(57)【要約】【課題】フィールド機器が備える赤外線通信機能を利用し、保守交換または故障の際にフィールド機器固有のデータベース情報を一括して外部機器に取得して複写処理が可能なフィールド機器を実現する。【解決手段】オブジェクト毎のパラメータ等を保持するデータベースと通信するセンサＣＰＵを有するセンサモジュールと、赤外線通信部を制御する赤外線ＣＰＵを有する赤外線モジュールとを具備するフィールド機器において、  前記センサモジュールは、前記赤外線ＣＰＵが前記データベースと直接通信可能なオフラインモードで前記データベース内の情報を取得するためのバス切り替え器を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクト毎のパラメータ等を保持するデータベースと通信するセンサＣＰＵを有するセンサモジュールと、赤外線通信部を管理する赤外線ＣＰＵを有する赤外線モジュールとを具備するフィールド機器において、
前記センサモジュールは、前記赤外線ＣＰＵが前記データベースと直接通信可能なオフラインモードで前記データベース内の情報を取得するためのバス切り替え器を備えることを特徴とするフィールド機器。
【請求項２】
前記赤外線モジュールは、前記バス切り替え器を制御するハードウェアスイッチ手段を有し、このハードウェアスイッチ手段の選択により、前記赤外線ＣＰＵと前記センサＣＰＵとが通信する正常モードと、前記オフラインモードにおいて前記赤外線通信部を介して外部機器を検索するアドバタイズフレームを送信するソースモードと、前記オフラインモードにおいて前記ソースモードに設定された他の機器からのアドバタイズフレームの受信を待つターゲットモードと、に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のフィールド機器。
【請求項３】
前記ソースモードにおいて、前記赤外線ＣＰＵは、前記データベースに保持されているパラメータを含む全情報を前記赤外線通信部を介して前記他の機器に送信することを特徴とする請求項２に記載のフィールド機器。
【請求項４】
前記センサモジュールは、前記センサＣＰＵと通信する無線部を備え、この無線部を介して無線ネットワークに接続され、この無線ネットワークに接続された他のフィールド機器と無線通信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフィールド機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オブジェクト毎のパラメータ等を保持するデータベースと通信するセンサＣＰＵを有するセンサモジュールと、赤外線通信部を管理する赤外線ＣＰＵを有する赤外線モジュールとを具備するフィールド機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、フィールド機器の無線ネットワークへの参加例を示すネットワーク構成図である。ホストシステムと通信する複数のゲートウェイＧＷ１、ＧＷ２毎に複数の無線ネットワークＮＷ１，ＮＷ２が形成されている。
【０００３】
無線ネットワーク毎にルータＲが設けられており、ゲートウェイとルータＲは無線で通信する。ネットワークグループ毎に設けられる複数のフィールド機器Ｉ／ＯもルータＲと無線で通信する。ホストシステムは、無線通信を経由して各フィールド機器のパラメータにアクセスすることができる。
【０００４】
無線ネットワークは、暗号化通信を確立するため、フィールド機器を無線ネットワークに接続して参加させる前にオフラインで暗号キーの設定を行う。この設定は、一般に「Provisioning」と称される。Provisioningは、フィールド機器に搭載した赤外線モジュールを介して赤外線通信で実行される。
【０００５】
図４は、外部機器と赤外線通信するフィールド機器のイメージ図である。フィールド機器Ｉ／Ｏは、赤外線通信によりProvisioningツールと通信し、暗号化通信に必要なパラメータ設定がオフラインで実行される。
【０００６】
図５は、赤外線通信機能を有する従来のフィールド機器の構成例を示す機能ブロック図である。フィールド機器Ｉ／Ｏは、無線ネットワークと無線通信するセンサモジュール１０と、外部機器と赤外線通信する赤外線モジュール２０よりなり、両モジュールはコネクタで電気的に接続されている。
【０００７】
センサモジュール１０は、センサＣＰＵ１１、このセンサＣＰＵで管理される機器固有制御部１２、無線通信部１３、センサＣＰＵとSPIインターフェースで通信する不揮発メモリFRAM（登録商標）１４、アプリケーションソフトを保持するFlash ROM１５、電源部１６、赤外線モジュール２０との接続用コネクタ１７を備えている。
【０００８】
FRAM１４（EEPROMなどでもよい）は、オブジェクト毎のパラメータを格納するデータベースを形成しており、このデータベースにセンサＣＰＵ１１がアクセスし、パラメータの読み出し、書き込みを実行している。
【０００９】
赤外線モジュール２０は、赤外線ＣＰＵ２１，この赤外線ＣＰＵで管理される赤外線通信部２２、センサモジュール１０との接続コネクタ２３を備えている。センサＣＰＵ１１は、コネクタ１７および２３を介して赤外線ＣＰＵ２１とUARTによる非同期通信で結ばれている。
【００１０】
図６は、FRAM１４で形成されたデータベースへのパラメータ書き込みのイメージ図である。パラメータは、オブジェクトに分けて管理され、各オブジェクトにはパラメータが多数搭載されている。パラメータは、単に結果を表示するダイナミックパラメータと、機器の電源がオフになっても値を保持するスタティックパラメータにと分類される。
【００１１】
ダイナミックパラメータのデータは、センサＣＰＵ１１内部のRAM領域にデータ領域が確保され、計算値等が常に更新されている。スタティックパラメータのデータは、コンフィグレーション情報など静的なデータであり、不揮発性メモリであるFRAMにデータベースとしての領域が確保されている。
【００１２】
図６に示す構成では、オブジェクト１乃至３のパラメータデータは、各オブジェクトに対応してFRAM１４に形成されたデータベースのサブブロック１乃至３に書き込まれて保持されている。
【００１３】
センサＣＰＵ１１は、FRAM１４のサブブロックに保存しているデータを取り出し、パラメータのデータとして処理する。書き込み関してもこのFRAM１４内のサブブロックのデータ領域を消去・書き換えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−２５８８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来装置では次のような問題がある。
（１）フィールド機器の保守交換を行う場合、パラメータの設定を新しいフィールド機器に移行する必要がる。通常の保守では、上位ツールを用いて、アップロード・ダウンロードを行っている。
【００１６】
上位ツールには様々な形態があり、また必ずしもすべてのパラメータがアップロード・ダウンロードの対象になっているかは不明である。また、いくつかのパラメータは、ユーザによる書込を制限している場合もあり、こういったパラメータの移行は事実上不可能である。
【００１７】
（２）一方、フィールド機器が故障した場合、特にセンサＣＰＵ１１が故障した場合、通信機能が失われ、フィールド機器に設定していたパラメータ情報を読み出すことが不可能となる。
【００１８】
新しいフィールド機器に交換する必要があるにもかかわらず、多数あるすべてのパラメータを個別に設定し直さなければならず、膨大な工数を必要とする。
【００１９】
本発明の目的は、フィールド機器が備える赤外線通信機能を利用し、保守交換または故障の際にフィールド機器固有のデータベース情報を一括して外部機器に取得して複写処理が可能なフィールド機器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）オブジェクト毎のパラメータ等を保持するデータベースと通信するセンサＣＰＵを有するセンサモジュールと、赤外線通信部を管理する赤外線ＣＰＵを有する赤外線モジュールとを具備するフィールド機器において、
前記センサモジュールは、前記赤外線ＣＰＵが前記データベースと直接通信可能なオフラインモードで前記データベース内の情報を取得するためのバス切り替え器を備えることを特徴とするフィールド機器。
【００２１】
（２）前記赤外線モジュールは、前記バス切り替え器を制御するハードウェアスイッチ手段を有し、このハードウェアスイッチ手段の選択により、前記赤外線ＣＰＵと前記センサＣＰＵとが通信する正常モードと、前記オフラインモードにおいて前記赤外線通信部を介して外部機器を検索するアドバタイズフレームを送信するソースモードと、前記オフラインモードにおいて前記ソースモードに設定された他の機器からのアドバタイズフレームの受信を待つターゲットモードと、に切り替えることを特徴とする（１）に記載のフィールド機器。
【００２２】
（３）前記ソースモードにおいて、前記赤外線ＣＰＵは、前記データベースに保持されているパラメータを含む全情報を前記赤外線通信部を介して前記他の機器に送信することを特徴とする（２）に記載のフィールド機器。
【００２３】
（４）前記センサモジュールは、前記センサＣＰＵと通信する無線部を備え、この無線部を介して無線ネットワークに接続され、この無線ネットワークに接続された他のフィールド機器と無線通信することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のフィールド機器。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）デジタル通信ラインを制御する切り替え器１００を搭載し、FRAM１４との通信ラインおよび制御ラインを、センサＣＰＵ１１と赤外線ＣＰＵ２１とで切り替えることができる。
【００２５】
（２）データベースを外部機器に複写処理するときに、上位システムや携帯端末を利用する必要がなく、フィールド機器のモードを変更することで、機器単体同士で複写処理を自動的に開始または終了することができる。
【００２６】
（３）複写処理する場合、ハードウェアスイッチ手段を切り替えることで、自動的に無線通信からの書込を防止することができる。
【００２７】
（４）パラメータ単位で複写処理するのではなく、データベースを直接同期させることができる。
【００２８】
（５）データベース単位でデータ取得を行うために、パラメータとしていないデータも転送して複写処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用したフィールド機器の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】赤外線通信プロトコルのフレーム構成図である。
【図３】フィールド機器の無線ネットワークへの参加例を示すネットワーク構成図である。
【図４】外部機器と赤外線通信するフィールド機器のイメージ図である。
【図５】赤外線通信機能を有する従来のフィールド機器の構成例を示す機能ブロック図である。
【図６】データベースへのパラメータ書き込みのイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したフィールド機器の一実施例を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
無線通信機能および赤外線通信機能を有するフィールド機器としての基本的な構成は、従来技術と同等である。図５に示す従来構成に追加された本発明の特徴部は、センサモジュール１０内に設けられたバス切り替え器１００および赤外線モジュール２０内に設けられたハードウェアスイッチ手段２００の構成にある。
【００３２】
バス切り替え器(以下、切り替え器)１００の機能は、赤外線ＣＰＵ２１からもセンサＣＰＵ１１が管理しているFRAM１４へのアクセスを可能とすると共に、赤外線ＣＰＵ２１からFRAM１４へのアクセスに対し、センサＣＰＵ１１からの通信が干渉しないように隔離する。赤外線ＣＰＵ２１からFRAM１４へは、同期通信などの一般的なデジタル通信(FRAM用SPI)でアクセスしている。
【００３３】
赤外線ＣＰＵ２１から切り替え器１００への制御は、HiまたはLoを選択することで、全体の入力（ここでは、センサＣＰＵ１１側と赤外線ＣＰＵ２１側からのSPI通信ラインなど)が一斉に切り替えられる。さらに切り替え器１００は、今どちらの状態になっているかを示す切り替え器の状態信号をセンサＣＰＵ１１に提供する。
【００３４】
赤外線モジュール２０には、本発明が適用されるフィールド機器の動作モードを設定すべくハードウェアスイッチ手段（以下、スイッチ）２００が設けられ、通常モードＡ、ソースモードＢ、ターゲットモードＣが選択設定が可能となっている。
【００３５】
スイッチ２００が、通常モードＡに設定された場合、赤外線ＣＰＵ２１はFRAM１４への通信ラインをセンサＣＰＵ１１に切り替える。この通常モードＡでは、センサＣＰＵ１１がFRAM１４を管理でき、無線通信部１３経由で上位のホストシステムからデータベースが更新され、機器固有制御部１２も正常に動作させる。
【００３６】
スイッチ２００をソースモードＢに設定すると、赤外線ＣＰＵ２１はFRAM１４への通信ラインを赤外線ＣＰＵ２１に切り替える。このソースモードＢでは、赤外線ＣＰＵ２１がFRAM１４を管理でき、センサＣＰＵ１１からFRAM１４へのアクセスはできなくなる。
【００３７】
せンサＣＰＵ１１は、切り替え器１００の状態から、オフラインモードに移行し無線通信部１３からのパラメータ書込を禁止し、機器固有制御部１２の動作も停止させる。このソースモードＢでは、赤外線ＣＰＵ２１は赤外線通信部２２より機器検索フレーム（アドバタイズフレーム）を送信し続ける。
【００３８】
図２は、赤外線通信プロトコルのフレーム構成図である。図２（Ａ）にアドバタイズフレームの構成例を示す。コマンドを示すフレーム番号、会社番号、機器番号、機器のシステムバージョン、データベースバージョンを含めている。フィールド機器Ｉ／Ｏがソースモードでは、アドバタイズに応答できる機器からのACK（確認）待ち状態となる。
【００３９】
一方、スイッチ２００をターゲットモードＣに設定した場合、ソースモードＢと同様に、赤外線ＣＰＵ２１が、FRAM１４への通信ラインを赤外線ＣＰＵ２１に切り替えるので、赤外線ＣＰＵ２１がFRAM１４を管理でき、センサＣＰＵ１１からのアクセスはできなくなる。
【００４０】
センサＣＰＵ１１は、切り替え器１００の状態から、オフラインモードに移行し、無線通信部１３からのパラメータ書込を禁止し、機器固有制御部１２の動作も停止させる。赤外線ＣＰＵ２１は、ソースモードに設定された他の機器からのアドバタイズフレーム待ち状態となる。
【００４１】
以下、データベースの複写処理手法について説明する。スイッチ２００をソースモードＡに切り替えたフィールド機器（第１機器）と、スイッチ２００をターゲットモードに切り替えたフィールド機器（第２機器）を赤外線が届くように配置する。
【００４２】
ターゲットモードの第２機器は、ソースモードの第１機器から送られてきたアドバタイズフレームを受信することができる。アドバタイズフレームを受信した第２機器は、図２（Ａ）のアドバタイズフレームから、Manufacturer ID、Device Type 、Device Revisionを確認し、相手機器が同一の機器であるのか判断し、同一機器の場合、Device Revision, Database Versionを確認してデータベースの複写処理が可能なバージョンなのか否かを判断する。
【００４３】
データベースの複写処理が可能な場合、確認を示すAckを返答する。Ack のフレーム構成を図２（Ｂ）に示す。ソースモードの第１機器は、Ackを受信すると、データベースの内容を送信する準備に入る
【００４４】
データベースの複写処理は、ターゲットモードの第２機器からサブブロックリクエストを開始する。図２（Ｃ）にサブブロックリクエストのフレーム構成例を示し、コマンドを示すフレーム番号、要求するサブブロック番号、データの先頭バイト番号、要求末尾バイト番号よりなる。
【００４５】
要求されたソースモードの第１機器は、対応するサブブロック番号のデータベースの内容をレスポンスとして送信する。図２（Ｄ）にサブブロックレスポンスのフレーム構成例を示し、コマンドを示すフレーム番号、要求するサブブロック番号、データの先頭バイト番号、データの末尾バイト番号、データよりなる。ターゲットモードの第２機器は、受信したデータベースを対象となるFRAMのサブブロック領域に保存する。
【００４６】
ターゲットモードの第２機器は、ソースモードの第１機器の必要なサブブロックに対してリクエストを要求し続け、必要なデータベースを更新する。終了後、回線切断コマンドを発行し、ソースモードの第１機器を再度アドバタイズフレーム送信に移行させる。図２（Ｅ）は、回線切断のフレーム構成を示し、回線切断を指令するコマンドのフレーム番号よりなる。
【００４７】
以下、本発明で期待される効果につき、さらに詳細に説明する。
（１）デジタル通信ラインを制御する切り替え器１００を搭載し、FRAM１４との通信ラインおよび制御ラインを、センサＣＰＵ１１と赤外線ＣＰＵ２１とで切り替えることができる。
【００４８】
デジタルラインを複数のデバイスで共有できるようにするためのスイッチ２００を搭載する。切り替え器１００は、赤外線ＣＰＵ２１にて制御されるため、赤外線ＣＰＵ２１の制御によりデータベ−スを形成しているFRMA１４と通信させることができる。
【００４９】
その結果、無線通信部１３を経由するアクセスが確立できなくなったり(無線通信させるためには、暗号化通信の設定が必要だったり、無線通信の親機となるゲートウェイなどの準備が必要)、センサＣＰＵ１１が故障してしまい機器固有制御部１２の動作不具合などが生じても、赤外線ＣＰＵ２１からFRAM１４にアクセスさせることが可能となり、データベースの内容を速やかに取得し、設定内容を代替え機に転送することができる。
【００５０】
また、仮に重故障に陥り赤外線モジュール２０までもが故障したとしても、予備の赤外線モジュールと交換することで、センサモジュールへの制御を継続することができる。これは、FRAM１４のデータベースが赤外線モジュール２０ではなく、センサモジュール１０に搭載しているためである。
【００５１】
（２）データベースを複写処理するときに、上位システムや携帯端末を利用する必要がなく、フィールド機器のモードを変更することで、機器単体同士で複写処理を自動的に開始または終了することができる。
【００５２】
通常、機器交換を行う場合、代替え機を用意して専用ツールを使うことか多い。上位ツール中には、パラメータのダウンロードアップロード機能がサポートされており、この機能を使うことで複写処理を行う。
【００５３】
しかしながら、パラメータ一つずつについて無線通信を確立するため、時間がかかることが多い。既設の無線通信を使う場合、他の機器と共存するため十分な帯域を確保することが難しく、通信速度に制約がある。
【００５４】
本発明では、暗号化通信の設置のために搭載している赤外線通信機能を応用し、直接２台の機器を赤外線が届く距離(一般的には３０ｃｍ程度)に配置するだけで、通信を開始することができる。
【００５５】
無論、機器のバージョン確認など一定の手順を必要とするため、間違ってデータをダウンロードしてしまったり、互換性のないバージョンであるにもかかわらずダウンロードしてしまうことがない工夫も特徴となっている。
【００５６】
（３）複写処理する場合、ハードウェアスイッチ手段を切り替えることで、自動的に無線通信からの書込を防止することができる。本発明では、複写処理する場合赤外線通信を優先し、本来の無線通信機能をオフライン状態にし、複写処理中のデータベース更新を防ぐ機能を有している。
【００５７】
一般的に、複数の通信から一つのデータベースにアクセスさせる場合に排他処理を配慮する必要があるが、ここでは機器に搭載したハードウェアスイッチをソースモードもしくはターゲットモードにすることで、フィールド機器は自動的にオフラインモードに切り替わり、その結果無線通信からユーザが意識することなく自動的にデータベース更新を禁止できる効果がある。
【００５８】
（４）パラメータ単位で複写処理するのではなく、データベース全体を直接複写することを特徴としている。従来の複写処理手法では、上位ツールを用いてパラメータ単位でデータをコピーし、ツール側でデータを一時保存し、対象となるデータに対してパラメータ単位で書き込みを実施している。
【００５９】
本発明では、フィールド機器のFRAMに保存しているデータベース単位(ここではサブブロック単位)でデータの複写処理を実施するため、従来手法に比べて圧倒的高速にデータ転送することができる。
【００６０】
無線通信を行う場合、相手先アドレスなどデータリンク層となる部分が必要であるが、赤外線通信で行う場合にはほとんど必要ない。且つ一対一通信であるため、大量のデータも一気に転送することが可能である。
【００６１】
（５）データベース単位でデータ取得を行うために、パラメータとしていないデータも転送して複写処理することができる。従来手法では、パラメータ化していないデータは移行することができなかった。
【００６２】
本発明であれば、FRAMのデータベース領域に直接アクセスし、すべてのデータを取得することが可能となる。無論、機器毎固有のデータなど(使用するセンサなどの個別調整量など)は機器毎に異なるが、そのようなデータは対象外とすればよい。
【符号の説明】
【００６３】
Ｉ／Ｏ  フィールド機器
１０  センサモジュール
１１  センサＣＰＵ
１２  機器固有制御部
１３  無線通信部
１４  FRAM
１５  Flash ROM
１６  電源部
１７  コネクタ
２０  赤外線モジュール
２１  赤外線ＣＰＵ
２２  赤外線通信部
２３  コネクタ
１００  バス切り替え器
２００  ハードウェアスイッチ手段
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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