CN103765830B - 网络管理系统 - Google Patents

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Abstract

实现一种网络管理系统，其在进行冗余化的某一个现场无线管理站发生了故障的情况下，能够将无法通信时间抑制为最小限度。该网络管理系统的特征在于，在冗余化连接加入了网关功能和系统管理功能的现场无线管理站（11、12）的网络管理系统中，所述现场无线管理站（11、12）至少包含交换机模块（11b、12b），多个所述现场无线管理站（11、12）经由同步用线缆（30）和设置在该同步用线缆（30）上的同步用连接器（CNa、CNb）而相互连接，并且，在将所述交换机模块（11b、12b）相互进行连接的同步用系统中串联连接有开关（SWm），其用于将该系统接通/断开。

Description

网络管理系统
技术领域
本发明涉及一种网络管理系统，详细地说，涉及一种现场无线管理功能的冗余化。
背景技术
过程控制系统中的现场设备和控制系统之间的通信，从通过双线式的信号线实现的4至20mA的模拟通信，经过在4至20mA的模拟通信中叠加数字信号的HART（注册商标）等混合通信、FOUNDATION Fieldbus（注册商标）或PROFIBUS（注册商标）等数字通信，进化成为以由国际测量控制学会（ISA：International Society of Automation）的ISA100委员会制定并于2009年9月发行的工业自动化用无线通信标准ISA100.11a为代表的无线。
通过混合通信或数字通信，能够使在车间作业中利用的信息量飞跃式地增加，其结果，使得能够将设备发送的多个过程量和诊断结果等多种信息传递至DCS（DistributedControl System：分散控制系统）和设备管理系统等上位系统，从而能够实现设备管理和预先维护。
将现场设备和控制系统之间的通信进行无线化的现场无线技术，在上述基础上，由于具有许多优点，即，能够削减配线和工程成本、在难以实施配线的场所也能够设置设备、容易进行设备的追加和删除等，因此通过充分使用上述优点，能够期待实现一种测量装置，该测量装置能够将至今为止无法实现的情况变为可能。
另外，在依照ISA100.11a构成过程控制系统时，还对加入了网关功能和系统管理功能的现场无线管理站进行冗余化。
图6是表示现场无线管理站的现有的冗余化连接例的结构说明图。在图6中，现场无线管理站11、12加入了网关功能和系统管理功能，示出了为了实现上述功能而设计出的主模块11a、12a和交换机模块11b、12b。
上述现场无线管理站11、12与上位网络NW1连接，并且，为了获得相互之间的同步而与同步用网络NW2连接，并且，为了连接基干路由器21、22，还与由以环路状连接的4个二层交换机SW1至SW4构成的基干网络NW3连接。
由此，现场无线管理站11、12以及基干路由器21、22分别被冗余化。
在此，构成基干网络NW3且以环路状连接的4个二层交换机SW1至SW4，通过例如RSTP（rapid spanning tree protocol）能够将任意端口断开。
因此，在例如由于上述二层交换机的某一个端口的故障而导致发生了通信故障的情况下，通过选择性地将发生了故障的端口断开，从而能够继续通信。
在非专利文献1中记载了依照ISA100.11a的现场无线解决方案的概念和以DCS为中心的现场无线系统的概念。
在非专利文献2中记载了与依照ISA100.11a的无线现场设备及现场无线系统相关联的技术。
在专利文献1中记载了下述技术，其用于对经由可寻址的冗余网关而访问其他系统的系统中的连接建立进行简化。
在专利文献2中记载了下述技术，其通过交互使用二重化网关，从而对二重化网关的故障尽快进行检测。
非专利文献1：山本周二、外2名、「計装を革新するISA100.11a準拠フィールド無線ソリューション」、横河技報、横河電機株式会社，2010年，Vol.53No.2（2010）p.7-p.12
非专利文献2：山本周二、外3名、「世界初ISA100.11a準拠無線フィールド機器」、横河技報、横河電機株式会社，2010年，Vol.53No.2（2010）p.13-p.16
专利文献1：日本特表2008－502216号公报
专利文献2：日本特开平10－285202号公报
发明内容
但是，在图6的结构中，存在下述问题，即，如果在例如现场无线管理站11、12的某一个发生故障或进行维护等而停机（down），则在直至二层交换机将停用的端口断开为止的期间（从数十秒至数分钟）内，处于完全不能向没有停机的其他现场无线管理站进行通信的状态。
另外，例如如图7所示，在2台基干路由器21、22没有经由基干网络NW3而分别与现场无线管理站11、12单独连接的情况下，如果现场无线管理站11或12发生故障，则导致与其连接的基干路由器21或22的动作也变得不稳定。
本发明就是着眼于上述问题而提出的，其目的在于实现一种网络管理系统，该网络管理系统在进行冗余化的某一个现场无线管理站发生了故障的情况下，能够将无法通信时间抑制为最小限度。
本发明的目的能够通过以下结构实现。
（1）一种网络管理系统，其冗余化连接加入了网关功能和系统管理功能的现场无线管理站，
该网络管理系统的特征在于，
所述现场无线管理站至少包含交换机模块，
多个所述现场无线管理站经由同步用线缆和设置在该同步用线缆上的同步用连接器而相互连接，并且，在将所述交换机模块彼此进行连接的同步用系统中，串联连接对该系统进行接通/断开的开关。
（2）根据上述（1）所述的网络管理系统，其特征在于，在所述冗余化连接的各现场无线管理站上，经由以环路状连接的二层交换机而冗余化连接基干路由器。
（3）根据上述（1）或（2）所述的网络管理系统，其特征在于，利用所述同步用线缆和所述同步用连接器，将被冗余化连接的多个所述现场无线管理站可分别识别地连接。
（4）根据上述（1）至（3）中任一项所述的网络管理系统，其特征在于，所述同步用线缆和所述同步用连接器还包含电源线。
（5）根据上述（1）至（4）中任一项所述的网络管理系统，其特征在于，基于由所述同步用线缆和所述同步用连接器构成的、对被冗余化连接的多个所述现场无线管理站分别识别的功能，检测是否从至少某一个所述现场无线管理站插拔了所述同步用线缆和所述同步用连接器。
发明的效果
本发明通过将设置在将所述交换机模块相互进行连接的同步用系统中的开关接通，从而能够将所述各现场无线管理站与基干路由器直接连接，通过将所述开关断开，能够经由以环路状连接的二层交换机将所述各现场无线管理站与基干路由器连接。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例的结构说明图。
图2是图1的信号线组的放大图。
图3是图1的结构中的冗余化连接的说明图。
图4是表示本发明的另一个实施例的结构说明图。
图5是在图1的结构中，将开关SWm接通后的情况下的说明图。
图6是表示现场无线管理站的现有的冗余化连接例的结构说明图。
图7是表示现场无线管理站的现有的另一个冗余化连接例的结构说明图。
具体实施方式
下面，使用附图，对本发明所涉及的网络管理系统的一个实施例进行说明。图1是表示本发明的一个实施例的结构说明图，在与图6共同的部分上标注同一标号。
本实施例所涉及的网络管理系统是一种网络管理系统，其冗余化连接加入了网关功能和系统管理功能的现场无线管理站。如图1所示，在本实施例所涉及的网络管理系统的现场无线管理站11、12中，分别设置有管脚识别部11c、12c、主模块11a、12a、交换机模块11b、12b、以及连接器CN11、CN12。
并且，通过在连接器CN11、CN12上连接同步用线缆30，从而现场无线管理站11、12彼此的主模块11a和12a、交换机模块11b和12b经由同步用线缆30进行连接。
另外，为了通过管脚识别部11c、12c分别对各现场无线管理站11、12进行识别，连接器CN11、CN12如图1所示，与各个管脚识别部11c、12c连接的管脚不同。
此外，构成现场无线管理站11的主模块11a、交换机模块11b以及管脚识别部11c，经由未图示的内部总线而彼此进行连接。另外，构成现场无线管理站12的主模块12a、交换机模块12b以及管脚识别部12c，经由未图示的内部总线而彼此连接。
在同步用线缆30的一端设置与一个现场无线管理站11的连接器CN11嵌合连接的连接器CNa，在另一端设置有与另一个现场无线管理站12的连接器CN12嵌合连接的连接器CNb。
在上述连接器CNa、CNb之间，设置有用于将主模块11a和12a连接的第1信号线组Pa、和用于将交换机模块11b和12b连接的第2信号线组Pb。
在连接器CNa附近设置有用于识别一个现场无线管理站11的第3信号线组Pc1，在连接器CNb附近设置有用于识别另一个现场无线管理站12的第4信号线组Pc2。上述连接器CNa、CNb作为同步用连接器起作用。
并且，在交换机模块11b和12b中设置有开关SWm，其与用于将交换机模块11b和12b连接的第2信号线组Pb串联连接，对信号线组Pb进行接通/断开。
上述开关SWm的接通/断开从外部通过设定工具40进行设定。在图1的实施例中，基干路由器21、22经由由以环路状连接的4个二层交换机SW1至SW4构成的基干网络NW3，与现场无线管理站11、12进行冗余化连接，开关SWm设定为断开。
图2是用于识别上述现场无线管理站11、12的信号线组的放大图，（A）表示第3信号线组Pc1，（B）表示第4信号线组Pc2。在（A）中所示的第3信号线组Pc1中，信号线Pc11和Pc12短路连接，在（B）中所示的第4信号线组Pc2中，信号线Pc21和Pc23短路连接。
对图1的结构中的各部分的动作进行说明。
主模块11a、12a由CPU和存储器等构成，OS以主模块11a、12a为基础进行动作。上述主模块11a、12a经由同步用线缆30相互进行通信，进行各种信息的等值化。
另外，主模块11a、12a经由未图示的内部总线，周期性地对连接器CN11、CN12和同步用线缆30的连接器CNa、CNb的嵌合连接状态进行监视。
由此，在无法检测出规定识别管脚的短路状态的情况下，能够判断为连接器没有嵌合连接。
交换机模块11b、12b是网络开关（hub），经由同步用线缆30相互进行连接，但如上述所示，开关SWm设定为断开。
图3是图1的结构中的冗余化连接的说明图。如图3所示，基干路由器21、22经由由以环路状连接的4个二层交换机SW1至SW4构成的基干网络NW3，与现场无线管理站11、12进行冗余化连接。
基干路由器21经由图3所示的A或D的路径而与现场无线管理站11连接，并且，经由B或C的路径而与现场无线管理站12连接。
上述A是按照SW4、SW1的顺序通过各二层交换机的路径。
上述D是按照SW4、SW3、SW2、SW1的顺序通过各二层交换机的路径。
上述B是按照SW4、SW1、SW2的顺序通过各二层交换机的路径。
上述C是按照SW4、SW3、SW2的顺序通过各二层交换机的路径。
基干路由器22经由图3所示的E或H的路径而与现场无线管理站12连接，并且，经由F或G的路径而与现场无线管理站11连接。
上述E是按照SW3、SW2的顺序通过各二层交换机的路径。
上述H是按照SW3、SW4、SW1、SW2的顺序通过各二层交换机的路径。
上述F是按照SW3、SW2、SW1的顺序通过各二层交换机的路径。
上述G是按照SW3、SW4、SW1的顺序通过各二层交换机的路径。
设置在现场无线管理站11中的管脚识别部11c，对通过连接器CN11与同步用线缆30的连接器CNa嵌合连接而第3信号线组Pc1中的信号线Pc11和Pc12的短路连接进行检测，对现场无线管理站11进行识别，并将该识别结果输出至主模块11a。
设置在现场无线管理站12中的管脚识别部12c，对通过连接器CN12与同步用线缆30的连接器CNb嵌合连接而第4信号线组Pc2中的信号线Pc21和Pc23的短路连接进行检测，对现场无线管理站12进行识别，并将该识别结果输出至主模块12a。
此外，与现有的图7相同地，在2台基干路由器21、22不经由基干网络NW3而分别与现场无线管理站11、12直接连接的情况下，如图4所示，开关SWm设定为接通。
其结果，基干路由器21、22经由现场无线管理站11、12而进行冗余化连接。
对异常发生时的动作进行说明。
此外，作为前提条件，如上述所示，主模块11a、12a为了实现冗余化动作，通过经由同步用线缆30定期地交换彼此的信息，从而实现等值化。
如图3所示，在将开关SWm断开，经由基干网络NW3将基干路由器21、22与现场无线管理站11、12进行冗余化连接的状态下，如果构成基干网络NW3的线缆断线或二层交换机SW1至SW4本身发生故障等，则与连接在该线缆或二层交换机SW1至SW4上的现场无线管理站的联通性受到损害。
例如如果将二层交换机SW1和现场无线管理站11连接的线缆或二层交换机SW1发生故障，则与现场无线管理站11的联通性受到损害。
因此，例如在现场无线管理站11的主模块11a中，设置对用于与现场无线管理站11连接的二层交换机SW1的各端口的连接状态进行监视的单元，在发生了损害与现场无线管理站11的联通性的故障的情况下，如图5所示，通过将开关SWm接通，从而经由现场无线管理站12而确保与现场无线管理站11的联通性。
然后，在通过维护或更换而消除了线缆的断线或二层交换机SW1的故障的情况下，再次将开关SWm断开。
由此，在进行冗余化的某一个现场无线管理站中发生了故障的情况下，能够将无法通信时间抑制为最小限度。
此外，通过在作为同步用连接器起作用的连接器CNa、CNb中还包含识别管脚，从而能够对2台现场无线管理站11、12附加独立的标识符，能够防止设定错误。
另外，在未连接同步用连接器的情况下，通过不进行启动，从而能够防止由接线错误引起的误动作。
另外，将通过同步用线缆30的同步用网络和基干网络的信号二重化，从而实现可靠性的提高。
并且，通过将电源线贯通设置在同步用线缆中，从而还能够实现电源的冗余化。
如以上说明所示，根据本发明，能够实现一种网络管理系统，其在被冗余化的某一个现场无线管理站发生了故障的情况下，能够将无法通信时间抑制为最小限度。
此外，以上说明只不过是将本发明的说明及例示作为目的而示出了特定的优选实施例。因此，本发明并不限定于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内包含更多的变更、变形。
本申请基于2012年6月29日提出的日本专利申请（特愿2012－147174），其内容在此作为参照而引入。
标号的说明
11、12 现场无线管理站
11a、12a 主模块
11b、12b 交换机模块
11c、12c 管脚识别部
CN11、CN12 连接器
NW1 上位网络
21、22 基干路由器
NW3 基干网络
30 同步用线缆
CNa、CNb 连接器（同步用连接器）
Pa、Pb、Pc1、Pc2 信号线组
Pc11、Pc12、Pc21、Pc23 信号线
SW1至SW4 二层交换机
SWm 开关

Claims (7)

1.一种网络管理系统，其冗余化连接现场无线管理站，
该网络管理系统的特征在于，具有：
多个现场无线管理站，它们具有网关功能和系统管理功能；以及
同步用线缆和设置在该同步线缆上的同步用连接器，
其中，所述现场无线管理站至少包含交换机模块，
多个所述现场无线管理站经由所述同步用线缆和设置在该同步用线缆上的所述同步用连接器而相互连接，并且，在将所述交换机模块彼此进行连接的信号线组中，串联连接对该信号线组进行接通/断开的开关，
所述同步用线缆具有：第1信号线组，其设置于第1连接器附近，并具有第1短路连接；以及第2信号线组，其设置于第2连接器附近，并具有第2短路连接。
2.根据权利要求1所述的网络管理系统，其特征在于，
在所述冗余化连接的各现场无线管理站上，经由以环路状连接的二层交换机而冗余化连接基干路由器。
3.根据权利要求1或2所述的网络管理系统，其特征在于，
利用所述同步用线缆和所述同步用连接器，将被冗余化连接的多个所述现场无线管理站可分别识别地连接。
4.根据权利要求1或2所述的网络管理系统，其特征在于，
所述同步用线缆和所述同步用连接器还包含电源线。
5.根据权利要求3所述的网络管理系统，其特征在于，
所述同步用线缆和所述同步用连接器还包含电源线。
6.根据权利要求1或2所述的网络管理系统，其特征在于，
基于由所述同步用线缆和所述同步用连接器构成的、对被冗余化连接的多个所述现场无线管理站分别识别的功能，检测是否从至少某一个所述现场无线管理站插拔了所述同步用线缆和所述同步用连接器。
7.根据权利要求4所述的网络管理系统，其特征在于，
基于由所述同步用线缆和所述同步用连接器构成的、对被冗余化连接的多个所述现场无线管理站分别识别的功能，检测是否从至少某一个所述现场无线管理站插拔了所述同步用线缆和所述同步用连接器。
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