号；
无线通信装置，其以无线方式将所述第一信号发送至第一外部装置；以及
第一控制器，其设置接口模块退出睡眠状态，
其中，当所述接口模块被所述第一控制器设置为退出睡眠状态时，所述接口模块执行将电力供应至所述现场装置，以实行与现场装置的通信，
其中，当所述接口模块的接口从所述现场装置接收到感测结果时，所述接口模块停止将电力供应至所述现场装置，将接收到的所述感测结果发送至所述无线模块，然后导致所述接口模块进入睡眠状态；并且
所述无线模块的所述无线通信装置将接收到的所述感测结果发送至所述第一外部装置。
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