JP2001034313A - プロセス制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便に低コストで構築でき且つ無線機の追加
／移動、環境変化等によるネットワーク構成の変化や障
害に対しても自動的に対応でき信頼性の高いプロセス制
御システムを提供する。 【解決手段】 表示機４、センサ５、接点６、ＳＷ（ス
イッチ）７、警報機８、バルブ９等は、プロセスの一例
である。ＰＩＯステーション１は、これら各種プロセス
に接続して入出力制御する。ＰＩＯステーション１内蔵
の無線機、無線機２、及び無線機３は、少なくともフレ
キシブルな中継機能や通信路の探索機能を備え、これら
無線機によって中継されながら任意の２つの無線機間の
通信が行われる無線ネットワークが構築される。情報処
理装置１０は、この無線ネットワークを介して、上記Ｐ
ＩＯステーション１から例えばセンサ５、接点６、ＳＷ
（スイッチ）７等の情報を受け取ったり、あるいは表示
機４、警報機８、バルブ９等への表示／制御指示を送
る。たとえ、通信障害や無線機の追加／位置変更等があ
っても、上記フレキシブルな中継機能や通信路の探索機
能があるので、自動的に対応してくれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば工場等の構内に専用線によるネッ
トワークを敷設して、工場内の各所に設置されている設
備機械／センサ等を上記ネットワークに接続して、各設
備機械の稼働情報、警報等のデータを、上記ネットワー
クを介して例えばパソコン等のコンピュータで収集／受
信して処理するプロセス制御システムを構築することが
行われている。

【０００３】また、工場に限らず、例えばテーマパー
ク、遊園地、イベント会場、公園、駐車場、工事現場、
オフィスビル、農業施設、ゴルフ場、スポーツ施設、空
港施設、港湾施設、水処理施設、ゴミ処理施設等、様々
な場所で進められているものであり、案内表示データ配
信、環境計測、故障警報発信、セキュリティ警報発信、
構内物流情報集配信、入退場者データ管理、監視等、様
々な用途向けのプロセス制御システムが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記工場や各種施設等
の特定のエリア内にネットワークを敷設して成るプロセ
ス制御システムは、従来、ほとんど有線で行われていた
が、有線の場合、通信線を敷設する等の工事に手間／コ
ストが掛かり、更に追加や移設を行うにも簡単にはでき
ず手間／コストが掛かるという問題があった。特に、工
場等では製造する製品の変更等に伴って設備機械の追加
／変更／移動等が行われることも少なくない。

【０００５】また、有線ではなく無線を用いるものとし
て、所謂“無線ＬＡＮ”が知られているが、これも、各
無線ＬＡＮアクセスポイントと各設備機械やセンサ等に
接続された無線機との間は、無線により通信が行える
が、結局、有線ＬＡＮの敷設も必要である。また、上記
追加／変更／移動等に伴って、新たな無線ＬＡＮアクセ
スポイントを設ける必要が生じた場合には、有線の通信
線の敷設工事等の手間／コストが掛るものであった。更
に、大型の設備／資材等の移動が、各無線ＬＡＮアクセ
スポイントと無線機の間の無線通信路を遮断してしま
い、通信不能となると、全く機能しなくなることも有り
得た。

【０００６】また、無線を用いるものとして、ＰＨＳ、
携帯電話等を用いることも考えられるが、これは設置の
際には手間／コストが掛らないが、その後の通信費用が
コスト高となってしまう。また、この場合も、最寄りの
（通信可能範囲にある）ＰＨＳ基地局との間の無線通信
路が遮断されて通信不能となる可能性がある。

【０００７】あるいは、例えば特開平１０−２２７４０
０号公報には、各監視装置に接続された通信装置が、セ
ンサの検出情報や命令を、中継しながら、監視装置から
ホスト側に、あるいはホスト側から監視装置に送る構成
の遠隔監視システムが提案されている。この遠隔監視シ
ステムでは工事が簡単であり、容易に多くの監視装置を
設置できる。しかしながら、一旦設置された後、周囲環
境の変化、監視装置の追加／移動／故障等に対して各無
線機（通信装置）が自律的にフレキシブルに中継先を変
更して対応できるようなものではなかった。

【０００８】本発明の課題は、任意のエリア内で簡便に
低コストで構築でき且つ無線機の追加／移動、環境変化
等によるネットワーク構成の変化や障害に対しても自動
的に対応でき信頼性の高いプロセス制御システムを提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるプロセス制
御システムは、自律的に中継先を選択する中継機能を有
する複数の無線端末が特定のエリア内に分散配置されて
構成され、前記無線端末のいずれも直接又は他の１以上
の無線端末の前記中継機能によって中継されることによ
り他の全ての無線端末と通信可能であると共に通信する
２つの無線端末間の通信ルートがフレキシブルに決定さ
れる無線ネットワークと、 前記無線端末の１つを備
え、計測または検出または表示あるいは制御の対象と接
続して入出力制御を行う１以上のＰＩＯステーション
と、前記無線端末の１つを備え、前記無線ネットワーク
を介して前記ＰＩＯステーションに対して計測または検
出または表示あるいは制御の指令を行うホストとを有す
る。

【００１０】上記プロセス制御システムによれば、複数
の無線機によりネットワークを構築するので、有線でネ
ットワークを構築する場合のように有線ケーブルを敷設
する等の工事の手間／コストが掛らない。単に、無線機
を各所に配置する作業を行えば済む。更に、一旦ネット
ワークを構築した後でも、新たな無線機（ＰＩＯステー
ション）を配置したり、配置済の無線機を移動させたり
するだけで、容易にシステムの拡張／変更等が行える。
更に、通信障害、通信路遮断や、無線機の故障等が生じ
てそれまで使用可能であった通信路が使えなくなって
も、これに自動的にフレキシブルに対応して中継ルート
を選択する（迂回路等が使われる）ことができるので、
通信不能やシステムダウンとなる可能性は極めて低く、
信頼性の高いシステムを提供できる。

【００１１】上記プロセス制御システムにおいて、例え
ば、前記無線ネットワークは分散ネットワークであり、
必要に応じて１以上の中継専用の無線端末を更に配置し
て成る。すなわち、無線端末を備えるＰＩＯステーショ
ン及びホストのみで無線ネットワークを構築できる場合
はそれでもよいが、できない場合には、上記無線端末の
みの構成である中継専用の無線端末を配置する。

【００１２】例えば、上記プロセス制御システムは、前
記無線ネットワークは構内に構築され、前記ＰＩＯステ
ーションの１つ以上は電流センサに接続し、前記ホスト
から計測指令を受信すると、該電流センサにより得られ
る計測データを前記無線ネットワークを介して該ホスト
に送信し、該ホストは、ＰＩＯステーションより送られ
てくる計測データを収集／蓄積または分析あるいは表示
する電力量計測システムである。。

【００１３】また、例えば、上記プロセス制御システム
は、前記無線ネットワークは化学工場または化学プラン
ト内に構築され、前記ＰＩＯステーションの１つ以上は
ガスセンサに接続し、前記ホストからガス検出指令を受
信すると、該ガスセンサにより得られる検出データを前
記無線ネットワークを介して該ホストに送信し、前記Ｐ
ＩＯステーションの１つ以上は警報装置または表示装置
に接続し、該ホストは、前記ガスセンサに接続したＰＩ
Ｏステーションより送られてくる検出データに基づいて
異常の有無を判定し、異常有りと判定した場合、前記警
報装置に接続したＰＩＯステーションに対して警報発令
指示を送信して該警報装置により警報を発令させ、ある
いは前記表示装置に接続したＰＩＯステーションに対し
て警告メッセージを送信して該表示装置に該警告メッセ
ージを表示させるガス検知／警報システムである。

【００１４】あるいは、例えば、上記プロセス制御シス
テムは、前記無線ネットワークは水処理関連施設内に構
築され、前記ＰＩＯステーションの１つ以上は水質セン
サに接続し、前記ホストからの指令を受信すると、該水
質センサにより検出される水質データを前記無線ネット
ワークを介して該ホストに送信し、該ホストは、ＰＩＯ
ステーションより送られてくる検出データを収集／蓄積
または分析あるいは表示する水質管理システムである。

【００１５】また、あるいは、上記プロセス制御システ
ムは、例えば、前記無線ネットワークは放射線関連施設
内に構築され、前記ＰＩＯステーションの１つ以上は放
射線センサに接続し、前記ホストからの指令を受信する
と、該放射線センサにより検出される放射線量データを
前記無線ネットワークを介して該ホストに送信し、該ホ
ストは、ＰＩＯステーションより送られてくる放射線量
データを収集／蓄積または分析あるいは表示し、あるい
は放射線量データが所定値を超えた場合は警報装置に接
続したＰＩＯステーションに対して警報発令指示を送信
して該警報装置により警報を発令させるシステムであ
る。

【００１６】他にも、例えば、前記無線ネットワークは
任意の施設内に構築され、前記ＰＩＯステーションの１
つ以上は侵入者検知スイッチまたは防犯スイッチに接続
し、該侵入者検知スイッチまたは防犯スイッチがオンす
ると、前記無線ネットワークを介して該ホストに通知
し、該ホストは、前記通知を受けると、警報装置に接続
したＰＩＯステーションに対して警報発令指示を送信し
て該警報装置により警報を発令させる防犯システム等、
様々なシステムが考えられる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態のプ
ロセス制御システムの概略構成図である。

【００１８】同図では、例えば、特定のエリア内に、表
示機４、センサ５、接点６、ＳＷ（スイッチ）７、警報
機８、バルブ９等が各々の設置場所に存在しており、ま
た任意の場所にパソコン等の情報処理装置１０を設置し
たものとして説明する。尚、同図は、当該プロセス制御
システムが、これら表示機４〜バルブ９全てを接続して
成るシステムであるということを意味しているのではな
い。同図は、本発明のプロセス制御システムの適用例の
多くを混在させて示しているものと言える。

【００１９】表示機４、センサ５、接点６、ＳＷ（スイ
ッチ）７、警報機８、及びバルブ９には、各々、ＰＩＯ
（プロセスＩ／Ｏ）ステーション１が接続されている。
また、情報処理装置１０には無線機２が接続されてい
る。更に、必要に応じて中継用の無線機３が設置され
る。そして、これらＰＩＯステーション１、無線機２、
無線機３によって、後述する無線ネットワークが構築さ
れて、全体として、情報処理装置１０が上記無線ネット
ワークを介して各ＰＩＯステーション１に計測／表示／
制御等の指示を行って動作するプロセス制御システムが
構成される。詳しくは後述する。

【００２０】上記「必要の応じて中継用の無線機３が設
置される」とは、上記ＰＩＯステーション１及び無線機
２のみでは、後述する無線ネットワークを十分に構築で
きない場合のことである。例えば、他のＰＩＯステーシ
ョン１（あるいは無線機２）と無線通信できない位置に
あるＰＩＯステーション１が存在する場合にその中継用
として、あるいは良質な通信路が形成できない部分の補
強、または無線ネットワーク内のトラヒックが集中する
部分の迂回路の形成等の為に、中継用の無線機３が設置
される（逆に言えば、ＰＩＯステーション１及び無線機
２のみで、無線ネットワークを十分に構築できる場合に
は、中継用の無線機３は必要ないことになる）。

【００２１】図２は、ＰＩＯステーション１の構成の一
例を示す図である。同図に示すＰＩＯステーション１
は、無線機１１、マイコン１２、入出力装置１３等より
成る。無線機１１については後述する。入出力装置１３
は、プロセス入出力用Ｉ／Ｏインタフェースであり、Ｄ
Ｉ（ディジタル入力）、ＤＯ（ディジタル出力）、ＡＩ
（アナログ入力）、ＡＯ（アナログ出力）等がある。プ
ロセスとは、上記表示機４、センサ５、接点６、ＳＷ
（スイッチ）７、警報機８、バルブ９等の、測定機器、
表示機器、制御機器等、入出力制御対象機器である。

【００２２】図１の無線機１、無線機２、及び図２に示
すＰＩＯステーション１内の無線機１１は、基本的には
同じものであり、少なくともフレキシブルな中継機能を
備えるものである。

【００２３】ここで、本発明の出願人は、先出願（特願
平１０−１８５８６６号など）において、特定のエリア
内に複数の無線機（少なくともフレキシブルな中継機能
を備える）を分散配置し、発信元の無線機と着信先の無
線機との間に存在する他の無線機が中継を繰り返しなが
らデータパケット転送を行う無線通信ネットワーク（以
下、無線ネットワークと呼ぶ）を提案している。この無
線ネットワークでは、無線通信路は、固定ではなく、各
無線機で自律的に中継先を変更する機能を備えているこ
とで、自動的にフレキシブルに変更されるようになって
おり、例えば回線障害や無線機故障が生じても中継ルー
トを自動変更して対応することができる。

【００２４】この無線ネットワークにおける各無線機に
は、互いに識別可能なようにユニークな識別符号が割り
当てられている。例えば、図１に示すプロセス制御シス
テムおいて、無線機２、無線機３、及びＰＩＯステーシ
ョン１の無線機１１に、それぞれ、同図に示すようにＡ
〜Ｊの識別符号が割り当てられているものとする。

【００２５】これらＡ〜Ｊの無線機により構築される無
線ネットワークを、図３に示す。同図において、Ａ〜Ｊ
の無線機間を結ぶ直線（実線）は、各無線機Ａ〜Ｊの各
々が直接通信可能な通信路を示している。当該無線ネッ
トワークにおける各無線機が直接通信可能な距離は有限
（短距離）であり、例えば工場内や公園等の野外施設内
に、上記Ａ〜Ｊの無線機を分散設置すると、各無線機Ａ
〜Ｊは、他の全ての無線機と直接通信することはできな
い。一方、当該当該無線ネットワークを構築する場合に
は、全ての無線機が、少なくとも１台以上の他の無線機
と直接通信可能となり且つ他の無線機を経由することで
当該無線ネットワークを構成する全ての無線機と通信可
能であり且つ中継ルートが複数種類存在するようにす
る。例えば、順番としては、まず、各ＰＩＯステーショ
ン１、及び情報処理装置１０に接続される無線機２が設
置される。そして、これらの無線機１１、２のみで無線
ネットワークを構築できない場合には、中継用の無線機
３を設置する。図１に示す例では、中継用の無線機３と
して、無線機Ｂ、Ｅ、Ｆが設置されている。同図に示す
例では、無線機Ａ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｉ、Ｃのみでも、
一応、各無線機は、少なくとも１台以上の他の無線機と
直接通信可能であり且つ他の無線機を経由することで当
該無線ネットワークを構成する全ての無線機と通信可能
であるが、無線機Ａ−Ｉ間、無線機Ｈ−Ｄ間の中継ルー
トは１つであり、例えば無線機Ｇ−Ｄ間の通信路に何等
かの障害が発生した場合、他の中継ルートを選択できな
い。よって、中継用の無線機３（Ｂ、Ｅ、Ｆ）が設置さ
れている。

【００２６】上記無線ネットワークを構成する各無線機
は、他の全ての無線機が、自らと直接通信路を有するど
の無線機を経由して接続されているのかを認識している
必要があり、例えば不図示の各無線機内蔵のメモリ（Ｅ
ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ）に、システム
構成情報を格納している。

【００２７】図４、図５は、上記システム構成情報の一
例を示す図であり、ここでは上記無線機Ａが格納／管理
するシステム構成情報２０、３０を示す。図４は、無線
機Ａ自身のシステム構成情報２０を示す。

【００２８】同図に示すシステム構成情報２０におい
て、通信回数２１は、無線機Ａの送信するパケットが、
着信先の無線機に到達するまでになされる通信の回数を
示す。無線端末２２は、その通信回数を最小通信回数と
して到達する着信先の無線機を示している。同図に示す
システム構成情報２０を参照することにより、例えば、
無線機Ａが１回の通信でパケットを転送可能な無線機に
はＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆがあることが分り、また他の無線機に
よる中継通信も含めて少なくとも２回の通信を要する無
線機にはＤ、Ｇ、Ｈ、Ｉがあることが分る。同様に、少
なくとも３回の通信を要する無線機にはＪがあることが
分る。

【００２９】図５は、無線機Ａと直接通信可能な無線機
Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆの構成情報３０を示す。すなわち、無線
機Ａは、図４に示す自らの構成情報２０の他に、図５に
示す構成情報３０をも格納／管理する。そして、これら
構成情報を参照して、着信先の無線機にパケットを送る
ために自己が直接通信すべき無線機を判定する。

【００３０】例えば、着信先の無線機がＢ、Ｃ、Ｅ、Ｆ
のいずれかである場合には、構成情報２０より、自己が
直接通信可能な無線機であることが分るので、そのまま
着信先の無線機と無線通信すればよい。また、例えば、
着信先の無線機がＩである場合には、構成情報３０を参
照すると、無線機Ｂからは３回の通信で転送可能である
ことが分る。同様に、無線機Ｃからは１回の通信で転送
可能であることが分る。無線機Ｅからは２回の通信で転
送可能であることが分る。無線機Ｆからは１回の通信で
転送可能であることが分る。これより、無線機Ａは、基
本的には、転送回数が少なくて済むほうを選択するの
で、着信先が無線機Ｉであるパケットは、無線機Ｃ、Ｆ
のいずれかに送出するようにする。

【００３１】上記構成情報は、固定的ではない。システ
ム構成の変更があった場合（例えばシステム内に新たな
通信路が設定されたり、新たな無線機が追加されたり、
それまで有効であった通信路が無効になったり、その逆
に無効であった通信路が有効になった場合）には、各無
線機が各々記憶／管理している上記構成情報を更新す
る。これには、上記先出願記載の存在通知パケットが関
係する。

【００３２】図６は、図３の無線ネットワークにおい
て、無線機Ｅ、及び無線機Ｉが、存在通知パケットを送
信する様子を示す。存在通知パケットとは、それを送信
する無線機を識別するユニークな符号（上記Ａ〜Ｊの識
別符号）が格納されており、自己の存在を、自己が直接
通信可能な範囲にある全ての無線機に通知する為の特別
なパケットである。

【００３３】図６において、無線機Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、
Ｇ、Ｈは、無線機Ｅが一定周期毎に送信する存在通知パ
ケットを同様に受信することによって（同図に実線矢印
で示す）、無線機Ｅと直接通信できる可能性を有してい
ることを認識する。無線機Ｃ、Ｆ、Ｈ、Ｊは、無線機Ｉ
が一定周期毎に送信する存在通知パケットを受信するこ
とによって（同図に点線矢印で示す）、無線機Ｉと直接
通信できる可能性を有していることを認識する。同様
に、図６では図示していないが、全ての無線機Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊは、存在通知パケットを送信す
る。

【００３４】このように、各無線機Ａ〜Ｊがそれぞれ一
定の周期で存在通知パケットを送出することにより、そ
の時点での電波伝播状態に応じた直接通信の可能性を、
互いに認識することができる。更に、各無線機は、通信
路診断パケットを送信して、存在通知パケットによって
認識された直接通信の可能性を有する各無線機間の通信
路の信頼性を診断し、水準以上の信頼性を有するものを
有効な通信路として設定する。そして、更に、各無線機
は、発信元の通信機の構成情報２０が格納された存在通
知パケットを送信して、その時点でのシステム構成を認
識させる。例えば、上記例では無線機Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、
Ｇ、Ｈは、無線機Ｅの構成情報２０を受け取る。そし
て、もし、この無線機Ｅの構成情報２０が、何等かの理
由（通信路遮断、無線機の追加／移動／故障等）によっ
て、以前に受信した無線機Ｅの構成情報２０と変わって
いる場合には、各無線機Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｇ、Ｈは、こ
の変化を各自が格納している構成情報２０、３０に反映
させる。このようにして、システム構成の変化に対応し
て、自動的に、各無線機が各々記憶／管理している上記
構成情報を更新する。

【００３５】また、ここでは特に説明しないだけであ
り、無線ネットワークには、上記先出願に記載のよう
に、通信路の信頼性診断、パケット送信タイミングの設
定、パケットを受信した旨の返答、通信パケットの着信
履歴の保持、同報通信パケットの導入、欠落無線端末の
検出、迂回転送ルートの選択等、様々な機能を有するも
のである。但し、本発明のプロセス制御システムで用い
られる無線ネットワークが、上記先出願記載の全ての機
能を有する必要は、必ずしもない。少なくともフレキシ
ブルな中継や通信路の探索を実現する機能を備えている
必要はある。

【００３６】そして、このような無線ネットワークを採
用している本発明のプロセス制御システムは、環境の変
化、無線機の移動／追加／減少等によるネットワーク構
成の変化に自動的に対応でき、手間／コストが掛らず、
信頼性が高いシステムを提供できる。例えば工場等で
は、製造する製品の変更等に伴って設備機械の追加／変
更／移動等が行われることで周囲環境（電波環境）が変
化したり、また資材等が動かされることでその資材によ
って通信路が遮断されたり、その逆にそれまで遮断され
ていた通信路が復活する場合も考えられ、従来のような
有線によるネットワークあるいは固定通信路の無線ネッ
トワークでは対応できない（あるいは、対応する為に多
くの手間／コストが必要になる）ものであったが、本発
明のプロセス制御システムでは、上記のように自動的に
その都度最適な中継ルートを決定しているので、工場等
の環境下でも高い信頼性を保つ。更に、無線機は、ＳＳ
無線（スペクトラム拡散通信方式による無線）を用いる
ことで、更に高い信頼性を確保できるようになる。ま
た、これより、例えば分電盤（配電盤）の中のような電
波環境が劣悪な場所でも問題なく設置できる。

【００３７】上述したように、本発明のプロセス制御シ
ステムには、以下に述べる優れた長所がある。 （１）複数の無線機によりネットワークを構築するの
で、有線でネットワークを構築する場合のように有線ケ
ーブルを敷設する等の工事の手間／コストが掛らない。
単に、無線機を各所に配置する作業を行えば済む。更
に、一旦ネットワークを構築した後でも、新たな無線機
（ＰＩＯステーション）を配置したり、配置済の無線機
を移動させたりするだけで、容易にシステムの拡張／変
更等が行える。更に、故障が発生した場合でも、有線の
場合は専門知識を有する保守員等でなければ修理が難し
いのに対し、無線機の交換等、素人でもできる作業で対
応できるので、手間が掛らず、以て運用コストの低減が
図れる。 （２）一般に、無線通信路は、それを設置する周囲の環
境の影響を受けやすいものである。一方、プロセス制御
システムが主に構築される工場、プラント、ビル等にお
ける周囲環境は、設置後に次第に変化していく場合が多
い。更に、無線通信路にとって悪環境である場合も考え
られる。この為、従来のような固定通信路を用いるシス
テムでは、上記環境の影響を受けて固定通信路の１つが
遮断されたりすると通信不能となりシステムとして機能
しなくなったり、最悪の場合システムダウンしてしま
う。更に、システムの変更／拡張等は簡単には行えず、
また無線機の故障等による通信トポロジの変化が生じて
も対応できない。

【００３８】一方、本発明のプロセス制御システムで
は、上述した存在通知パケットにより定期的にネットワ
ーク構成（無線機間の通信のつながり）を自動探索して
おり、無線機の新規設置、故障、移動等によりネットワ
ーク構成が変わっても、この変化に自動的にフレキシブ
ルに対応することができ、また環境の変化の影響等であ
る中継ルートの通信路の１つが使えなくなっても、自動
的に他の中継ルートが使われる（迂回路が使われる等）
ので、通信不能やシステムダウンとなる可能性は極めて
低く、信頼性の高いシステムを提供できる。

【００３９】以下、上述した無線ネットワークによるプ
ロセス制御システムについて、様々な具体的な提案を行
う。まず、プロセス制御システムの一例として電力量計
測システムについて説明する。

【００４０】図７に示す電力量計測システムは、例えば
工場、ビル等の構内に構築される。同図に示す各ＰＩＯ
ステーション１は、例えば工場内、ビル内等に存在する
分電盤の近傍に設置される。そして、分電盤内に取り付
けられた電流センサ５ａに接続する。電流センサ５ａ
は、従来のＣＴに代わる電流センサとして本発明の出願
人が提案している分割型電流センサであり、図８に示す
ように、分電盤内の電力ライン（電力回路）にクランプ
（回路を切断することなく非接触で取り付け）し、電流
値を計測できるものである。一台のＰＩＯステーション
１に接続できる電流センサ５ａの数は、入出力装置１３
の入出力点数で決まる。例えば３２個の電流センサ５ａ
が接続できる。また、この例では、入出力装置１３はＡ
Ｉ（アナログ入力）となる。マイコン１２は、例えば情
報処理装置４０からの電流値読み出し命令（後述する）
を含むパケットを、無線機１１より受信すると、入出力
装置１３を介して各電流センサ５ａによる検出値を入力
して使用電力量や瞬時電力を計測し、これを無線機１１
により情報処理装置４０に返信する等の処理を行う。あ
るいは、一定周期毎に各電流センサ５ａより使用電力量
や瞬時電力を計測してこれを記憶し、更に電力量積算値
を算出し、情報処理装置４０からの電流値読み出し命令
（後述する）を含むパケットを受信すると、これら記憶
してある電力量やその積算値を返信するようにしてもよ
い。

【００４１】一方、情報処理装置４０は、各ＰＩＯステ
ーション１で計測した上記電力量等の蓄積／管理／分析
を行う。ここで、情報処理装置４０は、例えば図９に示
す構成であり、ＣＰＵ４１、入力部４２、表示部４３、
メモリ４４、記憶部４５、入出力インタフェース４６等
より成る。

【００４２】ＣＰＵ４１は、当該情報処理装置４０全体
を制御する中央処理装置である。入力部４２は、例えば
キーボード、マウス等である。表示部４３は、ディスプ
レイである。

【００４３】メモリ４４は、例えばＲＡＭ、フラッシュ
メモリ等である。記憶部４５は、ＨＤ（ハードディス
ク）、ＦＤＤ（フロッピー（登録商標）ディスク・ドラ
イブ）等であり、上記電力量等の蓄積／管理／分析を行
う機能を実現させるプログラムが格納されている。

【００４４】入出力インタフェース４６は、上記無線機
２との接続用インタフェースである。図１０は、上記情
報処理装置４０による処理の一例を説明する為のフロー
チャートである。同図に示す処理は、例えば一定周期毎
に行われる。

【００４５】同図において、情報処理装置４０は、上記
の電流値読み出し命令を特定の無線機に送信する（ステ
ップＳ１）。特定の無線機とは、電流センサ５ａを接続
している各ＰＩＯステーション１の無線機であり、図７
に示す例では、無線機Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊとなる。
情報処理装置４０には、例えばＣＰＵ４１内蔵のメモリ
（あるいはメモリ４４や記憶部４５）に、これら特定の
無線機の識別符号（Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ）が登録さ
れており、例えばＣ〜Ｊの無線機に対して順次ステップ
Ｓ１〜ステップＳ３の処理を実行する。すなわち、例え
ば最初に上記ステップＳ１の処理で無線機Ｃに対して電
流値読み出し命令を無線機Ａより送信させ、これに対し
て無線機Ｃを持つＰＩＯステーション１より上記使用電
力量や瞬時電力等の計測データが返信されてくるまで待
機する（ステップＳ２）。そして、要求した計測データ
全てを受信すると（ステップＳ３，ＹＥＳ）、受信した
計測データを蓄積し、あるいは表示する（ステップＳ
４）。そして、全てのＰＩＯステーション１から計測デ
ータを受信したか否かを判定する（ステップＳ５）。上
記の例では無線機Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、ＪのＰＩＯステ
ーション１全てから計測データを受信するまで、順次、
上記ステップＳ１〜Ｓ４の処理を繰り返す。

【００４６】上記情報処理装置４０と各ＰＩＯステーシ
ョン１間のデータ送受信は、情報処理装置４０の無線機
２からパケットが送信されて、これが直接または他の無
線機により中継されて目的地のＰＩＯステーション１の
無線機に着く。例えば計測データの要求先が無線機Ｊの
ＰＩＯステーション１であるとすると、情報処理装置４
０とＰＩＯステーション１（無線機Ｊ）間の通信は、例
えば図１１に示すパケット中継により行われる。

【００４７】図１１において、情報処理装置４０がＰＩ
Ｏステーション１（無線機Ｊ）に対して上記ステップＳ
１の電流値読出し命令を送る場合、無線機Ａより無線機
Ｊ宛にパケットが送出される。このパケットは、例えば
着信先無線機識別符号（Ｊ）、送信元無線機識別符号
（Ａ）、電流値読出しコマンド等より構成される。この
パケットは、例えば図１１に示すように、途中のＰＩＯ
ステーション１（無線機Ｃ、無線機Ｉ）により中継され
て無線機Ｊに到着する。勿論、この中継路はフレキシブ
ルであり、その時の工場内の環境等により変わる可能性
がある。

【００４８】このパケットを受信した無線機ＪのＰＩＯ
ステーション１は、自己に接続されている電流センサ５
ａの計測値を、情報処理装置４０に返信する。この場合
のパケットは、着信先無線機識別符号（Ａ）、送信元無
線機識別符号（Ｊ）、計測データ等より構成される。

【００４９】情報処理装置４０には、上記受信した計測
データの蓄積／表示以外にも、分類（例えば部門毎に集
計）、計測データの表／グラフ化等の機能があってもよ
い。上記のようにして、分電盤の各回路毎の電力量の収
集／分析を行うことで、電力使用実態を把握できるよう
になり、これを元に省エネルギーを図ることが期待でき
る。そして、本発明では、このようなシステムを簡単に
低コストで構築でき、更に一旦システムを構築した後で
も、簡単にシステムの拡張／変更ができる。これより、
随時測定場所を変えたい場合や、一時的に（短期間の
み）測定したい場合にも適している。

【００５０】次に、プロセス制御システムの他の一例と
して、ガス検知／警報システムについて説明する。例え
ば、有毒ガスあるいは可燃性のガスを扱う、あるいは発
生する可能性のある化学工場、化学プラント等で、上記
ガスの有無や濃度を検出するセンサ（ガスセンサとい
う）を工場内の各所に設置して、これら各センサをＰＩ
Ｏステーションに接続する。

【００５１】これは、例えば、図１２に示すように、工
場内の各所に設置したガスセンサ５ｂに、各々ＰＩＯス
テーション１（無線機Ｃ、Ｇ、Ｈ、ＪのＰＩＯステーシ
ョン）を接続する。また、警報機にＰＩＯステーション
１（無線機Ｉ）を接続する。

【００５２】そして、情報処理装置によって一定周期で
各ガスセンサ５ｂのガス検出情報を収集する。情報処理
装置には、各ガスサンサ５ｂに接続しているＰＩＯステ
ーション１の無線機の識別符号（Ｃ、Ｇ、Ｈ、Ｊ）及び
警報機に接続しているＰＩＯステーション１の無線機の
識別符号（Ｉ）が登録されており、これらを用いて、識
別符号（Ｃ、Ｇ、Ｈ、Ｊ）の各々の無線機を着信先とす
るパケットを、無線機Ａより順次送信させる。このパケ
ットには、上記着信先の無線機の識別符号の他に、送信
元の無線機の識別符号（Ａ）と、ガス検出要求コマンド
が含まれる。これに応じて、各ＰＩＯステーション１
は、自己に接続されているガスセンサ５ｂのガス検出情
報を得て、この情報を含むパケットを上記送信元の無線
機Ａ宛に送信する。情報処理装置は、このようにして各
ＰＩＯステーション１の無線機より送られてきたガスセ
ンサの検出情報に基づいて、例えば危険な状態であるか
否かを判断する処理を行う。そして、危険な状態である
と判断した場合には警報を発する。例えば、警報機８を
鳴らす。これは、情報処理装置が接続された無線機Ａか
ら、警報機８が接続されている無線機Ｉを着信先とする
パケットを送信する。このパケットは、例えば無線機Ｆ
あるいは無線機Ｃにより中継されて、無線機Ｉに到達す
る。このパケットには例えば警報指示コマンドが格納さ
れており、無線機Ｉを備えるＰＩＯステーション１のマ
イコン１２は、この警報指示コマンドを解読して、入出
力装置１３に接続されている警報機８に、警報信号を出
力する。これより警報機８により警報が発せられる。警
報機８としてはブザー、サイレン等の音によるものやパ
トライトによる点灯表示等がある。尚、警報としては、
他に、情報処理装置のディスプレイに警報内容を表示す
るようにしてもよい。また、情報処理装置は、例えば
「ガス漏れ発生！危険！総員退避！」等のメッセージ情
報を含むパケットを、無線機Ａから無線機Ｄ宛に送信さ
せて、このメッセージを表示機４で表示させるようにし
てもよい。更に、ガスの元栓を締めさせるようにしても
よい。これは、例えば、バルブ９（この場合は、ガスの
元栓のバルブとなる）に接続しているＰＩＯステーショ
ン１（無線機Ｃ）に対して、バルブ制御指示コマンドが
入ったパケットを送信する。このパケットを無線機Ｃで
受信したＰＩＯステーション１のマイコン１２は、この
バルブ制御指示コマンドを解読して、例えばバルブ９を
閉じるように制御する。

【００５３】上記電力量計測システム、ガス検知／警報
システムは、１つの工場、ビル内に構築するものに限る
ものではなく、例えば敷地内に複数の工場が存在する場
合、各工場間も無線ネットワークで接続して、敷地内の
全ての工場のプロセスを一括管理するシステムとしても
よい。

【００５４】上述したように、プロセス制御システムの
一例として、電力量計測システム、ガス検知／警報シス
テムについて詳細に説明したが、勿論、これに限るもの
ではない。

【００５５】例えば、工場に限らず、例えば上述したテ
ーマパーク、遊園地、イベント会場、公園、駐車場、工
事現場、オフィスビル、農業施設、ゴルフ場、スポーツ
施設、空港施設、港湾施設、水処理施設、ゴミ処理施設
等、様々なエリア内において、本発明のプロセス制御シ
ステムは構築できる。例えば、案内表示データ配信、環
境計測、故障警報発信、セキュリティ警報発信、構内物
流情報集配信、入退場者データ管理、監視等、様々な目
的のプロセス制御システムが構築される。尚、これは、
特に、リアルタイム性をあまり要さない場合に最適であ
る（例えば、上記ガス量の測定は秒オーダーの測定で十
分である）。

【００５６】例えば、水処理施設において水質を管理す
るシステム等が考えられる。この場合、ＰＩＯステーシ
ョン１に接続するセンサ５として、水源地や浄水設備の
各所の水質、貯水槽の水質を検出する水質センサ等が考
えられ、この水質センサによる検出データが、無線ネッ
トワークを介して、情報処理装置に転送され、データ収
集／分析等を行い、あるいは分析結果に応じてバルブ９
を制御して水門を開閉する等のシステムとなる。

【００５７】あるいは、原子力発電所、放射性物質の処
理装置、その他放射線関連施設における監視システム等
が考えられる。この場合、ＰＩＯステーション１に接続
するセンサ５は、放射線量を測定する放射線センサ等に
なる。

【００５８】また、あるいは、侵入者検出により自動的
にＯＮになるスイッチ（ＳＷ）７や、警報／非常ボタン
等のスイッチ（ＳＷ）７をＰＩＯステーション１に接続
し、ＰＩＯステーション１のマイコン１２が、自己に接
続しているスイッチ（ＳＷ）７がＯＮになったことを検
出すると、情報処理装置に対して異常発生情報を送信す
るセキュリティシステム等が考えられる。

【００５９】あるいは、電流センサ等に接続されたＰＩ
Ｏステーション１から送られてくる測定データに基づい
て情報処理装置が漏電を検出すると、この情報処理装置
が接点（ブレーカー）に接続されたＰＩＯステーション
１に対してブレーカーを落とす制御信号を送信するセキ
ュリティシステム等が考えられる。

【００６０】または、例えば、公園内の各所に表示機４
を設置し、公園管理事務所等に情報処理装置を設置し、
これらを無線ネットワークで接続し、管理人等が必要な
時に様々なメッセージ（緊急連絡案内、一般催し物案
内、迷子情報等）を情報処理装置から送信させて、表示
機４で表示させるシステム等が考えられる。

【００６１】あるいは、工場内等に表示機４を設置し、
製造ラインにおける製造指示、物量指示等を表示させる
システム等が考えられる。このように様々なシステム
が、簡単に、安価に、高い信頼性をもって構築できるも
のであり、それまでシステム構築など考えられていなか
った分野にまで新たなシステム構築の需要喚起を期待で
きる。

【００６２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
プロセス制御システムによれば、例えば工場内、ビル
内、特定の敷地内、施設内において、簡便に低コストで
構築でき且つ無線機の追加／移動、環境変化等によるネ
ットワーク構成の変化や障害に対しても自動的に対応で
き信頼性の高いプロセス制御システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態のプロセス制御システムの概略構成
図である。

【図２】ＰＩＯステーションの構成の一例を示す図であ
る。

【図３】図１の各無線機により構築される無線ネットワ
ークを示す図である。

【図４】無線機Ａ自身のシステム構成情報を示す図であ
る。

【図５】無線機Ａと直接通信可能な無線機Ｂ、Ｃ、Ｅ、
Ｆの構成情報を示す図である。

【図６】図３の無線ネットワークシステムにおいて、無
線機Ｅ、及び無線機Ｉが、存在通知パケットを送信する
様子を示す図である。

【図７】本実施形態によるプロセス制御システムの一例
である電力量計測システムの構成図である。

【図８】電流センサに接続するＰＩＯステーションを詳
細に示す図である。

【図９】情報処理装置の構成の一例を示す図である。

【図１０】情報処理装置による処理の一例を説明する為
のフローチャート図である。

【図１１】情報処理装置による電力量データ収集の一例
を示す図である。

【図１２】本実施形態によるプロセス制御システムの一
例であるガス検知／警報システムの構成図である。

【符号の説明】

１ ＰＩＯステーション ２ 無線機 ３ 無線機（中継用） ４ 表示機 ５ センサ ５ａ 電流センサ ５ｂ ガスセンサ ６ 接点 ７ ＳＷ（スイッチ） ８ 警報機 ９ バルブ １０ 情報処理装置 １１ 無線機 １２ マイコン １３ 入出力装置 ２０ システム構成情報 ２１ 通信回数 ２２ 無線端末 ３０ システム構成情報 ４０ 情報処理装置 ４１ ＣＰＵ ４２ 入力部 ４３ 表示部 ４４ メモリ ４５ 記憶部 ４６ 入出力インタフェース ５０ ガスセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 芳之 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 清水 康雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 丸山 智弘 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H215 AA01 BB05 BB16 CC09 CX08 CX10 GG03 HH08 KK01 KK04 KK07 5H220 AA01 AA09 BB05 BB17 CC09 CX10 EE10 FF10 HH01 JJ12 KK06 5K033 BA08 BA11 DA19 DB12 DB18 DB20 EA06 EA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自律的に中継先を選択する中継機能を有
   する複数の無線端末が特定のエリア内に分散配置されて
   構成され、前記無線端末のいずれも直接又は他の１以上
   の無線端末の前記中継機能によって中継されることによ
   り他の全ての無線端末と通信可能であると共に通信する
   ２つの無線端末間の通信ルートがフレキシブルに決定さ
   れる無線ネットワークと、 前記無線端末の１つを備え、計測または検出または表示
   あるいは制御の対象と接続して入出力制御を行う１以上
   のＰＩＯステーションと、 前記無線端末の１つを備え、前記無線ネットワークを介
   して前記ＰＩＯステーションに対して計測または検出ま
   たは表示あるいは制御の指令を行うホストと、を有する
   ことを特徴とするプロセス制御システム。
2. 【請求項２】 前記無線ネットワークは分散ネットワー
   クであり、必要に応じて１以上の中継専用の無線端末を
   更に配置して成ることを特徴とする請求項１記載のプロ
   セス制御システム。
3. 【請求項３】 前記無線ネットワークは構内に構築さ
   れ、 前記ＰＩＯステーションの１つ以上は電流センサに接続
   し、前記ホストから計測指令を受信すると、該電流セン
   サにより得られる計測データを前記無線ネットワークを
   介して該ホストに送信し、 該ホストは、ＰＩＯステーションより送られてくる計測
   データを収集／蓄積または分析あるいは表示することを
   特徴とする請求項１記載のプロセス制御システム。
4. 【請求項４】 前記無線ネットワークは化学工場または
   化学プラント内に構築され、 前記ＰＩＯステーションの１つ以上はガスセンサに接続
   し、前記ホストからガス検出指令を受信すると、該ガス
   センサにより得られる検出データを前記無線ネットワー
   クを介して該ホストに送信し、 前記ＰＩＯステーションの１つ以上は警報装置または表
   示装置に接続し、 該ホストは、前記ガスセンサに接続したＰＩＯステーシ
   ョンより送られてくる検出データに基づいて異常の有無
   を判定し、異常有りと判定した場合、前記警報装置に接
   続したＰＩＯステーションに対して警報発令指示を送信
   して該警報装置により警報を発令させ、あるいは前記表
   示装置に接続したＰＩＯステーションに対して警告メッ
   セージを送信して該表示装置に該警告メッセージを表示
   させることを特徴とする請求項１記載のプロセス制御シ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記無線ネットワークは水処理関連施設
   内に構築され、 前記ＰＩＯステーションの１つ以上は水質センサに接続
   し、前記ホストからの指令を受信すると、該水質センサ
   により検出される水質データを前記無線ネットワークを
   介して該ホストに送信し、 該ホストは、ＰＩＯステーションより送られてくる検出
   データを収集／蓄積または分析あるいは表示することを
   特徴とする請求項１記載のプロセス制御システム。
6. 【請求項６】 前記無線ネットワークは放射線関連施設
   内に構築され、 前記ＰＩＯステーションの１つ以上は放射線センサに接
   続し、前記ホストからの指令を受信すると、該放射線セ
   ンサにより検出される放射線量データを前記無線ネット
   ワークを介して該ホストに送信し、 該ホストは、ＰＩＯステーションより送られてくる放射
   線量データを収集／蓄積または分析あるいは表示し、あ
   るいは放射線量データが所定値を超えた場合は警報装置
   に接続したＰＩＯステーションに対して警報発令指示を
   送信して該警報装置により警報を発令させることを特徴
   とする請求項１記載のプロセス制御システム。
7. 【請求項７】 前記無線ネットワークは任意の施設内に
   構築され、 前記ＰＩＯステーションの１つ以上は侵入者検知スイッ
   チまたは防犯スイッチに接続し、該侵入者検知スイッチ
   または防犯スイッチがオンすると、前記無線ネットワー
   クを介して該ホストに通知し、 該ホストは、前記通知を受けると、警報装置に接続した
   ＰＩＯステーションに対して警報発令指示を送信して該
   警報装置により警報を発令させることを特徴とする請求
   項１記載のプロセス制御システム。