JP2006217422A - Ｌａｎとｃａｎのインターフェース機能を有する通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＡＮ通信網とＣＡＮ通信網間のデータ変換を支援することにより、ＬＡＮ通信網の上位ユニットでＣＡＮ通信網の下位ユニットを監視及び制御するとともに、通信速度の向上と拡張を容易にすることができるＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システムを提供すること。
【解決手段】 通信ラインに監視／制御用ＰＣが連結されて制御対象装置の下位ユニットを制御できるようになった通信システムにおいて、スイッチングハブ３００を通じて前記通信ラインに接続されて上位ユニットの監視／制御用ＰＣ１００と制御対象装置の下位ユニット間の通信が可能になるように上位ユニットと下位ユニット間のデータ変換を行うＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、互いに異なった通信方式のインタフェースが可能な通信システムに係るもので、特にＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信網とＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信網間のデータ変換を支援することにより、ＬＡＮ通信網の上位ユニットでＣＡＮ通信網の下位ユニットを監視及び制御するとともに、通信速度の向上と拡張を容易にすることができるＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システムに関する。

一般に、産業現場のプラントなどは多くの下位ユニットを組合せて一つのシステムを構築し、このシステムの運営のためには下位ユニットを監視し制御する通信システムを構築する必要がある。
通信システムは、いろいろの場所に散在している各種機械及び電子装置などの下位ユニットからデータを収集し、該収集されたデータを中央統制所で分析し、必要な場合には中央統制所からの指示に応じて下位ユニットを制御できる運営が求められる。このようなシステムの一例を図４に示す。

図４はＰＬＣを用いてプラントを制御するために通信網を構築した場合で、半導体製造装置のクリーンルームの通信網を構築した例である。
即ち、監視／制御用ＰＣ１０にイーサネット（登録商標）２０及びこれに連結されたスイッチング装置のハブ３０を通じて多数のＰＬＣ４０が連結され、各々のＰＬＣ４０に連結された多数のリモートＩ／Ｏ５０に１対１に下位ユニットのＦＦＵ（Ｆａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ）６０がそれぞれ連結されて、監視／制御用ＰＣ１０からＰＬＣ４０へ下位ユニットのＦＦＵ６０の制御のために所定の信号を出力すると、監視／制御用ＰＣ１０とＰＬＣ４０間の通信プロトコルと、ＰＣＬ４０と下位ユニットのＦＦＵ６０間の通信プロトコルとが相異するに従い、ＰＬＣ４０で監視／制御用ＰＣ１０から出力された信号に応じて下位ユニットのＦＦＵ６０を制御するようになっている。

このようなシステムでＰＬＣ４０は通常時分割方式により動作するに従い、高速動作が難しくなり、ＰＬＣ４０はその特性上物理的なスイッチングにより下位ユニットと連結されるシステムであるため、接続台数の制限があり、システムの拡張も非常に難しく、また、それ自体が高価との短所がある。

また、下位ユニットのＦＦＵ６０の制御のためにはＦＦＵ６０毎にリモートＩ／Ｏ５０を具備すべきなので、やはり下位ユニットの連結台数に制限があり、ＰＬＣ４０とＦＦＵ６０間にリモートＩ／Ｏ５０が具備されるに従い、通信段階が複雑になって通信システムの効率が低下するとの問題点がある。

そして、ＰＬＣ４０でＦＦＵ６０を制御するためのプロトコルと、監視／制御用ＰＣ１０とＰＬＣ４０間の通信プロトコルとが相異するので、監視／制御用ＰＣ１０が直接に上位ユニットのＦＦＵ６０を制御できないとの問題点がある。

そこで、本発明の目的は、ＬＡＮプロトコルに従う上位ユニットとＣＡＮプロトコルに従う下位ユニット間のインターフェースを支援するＲＡＮ／ＣＡＮインターフェースを備えることにより、従来のＰＬＣを用いた方式に比べ通信速度の向上とともに、システムの拡張が容易になり、システムの効率を向上することができるＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、ＬＡＮ通信網とＣＡＮ通信網間のデータ通信を支援することにより、ＣＡＮプロトコルに従う下位ユニットとＬＡＮプロトコルに従う上位ユニットの監視／制御用ＰＣとの通信が可能となって、下位ユニットの情報を監視／制御用ＰＣで利用できるとともに、該監視／制御用ＰＣで下位ユニットを直接制御することができるＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システムを提供することにある。

このような目的を達成するため、本発明によるＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システムは、通信ラインに監視／制御用ＰＣが連結されて制御対象装置の下位ユニットを制御できる通信システムにおいて、スイッチングハブを通じて前記通信ラインに接続されて、上位ユニットの前記監視／制御用ＰＣと制御対象装置の下位ユニット間の通信が可能となるように上位ユニットと下位ユニット間のデータ変換を行うＬＡＮ／ＣＡＮインターフェースを備えることを特徴とする。
前記ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェースは、前記下位ユニットとの通信を担当するＣＡＮ通信部と、前記スイッチングハブを通じて監視／制御用ＰＣとの通信を担当するＬＡＮ通信部と、前記ＣＡＮ通信部からのデータを入力されてＬＡＮ通信部で認識可能なデータに変換させ、前記ＬＡＮ通信部からのデータを入力されてＣＡＮ通信部で認識可能なデータに変換させる制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明は、第一に、ＬＡＮプロトコルに従う上位ユニットとＣＡＮプロトコルに従う下位ユニット間のインターフェースを支援するＬＡＮ／ＣＡＮインターフェースを備えることにより、従来のＰＬＣを用いた方式に比べ中間の通信プロトコル変換回数が節減され、通信速度の向上とともに、リアルタイムの制御が可能となり、システムの拡張が容易で、かつ全体効率が向上されるとの効果がある。
第二に、ＬＡＮ通信網とＣＡＮ通信網間のデータ通信を支援することにより、ＣＡＮプロトコルに従う下位ユニットとＬＡＮプロトコルに従う上位ユニットの監視／制御用ＰＣとの通信が可能となって、下位ユニットの情報を監視／制御用ＰＣ及びインターネット環境で利用できるとともに、遠隔地で下位ユニットを直接制御できるとの効果がある。
第三に、ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェースにＣＡＮ通信機能を備えることにより、半導体製造装置などの多様な通信方式（ＳＤＳ、Ｄｅｖｉｃｅ Ｎｅｔ、ＣＣ−Ｌｉｎｋ）の接続が可能になるとの効果がある。

本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明によるＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システムの構成図を示し、半導体クリーンルームに適用した場合である。

図示したように、監視／制御用ＰＣ１００にイーサネット（登録商標）２００を通じてスイッチングハブ３００が連結され、スイッチングハブ３００に多数のＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００が連結され、各々のＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００に下位ユニット、即ち、制御対象装置のＦＦＵ５００が接続される。
ここで、ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００は、監視／制御用ＰＣ１００とＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００間の通信を行う上位通信網と、ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００と下位ユニットのＦＦＵ５００間の通信を行う下位通信網とのデータ変換を通じて通信インターフェースを支援する。

ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００は、図２に示すように、下位ユニットのＦＦＵ５００との通信を担当するＣＡＮ通信部４１０と、スイッチングハブ３００及びイーサネット（登録商標）２００を通じて監視／制御用ＰＣ１００との通信を担当するＬＡＮ通信部４２０と、ＣＡＮ通信部４１０からのデータを入力されてＬＡＮ通信部４２０で認識可能なデータに変換させ、ＬＡＮ通信部４２０からのデータを入力されてＣＡＮ通信部４１０で認識可能なデータに変換させる制御部４３０と、から構成される。

ＣＡＮ通信部４１０は、１２５Ｋｂｐｓに設定されたスキャーニングタイムに合わせて通信し、下位ユニットのＦＦＵ５００との通信のための物理的な接続道具のＣＡＮ通信連結部４１１を備える。

ＬＡＮ通信部４２０は、監視／制御用ＰＣ１００によりＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００のデータをインターネット環境で使用できるようにするためにホストとして動作するに従いＩＰを有し、ＬＡＮ通信によりＩＰセッティングが可能であり、通信速度は通信回線の状態に従い１００／１０Ｍｂｐｓの速度で通信し、ハブ３００及びイーサネット（登録商標）２００を通じた監視／制御用ＰＣ１００との物理的な接続道具のＬＡＮ通信連結部４２１を備える。

制御部４３０は、ＡＴＭＥＬ社のＡＴＭＥＧＡ１２８を使用する。
また、ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００は、ＭＡＣアドレス設定及びＯＳソフトウェハをダウンロードするプログラムアップデート用ＰＣ６００との連結のためのＲＳ２３２ポート４４０、及び各種外部センサー類（ガス検出器、温度センサー）７００などの制御のためのＩ／Ｏポートの外部インターフェース４５０を備える。

このように構成された本発明は、ＲＳ２３２ポート４４０を通じてプログラムアップデート用ＰＣ６００によりＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００の動作のためのプログラムがダウンロードされて、本発明が動作可能な環境が具備された以後に動作するようになったもので、監視／制御用ＰＣ１００により下位ユニットのＦＦＵ５００の制御のための所定のデータが出力されれば、これはイーサネット（登録商標）２００及びスイッチングハブ３００を通じてＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００のＬＡＮ通信部４２０に入力され、ＬＡＮ通信部４２０を通じて制御部４３０に入力される。

制御部４３０は、ＬＡＮ通信部４２０で入力されたデータをＣＡＮ通信部４１０で認識可能なデータに変化させてＣＡＮ通信部４１０に出力し、ＣＡＭ通信部４１０は、ＣＡＮ通信連結部４１１を通じて制御部４３０からの該当データに従い下位ユニットのＦＦＵ５００に該当制御信号を出力する。
従って、下位ユニットのＦＦＵ５００が遠隔地の監視／制御用ＰＣ１００の制御に応じて動作可能になり、これはＬＡＮ環境のデータがＣＡＮ環境のデータに変換されてＣＡＮ環境の下位ユニットを制御できることを意味する。

一方、下位ユニットのＦＦＵ５００が状態情報を送ると、これはＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００のＣＡＮ通信部４１０により制御部４３０に伝達され、制御部４３０によりＬＡＮ通信部４２０で認識可能なデータに変換されてＬＡＮ通信部４２０に入力される。
従って、ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００が連結されたスイッチングハブ３００とイーサネット（登録商標）２００を通じて遠隔地の監視／制御用ＰＣ１００に下位ユニットのＦＦＵ５００の情報が送られるようになり、監視／制御用ＰＣ１００に下位ユニットのＦＦＵ５００、即ち、ＣＡＮ環境の情報の貯蔵とともに、必要な場合にイーサネット（登録商標）環境の監視／制御用ＰＣ１００を通じてインターネット環境でも使用可能となる。

一方、上述において各々のＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００のＬＡＮ通信部４２０によるＬＡＮ通信は、固有のＩＰアドレスを有してサーバモードで動作する。従って、上位通信機器の監視／制御用ＰＣ１００で所定のＩＰアドレスで接続を要求すると、該当接続を許可する方式により通信が始まる。

ＬＡＮ通信部４２０は、ＴＣＰ／ＩＰ通信を基本プロトコルに使用し、ＵＤＰ通信によりＩＰアドレスを変更することができる。ＩＰアドレス変更は、初期プログラムダウンロードの後、最初に一度ＲＳ−２３２ポート４４０を用いて装備の固有番号のマックアドレス（Ｍａｃ Ａｄｄｒｅｓｓ）を入力してから可能となる。使用者がＩＰアドレスを変更する場合には専用ＰＣプログラムを通じてＵＤＰプロトコルを用いて変更することができる。

また、ＣＡＮ通信部４１０によるＣＡＮ通信の原理は、制御部４３０で下位ユニットのＦＦＵ５００に付与されたＩＤの順序通り下位ユニットのＦＦＵ５００に上位ユニットの監視／制御用ＰＣ１００から伝達された指令を伝達し、下位ユニットのＦＦＵ５００で状態情報を送ると、制御部４３０内の図示しないデータ貯蔵用メモリに貯蔵し、必要に応じてＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース４００を通じて監視／制御用ＰＣ１００に貯蔵される。

そして、下位ユニットのＦＦＵ５００と通信されない場合、所定回数（例えば５回）にかけて接続を試み、通信がなされなかった場合には次のＩＤに進行し、通信失敗の際に上位ユニットの監視／制御用ＰＣ１００にその通信失敗を報告する。

ＬＡＮ通信データは２Ｋバイトから構成され、８バイトのヘッダー部と８バイトずつ分けて下位ユニットのＦＦＵ５００の情報を保持している。下位ユニットのＦＦＵ５００の最大接続台数は２５４台で、ＬＡＮ通信フレームの構成は図３ａの通信フレーム、図３ｂのヘッダー、図３ｃのデータ構成を表した表のようである。

本発明は上述の実施の形態により限定されず、当業者により多様な変形及び変更が可能であり、これは添付の請求項で定義される本発明の趣旨と範囲に含まれる。

本発明の一実施の形態を示すＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システムの構成図である。 図１のＬＡＮ／ＣＡＮインターフェースの構成図である。 本発明でのＬＡＮ通信仕様中で通信フレームを示した表である。 本発明でのＬＡＮ通信仕様中でヘッダーを示した表である。 本発明でのＬＡＮ通信仕様中でデータの構成を示した表である。 従来のＰＬＣを利用したプラント制御のための通信システムを示した図である。

符号の説明

１００ 監視／制御用ＰＣ
２００ イーサネット（登録商標）
３００ スイッチングハブ
４００ ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェース
４１０ ＣＡＮ通信部
４１１ ＣＡＮ通信連結部
４２０ ＬＡＮ通信部
４２１ ＬＡＮ通信連結部
４３０ 制御部
４４０ ＲＳ２３２ポート
４５０ 外部インターフェース
５００ ＦＦＵ
６００ プログラムアップデート用ＰＣ
７００ 各種センサー

Claims (4)

1. 通信ラインに監視／制御用ＰＣが連結されて制御対象装置の下位ユニットを制御できるようになった通信システムにおいて、
   スイッチングハブを通じて前記通信ラインに接続されて上位ユニットの前記監視／制御用ＰＣと制御対象装置の下位ユニット間の通信が可能になるように、上位ユニットと下位ユニット間のデータ変換を行うＬＡＮ／ＣＡＮインターフェースを備えることを特徴とするＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システム。
2. 前記ＬＡＮとＣＡＮインターフェースは、前記下位ユニットとの通信を担当するＣＡＮ通信部と、前記スイッチングハブを通じて監視／制御用ＰＣとの通信を担当するＬＡＮ通信部と、前記ＣＡＮ通信部からのデータを入力されてＬＡＮ通信部で認識可能なデータに変換させ、前記ＬＡＮ通信部からのデータを入力されてＣＡＮ通信部で認識可能なデータに変換させる制御部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システム。
3. 前記ＬＡＮ通信部は、ＴＣＰ／ＩＰ通信を基本プロトコルに使用し、ＵＤＰ通信によりＩＰアドレスを変更できることを特徴とする請求項２に記載のＬＡＮとＣＡＮのインターフェース機能を有する通信システム。
4. 前記ＬＡＮ／ＣＡＮインターフェースは、ＭＡＣアドレス設定及びＯＳソフトウェハをダウンロードするプログラムアップデート用ＰＣとの連結のためのＲＳ２３２ポート、及び各種外部センサー類などの制御のためのＩ／Ｏポートの外部インターフェースをさらに具備することを特徴とする請求項２に記載のＬＡＮとＣＡＮのインターフェース装置。
   

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