无线仪器、无线通信系统、无线模块、接口模块及通信方法与流程

本发明涉及无线仪器、无线通信系统、无线模块、接口模块及通信方法。

本申请基于2013年10月24日在日本申请的特愿2013-221442号而要求优先权，并在这里引用其内容。

背景技术：

当前，在车间或工厂等构建有分散控制系统(DCS：Distributed Control System)，该系统为了实现高级的自动操作，将被称为现场仪器的现场设备(测定器、操作器)与执行它们的控制的控制装置经由通信单元进行了连接。构成这样的分散控制系统的现场仪器执行有线通信。但在近年，实现了执行依照ISA100.11a、WirelessHART(注册商标)等工业用无线通信标准的无线通信的无线现场仪器。

上述的无线现场仪器在框体内大体组装有：输入输出部，其执行工业工序中的状态量(例如，压力、温度、流量等)的测定或者操作；无线通信部，其执行依照上述的工业用无线通信标准的无线通信；以及控制部，其集中控制无线现场仪器的动作。另外，无线现场仪器利用从单一的电源供给的电力使上述的无线现场仪器内部的各部分进行动作。在这里，无线现场仪器无需像现有的现场仪器那样与通信线或者通信总线连接，基本上单独设置于车间等。由此，作为上述的单一的电源，无线现场仪器内置有电池。

在下面的专利文献1中公开了一种无线仪器，其安装于没有无线通信部的现有的现场仪器，能够使现有的现场仪器作为上述的无线现场仪器进行动作。具体地说，下面的专利文献1所公开的无线仪器具有：接口部，其与现有的现场仪器连接；无线通信部，其执行无线通信；以及电源部，其经由接口部向现有的现场仪器供给电力。在来自现场仪器的信号经由接口部被输入的情况下，该无线仪器将该信号从无线通信部向发送对象(例如上位的控制器)发送。另外，在由无线通信部接收到以现场仪器为发送目标的信号的情况下，无线仪器将接收到的信号经由接口部输出至现场仪器。

专利文献1：美国专利申请公开第2008/0211664号说明书

技术实现要素：

但是，上述的专利文献1等所公开的无线仪器设置在现场仪器的附近。这是基于省略用于对连接无线仪器和现场仪器的连接线进行保护的配管(导管)的设置工序而抑制成本的产生等理由进行的。然而，现场仪器大多设置于下述环境下，即，设置有许多管、生产设备等而容易发生电波的反射、遮蔽。因此，存在下述问题，即，如上述的专利文献1所公开的无线仪器那样，在将接口部和无线通信部一体化的结构中，有可能难以进行稳定的无线通信。

因此，在近年，为了实现稳定的无线通信，进行了将上述的接口部与无线通信部分离的无线仪器的开发。具体地说，该无线仪器分为下述两个模块而构成，即：接口模块，其具有上述的接口部；以及无线模块，其具有上述的无线通信部。另外，这两个模块由通信线缆进行连接。这种结构的无线仪器能够使无线模块从与现场仪器连接的接口模块分离，能够提高无线模块的设置位置的自由度。因此，如果将无线模块设置于电波状况良好的位置，则能够实现稳定的无线通信。

在这里，上述的专利文献1所公开的无线仪器将接口部及无线通信部一体化，并由一个制造厂制造。因此，为了控制现场仪器所使用的控制协议(在接口部与现场仪器之间使用的控制协议)依照现场仪器的规格，但用于内部控制的控制协议(例如在接口部与无线通信部之间使用的控制协议)使用独立的规格。

然而，由上述的两个模块构成的无线仪器有时各个模块由不同的制造厂分开制造。因此，如果像专利文献1所公开的无线仪器那样，用于内部控制的控制协议(用在模块之间的控制协议)为独立的规格，则各模块的设计及开发变得困难，并且因为困难所以有可能会产生设计缺陷。当在仪器的实际的运转中暴露出设计缺陷的情况下，有可能无法使现场仪器作为上述的执行稳定的无线通信的无线现场仪器而进行动作。

为了解决上述课题，本发明的无线仪器具有：无线模块，其利用无线发送来自现场仪器的信号，利用无线接收发往所述现场仪器的信号；以及接口模块，其位于所述无线模块与所述现场仪器之间，所述无线模块及所述接口模块中的任意一方生成含有应该向所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方进行发送的数据及表示该数据的类别的类别信息在内的、预先规定的格式的第1消息，并将所述第1消息向所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方进行发送，与所述第1消息中包含的所述类别信息相对应地，所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方生成含有应该向所述无线模块及所述接口模块中的任意一方进行回复的数据及表示该数据的类别的类别信息在内的、与所述第1消息为相同格式的第2消息，并将所述第2消息向所述无线模块及所述接口模块中的任意一方进行回复。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，在所述第1消息中包含的所述类别信息为处理请求的情况下，所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方将所述类别信息作为处理响应而包含在所述第2消息中。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，在所述第1消息中包含的所述类别信息为针对本模块的处理请求的情况下，所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方将与该处理请求相对应地执行的处理的处理结果作为所述应该进行回复的数据，而包含在所述第2消息中。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，在包含于从所述无线模块向所述接口模块进行发送的所述第1消息中的作为所述类别信息的处理请求中，含有发往所述现场仪器的控制请求，在作为所述类别信息的处理响应中含有来自所述现场仪器的控制响应，所述类别信息包含于从所述接口模块向所述无线模块进行回复的所述第2消息中。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，在所述第1消息中包含的所述类别信息为通知或者指示的情况下，所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方执行与该通知或者指示相对应的处理，不执行向所述无线模块及所述接口模块中的任意一方的回复。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述接口模块具有显示部，在包含于从所述无线模块向所述接口模块进行发送的所述第1消息中的作为所述类别信息的处理请求中，含有无线状态显示通知，该无线状态显示通知用于使表示所述无线模块的无线状态的信息显示在所述显示部，所述接口模块即使接收到关于所述无线状态显示通知的所述第1消息，也不向所述无线模块回复所述第2消息。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述接口模块具有电池，在作为所述类别信息的处理请求中含有用于通知所述电池的余量的电池余量通知，所述类别信息包含于从所述接口模块向所述无线模块进行发送的所述第1消息中，所述无线模块即使接收到关于所述电池余量通知的所述第1消息，也不向所述接口模块回复所述第2消息。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述无线模块还具有：无线通信部，其执行无线通信；第1通信部，其与所述接口模块进行通信；以及第1控制器，其控制所述无线通信部及所述第1通信部。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述第1控制器生成下述数据，该数据含有：表示所述第1消息的发送源及发送对象的信息、所述类别信息、表示应该向所述接口模块进行发送的数据的大小的信息、以及应该向所述接口模块进行发送的数据。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述第1通信部通过向由所述第1控制器生成的所述数据附加下述信息而生成所述第1消息，并将生成的所述第1消息向所述接口模块进行发送，这些信息是：表示所述第1消息的开始的信息、所述第1消息的ID、用于收发的错误检查的信息、表示所述第1消息的结束的信息。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述接口模块还具有：传感器I/F，其与所述现场仪器进行通信；第2通信部，其与所述无线模块进行通信；以及第2控制器，其控制所述传感器I/F及所述第2通信部。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述第2通信部在从所述无线模块接收到的所述第1消息中，将表示所述第1消息的开始的信息、表示所述第1消息的结束的信息删除。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述第2通信部基于从所述无线模块接收到的所述第1消息中包含的用于所述收发的错误检查的信息，判断有无错误。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，在由所述第2通信部判断为无所述错误的情况下，所述第2控制器解析所述第1消息中包含的所述类别信息，执行与解析结果相对应的处理。

另外，在本发明的无线仪器中也可以是，所述接口模块具有：第1接口模块，其与第1现场仪器进行通信；以及第2接口模块，其与第2现场仪器进行通信，该第2现场仪器安装有与所述第1现场仪器不同的通信协议，所述无线模块具有：第1无线模块，其与所述第1接口模块进行通信；以及第2无线模块，其与所述第2接口模块进行通信。

另外，本发明的无线模块具有：通信部，其从外部无线接收第1消息，并且向外部无线发送第2消息；以及控制部，其从所述通信部向外部发送所述第2消息，该第2消息含有应该向外部进行发送的数据及表示该数据的类别的类别信息，具有预先规定的格式。

另外，在本发明的无线模块中也可以是，与所述第1消息中包含的所述类别信息相对应地，所述控制部从所述通信部向外部回复所述第2消息，该第2消息含有应该向外部进行回复的数据及表示该数据的类别的类别信息，具有与所述第1消息相同的格式。

另外，本发明的接口模块具有：通信部，其从无线模块无线接收第1消息，并且向所述无线模块无线发送第2消息；以及控制部，其与所述第1消息中包含的类别信息相对应地，从所述通信部向所述无线模块回复所述第2消息，该第2消息含有应该向所述无线模块进行回复的数据及表示该数据的类别的类别信息，具有与所述第1消息相同的格式。

另外，在本发明的接口模块中也可以是，所述控制部从所述通信部向所述无线模块发送第3消息，该第3消息含有应该向所述无线模块进行发送的数据及表示该数据的类别的类别信息，具有预先规定的格式。

另外，本发明的通信方法也可以是无线模块与接口模块之间的通信方法，该无线模块无线地执行信号的收发，该接口模块位于该无线模块与现场仪器之间，所述无线模块及所述接口模块中的任意一方生成含有应该向所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方进行发送的数据及表示该数据的类别的类别信息在内的、预先规定的格式的第1消息，所述无线模块及所述接口模块中的任意一方将所述第1消息向所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方进行发送，与所述第1消息中包含的所述类别信息相对应地，所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方生成含有应该向所述无线模块及所述接口模块中的任意一方进行回复的数据及表示该数据的类别的类别信息在内的、与所述第1消息为相同格式的第2消息，所述无线模块及所述接口模块中的任意另一方将所述第2消息向所述无线模块及所述接口模块中的任意一方进行回复。

发明的效果

根据本发明，具有下述效果，即，能够提供一种容易设计及开发并能够执行稳定的无线通信的无线仪器、无线通信系统、无线模块、接口模块。

附图说明

图1是表示使用了本发明的一个实施方式涉及的无线仪器的无线通信系统的整体结构的框图。

图2是表示本发明的一个实施方式涉及的无线仪器的要部结构的框图。

图3是表示由本发明的一个实施方式涉及的无线仪器进行收发的消息的格式的图。

图4是表示在本发明的一个实施方式中通过请求/响应型序列进行收发的消息的一个例子的图。

图5是表示在本发明的一个实施方式中通过第1请求型序列进行发送的消息的一个例子的图。

图6是表示在本发明的一个实施方式中通过第2请求型序列进行发送的消息的一个例子的图。

图7是表示在本发明的一个实施方式中实施请求/响应型序列的情况下的无线仪器12的动作的一个例子的时序图。

图8是表示由本发明的一个实施方式涉及的无线仪器执行的发送时消息处理的流程图。

图9是表示由本发明的一个实施方式涉及的无线仪器执行的接收时消息处理的流程图。

图10是表示在图9中的步骤S28执行的数据转发处理的详情的流程图。

图11是表示在本发明的一个实施方式中实施第1请求型序列的情况下的无线仪器12的动作的一个例子的时序图。

图12是表示在本发明的一个实施方式中实施第2请求型序列的情况下的无线仪器12的动作的一个例子的时序图。

图13是表示使用了本发明的一个实施方式涉及的无线仪器的无线通信系统的应用例的图。

具体实施方式

本发明的几个实施方式的目的在于，提供一种容易设计及开发并能够执行稳定的无线通信的无线仪器、无线通信系统、无线模块、接口模块及通信方法。

下面，参照附图，对本发明的一个实施方式涉及的无线仪器、无线通信系统、无线模块、接口模块及通信方法详细地进行说明。

<无线通信系统>

图1是表示使用了本发明的一个实施方式涉及的无线仪器的无线通信系统的整体结构的框图。如图1所示，无线通信系统1具有现场仪器11、无线仪器12、基干路由器13、系统管理器14、网关15、以及监视控制装置16。无线通信系统1能够进行经由无线网络N1的无线通信。该无线通信系统1被构建于例如车间或工厂等(下面，在将它们统称的情况下，简称为“车间”)。

在这里，在构建无线通信系统1的车间设置有无线网络N1、基干网络N2、以及控制网络N3。无线网络N1是通过基干路由器13以及与在车间的现场设置的现场仪器11连接的无线仪器12实现的。无线网络N1是由系统管理器14管理的网络。此外，构成无线网络N1的无线仪器12及基干路由器13的数量是任意的。

基干网络N2是成为无线通信系统1的基干的有线网络。在基干网络N2连接基干路由器13、系统管理器14、以及网关15。控制网络N3是位于基干网络N2的上位的有线网络。在控制网络N3连接网关15及监视控制装置16。

现场仪器11设置在车间的现场。在监视控制装置16的控制之下，现场仪器11执行工业工序的控制所需的测定及操作中的至少一者。具体地说，现场仪器11为例如流量计或温度传感器等传感器仪器、流量控制阀或开闭阀等阀仪器、风扇或电动机等致动器仪器、对车间内的状况或对象物进行拍摄的照相机或录像机等拍摄仪器、收集车间内的异响等的麦克风或者发出警报声等的扬声器等音响仪器、输出各仪器的位置信息的位置检测仪器、其他仪器。此外，以下为了容易理解，假定现场仪器11为对流体的流量进行测定的传感器仪器而进行说明。

无线仪器12具有：接口模块20，其与现场仪器11连接；以及无线模块30，其与接口模块20连接，执行经由无线网络N1的无线信号的收发。此外，无线模块30能够进行依照ISA100.11a的无线通信。该无线仪器12与没有无线通信功能的现场仪器11连接，将来自现场仪器11的信号变为无线信号而发送至无线网络N1。另外，无线仪器12接收经由无线网络N1以无线信号发送来的发往现场仪器11的信号。此外，对无线仪器12所具有的接口模块20及无线模块30的详情进行后述。

基干路由器13将无线网络N1和基干网络N2连接。另外，基干路由器13执行在无线网络N1与基干网络N2之间收发的数据的中继。此外，与上述的无线仪器12具有的无线模块30相同地，该基干路由器13能够进行依照无线通信标准ISA100.11a的无线通信。

系统管理器14执行经由无线网络N1进行的无线通信的控制。具体地说，执行通信资源(时隙以及通道)针对基干路由器13、网关15以及设置于无线仪器12的无线模块30的分配控制，实现经由无线网络N1的无线通信。此外，系统管理器14也执行使无线仪器12加入无线网络N1的处理。

网关15将基干网络N2与控制网络N3连接。另外，网关15执行在现场仪器11及系统管理器14等与监视控制装置16之间收发的各种数据的中继。通过设置该网关15，从而能够一边维持安全性，一边将基干网络N2与控制网络N3相互连接。

监视控制装置16由例如车间的运转员操作，执行现场仪器11等的监视以及管理。具体地说，监视控制装置16通过经由网关15从现场仪器11收集测定数据(流量值)，从而执行现场仪器11等的监视。另外，监视控制装置16基于收集到的测定数据求出未图示的其他现场仪器的控制量(例如阀仪器的阀开度)。另外，监视控制装置16将所求出的现场仪器的控制量经由网关15设定至未图示的其他现场仪器、进行操作，从而控制现场仪器11。

<无线仪器>

图2是表示本发明的一个实施方式涉及的无线仪器的要部结构的框图。下面，参照图2依次对设置于无线仪器12的接口模块20及无线模块30的内部结构进行说明。接口模块20具有传感器I/F(接口)21、控制器22(控制部)、通信部23、诊断部24、显示部25、设定部26、电源控制部27、储存部28、以及电源29。该结构的接口模块20位于无线模块30与现场仪器11之间。接口模块20是用于将无线模块30和现场仪器11连接的接口。

传感器I/F 21与现场仪器11连接。传感器I/F 21在控制器22的控制之下，接收来自现场仪器11的信号。另外，传感器I/F 21在控制器22的控制之下，向现场仪器11发送信号。即，为了能够实现与现场仪器11之间的通信，在传感器I/F 21安装有与在现场仪器11所安装的通信协议相同的通信协议。

控制器22统一控制接口模块20的动作。例如，控制器22基于从无线模块30发送来的消息所包含的控制信号(来自监视控制装置16的控制信号)控制传感器I/F 21，使该传感器I/F 21取得由现场仪器11得到的测定数据(流量值)。另外，控制器22控制通信部23而使该通信部23在与无线模块30之间执行消息的收发。例如，控制器22使该通信部23将由传感器I/F 21所取得的测定结果发送至无线模块30。此外，详情进行后述，在接口模块20与无线模块30之间收发的消息是预先规定的格式的消息。

通信部23接收从无线模块30发送来的消息。另外，通信部23向无线模块30发送消息。在这里，在接收到来自无线模块30的消息的情况下，通信部23对接收到的消息执行预先规定的消息处理(接收时消息处理)。另一方面，在从控制器22输出了应该发送至无线模块30的数据的情况下，通信部23对该数据执行预先规定的消息处理(发送时消息处理)。此外，对这些接收时消息处理及发送时消息处理的详情进行后述。

诊断部24具有自我诊断功能，在控制器22的控制之下对本模块(接口模块20)的状态进行诊断。例如，诊断部24对接口模块20有无故障、现场仪器11的连接状况、电源29的余量等进行诊断。显示部25具有例如液晶显示装置等显示装置。显示部25在控制器22的控制之下显示各种信息。例如，显示部25将从现场仪器11得到的测定数据(流量值)、表示接口模块20或无线模块30的状态的信息进行显示。

设定部26具有与外部仪器连接的外部接口(例如红外线通信部)。设定部26基于来自外部仪器的指示执行应该设定至无线仪器12的信息的设定。在这里，上述外部仪器为例如预配置设备。设定部26执行通过红外线通信从预配置设备发送来的预配置信息(为了加入无线网络N1所需的信息)的设定。

电源控制部27具有电源电路(省略图示)，该电源电路将来自电源29的电力转换为适用于现场仪器11、接口模块20以及无线模块30的电力。在控制器22的控制之下，电源控制部27将电力供给至现场仪器11、接口模块20的各部以及无线模块30。此外，在现场仪器11内置有电源、或者从其他路径接受电力供给的情况下，电源控制部27不将电力供给至现场仪器11。储存部28储存下述信息，即：用于识别接口模块20的识别信息、表示电源29的余量的信息。该储存部28为例如闪存ROM(Read Only Memory)或EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)等非易失性存储器。

电源29作为用于使现场仪器11、接口模块20以及无线模块30进行动作的电力源而供给电力。在这里，作为电源29能够使用电池(例如氯化亚砜锂电池等自放电极少的一次电池或二次电池)、燃料电池、电容器、或者执行环境发电(所谓太阳能电池等能量采集)的发电电路等。

无线模块30具有通信部31、控制器32(控制部)、无线通信部33、诊断部34、电源控制部35、储存部36、以及天线AT。该结构的无线模块30与接口模块20连接。无线模块30执行经由无线网络N1的无线信号的收发。

通信部31接收从接口模块20发送来的消息。另外，通信部31向接口模块20发送消息。在这里，通信部31执行与接口模块20的通信部23相同的处理。即，在接收到来自接口模块20的消息的情况下，通信部31对接收到的消息执行预先规定的接收时消息处理(详情进行后述)。另一方面，在从控制器32输出了应该发送至接口模块20的数据的情况下，通信部31对该数据执行预先规定发送时消息处理(详情进行后述)。

控制器32统一控制无线模块30的动作。例如，控制器32基于来自接口模块20的消息所包含的数据(例如用于控制无线模块30的控制数据)控制无线模块30的各部。另外，控制器32控制通信部31而使该通信部31在与接口模块20之间执行消息的收发。

在控制器32的控制之下，无线通信部33经由天线AT将无线信号发送至无线网络N1。另外，在控制器32的控制之下，无线通信部33接收经由无线网络N1发送来的、经由天线AT的无线信号。该无线通信部33执行依照所述的ISA100.11a的无线通信。此外，天线AT既可以是收容于无线模块30的内部天线，也可以是设置于无线模块30外部的外部天线。诊断部34具有自我诊断功能。在控制器32的控制之下，诊断部34对本模块(无线模块30)的状态进行诊断。例如，诊断部34对无线模块30有无故障等进行诊断。

在控制器32的控制之下，电源控制部35控制是否将来自接口模块20的电力供给至无线模块30的各部。电源控制部35执行这样的控制是为了抑制设置于接口模块20的电源29的电力消耗。储存部36储存对无线模块30进行设定的信息。该储存部36是与设置于接口模块20的储存部28相同的非易失性存储器。

<消息的格式>

下面，对在设置于无线仪器12的接口模块20和无线模块30之间收发的消息的格式进行说明。图3是表示由本发明的一个实施方式涉及的无线仪器进行收发的消息的格式的图。在这里，如图3所示，在无线仪器12的接口模块20和无线模块30之间收发的消息含有数据消息M0、ACK消息M11以及NACK消息M12。

数据消息M0是用于在接口模块20与无线模块30之间执行数据的交换的消息。数据消息M0含有储存“STX”、“MID”、“S/D”、“M/H”、“D/S”、“DATA”、“CRC”、以及“ETX”的8个字段。与此相对，ACK消息M11是用于接收侧模块向发送侧模块通知接收正常(肯定响应)的消息。ACK消息M11含有从数据消息M0将储存“D/S”及“DATA”的2个字段去除之后的6个字段。另外，NACK消息M12是用于接收侧模块向发送侧模块通知接收异常(否定响应)的消息。NACK消息M12含有7个字段，其中，取代数据消息M0的储存“D/S”及“DATA”的字段而设置有储存“ErrCode”的字段。

此外，图3中的“STX”、“MID”、“S/D”、“M/H”、“D/S”、“DATA”、“CRC”、“ETX”、以及“ErrCode”的含义如下所示。

“STX”：表示消息的开始的信息

“MID”：在每个消息附加的标识符(消息ID)

“S/D”：表示消息的发送源及发送对象的信息

“M/H”：表示“DATA”的类别或ACK/NACK的信息(类别信息)

“D/S”：表示“DATA”的大小的信息

“DATA”：应该发送至对方模块的数据

“CRC”：收发的错误检查(循环冗余检查)所使用的信息

“ETX”：表示消息的结束的信息

“ErrCode”：错误代码

数据消息M0、ACK消息M11及NACK消息M12的开头的3个字段(储存“STX”、“MID”、“S/D”的字段)以及末尾的2个字段(储存“CRC”、“ETX”的字段)，在发送消息时通过由接口模块20的通信部23或者无线模块30的通信部31执行的发送时消息处理被附加。另外，这些字段在接收消息时，通过由接口模块20的通信部23或者无线模块30的通信部31执行的接收时消息处理被删除。

<消息处理序列>

在接口模块20与无线模块30之间，对上述的消息进行收发的序列(消息处理序列)含有下面的(1)～(3)所示的序列。

(1)请求/响应型序列

(2)第1请求型序列

(3)第2请求型序列

上述(1)所示的请求/响应型序列是下述序列，即，针对从接口模块20及无线模块30中的任意一方发送来的请求(request)，伴随接口模块20及无线模块30中的任意另一方的响应(response)。与此相对，上述(2)所示的第1请求型序列是下述序列，即，发送从无线模块30发往接口模块20的请求(request)，但不伴有来自接口模块20的响应(response)。另外，上述(3)所示的第2请求型序列是下述序列，即，发送从接口模块20发往无线模块30的请求(request)，但不伴有来自无线模块30的响应(response)。

图4是表示在本发明的一个实施方式中通过请求/响应型序列进行收发的消息的一个例子的图。在图4所示的例子中，消息类型(图3中的“M/H”)为“现场仪器控制请求”的消息是请求控制现场仪器11的消息。该消息的发送源为无线模块30的无线通信部33，该消息的发送对象为接口模块20的传感器I/F 21。例如，在现场仪器控制请求中含有：读取由现场仪器11所测定的流量值、作为现场仪器11的阀的开度操作、现场仪器11自身的调整等。另外，消息类型为“现场仪器控制响应”的消息是与“现场仪器控制请求”对应的响应的消息。该消息的发送源为接口模块20的传感器I/F 21，该消息的发送对象为无线模块30的无线通信部33。

另外，消息类型为“设定请求”的消息是请求设定下述信息的消息，即，该信息(例如预配置信息)应该设定于无线模块30。该消息的发送源为接口模块20的设定部26，该消息的发送对象为无线模块的无线通信部33。另外，消息类型为“设定响应”的消息是与“设定请求”对应的响应的消息。该消息的发送源为无线模块30的无线通信部33，该消息的发送对象为接口模块20的设定部26。

此外，消息类型为“固件标识符取得请求”的消息是请求取得在接口模块20使用的固件的标识符的消息。消息类型为“固件标识符取得响应”的消息是表示与“固件标识符取得请求”对应的响应的消息。利用该消息，例如如果确认到与在诊断部24执行的诊断功能的种类对应地附加的固件的标识符，则能够确认在接口模块20执行的诊断功能的种类。另外，消息类型为“储存部读取/写入请求”的消息是请求数据相对于接口模块20的储存部28的读取或写入的消息。消息类型为“储存部读取/写入响应”的消息是表示该响应的消息。

另外，消息类型为“传感器I/F固件更新请求”的消息是请求对在接口模块20的传感器I/F 21使用的固件进行更新的消息。消息类型为“传感器I/F固件更新响应”的消息是表示该响应的消息。利用该消息，例如能够更新在传感器I/F 21所安装的通信协议(例如更新为HART(注册商标)等)，或者使在传感器I/F 21使用的固件更新为依照通信协议的版本号的固件。此外，这些消息的发送源及发送对象如图4所示。

图5是表示在本发明的一个实施方式中通过第1请求型序列进行发送的消息的一个例子的图。在图5所示的例子中，消息类型为“无线模块的初始化完成通知”的消息是向接口模块20通知在无线模块30执行的初始化的完成的消息。另外，消息类型为“无线模块的停止准备完成通知”的消息是向接口模块20通知在无线模块30执行的停止准备的完成的消息。这些消息的发送源为无线模块30的通信部31，这些消息的发送对象为接口模块20的通信部23。

另外，消息类型为“现场仪器的电源接通/断开通知”的消息是向接口模块20通知(指示)现场仪器11的电源接通/断开的消息。消息类型为“现场仪器的供给电源设定通知”的消息是向接口模块20通知(指示)对现场仪器11的电源供给的设定的消息。消息类型为“传感器I/F的重置通知”的消息是向接口模块20通知(指示)传感器I/F 21的重置的消息。这些消息的发送源为无线模块30的无线通信部33，这些消息的发送对象为接口模块20的传感器I/F 21。

另外，消息类型为“电池余量信息的重置通知”的消息是向接口模块20通知电源29(电池)的余量信息的重置的消息。消息类型为“电池使用量的通知”的消息是向接口模块20通知无线模块30的电力使用量的消息。这些消息的发送源为无线模块30的无线通信部33，这些消息的发送对象为接口模块20的诊断部24。

另外，消息类型为“无线状态显示通知”、“显示部共通设定变更通知”、“工序值显示设定通知”、“警报显示通知”、“工序值显示通知”、“仪器搜索状态显示通知”、“显示部测试状态显示通知”、“禁止写入状态显示通知”的消息是下述通知(指示)，即，无线模块30使接口模块20的显示部25显示无线状态、现场仪器11的测定数据(工序值)、警报等各种信息。这些消息的发送源为无线模块30的无线通信部33，这些消息的发送对象为接口模块20的显示部25。

另外，消息类型为“无线模块状态通知”的消息是向接口模块20通知无线模块30的状态的消息。该消息的发送源为无线模块30的诊断部34，该消息的发送对象为接口模块20的诊断部24。

图6是表示在本发明的一个实施方式中通过第2请求型序列进行发送的消息的一个例子的图。在图6所示的例子中，消息类型为“诊断信息通知”的消息是向无线模块30通知接口模块20的诊断结果即诊断信息的消息。消息类型为“电池余量的通知”的消息是向无线模块30通知电源29的电池余量的消息。这些消息的发送源为接口模块20的诊断部24，这些消息的发送对象为无线模块30的无线通信部33。

另外，消息类型为“出厂状态通知”、“DIP Switch状态变更通知”、“显示部全显示状态通知”的消息是向无线模块30通知能够在显示部25进行显示的接口模块20各部的各种状态的消息。这些消息的发送源为接口模块20的显示部25，这些消息的发送对象为无线模块30的无线通信部33。

<无线仪器的动作>

下面，对无线仪器12的动作进行说明。如上所述，在设置于无线仪器12的接口模块20和无线模块30之间的消息处理序列含有：(1)请求/响应型序列、(2)第1请求型序列、(3)第2请求型序列。因此，下面依次对这些实施各消息处理序列的情况下的动作进行说明。

《实施请求/响应型序列的情况下的动作》

图7是表示在本发明的一个实施方式中实施请求/响应型序列的情况下的无线仪器12的动作的一个例子的时序图。此外，图7所示的时序图表示无线仪器12取得现场仪器11的测定数据的情况下的动作。该动作通过由无线模块30的无线通信部33接收到从监视控制装置16经由无线网络N1发送来的控制信号(指示取得测定数据的控制信号)而开始。

如果动作开始，则首先，由无线模块30的无线通信部33接收到的控制信号被输出至控制器32。于是，在控制器32中生成由图3中的数据消息M0的从开头起第3至第6字段构成的数据。具体地说，生成将下述的信息储存在数据消息M0的从开头起第3至第6字段的数据。

第3“S/D”：表示发送源为无线通信部33且发送对象为传感器I/F 21的信息

第4“M/H”：“现场仪器控制请求”的消息类型

第5“D/S”：表示储存于第6字段的数据的大小的信息

第6“DATA”：来自监视控制装置16的控制信号

如果由控制器32生成以上的数据，则所生成的数据被从控制器32输出至通信部31。此外，上述的数据被从控制器32输出至通信部31，从而如图7所示，将无线通信部33设为发送源的请求(现场仪器控制请求)被转发至通信部31。如果被输入来自控制器32的数据，则通信部31执行前述的发送时消息处理。

图8是表示在本发明的一个实施方式涉及的无线仪器执行的发送时消息处理的流程图。用于执行该流程图的程序可以存储于例如储存部36，也可以存储于其他存储介质。此外，图8所示的流程图例如在每次将数据从控制器32输出至通信部31时执行。通信部31执行在图8所示的流程图中示出的处理。如果发送时消息处理开始，则首先，通信部31将“MID”(消息ID：参照图3)附加至来自控制器32的数据的开头(步骤S11)。接着，通信部31执行特殊字符的处理(步骤S12)。在这里，特殊字符的处理是指，在来自控制器32的数据中含有表示消息的开始或者结束的信息即“STX”或者“ETX”所使用的特殊字符的情况下将该特殊字符置换为其他字符的处理。

然后，通信部31将“STX”附加至数据的开头(步骤S13)。然后，通信部31使用附加上述的“STX”之前的数据计算CRC信息，将“CRC”附加至执行了步骤S13的处理后的数据(在开头附加有“STX”的数据)的末尾(步骤S14)。接着，通信部31将“ETX”附加至执行了步骤S14的处理后的数据(在末尾附加有“CRC”的数据)的末尾(步骤S15)。通过以上的处理生成下述消息(与图3所示的数据消息M0相同格式的消息)，即，在第4字段“M/H”储存有“现场仪器控制请求”的消息类型，在第6字段“DATA”储存有来自监视控制装置16的控制信号。

如果以上的处理结束，则通信部31将生成的消息发送至接口模块20的通信部23(步骤S16)。由此，如图7所示，将无线通信部33设为发送源的请求被从通信部31发送至通信部23(发送步骤)。如果消息被发送，则通信部31对有无发送错误进行判断(步骤S17)。具体地说，通信部31对有无位于物理层的错误、重发失败等错误进行判断。

在判断为无发送错误的情况下(判断结果为“NO”的情况下)，通信部31结束图8所示的一系列的发送时消息处理。与此相对，在判断为存在发送错误的情况下(判断结果为“YES”的情况下)，通信部31执行错误处理(步骤S18)。具体地说，通信部31中断发送处理而返回至初始状态(执行步骤S11的处理之前的状态)。

此外，如果由通信部23接收到来自通信部31的消息，则如图7所示，在接收正常的情况下从通信部23对通信部31回复ACK消息M11(参照图3)。另一方面，在接收异常的情况下从通信部23对通信部31回复NACK消息M12(参照图3)。此外，如果由通信部31接收到ACK消息M11或者NACK消息M12，则向无线通信部33通知该情况。

如果正常接收到来自通信部31的消息，则通信部23执行前述的接收时消息处理。图9是表示由本发明的一个实施方式涉及的无线仪器执行的接收时消息处理的流程图。用于执行该流程图的程序可以存储于例如储存部28，也可以存储于其他存储介质。此外，图9所示的流程图在例如每次接收到来自通信部31的消息时执行。

如果接收时消息处理开始，则首先，通信部23对有无接收错误进行判断(步骤S21)。具体地说，通信部23对有无帧错误等位于物理层的错误、字符间超时或帧接收超时等错误进行判断。在判断为无接收错误的情况下(判断结果为“NO”的情况下)，通信部23将在接收到的消息的开头所附加的“STX”删除(步骤S22)。接着，通信部23将在接收到的消息的末尾所附加的“ETX”删除(步骤S23)。

然后，通信部23对有无CRC错误进行判断(步骤S24)。具体地说，首先，通信部23使用在接收到的消息的从开头起第2至第6字段储存的数据(参照图3的数据消息M0)计算CRC信息。并且，通信部23将计算出的CRC信息与在接收到的消息的第7字段所储存的CRC信息进行核对。

在判断为无CRC错误的情况下(步骤S24判断结果为“NO”的情况下)，通信部23执行特殊字符的处理(步骤S25)。在这里，特殊字符的处理是指，将由通过使用图8进行了说明的发送时消息处理执行的特殊字符的处理所置换后的字符复原为原来的特殊字符的处理。然后，通信部23将在接收到的消息所附加的“MID”(消息ID)进行存储(步骤S26)。

此外，在接收到请求的情况下和在接收到响应的情况下，步骤S26的处理执行不同的处理。在这里，由于是接收到来自无线模块30的请求的情况，因此如上所述，通信部23存储消息ID。另一方面，在接收到响应的情况下，通信部23将在响应的消息所附加的消息ID与预先在发送请求时存储的消息ID进行核对。另外，在接收到请求的情况下，通信部23省略步骤S27的处理(核对错误的判断处理)。另一方面，在接收到响应的情况下，通信部23执行步骤S27的处理。

如果以上的处理结束，则执行转发由以上的处理得到的数据(由图3中的数据消息M0的从开头起第3至第6字段构成的数据)的处理(步骤S28)。此外，在步骤S21判断为存在接收错误的情况下、在步骤S24判断为存在CRC错误的情况下、或者在步骤S27判断为存在核对错误的情况下(步骤S21、S24、S27中的任意判断结果为“YES”的情况下)，通信部23执行错误处理(步骤S29)。具体地说，通信部23中断处理而返回至初始状态(执行步骤S21的处理之前的状态)。

图10是表示由图9中的步骤S28执行的数据转发处理的详情的流程图。用于执行该流程图的程序可以存储于例如储存部28，也可以存储于其他存储介质。此外，图10所示的流程图在例如每次将由通信部23处理后的数据输入至控制器22时执行。如果数据转发处理开始，则首先，控制器22存储来自通信部23的数据包含的“S/D”(步骤S31)。执行该处理是为了准备与来自无线模块30的请求对应的响应。

然后，控制器22解析来自通信部23的数据包含的“M/H”，对来自无线模块30的消息包含的数据的类别进行判定(步骤S32)。接着，控制器22执行与步骤S32的解析结果相对应的处理(步骤S33)。在这里，由于在来自无线模块30的消息储存有“现场仪器控制请求”的消息类型，因此控制器22对传感器I/F 21转发来自通信部23的数据(参照图4)。由此，如图7所示，将无线通信部33设为发送源的请求(现场仪器控制请求)被转发至传感器I/F 21。

如图7所示，转发至传感器I/F 21的请求被发送至现场仪器11。并且，作为与上述请求对应的响应的测定数据被从现场仪器11对传感器I/F 21进行发送。由传感器I/F 21接收到的测定数据(响应)被输入至控制器22。

于是，控制器22生成由图3中的数据消息M0的从开头起第3至第6字段构成的数据(步骤S34)。具体地说，控制器22生成将下述的信息储存在数据消息M0的从开头起第3至第6字段的数据。此外，下面所示的储存于第3字段的信息，是将在图10中的步骤S31的处理中为了准备与来自无线模块30的请求对应的响应所存储的“S/D”的发送源和发送对象调换的信息。

第3“S/D”：表示发送源为传感器I/F 21且发送对象为无线通信部33的信息

第4“M/H”：“现场仪器控制响应”的消息类型

第5“D/S”：表示储存于第6字段的数据的大小的信息

第6“DATA”：来自现场仪器11的测定数据

如果生成以上的数据，则控制器22将所生成的数据输出至通信部23。此外，上述的数据被从控制器22输出至通信部23，从而如图7所示，将传感器I/F 21设为发送源的响应(现场仪器控制响应)被转发至通信部23。如果被输入来自控制器22的数据，则通信部23执行与使用图8进行了说明的发送时消息处理相同的处理，生成应该向无线模块30进行回复的消息。由此，生成与从无线模块30发送来而由通信部23接收到的消息为相同格式的消息。

如果以上的处理结束，则通信部23将所生成的消息发送至无线模块30的通信部31(回复步骤)。由此，如图7所示，将传感器I/F21设为发送源的响应被从通信部23发送至通信部31。如果接受到来自通信部23的消息，则通信部31执行与使用图9进行了说明的接收时消息处理相同的处理。此外，在这里执行的接收时消息处理是与响应对应的接收时消息处理。因此，通信部31执行核对处理(步骤S26)，并且对有无核对错误进行判断(步骤S27)。

此外，如果由通信部31接收到来自通信部23的消息，则如图7所示，在接收正常的情况下从通信部31对通信部23回复ACK消息M11(参照图3)。另一方面，在接收异常的情况下从通信部31对通信部23回复NACK消息M12(参照图3)。此外，如果由通信部23接收到ACK消息M11或者NACK消息M12，则向传感器I/F 21通知该情况。

由接收时消息处理得到的数据被从通信部31输出至控制器32。在这里，由于在从通信部31输入至控制器32的数据储存有“现场仪器控制响应”的消息类型，因此控制器32对无线通信部33转发来自通信部31的数据(参照图4)。由此，如图7所示，由通信部31接收到的响应被转发至无线通信部33。

转发至无线通信部33的数据(现场仪器11的测定数据包含的数据)经由无线网络N1向监视控制装置16进行发送。由此，基于来自监视控制装置16的控制信号，现场仪器11的测定数据被收集至监视控制装置16。

此外，在上述的例子中，说明了无线模块30将响应发送至接口模块20、接口模块20对无线模块30回复响应的例子。与此例相反地，在接口模块20对无线模块30发送请求、无线模块30向接口模块20回复响应的情况下，也执行与上述的动作相同的动作。

另外，在上述的例子中，说明了在无线模块30与接口模块20之间，对作为消息类型而含有针对现场仪器11的控制请求、来自现场仪器11的控制响应在内的消息进行收发的例子。在对作为消息类型而含有针对接口模块20的处理请求、来自接口模块20的处理响应在内的消息、或者作为消息类型而含有针对无线模块30的处理请求、来自无线模块30的处理响应在内的消息进行收发的情况下，也执行与上述的动作相同的动作。

在这里，在接收到的消息中包含的消息类型为处理请求的情况下，接口模块20及无线模块30将进行回复的消息中包含的消息类型设为处理响应。另外，在接收到的消息中包含的消息类型为针对本模块的处理请求的情况下，接口模块20及无线模块30将与该处理请求相对应地执行的处理的处理结果包含在进行回复的消息中。

《实施第1请求型序列的情况下的动作》

图11是表示在本发明的一个实施方式中实施第1请求型序列的情况下的无线仪器12的动作的一个例子的时序图。此外，图11所示的时序图表示例如无线模块30对接口模块20执行显示通知(在这里，设为“无线状态显示通知”)的情况下的动作。

如果动作开始，则首先，将表示应该进行通知的无线状态的信息从无线通信部33输出至控制器32。于是，在控制器32中生成由图3中的数据消息M0的从开头起第3至第6字段构成的数据。具体地说，生成将下述的信息储存在数据消息M0的从开头起第3至第6字段的数据。

第3“S/D”：表示发送源为无线通信部33且发送对象为显示部25的信息

第4“M/H”：“无线状态显示通知”的消息类型

第5“D/S”：表示储存于第6字段的数据的大小的信息

第6“DATA”：表示无线状态的信息

如果由控制器32生成以上的数据，则所生成的数据被从控制器32输出至通信部31。由此，如图11所示，将无线通信部33设为发送源的请求(无线状态显示通知)被转发至通信部31。如果被输入来自控制器32的数据，则在通信部31执行与使用图8进行了说明的发送时消息处理相同的处理，生成应该发送至接口模块20的消息。

如果以上的处理结束，则执行将所生成的消息发送至接口模块20的通信部23的处理。由此，如图11所示，将无线通信部33设为发送源的请求被从通信部31发送至通信部23。如果接受到来自通信部31的消息，则在通信部23执行与使用图9进行了说明的接收时消息处理相同的处理。

此外，如果由通信部23接收到来自通信部31的消息，则如图11所示，在接收正常的情况下从通信部23对通信部31回复ACK消息M11(参照图3)，在接收异常的情况下从通信部23对通信部31回复NACK消息M12(参照图3)。此外，如果由通信部31接收到ACK消息M11或者NACK消息M12，则向无线通信部33通知该情况。

由接收时消息处理得到的数据被从通信部23输出至控制器22。在这里，由于在从通信部23输入至控制器22的数据储存有“无线状态显示通知”的消息类型，因此针对显示部25，控制器22将来自通信部23的数据转发至显示部25(参照图5)。由此，如图11所示，由通信部23接收到的请求被转发至显示部25。由此，表示无线模块30的无线状态的信息被显示在接口模块20的显示部25。此外，如图11所示，在第1请求型序列中，接收到来自无线模块30的请求的接口模块20不回复发往无线模块30的响应。

《实施第2请求型序列的情况下的动作》

图12是表示在本发明的一个实施方式中实施第2请求型序列的情况下的无线仪器12的动作的一个例子的时序图。此外，如图12所示的时序图表示例如接口模块20对无线模块30执行电池余量通知的情况下的动作。

如果动作开始，则首先，将表示应该进行通知的电池余量的信息从诊断部24输出至控制器22。于是，在控制器22中生成由图3中的数据消息M0的从开头起第3至第6字段构成的数据。具体地说，生成将下述的信息储存在数据消息M0的从开头起第3至第6字段的数据。

第3“S/D”：表示发送源为诊断部24且发送对象为无线通信部33的信息

第4“M/H”：“电池余量的通知”的消息类型

第5“D/S”：表示储存于第6字段的数据的大小的信息

第6“DATA”：表示电池余量的信息

如果在控制器22生成以上的数据，则控制器22将所生成的数据输出至通信部23。由此，如图12所示，将诊断部24设为发送源的请求(电池余量的通知)被转发至通信部23。如果被输入来自控制器22的数据，则通信部23执行与使用图8进行了说明的发送时消息处理相同的处理，生成应该发送至无线模块30的消息。

如果以上的处理结束，则执行将所生成的消息发送至无线模块30的通信部31的处理。由此，如图12所示，将诊断部24设为发送源的请求被从通信部23发送至通信部31。如果接受到来自通信部23的消息，则通信部31执行与使用图9进行了说明的接收时消息处理相同的处理。

此外，如果由通信部31接收到来自通信部23的消息，则如图12所示，在接收正常的情况下从通信部31对通信部23回复ACK消息M11(参照图3)。另一方面，在接收异常的情况下从通信部31对通信部23回复NACK消息M12(参照图3)。此外，如果由通信部23接收到ACK消息M11或者NACK消息M12，则向诊断部24通知该情况。

由接收时消息处理得到的数据被从通信部31输出至控制器32。在这里，由于在从通信部31输入至控制器32的数据储存有“电池余量的通知”的消息类型，因此控制器32对无线通信部33转发来自通信部31的数据(参照图6)。由此，如图12所示，由通信部31接收到的请求被转发至无线通信部33。由此，表示接口模块20的电源29(电池)的余量的信息被发送至无线模块30。此外，如图12所示，在第2请求型序列中，接收到来自接口模块20的请求的无线模块30不回复发往接口模块20的响应。

如上所述，在本实施方式中，无线模块30生成含有应该向接口模块20进行发送的数据及消息类型在内的、预先规定的格式的消息，并向接口模块20发送。并且，与接收到的消息中包含的消息类型相对应地，接口模块20生成含有应该向无线模块30进行回复的数据及消息类型在内的、与接收到的消息为相同格式的消息，并回复至无线模块30。

与之相反，接口模块20生成含有应该向无线模块30进行发送的数据及消息类型在内的、预先规定的格式的消息，并向无线模块30发送。并且，与接收到的消息中包含的消息类型相对应地，无线模块30生成含有应该向接口模块20进行回复的数据及消息类型在内的、与接收到的消息为相同格式的消息，并回复至接口模块20。此外，在本实施方式中，从无线模块30发往接口模块20的通知及指示、以及从接口模块20发往无线模块30的通知及指示使用与上述的消息为相同格式的消息而执行。

如此，在本实施方式中，在接口模块20与无线模块30之间收发统一格式的消息。因此，能够容易进行接口模块20及无线模块30的设计及开发。由此，即使接口模块20和无线模块30由不同的制造厂开发、制作，也能够作为使现场仪器11执行稳定的无线通信的现场仪器而进行动作。

图13是表示使用了本发明的一个实施方式涉及的无线仪器的无线通信系统的应用例的图。此外，在图13中，对与图1所示的框架相同的框架标注有相同的标号。图13所示的无线通信系统2是能够使安装有相互不同的通信协议的现场仪器11a、11b加入无线网络N1的通信系统。

现场仪器11a、11b是与图1所示的现场仪器11相同的现场仪器，但这些现场仪器11a、11b安装有相互不同的通信协议。例如，在现场仪器11a安装有依照HART(注册商标)的通信协议。另一方面，在现场仪器11b安装有依照MODBUS(注册商标)的通信协议。

接口模块20a、20b是与图1所示的接口模块20相同的接口模块。在接口模块20a安装有能够与现场仪器11a进行通信的通信协议。另外，在接口模块20b安装有能够与现场仪器11b进行通信的通信协议。例如，在接口模块20a安装有依照HART(注册商标)的通信协议，在接口模块20b安装有依照MODBUS(注册商标)的通信协议。

监视控制装置17是与图1所示的监视控制装置16相同的监视控制装置，能够与现场仪器11a、11b双方进行通信。即，监视控制装置17能够执行由HART(注册商标)所规定的控制信号、以及由MODBUS(注册商标)所规定的控制信号的发送等。

在这样的无线通信系统2中，通过将无线仪器12与现场仪器11a、11b连接，从而能够使多种现场仪器11a、11b加入无线网络N1。另外，能够执行现场仪器11a、11b的控制而无需知道直至现场仪器11a、11b为止的路径。

以上对本发明的一个实施方式涉及的无线仪器、无线通信系统、无线模块、接口模块及通信方法进行了说明，但本发明不限制于上述的实施方式，在本发明的范围内能够自由地变更。例如，在上述实施方式中，例举说明了执行依照ISA100.11a的无线通信的无线仪器，但本发明也能够适用于执行依照WirelessHART(注册商标)的无线通信的无线通信仪器。

标号的说明

11 现场仪器

11a 现场仪器

11b 现场仪器

12 无线仪器

20 接口模块

20a 接口模块

20b 接口模块

22 控制器

23 通信部

30 无线模块

31 通信部

32 控制器