(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス変数送信機において、
プロセスセンサを使って作成されたセンサ信号からプロセス変数を決定するための送信機回路であって、少なくとも一つの動作パラメータを有している送信機回路と、
２線プロセス制御ループによって電力が供給され、かつ汎用無線通信標準を使って汎用移動機器と無線で通信することができるように構成された無線通信モジュールと、を具備し、
これにより、前記無線通信モジュールが、汎用移動機器から受信した無線メッセージに基づいて少なくとも一つの動作パラメータを変更するように前記送信機回路へ指示することができる一方、
前記プロセス変数送信機は、前記無線通信モジュールに追加の電力を供給する電力貯蔵コンポーネントを備えるとともに、
前記電力貯蔵コンポーネントは、前記無線通信モジュールが非動的である場合に前記２線プロセス制御ループからの電力を蓄積し、前記無線通信モジュールが動的である場合に前記無線通信モジュールに追加の電力を供給する
ことを特徴とするプロセス変数送信機。
【請求項２】
ハウジングをさらに備え、前記送信機回路および無線通信モジュールが該ハウジング内にある請求項１のプロセス変数送信機。
【請求項３】
前記無線通信モジュールが、２線プロセス制御ループと前記送信機回路との間で直列に接続されている請求項１のプロセス変数送信機。
【請求項４】
汎用無線通信標準が、複数のプロセス変数送信機が同時に汎用移動機器と通信することを許可する請求項１のプロセス変数送信機。
【請求項５】
センサ値からプロセス変数値を決定するための動作指示、および汎用無線通信標準を使って受信した新たな動作指示で前記動作指示を上書きする指示を記憶するメモリをさらに備えている請求項４のプロセス変数送信機。
【請求項６】
汎用移動機器によって複数のプロセス変数送信機へ新たな動作指示が同時に拡散されたときに、該新たな動作指示を受信する請求項５のプロセス変数送信機。
【請求項７】
汎用無線通信標準が、２線プロセス制御ループ上で使用された通信プロトコルのエミュレーションを可能にするプロトコル・レイヤを提供する請求項１のプロセス変数送信機。
【請求項８】
少なくとも一つの動作パラメータが、ゼロ値からなる請求項１のプロセス変数送信機。
【請求項９】
少なくとも一つの動作パラメータが、スパン値からなる請求項１のプロセス変数送信機。
【請求項１０】
工業プロセスフィールド装置において、
通信プロトコルを使った２線プロセス制御ループを伝って通信する２線プロセス制御ループによって給電され、かつ通信プロトコルを使っている間、汎用無線通信標準に従って無線通信する無線通信回路を具備し、
前記工業プロセスフィールド装置はプロセス可変トランスミッタを含み、前記無線通信回路はセンサから生成された信号に基づいてプロセス変数値を決定するとともに、
前記工業プロセスフィールド装置は、プロセス変数トランスミッタに配置され、前記無線通信回路に追加の電力を供給する電力貯蔵コンポーネントをさらに備え、
前記電力貯蔵コンポーネントは、前記無線通信回路が非動的である場合に前記２線プロセス制御ループからの電力を蓄積し、前記無線通信回路が動的である場合に前記無線通信回路に追加の電力を供給する
ことを特徴とする工業プロセスフィールド装置。
【請求項１１】
通信プロトコルが、プロセス制御システムに特有のものである請求項１０の工業プロセスフィールド装置。
【請求項１２】
汎用無線通信標準が、プロセス制御システム外で実質的な用途を有している汎用無線機器によって使用される標準からなる請求項１１の工業プロセスフィールド装置。
【請求項１３】
前記無線通信回路が、プロセス変数送信機を較正するための較正パラメータを格納しているメモリを備え、
無線通信回路が、汎用無線通信標準を使って受信した無線信号に基づいて前記較正パラメータを設定することができる請求項１０の工業プロセスフィールド装置。
【請求項１４】
前記無線通信回路が、プロセス変数値を決定するための指示を格納するメモリを備え、
無線通信回路が、汎用無線通信標準を使って複数のプロセス変数送信機に同時に拡散されるメッセージに基づいて前記メモリ内の指示を変更することができる請求項１０の工業プロセスフィールド装置。
【請求項１５】
汎用移動機器上に、前記汎用移動機器と通信リンクが確立された複数のプロセス変数送信機を識別するユーザインタフェースを設け、
複数のプロセス変数送信機上に格納するための指示を拡散するため、前記汎用移動機器上で入力を受信し、
前記指示を複数のプロセス変数送信機へ同時に拡散する一方、
前記プロセス変数送信機の少なくとも１つの送信機は、前記少なくとも１つの送信機の無線通信モジュールに追加の電力を供給する電力貯蔵コンポーネントを備え、
前記無線通信モジュールは、前記汎用移動機器との通信リンクを確立するために使用され、
前記電力貯蔵コンポーネントは、前記無線通信モジュールが非動的であるときに２線プロセス制御ループから電力を蓄積し、前記無線通信モジュールが動的にあるときに前記無線通信モジュールに追加の電力を供給する
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
プロセス変数送信機が、汎用無線通信標準を使って前記通信リンクを確立する請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記指示が、プロセス変数送信機によって実行されたとき、プロセス変数送信機によって、少なくとも一つのプロセス変数値がいかに決定されるかを管理する請求項１５の方法。
【請求項１８】
さらに、複数のプロセス変数送信機の一つの選択を指示する入力を受信すること、
プロセス変数送信機の現在の較正値を示すユーザインタフェースを表示すること、
プロセス変数送信機の新たな較正値を指示する入力を受信すること、
および、新たな較正値を、選択されたプロセス変数送信機へ送信すること、を含む請求項１５の方法。
【請求項１９】
汎用無線通信標準を使って複数のプロセス変数送信機の少なくとも一つからのメッセージを受信し、前記メッセージが、プロセス制御プロトコルに従って書かれ、かつプロセス制御変数の値を示す請求項１５の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プロセス変数送信機に関する。特に、本開示は、無線送受信機付きプロセス変数送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理プラントでは、様々な導管やタンクを通して、気体および液体が送られる。プラントの運転を制御するため、プラントの様々な部分における液体および気体の現在の状況、並びに弁や燃焼器など、制御されている装置の状況が監視されなければならない。これらの状況を決定するために監視される変数は、一般的にプロセス変数とよばれ、流速、圧力、差圧、温度、タンクのレベル、弁位置などを含むことができる。これらのプロセス変数は、プロセス変数送信機として知られるフィールド装置によって制御室に供給される。各プロセス変数送信機は、プロセス変数の値を決定するために使用される少なくとも一つの回路モジュールを入れる送信機ハウジングを含む。回路モジュールは、プロセス流体または制御されている装置の状況を測定する一つ以上のプロセス変数センサから受け取る一つ以上のセンサ信号に基づいてプロセス変数の値を決定する。回路モジュールは、また、無線通信または有線通信のいずれかを使って制御室へプロセス変数の値を送信する。ある事例では、回路モジュールは、プロセス変数送信機に給電するためにも使用される２線プロセス制御ループを使ってプロセス変数を送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開２０１０／０１４５４７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
過去に使用されていた無線通信システムの一つの型は、プロセス制御工業の外で使用されない特殊化されたゲートウェイまたは特殊化された携帯装置によってプロセス送信機が通信することを可能にするように設計された特殊化された無線通信標準である。これらのシステムは、バッテリもしくはその他の局所電源、またはプロセス制御ループに接続されたプロセス変数送信機の能力に影響を与えることなく２線プロセス制御ループから無線通信モジュールに電力供給されるように電力消費を最小化する。このような無線通信モジュールは、無線ハート（WirelessHART「登録商標」）通信標準を使い、かつ送信機ハウジング内に装着されることができるか、または該ハウジング上のポート内に設置されるモジュールを含んでいる。別のシステムの例が、前記特許文献１（米国特許出願公開２０１０／０１４５４７６）に示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
プロセス変数送信機は、プロセスセンサを使って発生されたセンサ信号からプロセス変数を決定するための送信機回路を含んでいる。送信機回路は少なくとも一つの動作パラメータを有している。プロセス変数送信機は、また、２線プロセス制御ループによって電力供給されるように構成された無線通信モジュールを含んでいる。無線通信モジュールは、汎用移動機器から受信した無線メッセージに基づく少なくとも一つの動作パラメータの値を変化させるために無線通信モジュールが送信回路に指示をすることができるように、汎用無線通信標準を使って汎用移動機器と無線により通信可能である。
【０００６】
工業プロセスのフィールド装置は、通信プロトコルを使う２線プロセス制御ループを伝って通信する２線プロセス制御ループによって電力供給される回路を含んでいる。フィールド装置は、また、２線プロセス制御ループによって電力供給され、かつ通信プロトコルを使いながら汎用無線通信標準に従って無線で通信する無線通信回路を含んでいる。
【０００７】
一つの方法は、移動機器と通信リンクが確立された複数のプロセス変数送信機を識別する汎用移動機器上のユーザインタフェースの提供を含んでいる。一つの入力が移動機器によって受信され、複数のプロセス変数送信機上に格納するために指示が拡散される。これに応答して、移動機器は同時に複数のプロセス変数送信機へ指示を拡散する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、プロセス制御環境の平面図である。
【図２】図２は、プロセス変数送信機の断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に従ったプロセス変数送信機のブロック図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に従ったプロセス変数送信機のブロック図である。
【図５】図５は、利用できるプロセス変数送信機を選択するための、汎用移動機器上のユーザインタフェースの一例を提供する。
【図６】図６は、動作パラメータを設定するための、汎用移動機器上のユーザインタフェースの一例を提供する。
【図７】図７は、最新ソフトウェアをプロセス変数送信機へ送信するための、汎用移動機器上のユーザインタフェースの一例を提供する。
【図８】図８は、プロセス変数の値を読み取るための、汎用移動機器上のユーザインタフェースの一例を提供する。
【図９】図９は、一つの方法のフロチャートを提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明では、汎用機器と特殊化された装置との間の識別がなされる。汎用移動機器は、プロセス制御工業外での具体的用途を有する装置であり、かつ事実上、プロセス制御工業を考慮して設計されていない。特殊化された装置は、プロセス制御工業での使用のために具体的に設計され、製造されている。同様に、特殊化された通信標準は、プロセス制御工業のために具体的に開発された標準であり、一方、汎用通信標準は、プロセス制御工業外での具体的用途を有する標準である。
【００１０】
一般に、通信標準は、二つ以上の装置が通信できることを可能にするように設定された物理的かつ手続き的な要件の集合を含んでいる。物理的要件は、例えば、信号周波数、利用可能なチャンネル数、周波数ホッピングまたはチャンネルホッピングが使用されるべきかどうか、通信の効率的なレンジ、支持されることができる同時接続部の数、および符号化方式を含むことができる。手続き的な要件は、例えば、接続のために利用可能な装置を検出するために実行されるステップ、二つの機器間の接続部の確立、機器間のデータ搬送、機器によって提供されるサービスの識別、機器によって提供されるサービスの要求、および機器間の接続の終端を含んでいる。さらに、いくつかの通信標準は、一つ以上のプロトコル・レイヤを含んでおり、そこでは、各レイヤが、機器間で送られるメッセージのサイズと内容を表現している。一つのレイヤにおけるプロトコルは、別のレイヤのプロトコル内に組み込まれることがある。
【００１１】
プロセス変数送信機がフィールド内に設置された場合、非定常状態の一部として送信機を環境設定し、かつ較正するのが通常である。送信機の環境設定および較正は、２線プロセス制御ループを伝って、もしくは特殊化された無線通信システムを通って指示を送ることによって制御室から遠隔で行われることができる。また、送信機は、送信機自体に設けられた局所オペレータインタフェース（ＬＯＩ）を使って環境設定および／または較正されることができる。ＬＯＩの一例は、ＬＣＤ画面を含む送信機内のモジュールであり、通常は送信機ハウジング上の金属ラベルによって覆われている二つのボタンからの入力を受け取る。
【００１２】
プロセス変数送信機は、典型的にはそこで使用できる少量の電力を有している。特に、２線プロセス制御ループによって電力供給されるプロセス変数送信機では、２線プロセス制御ループが４〜２０ｍＡの電流だけを供給するので、プロセス変数送信機が引き入れることができる電流の大きさは制限される。ＬＯＩは送信機の一部であるので、ＬＯＩのために利用可能な電力もまた、制限されたＬＯＩ機能の大きさに制限されるという結果になる。また、ＬＯＩおよび送信機は基本的に利用可能な電力が競合するので、新規のＬＯＩ機能は、センサ測定回路、マイクロ・コントローラ、ソフトウェア・アルゴリズム、通信回路その他の領域内のその他の送信機の改善との兼ね合いが必要である。しばしば、新規のＬＯＩ機能はその他の送信機の改善と比べて優先度が低く、したがって、新規なＬＯＩ機能は送信機に加えられることがない。
【００１３】
以下に記載した実施形態は、例えば、スマートフォンやＰＤＡのような汎用移動機器上でインタフェースが動作できるようにすることによって局所オペレータインタフェースのための改善された利用性および拡張された機能を提供する。移動機器上で動作するＬＯＩアプリケーションは、送信機を、環境設定、監視または較正するため、または送信機によって可能なあらゆるその他の機能を実行するように構成された送信機特有の命令を実行することができる。したがって、ＬＯＩアプリケーションは、プロセス制御工業外での実質的な用途を有する汎用移動機器内で実行される。汎用移動機器およびプロセス変数送信機は、ブルーツース無線通信プロトコル、バージョン４．１内に規定される低エネルギブルーツース（ＢＬＥ）のような汎用無線通信標準を使って通信する。しかし、本発明は、ＢＬＥに限定されず、あらゆる一般的な、または具体的な目的の無線通信標準を使って実施されることができる。
【００１４】
以下の実施形態のプロセス変数送信機は、該プロセス変数送信機と、低エネルギブルーツース通信標準のような汎用通信標準を満たす汎用無線通信回路に電力供給する２線プロセス制御ループに接続される。いくつかの実施形態では、汎用無線通信回路とプロセス変数の値を決定するための送信機電子回路が、プロセス変数送信機内の同じ基板上に結合される。さらなる実施形態では、汎用無線通信回路が、物理的レベル上で汎用無線通信標準を満たす一方、アプリケーションレベルでは、ハート（ＨＡＲＴ「登録商標」）、ファンデーション・フィールドバス、プロファイバス、および無線ハート（WirelessHART「登録商標」）などのプロセス制御プロトコルを使用する。これは、汎用無線回路が工業プロトコルをエミュレートして、プロセス変数送信機に二次的な親装置（master）を生じさせることを可能にする。
【００１５】
さらなる実施形態では、汎用無線通信回路は、スタンド・アローン型のモジュールであり、２線プロセス制御ループによって電力供給され、かつ２線プロセス制御ループとプロセス変数送信機モジュールとの間に直列に接続される。汎用通信回路は、送信機の電子回路に統合された回路技術によって動的な電流の引き込みを管理し、ある実施形態では、汎用通信回路が非動的であるときに充電され、汎用無線通信回路が動的であるときに放電される蓄電装置を備える。
【００１６】
図１は、プロセス変数送信機１０２、１０４、１０６ならびに制御室１０８のような別の場所を含んでいるプロセス制御環境１００の平面図を提供する。単一の制御室１０８が示されているが、当業者は、制御室１０８が分離した制御室に分けられることを理解するだろう。プロセス変数送信機１０２、１０４および１０６は、導管もしくはタンク１１０、１１２、および１１４のそれぞれを通って流れているか蓄積されているプロセス流体に関する一つ以上のプロセス変数を各々決定する。プロセス変数送信機１０２、１０４および１０６は、制御室１０８に各々接続された２線プロセス制御ループ１１８、１２０および１２２を通って電力供給され、かつ通信する。ある実施形態に従うと、２線プロセス制御ループ１１８、１２０および１２２は、４〜２０ｍＡプロセス制御ループであり、プロセス変数送信機は、例えば、ハート（HART「登録商標」）、ファウンデーション・フィールドバス、およびプロファイバスなど一つ以上のプロトコルを使ってループを横断して通信する。各プロセス変数送信機１０２、１０４および１０６は、低エネルギブルーツースなどの汎用無線通信標準を使って汎用移動機器１１６と無線で通信するための無線通信回路とアンテナを含んでいる。プロセス変数送信機の環境設定パラメータおよび較正パラメータなど一つ以上の動作パラメータを設定するため、汎用移動機器１１６上のユーザインタフェースを通して、一つ以上のプロセス変数送信機に相互に作用することが可能である。さらに、汎用移動機器１１６上のユーザインタフェースは、プロセス変数送信機によって使用される指令を変更するため一つ以上のプロセス変数送信機に最新ソフトウェアを同時に拡散するために使用されることができる。加えて、汎用移動機器１１６は、一つ以上のプロセス変数送信機によって発生されたプロセス変数の値を監視するために使用されるかも知れない。
【００１７】
図２は、制御室２０４に接続された２線プロセス制御ループ２０２を通って電力を受け入れ、かつ通信するプロセス変数送信機２００の一例の断面図を提供する。プロセス変数送信機２００は、センサ電子装置つまりセンサ回路２０６、送信機電子装置つまり送信機回路２０８、汎用無線通信回路２１０および蓄電構成要素２１２を含んでいる。センサ回路２０６は、センサハウジング２１４のチャンバ２１７の中、または導管内に挿入された要素の中に位置せられることができるプロセス変数センサ２０７に接続される。センサ回路２０６は、プロセス流体が送信機チャンバ２１８に浸入する可能性を低減するために送信機ハウジング２１６の送信機チャンバ２１８から封止されるセンサチャンバ２１７内に位置される。送信機回路２０８および汎用無線通信回路２１０は、送信機チャンバ２１８内に位置せられ、一つの実施形態に従って同じ印刷回路盤２２１上に装着される。この例では、送信機回路２０８は、センサ回路２０６に電力を搬送し、かつセンサ回路２０６からの感知された値を提供する可撓性のケーブル２２２によってセンサ回路２０６に接続される。
【００１８】
送信機ハウジング２１６は、また、２線プロセス制御ループ２０２を接続するための二つの端子接続部を有する端子ブロック２２３を含んでいる。また、選択的な蓄電構成要素２１２が、端子チャンバ２２０内に装着される。封止キャップ２２４は、送信機チャンバ２１８から端子チャンバ２２０を封止して、端子チャンバ２２０へプロセス流体が侵入する可能性を、また、低減する。２線プロセス制御ループ２０２上の信号は、封止キャップ２２４を通って伸びるピン２２６および２２８に伝って送信機回路２０８に搬送される。この実施形態では、ピン２３０および２３２が、また、封止キャップ２２４を通って伸び、蓄電構成要素２１２を汎用無線通信回路２１０に接続する。非動的期間の間、汎用無線通信回路２１０が非動的であるとき、ピン２２６および２２８を伝って通過するプロセス制御ループ２０２からの電力の一部分は、ピン２３０および２３２を迂回して蓄電構成要素２１２に戻る。一つの構成では、汎用無線通信回路２１０が動的であるとき、蓄電構成要素２１２内に蓄積された電力は、ピン２３０および２３２を通って汎用無線通信回路２１０に流れる。
【００１９】
一つの実施形態に従って、図３は、プロセス送信機変数２００の要素のブロック図を提供する。図３に示したように、センサ回路２０６はセンサメモリ３００とセンサ処理構成要素３０２を含んでいる。センサ処理構成要素３０２およびセンサメモリ３００は、可撓性ケーブル２２２の部分を形成する電力導体３０４および３０６を伝って送信機回路２０８から電力を受け入れる。センサ処理構成要素３０２は、センサ２０７によって提供されたセンサ出力を代表するデジタル値を一緒に発生する一つ以上の回路構成要素を含んでいる。例えば、センサ２０７の抵抗もしくは容量の変化は、センサ処理構成要素３０２によって感知されて、デジタル値に変換される。感知された値は、センサメモリ３００内に格納され、かつ／または送信機回路２０８および／または多目的無線通信回路２１０に供給される。同様に、センサメモリ３００内のセンサ値は、送信機回路２０８および／または汎用無線通信回路２１０に供給されるかも知れない。
【００２０】
送信機回路２０８は、送信機処理構成要素３１０および送信機メモリ３１２を含んでいる。送信機メモリ３１２は、送信機処理構成要素３１０によって実行されてセンサ処理構成要素３０２および／またはセンサメモリ３００によって供給されたセンサ値からプロセス変数を決定する格納された指示３１４を含んでいる。また、指示３１４は、送信機メモリ３１２内にまた格納された較正パラメータ３１６および環境設定パラメータ３１８のような一つ以上の動作パラメータをつないだり変化させたりするための指示を含んでいる。プロセス変数値を決定するために送信機処理構成要素３１０は、一つ以上の較正パラメータおよび／または一つ以上の環境設定パラメータ３１８を使用する。較正パラメータ３１６の例は、最小プロセス変数に関連されるべきプロセス変数センサ出力の値を示すゼロ値、およびプロセス変数センサ出力内の変化に対するプロセス変数値内の変化を示すスパン値を含んでいる。送信機処理構成要素３１０は、アナログ値もしくはデジタル値のいずれかで２線プロセス制御ループ２０２を伝ってプロセス変数の値を提供する。送信機処理構成要素３１０は、代替的にまたは追加的に、データバス３２０を伝ってプロセス変数値を汎用無線通信回路２１０に供給することができる。
【００２１】
この実施形態によれば、汎用無線通信回路２１０は、低エネルギブルーツースなどの汎用無線通信標準を実行する。汎用無線通信回路２１０は、２線プロセス制御ループ２０２によって一部分給電される。送信機処理構成要素３１０は、２線プロセス制御ループ２０２を使って制御ユニット２０４と通信するので、２線プロセス制御ループ２０２から引き込まれることができる汎用無線通信回路２１０の電流の大きさは制限される。多くの実施形態では、汎用無線通信回路を較正するために必要とされる電気構成要素は、動作時には、２線プロセス制御ループ２０２上で利用可能なものよりも大きい電流を引き込む。これを補償するため、汎用無線通信回路２１０は、汎用無線通信回路２１０が「非動的」であるとき、２線プロセス制御ループ２０２から再利用できる電力を探し出し、探し出された電力をピン２３０および２３２を使って蓄電構成要素２１２内に格納する。汎用無線通信回路２１０が「動的」であるとき、蓄電構成要素２１２に格納された電力は汎用無線通信回路２１０によって引き込まれる。汎用無線通信回路２１０は、始動時、前処理中、受信前、受信中、移行中、送信中、処理後および停止前は「動的」と考えられ、その他のすべての停止時は「非動的」またはスリーピングと考えられる。
【００２２】
この実施形態では、汎用無線通信回路２１０および送信機回路２０８として同じ回路基板に印刷されることができる汎用無線通信回路２１０は、アンテナ３２２を使ってメッセージを送信し、かつ受信する。また、アンテナ３２２は、送信機ハウジング２１６の外に張り出しているアンテナハウジング内に位置せられ、ここでは、アンテナハウジングは、送信機ハウジングに対して回転されることができる。汎用無線通信回路２１０は、送信機回路２０８からのプロセス変数値とセンサメモリ３００および／またはセンサ処理構成要素３０２からのセンサ値を受信する。さらに、汎用無線通信回路２１０は、送信機処理構成要素３１０が、送信機メモリ３１２内に格納されている較正パラメータ３１６および環境設定パラメータ３１８を提供するように要求することができる。また、汎用無線通信回路２１０は、送信機メモリ３１２内に格納されている指示３１４を、汎用無線通信回路２１０によって提供される新たな指示で上書きするよう送信機処理構成要素３１０へ指示することができる。これらの新たな指示は汎用無線通信標準を使ってアンテナ３２２を通じて受信されることができる。
【００２３】
汎用無線通信回路２１０は、汎用移動機器からの要求および命令が、汎用無線通信標準に従って受信される要求・応答情報交換シーケンスで動作できる。汎用無線通信回路２１０は、受信した要求／命令を解釈し、汎用移動機器へ適当な応答を提供する。要求が、較正パラメータ３１６もしくは環境設定パラメータ３１８の現在値の要求であったときは、汎用無線通信回路２１０は、送信機回路２０８が具体的な較正パラメータまたは環境設定パラメータを提供するよう要求する。要求が、プロセス制御変数の値についてであるときは、汎用無線通信回路２１０は、送信機回路２０８によって発生されたプロセス変数値を提供する。要求が、感知された値についてであるときは、汎用無線通信回路２１０は、センサ回路２０６によって発生された一つ以上の感知された値を提供する。命令が、送信機メモリ３１２内の指示を上書きする指示であるときは、汎用無線通信回路２１０は、汎用無線通信回路２１０によって提供された新たな指示で指示３１４を上書きするよう、送信機処理構成要素３１０へ指示を送る。命令が、較正パラメータ値または環境設定パラメータ値を変える指示であるときは、汎用無線通信回路２１０は、送信機メモリ３１２内の対応する値を変える指示を送信機処理構成要素３１０へ送る。
【００２４】
汎用無線通信回路２１０には、また、汎用無線機器へ周期的にプロセス変数を送信するように構成されることができる。汎用無線通信回路２１０は、また、プロセス変数値がある警報条件を超過したときに、警報信号を汎用無線機器へ送信するように構成されることができる。
【００２５】
汎用無線通信回路２１０は、プロセス制御環境内でプロセス変数送信機を独特に識別する識別子またはアドレスを、周期的に送信することによってプロセス変数送信機の存在を能動的に示すことができる。また、汎用無線通信回路２１０は、通信リンクを確立しようとして識別子を示す汎用移動機器を周期的にスキャンすることができる。汎用移動機器がプロセス変数送信機２００とリンクを確立することを望むとき、汎用無線通信回路２１０は、このリンクを確立するための指示を実行する。これらの指示は、汎用移動機器がプロセス変数送信機とリンクできることを確かめるセキュリティ指示を含むことができる。このようなリンクレイヤのセキュリティ指示は、移動機器の簡単な識別を要求することができ、この識別を、信用できると思われている移動機器のリストと比較し、そうしてプロセス変数送信機２００とリンクを形成することが可能になる。また、汎用無線通信回路２１０は、移動機器が汎用無線通信回路２１０とリンクすることが可能となる前に移動機器を認証するため、移動機器から暗号化キーを要求することができる。
【００２６】
汎用無線通信回路２１０によって提供されるサービスは、許可および認証を要求するサービス、認証だけを要求するサービス、およびすべての機器にオープンであるサービスを含んでいる三つの異なったセキュリティレベルに割り当てられることができる。例えば、現在のプロセス変数値へのアクセスがすべての機器にオープンにできる一方、プロセス変数送信機２００の環境設定パラメータおよび較正パラメータへのアクセスには機器の認証を要求できる。また、環境設定パラメータ、較正パラメータまたは送信機回路によって使われた指示の変更は、この具体的なプロセス変数送信機に対してこれらを変更させるために機器が認証されることおよび機器が許可されることが必要とされる。
【００２７】
汎用無線通信回路２１０が低エネルギブルーツースの通信標準を使っている実施形態においては、汎用無線通信回路２１０から送られたメッセージが、ＲＳ２３２、ＳＰＩ、ハート（ＨＡＲＴ「登録商標」）、ファンデーション・フィールドバス、プロファイバスその他のような、存在する通信工業制御プロトコルをエミュレートするメッセージのルールを提供する一般特性プロフィール（General Attribute Profile「ＧＡＴＴ」）が使用される。ＧＡＴＴプロフィールを使用することによって、工業プロトコルが低エネルギブルーツース通信標準内に挿入され、工業プロトコルに従ったメッセージが、プロセス変数送信機２００へ送信され、かつプロセス変数送信機２００から受信される。これは、送信機回路２０８が、２線プロセス制御ループ２０２を通じて制御ユニット２０４との通信に使っているのと同じプロトコルを使って、送信機回路２０８が、汎用無線通信回路２１０を通じて汎用移動機器と通信することを可能にする。
【００２８】
図３に示したように、汎用無線通信回路２１０は、２線プロセス制御ループ２０２を伝って送信機回路２０８と並列に接続される。図４では、無線通信回路２１０が２線プロセス制御ループ２０２との間に位置せられ、二次的２線プロセス制御ループ４００が送信機回路２０８と汎用無線通信回路２１０との間に設けられるように、汎用無線通信回路２１０が送信機回路２０８と直列に接続される代替の接続スキームが提供されている。図４では、汎用無線通信回路２１０は、２線プロセス制御ループ２０２と送信機回路２０８との間に挿入された分離モジュールとして提供されることができる。
【００２９】
図４の構成では、制御室２０４と送信機回路２０８との間のメッセージは、２線プロセス制御ループ２０２および二次的２線プロセス制御ループ４００の双方を伝って通る。汎用無線通信回路２１０は、２線プロセス制御ループ２０２と２線プロセス制御ループ４００との間で転送する。理想的には、汎用無線通信回路２１０は、２線プロセス制御ループの間で値を転送している間、値を修正しない。
【００３０】
図４の構成では、汎用移動機器は、また、汎用無線通信回路２１０を通じて送信機回路２０８と通信する。特に、汎用移動機器は、汎用無線通信標準を使って汎用無線通信回路２１０と通信する一方、汎用無線通信回路２１０は、例えば、ハート（ＨＡＲＴ「登録商標」）、ファンデーション・フィールドバス、またはプロファイバスなどの工業プロセス制御プロトコルを使い、２線プロセス制御ループ４００を伝って送信機回路２０８と通信する。図４の構成では、送信機回路２０８は、メッセージが汎用移動機器からのものか制御ユニット２０４からのものかが分からない。したがって、制御ユニット２０４は、送信機回路２０８に対して一次的なマスタとしてふるまい、汎用無線通信回路２１０は、送信機回路２０８に対して二次的なマスタとしてふるまう。図４の残りの構成要素は、図３の構成要素と同じであり図４に関して分けて説明しない。
【００３１】
汎用移動機器１１６は、ユーザによって選択されることができる一つ以上の移動アプリケーションを格納しているメモリを含んでいる。ある実施形態によれば、汎用移動機器１１６上に蓄積された一つ以上の移動アプリケーションは、ユーザが一つ以上のプロセス変数送信機に相互に作用することを可能にする。このような移動アプリケーションは、汎用移動機器１１６と一つ以上のサーバとの間の無線または有線接続を使ってダウンロードされることができる。移動アプリケーションは、新たなプロセス変数送信機が作られ、新たな機能がプロセス変数送信機に追加され、もしくは新たな通信標準がプロセス変数送信機のために採用されたときに、自動的にまたはユーザからの要求で更新されることができ、移動アプリケーションは、プロセス変数送信機との通信を可能にすること、およびプロセス変数送信機によって与えられたあらゆる新たな機能を利用することを継続する。ある実施形態に従って、移動アプリケーションは、プロセス変数送信機上の局所動作インタフェース（ＬＯＩ）によって提供されたのと少なくとも同じ機能を提供する。さらなる実施形態では、移動アプリケーションは、送信機によって許可された環境設定、監視、較正またはあらゆるその他の機能の命令をユーザが実行することを可能にする。ある実施形態では、単一の移動アプリケーションが、複数の異なる型の送信機のための共通のユーザインタフェースを提供する。
【００３２】
汎用移動機器１１６は、移動アプリケーションによって使用されることができる視覚化ツールを提供する、例えば、アンドロイドまたはiOSなどの動作システムを含んでいる。
【００３３】
図５は、汎用移動機器１１６上の移動アプリケーションによって提供されるユーザインタフェース５００の一例を提供する。ユーザインタフェース５００では、選択可能なアイコンの集合体５０２、５０４、５０６、５０８、５１０および５１２が提供される。各アイコンは、汎用無線通信標準を使って汎用移動機器１１６と通信リンクが確立されている別々のプロセス変数送信機を表す。ユーザインタフェース５００では、一つ以上の選択可能なアイコンが同時に選択されることができる。
【００３４】
図６は、図５のユーザインタフェース内で選択された送信機に、環境設定もしくは較正パラメータの値を設定するために使用されることができる汎用移動機器１１６上の移動アプリケーションによって提供されたユーザインタフェースの一例を提供する。
【００３５】
図６において、領域６０２は、どのプロセス変数送信機が選択されたかを示し、かつ、領域６０４は、パラメータのリストおよびそれらに関連するパラメータ６０６、６０８および６１０、ならびにそれらのそれぞれの値６１２、６１４および６１６を提供する。値６１２、６１４および６１６は、すべての送信機で値が同じならば、初期的には、これら選択された送信機内のこれらのパラメータの値に反映する。すべての送信機において値が同じでないならば、値は空白のままにされる。値６１２、６１４および６１６は編集可能であり、ユーザは、それぞれの値の領域を選択すること、および新たな値をタイプすること、もしくは新たな値を言うことによって新たな値を入力することができる。ユーザが、設定された各パラメータの値に満足したとき、ブロードキャスト変更ボタン６１８を使って、選択された送信機に、新たな環境設定または較正の値が拡散されることができる。領域６０２内で一つ以上の送信機が選択されたならば、汎用移動機器１１６は、環境設定または較正パラメータを、選択されたすべてのプロセス変数送信機に同時に拡散することに留意すべきである。拡散された値は、環境設定および較正パラメータの値が、現存する環境設定／較正パラメータに代えて送信機メモリ内に記憶されるべきであるということを示す命令と共に送信される。この命令を受信したら、汎用無線通信回路２１０は、送信機処理構成要素３１０に対して、送信機メモリ３１２内に新たな較正／環境設定パラメータを記憶することを指示する。
【００３６】
図７は、一つ以上のプロセス変数送信機に最新ソフトウェアを拡散するために使用されることができる汎用移動機器１１６上の移動アプリケーションによって提供されるユーザインタフェース７００の一例を提供する。図７において、選択された送信機領域７０２は、図５のユーザインタフェース５００で選択されたプロセス変数送信機のリストを含んでいる。最新ソフトウェア領域７０４は、選択されたプロセス変数送信機のための利用可能な最新ソフトウェアのリストを含んでいる。例えば、図７において、二つの最新版７０６および７０８が利用可能である。チェックボックス７１０および７１２は、最新ソフトウェアのどちらが、選択されたプロセス変数送信機に拡散されるべきかをユーザが選択することを可能にする。ユーザがブロードキャスト変更ボタン７１４を選択したとき、汎用移動機器１１６は、最初に送信された初期の更新、および最後に送信された最新の更新とともに最新ソフトウェアを送信する。送信機回路２０８に最新版を送り、かつ、送信機メモリ３１２内の現存する指示３１４の上に最新版を記憶するように送信機処理構成要素３１０に指示をするための、汎用無線通信回路２１０に指示をする命令に従って、最新ソフトウェアは送信される。ブロードキャスト変更ボタン７１４が選択されたとき、汎用移動機器１１６は、領域７０２内の選択された各送信機へ同時に最新ソフトウェアを拡散し、これによって複数のプロセス変数送信機が汎用移動機器１１６からの単一の拡散によって更新されることを可能にする。
【００３７】
図８は、選択された送信機によって決定されたような一つ以上の値を表示する汎用移動機器１１６上の移動アプリケーションによって提供されたユーザインタフェース８００の一例を提供する。図８において、選択された送信機領域８０２は、図５のユーザインタフェース内の選択されたプロセス変数送信機のための識別子を示す。プロセス変数領域８０４は、選択されたプロセス変数送信機によって最後に決定されたようなプロセス変数８０６およびそれに関連する値８０８などの一つ以上のプロセス変数を含んでいる。ユーザインタフェース８００は、汎用無線通信回路２１０によって送信された新たな値に基づいて値８０８が変化するように動的であることができる。したがって、ユーザインタフェース８００を通じて、プロセス変数送信機を監視するために汎用移動機器１１６は利用されることができる。
【００３８】
図９は、最新ソフトウェアを複数のプロセス変数送信機を同時に拡散する方法を提供する。ステップ９００では、汎用移動機器が移動機器のレンジ内にあるプロセス変数送信機をサーチする。このサーチは、個々の特有な識別子を広告しているプロセス変数送信機を聴取すること、またはプロセス変数送信機のために要求を送信することによって、これらを識別し、かつその要求に応答するために聴取することを必須とすることができる。
【００３９】
ステップ９０２では、汎用移動機器装置が、汎用無線通信標準を使って検出されている各プロセス変数送信機と通信リンクを確立する。ステップ９０４では、移動機器１１６が、図５のユーザインタフェース５００のようなすべての利用可能なプロセス変数送信機を識別するユーザインタフェースを提供する。
【００４０】
ステップ９０６では、移動機器１１６が一つ以上のプロセス変数送信機を選択する入力を受信し、そしてステップ９０８では、移動機器１１６が、図７のユーザインタフェース７００のような利用可能な最新ソフトウェアの、選択可能なリストを提供するユーザインタフェースを表示する。ステップ９１０では、移動機器１１６が、一つ以上の最新ソフトウェアを選択する入力を受信し、ステップ９１２では、移動機器１１６が、選択された最新ソフトウェアを、すべての選択されたプロセス変数送信機へ同時に拡散する。したがって、すべての選択されたプロセス変数送信機は、最新ソフトウェアを含んでいる同じ信号を同時に受信する。
【００４１】
上記の実施形態は、携帯移動機器との関係で説明されたが、汎用無線通信標準を使っているプロセス変数送信機と通信するために使用されることができるその他の機器もこれに認められる。これら、その他の機器は、表示装置が組み入れられたメガネや時計のようなユーザに着用される機器を含む。さらに、汎用無線通信標準を使ったプロセス変数送信機と通信する移動機器に代えて、固定された計算装置が使用されることができる。
【００４２】
さらなる実施形態では、各プロセス変数送信機は、送信機メモリ３１２内に記憶されている設置位置座標を有することができ、かつ、プロセス変数送信機の位置および状態が、汎用移動機器に送信されることができ、一つ以上のユーザインタフェースを介してユーザに示されることができる。
【００４３】
上記の実施形態では、ネットワーク中の中央ノードのような汎用移動機器とともにスターネットワークが説明された。さらなる実施形態では、汎用無線通信標準を使い、互いに、およびプロセス変数送信機と通信する複数の汎用移動機器または固定機器を使って複合的なスターネットワークを形成することによってメッシュネットワークが形成される。
【００４４】
上記の実施形態では、プロセス変数送信機が説明された。しかし、実施形態は、弁などのその他の工業プロセスフィールド装置内で実行され、汎用移動機器は、汎用無線通信標準を使ったフィールド装置内の汎用無線通信回路と通信することによってフィールド装置の状態を制御するために使用されることができる。
【００４５】
本発明は、好ましい実施形態を参照して記述されたが、当業者は発明の精神や範囲を逸脱することなく、形式や詳細を変えることができることを認識するだろう。
【符号の説明】
【００４６】
２００  プロセス変数送信機
２０２  ２線プロセス制御ループ
２０４  制御室
２０６  センサ回路
２０７  プロセス変数センサ
２０８  送信機回路
２１０  汎用無線通信回路
２１２  蓄電構成要素
２１４  センサハウジング
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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