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JP2006295534A - プロトコル変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】端子ユニットに対して本体を取り付ける際、その組合せの誤りを容易に確認できるようにする。
【解決手段】端子ユニット10に照合値設定部12を設けて、本体20で記憶しているIPアドレスの少なくとも一部を照合値として設定し、自己診断手段24Bにより、この照合値とIPアドレスとを照合し、その照合失敗に応じて端子ユニット10と本体20との組合せが相違する旨を警報表示する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、プロセス制御技術に関し、特にプロトコル変換装置を用いてフィールドバスに接続されている機器をLANに接続する際のアドレス設定技術に関する。
プラント監視システムやビル管理システムなど、ネットワークを介して各種フィールド機器を管理する管理システムでは、異なる通信・制御プロトコルのフィールド機器を上位ネットワークに接続する際、プロトコル変換装置が用いられる。
このようなプロトコル変換装置では、例えば上位ネットワークであるイーサネット(登録商標)に、フィールドバスで用いられるフィールドバス機器を接続する際、イーサネットとフィールドバスとの間でデータ通信プロトコルの変換を行う。
管理システムでは、上位管理装置から個々のフィールド機器をアクセスする際、各フィールドバスに予め割り当てたIPアドレスを用いて所望のフィールドバス上のフィールドバス機器を指定する。したがって、プロトコル変換装置では、上位管理装置から指定されたIPアドレスと自装置のフィールドバスとを対応させる必要がある。
このようなプロトコル変換装置は、フィールドバスを接続する端子ユニットと、イーサネットケーブルが接続されるとともに端子ユニットにコネクタを介して接続される本体とに分離された構成をなしている。設置時には、まず各プロトコル変換装置の端子ユニットをDINレールに取り付けた後、各本体をそれぞれ対応する端子ユニットに取り付けることにより、設置時の作業性を向上させている。
なお、フィールドバスとは、工場内での計測・制御用機器間の通信に用いるディジタルネットワークのことで、検出端(センサー)または操作端と制御機器との通信、または制御機器同士の通信に特化したネットワークである(例えば、非特許文献1など参照)。従来、これらの機器間はそれぞれスイッチや電磁弁関連のオンオフ信号線、あるいはアナログ信号の配線で接続されていたが、フィールドバスを適用して、配線を共通化し、時分割・多重化、マルチドロップ化することにより配線費用の低減がはかれる。また、フィールド機器がディジタル化されることにより、故障診断、ゼロスパン調節自動化などによって、高信頼化、保守容易化などの効果も期待できる。
特開平6−309014号公報 http://www.fieldbus.org/About/FoundationTech/Resources/,Fieldbus Foundation
しかしながら、このような従来技術では、各プロトコル変換装置の端子ユニットと本体とをそれぞれ別個に設置するため、その組合せに誤りが生じ、端子ユニットに異なる本体が取り付けてしまう可能性がある。したがって、設置後、すべてのフィールドバス機器について確認作業が必要となり、設置時の作業負担が大きいという問題点があった。また、各プロトコル変換装置のフィールドバスに接続されているフィールドバス機器が異なる場合、上位管理装置からアクセスできないためエラーが発生するため組合せに誤りがあると推定できるものの、異なるフィールドバスに同種のフィールバス機器が接続されている場合は上位管理装置からそのフィールドバス機器に誤アクセスできるためエラーが発生せず、組合せに誤りがあることがわからず、結果として誤ったデータが上位管理装置へ送信されるという問題点もあった。
また、アドレス変換部を設けて、誤った配線接続が所望の接続となるようアドレスを変換する方法も提案されているが(例えば、特許文献1など参照)、これは誤った配線接続の訂正を配線作業ではなく端末装置でのアドレス設定作業で解決できるだけであり、結果的には配線接続と各アドレスとの対応付けが正しいかどうかを複数の作業員により確認する作業が必要となる。また、組をなす端子ユニットと本体とに同一番号のシールを貼り付けておき、本体を取り付ける場合、その本体と同一番号シールの端子ユニットを確認して取り付けるという設置方法も提案されているが、それでも組合せを誤って取り付けてしまう可能性もあり、このような場合には前述と同様の誤アクセスが生じるという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、端子ユニットに対して本体を取り付ける際、その組合せの誤りを容易に確認できるプロトコル変換装置を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかるプロトコル変換装置は、第1のネットワークと第2のネットワークとの間に接続されて、第1のネットワーク上の装置と第2のネットワーク上の機器との間の通信に用いるプロトコルの変換処理を行うプロトコル変換装置であって、第1のネットワークで用いられる当該プロトコル変換装置のアドレスに対応する照合値を設定する照合値設定部を有する端子ユニットと、端子ユニットに取り付けられた状態でコネクタを介して端子ユニットと電気的に接続されてプロトコル変換処理を行う本体とを備え、本体は、アドレスを記憶するアドレスメモリと、アドレスメモリから読み取ったアドレスとコネクタを介して照合値設定部から読み取った照合値とを照合する自己診断手段と、照合の失敗に応じて端末ユニットと本体との組合せが相違する旨の警報を表示する表示部とを有している。
この際、照合値として、アドレス値の一部を用いてもよい。
また、照合値設定部として、任意の照合値を記憶する不揮発性のメモリを用いてもよい。
あるいは、照合値設定部として、操作に応じた任意の照合値を設定するスイッチを用いてもよい。
この際、照合値設定部を、開口部を有する箱状をなす端子ユニットのうち、本体が取り付けられた状態で当該プロトコル変換装置外部から覆い隠される内側底部に実装してもよい。
さらに、端子ユニットで、コネクタを介して本体へ電源供給し、自己診断手段で、端子ユニットに対する本体の取り付けに応じた電源供給の開始時に照合を行うようにしてもよい。
本発明によれば、本体の自己診断手段により、アドレスメモリから読み取った当該プロトコル変換装置のアドレスとコネクタを介して照合値設定部から読み取った照合値とが照合され、その照合の失敗に応じて端末ユニットと本体との組合せが相違する旨の警報が表示されるため、端子ユニットに対して本体を取り付ける際、その組合せの誤りを容易かつ確実に確認できる。
したがって、各プロトコル変換装置を設置後、すべてのフィールドバス機器について確認作業を行う必要がなくなり、設置時の作業負担を大幅に削減できる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置が適用される管理システムの構成例を示すブロック図である。
以下では、プロトコル変換装置で、上位ネットワークであるイーサネット(登録商標)に、フィールドバスで用いられるフィールドバス機器を接続する際、イーサネットとフィールドバスとの間で通信・制御プロトコルの変換を行う場合を例として説明する。
図1の管理システムは、ネットワークを介して各種フィールド機器やフィールドバス機器から所望の情報を収集して管理するシステムであり、上位管理装置1、イーサネット(第1のネットワーク)2、コントローラ3、アナログ伝送路3A、フィールド機器4、プロトコル変換装置5、フィールドバス(第2のネットワーク)5A、およびフィールドバス機器6が設けられている。
上位管理装置1は、イーサネット2を介して1つ以上のコントローラ3および1つ以上のプロトコル変換装置5と接続されている。
コントローラ3は、アナログ伝送路3Aを介して1つ以上のフィールド機器4と接続されている。
プロトコル変換装置5は、フィールドバス5Aを介して1つ以上のフィールドバス機器6と接続されている。
上位管理装置1は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置からなり、イーサネット2を介してコントローラ3やプロトコル変換装置5とデータ通信を行うことにより、コントローラ3やプロトコル変換装置5で取得した各種データを収集する機能と、これら収集したデータに基づき例えばプラントやビルなどの対象システムの管理を行うための画面を表示する機能とを有している。
コントローラ3は、アナログ伝送路3Aに接続されたフィールド機器4を制御する制御装置であり、アナログ伝送路3Aを介してフィールド機器4とデータ通信を行う機能と、所定の手順に基づきフィールド機器4を制御する機能と、イーサネット2を介して上位管理装置1とデータ通信を行う機能と、上位管理装置1からの指示応じて所望のデータを上位管理装置1へ送信する機能とを有している。
フィールド機器4は、流量、温度、圧力、弁開度など任意のプロセス変数を計測する発信器からなり、アナログ伝送路3Aを介してコントローラ3とデータ通信を行う機能と、上記プロセス変数をコントローラ3へ送信する機能と、コントローラ3からの指示に応じて所望のプロセス変数となるよう機器を制御する機能とを有している。
プロトコル変換装置5は、上位管理装置1とフィールドバス機器6とを相互接続する通信装置やこれらフィールドバス機器6を制御するコントローラであり、フィールドバス5Aを介してフィールドバス機器6とデータ通信を行う機能と、イーサネット2を介して上位管理装置1とデータ通信を行う機能と、上位管理装置1とフィールドバス機器6との間で通信・制御プロトコルの変換を行う機能と、上位管理装置1からの指示応じて所望のデータを上位管理装置1へ送信する機能とを有している。
フィールドバス機器6は、流量、温度、圧力、弁開度など任意のプロセス変数を計測する発信器からなり、フィールドバス5Aを介してプロトコル変換装置5とデータ通信を行う機能と、上記プロセス変数をプロトコル変換装置5へ送信する機能と、プロトコル変換装置5からの指示に応じて所望のプロセス変数となるよう機器を制御する機能とを有している。
[プロトコル変換装置]
次に、図2〜図4を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置について詳細に説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置の構成を示すブロック図である。図3は、本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置を示す外観図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は側面図である。図4は、端子ニットを示す外観図であり、図4(a)は平面図、図4(b)は側面図である。
このプロトコル変換装置5は、フィールドバス5Aを接続する端子ユニット10と、イーサネット2が接続されるとともに端子ユニット10にコネクタ30を介して接続される本体20とから構成されている。
端子ユニット10には、フィールドバス5Aを接続する接続端子11と、フィールドバス5Aに割り当てられたイーサネット2のIPアドレスの少なくとも一部からなる照合値を設定する照合値設定部12とが設けられている。
照合値設定部12の具体例としては、プリント配線基板に実装されるロータリDIPスイッチやDIPスイッチなどの小型のスイッチでもよく、不揮発性のメモリであってもよい。照合値設定部12の照合値は、当該プロトコル変換装置5の工場出荷時や設置作業時に行われる。
本体20には、イーサネット2を接続するモジュラー型のコネクタ21、イーサネットインターフェース部(以下、イーサネットI/F部という)22、フィールドバスインターフェース部(以下、フィールドバスI/F部という)23、制御部24、アドレスメモリ25、および表示部26が設けられている。
イーサネットI/F部22は、イーサネット2を介して上位管理装置1と各種データを送受信する回路部である。フィールドバスI/F部23は、フィールドバス5Aを介してフィールドバス機器6と各種データを送受信する回路部である。
制御部24は、CPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、マイクロプロセッサ内や周辺回路のメモリ内に格納されたプログラムを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラムとを協働させて各種機能手段を実現する機能部である。
制御部24で実現される主な機能手段としては、プロトコル制御手段24Aと自己診断手段24Bがある。
プロトコル制御手段24Aは、上位管理装置1とフィールドバス機器6との間で通信・制御プロトコルの変換を行う機能と、フィールドバス5Aを介してフィールドバス機器6を制御する機能とを有している。
自己診断手段24Bは、当該プロトコル変換装置5に対する電源投入時に、端子ユニット10の照合値設定部12から読み込んだ照合値と、アドレスメモリ25に格納されているIPアドレスとを照合して、端子ユニット10と本体20との組合せの正否を確認する機能を有している。
アドレスメモリ25は、フラッシュメモリなどの不揮発性のメモリからなり、イーサネット2上における当該プロトコル変換装置5のIPアドレスを記憶する機能を有している。このIPアドレスは、当該プロトコル変換装置5の工場出荷時や設置作業時に、イーサネット2に接続された外部装置から設定される。
表示部26は、LEDやLCDなどの表示器からなり、制御部24からの指示に応じて、例えば電源供給状態、動作状態、端子ユニット10と本体20との組合せによるIPアドレスの一致/不一致などの各種情報を表示する機能を有している。
端子ユニット10は、プラスチック樹脂からなり前方に開口部を有する箱状のケース15と、接続端子11や照合値設定部12を実装するプリント配線基板16とからなり、ケース15内にプリント配線基板16が取り付けられている。
本体20は、プラスチック樹脂からなり後方に開口部を有する箱状のケース27と、コネクタ21、表示部26、さらには各種回路部を実装するプリント配線基板(図示せず)とからなり、ケース27内にプリント配線基板16が取り付けられている。
端子ユニット10の後方には、端子ユニット10をDINレール40に係合させるための凹部15Cと、係合させた端子ユニット10をDINレール40に係止するためのスライド式のクランプ15Dとが設けられている。
端子ユニット10の前方下部には、ケース15の開口端を形成する対向壁部に、上方に向けて突出する係合突起15Aと、その係合突起15Aの上方位置に開口端から後方に向かう凹部15Bとが形成されている。
本体20の前面には、コネクタ21と表示部26が設けられている。また、本体20の後方下部には、ケース27の開口端を形成する対向壁部に、下方に向けて突出する係合突起27Aが設けられている。
プロトコル変換装置5を設置する際には、まず、DINレール40に端子ユニット10を取り付けて、接続端子11にフィールドバス5Aを接続するとともに、電源端子13に電源を接続する。そして、本体20の係合突起27を端子ユニット10の凹部15Bに嵌合させて、係合突起27が端子ユニット10の係合突起15Aと係合するよう、本体20を端子ユニット10に取り付ける。
次に、本体20のコネクタ21にイーサネット2を接続した後、図4に示すように、端子ユニット10のプリント配線基板16には、本体20と対向する位置にコネクタ30が実装されており、端子ユニット10に対する本体20の取り付けに応じて、本体20側のコネクタ30(図示せず)と嵌合する。
これにより、端子ユニット10と本体20とが電気的に接続され、端子ユニット10の電源端子13に接続された電源がコネクタ30を介して本体20に供給され、プロトコル変換装置5が起動する。
[第1の実施の形態の動作]
次に、図5を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置の動作について説明する。図5は、本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置の自己診断処理を示すフローチャートである。
プロトコル変換装置5の本体20に設けられている各回路部には、端子ユニット10に対する本体20の取り付けに応じて、コネクタ30を介して端子ユニット10から電源が供給される。制御部24は、この電源供給に応じてプログラムの実行を開始し、図5に示す自己診断処理を最初に実行する。
まず、制御部24は、自己診断手段24Bにより、端子ユニット10の照合値設定部12からコネクタ30を介して照合値を読み取る(ステップ100)。次に、自己診断手段24Bは、アドレスメモリ25からIPアドレスを読み取り(ステップ101)、このIPアドレスと照合値とを照合する(ステップ102)。
ここで、照合値がIPアドレスの所定部分と一致して照合に成功した場合(ステップ103:YES)、端子ユニット10と本体20との組合せが正常であると判断でき、一連の自己診断処理を終了し、プロトコル制御手段24Aによるデータ転送処理を開始する。
一方、照合値がIPアドレスの所定部分と一致せず照合に失敗した場合(ステップ103:NO)、端子ユニット10と本体20との組合せに誤りがあると判断でき、表示部26を制御して、アドレスが相違する旨すなわち組合せが相違する旨の警報を表示し(ステップ104)、一連の自己診断処理を終了する。この際、自己診断処理を終了した後、プロトコル制御手段24Aによるデータ転送処理を開始しないようにしてもよい。また、フィールドバス5A側のみデータ通信を停止して、イーサネット2側のデータ通信を行うようにしてもよく、これにより上位管理装置1などイーサネット2に接続された外部装置から当該プロトコル変換装置5の状態を確認できる。
このように、本実施の形態では、端子ユニット10に照合値設定部12を設けて、本体20で記憶しているIPアドレスに対応する照合値を設定し、自己診断手段24Bにより、この照合値とIPアドレスとを照合し、その照合失敗に応じて端子ユニット10と本体20との組合せが相違する旨を警報表示するようにしたので、端子ユニットに対して本体を取り付ける際、その組合せの誤りを容易かつ確実に確認できる。
したがって、各プロトコル変換装置を設置後、すべてのフィールドバス機器について確認作業を行う必要がなくなり、設置時の作業負担を大幅に削減できる。
また、各プロトコル変換装置5は、それぞれイーサネット2上で固有のIPアドレスを有していることに着目し、照合値としてIPアドレスに対応する値を用いるようにしたので、IPアドレス以外の固有の値を照合値として用いる場合と比較して、その照合値を照合するため検査データを本体20に設定する必要がなくなり、照合値設定時の作業負担を大幅に軽減できる。
なお、照合値については、IPアドレスに対応する値であればいずれの値を用いてもよく、例えばIPアドレスに対して所定の演算処理を施すことにより得られる値であってもよく、IPアドレスをそのまま用いてもよい。また、照合値として各IPアドレスごとに固有の値を用いる必要はなく、同時に設置するプロトコル変換装置5を識別できる値であれば十分であり、IPアドレスの付与範囲(32ビット幅)より小さい範囲の値、例えばIPアドレスの下位数ビット分を用いてもよい。
また、照合値はIPアドレスに限定されるものではなく、イーサネット2などの上位ネットワーク上で用いられる各プロトコル変換装置5に固有のアドレスであれば、例えばMACアドレスなどの他のアドレス値を用いてもよい。
また、照合値設定部12として、任意の照合値を記憶する不揮発性のメモリを用いることにより、プロトコル変換装置5の出荷時、あるいは設置作業の開始前に、外部装置から容易に所望の照合値を設定することができ、照合値設定部12としてスイッチなどを用いる場合と比較して、照合値の設定に要する作業負担を大幅に軽減できる。
また、照合値設定部12として、操作に応じた任意の照合値を設定するスイッチを用いることにより、設置作業時でも容易に照合値を設定できる。
[第2の実施の形態]
次に、前述した図4を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるプロトコル変換装置について説明する。
本実施の形態では、端子ユニット10の照合値設定部12として、例えばDIPスイッチのように操作に応じた照合値を設定する回路部品を用いた場合、端子ユニット10のうち、本体20が端子ユニット10に取り付けられた状態でプロトコル変換装置5外部から覆い隠される内側底部15Fに照合値設定部12を実装するようにしたものである。
例えば、図4に示すように、端子ユニット10のプリント配線基板16上すなわち内側底部15Fに、操作部を前方に向けて、ここではロータリDIPスイッチからなる照合値設定部12を実装する。
これにより、端子ユニット10に本体20を取り付けた場合、プロトコル変換装置5外部から照合値設定部12が覆い隠されて操作することが不可能となり、設置後、誤って照合値設定部12を操作することを抑止できる。
この際、端子ユニット10に電源端子13を設け、端子ユニット10に対する本体20の取り付けに応じて電気的に接続されるコネクタ30を介して、端子ユニット10から本体20へ電源供給し、本体20の起動に応じて照合値とIPアドレスとを照合するようにしてもよい。
これにより、照合値設定部12を設定する際には、必ず本体20への電源供給を停止でき、電源供給中における照合値変更に応じて発生しうる不具合を回避できる。また、本体20を取り外してアドレス設定値12の変更が可能な状態となった場合には、その後の本体20の取り付け後の起動に応じて、必ず照合値を確認することができ、端子ユニット10と本体20との組合せ確認を確実に実行できる。
なお、以上の各実施の形態では、プロトコル変換装置5で、イーサネット2上の上位管理装置1とフィールドバス5A上のフィールドバス機器6との間の通信に用いるプロトコルを変換する場合を例として説明したが、プロトコル変換するネットワークについては、イーサネット2やフィールドバス5Aに限定されるものではなく、他のネットワークのプロトコルを変換する場合にも各実施の形態を同様にして適用でき、同様の作用効果が得られる。
また、以上の各実施の形態では、本体20にコネクタ21を設けてイーサネット2を接続する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、端子ユニット10にコネクタ21を設けてイーサネット2を接続し、コネクタ30あるいは新たなコネクタを介して端子ユニット10から本体20へイーサネット2を接続するようにしてもよい。
本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置が適用される管理システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置を示す外観図である。 端子ニットを示す外観図である。 本発明の第1の実施の形態にかかるプロトコル変換装置の自己診断処理を示すフローチャートである。
符号の説明
1…上位管理装置、2…イーサネット、3…コントローラ、3A…アナログ伝送路、4…フィールド機器、5…プロトコル変換装置、5A…フィールドバス、6…フィールドバス機器、10…端子ユニット、11…接続端子、12…照合値設定部、13…電源端子、15…ケース、15A…係合突起、15B…凹部、15C…凹部、15D…クランプ、15F…内側底部、16…プリント配線基板、20…本体、21…コネクタ、22…イーサネットI/F部、23…フィールドバスI/F部、24…制御部、24A…プロトコル制御手段、24B…自己診断手段、25…アドレスメモリ、26…表示部、30…コネクタ、40…DINレール。

Claims (6)

  1. 第1のネットワークと第2のネットワークとの間に接続されて、前記第1のネットワーク上の装置と前記第2のネットワーク上の機器との間の通信に用いるプロトコルの変換処理を行うプロトコル変換装置であって、
    前記第1のネットワークで用いられる当該プロトコル変換装置のアドレスに対応する照合値を設定する照合値設定部を有する端子ユニットと、
    前記端子ユニットに取り付けられた状態でコネクタを介して前記端子ユニットと電気的に接続されて前記プロトコル変換処理を行う本体と
    を備え、
    前記本体は、前記アドレスを記憶するアドレスメモリと、前記アドレスメモリから読み取ったアドレスと前記コネクタを介して前記照合値設定部から読み取った照合値とを照合する自己診断手段と、前記照合の失敗に応じて前記端末ユニットと前記本体との組合せが相違する旨の警報を表示する表示部とを有する
    ことを特徴とするプロトコル変換装置。
  2. 請求項1に記載のプロトコル変換装置において、
    前記照合値は、前記アドレス値の一部からなることを特徴とするプロトコル変換装置。
  3. 請求項1に記載のプロトコル変換装置において、
    前記照合値設定部は、任意の照合値を記憶する不揮発性のメモリからなることを特徴とするプロトコル変換装置。
  4. 請求項1に記載のプロトコル変換装置において、
    前記照合値設定部は、操作に応じた任意の照合値を設定するスイッチからなることを特徴とするプロトコル変換装置。
  5. 請求項4に記載のプロトコル変換装置において、
    前記照合値設定部は、開口部を有する箱状をなす前記端子ユニットのうち、前記本体が取り付けられた状態で当該プロトコル変換装置外部から覆い隠される内側底部に実装されていることを特徴とするプロトコル変換装置。
  6. 請求項5に記載のプロトコル変換装置において、
    前記端子ユニットは、前記コネクタを介して前記本体へ電源供給し、
    前記自己診断手段は、前記端子ユニットに対する前記本体の取り付けに応じた電源供給の開始時に前記照合を行う
    ことを特徴とするプロトコル変換装置。
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