(57)【要約】【課題】各通信プロトコルに対応した製品を用意しなければならないので開発費、製造管理や在庫管理の費用が増大する。また、スイッチで通信プロトコルを切り替えるようにすると、製品の種類を少なくすることはできるが、スイッチを切り替える手間が増えるという課題を解決する。【解決手段】各通信プロトコルに対応するプログラムを格納しておき、受信フレームの各通信プロトコル固有の部分を探して通信プロトコルの種類を確定して、上記通信プロトコルに対応するプログラムを選択して処理するようにした。また、異なる物理層に対応するモデムを複数個用い、切り替えて使用するようにした。自動的に各種の通信プロトコルに対応させることができる。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信バスに接続され、この通信バスを介してデータの授受を行う信号伝送器において、
前記信号伝送器は異なった通信プロトコルに対応したプログラムを複数個保持し、前記通信バスに流れるデータからそのデータの通信プロトコルを確定して、前記プログラムの中から前記確定した通信プロトコルに対応したプログラムを選択するようにしたことを特徴とする信号伝送器。
【請求項２】
前記信号伝送器は、前記通信バスに流れるデータのパターンから、前記通信バスに流れるデータの通信プロトコルを確定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の信号伝送器。
【請求項３】
前記信号伝送器は、前記確定した通信プロトコルを用いて、送信すべきデータの送信フレームを生成するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の信号伝送器。
【請求項４】
前記信号伝送器は異なった物理層に対応するモデムを複数個有し、前記通信バスに流れる信号の物理的な特性から前記複数個のモデムのうち最適なモデムを選択するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の信号伝送器。
【請求項５】
前記信号伝送器は、物理層の違いに起因するエラーが発生したときに、前記モデムを変更するようにしたことを特徴とする請求項４記載の信号伝送器。
【請求項６】
前記信号伝送器は複数の通信プロトコルの特性値を保持したデータベースを有し、このデータベースをアクセスすることにより、前記通信バスに流れるデータを解析し、また前記通信バスに流すデータを生成するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の信号伝送器。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロセス現場に設置され、通信バスで接続される信号伝送器に関し、特に自動的に複数の通信プロトコルに対応することができる信号伝送器に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
図８にプロセス現場に設置される信号伝送器の構成を示す。図８において、信号伝送器８３は信号線８２を介して通信バス８１に接続される。この通信バス８１上の信号は信号伝送器８３内の波形変調復調回路８３１で復調されてＣＰＵ８３２に入力される。ＣＰＵ８３２はメモリ８３３をアクセスして、この信号を解析し、機器固有のプログラム８３３ａにより機器固有部８３４を制御する。
【０００２】
通信バス８１上に流れる信号には、Ｂｒａｉｎ、ＨＡＲＴ（Ｈｉｇｈｗａｙ　Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、ＦｉｅｌｄＢｕｓ、ＰｒｏｆｉＢｕｓなど各種の通信プロトコルがある。そのため、メモリ８３３内に機器固有のプログラム８３３ａの他に、通信バス８１上に流れる信号の通信プロトコルに対応したプロトコルプログラム８３３ｂを格納し、このプロトコルプログラム８３３ｂによって通信バス８１に流れる信号を解析するようにする。
【０００３】
このプログラム８３３ｂは通信プロトコルによって異なっている。そのため、Ｂｒａｉｎ用プロトコル搭載伝送器８４，ＨＡＲＴ用プロトコル搭載伝送器８５、ＦｉｅｌｄＢｕｓ用プロトコル搭載伝送器８６，ＰｒｏｆｉＢｕｓ用プロトコル搭載伝送器８７のように、各々の通信プロトコルに対応した信号伝送器を個別に用意している。
【０００４】
図９に他の例を示す。これは２つの通信プロトコルに対応することができる信号伝送器の例である。通信バス９１にはプロトコル１、２の２つの通信プロトコルに対応した信号が流れている。この通信バス９１に接続されている信号伝送器９２に内蔵されているアンプ基板９２１上にスイッチ９２２が設置されている。９２２ａはこのスイッチ９２２を拡大した図である。
【０００５】
このスイッチ９２２を左側に倒すとプロトコル１に対応した信号伝送器になり、右側に倒すとプロトコル２に対応した信号伝送器になる。図８で説明したように、通信プロトコルはメモリに格納されたプログラムによって解析される。メモリ内にはプロトコル１とプロトコル２に対応したプログラムが格納されており、ＣＰＵはスイッチ９２２がどちらに倒れているかを調べて、これら２つのプログラムを選択する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような信号伝送器には次のような課題があった。
【０００７】
図８の従来例では、信号伝送器８３は１つの通信プロトコルにしか対応することができない。従って、８４〜８７に示したように、各通信プロトコルに対応した信号伝送器を個別に製品化しなければならなかった。そのため、機器本来の機能は同一であるにも関わらず製品の種類が何倍にも増えてしまい、製造管理や在庫管理の手間が増大してしまうという課題があった。
【０００８】
また、通信プロトコル毎にプログラムを別個に開発しなければならず、膨大な開発工数が必要になり、また製品本来の機能をバージョンアップしたときにも、通信プロトコル毎に再度プログラムを開発しなければならないという課題もあった。
【０００９】
図９の従来例は２つの通信プロトコルに対応できるので製品の種類を減らすことはできるが、通信プロトコルを切り換えるために信号伝送器９２のふたを開けてスイッチ９２２を操作しなければならないという課題があった。スイッチ９２２を信号伝送器９２の外部につけることは困難であり、また安全上の理由から信号伝送器９２は容易に近づけないところに設置される場合があるので、スイッチの操作には手間がかかるという課題もあった。
【００１０】
従って本発明が解決しようとする課題は、複数の通信プロトコルに自動的に対応することができる、複数の通信プロトコルに対応した信号伝送器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、通信バスに接続されてデータの授受を行う信号伝送器であって、この信号伝送器は異なった通信プロトコルに対応したプログラムを複数個保持し、前記通信バスに流れるデータからそのデータの通信プロトコルを確定して、前記プログラムの中から前記確定した通信プロトコルに対応したプログラムを選択するようにしたものである。自動的に複数の通信プロトコルに対応することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記信号伝送器は、前記通信バスに流れるデータのパターンから、前記通信バスに流れるデータの通信プロトコルを確定するようにしたものである。簡単に通信プロトコルを確定できる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記信号伝送器は、前記確定した通信プロトコルを用いて、送信すべきデータの送信フレームを生成するようにしたものである。自動的に複数の通信プロトコルに対応することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記信号伝送器は異なった物理層に対応するモデムを複数個有し、前記通信バスに流れる信号の物理的な特性から前記複数個のモデムのうち最適なモデムを選択するようにしたものである。物理層が異なった通信プロトコルにも対応できる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記信号伝送器は、物理層の違いに起因するエラーが発生したときに、前記モデムを変更するようにしたものである。簡単に検出できる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、前記信号伝送器は複数の通信プロトコルの特性値を保持したデータベースを有し、このデータベースをアクセスすることにより、前記通信バスに流れるデータを解析し、また前記通信バスに流すデータを生成するようにしたものである。簡単に新しい通信プロトコルに対応できる。
【発明の実施の形態】
以下に、図に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係る複数の通信プロトコルに対応した信号伝送器の一実施例を示す構成図である。図１において、１は信号伝送器であり、波形変調復調回路１１，ＣＰＵ１２、メモリ１３および機器固有部１４で構成される。機器固有部１４は例えば圧力感知部などその信号伝送器固有の部分である。メモリ１３には機器固有プログラム１３１が格納されており、ＣＰＵ１２はこの機器固有プログラム１３１に基づいて機器固有部１４を動作させる。
【００１７】
２は通信バスであり、この通信バス２上の信号は信号線２１を介して波形変調復調回路１１に入力され、復調されてＣＰＵ１２に出力される。また、ＣＰＵ１２から出力された信号は波形変調復調回路１１で変調されて、信号線２１を介して通信バス２に出力される。
【００１８】
メモリ１３にはまたプロトコルプログラム１３２ａ、同１３２ｂが格納されている。プロトコルプログラム１３２ａは通信プロトコルＡ（例えばＦｉｅｌｄＢｕｓ）に対応したプログラムであり、同１３２ｂは通信プロトコルＢ（例えばＰｒｏｆｉＢｕｓ）に対応したプログラムである。
【００１９】
ＣＰＵ１２は波形変調復調回路１１が復調した通信バス２上の信号を解析してその信号の通信プロトコルを決定し、プロトコルプログラム１３２ａ、１３２ｂのうちその通信プロトコルに対応したプログラムを選択する。そして、この選択したプログラムによって通信バス２上の信号を処理する。
【００２０】
このようにすることにより、通信バス２上にプロトコルＡの信号とプロトコルＢの信号のどちらの信号が流れていても、自動的にその信号に対応した通信プロトコルプログラムを選択して、処理を行うことができる。なお、この実施例ではプロトコルプログラム１３２ａ、１３２ｂの２つのプログラムをメモリ１３に格納するようにしたが、３つ以上のプログラムを格納するようにしてもよい。このようにすると、より多くの通信プロトコルに対応することができる。
【００２１】
次に、図２に基づいて通信プロトコルを判別する手順を説明する。各通信プロトコルにはその通信プロトコルに特徴的な固有の部分が含まれている。例えば、通信プロトコル１にはＡ，Ｂ，Ｃの３カ所に特徴的な部分が存在する。同様に、通信プロトコル２にはＤ，Ｅ、通信プロトコル３にはＦ、Ｇという特徴的な部分が含まれている。これらの特徴的な部分を探索することによって、どの通信プロトコルであるかを判別することができる。
【００２２】
図３に本発明の他の実施例を示す。通信プロトコルによっては、通信スピード、ビットフォーマットや振幅電圧など物理層に差異がある場合があるために、ソフトウエアの変更だけでは対応できない場合がある。例えば、ＦｉｅｌｄＢｕｓとＰｒｏｆｉＢｕｓは通信スピード、変調方式は同じであるが、ＨＡＲＴ通信とＢｒａｉｎ通信では通信スピード、変調方式が異なっている。この実施例では、このような場合でも自動的に通信プロトコルを選択して処理ができるものである。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００２３】
図３において、３は信号伝送器であり、信号切り替え器３１，波形変調復調回路３２および３３，ＣＰＵ３４，機器固有部３５およびメモリ３６で構成されている。メモリ３６には機器固有部プログラム３６１およびプロトコルプログラム３６２ａ〜３６２ｄが格納されている。
【００２４】
機器固有部３５は図１の機器固有部１４と同じものである。また、波形変調復調回路３２，３３は図１の波形変調復調回路１１と同じ働きをするものであるが、波形変調復調回路３２と３３は異なる物理層を有する通信プロトコルに対応したものである。
【００２５】
信号切り替え器３１には信号線２１を介して通信バス２上の信号が入力され、ＣＰＵ３４の選択信号により波形変調復調回路３２，３３のいずれか一方に入力された信号を出力する。波形変調復調回路３２，３３は通信バス２上の信号を復調してＣＰＵ３４に出力し、またＣＰＵ３４の出力信号を変調して信号切り替え器３１に出力する。
【００２６】
ＣＰＵ３４は信号切り換え器３１を制御して波形変調復調回路３２を選択し、通信バス２上の信号を取り込み、図２で説明した固有の特徴的な部分を探して通信プロトコルを確定し、プロトコルプログラム３６２ａ〜３６２ｄの中からその通信プロトコルに対応したプログラムを選択する。このとき、パリティエラーやフレーミングエラーなどの物理層のエラーが発生したり、固有の特徴的な部分が見つからないと、波形変調復調回路３３に切り換え、同様にして通信プロトコルを判別する。
【００２７】
このようにすることにより、通信スピードや変調方式など物理層が異なっている通信プロトコルにも対応することができる。なお、この実施例では波形変調復調回路を２個としたが、３個以上用いるようにしてもよい。このようにすると、より多くの通信プロトコルに対応させることができる。
【００２８】
図４に本発明の他の実施例を示す。この実施例は物理層が同じで通信プロトコルが異なる信号を自動判別するものである。図４において、４１ａはモデムであり、通信バス（図示せず）上の信号が入力され、この信号を復調する。４２は信号処理部であり、フレーム判別部４２１、機器固有部４２２およびスイッチ４２３で構成される。
【００２９】
フレーム判別部４２１にはモデム４１ａの出力、すなわち受信フレームが入力され、図２で説明した手順で通信プロトコルを判別する。この図では通信プロトコール１あるいは通信プロトコール２のどちらであるかを判別する
【００３０】
受信フレームは機器固有部４２２に入力されて解読され、その信号伝送器固有の処理が行われる。また、この機器固有部４２２の出力データは通信プロトコール１と通信プロトコール２の送信フレームに構成される。この構成された２つの送信フレームのうち、フレーム判別部４２１で判別された方の通信プロトコルの送信フレームがスイッチ４２３で選択され、モデム４１ｂに出力される。モデム４１ｂはこの送信フレームを変調して通信バスに出力する。
【００３１】
図５にさらに他の実施例を示す。この実施例は物理層および通信プロトコルが異なる信号を自動判別するものである。図５において、４３ａ，４４ａはモデムであり通信バス（図示せず）上の受信フレームが入力され、この受信フレームを復調する。４５は信号処理部であり、フレーム判別部４５１，機器固有部４５２およびスイッチ４５３，４５４で構成される。フレーム判別部４５１は通信プロトコール１〜３を判別する。通信プロトコール１と２は同じ物理層を有するが、同３は異なった物理層を有している。
【００３２】
モデム４３ａの出力はフレーム判別部４５１に入力され、図２で説明した手順に基づいて通信プロトコルが判別される。この実施例では通信プロトコール１、通信プロトコール２およびフレームエラーのいずれかであるかが判別される。フレームエラーはモデム４３ａでは復調できないために発生し、物理層が異なる信号であることを表している。
【００３３】
フレームエラーが発生すると、モデム４４ａの出力が通信プロトコール３であるかどうかを判別する。受信フレームは機器固有部４５２に入力されて解読され、その信号伝送器固有の処理が行われる。また、その出力データは３つの通信プロトコールに基づいて送信フレームが作成される。こられの送信フレームはスイッチ４５３，４５４で受信フレームと同じ物理層のモデムに入力され、変調されて通信バスに出力される。
【００３４】
なお、説明の都合上モデム４１、４３、４４は復調部と変調部が分離したものを用いているが、変調部と復調部が１つにまとまったものを使用してもよい。また、機器固有部４２２，４５２はフレーム判別部４２１，４５１が判別した通信プロトコルの種類を受け取り、その通信プロトコルに対応する受信フレームのみを作成してモデム４１ｂ、４３ｂ、４４ｂに出力するようにしてもよい。
【００３５】
図６に本発明の他の実施例を示す。機器固有部４２２，４５２は複数の通信プロトコルに対応するフレームを解読し、また作成する機能が必要である。扱うデータは各通信プロトコル毎に別に規定されているが、多くの通信プロトコルの内容はほぼ同じであり、パラメータ名やデータの型のみ異なっている。そのため、各通信プロトコル間のデータ形式の違いを格納したデータベースを構築することによって、処理を簡単にし、多くの通信プロトコルに対応することができる。
【００３６】
図６において、６１は扱う全ての通信プロトコルのデータ形式の違いを格納したデータベース、６２〜６４はそれぞれプロトコール１〜プロトコール３に対応するインターフェイスである。送信すべきフレームが通信プロトコール１であると、プロトコール１用インターフェイス６２はデータベース６１をアクセスしてその通信プロトコルのデータ形式を取り出し、通信プロトコール１の対応するデータ６２１を生成する。受信フレームを解読するときも同様な処理を行う。
【００３７】
同様に、フレーム判別部４２１，４５１が通信プロトコール２であると判別すると、プロトコール２インターフェース６３はデータベース６１をアクセスして通信プロトコール２に対応したデータ６３１を生成する。通信プロトコール３の場合も同様である。このようにすることにより、データベース６１にデータ形式の違いのデータを格納し、インターフェースを作成するだけで、新しい通信プロトコルに対応させることができる。
【００３８】
図７に、このようなデータベース６１を応用した実施例を示す。なお、図６および図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図７において、６５はデータベース６１および各通信プロトコルに対応したインターフェイス６２〜６４を内蔵した信号伝送器であり、通信バス２に接続されている。この信号伝送器６５は運転中は立ち入りが禁止される危険地帯に設置されている。
【００３９】
７１〜７３は信号伝送器６５のメンテナンスを行うコンフィギュレーションツールであり、７１はＨＡＲＴ通信、７２はＢｒａｉｎ通信、７３はＦｉｅｌｄＢｕｓ通信を用いて信号伝送器６５のコンフィギュレーションを行う。
【００４０】
信号伝送器６５はＨＡＲＴ通信、Ｂｒａｉｎ通信、ＦｉｅｌｄＢｕｓ通信のいずれの通信プロトコルをも自動的に判別することができるので、コンフィギュレーションツール７１〜７３のいずれを用いても信号伝送器６５をメンテナンスすることができる。そのため、現場で複数のコンフィギュレーションツールを持ち歩く必要がなくなる。また、データベース６１が統一されているので、通信プロトコルが変更されても前の設定情報をそのまま使用することができる。
【００４１】
なお、現場で使用される一般的なコンフィギュレーションツールは、ＨＡＲＴプロトコルを用いたＨＨＴ（Ｈａｒｔ　Ｈａｎｄ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、Ｂｒａｉｎプロトコルを用いたＢＴ（Ｂｒａｉｎ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＦｉｅｌｄＢｕｓプロトコルを用いたＮＩ−Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｏｒなどがある。
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次の効果が期待できる。
請求項１記載の発明によれば、通信バスに接続されてデータの授受を行う信号伝送器であって、この信号伝送器は異なった通信プロトコルに対応したプログラムを複数個保持し、前記通信バスに流れるデータからそのデータの通信プロトコルを確定して、前記プログラムの中から前記確定した通信プロトコルに対応したプログラムを選択するようにした。
【００４２】
自動的に複数の通信プロトコルに対応することができるので、各通信プロトコルに対応した製品を用意する必要がなく、製品の種類を少なくすることができる。そのため、製造管理や在庫管理の手間を削減することができ、コストダウンを図ることができるという効果がある。また、製品の種類が少なくなるので、開発期間および開発工数を削減できるという効果もある。
【００４３】
また、信号伝送器固有の機能アップを図る場合でも、通信プロトコルに関するプログラムを差し替えるだけでよいので、開発期間を短縮することができるという効果もある。また、通信パラメータを増設した場合でも、各通信プロトコルに対応したプログラムは同一メモリ内に展開されているため、プログラムのコードミスを防止しやすくなるという効果もある。
【００４４】
さらに、製品購入後の通信プロトコルの変更にも柔軟に対応でき、コンフィギュレーションツールを複数用意しておく必要がなくなるという効果もある。
【００４５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記信号伝送器は、前記通信バスに流れるデータのパターンから、前記通信バスに流れるデータの通信プロトコルを確定するようにした。通信プロトコル固有のデータパターンを探すだけでその種類を確定できるので、簡単に通信プロトコルを確定できるという効果がある。
【００４６】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明において、前記信号伝送器は、前記確定した通信プロトコルを用いて、送信すべきデータの送信フレームを生成するようにした。受信だけでなく送信も自動的に対応できるという効果がある。
【００４７】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記信号伝送器は異なった物理層に対応するモデムを複数個有し、前記通信バスに流れる信号の物理的な特性から前記複数個のモデムのうち最適なモデムを選択するようにした。物理層が異なった通信プロトコルにも対応できるという効果がある。
【００４８】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明において、前記信号伝送器は、物理層の違いに起因するエラーが発生したときに、前記モデムを変更するようにした。物理層の違いを簡単に検出できるという効果がある。
【００４９】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、前記信号伝送器は複数の通信プロトコルの特性値を保持したデータベースを有し、このデータベースをアクセスすることにより、前記通信バスに流れるデータを解析し、また前記通信バスに流すデータを生成するようにした。
【００５０】
通信プロトコルの追加が簡単にできるという効果がある。また、データベースを統一することによって、ある通信プロトコルで設定した値をそのまま別の通信プロトコルに継承できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】プロトコルを判別する手順を説明するための図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図６】データベースの構成図である。
【図７】本発明の効果を説明するための図である。
【図８】従来の例を示す図である。
【図９】従来の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１、３，６５　信号伝送器
１１，３２，３３　波形変調復調回路
１２，３４　ＣＰＵ
１３，３６　メモリ
１４，３５，４２２，４５２　機器固有部
１３１，３６１　機器固有部プログラム
１３２ａ、１３２ｂ、３６２ａ〜３６２ｄ　プロトコルプログラム
２　通信バス
３１　信号切り替え器
４１ａ、４１ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ　モデム
４２，４５　信号処理部
４２１，４５１　フレーム判別部
４２３，４５３，４５４　スイッチ
６１　データベース
６２〜６４　インターフェイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004120668.tif 000008
【図７】
2004120668.tif 000009
【図８】
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【図９】
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