JP3820807B2 - プロセス制御システム - Google Patents

Description

【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１０−２２７４００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。
さらに、前記複数の無線端末のそれぞれは、自らの送信するデータの着信先の無線端末と、該データが該着信先の無線端末に着信するまでに要する最小の通信回数と、を互いに対応付けて示す第１のシステム構成情報を格納する第１の格納手段と、自らの送信するデータの着信先の無線端末と、自らが直接通信可能である隣接無線端末から前記着信先の無線端末に前記データが着信するまでに要する最小の通信回数と、を互いに対応付けて示す第２のシステム構成情報を格納する第２の格納手段と、自らの送信するデータを、目的とする無線端末まで転送するための次の転送先として、該目的とする無線端末までの通信回数が最小となる転送先を前記第１又は第２のシステム構成情報に基づいて選択する通信路選択手段と、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「必要に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、ＤＩ（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２、無線機３、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（ＥＥＰＲＯＭ、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ＡＩ（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Ｓ４）。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４０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ＰＩＯステーション１（無線機Ｊ）に対して上記ステップＳ１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５ａ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ＰＩＯ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ＰＩＯ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

Claims (7)

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備え、
   前記複数の無線端末のそれぞれは、
   自らの送信するデータの着信先の無線端末と、該データが該着信先の無線端末に着信するまでに要する最小の通信回数と、を互いに対応付けて示す第１のシステム構成情報を格納する第１の格納手段と、
   自らの送信するデータの着信先の無線端末と、自らが直接通信可能である隣接無線端末から前記着信先の無線端末に前記データが着信するまでに要する最小の通信回数と、を互いに対応付けて示す第２のシステム構成情報を格納する第２の格納手段と、
   自らの送信するデータを、目的とする無線端末まで転送するための次の転送先として、該目的とする無線端末までの通信回数が最小となる転送先を前記第１又は第２のシステム構成情報に基づいて選択する通信路選択手段と、
   を有することを特徴とするプロセス制御システム。
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. 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. 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. 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. 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. 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。

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