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JP2010282269A - Wireless network process monitoring system - Google Patents

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JP2010282269A
JP2010282269A JP2009133010A JP2009133010A JP2010282269A JP 2010282269 A JP2010282269 A JP 2010282269A JP 2009133010 A JP2009133010 A JP 2009133010A JP 2009133010 A JP2009133010 A JP 2009133010A JP 2010282269 A JP2010282269 A JP 2010282269A
Authority
JP
Japan
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data
converter
gateway
monitoring system
wireless network
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009133010A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Tachibana
幸治 立花
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Manufacturing and Service Corp
Original Assignee
Hitachi High Tech Control Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Tech Control Systems Corp filed Critical Hitachi High Tech Control Systems Corp
Priority to JP2009133010A priority Critical patent/JP2010282269A/en
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Abstract

【課題】システムの簡素化と高信頼化を実現した無線ネットワークプロセス監視システムを提供する。
【解決手段】信号変換器1a〜1dに過去の変換器データと演算周期毎に更新するシーケンス番号を保存するデータ保持部と無線伝送を行うRF送受信部データと送信開始するための待ち時間を計時する送信周期タイマを設け、ゲートウェイ4に変換器データの周期更新を行う収集データテーブル5と計測データテーブル6を設け、収集データテーブル5でシーケンス番号を監視し、周期が遅延した場合センサノードの異常と判定する収集データ格納判定部を設けた。上位計算機3に、ゲートウェイの無線伝送チャネルと信号変換器種別とノードアドレスをゲートウェイに設定するID設定部と、信号変換器の演算周期から過去の変換器データの時刻を算出し収集した過去の変換器データを計測データ記録ファイルに保存するデータ収集警報チェック部を設け変換器データの欠損を補う。
【選択図】図1
A wireless network process monitoring system that realizes simplification and high reliability of a system is provided.
A signal holding unit for storing past converter data and a sequence number to be updated every calculation cycle, RF transmitter / receiver data for wireless transmission, and waiting time for starting transmission are measured in signal converters 1a to 1d. The transmission cycle timer is provided, and the gateway 4 is provided with the collection data table 5 and the measurement data table 6 for updating the cycle of the converter data. The sequence number is monitored by the collection data table 5, and if the cycle is delayed, the sensor node is abnormal. The collected data storage determining unit is provided. In the host computer 3, an ID setting unit that sets the gateway wireless transmission channel, signal converter type, and node address in the gateway, and past conversion data collected by calculating the time of past converter data from the signal converter operation cycle A data collection alarm check unit that saves instrument data in measurement data recording files is provided to compensate for missing transducer data.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、熱電対、測温抵抗体、伝送器などの各種センサからの信号を変換する信号変換器のデータを無線伝送で上位装置に送信する無線ネットワークプロセス監視システムに関する。   The present invention relates to a wireless network process monitoring system that transmits data of a signal converter that converts signals from various sensors such as a thermocouple, a resistance temperature detector, and a transmitter to a host device by wireless transmission.

従来、信号変換器はプロセスインターフェースと呼ばれ、センサで計測した温度、湿度、圧力、流量などを直流の4/20mA統一信号に変換し、有線にて上位計算機またはコントローラに計測データとセンサステータスデータ(以下、変換器データという)を送信し、プロセスの監視や制御を実行している。   Conventionally, a signal converter is called a process interface, which converts the temperature, humidity, pressure, flow rate, etc. measured by a sensor into a DC 4/20 mA unified signal, and then sends the measurement data and sensor status data to a host computer or controller by wire. (Hereinafter referred to as “converter data”) to monitor and control the process.

また、従来、センサノードと呼ばれる端末で測定した温度、湿度などの計測データを数十秒から数分の計測周期毎に間歇的に動作、サンプリングし、無線伝送を用いてリアルタイムで情報処理装置である上位計算機に取り込むネットワークシステム(以下、センサネットワークシステムという)が検討されている。センサネットワークシステムは、小型で電池動作し計測データを収集して上位計算機等と無線伝送を行うセンサノードと、センシングされたデータを無線伝送で収集して、インターネットなどの有線ネットワークに接続するゲートウェイと、センサノードとゲートウェイ間に距離がある場合などに無線伝送の中継伝送を行う中継器の3種のデバイス(ノードと呼ぶ)で構成される。   Conventionally, measurement data such as temperature and humidity measured by a terminal called a sensor node is intermittently operated and sampled every measurement cycle of several tens of seconds to several minutes, and is processed in real time using wireless transmission. A network system (hereinafter referred to as a sensor network system) to be taken into a certain host computer has been studied. The sensor network system is a small sensor battery that collects measurement data and wirelessly transmits it with a host computer, etc., and a gateway that collects sensed data by wireless transmission and connects to a wired network such as the Internet. In addition, when there is a distance between the sensor node and the gateway, it is composed of three types of devices (referred to as nodes) of repeaters that perform relay transmission of wireless transmission.

従来、センサネットワークシステムにおいて、センサノードとゲートウェイのハードウェア構成を共有化し、基地局(ゲートウェイ)にセンサノードへのコマンドを順次、表として保持するメモリを設け、センサノードの低消費電力化を図るもの(特許文献1)と、上位計算機からの一連のコマンドを簡易言語でスクリプト化し、各ノードであるゲートウェイ、ルータ、センサノードでスクリプトを解析し、実行することにより動的にシステムの動作フローを構築するもの(特許文献2)と、無線伝送の通信規格としてジグビー(ZigBee:登録商標)を利用し、複数のセンサネットワークを情報管理サーバで統合するシステムにおけるサービス情報(信号)の授受に関するもの(特許文献3)が知られている。しかし、上記従来技術では以下の問題があった。   Conventionally, in a sensor network system, the hardware configuration of a sensor node and a gateway is shared, and a memory for sequentially storing commands to the sensor node as a table is provided in the base station (gateway) to reduce the power consumption of the sensor node. A system (Patent Document 1) and a series of commands from a host computer are scripted in a simple language, and the system operation flow is dynamically analyzed by analyzing and executing the script at each node gateway, router, and sensor node. Concerning transmission and reception of service information (signals) in a system that integrates a plurality of sensor networks with an information management server using ZigBee (registered trademark) as a communication standard for wireless transmission (Patent Document 2) ( Patent Document 3) is known. However, the above prior art has the following problems.

信号変換器を上位計算機またはコントローラと同じ配電盤(キュービクル)内に設置する場合には、有線で接続するためにセンサ一点に対して一本の配線が必要となり、配線スペースや配線コストを要し、配線ミスの発生などの欠点がある。   When the signal converter is installed in the same switchboard (cubicle) as the host computer or controller, one wire is required for each sensor to connect by wire, requiring wiring space and wiring cost. There are disadvantages such as wiring errors.

4/20mA統一信号に代わり、センサーネットネットワークシステムの無線伝送を用いると、ゲートウェイは計測周期毎に伝送されてくる複数のセンサノードの計測データを非同期にイベントとして処理する必要があり、高いリアルタイム処理性能が求められる。このため、適用できるハードウェアに制限があり、高速同時で複数非同期処理を可能とするイベント処理ソフトが必要になるという欠点がある。   When wireless transmission of the sensor network system is used instead of the 4/20 mA unified signal, the gateway needs to process measurement data of a plurality of sensor nodes transmitted every measurement cycle as events asynchronously, and high real-time processing. Performance is required. For this reason, there is a limitation in the applicable hardware, and there is a disadvantage that event processing software capable of performing a plurality of asynchronous processes at the same time is required.

また、無線伝送は4/20mA統一信号の有線伝送と異なり、例えばIEEE802.15.4規格で規定受信レベル以上で平均パケット欠損率が1.0%以下と規定されているようにデータ伝送の誤りがある確率以下で発生し、また他のデジタル信号による有線伝送に対しても欠損率が大きい欠点を有する。さらに、信号変換器毎にポーリング方式でデータ収集を行うとパケット量が増えて欠損が増える。これらから、計測データの欠損が問題となる場合には、設置環境の他に伝送方式を考慮する必要がある。   In addition, wireless transmission is different from wired transmission of a 4/20 mA unified signal. For example, an error in data transmission may occur as specified in the IEEE 802.15.4 standard and above the specified reception level and the average packet loss rate is 1.0% or less. It occurs at a certain probability or less, and has a disadvantage that the loss rate is large for wired transmission by other digital signals. Furthermore, when data is collected by a polling method for each signal converter, the amount of packets increases and defects are increased. For these reasons, when measurement data loss is a problem, it is necessary to consider the transmission method in addition to the installation environment.

特開2006−211439号公報JP 2006-211439 A 特開2006−344017号公報JP 2006-344017 A 特開2007−272399号公報JP 2007-272399 A

上記従来技術のプロセス監視システムでは、プロセスインタフェースに有線を用いていた。また、センサネットワークシステムのゲートウェイはセンサノードからの計測データの収集を行うが、計測データの保持および異常を判断することなくこれらを単なるイベントとして上位計算機へ伝送していた。かつデータ伝送を無線化した場合にデータ欠損が発生していた。   In the above conventional process monitoring system, a wired interface is used for the process interface. Further, the gateway of the sensor network system collects measurement data from the sensor nodes, but transmits them to the host computer as mere events without judging the retention and abnormality of the measurement data. In addition, data loss occurred when data transmission was made wireless.

本発明は信号変換器にRF送受信部を設けるとともに過去の変換器データと合わせてデータ伝送を行い、ゲートウェイからの1つの指令で複数の信号変換器からの変換器データを無線伝送で受信し、ゲートウェイで変換器データの保持と周期更新と異常判断を行うことにより、プロセス監視システムの簡素化を図るとともに、高信頼化した無線ネットワークプロセス監視システムを提供することにある。   The present invention provides an RF transmission / reception unit in a signal converter and performs data transmission together with past converter data, receives converter data from a plurality of signal converters by wireless transmission with one command from the gateway, It is an object of the present invention to simplify the process monitoring system and to provide a highly reliable wireless network process monitoring system by holding converter data, updating the period, and determining abnormality in a gateway.

本発明は、プロセス状態を計測する複数のセンサと、各センサの計測データとステータスデータを集合して変換器データを含むデータパケットを作成する複数の信号変換器と、前記信号変換器からのデータパケットを無線伝送で収集するとともに接続された上位計算機に前記信号変換器の変換器データを送るゲートウェイと、ゲートウェイからの変換器データによりプロセス状態の監視を行う上位計算機を有する無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記信号変換器は、前記ゲートウェイのデータ収集の際にアドレスに比例した送信間隔でデータパケットをゲートウェイに伝送する送信周期タイマを備えたことを特徴とする。   The present invention provides a plurality of sensors for measuring a process state, a plurality of signal converters for collecting data and status data of each sensor to create a data packet including converter data, and data from the signal converters In a wireless network process monitoring system having a gateway for collecting packets by wireless transmission and sending converter data of the signal converter to a connected host computer, and a host computer for monitoring the process state by the converter data from the gateway The signal converter includes a transmission cycle timer for transmitting data packets to the gateway at a transmission interval proportional to an address when the gateway collects data.

また、無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記ゲートウェイは、前記信号変換器のデータパケットの変換器データを格納する収集データテーブルと、前記変換器データのうち周期的に更新された新規な変換器データを格納する計測データテーブルを備えたことを特徴とする。   Further, in the wireless network process monitoring system, the gateway receives a collection data table storing converter data of a data packet of the signal converter and new converter data periodically updated from the converter data. A measurement data table to be stored is provided.

また、無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記信号変換器は演算器データとともに演算周期毎に更新するシーケンス番号を保持するデータ保持部を有し、前記信号変換器はデータ保持部に保持された変換器データとシーケンス番号を含むデータパケットを前記ゲートウェイに伝送することを特徴とする。   In the wireless network process monitoring system, the signal converter includes a data holding unit that holds a sequence number that is updated every calculation cycle together with the calculator data, and the signal converter is a converter that is held in the data holding unit. A data packet including data and a sequence number is transmitted to the gateway.

また、無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記ゲートウェイはシーケンス番号と変換器データ収集周期の比較から通信ステータス異常を検出する収集データ格納判定部を備えたことを特徴とする。   In the wireless network process monitoring system, the gateway includes a collected data storage determination unit that detects a communication status abnormality from a comparison between a sequence number and a converter data collection period.

また、無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記ゲートウェイは変換器データと該当するノードアドレスの変換器種別の比較から通信ステータス異常を検出する収集データ格納判定部を備えたことを特徴とする。   In the wireless network process monitoring system, the gateway includes a collected data storage determination unit that detects a communication status abnormality from a comparison between converter data and a converter type of a corresponding node address.

さらに、無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記信号変換器は演算周期毎の過去の変換器データを保存するデータ保持部を有して過去の変換器データとともに新たな変換器データを前記ゲートウェイに伝送し、前記上位計算機は前記信号変換器の演算周期から過去の変換器データの時刻を算出し、収集した過去の変換器データを保存する計測データ記録ファイルを持つデータ収集警報チェック部を備え、無線伝送時のデータパケット欠損によるデータ欠損を防止することを特徴とする。   Further, in the wireless network process monitoring system, the signal converter has a data holding unit for storing past converter data for each calculation cycle, and transmits new converter data together with past converter data to the gateway. The host computer includes a data collection alarm check unit having a measurement data recording file for calculating the time of past converter data from the calculation cycle of the signal converter and storing the collected past converter data, and wireless transmission It is characterized by preventing data loss due to data packet loss at the time.

さらに、無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記信号変換器は演算周期毎の過去4データ以上の変換器データを保存するデータ保持部を有して過去の変換器データとともに新たな変換器データを前記ゲートウェイに伝送することを特徴とする。   Further, in the wireless network process monitoring system, the signal converter has a data holding unit for storing converter data of four or more past data for each calculation cycle, and new converter data is transferred together with the past converter data to the gateway. It is characterized by transmitting to.

本発明の無線ネットワークプロセス監視システムは、ゲートウェイの指令で送信間隔毎に各信号変換器から過去の変換器データを含む変換器データとシーケンス番号を含むデータパケットをゲートウェイに一括伝送することにより、上位計算機からのデータ収集パケットは不要となり、無線伝送パケットの低減と無線データの伝送手順の簡素化ができる。   The wireless network process monitoring system according to the present invention transmits the data packet including the converter data including the past converter data and the sequence number from each signal converter to the gateway at a transmission interval at the command of the gateway. Data collection packets from the computer are not required, and wireless transmission packets can be reduced and wireless data transmission procedures can be simplified.

また、ゲートウェイは上記データパケットのデータを収集データテーブルと計測データテーブルに格納し、収集データテーブルと計測データテーブルのデータの比較から簡易にデータ処理の異常判断ができる。   Further, the gateway stores the data packet data in the collection data table and the measurement data table, and can easily determine the abnormality of the data processing from the comparison of the data in the collection data table and the measurement data table.

また、上位計算機はゲートウェイと信号変換器の無線ネットワークの伝送手順を意識することなく、ゲートウェイに対するデータ収集などのコマンドの発行とそのレスポンス受信を実行するのみで簡易にデータ処理ができる。   In addition, the host computer can easily process data by issuing commands such as data collection to the gateway and receiving the responses without being aware of the wireless network transmission procedure of the gateway and the signal converter.

さらに、データ収集した過去の変換器データから計測データの無線伝送時の欠損を補えることから、無線ネットワークプロセス監視システムの高信頼化が実現できる。   Furthermore, since the missing data at the time of wireless transmission of measurement data can be compensated for from past collected transducer data, high reliability of the wireless network process monitoring system can be realized.

本発明の無線ネットワーク監視システムの基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the wireless network monitoring system of this invention. 各信号変換器とゲートウェイと上位計算機のデータ処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the data processing of each signal converter, a gateway, and a high-order computer. データ無線伝送のタイムチャートを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the time chart of data wireless transmission. データ無線伝送のデータパケットと収集データテーブル5の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the data packet of data wireless transmission, and the collection data table. データ伝送手順を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a data transmission procedure. 収集データテーブルと計測データ記録ファイルへの蓄積(過去)データの格納を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows storage of the accumulation | storage (past) data to a collection data table and a measurement data recording file.

以下、図面を用いて、本発明の一実施例について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔基本構成〕
図1において、複数の信号変換器1a,1b,1c,1dは、演算周期毎にセンサ2a,2b,2c,2dにより発電プラント等の各種プロセスにおける、温度、圧力、流量、レベルを計測し、計測データ(温度、圧力、流量、レベル、演算データ等)とセンサのステータスデータ(上下限アラーム、センサ異常、電波強度(RSSI)、自己診断情報等)を集合しデータ処理して変換器データを作成し、これを元に各信号変換器毎に一つのデータパケットを作成する。
[Basic configuration]
In FIG. 1, a plurality of signal converters 1a, 1b, 1c, and 1d measure temperature, pressure, flow rate, and level in various processes such as a power plant by sensors 2a, 2b, 2c, and 2d for each calculation cycle. Measurement data (temperature, pressure, flow rate, level, calculation data, etc.) and sensor status data (upper / lower limit alarm, sensor abnormality, radio wave intensity (RSSI), self-diagnosis information, etc.) are collected and processed to convert the converter data. Based on this, one data packet is created for each signal converter.

ゲートウェイ4はデータ収集コマンドを収集周期毎に信号変換器1a,1b,1c,1dに送信し、信号変換器1a,1b,1c,1dは予め指定されたアドレスから決められた送信間隔毎に、順々に作成したデータパケットをゲートウェイ4に無線伝送する。ゲートウェイ4はデータパケットを無線IF7で受信し、取り込んだデータパケットを収集データテーブル5へ格納する。収集データテーブル5は受信したデータパケットから変換器データである計測データとステータスデータを取り出し、各信号変換器のノードアドレス(無線アドレス)毎に分けて格納する。   The gateway 4 transmits a data collection command to the signal converters 1a, 1b, 1c, and 1d for each collection period. The signal converters 1a, 1b, 1c, and 1d are transmitted at predetermined transmission intervals from a predetermined address. The sequentially created data packets are wirelessly transmitted to the gateway 4. The gateway 4 receives the data packet by the wireless IF 7 and stores the fetched data packet in the collected data table 5. The collected data table 5 extracts measurement data and status data as converter data from the received data packet, and stores them separately for each node address (wireless address) of each signal converter.

収集データテーブル5に格納された変換器データは信号変換器からの収集周期毎のデータパケットが来るたびに更新を行う。更新された収集データテーブル5から、各信号変換器のデータを取り出し、過去の変換器データと収集周期の更新番号であるシーケンス番号を削除し、新規に収集した変換器データを計測データテーブル6へ格納する。計測データテーブル6はデータ欠損が問題とならない場合や通信ステータスに異常のない場合の各変換器データの保持に使用する。   The converter data stored in the collection data table 5 is updated each time a data packet from the signal converter for each collection period comes. The data of each signal converter is extracted from the updated collection data table 5, the past converter data and the sequence number that is the update number of the collection cycle are deleted, and the newly collected converter data is sent to the measurement data table 6. Store. The measurement data table 6 is used for holding each converter data when data loss does not become a problem or when there is no abnormality in the communication status.

PC、サーバまたはコントローラで構成する上位計算機3とゲートウェイ4は汎用規格のLANを使用して接続する。各信号変換器の変換器データを収集するため、上位計算機3に監視データ処理部10を設ける。監視データ処理部10はLAN IF9を介して、センサノードの収集周期とは独立に上位計算機3の更新周期で周期的にゲートウェイ4へポーリングを行い、データ収集コマンドを発行する。ゲートウェイ4はLAN IF8を介してデータ収集コマンドを受け、先に計測データテーブル6に格納した更新された各変換器データ(計測データ、ステータスデータ)を取り出し、レスポンスとしてLAN IF8介して上位計算機へ返信する。上位計算機3は返信された変換器データを一旦内部ファイルへ格納する。   The host computer 3 composed of a PC, a server, or a controller and the gateway 4 are connected using a general-purpose LAN. In order to collect the converter data of each signal converter, a monitoring data processing unit 10 is provided in the host computer 3. The monitoring data processing unit 10 polls the gateway 4 periodically through the LAN IF 9 at the update cycle of the host computer 3 independently of the sensor node collection cycle, and issues a data collection command. The gateway 4 receives the data collection command via the LAN IF 8, retrieves the updated converter data (measurement data, status data) previously stored in the measurement data table 6, and returns it as a response to the host computer via the LAN IF 8. To do. The host computer 3 temporarily stores the returned converter data in an internal file.

上位計算機3はファイルに格納された各変換器データを取り出し、GUIによって温度、圧力、流量、レベル、演算データのトレンドの表示を行い、変換器のステータスの上下限アラーム、センサ異常、自己診断情報で異常時にアラームを出力し、通信ステータスと電波強度で通信状況を表示し、上位計算機3を使用するオペレータに通知する。   The host computer 3 retrieves each converter data stored in the file, displays the temperature, pressure, flow rate, level, and calculation data trends on the GUI, converter status upper / lower limit alarm, sensor abnormality, self-diagnosis information When an error occurs, an alarm is output, the communication status and radio wave intensity are displayed, and the operator using the host computer 3 is notified.

次に、各信号変換器1a,1b,1c,1dと、ゲートウェイ4と、上位計算機3の構成について具体的に説明する。
〔信号変換器〕
図2において、熱電対のセンサノードである信号変換器1aは、熱電対入力部40で熱電対2aの温度−熱起電力で決まる熱起電力を入力し、電圧増幅を行う。温度変換部41は電圧増幅した信号を受け、AD変換でデジタル信号に変換後、温度データに変換するとともに、温度が上下限警報値を超えている場合は上下限アラームを設定する。熱電対2aが断線して、温度データが振りきれた場合はセンサ異常を設定する。
Next, the configuration of each signal converter 1a, 1b, 1c, 1d, gateway 4, and host computer 3 will be described in detail.
(Signal converter)
In FIG. 2, a signal converter 1a which is a sensor node of a thermocouple inputs a thermoelectromotive force determined by a temperature-thermoelectromotive force of the thermocouple 2a at a thermocouple input unit 40, and performs voltage amplification. The temperature converter 41 receives the voltage-amplified signal, converts it into a digital signal by AD conversion, converts it into temperature data, and sets an upper / lower limit alarm when the temperature exceeds the upper / lower limit alarm value. If the thermocouple 2a is disconnected and the temperature data is swung out, a sensor abnormality is set.

データ保持部16は温度データを計測データ0とし、温度変換演算部41の上下限アラームとセンサ異常、RF送受信部19の電波強度、駆動制御部17の自己診断情報を集合してステータスデータ0を作成する。データ保持部16は以下の手順で保持している演算データを一つずつシフトし、演算データの更新を行う。
1)計測データ4とステータスデータ4を計測データ5とステータスデータ5へ格納
2)計測データ3とステータスデータ3を計測データ4とステータスデータ4へ格納
3)計測データ2とステータスデータ2を計測データ3とステータスデータ3へ格納
4)計測データ1とステータスデータ1を計測データ2とステータスデータ2へ格納
5)計測データ0とステータスデータ0を計測データ1とステータスデータ1へ格納
本実施例では過去データを4個としたが、5個以上でも同様な手順で実行できる。データ保持部16はシーケンス番号を1つ毎加算し、格納する。電源部21は信号変換器1a内の各部にDC電源を供給する。Ch、アドレス設定部20は無線伝送の周波数チャンネルをCh SW23から取込み、自局のノードアドレスをAD SW22から取込み保持する。駆動制御部17は熱電対の入力からデータ保持までの演算周期毎の実行とゲートウェイ7からのデータ収集をRF送受信部19で受けて、送信間隔タイマ18に
タイマ時間 = (ノードアドレス−1) × 送信間隔(8ms)
を設定する。送信間隔タイマ18はタイマ時間設定後に計時を開始し、タイムアップ信号を出力する。駆動制御部17はタイムアップでデータ保持部16に保持している変換器データとシーケンス番号をRF送受信部19を介して無線出力する。RF送受信部19はデータ保持部16で作成した変換器データを送り先アドレス(Address ID)と無線伝送の制御フィールドを付加して無線伝送データパケットを作成し、ゲートウェイ4へ無線伝送する。
The data holding unit 16 sets the temperature data as the measurement data 0, collects the upper / lower limit alarm and sensor abnormality of the temperature conversion calculation unit 41, the radio wave intensity of the RF transmission / reception unit 19, and the self-diagnosis information of the drive control unit 17 to obtain the status data 0. create. The data holding unit 16 shifts the calculation data held by the following procedure one by one, and updates the calculation data.
1) Measurement data 4 and status data 4 are stored in measurement data 5 and status data 5 2) Measurement data 3 and status data 3 are stored in measurement data 4 and status data 4 3) Measurement data 2 and status data 2 are measured 3 and stored in status data 3 4) Store measurement data 1 and status data 1 in measurement data 2 and status data 2 5) Store measurement data 0 and status data 0 in measurement data 1 and status data 1 Although the number of data is four, the same procedure can be executed for five or more data. The data holding unit 16 adds the sequence numbers one by one and stores them. The power supply unit 21 supplies DC power to each unit in the signal converter 1a. The Ch / address setting unit 20 takes in the frequency channel for wireless transmission from the Ch SW 23 and takes in and holds the node address of the own station from the AD SW 22. The drive control unit 17 receives the execution at every calculation cycle from the input of the thermocouple to the data retention and the data collection from the gateway 7 by the RF transmission / reception unit 19, and the transmission interval timer 18 receives the timer time = (node address−1) × Transmission interval (8ms)
Set. The transmission interval timer 18 starts timing after setting the timer time and outputs a time-up signal. The drive control unit 17 wirelessly outputs the converter data and the sequence number held in the data holding unit 16 via the RF transmission / reception unit 19 when time is up. The RF transmission / reception unit 19 adds a destination address (Address ID) and a wireless transmission control field to the converter data created by the data holding unit 16 to create a wireless transmission data packet, and wirelessly transmits it to the gateway 4.

測温抵抗体のセンサノードである信号変換器1bは、測温抵抗体入力部42で測温抵抗体2bへ定電流を流し、測温抵抗体2bの温度−抵抗値で決まる抵抗値変化を電圧値で入力する。温度変換演算部43は電圧信号を受け、AD変換でデジタル信号に変換後、温度データに変換するとともに、温度が上下限警報値を超えている場合は上下限アラームを設定する。測温抵抗体2bが断線して、温度データが振りきれた場合はセンサ異常を設定する。データ保持部16以降の処理は信号変換器1aと同様に構成する。   The signal converter 1b, which is a sensor node of the resistance temperature detector, causes a constant current to flow through the resistance temperature detector 2b at the resistance temperature detector input unit 42, and changes the resistance value determined by the temperature-resistance value of the resistance temperature detector 2b. Enter the voltage value. The temperature conversion calculation unit 43 receives the voltage signal, converts it into a digital signal by AD conversion, converts it into temperature data, and sets an upper / lower limit alarm when the temperature exceeds the upper / lower limit alarm value. When the resistance temperature detector 2b is disconnected and the temperature data is swung, a sensor abnormality is set. The processing after the data holding unit 16 is configured in the same manner as the signal converter 1a.

伝送器、レベル計のセンサノードである信号変換器1cは、伝送器入力部44で伝送器、レベル計2Cへ定電圧を供給し、伝送器、レベル計2Cの圧力またはレベル変化を4/20mA統一信号で入力し、電圧信号に変換する。データ変換演算部45は電圧信号を受け、AD変換でデジタル信号に変換後、圧力またはレベルデータに変換するとともに、圧力またはレベルが上下限警報値を超えている場合は上下限アラームを設定する。伝送器、レベル計2Cへの配線が断線した場合、伝送器、レベル計2Cの自己診断で、圧力またはレベルデータが振りきれた場合はセンサ異常を設定する。データ保持部16以降の処理は信号変換器1aと同様に構成する。   The signal converter 1c which is a sensor node of the transmitter and the level meter supplies a constant voltage to the transmitter and the level meter 2C at the transmitter input unit 44, and the pressure or level change of the transmitter and the level meter 2C is 4/20 mA. Input as a unified signal and convert it to a voltage signal. The data conversion operation unit 45 receives the voltage signal, converts it into a digital signal by AD conversion, converts it into pressure or level data, and sets an upper / lower limit alarm when the pressure or level exceeds the upper / lower limit alarm value. When the wiring to the transmitter / level meter 2C is disconnected, the sensor / abnormality sensor 2C sets the sensor abnormality when the pressure or level data is swung out in the self-diagnosis of the transmitter / level meter 2C. The processing after the data holding unit 16 is configured in the same manner as the signal converter 1a.

信号変換器の1種である演算器1dは、4/20mA 1/5V入力部46で各センサからの信号を4/20mAまたは1/5Vで入力する。関数演算部47は信号を受け、AD変換でデジタル信号に変換後、フィルタ演算、上下限リミット、セレクタ、バイアス演算、リニアライズ演算、上下限警報演算などの関数演算を実行し演算データを出力する。データ保持部16以降の処理は信号変換器1aと同様に構成する。
〔ゲートウェイ〕
ゲートウェイ4は無線IF7で信号変換器から無線データ伝送パケットを受信し、無線IF7は受信した無線データ伝送パケットの制御フィールドを削除して、データパケットを出力する。収集データ格納判定部15はデータパケットを受けて、データパケットに含まれる発信元アドレス(Source Address)を信号変換器のノードアドレスとして、計測データテーブル6の該当するノードアドレスのシーケンス番号とデータパケット中のシーケンス番号の差分を計算し、シーケンス番号の変化分を算出する。次いでシーケンス番号変化分と周期判定部12の収集周期とを比較する。
An arithmetic unit 1d, which is a type of signal converter, inputs signals from each sensor at 4/20 mA or 1/5 V at a 4/20 mA 1/5 V input unit 46. The function calculation unit 47 receives the signal, converts it into a digital signal by AD conversion, executes function calculations such as filter calculation, upper / lower limit limit, selector, bias calculation, linearize calculation, upper / lower limit alarm calculation, and outputs calculation data . The processing after the data holding unit 16 is configured in the same manner as the signal converter 1a.
〔gateway〕
The gateway 4 receives the wireless data transmission packet from the signal converter by the wireless IF 7, and the wireless IF 7 deletes the control field of the received wireless data transmission packet and outputs the data packet. The collected data storage determination unit 15 receives the data packet, uses the source address included in the data packet as the node address of the signal converter, and the sequence number of the corresponding node address in the measurement data table 6 and the data packet The sequence number difference is calculated, and the sequence number change is calculated. Next, the sequence number change is compared with the collection period of the period determination unit 12.

収集周期 > {|シーケンス番号変化分|×演算周期(演算器)×n}
(nは2以上で設定する)
収集データ格納判定部15はシーケンス番号変化分からの時間が収集周期より小さい場合には、変換器データが更新されないため通信ステータスを異常(ERROR)と出力する。またシーケンス番号変化分からの時間が収集周期より大きい場合には正常/異常ステータスを正常(NORMAL)と出力する。
Collection cycle> {| Sequence number change | × Calculation cycle (calculator) × n}
(N is set to 2 or more)
When the time from the sequence number change is less than the collection cycle, the collected data storage determining unit 15 outputs the communication status as abnormal (ERROR) because the converter data is not updated. If the time from the sequence number change is longer than the collection period, the normal / abnormal status is output as normal (NORMAL).

収集データ格納判定部15はこのシーケンス番号の更新判定の他、該当するノードアドレスの変換器種別を比較し、不一致の場合は通信ステータスを異常(ERROR)と出力する。これにより、信号変換器の正常/異常の判別を可能とする。収集データ格納判定部15は計測データテーブル6のテーブル内の該当するノードアドレスへ変換器データの計測データとステータスデータを格納する。   In addition to the sequence number update determination, the collected data storage determination unit 15 compares the converter type of the corresponding node address, and outputs a communication status “ERROR” if they do not match. Thereby, it is possible to determine whether the signal converter is normal or abnormal. The collected data storage determination unit 15 stores the measurement data and status data of the converter data at the corresponding node address in the measurement data table 6.

収集データテーブル5はテーブルデータを出力する。計測データテーブル6は出力されたテーブルデータから過去の演算器データと演算周期の更新番号であるシーケンス番号を削除して格納する。周期判定部12はデータ収集周期をデータ収集収集タイマ11に設定するとともに、データ収集収集タイマ11のタイムアップを受けて、無線IF7にデータ収集を出力し、無線IF7はデータ収集を各信号変換器に無線出力する。これをタイムアップ毎に繰り返し実行する。Ch設定部7は無線伝送の周波数チャンネルを設定する。
〔上位計算機〕
上位計算機3の無線データ処理部10のデータ収集警報チェック部26は各変換器データを収集するため、LAN IF9を介して収集するノードアドレスを含むデータ収集コマンドを発行する。ゲートウェイ4はLAN IF8介してデータ収集コマンドを受ける。LAN IF8はコマンド処理部14に上位計算機からのデータ収集コマンドを出力する。コマンド処理部14は上位計算機のコマンドの種類を判定し、計測データテーブル6または収集データテーブル5より該当するノードアドレスの計測データとステータスデータを読み出し、LAN IF8介して上位計算機へ返信する。データ収集警報チェック部26は返信された変換器データをLAN IF9を介し受け取り、RTC25の計時出力とともに計測データ記録ファイル27へ格納する。
The collected data table 5 outputs table data. The measurement data table 6 deletes and stores the past calculator data and the sequence number that is the update number of the calculation cycle from the output table data. The period determining unit 12 sets the data collection period to the data collection / collection timer 11 and outputs data collection to the wireless IF 7 in response to the time-up of the data collection / collection timer 11. The wireless IF 7 performs data collection on each signal converter. Wireless output. This is repeated every time up. The Ch setting unit 7 sets a frequency channel for wireless transmission.
[Host computer]
The data collection alarm check unit 26 of the wireless data processing unit 10 of the host computer 3 issues a data collection command including a node address to be collected via the LAN IF 9 in order to collect each converter data. The gateway 4 receives a data collection command via the LAN IF 8. The LAN IF 8 outputs a data collection command from the host computer to the command processing unit 14. The command processing unit 14 determines the type of command of the host computer, reads the measurement data and status data of the corresponding node address from the measurement data table 6 or the collected data table 5, and returns them to the host computer via the LAN IF 8. The data collection alarm check unit 26 receives the returned converter data via the LAN IF 9 and stores it in the measurement data recording file 27 together with the timed output of the RTC 25.

GUI30は計測データファイル27に格納された各変換器データを取り出し、温度、圧力、流量、レベル、演算データのトレンドの表示を行い、変換器のステータスの上下限アラーム、センサ異常、自己診断情報で異常時にアラーム表示を行う。また通信ステータスが異常の場合、センサノードの故障のアラーム表示を行う。   The GUI 30 retrieves each converter data stored in the measurement data file 27, displays the trend of temperature, pressure, flow rate, level, and calculation data, and uses the converter status upper / lower limit alarm, sensor abnormality, and self-diagnosis information. An alarm is displayed when an error occurs. If the communication status is abnormal, a sensor node failure alarm is displayed.

上位計算機3はゲートウェイ4と信号変換器の接続情報を予め登録し、データ収集を行うため、ID設定部28を設ける。ID設定部28は上位計算機に「ゲートウェイ/信号変換器のID新規、追加、削除と収集周期設定」のために設けているマンマシンGUI31からシステムとして構成を行うノードIDに対する各ノード種別(信号変換器種別)とノードアドレスを入力し、ノード登録IDファイル29に格納する。センサデータ収集部26はデータ収集するノードIDをID設定部28を介して、ノード登録IDファイル29から読み出す。ID設定部28はノード登録IDファイル29をLAN IF9を介して、ノード登録IDファイルを含むノード登録コマンドを発行する。   The host computer 3 is provided with an ID setting unit 28 for registering connection information between the gateway 4 and the signal converter in advance and collecting data. The ID setting unit 28 sets each node type (signal conversion) corresponding to the node ID to be configured as a system from the man-machine GUI 31 provided for “gateway / signal converter ID new, addition, deletion and collection cycle setting” in the host computer. Device type) and node address are input and stored in the node registration ID file 29. The sensor data collection unit 26 reads the node ID for data collection from the node registration ID file 29 via the ID setting unit 28. The ID setting unit 28 issues a node registration command including the node registration ID file to the node registration ID file 29 via the LAN IF 9.

ゲートウェイ4はLAN IF8を介してノード登録コマンドを受ける。LAN IF8はコマンド処理部14に上位計算機からのノード登録コマンドを出力する。コマンド処理部14は上位計算機のコマンドの種類を判定し、収集データテーブル5へ、信号変換器種別とノードアドレスを書き込む。これにより、ゲートウェイの電源ON後の初期化時における収集データテーブル5の各ノードのIDを指定可能とする。
〔無線データ伝送〕
図3は無線データ伝送のタイムチャートを示す。ゲートウェイ4の周期判定部12が所定の収集周期でデータ収集パケットを送信する。No.1変換器からNo24演算器はデータ収集パケットを受信し、各信号変換器は送信間隔タイマ18に(ノードアドレス−1)×送信間隔(8ms)のタイマ時間を設定する。ここでは信号変換器が24個の場合について説明する。No.1変換器の送信間隔タイマ18は直ちにタイムアップし、変換器データの「SD+データフィールド+ED」のデータパケットを送信する。次にNo.3変換器の送信間隔タイマ18がタイムアップし、変換器データのデータパケットを送信する。次にNo.2変換器の送信間隔タイマ18がタイムアップし、変換器データのデータパケットを送信する。
The gateway 4 receives a node registration command via the LAN IF 8. The LAN IF 8 outputs a node registration command from the host computer to the command processing unit 14. The command processing unit 14 determines the command type of the host computer and writes the signal converter type and the node address to the collected data table 5. This makes it possible to specify the ID of each node in the collection data table 5 at the time of initialization after turning on the gateway.
[Wireless data transmission]
FIG. 3 shows a time chart of wireless data transmission. The period determination unit 12 of the gateway 4 transmits a data collection packet at a predetermined collection period. No. The No24 arithmetic unit receives a data collection packet from one converter, and each signal converter sets a timer time of (node address-1) × transmission interval (8 ms) in the transmission interval timer 18. Here, a case where there are 24 signal converters will be described. No. The transmission interval timer 18 of one converter immediately times up and transmits a data packet of “SD + data field + ED” of the converter data. Next, no. The transmission interval timer 18 of the three converters times up and transmits a data packet of converter data. Next, no. The transmission interval timer 18 of the two converters times up and transmits a data packet of converter data.

以下同様に動作を繰り返し、No.24演算器の送信間隔タイマ18がタイムアップし、変換器データのデータパケットを送信する。無線データ伝送の特長であるブロードキャスト性を活かし、ゲートウェイ4からの一回のデータ収集パケットを全ての信号変換器で差異無く同時に受信し、送信間隔タイマ18を起動する。各アドレスに比例してタイマ時間を変更することにより、信号変換器同士の送信したデータパケットが重複してエラーとなることはない。上記方式は、ポーリング方式と比較しゲートウェイからの信号変換器個別にデータ収集パケットの送信不要のため、、短時間ですべての変換器データを収集可能となる。これにより、収集周期を短くして細かい計測データをサンプルし、プロセスの監視をすることができる。
〔データパケット〕
図4は無線伝送のデータパケットと収集データテーブル5の関係を示す。無線伝送のデータパケットは制御フィールドとデータフィールドで構成する。同期をとるためのPreamblesに加え、制御フィールドはパケットの開始を示すSD(Start of Frame Delimiter)と、以下のパケット長を示すFrame Lengthと、パケットの種類を示すFrame Controlと、パケットの番号を示すSequence Noと、送り先アドレスを示すAddress IDと、パケットの末尾に付けてFrame Controlからデータフィールドまでのビット誤りチェックを行うFCS(Frame Check Sequence)、およびEDからなる。
Thereafter, the operation is repeated in the same manner. The transmission interval timer 18 of the 24 arithmetic unit times out and transmits a data packet of converter data. Taking advantage of the broadcast property that is a feature of wireless data transmission, a single data collection packet from the gateway 4 is simultaneously received by all the signal converters without any difference, and the transmission interval timer 18 is started. By changing the timer time in proportion to each address, the data packets transmitted between the signal converters do not overlap and cause an error. Compared with the polling method, the above method eliminates the need to transmit a data collection packet for each signal converter from the gateway, so that all converter data can be collected in a short time. Thereby, the collection cycle can be shortened and fine measurement data can be sampled and the process can be monitored.
[Data packet]
FIG. 4 shows the relationship between the wireless transmission data packet and the collected data table 5. A data packet for wireless transmission consists of a control field and a data field. In addition to the preambles for synchronization, the control field indicates the start of frame delimiter (SD) indicating the start of the packet, the frame length indicating the following packet length, the frame control indicating the packet type, and the packet number. It consists of a Sequence No, an Address ID indicating the destination address, an FCS (Frame Check Sequence) for checking a bit error from the Frame Control to the data field attached to the end of the packet, and ED.

データフィールドはデータフィールドの以下の長さを示すData Lengthと、最終の受け取り手のアドレスを示すTarget Addressと、データパケットの送信元のアドレスを示すSource Addressと、データパケットの種別を示すData Typeと、送信元の種別を示す信号変換器種別と、信号変換器の演算周期で更新するシーケンス番号からなるデータヘッダと、データ収集した時点の計測データ1及び上下限アラーム、センサ異常、電波強度、自己診断情報からなるステータスデータ1、及び過去のデータである計測データ2/ステータスデータ2〜計測データ5/ステータスデータ5と、変換器種別からステータスデータ5の自己診断情報までのチェックを行うバイト加算または排他的論理和の演算結果のデータを示すSum_Checkで構成する。   The data field includes a data length indicating the following length of the data field, a target address indicating the address of the final recipient, a source address indicating the address of the transmission source of the data packet, and a data type indicating the type of the data packet. , A signal converter type indicating the type of the transmission source, a data header consisting of a sequence number updated at the signal converter calculation cycle, measurement data 1 and upper / lower limit alarm at the time of data collection, sensor abnormality, radio wave intensity, self Status data 1 consisting of diagnostic information, past measurement data 2 / status data 2 to measurement data 5 / status data 5, and byte addition for checking from the converter type to the status data 5 self-diagnosis information or Calculation result of exclusive OR It is composed of Sum_Check indicating fruit data.

上位計算機のID設定部よりLAN IFを介してノード登録ファイル29のノードIDのノードアドレスと信号変換器種別がテーブル部5に書き込まれる。ステップ(1)で無線データパケットの受信でデータパケットのSource Addressと一致する収集データテーブル5のノードアドレスを検索する。(2)で一致したノードアドレスの項番の信号変換器種別とサンプル番号の変化分を確認する。(3)で(2)で一致した項番にデータフィールドのシーケンス番号から計測データ5の自己診断情報までを書き込む。   The node address of the node ID of the node registration file 29 and the signal converter type are written in the table unit 5 from the ID setting unit of the host computer via the LAN IF. In step (1), the node address of the collected data table 5 that matches the source address of the data packet is retrieved upon reception of the wireless data packet. Check the change of the signal converter type and sample number of the node number matching in (2). In (3), the data from the sequence number of the data field to the self-diagnosis information of measurement data 5 are written in the item numbers matched in (2).

以下同様に無線伝送データパケットが来る度に処理を実行する。収集データ格納判定部15はノードアドレス毎に収集データテーブル5と受信してデータパケットのシーケンス番号との変化分から計算した時間と周期判定部12の収集周期を比較し、更新チェックを実行する。更新されない場合は通信ステータスを異常(ERROR)に設定する。次に、(4)で収集データテーブル5は計測データテーブル6へデータを格納する。
〔データ伝送手順〕
図5は伝送手順(フロー)の各ステップを示す。上位計算機は(1)の起動でイニシャルを実行する。(2)でイニシャル終了後、LANを介して、ゲートウェイリセットを発行する。ゲートウェイ(以下図中でGWとする)は(1)の電源ONまたは上位計算機からのゲートウェイリセットでイニシャルを実行する。信号変換器は(1)の電源ONでイニシャルを実行し、Chデータとアドレスデータを設定する。ゲートウェイは(1)のイニシャル時に収集データテーブルのクリアを行い、通信ステータスをクリア(Null)とする。ゲートウェイは自身の通信ステータスをINITへ設定する。
Similarly, the process is executed every time a wireless transmission data packet comes. The collected data storage determining unit 15 compares the time calculated from the change of the sequence number of the data packet received and the collected data table 5 for each node address with the collection period of the period determining unit 12 and executes an update check. If not updated, the communication status is set to abnormal (ERROR). Next, the collected data table 5 stores the data in the measurement data table 6 in (4).
[Data transmission procedure]
FIG. 5 shows each step of the transmission procedure (flow). The host computer executes the initial by starting (1). After completing the initial in (2), issue a gateway reset via the LAN. The gateway (hereinafter referred to as GW in the figure) executes the initial operation when the power is turned on in (1) or the gateway is reset from the host computer. The signal converter executes initialization when the power is turned on in (1), and sets Ch data and address data. The gateway clears the collected data table at the time of initializing (1) and clears the communication status (Null). The gateway sets its communication status to INIT.

上位計算機は(3)でゲートウェイステータス確認をLANを介して行う。ゲートウェイはテーブル部よりゲートウェイの通信ステータスを読み取りINITを返す。上位計算機はゲートウェイのステータスがINITのとき以下の(4)を実行する。(4)でID設定部からノード登録ファイルを読込み、ゲートウェイへ設定する。ゲートウェイはノード登録ファイルのデータを収集データテーブルへ設定する。ゲートウェイはデータ収集タイマを起動し、自身の通信ステータスをNORMAL(正常)に設定する。以上で上位計算機からのゲートウェイ、信号変換器のイニシャルからの起動を終了する。   The host computer confirms the gateway status in (3) via the LAN. The gateway reads the communication status of the gateway from the table part and returns INIT. The host computer executes the following (4) when the gateway status is INIT. In (4), the node registration file is read from the ID setting unit and set in the gateway. The gateway sets the data of the node registration file in the collected data table. The gateway starts a data collection timer and sets its communication status to NORMAL (normal). This completes the activation of the gateway and signal converter from the initials from the host computer.

信号変換器は(1)のイニシャル終了後(2)でセンサデータの収集を開始し、計測データ0とステースデータ0を作成する。(3)でデータ格納部のデータを移動した後、計測データ0とステータスデータ0を格納し、シーケンス番号を+1加算する。信号変換器は(2)、(3)を演算周期毎に繰り返す。ゲートウェイは(3)で収集周期の判定を行い、収集周期で(4)を実行する。ゲートウェイは(4)でデータ収集パケットを送信する。信号変換器はデータ収集受信で(5)の送信間隔タイマを起動する。信号変換器は送信間隔タイマのアップでデータパケットを送信する。ゲートウェイは(5)で信号変換器のデータパケットから、該当するノードアドレスの収集データテーブルのデータを更新する。また、更新したノードアドレスの信号変換器の通信ステータスをシーケンス番号の変化をチェック後、NORMAL(正常)とする。ゲートウェイは(6)で受信しなかったノードアドレスの通信ステータスをERROR(異常)に設定する。ゲートウェイは(7)で収集データテーブルのデータを計測データテーブルに保存する。ゲートウェイは(4)〜(7)を周期的に実行する。   The signal converter starts collecting sensor data at the end of the initial of (1) (2), and creates measurement data 0 and status data 0. After the data in the data storage unit is moved in (3), measurement data 0 and status data 0 are stored, and the sequence number is incremented by +1. The signal converter repeats (2) and (3) every calculation cycle. The gateway determines the collection cycle in (3) and executes (4) in the collection cycle. The gateway sends a data collection packet in (4). The signal converter starts the transmission interval timer in (5) upon reception of data collection. The signal converter transmits a data packet when the transmission interval timer is up. In step (5), the gateway updates the data of the collected data table of the corresponding node address from the data packet of the signal converter. The communication status of the signal converter having the updated node address is set to NORMAL (normal) after checking the change of the sequence number. The gateway sets the communication status of the node address not received in (6) to ERROR (abnormal). The gateway stores the collected data table data in the measurement data table in (7). The gateway periodically executes (4) to (7).

上位計算機はゲートウェイの収集データテーブルに格納された変換器データを以下の手順で読出し、処理を行う。(5)でゲートウェイのステータスを確認する。ゲートウェイは収集データテーブルのゲートウェイの通信ステータスを返す。上位計算機はゲートウェイのステータスがNORMALの時は(6)を行い、INIT時は(4)を実行する。ERRORの時は(2)を実行する。(6)でゲートウェイの計測データテーブルまたは収集データテーブルのデータを読み取る。ゲートウェイは指定されたノードアドレスのテーブルのデータを返信する。(7)でゲートウェイ、信号変換器の通信ステータスがERROR(異常)でないかチェックし、異常の場合はアラームを出力する。また、ステータスの上下限警報、センサ異常及び自己診断情報でアラームを出力する。(8)で変換器データを計測データ記録ファイルへデータを保存する。(9)で計測データから、トレンド/グラフなどの表示を行う。上位計算機は(5)〜(9)を繰り返す。
上位計算機が収集データテーブルの過去データを参照する場合は(6)でゲートウェイから収集データテーブルに保存されているテーブルデータを読み出す。読出したデータは計測データ番号に対応する計測データ記録ファイルへ保存する。
The host computer reads the converter data stored in the collected data table of the gateway according to the following procedure and performs processing. Check the gateway status in (5). The gateway returns the communication status of the gateway in the collected data table. The host computer executes (6) when the gateway status is NORMAL, and executes (4) when it is INIT. If it is ERROR, execute (2). In (6), read the data in the gateway measurement data table or collection data table. The gateway returns the data of the specified node address table. In (7), check whether the communication status of the gateway and signal converter is ERROR (abnormal), and if abnormal, output an alarm. It also outputs alarms with status upper / lower limit alarms, sensor abnormalities, and self-diagnosis information. Save the converter data to the measurement data recording file in (8). In (9), display the trend / graph from the measured data. The host computer repeats (5) to (9).
When the host computer refers to past data in the collected data table, the table data stored in the collected data table is read from the gateway in (6). The read data is stored in a measurement data recording file corresponding to the measurement data number.

図6は計測データとステータスデータ1〜5を収集データテーブルから計測データ記録ファイルへ格納する手順を示す。計測データ1とステータスデータ1をRTC25から出力する時刻データとともに現時刻(t)に格納する。計測データとステータスデータの2〜5は信号変換器の演算周期×(データ番号−1)でΔtを計算し、現時刻tからΔtを引いた(t−Δt)時刻に各々格納する。過去のデータを現在データと同一のデータパケットで一括伝送することにより、上位計算機からゲートウェイを介して信号変換器へのデータ収集パケットは不要となり、無線伝送パケットの低減と無線データの伝送手順の簡素化ができる。また過去データを4個以上の場合、平均パケット欠損率を1%ととし、収集周期を0.2sとすると5回連続してパケットが欠損するエラーの発生頻度は約30年に1回となり、信頼性の高い無線データ伝送が実現できる。   FIG. 6 shows a procedure for storing the measurement data and status data 1 to 5 from the collected data table to the measurement data recording file. Measurement data 1 and status data 1 are stored together with time data output from the RTC 25 at the current time (t). Measurement data and status data 2 to 5 are stored at time (t−Δt) obtained by subtracting Δt from the current time t by calculating Δt by the calculation cycle of the signal converter × (data number −1). Collectively transmitting past data in the same data packet as the current data eliminates the need for data collection packets from the host computer to the signal converter via the gateway, reducing wireless transmission packets and simplifying wireless data transmission procedures. Can be made. In addition, when the past data is 4 or more, if the average packet loss rate is 1% and the collection period is 0.2 s, the frequency of occurrence of errors in which packets are lost 5 consecutive times will be about once every 30 years. Wireless data transmission with high reliability can be realized.

1a:信号変換器、1b:信号変換器、1c:信号変換器、1d:信号変換器、2a:センサ、2b:センサ、2c:センサ、2d:センサ、3:上位計算機、4:ゲートウェイ、5:収集データテーブル、6:計測データテーブル、7:無線IF、8:LAN IF、9:LAN IF、10:監視データ処理部、11:データ収集周期タイマ、12:周期判定部、13:Ch設定部、14:コマンド処理部、15:収集データ格納部、16:データ格納部、17:駆動制御部、18:送信間隔タイマ、19:RF送受信部、20:Ch、アドレス設定部、21:電源部、22:AD SW、23:Ch SW、25:RTC、26:データ収集警報チェック部、27:計測データ記録ファイル、28:ID設定部、29:ノード登録IDファイル、30:GUI(トレンドグラフ、アラーム)、31:GUI GW(Ch)/変換器ノード ID(新規、追加、削除 収集周期設定)、40:熱電対入力部、41:温度変換演算部、42:測温抵抗体入力部、43:温度変換演算部、44:伝送器入力部、45:データ変換演算部、46:4/20mA 1/5V 入力部、47:関数演算部 1a: signal converter, 1b: signal converter, 1c: signal converter, 1d: signal converter, 2a: sensor, 2b: sensor, 2c: sensor, 2d: sensor, 3: host computer, 4: gateway, 5 : Collection data table, 6: measurement data table, 7: wireless IF, 8: LAN IF, 9: LAN IF, 10: monitoring data processing unit, 11: data collection cycle timer, 12: cycle determination unit, 13: Ch setting Unit: 14: command processing unit, 15: collected data storage unit, 16: data storage unit, 17: drive control unit, 18: transmission interval timer, 19: RF transmission / reception unit, 20: Ch, address setting unit, 21: power supply Unit: 22: AD SW, 23: Ch SW, 25: RTC, 26: data collection alarm check unit, 27: measurement data recording file, 28: ID setting unit, 29: node registration ID file 30: GUI (trend graph, alarm), 31: GUI GW (Ch) / converter node ID (new, added, deleted collection cycle setting), 40: thermocouple input unit, 41: temperature conversion calculation unit, 42 : Resistance thermometer input unit, 43: Temperature conversion calculation unit, 44: Transmitter input unit, 45: Data conversion calculation unit, 46: 4/20 mA 1 / 5V input unit, 47: Function calculation unit

Claims (7)

プロセス状態を計測する複数のセンサと、各センサの計測データとステータスデータを集合して変換器データを含むデータパケットを作成する複数の信号変換器と、前記信号変換器からのデータパケットを無線伝送で収集するとともに接続された上位計算機に前記信号変換器の変換器データを送るゲートウェイと、ゲートウェイからの変換器データによりプロセス状態の監視を行う上位計算機を有する無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、
前記信号変換器は、前記ゲートウェイのデータ収集の際にアドレスに比例した送信間隔でデータパケットをゲートウェイに伝送する送信周期タイマを備えたことを特徴とする無線ネットワークプロセス監視システム。
A plurality of sensors that measure the process state, a plurality of signal converters that collect the measurement data and status data of each sensor to create a data packet including the converter data, and wirelessly transmit the data packets from the signal converter In a wireless network process monitoring system having a gateway that collects the data of the signal converter to a host computer that is collected and connected to the host computer, and a host computer that monitors the process state based on the converter data from the gateway,
The radio network process monitoring system according to claim 1, wherein the signal converter includes a transmission period timer for transmitting data packets to the gateway at a transmission interval proportional to an address when the gateway collects data.
請求項1に記載された無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記ゲートウェイは、前記信号変換器のデータパケットの変換器データを格納する収集データテーブルと、前記変換器データのうち周期的に更新された新規な変換器データを格納する計測データテーブルを備えたことを特徴とする無線ネットワークプロセス監視システム。   2. The wireless network process monitoring system according to claim 1, wherein the gateway includes a collection data table storing converter data of data packets of the signal converter, and a new periodically updated data among the converter data. A wireless network process monitoring system comprising a measurement data table for storing various converter data. 請求項1又は2に記載された無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記信号変換器は演算器データとともに演算周期毎に更新するシーケンス番号を保持するデータ保持部を有し、前記信号変換器はデータ保持部に保持された変換器データとシーケンス番号を含むデータパケットを前記ゲートウェイに伝送することを特徴とする無線ネットワークプロセス監視システム。   3. The wireless network process monitoring system according to claim 1, wherein the signal converter includes a data holding unit that holds a sequence number that is updated every calculation cycle together with the calculator data, and the signal converter holds the data. A wireless network process monitoring system, wherein a data packet including converter data and a sequence number held in a unit is transmitted to the gateway. 請求項3に記載された無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記ゲートウェイはシーケンス番号と変換器データ収集周期の比較から通信ステータス異常を検出する収集データ格納判定部を備えたことを特徴とする無線ネットワークプロセス監視システム。   4. The wireless network process monitoring system according to claim 3, wherein the gateway includes a collected data storage determination unit that detects a communication status abnormality from a comparison between a sequence number and a converter data collection period. Monitoring system. 請求項3に記載された無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記ゲートウェイは変換器データと該当するノードアドレスの変換器種別の比較から通信ステータス異常を検出する収集データ格納判定部を備えたことを特徴とする無線ネットワークプロセス監視システム。   4. The wireless network process monitoring system according to claim 3, wherein the gateway includes a collected data storage determination unit that detects a communication status abnormality from comparison between converter data and a converter type of a corresponding node address. Wireless network process monitoring system. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載された無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記信号変換器は演算周期毎の過去の変換器データを保存するデータ保持部を有して過去の変換器データとともに新たな変換器データを前記ゲートウェイに伝送し、前記上位計算機は前記信号変換器の演算周期から過去の変換器データの時刻を算出し、収集した過去の変換器データを保存する計測データ記録ファイルを持つデータ収集警報チェック部を備え、無線伝送時のデータパケット欠損によるデータ欠損を防止することを特徴とする無線ネットワークプロセス監視システム。   4. The wireless network process monitoring system according to claim 1, wherein the signal converter includes a data holding unit that stores past converter data for each calculation cycle, and the past converter data. And the new converter data is transmitted to the gateway, and the host computer calculates the time of the past converter data from the calculation cycle of the signal converter, and stores the collected past converter data. A wireless network process monitoring system comprising: a data collection alarm check unit having a function of preventing data loss due to data packet loss during wireless transmission. 請求項6に記載された無線ネットワークプロセス監視システムにおいて、前記信号変換器は演算周期毎の過去4データ以上の変換器データを保存するデータ保持部を有して過去の変換器データとともに新たな変換器データを前記ゲートウェイに伝送することを特徴とする無線ネットワークプロセス監視システム。   7. The wireless network process monitoring system according to claim 6, wherein the signal converter has a data holding unit for storing converter data of past 4 data or more for each calculation cycle, and new conversion is performed together with past converter data. A wireless network process monitoring system, wherein device data is transmitted to the gateway.
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