JP2012151850A - 適応性の多重リングネットワークシステム及び迂回経路設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は経路を選択できる２ポートイーサネット通信モジュールを用いた適応性の多重リングネットワークシステムを提供する。
【解決手段】本発明に係る適応性の多重リングネットワークシステムは、メインネットワークシステム及びサブネットワークシステムを含む。前記メインネットワークシステムは、第一主制御部及び複数の第一スレーブを含み、前記サブネットワークシステムは、第二主制御部及び複数の第二スレーブを含む。前記各複数の第一スレーブ及び前記各複数の第二スレーブは、２ポートイーサネット通信モジュールを含み、前記各複数の第一スレーブ、前記各複数の第二スレーブ及び前記第一スレーブと前記第二スレーブは、前記２ポートイーサネット通信モジュールを経由して選択的に連結する。
【選択図】図７

Description

本発明はネットワークシステムに関し、より詳しくは二重化増設ベースを備えている適応性の多重リングネットワークシステムに関する。

伝統的な産業現場において自動化設備は、リレー等を用いた機械的装備で構成されている。機械的な装備からなっている自動化設備の機能を変えるためには、設備内部回路の配線をいちいち直さなければならない困難があった。このような点を解決するために製造されたのがＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。

ＰＬＣは、プログラム可能な論理的なコントローラである。一般に、ＰＬＣは、コンピュータのような役割を果たすが、設備から伝送される信号を受信して内部にプログラムされた内容通りに処理した後、処理された信号を設備に出力する。ＰＬＣは、リレー、タイマー及びカウンター等の制御装置の機能を集積素子及びトランジスター等といった半導体素子に代替したもので、基本的なシーケンス制御機能に数値演算機能を加えてプログラム制御が可能であり、内部のメモリーに予め保存されたプログラムにより所定のロジックを行う。ＰＬＣは、装置制御、装置数値セッティング、時間制御、リアルタイム監視、リアルタイムデータ収集、及び安全装置稼動等多様な作業に適用される。

近年、ＰＬＣを利用するＰＬＣシステムは、ダム、発電所、半導体製造等多様な分野に広く用いられている。ＰＬＣシステムは、発電施設のような社会基幹産業や産業的に重要なデータを処理するためにも用いられるため、ＰＬＣシステムの動作上エラーが発生すると莫大な社会的費用が生じるため、システムの安全性が大変重要となる。ＰＬＣシステムにエラーが発生してデータがなくなったり動作に誤りが発生すれば、途方もない費用が発生する恐れがある。これを防止するために、ＰＬＣシステムは同様の機能を行う機能ブロックを二重化して構成されている。

一般に、二重化されたＰＬＣシステムでは中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｎｉｔ、以下「ＣＰＵ」）を二つ用意して、万が一の事態に備えている。しかし、実際ＰＬＣシステムの予定された動作を行うための各ベースでは二重化されていないため、ＣＰＵを二つ用意する効果が反感されている。

本発明の第一の目的は、経路を選択できる２ポートイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）通信モジュールを用いた適応性の多重リングネットワークシステムを提供することである。

本発明の第二の目的は、二つの経路を混合した迂回経路を生成し、これを選択する迂回経路設定方法を提供することである。

前記目的を達成するための本発明に係る適応性の多重リングネットワークシステムは、メインネットワークシステム及びサブネットワークシステムを含む。前記メインネットワークシステムは、第一主制御部及び複数の第一スレーブを含み、前記サブネットワークシステムは、第二主制御部及び複数の第二スレーブを含む。各々の前記複数の第一スレーブ及び前記複数の第二スレーブは、２ポートイーサネット通信モジュールを含み、前記各複数の第一スレーブは、前記各複数の第二スレーブ及び前記第一スレーブと前記第二スレーブは、前記２ポートイーサネット通信モジュールを経由して選択的に連結される。
前記他の目的を達成するための、第一主制御部及び複数の第一スレーブを含むメインネットワークシステム及び第二主制御部並びに複数の第二スレーブを含むサブネットワークシステムを含む多重リングネットワークシステムにおける本発明に係る迂回経路設定方法は、前記第一主制御部及び前記複数の第一スレーブが連結された第一経路の連結の可否を判断する段階、前記第一経路の連結が切れたと判断される場合、前記第二主制御部及び前記複数の第二スレーブが連結された第二経路の使用の可否を判断する段階、前記第二経路の連結が正常の場合には前記第二経路を通信網として用いる段階、及び前記第二経路の連結が切れたと判断される場合、前記第一主制御部、少なくとも二つの前記第一スレーブ及び少なくとも二つの前記第二スレーブが連結された第三経路及び前記第二主制御部、少なくとも二つの前記第一スレーブ及び少なくとも二つの前記第二スレーブが連結された第四経路の中一つの経路を通信網として用いる段階を含む。

本発明により、経路を選択できる２ポートイーサネット通信モジュールを用いた適応性の多重リングネットワークシステムを提供できる。

産業用イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ;登録商標）を用いたネットワーク制御システムを示した図である。 二重化されたＰＬＣを利用したネットワーク制御システムを示したブロックダイヤグラムである。 配線及びスイッチ装備を利用して二重化された構成を有するネットワークシステムの一実施形態を示した図である。 配線及びスイッチ装備を利用して二重化された構成を有するネットワークシステムの他の実施形態を示した図である。 スイッチ装備なしで二重化されたリングネットワークシステムの一実施形態を示した図である。 スイッチ装備なしで二重化されたリングネットワークシステムの他の実施形態を示した図である。 本発明の一実施形態に係る多重リングネットワークシステムを示した図である。 正常状態における二重リング形状のネットワークシステムを示した図である。 図８に示されたシステムのルーティングテーブル（Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｔａｂｌｅ）を示した図である。 図８に示された主ネットワークにおいて一つのネットワーク欠陥が発生した場合を示した図である。 図１０におけるルーティングテーブルを示した図である。 図８の主ネットワークにおいて二つの欠陥が発生した場合を示した図である。 図１２におけるルーティングテーブルを示した図である。 図１２に示された主ネットワークにおいて二つの欠陥が生じた後に副ネットワークで一つのネットワーク欠陥が発生した場合を示した図である。 図１４におけるルーティングテーブルを示した図である。 図１２において主ネットワークで二つの欠陥が生じた後に副ネットワークで二つの欠陥が発生した場合を示した図である。 図１６におけるライティングテーブルを示した図である。 副ネットワークで主ネットワークの情報を確認して、副ネットワークの断絶した部分を補完できる経路の有無を確認して適用することを示した図である。 迂回経路を設定する過程を示したフローチャートである。 図１８におけるルーティングテーブルを示した図である。

本発明は多様な変更を加えることができ、多様な実施形態を有するが、特定実施形態を図面に例示して詳細に説明する。

しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を有するものと理解しなければならない。

第一、第二等の序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために用いられるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。

前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的にだけ用いられる。例えば、本発明の権利範囲からずれない限り第二構成要素は第一構成要素に命名でき、同様に第一構成要素も第二構成要素に命名できる。

ある構成要素が他の構成要素と「連結されている」あるいは「接続されている」という時には、他の構成要素と直接的に連結されるか、または接続されてもよいが、その中間にその他の構成要素が存在してもよい。それに対して、ある構成要素が他の構成要素と「直接連結されている」あるいは「直接接続されている」という時には、その中間にその他の構成要素が存在しないことを理解しなければならない。

本願において用いられる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられたものであり、本発明を限定する意図はない。単数の表現は文脈上明らかに異なる意味でない限り、複数の表現を含む。

本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせ等の存在または付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。

また、本出願の添付図は、説明の便宜のため拡大または縮小して示したものと理解しなければならない。

これから本発明について図を参照して詳細に説明し、図面符号に関わらず同一または対応する構成要素は、同じ参照番号を与え、これに関する重複説明は省略する。本発明は、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）基盤に増設ベースを制御する増設ドライバーモジュールの二重化とケーブル二重化を利用した二重化されたＰＬＣ増設システムに関する。

特に、本発明は、二重化ＰＬＣシステムに関連した発明として既存の二重化ＰＬＣシステムが有した増設ベース管理モジュールの単独動作に対する二重化方法に関する。

特に、ＣＰＵと電源部を二重化して、一側で問題が生じた場合、他側に切り換えてシステムを停止せずに動作させて、システムの可用性が増大するようにしたものである。

二重化を増設システム側に集中する場合、増設ベースを司るするモジュールは、単独で動作するため、増設管理モジュールが問題が生じたら該当ベースと装着されたモジュールは停止するようになる。しかし、二重化システム構造上全体システムは、停止せずに該当ベースだけ動作しない。仮に問題が生じたベースが全体システムに影響を与えないならば問題にならないが、万一重要な部分を司るものである場合は、最終的にはシステムを停止して交換しなければならない。

従って、増設を司るモジュールが二重に構成されると、一つのモジュールから問題が生じても待機している他のモジュールに切り換えてシステム遅延等せずに持続的にシステムを動作させる。従って、不要なシステム停止や経済的損失も防ぐことができる。

工場自動化の持続的な増加によるＰＬＣの活用範囲の拡大に伴って様々な分野でＰＬＣを用いている。その中でシステムを停止させずに持続的に使わなければならないプラント等には二重化システムが用いられている。二重化システムは、メイン（ｍａｉｎ）に動作しているマスターシステムと、メインシステムの問題が生じた時、システムの停止なしで動作するように待機するスタンバイシステムで構成されている。二重化システムは、ＣＰＵと電源部だけを二重化するのが一般的であるが、この場合、増設ベースには二重化されていないため、増設ベースで問題が生じた時に該当ベースの動作が止まる結果を招く。

本発明は、リング形状のネットワークで構成されたシステムにおいてネットワークの多重障害時に迂回リング経路を生成する方法に関するもので、可用性をより一層広げようとする。

図１は、産業用イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）を用いたネットワーク制御システムを示した図である。

図１を参照すると、産業用イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）が台頭してから現れたネットワーク制御システムは、各制御単位をイーサネットを介して制御する。制御単位が１:１ではないため、スイッチ（Ｓｗｉｔｃｈ）装備を用いて各制御単位が連結されなければならない。従って、この場合には制御単位以外にスイッチ（Ｓｗｉｔｃｈ）装備が追加に必要となり、スイッチで全ての配線が連結されるため、スイッチ装備障害時に全体制御が不可能となる。

図２は、二重化されたＰＬＣを利用したネットワーク制御システムを示したブロックダイヤグラムである。本明細書ではＰＬＣシステムとネットワークシステムを同じ意味として用いる。

図２に示したように、ＰＬＣシステムは、第一メインベース１０、第二メインベース２０、第一増設ベース３０、第二増設ベース４０及び第三増設ベース５０を備える。ここでは、三つのベースがあることを示したが、場合によっては三つ以上の複数のベースが備えられてもよい。

第一メインベース１０は演算装置(図示せず)と電源部１１、１２を備え、第二メインベース２０も同様に演算装置(図示せず)と電源部２１、２２を備える。

第一増設ベース３０は、電源部３１、３２、第一増設ドライバーモジュール３３及び第一モジュール部３４を備える。第一モジュール部３４は、増設ベースに必要な機能を行う各モジュールが備えられる領域である。第一増設ドライバーモジュール３３は、第一データ送受信部３３Ａ及び第二データ送受信部３３Ｂを備える。第二増設ベース４０及び第三増設ベース５０も第一増設ベース３０と実質的に同じ構成を有する。

一般に、図１のように、一つのメインベースと複数の増設ベースを備え、全てのベースが互いに連結されたＰＬＣシステムを増設ベースＰＬＣシステムという。各ベースは、必要な機能を有する複数のモジュールを含む。

二重化されたシステムは、いずれか一つに故障が起きても演算を停止せずに必要な作業を継続できる。ＣＰＵ二重化、電源二重化、ベース二重化等多様な二重化ＰＬＣシステムが存在する。二つのメインベースに各々ＣＰＵを備え、一つのメインベース故障時に他のメインベースで演算を行い続けることが、メインベース二重化システムであり、二つの電源モジュールを使うことが電源二重化システムであり、二つのベースに同じモジュールを取り付けて、一つのベースに異常発生時に他のベースのＰＬＣで演算を行い続けることが、ベース二重化システムである。

仮にベースが電源部を二つ備え、これらを並列に連結すると、一つの電源部に異常が生じても他の一つの電源部によって電源供給が維持できるため、ベース動作が維持される。

図２には、スイッチ機能を通信モジュールに組み込んだ２ポートイーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）を用いて制御する方式を示した。スイッチ（Ｓｗｉｔｃｈ）を用いないため、安全性が増しており、装備及び配線費用も減らせる構成であり、最近産業現場によく見かけるシステムである。リング形状であるため、ネットワークが二重化されて、ある一つのネットワークに障害が発生しても、迂回経路を介して正常な制御が可能である。

図３は、配線及びスイッチ装備を利用して二重化された構成を有するネットワークシステムの一実施形態を示した図である。

図４は、配線及びスイッチ装備を利用して二重化された構成を有するネットワークシステムの他の実施形態を示した図である。

図３と図４に示したシステムは、図１に示したシステムを改良したもので、スイッチ装備、通信モジュール追加設置及び配線費用増加等の設備費用の増加にもかかわらず、可用性を増大させるための運用システムである。

図５は、スイッチ装備なしで二重化されたリングネットワークシステムの一実施形態を示した図である。

図６はスイッチ装備なしで二重化されたリングネットワークシステムの他の実施形態を示した図である。

図５を参照すると、ＰＬＣシステムは、第一メインベース１００、第二メインベース２００、第一増設ベース３００、第二増設ベース４００及び第三増設ベース５００を備える。

第一メインベース１００は、演算装置(図示せず)と電源部１１０、１２０を備え、第二メインベース２００も同様に演算装置(図示せず)と電源部２１０、２２０を備える。

メインベースは、二重化のために第一メインベース１００であるマスター（Ｍａｓｔｅｒ）ベースと、第二メインベース２００であるスタンバイ（Ｓｔａｎｄｂｙ）ベースの二つで構成され、この二つのメインベース１００、２００は、二重化用ケーブル(Ｃ１０)でデータを共有する。二つのメインベース１００、２００は、電源、二重化用ＣＰＵモジュール、通信及びＩ／Ｏモジュール等を各々要し、二つのメインベースのモジュールは同様に構成される。また、電源二重化のために二つのメインベース１００、２００には、モジュールからなった二つの電源部１１０及び１２０、２１０及び２２０が取り付けられる。そして、前記第一、第二、第三増設ベース３００、４００、５００との連結のために、メインベース１００、２００に備えられるＣＰＵモジュール(図示せず)は、増設ベース連結用イーサネットポートを備えている。

第一増設ベース３００は、電源部３１０、３２０、第一増設ドライバーモジュール３３０、第二増設ドライバーモジュール３４０及びモジュール部３５０を備える。第一増設ドライバーモジュール３３０は、第一データ送受信部３３０Ａ及び第二データ送受信部３３０Ｂを備える。第二増設ドライバーモジュール３４０は、第三データ送受信部３４０Ａ及び第四データ送受信部３４０Ｂを備える。第二増設ベース４００と第三増設ベース５００も第一増設ベース３００と実質的に同一構成を有する。モジュール部３５０は、ベースに複数のモジュールを備える。第二増設ベース４００及び第三増設ベース５００は、第一増設ベース３００と同一構造を有するため、詳しい説明は省略する。

三つの増設ベース３００、４００、５００は、各々電源モジュール、増設ベース制御用増設ドライブモジュール(例えば、３３０、３４０)、通信及びＩ／Ｏモジュール等を備える。増設ドライブモジュール３３０は、メインベース１００とデータを送受信するためのデータ送受信部３００Ａであるイーサネットポートと他の増設ベースへデータを送るためのデータ送受信部３００Ｂであるイーサネットポートがある。ケーブル(Ｃ１１〜Ｃ１４)は、三つの増設ベース３００、４００、５００の第一増設ドライバーモジュールら３３０、４３０、５３０と第一メインベース１００を連結し、ケーブル(Ｃ１５〜Ｃ１８)は、各増設ベースの第二増設ドライバーモジュール３４０、４４０、５４０と第二メインベース２００を連結するためのものである。

以上のように、本実施形態の特徴は、各増設ベースに増設ドライバーモジュールが二つずつ備えられている。

第一増設ベース３００には第一増設ドライバーモジュール３３０と第二増設ドライバーモジュール３４０が備えられる。増設ドライバーモジュールは、ベースにある各モジュールの動作を制御する機能とイーサネット通信を行うための機能を有する。増設ドライブモジュールの二重化を可能にするために、二つの増設ドライブモジュールは、互いのデータを一定周期毎に共有しかつ、同一データを有するようになる。

図５に示したＰＬＣシステムは、実質的に第一メインベース１００と第一増設ベース３００の第一増設ドライバーモジュール３３０と第二増設ベース４００の第一増設ドライバーモジュール４３０と第三増設ベース５００の第一増設ドライバーモジュール５３０を含む第一システムと、第二メインベース２００と第一増設ベース３００の第二増設ドライバーモジュール３４０と第二増設ベース４００の第二増設ドライバーモジュール４４０と第三増設ベース５００の第二増設ドライバーモジュール５４０を含む第二システムを備えている。

マスターベースである第一メインベース１００に備えられるＣＰＵモジュールが、実際演算を行い、スタンバイベースである第二メインベース２００に備えられるＣＰＵモジュールは、第一メインベース１００のＣＰＵモジュールが有するデータを同様に保有しているが、実際演算を行わない。スタンバイベースである第二メインベース２００は、マスターベースである第一メインベース１００のＣＰＵモジュールが故障や異常動作時に自分がマスターベースに切り換えられ演算を行う。

第一メインベースのＣＰＵモジュールは、各増設ベースに備えられた増設ドライブモジュールに命令してデータを受信する。各々の増設ドライブモジュールは、ＣＰＵモジュールから受信した命令を増設ベースに存在する通信及びＩ／Ｏモジュールに伝達し、通信及びＩ／Ｏモジュールからデータを受信してＣＰＵモジュールに伝達する。

図５のように、増設ベースの増設ドライブモジュールを二つずつ取り付けて二重化増設ドライブモジュールＰＬＣシステムを構成すると、一つの増設ドライブモジュールに異常が生じても他の増設ドライブモジュールを使ってシステムの動作を中断することなく連続的に実行する。また、増設ドライブモジュールの二重化は、増設ケーブルの二重化を実現可能にする。

図５の一側増設ケーブル(Ｃ１４)と他側増設ケーブル(Ｃ１８)を利用して、各々第一メインベースシステムのための増設リングネットワークと第二メインベースシステムのための増設リングネットワークで二通りのリン形状増設ネットワークシステム構築が可能になる。これは、結果的にＣＰＵを二つ備えるメインベース二重化だけでなく、増設ベースのネットワーク二重化が可能になり、二重化増設ＰＬＣシステムの信頼性をより強固にする。

本実施形態に係る増設ＰＬＣシステムのメインベースと増設ベースは、全て電源二重化のために二つ以上の電源モジュールを取り付けている。これにより一つの電源モジュールに異常発生時に他の電源モジュールが機能を行える。

図５と図６に示したシステムは、図２に示したシステムの構成を改良したもので、スイッチを使わずに２ポートイーサネットモジュールを二つ用いて可用性を増加させたものである。スイッチを使わずに配線費用も削減すると共にスイッチ（Ｓｗｉｔｃｈ）を使ったシステムと同様の可用性を有する。制御対象に対する可用性は、二つのスイッチを使ったシステムと同様であるが、ネットワークケーブルに対する可用性は二つのスイッチを使ったシステムが多少高い。

図５のようにスイッチを使わずに二つの２ポートイーサネット通信モジュールを用いて構成する方法は、制御対象の側面から二つのスイッチ装備を使ったものと同様の可用性を有する。ここで可用性は制御対象の通信ポート数と考えることができる。

しかし、制御対象の側面でなく全体ネットワークに対する可用性は、スイッチ装備の通信ポート数が加わったスイッチ装備を二重化したシステム(図４)の方がより高い。従って、スイッチ装備を使わなかったシステムの場合、制御対象の側面から高い可用性を提供することはできるが、全体ネットワーク可用性はスイッチ装備を使ったシステムがより高くなる。ここで可用性は、システムのイーサネットポート数と考えることができる。

本発明は、スイッチ機能を含んだ２ポートイーサネット通信モジュールを使って構成した二重化リングネットワークシステムにおいて、ネットワークの多重障害時迂回リング経路を生成する方法に関し、システムの高可用性を提供することができる。

図７は、本発明の一実施形態に係る多重リングネットワークシステムを示した図である。

図７に示したように、本発明の一実施形態に係る多重リングネットワークシステムは、制御装備に設けられる二つの２ポートスイッチングイーサネット（Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）通信モジュールとネットワークケーブルで構成される。２ポートスイッチングイーサネット通信モジュールは、二重化リングネットワークシステムにおいて、ネットワーク多重障害発生時に連結可能な経路（ｐａｔｈ）を探して、リング形状を作って通信が可能にする。

図７に示した本発明に係る多重リングネットワークシステムは、下記で説明する四つの経路を含む。以下の説明で使われる経路（ｐａｔｈ）は、リング（ｒｉｎｇ）形状の閉回路（ｃｌｏｓｅｄ−ｌｏｏｐ）と同じ意味である。

第一経路は、第一主制御部７１０及び複数の第一スレーブ７３１、７４１、７５１、７６１、７７１が連結される。

第二経路は、第二主制御部７２０及び複数の第二スレーブ７３２、７４２、７５２、７６２、７７２が連結される。

第三経路は、第一主制御部７１０、少なくとも二つの第一スレーブ及び少なくとも二つの第二スレーブが連結される。

第四経路は、第二主制御部７２０、少なくとも二つの第一スレーブ及び少なくとも二つの第二スレーブが連結される。

一般には第一経路を使って通信を行う。仮に第一経路に問題が生じた場合には、第二経路を使えば良い。

しかし、第二経路にも問題が生じる場合、従来にはシステム通信が不可能であった。本発明ではこのような場合を備えて、第三経路及び第四経路が形成可能にした。

本発明の場合、図７に示したように、第一経路及び第二経路共に欠陥が発生したため、その自体では使えない。しかし、第一経路及び第二経路の中欠陥が発生した部分を除いた迂回経路、つまり第三経路または第四経路が形成可能な場合には、システムを中止することなく継続して稼動できる。

図７を参照すると、第二主制御部７２０、少なくとも二つの第一スレーブ７４１、７５１、７６１及び第二スレーブ７３２、７４２、７６２、７７２で形成される第四経路は使用できるため、システム稼動を維持することができる。

図７に示したネットワークシステムは、増設ベースに欠陥が生じて連結が切れた時に、連結が切れたネットワークを復旧してシステムを停止することなく運転し続けられるようになり、またリング形状を構成して続けて運転する時に一つのネットワーク障害が生じても続けて運転ができるようにする。

図７を参照すると、図示されたネットワークシステムは、増設ベースに欠陥が生じて連結が切れた時に、各増設ベースの第一増設ドライバーモジュールで構成される第一システムと各増設ベースの第二増設ドライバーモジュールで構成される第二システムとの間の連結が可能な場合には、これを連結させてリング形状を構成することによってシステム運営を維持できるようにする。即ち、図７に示したシステムは、増設ベースに２ポートスイッチングイーサネット通信モジュールがある点が本発明の核心アイディアである。

以下では本発明に係る多重リングネットワークシステムの動作について説明する。

第一に、本発明に係る多重リングネットワークシステムは、産業用イーサネットがデュアルリングネットワークシステムであると仮定する。前記のデュアルリングネットワーク構造は、一つのネットワーク欠陥（ｆａｕｌｔ）に対して迂回経路を提供するリダンダント（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ）ネットワークであり、ネットワークの欠陥発生時に隣接通信モジュールまたはマスター通信モジュールで欠陥の有無を確認してこれに応じて迂回経路にデータを送る。

第二に、本発明は、各制御対象毎に二つの通信モジュールが取り付けられており、制御する二つの通信モジュールが存在するシステムで構成される。

第三に、各制御対象に設けられた通信モジュールは、自分と連結された通信モジュールに対してネットワーク情報を全て知っており、各通信モジュールがネットワーク情報を参照してルーティングテーブルを生成して最適の経路にデータを送信する。

第四に、各制御対象に設けられた通信モジュール間の連結が切れた場合、現在自分と連結された全てのネットワーク情報をアップデートし、ルーティングテーブルを修正する。

第五に、このネットワーク情報は、同じ制御対象に設けられた二つの通信モジュール間に連結されたチャンネルによって共有される。ＰＬＣでは、通信モジュールが取り付けられたベース信号ラインを連結チャンネルとして利用する。

第六に、制御する通信モジュールとの連結が切れた場合のように、ネットワークで正常に通信を行ううち通信を持続できない障害が発生すると、相手側通信モジュールのネットワーク情報を参照して、現在自分を制御する通信モジュールとの連結を確認し、ルーティングテーブルを再設定して連結可能なリング形状のネットワークを構成する。

ネットワークシステムが、ルーティングテーブルを再設定する一連の過程については図８乃至図２０を参照して以下で説明する。

以下の説明で使われるネットワークシステムの設定状態と略語は次の通りである。

先ず、ＳｌａｖｅＮ＿ＡとＳｌａｖｅＮ＿Ｂの局番は、最大局番のオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）を加えて設定し、発明の理解のために６４のオフセットを仮定する。

Ｍａｎａｇｅｒ＿ＡとＭａｎａｇｅｒ＿Ｂは、スレーブの局番で設定できない番号に設定し、前記の例では１２８と１９２番号に設定する。

ホップカウント（Ｈｏｐ ｃｏｕｎｔ）は、ネットワーク上のノード距離を表す。

ｐ０とｐ１は、各モジュールに設けられているイーサネットポートを意味し、各々下位ポート及び上位ポートを表す。

ＬＮＭ（Ｌｉｎｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｒ）は、トポロジー（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）がライン形状時の両端のノード局番を表す。

ＲＮＭＰとＲＮＭＳは、リングネットワークマネジャー（Ｒｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｒ）でリングトポロジー上でパケット送信時、パケットが無限リレーされ暴走しないようにする役割を果たす。ＲＮＭＰはＲＮＭＳ方向にパケットを伝達せず、ＲＮＭＳはＲＮＭＰ方向にパケットを伝達しなくなる。

図８は、正常状態における二重リング形状のネットワークシステムを示した図である。

図８を参照すると、正常状態における二重リング形状ネットワークは、左側の主ネットワーク（ｍａｉｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）と右側の副ネットワーク（ｓｕｂ ｎｅｔｗｏｒｋ）で構成され、主ネットワークに制御情報を送ってシステムを運用する。

図９は、図８に示したシステムのルーティングテーブル（Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｔａｂｌｅ）を示した図である。

図９に記載された主ネットワークルーティングテーブルの数字を参考すると、ルーティングテーブルは、ホップカウント（Ｈｏｐ ｃｏｕｎｔ）及びリングマネジャー（Ｒｉｎｇ Ｍａｎａｇｅｒ）の構成によって、Ｍａｎａｇｅｒ＿ＡはＳｌａｖｅ１＿Ａ、Ｓｌａｖｅ２＿Ａ及びＳｌａｖｅ３＿ＡにはＰ０ポートを介して、そしてＳｌａｖｅ４＿Ａ、Ｓｌａｖｅ５＿Ａ及びＳｌａｖｅ６＿ＡにはＰ１ポートを介してデータを送るようになる。

図１０は、図８に示した主ネットワークにおいて一つのネットワーク欠陥が発生した場合を示した図である。

図１０を参照すると、主ネットワークにおいてＳｌａｖｅ１＿ＡとＳｌａｖｅ２＿Ａとの間に欠陥が発生した。この場合に全てのスレーブと通信が可能であるため、副ネットワークに切り換えられ運用されない。

図１１は、図１０におけるルーティングテーブルを示した図である。

図１１を参照すると、Ｍａｎａｇｅｒ＿ＡはＰ０ポートを介してＳｌａｖｅ１＿Ａに、Ｐ１ポートを介してＳｌａｖｅ２＿Ａ、Ｓｌａｖｅ３＿Ａ、Ｓｌａｖｅ４＿Ａ、Ｓｌａｖｅ５＿Ａ、Ｓｌａｖｅ６＿Ａに制御情報を各々伝達する。

図１２は、図８の主ネットワークにおいて二つの欠陥が発生した場合を示した図である。

図１２を参照すると、主ネットワークにおいてＳｌａｖｅ１＿ＡとＳｌａｖｅ２＿Ａとの間、及びＳｌａｖｅ４＿ＡとＳｌａｖｅ５＿Ａとの間に欠陥が発生した。この場合に主ネットワークで全てのＳｌａｖｅと通信が不可能であるため、副ネットワークに制御権が切り換えられて運用される。

図１３は、図１２におけるルーティングテーブルを示した図である。

図１３を参照すると、副ネットワークを使って制御情報が伝達され、図８における主ネットワークのような経路を介して情報が伝えられる。

図１４は、図１２に示した主ネットワークにおいて二つの欠陥が生じた後に副ネットワークにおいて一つのネットワーク欠陥が発生した場合を示した図である。

図１４を参照すると、副ネットワークのＳｌａｖｅ２＿Ｂ及びＳｌａｖｅ３＿Ｂとの間に欠陥が発生した。この場合、ライントポロジーに切り換り、副ネットワークで全てのＳｌａｖｅと連結されているため、制御可能である。

図１５は、図１４におけるルーティングテーブルを示した図である。

図１５を参照すると、Ｍａｎａｇｅｒ＿ＢはＰ０ポートを介してＳｌａｖｅ１＿Ｂ、Ｓｌａｖｅ２＿Ｂに、Ｐ１ポートを介してＳｌａｖｅ３＿Ｂ、Ｓｌａｖｅ４＿Ｂ、Ｓｌａｖｅ５＿Ｂ、Ｓｌａｖｅ６＿Ｂに制御情報を伝達してシステムが運用される。

図１６は、図１２において主ネットワークで二つの欠陥が生じた後に、副ネットワークにおいて二つの欠陥が発生した場合を示した図である。

図１７は、図１６におけるルーティングテーブルを示した図である。

この場合には、Ｍａｎａｇｅｒ＿Ｂと全てのＳｌａｖｅと連結されないため、制御が不可能となる。

図１８は、副ネットワークにおいて主ネットワークの情報を確認して、副ネットワークの断絶した部分を補完できる経路を有するか確認して適用することを示した図である。

図１８を参照すると、副ネットワークではＳｌａｖｅ２＿ＢからＳｌａｖｅ４＿Ｂの間のネットワークが断絶されたが、主ネットワークではＳｌａｖｅ２＿ＡとＳｌａｖｅ４＿Ａのネットワークが連結されているため、経路を再び生成して制御情報を伝達できるようになる。Ｓｌａｖｅ２＿Ｂの下位ポートとＳｌａｖｅ２＿Ａの上位ポートが連結され、Ｓｌａｖｅ４＿Ａの下位ポートとＳｌａｖｅ４＿Ｂの上位ポートが連結されて再構成される。

前述したように、本発明に係る多重経路ネットワークは、大きく四つの経路が使われ、以下の説明では四つの経路に関する選択方法について説明する。

図１９は、迂回経路を設定する過程を示したフローチャートである。

図１９を参照すると、現在使っている第一経路上の全てのスレーブ（Ｓｌａｖｅ）の連結状況を通して経路を変更するべきかを判断する(段階１９１０)。現在使用中の経路に問題がない場合(即ち、「ＹＥＳ」の場合)、経路を変更せずにそのまま使う。

現在使っている経路に問題が生じた場合(即ち、「Ｎｏ」の場合)、第二経路が使用可能かを判断する(段階１９２０)。

第二経路が使用可能な場合には、第二経路を新しい通信経路に選択して(即ち、反対側ネットワークに切り換えて)使う(段階１９３０)。

第二経路が使用可能ではない場合、例えば、第二経路上のスレーブの中少なくとも一つの連結が切れた場合には、第二経路の状態を分析して(即ち、反対側ネットワーク情報を収集して)(段階１９４０)、第三経路または第四経路の使用可能であるか否かを判断する(段階１９５０)。即ち、反対側ネットワークに切れたネットワークと連結される情報があるかを判断する。

前記判断で、第三経路または第四経路が使用可能な場合には、これらのうち一つの経路を使って通信を行う(段階１９７０)。即ち、ネットワーク情報組合せ経路を再設定する。

また、前記判断で、第三経路及び第四経路が使用不可能な場合には、システムの通信は当然中断される(段階１９６０)。

図２０は、図１８のルーティングテーブルを示した図である。

図２０を参照すると、切れた経路と反対側ネットワークの情報を比較して経路を再構成する。

前述したように、本実施形態に係るネットワークシステムは、二重リング形状で構成して、各スレーブ同士にデータを伝達する経路を備え、主ネットワークと副ネットワークが各々二つの欠陥が生じた場合においても、データが伝達される経路が確保される。従って、このような場合にも制御情報が全てのスレーブに伝達されるため、ネットワークシステムが正常に動作するようになる。従って、システムに対する信頼度を向上できる。

以上、代表的な実施形態を通して、本発明に関して詳細に説明したが、本発明に関する通常の知識を有する当業者なら、本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であり、このような修正、変更及び付加は、下記の特許請求範囲に属するものに理解しなければならない。従って、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限定されて定まってはならず、後述する特許請求範囲だけでなく、この特許請求範囲と均等物によって定まらなければならない。

１０、２０ メインベース
３０、４０、５０ 増設ベース
１１、１２，２１、２２、３１、３２ 電源部
３３ 第一増設ドライバーモジュール
３３Ａ、３３Ｂ データ送受信部
３４ 第一モジュール部

Claims (7)

1. 第一主制御部及び複数の第一スレーブを有するメインネットワークシステム、及び
   第二主制御部及び複数の第二スレーブを有するサブネットワークシステムを含み、
   前記各複数の第一スレーブ及び前記複数の第二スレーブは、２ポートイーサネット通信モジュールを含み、
   前記各複数の第一スレーブ、前記各複数の第二スレーブ及び前記第一スレーブと前記第二スレーブは、前記２ポートイーサネット通信モジュールを経由して選択的に連結されることを特徴とする、適応性の多重リングネットワークシステム。
2. 前記多重リングネットワークシステムは、前記２ポートイーサネット通信モジュールの連結状態により、
   前記第一主制御部及び前記複数の第一スレーブが連結された第一経路、
   前記第二主制御部及び前記複数の第二スレーブが連結された第二経路、
   前記第一主制御部、少なくとも二つの前記第一スレーブ及び少なくとも二つの前記第二スレーブが連結された第三経路、及び
   前記第二主制御部、少なくとも二つの前記第一スレーブ及び少なくとも二つの前記第二スレーブが連結された第四経路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の適応性の多重リングネットワークシステム。
3. 前記多重リングネットワークシステムは、
   前記第一経路または前記第二経路を優先的に使用して通信を行い、
   前記第一経路及び前記第二経路を使用できない場合、前記第三経路または前記第四経路を使用して通信を行うことを特徴とする、請求項２に記載の適応性の多重リングネットワークシステム。
4. 前記２ポートイーサネット通信モジュールは、自身と連結された他の通信モジュールに対してネットワーク情報を共有し、各通信モジュールがネットワーク情報を参照してルーティングテーブルを生成することを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の適応性の多重リングネットワークシステム。
5. 前記２ポートイーサネット通信モジュールは、通信モジュール間の連結が切れた場合、現在自身と連結された全てのネットワーク情報をアップデートして、ルーティングテーブルを修正することを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の適応性の多重リングネットワークシステム。
6. 第一主制御部及び複数の第一スレーブを含むメインネットワークシステム、及び
   第二主制御部及び複数の第二スレーブを含むサブネットワークシステムを含む多重リングネットワークシステムの迂回経路設定方法において、
   ａ）前記第一主制御部及び前記複数の第一スレーブが連結された第一経路の連結の可否を判断する段階、
   ｂ）前記第一経路の連結が切れたと判断される場合、前記第二主制御部及び前記複数の第二スレーブが連結された第二経路の使用の可否を判断する段階、
   ｃ）前記第二経路の連結が正常な場合には前記第二経路を通信網として用いる段階、及び
   ｄ）前記第二経路の連結が切れたと判断される場合、前記第一主制御部、少なくとも二つの前記第一スレーブ及び少なくとも二つの前記第二スレーブが連結した第三経路及び前記第二主制御部、少なくとも二つの前記第一スレーブ及び少なくとも二つの前記第二スレーブが連結した第四経路の中一つの経路を通信網として用いる段階を含むことを特徴とする、迂回経路設定方法。
7. 前記段階ａ）以前に２ポートイーサネット通信モジュールの連結状態により、前記第一主制御部及び前記複数の第一スレーブが連結された第一経路、前記第二主制御部及び前記複数の第二スレーブが連結された第二経路、前記第一主制御部、少なくとも二つの前記第一スレーブ及び少なくとも二つの前記第二スレーブが連結された第三経路、及び前記第二主制御部、少なくとも二つの前記第一スレーブ及び少なくとも二つの前記第二スレーブが連結された第四経路を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の迂回経路設定方法。