JP2003134030A - 通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線機能追加が安価に実現出来、且つ、保守
・点検が容易な通信システムを提供する。 【解決手段】 フィールド機器とシステム機器とが接続
されあるいはフィールド機器とフィールド機器とが接続
され双方向のデータ通信が可能な通信用ケーブルとを具
備する通信システムにおいて、通信用ケーブルの途中に
設けられ通信用ケーブルに端子接続される接続端子部と
この接続端子部を介して通信用ケーブルと有線によるデ
ータ通信を送受信する有線通信装置部と無線によるデー
タ通信を送受信する無線通信装置部と有線通信装置部か
らのデータ通信を有線用プロトコルから無線用プロトコ
ルに変換し無線通信装置部にデータ通信を伝達するある
いは無線通信装置部からのデータ通信を無線用プロトコ
ルから有線用プロトコルに変換し有線通信装置部にデー
タ通信を伝達する有線・無線プロトコル変換機能を有す
る演算処理部とを備える通信中継器を具備した事を特徴
とする通信システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線機能追加が開
発投資小，設置コスト小で安価に実現出来、且つ、保守
・点検が容易な通信システムに関するものである。

【０００２】更に詳述すれば、本発明は，アナログ伝
送、例えば、４−２０ｍＡに通信信号を重畳、または、
フィールドバス通信機能を搭載することにより、システ
ム機器やハンドヘルドターミナルとの間で双方向のデー
タ通信が可能となる機能を持つフィールド機器に、有線
・無線通信プロトコル変換機能および有線・無線の両通
信機能を内蔵した通信中継器を利用することにより、無
線機能追加が開発投資小，設置コスト小で安価に実現出
来、且つ、保守・点検が容易な通信システムに関するも
のである。

【０００３】ここで、フィールド機器とは、圧力計，差
圧計，温度計，レベル計，流量計など各種伝送器一般
や、バルブポジショナなどプロセスに直結して測定や制
御(バルブポジショナ)をするものを言う。バルブポジシ
ョナ以外は(工業用)発信器とも呼ばれる。

【０００４】システム機器とは、フィールド機器からの
信号を受けて指示，記録，制御などを行う機器。指示
計，記録計，調節計，分散形制御システム，警報器な
ど．上記の発信器という概念に対し，受信器と呼ばれる
ものを言う。

【０００５】

【従来の技術】図８は、従来より一般に使用されている
従来例の構成説明図である。本従来例は有線通信機能の
みを有する例である。フィールド機器１ａとシステム機
器１ｂは有線の通信ケーブル１ｃにて接続されている．

【０００６】フィールド機器１ａとシステム機器１ｂ
は，このケーブル１ｃを介して測定値や設定値などのデ
ータ通信Ａをおこなう．また，ケーブル１ｃの途中にハ
ンドヘルドターミナル１ｄを接続することにより，フィ
ールド機器１ａとハンドヘルドターミナル１ｄ間でのデ
ータ通信Ａも可能となる．

【０００７】図９は、従来より一般に使用されている他
の従来例の構成説明図である。本従来例は、無線通信機
能が追加された例である。フィールド機器２ａ自体の内
部の、アンプケース２ｂ内に、無線通信装置２ｃが内蔵
され、センサ部２ｄ、演算処理部２ｅを介して、無線通
信装置２ｃより無線によるデータ通信Ａがなされてい
る。

【０００８】図１０は、従来より一般に使用されている
他の従来例の構成説明図である。本従来例は、通信中継
器３ａを、新規に配線された通信ケーブル３ｂを介し
て、フィールド機器３ｃの外部に接続することにより，
システム機器やハンドヘルドターミナルとの間で無線に
よるデータ通信Ａができる。

【０００９】３ｄはアンプケース、３ｅはセンサ部、３
ｆは演算処理部、３ｇは有線通信装置、３ｈは従来の有
線通信用の接続端子、３ｉは通信中継器３ａ用に追加さ
れた接続端子、３ｊは配線口である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８従
来例においては、以下の問題点がある。フィールド機器
１ａが高所や危険場所などアクセスするのが困難な場所
に設置されている場合．有線通信ケーブル１ｃの途中
に、ハンドヘルドターミナル１ｄを接続するか，フィー
ルド機器１ａ自体が設置されている場所とは離れた計器
室内のシステム機器などから、データ通信Ａをおこなわ
ざるを得ない。

【００１１】このため，フィールド機器１ａを直接見な
がら操作することができなかったり、ハンドヘルドター
ミナル１ｄを接続できる場所が限られていて作業場所が
限定されてしまう、など保守・点検作業の自由度が少な
かった。

【００１２】図９従来例においては、以下の問題点があ
る。一般にフィールド機器２ａはパソコンなどとは異な
り，ハードウエア追加による機能の拡張性を考慮した設
計とはなっていない。

【００１３】したがって、内部に無線通信装置２ｃを内
蔵するためには，ほとんどの場合，無線通信対応の製品
を新規に開発しなければならない。新規設計のための開
発投資、各種法規制に対する認定作業など大きなコスト
が新たに発生する。

【００１４】また，実際の設置作業について考えると，
既にフィールド機器が設置されている場合には，その無
線通信非対応のフィールド機器を取り外し，無線対応の
機器２ａを設置するという交換作業が必要となる。

【００１５】プロセスに直接接続されているタイプのフ
ィールド機器２ａでは，設置作業のためにプロセス自体
を停止させることが必要になることもあり、その場合に
は設置のためのコストは莫大なものとなる。

【００１６】図１０従来例においては、以下の問題点が
ある。一般に、フィールド機器３ｃの各種演算処理部
(アンプ)３ｆを内蔵するためのケース３ｄは必要最小限
のサイズで設計されており、通信中継器３ａに接続する
ケーブル用の端子３ｉを追加で内蔵できるような余分な
スペースは残されていることはほとんどない。

【００１７】また、無線通信装置に接続するケーブル３
ｂ用に，配線口３ｊがひとつ余分に必要になるが，電磁
流量計などの一部の例を除き，フィールド機器３ｃは必
要最小数の配線口３ｊしか持っていない。

【００１８】つまり、ほとんどの場合，ケース３ｄを新
規設計することが必要になり，図９従来例と同様に大き
な開発投資が発生する。また、各フィールド機器３ｃか
ら通信中継器３ａまでは、ケーブル３ｂを配線する必要
がある。

【００１９】このためトータルの配線コストは高くな
り、また複数の配線作業、保守作業も大変面倒である。

【００２０】本発明の目的は、上記の課題を解決するも
ので、無線機能追加が開発投資小，設置コスト小で安価
に実現出来、且つ、保守・点検が容易な通信システムを
提供することにある。

【００２１】本発明の目的は、通信中継器を利用するこ
とにより、無線通信が使用可能な任意の場所から、フィ
ールド機器へのアクセスを可能にして、現場での保守、
点検作業の自由度を向上させる通信システムを提供す
る。

【００２２】即ち、通信中継器を利用することにより、
無線機能内蔵のフィールド機器を新規に開発し，現在設
置されているフィールド機器と交換する、あるいは、無
線機能追加のために現在設置されているフィールド機器
を改造し、かつ、新たな通信ケーブルを追加するという
ことを回避し、無線通信機能を新たに追加する通信シス
テムを提供する。

【００２３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明では、請求項１の通信システムにおい
ては、フィールド機器とシステム機器とが接続されある
いはフィールド機器とフィールド機器とが接続され双方
向のデータ通信が可能な通信用ケーブルとを具備する通
信システムにおいて、前記通信用ケーブルの途中に設け
られ前記通信用ケーブルに端子接続される接続端子部と
この接続端子部を介して前記通信用ケーブルと有線によ
る前記データ通信を送受信する有線通信装置部と無線に
よる前記データ通信を送受信する無線通信装置部と前記
有線通信装置部からのデータ通信を有線用プロトコルか
ら無線用プロトコルに変換し前記無線通信装置部に前記
データ通信を伝達するあるいは前記無線通信装置部から
のデータ通信を無線用プロトコルから有線用プロトコル
に変換し前記有線通信装置部に前記データ通信を伝達す
る有線・無線プロトコル変換機能を有する演算処理部と
を備える通信中継器を具備した事を特徴とする。

【００２４】本発明の請求項２においては、請求項１記
載の通信システムにおいて、ＩＤナンバーが付与された
通信中継器を具備した事を特徴とする。

【００２５】本発明の請求項３においては、請求項１又
は請求項２記載の通信システムにおいて、通信用手段と
してフィールドバスが使用されたことを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、
図２は図１の動作説明図である。図１，図２において、
図８と同一記号の構成は同一機能を表す。以下、図８と
相違部分のみ説明する。

【００２７】図１において、１０は、通信用ケーブルの
途中に設けられた通信中継器である。通信中継器１０
は、接続端子部１１、有線通信装置部１２、無線通信装
置部１３と演算処理部１４とを有する。

【００２８】接続端子部１１は、通信用ケーブル１ｃに
端子接続される。有線通信装置部１２は、接続端子部１
１を介して、通信用ケーブル１ｃと有線によるデータ通
信Ａを送受信する。

【００２９】無線通信装置部１３は、無線によるデータ
通信Ａを送受信する。演算処理部１４は、有線通信装置
部１２からのデータ通信Ａを有線用プロトコルから無線
用プロトコルに変換し，無線通信装置部１３にデータ通
信Ａを伝達する、あるいは、無線通信装置部１３からの
データ通信Ａを無線用プロトコルから有線用プロトコル
に変換し，有線通信装置部１２にデータ通信Ａを伝達す
る有線・無線プロトコル変換機能を有する。

【００３０】以上の構成において、フィールド機器１ａ
から通信中継器１０を介して外部(無線通信に対応した
システム機器やハンドヘルドターミナル)へ伝えられる
測定値値などの通信データについて述べる。

【００３１】フィールド機器１ａは、アナログ伝送に通
信信号を重畳したり、フィールドバスなど，有線通信プ
ロトコルの通信データＡを通信ケーブル１ｃに送信す
る。この通信データＡは、通信中継器１０の接続端子部
１１、有線通信装置部１２を介して演算処理部１４内の
プロトコル変換部に伝えられ、ここで有線通信用プロト
コルから無線用プロトコルに変換される。

【００３２】変換されて無線用プロトコルになった通信
データＡは無線通信装置部１３に伝えられ、ここで無線
通信が実行される。以上によりフィールド機器１ａから
送信された有線プロトコルの通信データＡは通信中継器
１０を介して，無線プロトコルの通信データＡとなって
外部の無線対応機器にて受信される。

【００３３】次に、外部から通信中継器１０を介してフ
ィールド機器１ａに伝えられる設定値などの通信データ
Ａについて述べる。外部から無線通信により通信中継器
１０内の無線通信装置部１３に届いた無線プロトコルの
通信データＡは演算処理部１４内のプロトコル変換部に
伝わり，ここで無線プロトコルから有線プロトコルの通
信データＡに変換される。

【００３４】このデータが有線通信装置部１２、接続端
子部１１、通信用ケーブル１ｃを介してフィールド機器
１ａに伝えられる。以上により，外部からの無線プロト
コルの通信データＡは，通信中継器１０を介し，有線プ
ロトコルの通信データＡとなってフィールド機器１ａで
受信される。

【００３５】この結果、本発明は既存の(有線通信のみ
対応)フィールド機器自体に一切変更・改造を加える必
要が無く，新規に必要なハードウエアは通信中継器１０
のみである。

【００３６】図１０従来例と比較すると、ケーブル接続
端子は1つ(または2つ=フィールド機器側とシステム機器
側)のみでよく部品コストが少なくて済み、また、中継
器１０自体のスペースも小さくできる。

【００３７】通信中継器１０は同一の無線プロトコルと
有線プロトコルとの組み合わせならば、フィールド機器
の種類に依存することなく、共用可能である。このた
め，開発投資は少なくて済み，また，通信中継器１０の
種類が少なくて済むのため、設置後の保守・点検作業も
容易である。

【００３８】本発明は、既存の通信ケーブル１ｃの途中
に通信中継器１０を配置するものなので、 ・新たにケーブルを準備(購入)する必要がない。 ・既存ケーブルを利用するため、新規に別途ケーブルの
配線スペースを確保する必要がない。

【００３９】・既存のケーブル配線部分の任意の部分
に、設置可能である． ・配線ルート自体は変わらないので、ケーブル点検ルー
トは増加しない。 といった利点がある。

【００４０】本発明は、従来の有線通信ケーブル１ｃを
利用し，無線通信の経路を追加するものである。したが
って，無線通信対応のシステム機器の故障などにより、
無線による通信経路が遮断された場合にも、従来の有線
通信経路は利用可能である。

【００４１】逆に、有線対応のシステム機器の故障など
により有線通信不可能となった場合にも、無線による通
信手段が残されることになる。以上により，本発明によ
って通信経路の二重化が図れ、信頼性は向上する。

【００４２】図２に示す如く、例えば、防爆での危険場
所Ｂに指定れている場所等では，フィールド機器の設置
(または無線機能追加のための改造)や保守・点検作業に
対して安全上の規制がおよび，作業の自由度が限定され
る。

【００４３】例えば，火花を絶対に飛ばさないように特
殊な電源しか使用してはいけない等。本発明の通信中継
器１０は，既存通信ケーブル１ｃの任意の位置に設置可
能である。このため，通信中継器１０を危険場所の外に
設置することにより、設置自体、設置後の保守・点検に
関し、作業の自由度が損なわれることがない。

【００４４】図３は本発明の他の実施例の要部構成説明
図である。本実施例においては、ＩＤナンバーが付与さ
れた通信中継器である。

【００４５】近隣エリアに複数の通信中継器１０が存在
する場合に、目的外のフィールド機器１ａと誤って通信
してしまうトラブルを避けるため，通信中継器１０にＩ
Ｄを持たせ、通信実行時に「通信中継器１０のＩＤ(図
中のＴｘ)」と「フィールド機器１ａのＩＤ(図中のＴ
ｘ)」を指定した上で，通信を確立するようにしたもの
である。

【００４６】この結果、確実に目的のフィールド機器１
ａと通信する事が出来る通信システムが得られる。

【００４７】従って、図４，図５に示す如く、フィール
ドバス通信の場合には、(マルチドロップのネットワー
クトポロジーのため、)複数のフィールド機器１ａに対
して、一つの通信中継器１０のみで無線通信機能を追加
することが可能となる。

【００４８】なお、図６，図７に示す如く、フィールド
バス通信の場合には、フィールド機器１ａのみで構成さ
れた場合に、フィールド機器１ａとフィールド機器１ａ
との間に通信中継器１０が設置されることも可能であ
る。

【００４９】なお、また、従来通信経路の途中に、ハン
ドヘルドターミナルを接続することにより、通信信号に
ノイズが乗り、通信トラブルの発生源となることがあっ
た。しかし、本発明では、通信ケーブル１ｃに、直接ハ
ンドヘルドターミナルを接続することなく通信可能であ
る。

【００５０】また，通信中継器１０内に、適切なノイズ
フィルタを配置することにより、さらなるノイズ低減が
可能である。

【００５１】なお、以上の説明は、本発明の説明および
例示を目的として、特定の好適な実施例を示したに過ぎ
ない。したがって本発明は、上記実施例に限定されるこ
となく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変
更、変形をも含むものである。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、次のような効果がある。 （１）フィールド機器とシステム機器とが接続され、あ
るいは、フィールド機器とフィールド機器とが接続さ
れ、双方向のデータ通信が可能な通信用ケーブルに、有
線・無線通信プロトコル変換機能および有線・無線の両
通信機能が内蔵された通信中継器が設けられたので、無
線機能追加が開発投資小，設置コスト小で安価に実現出
来、且つ、保守・点検が容易な通信システムが得られ
る。

【００５３】（２）既存の有線通信ケーブルはそのまま
残っているので，有線と無線2つの通信手段があり、通
信経路の二重化が図れ、通信の信頼性が向上する通信シ
ステムが得られる。

【００５４】（３）防爆の危険場所など機器の設計(性
能)や作業に関して，何らかの規制を受けるエリアに、
フィールド機器が設置されているような場合でも，本発
明により，規制を受けるエリアの外側にある通信ケーブ
ルの途中に，規制に対応していない一般用の通信中継器
を設置することにより、無線機能の追加ができる。

【００５５】即ち、規制対応の特殊な通信中継器を設計
しなくても、無線通信機能の追加が可能な通信システム
が得られる。

【００５６】（４）設置・改造・保守・点検作業は規制
エリア外で行う事が出来るので、規制に対応した特殊な
作業をする必要もない通信システムが得られる。

【００５７】本発明の請求項２によれば、次のような効
果がある。近隣エリアに複数の通信中継器が存在する場
合に、確実に目的のフィールド機器と通信する事が出来
る通信システムが得られる。

【００５８】本発明の請求項３によれば、次のような効
果がある。複数のフォールド機器に対して一つの通信中
継器のみで無線通信機能を追加することが出来る通信シ
ステムが得られる。

【００５９】従って、本発明によれば、無線機能追加が
開発投資小，設置コスト小で安価に実現出来、且つ、保
守・点検が容易な通信システムを実現することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部構成説明図である。

【図２】図１の動作説明図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図４】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図５】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図６】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図７】本発明の他の実施例の要部構成説明図である。

【図８】従来より一般に使用されている従来例の要部構
成説明図である。

【図９】従来より一般に使用されている他の従来例の要
部構成説明図である。

【図１０】従来より一般に使用されている他の従来例の
要部構成説明図である。

【符号の説明】

１ａ フィールド機器 １ｂ システム機器 １ｃ 通信ケーブル １０ 通信中継器 １１ 接続端子部 １２ 有線通信装置部 １３ 無線通信装置部 １４ 演算処理部 Ａ データ通信 Ｂ 危険場所

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィールド機器とシステム機器とが接続さ
   れあるいはフィールド機器とフィールド機器とが接続さ
   れ双方向のデータ通信が可能な通信用ケーブルとを具備
   する通信システムにおいて、 前記通信用ケーブルの途中に設けられ前記通信用ケーブ
   ルに端子接続される接続端子部とこの接続端子部を介し
   て前記通信用ケーブルと有線による前記データ通信を送
   受信する有線通信装置部と無線による前記データ通信を
   送受信する無線通信装置部と前記有線通信装置部からの
   データ通信を有線用プロトコルから無線用プロトコルに
   変換し前記無線通信装置部に前記データ通信を伝達する
   あるいは前記無線通信装置部からのデータ通信を無線用
   プロトコルから有線用プロトコルに変換し前記有線通信
   装置部に前記データ通信を伝達する有線・無線プロトコ
   ル変換機能を有する演算処理部とを備える通信中継器を
   具備した事を特徴とする通信システム。
2. 【請求項２】ＩＤナンバーが付与された通信中継器を具
   備した事を特徴とする請求項１記載の通信システム。
3. 【請求項３】通信用手段としてフィールドバスが使用さ
   れたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の通信
   システム。