JP2016058011A - Control system and relay devices - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冗長化された制御システムおよびその中継装置に関する。 The present invention relates to a redundant control system and its relay device.
工場や各種プラント等の産業施設においては、各種操業を制御するために制御システムと呼ばれる通信システムが構築されることが多い。制御システムには、産業施設内に設置されたセンサからの監視データの収集やその収集結果に応じて電動機等の駆動制御を行う制御装置が含まれている。このような制御装置としては、DCS(Distributed Control System:分散型制御システム或いは分散型制御装置)やプログラマブルロジックコントローラ(以下、PLC)が用いられる。センサ等の監視対象装置や電動機等の制御対象装置からなる各種の機器(以下、IOスレーブ装置)は、IOネットワークと呼ばれるネットワーク(或いはシリアルバス)に接続される。制御装置は、中継装置(例えば、ゲートウェイ装置)等のネットワーク装置を介してIOネットワークに接続される。 In industrial facilities such as factories and various plants, a communication system called a control system is often constructed to control various operations. The control system includes a control device that collects monitoring data from sensors installed in an industrial facility and performs drive control of an electric motor or the like according to the collection result. As such a control device, a DCS (Distributed Control System) or a programmable logic controller (hereinafter, PLC) is used. Various devices (hereinafter referred to as IO slave devices) including monitoring target devices such as sensors and control target devices such as electric motors are connected to a network (or serial bus) called an IO network. The control device is connected to the IO network via a network device such as a relay device (for example, a gateway device).
この種の制御システムでは、制御システムの信頼性を維持するために、制御システムの冗長化、具体的には制御装置の二重化および監視データのデータ伝送経路の二重化が行われることが一般的である。制御装置の二重化とは、2台の制御装置を連携させたシステム構成を言う。データ伝送経路の二重化とは、例えばIOスレーブ装置から二重化された制御装置の一方へ至るデータ伝送経路と、他方へ至るデータ伝送経路とを各々別個に設けることを言う。また、制御装置の二重化とデータ伝送経路の二重化の行われた制御システムのことを冗長化制御システムと呼ぶ。この冗長化制御システムの代表例として、待機冗長制御システムと並列冗長制御システムが挙げられる。 In this type of control system, in order to maintain the reliability of the control system, it is common to make the control system redundant, specifically, the control device and the monitoring data transmission path. . Redundant control device refers to a system configuration in which two control devices are linked. Duplexing of data transmission paths means that, for example, a data transmission path from an IO slave device to one of the duplexed control devices and a data transmission path to the other are provided separately. A control system in which the control device is duplexed and the data transmission path is duplexed is called a redundant control system. Typical examples of this redundant control system include a standby redundant control system and a parallel redundant control system.
図12は、待機冗長制御システムの構成例を示す図である。この待機冗長制御システムは、産業施設内に設置されたIOスレーブ装置SS1〜SSn(nは2以上の整数、図12ではSS1のみを表示)の監視対象装置から出力される監視データを収集し、それら監視データに基づいて(或いは当該監視データと過去の演算結果に基づいて)IOスレーブ装置SS1〜SSnにおける制御対象装置の制御に用いる制御データを演算し、その演算結果である制御データを制御対象装置に供給する制御システムである。図12の待機冗長制御システムは、2台の制御装置15Aおよび15Bと、2台のネットワーク装置25Aおよび25Bと、IOネットワーク30Aおよび30Bと、IOスレーブ装置SS1〜SSnとを含んでいる。制御装置15Aには、ネットワーク装置25Aが接続されている。ネットワーク装置25Aには、IOネットワーク30Aを介して各IOスレーブ装置SS1〜SSnが接続されている。制御装置15A、ネットワーク装置25AおよびIOネットワーク30Aは、第1の制御系(以下、A系と呼ぶ)を構成している。制御装置15Bには、ネットワーク装置25Bが接続されている。ネットワーク装置25Bには、IOネットワーク30Bを介して各IOスレーブ装置SS1〜SSnが接続されている。制御装置15B、ネットワーク装置25BおよびIOネットワーク30Bは、第2の制御系(以下、B系と呼ぶ)を構成している。そして、制御装置15Aと制御装置15Bとは、等値化ケーブル40によって接続されている。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the standby redundancy control system. This standby redundant control system collects monitoring data output from monitoring target devices of IO slave devices SS1 to SSn (n is an integer of 2 or more, and only SS1 is shown in FIG. 12) installed in an industrial facility, Based on the monitoring data (or based on the monitoring data and past calculation results), control data used for controlling the control target device in the IO slave devices SS1 to SSn is calculated, and the control data which is the calculation result is controlled. A control system that supplies the apparatus. The standby redundant control system of FIG. 12 includes two
待機冗長制御システムでは、A系とB系のうちの一方が稼働系となり、他方が待機系となる。図12の例では、A系が稼働系となっており、B系が待機系となっている。稼働系の制御装置15Aは、ネットワーク装置25AとIOネットワーク30Aとを介して各IOスレーブ装置SS1〜SSnから監視データを収集し、制御データを求めるための演算を行う。また、稼働系の制御装置15Aは、演算結果である制御データをネットワーク装置25AとIOネットワーク30Aとを介して各IOスレーブ装置SS1〜SSnに送る。一方、待機系の制御装置15Bは、稼働系の制御装置15Aの停止に備える。
In the standby redundant control system, one of the A system and the B system is an active system, and the other is a standby system. In the example of FIG. 12, the A system is an active system and the B system is a standby system. The
待機冗長制御システムでは、稼働系の制御装置15Aは、各IOスレーブ装置SS1〜SSnから収集した監視データや当該制御装置15Aが生成した制御データを複製して等値化ケーブル40を介して待機系の制御装置15Bに送る。待機系の制御装置15Bは、等値化ケーブル40を介して送られてきた監視データおよび制御データで待機系の制御装置15Bが保持する監視データおよび制御データを等値化する。このような待機冗長制御システムは特許文献1や特許文献2に開示されている。
In the standby redundant control system, the
図13は、並列冗長制御システムの構成例を示す図である。図13の並列冗長制御システムは、図12の待機冗長制御システムと同様に産業施設内に敷設された制御システムである。図13の並列冗長制御システムでは、制御装置10A、ネットワーク装置20AおよびIOネットワーク30Aから構成される制御系(A系)と、制御装置10B、ネットワーク装置20BおよびIOネットワーク30Bから構成される制御系(B系)との両方が稼働系として動作する。A系の制御装置10Aは、図12の稼働系の制御装置15Aと同様に、ネットワーク装置20AおよびIOネットワーク30Aを介してIOスレーブ装置S1〜Sn(図13ではS1のみを表示)から監視データを収集する。B系の制御装置10Bは、A系の制御装置10Aと同様に、ネットワーク装置20BおよびIOネットワーク30Bを介してIOスレーブ装置S1〜Snから監視データを収集する。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a parallel redundant control system. The parallel redundant control system of FIG. 13 is a control system laid in an industrial facility in the same manner as the standby redundant control system of FIG. In the parallel redundant control system of FIG. 13, a control system (A system) composed of the
各制御装置10Aおよび10Bは、IOスレーブ装置S1〜Snから監視データを収集すると、当該監視データを複製し、複製した監視データを等値化ケーブル40を介してペア系の制御装置10Bおよび10Aに送る。なお、ペア系とは、A系に対するB系のことであり、B系に対するA系のことである。各制御装置10Aおよび10Bは、ネットワークを介して取得した監視データと等値化ケーブル40を介してペア系の制御装置から取得した監視データとが同一であるか否かを判定する。各制御装置10Aおよび10Bは、それらの監視データが同一である場合、当該監視データに基づいて制御データを算出する一方、それらの監視データが同一でない場合、当該監視データを破棄する。そして、各制御装置10Aおよび10Bは、各々が生成した制御データをIOスレーブ装置S1〜Snに送る。
When the
また、並列冗長制御システムでは、各IOスレーブ装置S1〜Snは、A系のIOネットワーク30Aを介して送られてきた制御データとB系のIOネットワーク30Bを介して送られてきた制御データとが同一であるか否かを判定する。各IOスレーブ装置S1〜Snは、それらの制御データが同一である場合、当該制御データを制御対象装置の制御に使用する一方、それらの制御データが同一でない場合、当該制御データを破棄する。
In the parallel redundant control system, each of the IO slave devices S1 to Sn has control data sent via the
ところで、既存の制御システムを更新(リプレイス)する際、更新費用を抑えるなどの理由から、制御システムの一部のみを更新することがある。例えば、並列冗長制御システムにおいて、IOネットワークおよびIOスレーブ装置はそのまま残し、制御装置およびネットワーク装置を新規の装置に取り換えるという具合である。この場合、新規の制御装置およびネットワーク装置として、並列冗長制御システムに適合した装置を導入する必要がある。これは、前述したように、各制御装置の動作および各IOスレーブ装置の動作が待機冗長制御システムと並列冗長制御システムとで異なるからである。 By the way, when an existing control system is updated (replaced), only a part of the control system may be updated for reasons such as suppressing update costs. For example, in a parallel redundant control system, the IO network and the IO slave device are left as they are, and the control device and the network device are replaced with new devices. In this case, it is necessary to introduce a device suitable for the parallel redundant control system as a new control device and network device. This is because, as described above, the operation of each control device and the operation of each IO slave device are different between the standby redundancy control system and the parallel redundancy control system.
しかしながら、例えば並列冗長制御システムに適合する制御装置は、待機冗長制御システムに適合する制御装置に比べ、市場に流通する量が減少しつつある。このため、既存の制御システムが並列冗長制御システムであった場合、IOスレーブ装置等を残しつつ制御装置等を新規の装置に取り換えることが困難になりつつある。また、これ以外にも、種々の理由により、既存のIOスレーブ装置に適合した制御装置やネットワーク装置を導入することが困難な場合がある。このように、現状は、制御装置とIOネットワークおよびIOスレーブ装置の両方を並列冗長制御システムに適合したものに統一し、あるいは制御装置とIOネットワークおよびIOスレーブ装置の両方を待機冗長制御システムに適合したものに統一することが困難になりつつある。 However, for example, the amount of the control device suitable for the parallel redundant control system is decreasing in the market compared to the control device suitable for the standby redundant control system. For this reason, when the existing control system is a parallel redundant control system, it is becoming difficult to replace the control device or the like with a new device while leaving the IO slave device or the like. In addition to this, it may be difficult to introduce a control device or a network device suitable for an existing IO slave device for various reasons. In this way, the current situation is that both the control device and the IO network and IO slave device are compatible with the parallel redundant control system, or both the control device and the IO network and IO slave device are compatible with the standby redundant control system. It is becoming difficult to unify them.
本発明は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、異種の冗長化制御システムに適合した制御装置とIOネットワークおよびIOスレーブ装置との組み合わせにより構成可能な冗長化制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems described above, and provides a redundant control system that can be configured by a combination of a control device suitable for different types of redundant control systems, an IO network, and an IO slave device. For the purpose.
上記課題を解決するために本発明の制御システムは、第1および第2のネットワークに各々接続された機器から監視データを収集し、当該監視データに基づいて制御を行う制御システムとして以下の構成の制御システムを提供する。この制御システムは、第1の制御装置と、第2の制御装置と、第1の制御装置と第1のネットワークに接続された第1の中継装置と、第2の制御装置と第2のネットワークに接続された第2の中継装置と、第1の中継装置と第2の中継装置の通信を仲介する中継装置間通信手段とを有している。この制御システムでは、第1の制御装置と第2の制御装置の一方が稼働系、他方が待機系となる。稼働系の制御装置は、収集した監視データに基づいて制御データを生成して自装置に接続された中継装置へ出力する。この制御システムでは、稼働系の制御装置に接続された中継装置は、稼働系の制御装置から受け取った制御データを、自装置に接続されたネットワークを介して制御対象装置へ転送するとともに、中継装置間通信手段を介して当該制御データを待機系の制御装置に接続された中継装置へ転送する。また、待機系の制御装置に接続された中継装置は、中継装置間通信手段を介して稼働系の制御装置に接続された中継装置から転送されてきた制御データを自装置に接続されたネットワークを介して制御対象装置へ転送する。
また、本発明は、このような制御システムを実現する中継装置(第1の中継装置および第2の中継装置)を提供する。
In order to solve the above problems, a control system according to the present invention collects monitoring data from devices connected to the first and second networks, and has the following configuration as a control system that performs control based on the monitoring data. Provide a control system. The control system includes a first control device, a second control device, a first control device, a first relay device connected to the first network, a second control device, and a second network. A second relay device connected to the first relay device, and inter-relay device communication means that mediates communication between the first relay device and the second relay device. In this control system, one of the first control device and the second control device is an active system, and the other is a standby system. The active control device generates control data based on the collected monitoring data and outputs the control data to the relay device connected to the own device. In this control system, the relay device connected to the active control device transfers the control data received from the active control device to the control target device via the network connected to the own device, and the relay device. The control data is transferred to the relay device connected to the standby control device via the intercommunication means. In addition, the relay device connected to the standby control device transmits the control data transferred from the relay device connected to the active control device via the inter-relay device communication means to the network connected to the own device. To the control target device.
The present invention also provides a relay device (a first relay device and a second relay device) that realizes such a control system.
本発明の制御システムでは、稼働系の制御装置から出力された制御データは、第1のネットワークを介して制御対象装置へ送られるとともに、第2のネットワークを介して制御対象装置へ送られる。すなわち、制御対象装置は、制御データを第1のネットワークと第2のネットワークの両方から取得することができる。このため、本発明の制御システムでは、並列冗長制御システムに適合した制御対象装置を適切に稼働させることができる。 In the control system of the present invention, the control data output from the active control device is sent to the control target device via the first network and is sent to the control target device via the second network. That is, the control target device can acquire control data from both the first network and the second network. For this reason, in the control system of this invention, the control object apparatus suitable for the parallel redundant control system can be operated appropriately.
従って、本発明によれば、冗長化制御システムにおける設備選択の自由度を上げることができる。具体的には、既存の冗長化制御システムの一部を維持しつつ、既存の冗長化制御システムとは異なる冗長化制御システムに適合する設備を適用することができる。例えば、既存の制御システムが並列冗長制御システムであった場合において、IOスレーブ装置として既存の並列冗長化システムに適合した設備を維持しつつ、制御装置を待機冗長制御システムに適合した新規の制御装置に取り換えることができる。 Therefore, according to the present invention, the degree of freedom of equipment selection in the redundant control system can be increased. Specifically, it is possible to apply equipment suitable for a redundant control system different from the existing redundant control system while maintaining a part of the existing redundant control system. For example, when the existing control system is a parallel redundancy control system, a new control device that is suitable for the standby redundancy control system while maintaining equipment suitable for the existing parallel redundancy system as an IO slave device Can be replaced.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
(A:第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態である制御システム1Aの構成例を示す図である。この制御システム1Aは、前掲図13に示したシステムと同様に、産業施設内に敷設された制御システムである。図1では図13におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図1と図13とを対比すれば明らかなように、制御システム1Aは、以下の3つの点が図13に示す従来の制御システム(従来の並列冗長制御システム)と異なる。第1に、制御装置10Aおよび10Bの代わりに制御装置100Aおよび100Bを有する点である。第2に、ネットワーク装置20Aおよび20Bの代わりにネットワーク装置200Aおよび200Bを有する点である。そして、第3に、ネットワーク装置200Aとネットワーク装置200Bが等値化ケーブル400により接続されている点である。なお、図13では、複数のIOスレーブ装置S1〜SnのうちのIOスレーブ装置S1のみを示していたが、図1では、複数のIOスレーブ装置S1〜Snを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(A: 1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
制御装置100A、ネットワーク装置200AおよびIOネットワーク30Aは、第1の制御系(A系)を構成しており、制御装置100B、ネットワーク装置200BおよびIOネットワーク30Bは、第2の制御系(B系)を構成している。制御システム1Aにおける制御装置100Aおよび制御装置100Bは、図12の制御装置15Aおよび15Bと同様に、待機冗長制御システムに適合した装置である。図1では、A系の制御装置100Aが稼働系となっており、B系の制御装置100Bが待機系となっている。このため、稼働系の制御装置100Aは、IOスレーブ装置S1〜Snから取得した監視データに基づいて制御データを生成すると、当該制御データを複製して等値化ケーブル40を介して待機系の制御装置100Bに送り、待機系の制御装置100Bでは制御データの等値化を行う。以後、稼働系の制御装置100AがIOスレーブ装置S1〜Snから収集する監視データのことをINデータと呼ぶ。
The
故障や保守メンテナンス等の原因によりA系が稼働系としての動作を継続するのが困難になると、A系は稼働系から待機系に切り替わり、B系は、待機系から稼働系に切り替わる。以後、B系の制御装置100Bは、稼働系の制御装置として動作し、IOスレーブ装置S1〜Snの制御を継続する。稼働系と待機系の切り替えは、等値化ケーブル40を介して制御装置100Aおよび100Bの各状態を示す状態データの通信を行うことにより実現される。以後、制御装置100Aおよび100Bを区別しない場合には、制御装置100と表記する。
When it becomes difficult for the A system to continue the operation as the active system due to a failure, maintenance, or the like, the A system is switched from the active system to the standby system, and the B system is switched from the standby system to the active system. Thereafter, the B-
制御システム1AにおけるIOネットワーク30Aおよび30BとIOスレーブ装置S1〜Snは、図13のそれと同様に、並列冗長制御システムに適合した設備である。すなわち、IOスレーブ装置S1〜Snは、IOネットワーク30Aを介して送られてくる制御データとIOネットワーク30Bを介して送られてくる制御データとが同一であるか否かを判定し、両者が一致した場合に、その一致した制御データを制御対象装置の制御に使用する。以後、IOネットワーク30Aおよび30Bを介してIOスレーブ装置S1〜Snに転送される制御データのことをOUTデータと呼ぶ。
The IO networks 30A and 30B and the IO slave devices S1 to Sn in the
ネットワーク装置200Aとネットワーク装置200Bの各々は本発明による中継装置の一実施形態である。ネットワーク装置200Aおよび200Bは、例えば、ゲートウェイ装置である。ネットワーク装置200Aおよび200Bは、待機冗長制御システムに適合する制御装置100と並列冗長制御システムに適合するIOスレーブ装置S1〜Snとの間においてINデータおよびOUTデータを中継する役割を果たす。以後、ネットワーク装置200Aおよび200Bを区別しない場合には、ネットワーク装置200と表記する。
Each of
本実施形態では、ネットワーク装置200についても稼動系と待機系の区別がある。より詳細に説明すると、ネットワーク装置200は、自身の接続先の制御装置100からの指示により、接続先の制御装置100が稼動系であれば、稼動系のネットワーク装置200として振る舞い、逆に接続先の制御装置100が待機系であれば、待機系のネットワーク装置200として振る舞う。図1では、ネットワーク装置200Aが稼働系となり、ネットワーク装置200Bが待機系となる。そして、制御装置100についての稼動系と待機系の切り替えが発生すると、ネットワーク装置200についても、その切り替えに従属して稼動系と待機系とが切り替えられる。
In the present embodiment, the
等値化ケーブル400は、ネットワーク装置200Aおよび200B間の通信を仲介する中継装置間通信手段の役割を果たす。本実施形態による制御システム1Aでは、等値化ケーブル400を利用してINデータ(監視データ)がペア系のネットワーク装置200のINデータ(監視データ)と同一であるか否かの判定をネットワーク装置200に行わせている。以下、本実施形態の特徴を顕著に示すネットワーク装置200を中心に詳細に説明する。
The
図2は、ネットワーク装置200の構成例を示す図である。図2に示すように、ネットワーク装置200は、制御部210、第1通信インタフェース(以下、インタフェースをI/Fと略記)部220、第2通信I/F部230、第3通信I/F部240、記憶部250、およびこれら構成要素間のデータ授受を仲介するバス260を含んでいる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
第1通信I/F部220、第2通信I/F部230および第3通信I/F部240の各々は、例えばNIC(Network Interface Card)である。第1通信I/F部220は通信バッファ222を含んでおり、第2通信I/F部230は通信バッファ232を含んでおり、第3通信I/F部240は通信バッファ242を含んでいる。通信バッファ222、232および242は、送受信するデータを一時的に蓄積する揮発性の記憶装置である。第1〜第3通信I/F部220〜240の役割は以下の通りである。
Each of the first communication I /
第1通信I/F部220はIOネットワークに接続されている。より詳細に説明すると、ネットワーク装置200Aの第1通信I/F部220はIOネットワーク30Aに接続されており、ネットワーク装置200Bの第1通信I/F部220はIOネットワーク30Bに接続されている。第1通信I/F部220は、接続先のIOネットワークから送信されてくるデータの受信、および接続先のIOネットワークへのデータの送出を行う。
The first communication I /
第2通信I/F部230は通信線を介して制御装置に接続されている。より詳細に説明すると、ネットワーク装置200Aの第2通信I/F部230は制御装置100Aに接続されており、ネットワーク装置200Bの第2通信I/F部230は制御装置100Bに接続されている。第2通信I/F部230は、その接続先の制御装置から送信されてくるデータの受信、および接続先の制御装置へのデータの送出を行う。
The second communication I /
第3通信I/F部240は等値化ケーブル400の接続されるポートを有しており、当該ポートには等値化ケーブル400が接続される。第3通信I/F部240は、等値化ケーブル400を介して他方の(ペア系の)ネットワーク装置200とINデータおよびOUTデータの送受信を行う。
The third communication I /
記憶部250は、図2に示すように揮発性記憶部252と不揮発性記憶部254とを有している。不揮発性記憶部254は例えばフラッシュROMである。不揮発性記憶部254には中継制御プログラム2542が予め格納されている。揮発性記憶部252は、例えばRAM(Random Access Memory)である。揮発性記憶部252は、中継制御プログラム2542を実行するためのワークエリアとして使用される。揮発性記憶部252の記憶領域には、IOデータ領域2522が含まれている。IOデータ領域2522は、制御装置100へ伝送するINデータを一時的に蓄積するINデータ領域と、IOネットワーク30Aおよび30Bに送出するOUTデータを一時的に蓄積するOUTデータ領域を含む記憶領域である。また、揮発性記憶部252は、自系INデータバッファ2524およびペア系INデータバッファ2526を含んでいる。自系INデータバッファ2524は、自ネットワーク装置200に接続されたIOネットワークを介してIOスレーブ装置S1〜Snから受信したINデータを一時的に蓄積するバッファである。ペア系INデータバッファ2526は、等値化ケーブル400を介してペア系のネットワーク装置200から受信したINデータを一時的に蓄積するバッファである。
As illustrated in FIG. 2, the
制御部210は、例えばCPU(中央演算装置)である。制御部210は記憶部250(より正確には不揮発性記憶部254)に記憶されている中継制御プログラム2542を実行することにより、ネットワーク装置200の制御中枢として機能する。
The
制御部210は、ネットワーク装置200の電源(図示略)の投入或いはリセットを契機として不揮発性記憶部254から揮発性記憶部252へ中継制御プログラム2542を読み出し、その実行を開始する。中継制御プログラム2542は、サブルーチンとしてIOデータ管理処理部2542aを含む。制御部210がこのIOデータ管理処理部2542aを実行することによりIOデータ管理機能が実現される。このIOデータ管理機能には、INデータおよびOUTデータの中継機能などが含まれる。IOデータ管理処理部2542aの詳細については、動作例において詳述する。また、中継制御プログラム2542に従って動作する制御部210は、接続先の制御装置100の動作状態を監視し、その監視結果に応じて稼働/待機の切り替えを行うための稼働/待機フラグを設定する処理などを行う。
以上がネットワーク装置200の構成である。
The
The above is the configuration of the
次に、ネットワーク装置200を中心に本実施形態の制御システム1Aの動作例を説明する。なお、以下に説明する動作例では制御装置100Aおよびネットワーク装置200Aが稼働系であり、制御装置100Bおよびネットワーク装置200Bが待機系であるとする。図3は、制御システム1AにおけるINデータの流れを示すブロック図である。図3の矢印はINデータを示している。
Next, an operation example of the
IOスレーブ装置S1〜Snの各々は、入力信号(若しくはセンサ等の出力信号)をサンプリングしてIOネットワーク30Aへ送出するINデータ(監視データ)とIOネットワーク30Bへ送出するINデータ(監視データ)とを生成し、各々のINデータを当該IOネットワーク30Aおよび30Bへ送出する。IOスレーブ装置S1〜Snが送出するINデータには、当該INデータの送信先および送信元を示す情報(通信アドレスやノード番号)と当該INデータを一意に示す識別子等とを含むヘッダが付与されている。IOスレーブ装置S1〜Snの各々からIOネットワーク30Aへ送出されたINデータは、ネットワーク装置200Aへ伝送される。また、IOスレーブ装置S1〜Snの各々からIOネットワーク30Bへ送出されたINデータは、ネットワーク装置200Bへ伝送される。ネットワーク装置200Aに伝送されるINデータ(INデータAと呼ぶ)とネットワーク装置200Bに伝送されるINデータ(INデータBと呼ぶ)は、基本的には同一のデータであるが、各々をサンプリングする際のサンプリングタイミングのズレにより微妙に異なる場合がある。
Each of the IO slave devices S1 to Sn samples an input signal (or an output signal from a sensor or the like) and sends out IN data (monitoring data) to be sent to the
IOネットワークを介して送信されてくるINデータは、第1通信I/F部220の通信バッファ222に書き込まれる。具体的には、ネットワーク装置200Aの第1通信I/F部220の通信バッファ222には、INデータAが書き込まれ、ネットワーク装置200Bの第1通信I/F部220の通信バッファ222には、INデータBが書き込まれる。
The IN data transmitted via the IO network is written in the
ネットワーク装置200の制御部210は、第1通信I/F部220の通信バッファ222へのINデータの書き込み(換言すれば、接続先のIOネットワークからのINデータの受信)を契機としてIOデータ管理処理部2542aのうちのINデータに関するINデータ管理処理を実行する。図4は、このIOデータ管理処理部2542aのうちのINデータ管理処理の内容を示すフローチャートである。
The
まず、ネットワーク装置200の制御部210は、第1通信I/F220の通信バッファ222に書き込まれたINデータを読み出して自系INデータバッファ2524に書き込む(図4:ステップSA110)。本動作例では、A系のネットワーク装置200Aの自系INデータバッファ2524にINデータAが書き込まれ、B系のネットワーク装置200Bの自系INデータバッファ2524にINデータBが書き込まれる。
First, the
次に、制御部210は、自系INデータバッファ2524にINデータを保持しつつ、自系INデータバッファ2524のINデータを複製して第3通信I/F部240の通信バッファ242に書き込む。そして、制御部210は、第3通信I/F部240の通信バッファ242に書き込まれたINデータを等値化ケーブル400を介してペア系のネットワーク装置200に送信する(ステップSA120)。本動作例では、A系のネットワーク装置200Aの制御部210は、自装置が取得したINデータAを等値化ケーブル400を介してB系のネットワーク装置200Bに送信し、B系のネットワーク装置200Bの制御部210は、自装置が取得したINデータBを等値化ケーブル400を介してA系のネットワーク装置200Aに送信する。等値化ケーブル400を介して送信されたINデータは、ペア系のネットワーク装置200の第3通信I/F部240の通信バッファ242に書き込まれる。
Next, the
制御部210は、第3通信I/F部240の通信バッファ242へのペア系のINデータの書き込み(換言すれば、等値化ケーブル400を介したペア系のネットワーク装置200からのINデータの受信)を契機として後続の処理を行う。制御部210は、ペア系のネットワーク装置200からINデータを受信すると、第3通信I/F部240の通信バッファ242に書き込まれたペア系のINデータをペア系INデータバッファ2526に書き込む(ステップSA130)。本動作例では、A系のネットワーク装置200Aのペア系INデータバッファ2526にINデータBが書き込まれ、B系のネットワーク装置200Bのペア系INデータバッファ2526にINデータAが書き込まれる。
The
次に、制御部210は、自系INデータバッファ2524に書き込まれたINデータとペア系INデータバッファ2526に書き込まれたINデータとを比較して、それらのINデータが同一である否かを判定する(ステップSA140)。ステップSA140の判定結果が“Yes”である場合、制御部210は、揮発性記憶部252のIOデータ領域2522(より詳細には、IOデータ領域2522内のINデータ領域)に自系INデータバッファ2524内のINデータを書き込み(ステップSA150)、ステップSA160の処理に進む。すなわち、自系INデータバッファ2524のINデータとペア系INデータバッファ2526のINデータとが同一であった場合、制御部210は、INデータは正常なデータであるとして、当該INデータを制御装置100に出力可能にする。一方、ステップSA140の判定結果が“No”である場合、制御部210は、IOデータ領域2522へのINデータの書き込み(ステップSA150)は行わずにステップSA160の処理に進む。すなわち、自系INデータバッファ2524のINデータとペア系INデータバッファ2526のINデータとが同一でなかった場合、制御部210は、INデータ(より詳細には、自系INデータバッファ2524のINデータとペア系INデータバッファ2526のINデータのいずれか一方のINデータあるいはその両方のINデータ)は異常なデータであるとして当該INデータを破棄し、当該INデータを制御装置100に出力しないようにする。このように本実施形態では、等値化ケーブル400を介した通信により等値化されたINデータ(ステップSA140の判定結果が“Yes”となったINデータ)のみが制御装置100への出力対象としてIOデータ領域2522へ書き込まれる。
Next, the
次にステップSA160に進むと、制御部210は、自装置は稼働系であるか待機系であるか(換言すると、自装置が稼働系として動作しているか否か)を判定する。具体的には、制御部210は、揮発性記憶部252内の稼働/待機フラグを参照し、当該フラグの値が稼働系を示す値であれば、自装置は稼働系として動作していると判定する。ステップSA160の判定結果が“Yes(稼働系)”であれば、制御部210は、第2通信I/F部230を介してIOデータ領域2522内のINデータを制御装置100へ送信(ステップSA170)した後にIOデータ管理処理部2542aの処理を終了する(ステップSA180)。本動作例では、ネットワーク装置200Aの制御部210が実行するIOデータ管理処理部2542aでは、ステップSA160の判定結果は“Yes(稼働系)”となる。このため、ネットワーク装置200Aの制御部210は、IOデータ領域2522内のINデータを制御装置100Aへ送信する。
Next, when proceeding to step SA160, the
一方、ステップSA160の判定結果が“No(待機系)”であれば、制御部210は、INデータの出力(ステップSA170)を行わずに当該INデータをIOデータ領域2522内に保持したままIOデータ管理処理部2542aの処理を終了する(ステップSA180)。本動作例では、ネットワーク装置200Bの制御部210が実行するIOデータ管理処理部2542aでは、ステップSA160の判定結果は“No(待機系)”となる。このため、ネットワーク装置200Bの制御部210は、INデータを制御装置100Bへ送信しない。
On the other hand, if the determination result in step SA160 is “No (standby system)”, the
また、待機系のネットワーク装置200Bでは、正常なINデータをIOデータ領域2522内に保持している。そして、待機系のネットワーク装置200Bは、自装置が待機系から稼働系に切り替わった際に、IOデータ領域2522内のINデータを待機系から稼働系に切り替わった制御装置100Bに出力する。これにより、時間的に連続して収集されるINデータのデータ列が稼働/待機の切り替えの際に一時的に途切れるのを回避する。
以上が、IOデータ管理処理部2542aのうちのINデータ管理処理の内容である。
The
The above is the content of the IN data management processing in the IO data
次に、INデータ管理処理部2542aのうちのOUTデータに関するOUTデータ管理処理について説明する。図5は、制御システム1AにおけるOUTデータの流れを示すブロック図である。図5の矢印はOUTデータを示している。また、図6は、IOデータ管理処理部2542aのOUTデータ管理処理の内容を示すフローチャートである。
Next, OUT data management processing related to OUT data in the IN data
まず、ネットワーク装置200の制御部210は、自装置が稼働系であるか待機系であるか(換言すると、自装置が稼働系として動作しているか否か)を定期的に判定する(図6:ステップSB110)。このステップSB110は、図4のステップSA160と同様の処理である。本動作例では、ネットワーク装置200Aの制御部210が実行するIOデータ管理処理部2542aでは、ステップSB110の判定結果は“Yes(稼働系)”となり、ネットワーク装置200Bの制御部210が実行するIOデータ管理処理部2542aでは、ステップSB110の判定結果は“No(待機系)”となる。
First, the
ステップSB110の判定結果が“Yes(稼働系)”である状態において、第2通信I/F部230の通信バッファ232へのOUTデータの書き込み(換言すると、制御装置100からのOUTデータの受信)を契機として、制御部210は、ステップSB120以降の処理を行う。制御装置100からOUTデータを受信すると、制御部210は、揮発性記憶部252のIOデータ領域2522(より詳細には、IOデータ領域2522のOUTデータ領域)に第2通信I/F部230の通信バッファ232内のOUTデータを書き込む(ステップSB120)。本動作例では、A系のネットワーク装置200AのIOデータ領域2522にOUTデータが書き込まれる。
In a state where the determination result in step SB110 is “Yes (active system)”, writing of OUT data to the
ステップSB120の処理に後続して、制御部210は、IOデータ領域2522内のOUTデータを複製して第3通信I/F部240の通信バッファ242に書き込む。そして、制御部210は、第3通信I/F部240の通信バッファ242のOUTデータを等値化ケーブル400を介してペア系のネットワーク装置200に送信する(ステップSB130)。本動作例では、ネットワーク装置200Aの制御部210は、IOデータ領域2522内のOUTデータを複製してネットワーク装置200Bに送信する。
Subsequent to the process of step SB120, the
一方、ステップSB110の判定結果が“No(待機系)”である状態において、第3通信I/F部240の通信バッファ242へのOUTデータの書き込み(換言すると、等値化ケーブル400を介したOUTデータの受信)を契機として、制御部210は、ステップSB140以降の処理を行う。すなわち、ペア系のネットワーク装置200からOUTデータを受信すると、制御部210は、揮発性記憶部252のIOデータ領域2522(より詳細には、IOデータ領域2522のOUTデータ領域)に第3通信I/F部240の通信バッファ242のOUTデータを書き込む(ステップSB140)。本動作例では、ネットワーク装置200BのIOデータ領域2522にネットワーク装置200Aから送られてきたOUTデータが書き込まれる。
On the other hand, in a state where the determination result of step SB110 is “No (standby system)”, writing of OUT data to the
ステップSB130およびステップSB140に後続して、制御部210は、第1通信I/F部220の通信バッファ222にOUTデータを書き込む(ステップSB150)。より詳細には、稼働系のネットワーク装置(本動作例ではネットワーク装置200A)の制御部210は、揮発性記憶部252のIOデータ領域2522内のOUTデータを読み出して通信バッファ222に書き込む。待機系のネットワーク装置(本動作例ではネットワーク装置200B)の制御部210は、第3通信I/F240の通信バッファ242のOUTデータを読み出して通信バッファ222に書き込む。ステップSB150の後、制御部210は、IOデータ管理処理部2542aのOUTデータ管理処理を終了する(ステップSB160)。
Subsequent to step SB130 and step SB140,
第1通信I/F部220の通信バッファ222に書き込まれたOUTデータは、IOスレーブ装置S1〜SnからのOUTデータの読み出し処理に応じてIOネットワークを介して当該IOスレーブ装置S1〜Snに出力される。IOスレーブ装置S1〜Snは、A系のIOネットワーク30Aを介してA系のネットワーク装置200AからOUTデータ(OUTデータAと呼ぶ)を読み出すとともに、B系のIOネットワーク30Bを介してB系のネットワーク装置200BからOUTデータ(OUTデータBと呼ぶ)を読み出す。A系のネットワーク装置200Aから読み出したOUTデータAとB系のネットワーク装置200Bから読み出したOUTデータBは、基本的には同一のデータであるが、微妙に異なる場合がある。そのため、IOスレーブ装置S1〜Snは、A系のネットワーク装置200Aから読み出したOUTデータAとB系のネットワーク装置200Bから読み出したOUTデータBとが同一であるか否かを判定する。そして、それらが同一である場合にそのOUTデータを制御対象装置の制御に使用し、それらが同一でない場合にはそのOUTデータを破棄する。
以上が本実施形態の制御システム1Aの動作例である。
The OUT data written in the
The above is an operation example of the
このように、本実施形態の制御システム1Aにおいて、制御装置100Aおよび100Bは、待機冗長制御システムの制御装置として動作する。また、例えばA系が稼働系、B系が待機系である場合、稼働系の制御装置100Aが生成したOUTデータ(制御データ)は、ネットワーク装置200A、IOネットワーク30Aを介してIOスレーブ装置S1〜Snへ転送される一方、ネットワーク装置200A、等値化ケーブル400、ネットワーク装置200BおよびIOネットワーク30Bを介してIOスレーブ装置S1〜Snへ転送される。すなわち、IOスレーブ装置S1〜Snは、OUTデータをA系のIOネットワーク30AとB系のIOネットワーク30Bの両方から取得することができる。このため、制御システム1Aでは、並列冗長制御システムに適合したIOスレーブ装置S1〜Snを適切に稼働させることができる。
Thus, in the
このように本実施形態によれば、既存の制御システムが並列冗長制御システムであった場合において、IOスレーブ装置として既存の並列冗長制御システムに適合した設備を維持しつつ、制御装置を待機冗長制御システムに適合した新規の制御装置に取り換えることができる。また、本実施形態によれば、既存の制御システムが待機冗長制御システムであった場合において、既存の制御システムのうちの制御装置を維持しつつ、IOスレーブ装置を待機冗長システムに適合するIOスレーブ装置に取り換えることができる。すなわち、本実施形態のネットワーク装置を用いた冗長化制御システムによれば、既存の冗長化制御システムの一部を維持しつつ、既存の冗長化制御システムとは異なる冗長化制御システムに適合する設備を適用することができる。従って、本実施形態のネットワーク装置を用いた冗長化制御システムによれば、冗長化制御システムにおける設備選択の自由度を上げることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the existing control system is a parallel redundant control system, the standby redundancy control of the control device is performed while maintaining the equipment suitable for the existing parallel redundant control system as the IO slave device. It can be replaced with a new control device suitable for the system. Further, according to the present embodiment, when the existing control system is a standby redundant control system, the IO slave device is adapted to the standby redundant system while maintaining the control device of the existing control system. It can be replaced with a device. That is, according to the redundant control system using the network device of the present embodiment, the equipment suitable for the redundant control system different from the existing redundant control system while maintaining a part of the existing redundant control system. Can be applied. Therefore, according to the redundant control system using the network device of the present embodiment, the degree of freedom of equipment selection in the redundant control system can be increased.
また、図13に示す並列冗長制御システムでは、A系の監視データとB系の監視データとが同一であるか否かの判定を制御装置が行っていた。これに対して、本実施形態の制御システム1Aでは、A系およびB系の各ネットワーク装置200が、等値化ケーブル400を介してペア系のネットワーク装置200との間でINデータ(監視データ)の授受を行って、A系およびB系の監視データが同じか否かを判定し、A系とB系とで同じであると判定されたINデータ、すなわち、等値化されたINデータを稼働系のネットワーク装置200が稼働系の制御装置100に転送するようにした。このため、本実施形態の制御システム1Aでは、制御装置100は、ペア系の制御装置100との間で、等値化ケーブル40を介してINデータの等値化のための通信を行う必要がなく、また、A系のINデータとB系のINデータとが同一であるか否かの判定を行う必要もない。従って、本実施形態によれば、制御装置100の負担を軽減することができる。
In the parallel redundant control system shown in FIG. 13, the control device determines whether the A-system monitoring data and the B-system monitoring data are the same. On the other hand, in the
(B:第2実施形態)
図7および図8は、本発明の第2実施形態の制御システム1Bの構成例を示す図である。図7には、矢印によってINデータの流れが示されており、図8には、矢印によってOUTデータの流れが示されている。本実施形態による制御システム1Bは、制御装置100Aおよび100Bに代えて制御装置1000Aおよび1000Bを、ネットワーク装置200Aおよび200Bに代えてネットワーク装置2000Aおよび2000Bを有する点において第1実施形態による制御システム1Aと異なる。第1実施形態による制御システム1Aでは、稼働系として動作しているA系の制御装置100Aと同ネットワーク装置200Aとの間でINデータおよびOUTデータの送受信を行い、待機系であるB系の制御装置100Bと同ネットワーク装置200Bとの間ではINデータおよびOUTデータの送受信を行っていなかった。これに対して、本実施形態による制御システム1Bでは、稼働系として動作しているA系の制御装置1000Aと同ネットワーク装置2000Aとの間でINデータおよびOUTデータの送受信を行うとともに、待機系であるB系の制御装置1000Bと同ネットワーク装置2000Bとの間においてもINデータおよびOUTデータの送受信を行うものである。
(B: Second embodiment)
7 and 8 are diagrams illustrating a configuration example of a
ネットワーク装置2000Aおよび2000Bを区別しない場合には、ネットワーク装置2000と表記する。ネットワーク装置2000は、IOデータ管理処理部(上記第1実施形態におけるIOデータ管理処理部2542aに相当)の処理内容が第1実施形態のネットワーク装置200と異なる。
When the
制御装置1000Aおよび1000Bを区別しない場合には、制御装置1000と表記する。制御装置1000は、第1実施形態の制御装置100と同様の構成要素を含んでいる。図示は省略したが、制御装置1000は、通信線を介してネットワーク装置2000に接続される第1通信I/F部と、等値化ケーブル40を介して他の(ペア系の)制御装置1000に接続される第2通信I/F部とを含んでいる。ネットワーク装置2000に接続される第1通信I/F部は、通信バッファ122を含んでいる。ペア系の制御装置1000に接続される第2通信I/F部は、通信バッファ142を含んでいる。通信バッファ122および142は、送受信するデータを一時的に蓄積する揮発性の記憶装置である。また、制御装置1000は、INデータおよびOUTデータを一時的に蓄積するIOデータ領域1522を含む揮発性記憶部を有している。また、制御装置1000は、INデータおよびOUTデータに関する処理の内容が第1実施形態の制御装置100と異なる。
When the
次に、本実施形態の制御システム1Bの動作例を説明する。図9は、本実施形態によるネットワーク装置2000の制御部210が実行するIOデータ管理処理部のうちのINデータに関するINデータ管理処理の内容を示すフローチャートである。図9と第1実施形態の図4とを対比すると明らかなように、本実施形態のIOデータ管理処理部のINデータ管理処理は、自系が稼働系であるか待機系であるかの判定が削除されている点において第1実施形態のIOデータ管理処理部2542のINデータ管理処理と異なる。より詳細には、制御部210は、揮発性記憶部252のIOデータ領域2522(より詳細にはIOデータ領域2522のINデータ領域)にINデータを書き込んだ後(ステップSA150)、自装置が稼働系であるか待機系であるかに関わらず、IOデータ領域2522内のINデータを第2通信I/F部230を介して制御装置1000に送信する(ステップSA170)。本動作例では、ネットワーク装置2000AがINデータを制御装置1000Aに送信するとともに、ネットワーク装置2000BがINデータを制御装置1000Bに送信する(図7参照)。そして、制御装置1000は、通信バッファ122にINデータが書き込まれると(換言すると、INデータを受信すると)、通信バッファ122のINデータを読み出して揮発性記憶部のIOデータ領域1522(より詳細には、IOデータ領域1522のINデータ領域)に書き込む。
以上がINデータに関する動作である。
Next, an operation example of the
The above is the operation related to IN data.
次に、OUTデータに関する動作を説明する。従来の並列冗長制御システム(図13)と異なり、本実施形態による制御システム1Bでは、稼働系の制御装置1000のみが、収集したINデータに基づいてOUTデータを生成する。稼働系の制御装置1000は、このOUTデータを複製して、複製したOUTデータを等値化ケーブル40を介して待機系の制御装置1000に送信する。より詳細に説明する。制御装置1000は、自装置が稼働系である状態において、揮発性記憶部のIOデータ領域1522からOUTデータを読み出して複製し、複製したOUTデータを通信バッファ142に書き込む。後続して、制御装置1000は、通信バッファ142に書き込まれたOUTデータを等値化ケーブル40を介してペア系(待機系)のネットワーク装置2000に送信する。本動作例では、A系の制御装置1000AからB系の制御装置1000Bへ複製されたOUTデータが送信される。一方、制御装置1000は、自装置が待機系である状態において、通信バッファ142にOUTデータが書き込まれると(換言すると、稼働系の制御装置1000からOUTデータを受信すると)、揮発性記憶部のIOデータ領域1522(より詳細にはIOデータ領域1522のOUTデータ領域)に通信バッファ142のOUTデータを書き込む。
Next, operations related to OUT data will be described. Unlike the conventional parallel redundant control system (FIG. 13), in the
制御装置1000間でOUTデータを送受信した後、制御装置1000は、IOデータ領域1522内のOUTデータを読み出して通信バッファ122に書き込む。本動作例では、A系の制御装置1000Aの通信バッファ122にOUTデータ(OUTデータAと呼ぶ)が書き込まれるとともに、B系の制御装置1000Bの通信バッファ122にOUTデータ(OUTデータBと呼ぶ)が書き込まれる。そして、各制御装置100は、通信バッファ122内のOUTデータ(OUTデータAおよびOUTデータB)を各々に接続されたネットワーク装置2000に出力する。本動作例では、制御装置1000AがOUTデータAをネットワーク装置2000Aに出力するとともに、制御装置1000BがOUTデータBをネットワーク装置2000Bに出力する。
After transmitting / receiving OUT data between the control apparatuses 1000, the control apparatus 1000 reads out the OUT data in the
図10は、本実施形態によるネットワーク装置2000の制御部210が実行するIOデータ管理処理部のOUTデータ管理処理の内容を示すフローチャートである。第2通信I/F部230の通信バッファ232へのOUTデータの書き込み(換言すると、制御装置1000からのOUTデータの受信)を契機として、ネットワーク装置2000の制御部210は、ステップSD110以降の処理を行う。すなわち、本実施形態のネットワーク装置200では、自装置が稼働系であるか待機系であるかに関わらずステップSD110以降の処理を行う。より詳細には、制御部1000からOUTデータを受信すると、制御部210は、揮発性記憶部252のIOデータ領域2522(より詳細にはIOデータ領域2522のOUTデータ領域)に第2通信I/F230の通信バッファ232のOUTデータを書き込む(ステップSD110)。本動作例では、A系のネットワーク装置2000AのIOデータ領域2522にOUTデータAが書き込まれるとともに、B系のネットワーク装置2000BのIOデータ領域2522にOUTデータBが書き込まれる。
FIG. 10 is a flowchart showing the contents of the OUT data management processing of the IO data management processing unit executed by the
次に、制御部210は、IOデータ領域2522内からOUTデータを読み出して第1通信I/F部220の通信バッファ222に書き込み(ステップSD120)、OUTデータ管理処理を終了する(ステップSD130)。本動作例では、ネットワーク装置2000Aの第1通信I/F部220の通信バッファ222にOUTデータAが書き込まれるとともに、ネットワーク装置2000Bの第1通信I/F部220の通信バッファ222にOUTデータBが書き込まれる。そして、通信バッファ222に書き込まれたOUTデータ(OUTデータAおよびOUTデータB)は、第1実施形態と同様にしてIOスレーブ装置S1〜Snに出力される。
以上が本実施形態の制御システム1Bの動作例である。
Next, the
The above is an operation example of the
このように、本実施形態の制御システム1Bにおいても、例えばA系が稼働系、B系が待機系である場合、稼働系の制御装置1000Aが生成したOUTデータは、IOネットワーク30Aを介してIOスレーブ装置S1〜Snへ転送される一方、IOネットワーク30Bを介してIOスレーブ装置S1〜Snへ転送される。従って、本実施形態においても第1実施形態と同様の効果が得られる。
Thus, also in the
(C:変形)
以上本発明の第1および第2実施形態について説明したが、これら実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
(1)上記第1および第2実施形態の制御システムは、並列冗長制御システムに適合するIOスレーブ装置S1〜Snにネットワーク装置200および2000を介して待機冗長制御システムに適合する制御装置100および1000を組み合わせたものであった。しかし、待機冗長制御システムに適合するIOスレーブ装置にネットワーク装置を介して並列冗長制御システムに適合する制御装置を組み合わせても良い。図11は、この変形例(1)の制御システムの構成例を示すブロック図である。図11には、実線の矢印によりINデータの流れが示されており、破線の矢印によりOUTデータの流れが示されている。A系(稼働系)のネットワーク装置205Aは、INデータを取得すると、A系(稼働系)の制御装置105AにINデータを送るとともに、等値化ケーブル400を介してB系(待機系)のネットワーク装置205BにもINデータを送る。ネットワーク装置205Bは、等値化ケーブル400を介してINデータを取得すると、B系の制御装置105BにINデータを送る。各制御装置105Aおよび105Bは、制御装置間の等値化ケーブル40を介してペア系のINデータを取得し、自系のネットワーク装置から取得したINデータとペア系の制御装置から取得したINデータとが同一であるか否かを判定する。
(C: deformation)
Although the first and second embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the following modifications may be added to these embodiments.
(1) In the control systems of the first and second embodiments, the control devices 100 and 1000 adapted to the standby redundant control system via the
また、各ネットワーク装置205Aおよび205Bは、自装置に接続された制御装置からOUTデータを受け取ると、受け取ったOUTデータを自装置に保持するとともに、当該OUTデータを複製して等値化ケーブル400を介してペア系のネットワーク装置に送信する。各ネットワーク装置205Aおよび205Bは、ペア系のネットワーク装置からOUTデータを受信すると、自装置に保持したOUTデータと当該ペア系から送られてきたOUTデータとが一致しているか否かを判定する。各ネットワーク装置205Aおよび205Bは、その判定結果が一致している旨を示すものである場合には、IOデータ領域に当該OUTデータを書き込む一方、その判定結果が一致していない旨を示すものである場合には、IOデータ領域へのOUTデータの書き込みを行わない。そして、ネットワーク装置205Aおよび205Bのいずれか一方のネットワーク装置は、IOスレーブ装置SS1〜SSnからの読み出し処理によってIOデータ領域のOUTデータをIOスレーブ装置SS1〜SSnへ送信する。
Further, when each network device 205A and 205B receives OUT data from a control device connected to its own device, each of the network devices 205A and 205B holds the received OUT data in its own device and copies the OUT data to connect the
ネットワーク装置205Aおよび205Bがこのような動作を行うことで、待機冗長制御システムに適合するIOスレーブ装置と並列冗長制御システムに適合する制御装置とを含んだ制御システムを実現することができる。この変形例(1)の態様によれば、既存の制御システムが並列冗長制御システムであった場合において、既存の制御システムのうちの制御装置を維持しつつ、IOスレーブ装置を待機冗長制御システムに適合する新規のIOスレーブ装置に取り換えることができる。また、この変形例(1)の態様によれば、既存の制御システムが待機冗長制御システムであった場合において、IOスレーブ装置として既存の待機冗長制御システムに適合した設備を維持しつつ、制御装置を並列冗長制御システムに適合した新規の制御装置に取り換えることができる。 When the network devices 205A and 205B perform such an operation, it is possible to realize a control system including an IO slave device suitable for the standby redundant control system and a control device suitable for the parallel redundant control system. According to the aspect of the modification (1), when the existing control system is a parallel redundant control system, the IO slave device is made a standby redundant control system while maintaining the control device of the existing control system. It can be replaced with a compatible new IO slave device. Moreover, according to the aspect of this modification (1), when the existing control system is a standby redundant control system, the control device is maintained as an IO slave device while maintaining the equipment suitable for the existing standby redundant control system. Can be replaced with a new control device suitable for the parallel redundant control system.
(2)並列冗長制御システムに適合するIOスレーブ装置にネットワーク装置を介して並列冗長制御システムに適合する制御装置を組み合わせても良い。この態様は、ネットワーク装置が第2実施形態のネットワーク装置2000と同様の動作を行うことで実現することができる。 (2) A control device suitable for the parallel redundancy control system may be combined with an IO slave device suitable for the parallel redundancy control system via a network device. This aspect can be realized by the network device performing the same operation as the network device 2000 of the second embodiment.
(3)上記各実施形態では、IOスレーブ装置から収集した監視データを制御装置へ転送するゲートウェイ装置への本発明の適用例を説明した。しかし、本発明の適用対象はゲートウェイ装置に限定される訳ではなく、ルータやリピータ、スイッチングハブなどの他の種類の中継装置であっても良い。さらに、本発明の中継装置に接続されるネットワークはIOネットワークなどの制御系ネットワークやシリアルバスに限定される訳ではなく、TCPなどの汎用通信プロトコルにしたがったデータ通信を仲介する一般的な情報系ネットワークであっても良い。要は、監視データを収集し、当該監視データを使用した演算を実行する制御装置と、監視データを出力する機器に接続されたネットワークとに接続され、当該ネットワークを介して受信したデータを当該制御装置へ転送する中継装置であれば、本発明を適用可能である。 (3) In each of the above embodiments, the application example of the present invention to the gateway device that transfers the monitoring data collected from the IO slave device to the control device has been described. However, the application target of the present invention is not limited to the gateway device, and may be another type of relay device such as a router, a repeater, or a switching hub. Further, the network connected to the relay device of the present invention is not limited to a control network such as an IO network or a serial bus, but is a general information system that mediates data communication according to a general-purpose communication protocol such as TCP. It may be a network. In short, it is connected to a control device that collects monitoring data and executes operations using the monitoring data, and a network connected to a device that outputs the monitoring data, and controls the data received via the network. The present invention can be applied to any relay device that transfers data to the device.
(4)上記各実施形態の制御システムに含まれるネットワーク装置(中継装置)を単体で提供する(すなわち、製造・販売する)態様であっても良い。また、同ネットワーク装置と制御装置とを組み合わせて提供しても良いし、同ネットワーク装置とIOスレーブ装置やIOネットワークを構成するケーブルなどとを組み合わせて提供しても良い。既存の制御システムの一部のみを更新する態様では、ネットワーク装置と制御装置のみを更新する態様や、ネットワーク装置のみを更新する態様などが現実的だからである。 (4) A mode in which the network device (relay device) included in the control system of each of the above embodiments is provided alone (that is, manufactured and sold) may be employed. The network device and the control device may be provided in combination, or the network device may be provided in combination with an IO slave device, a cable constituting the IO network, or the like. This is because, in an aspect in which only a part of an existing control system is updated, an aspect in which only the network apparatus and the control apparatus are updated, an aspect in which only the network apparatus is updated, and the like are realistic.
(5)上記各実施形態では、本発明の特徴を顕著に示すIOデータ管理処理をソフトウェアにより実現した。しかし、IOデータ管理処理を実行する手段を電子回路で構成し上記各実施形態のネットワーク装置を構成しても良い。また、上記実施形態では中継装置間通信手段として等値化ケーブルを用いたが、無線LANインタフェースなどの無線通信手段を中継装置間通信手段として用いても良い。また、A系のネットワーク装置とB系のネットワーク装置とが1つの筐体に実装される場合には、両装置の接続されるバスを中継装置間通信手段として用いても良い。制御装置間通信手段についても同様である。 (5) In each of the above-described embodiments, the IO data management processing that clearly shows the features of the present invention is realized by software. However, the network device according to each of the above embodiments may be configured by configuring the means for executing the IO data management process with an electronic circuit. In the above embodiment, the equalization cable is used as the communication device between relay devices. However, a wireless communication device such as a wireless LAN interface may be used as the communication device between relay devices. Further, when the A-system network device and the B-system network device are mounted in a single housing, a bus connected to both devices may be used as the inter-relay device communication means. The same applies to the inter-control device communication means.
(6)上記各実施形態において、ネットワーク装置200は、自装置に接続された制御装置100が稼働系である場合のみ等値化されたINデータ(監視データ)を当該制御装置100に転送した。しかし、ネットワーク装置200は、自装置に接続された制御装置100が稼働系であるか待機系であるかに拘わらず、等値化されたINデータを当該制御装置100に転送するようにしてもよい。この場合、稼働系の制御装置100と待機系の制御装置100は、各々の接続先のネットワーク装置200から受け取ったINデータに基づいて制御データを生成する演算を実行し、演算結果である制御データを等値化ケーブル40を介してペア系の制御装置100に転送する。そして、稼働系の制御装置100と待機系の制御装置100は、自系において生成した制御データのうちペア系から受信した制御データと一致した制御データ(すなわち、等値化された制御データ)を制御対象装置への出力対象として保持する。そして、稼働系の制御装置100がこの出力対象である制御データを自装置に接続されたネットワーク装置200に転送するのである。この態様においても上記各実施形態と同様な効果が得られる。
(6) In each of the above embodiments, the
1A,1B…制御システム、100A,100B,1000A,1000B,105A,105B…制御装置、200A,200B,2000A,2000B,205A,205B…ネットワーク装置、210…制御部、220…第1通信I/F部、222,232,242…通信バッファ、230…第2通信I/F部、240…第3通信I/F部、250…記憶部、252…揮発性記憶部、2522…IOデータ領域、2524…自系INデータバッファ、2526…ペア系INデータバッファ、254…不揮発性記憶部、2542…中継制御プログラム、2542a…IOデータ管理処理部、260…バス、30A,30B…IOネットワーク、40,400…等値化ケーブル、S1〜Sn,SS1〜SSn…IOスレーブ装置。 1A, 1B ... control system, 100A, 100B, 1000A, 1000B, 105A, 105B ... control device, 200A, 200B, 2000A, 2000B, 205A, 205B ... network device, 210 ... control unit, 220 ... first communication I / F , 222, 232, 242 ... communication buffer, 230 ... second communication I / F unit, 240 ... third communication I / F unit, 250 ... storage unit, 252 ... volatile storage unit, 2522 ... IO data area, 2524 ... Own system IN data buffer, 2526 ... Pair system IN data buffer, 254 ... Nonvolatile storage unit, 2542 ... Relay control program, 2542a ... IO data management processing unit, 260 ... Bus, 30A, 30B ... IO network, 40, 400 ... Equalization cable, S1-Sn, SS1-SSn ... IO slave device.
Claims (7)
第1の制御装置と、
第2の制御装置と、
前記第1の制御装置と前記第1のネットワークに接続された第1の中継装置と、
前記第2の制御装置と前記第2のネットワークに接続された第2の中継装置と、
前記第1の中継装置と前記第2の中継装置の通信を仲介する中継装置間通信手段と、
を有し、
前記第1の制御装置と前記第2の制御装置の一方が稼働系、他方が待機系となり、
前記稼働系の制御装置は、収集した監視データに基づいて制御データを生成して自装置に接続された中継装置へ出力し、
前記稼働系の制御装置に接続された中継装置は、前記稼働系の制御装置から受け取った制御データを、自装置に接続されたネットワークを介して制御対象装置へ転送するとともに、前記中継装置間通信手段を介して当該制御データを前記待機系の制御装置に接続された中継装置へ転送し、
前記待機系の制御装置に接続された中継装置は、前記中継装置間通信手段を介して前記稼働系の制御装置に接続された中継装置から転送されてきた制御データを自装置に接続されたネットワークを介して制御対象装置へ転送する
ことを特徴とする制御システム。 In a control system that collects monitoring data from devices connected to the first and second networks and performs control based on the monitoring data,
A first control device;
A second control device;
A first relay device connected to the first control device and the first network;
A second relay device connected to the second control device and the second network;
Inter-relay device communication means for mediating communication between the first relay device and the second relay device;
Have
One of the first control device and the second control device is an active system, the other is a standby system,
The active control device generates control data based on the collected monitoring data and outputs it to the relay device connected to the own device,
The relay device connected to the active control device transfers the control data received from the active control device to the control target device via the network connected to the own device, and the inter-relay device communication. Transferring the control data to the relay device connected to the standby control device via the means,
The relay device connected to the standby control device is a network in which control data transferred from the relay device connected to the active control device via the inter-relay device communication means is connected to the own device. The control system is characterized in that it is transferred to the device to be controlled via.
前記第1および前記第2の中継装置のうちの少なくとも前記稼働系の制御装置に接続された中継装置は、前記出力対象として保持した監視データを、前記稼働系の制御装置へ出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の制御システム。 Each of the first and second relay devices transfers monitoring data collected via a network connected to the own device to the other relay device via the inter-relay device communication means, It is determined whether or not the monitoring data transferred from the other relay device via the inter-relay device communication means matches, and if both match, the monitoring data is held as an output target On the other hand, if the two do not match, the monitoring data is discarded,
A relay device connected to at least the active control device of the first and second relay devices outputs the monitoring data held as the output target to the active control device. The control system according to claim 1.
第1の制御装置と、
第2の制御装置と、
前記第1の制御装置と前記第1のネットワークに接続された第1の中継装置と、
前記第2の制御装置と前記第2のネットワークに接続された第2の中継装置と、
前記第1の制御装置と前記第2の制御装置の通信を仲介する制御装置間通信手段と、
を有し、
前記第1の制御装置と前記第2の制御装置の一方が稼働系、他方が待機系となり、
前記稼働系の制御装置は、収集した監視データに基づいて制御データを生成して自装置に接続された中継装置へ転送するとともに、前記制御装置間通信手段を介して当該制御データを前記待機系の制御装置へ転送し、
前記待機系の制御装置は、前記制御装置間通信手段を介して前記稼働系の制御装置から転送されてきた制御データを自装置に接続された中継装置へ転送し、
前記稼働系の制御装置に接続された中継装置と前記待機系の制御装置に接続された中継装置の各々は、自装置に接続された制御装置から転送されてきた制御データを、自装置に接続されたネットワークを介して制御対象装置へ転送する
ことを特徴とする制御システム。 In a control system that collects monitoring data from devices connected to the first and second networks and performs control based on the monitoring data,
A first control device;
A second control device;
A first relay device connected to the first control device and the first network;
A second relay device connected to the second control device and the second network;
Communication means between control devices that mediates communication between the first control device and the second control device;
Have
One of the first control device and the second control device is an active system, the other is a standby system,
The active control device generates control data based on the collected monitoring data, transfers the control data to a relay device connected to the own device, and transmits the control data to the standby system via the inter-control device communication means. To the control device
The standby control device transfers control data transferred from the active control device via the inter-control device communication means to a relay device connected to the own device,
Each of the relay device connected to the active control device and the relay device connected to the standby control device connects the control data transferred from the control device connected to the own device to the own device. The control system is characterized in that the data is transferred to the control target device via the network.
前記第1および前記第2の中継装置の各々は、自装置に接続されたネットワークを介して収集した監視データを前記中継装置間通信手段を介して他方の中継装置へ転送し、当該監視データと前記中継装置間通信手段を介して前記他方の中継装置から転送されてきた監視データとが一致しているか否かを判定し、両者が一致している場合には当該監視データを出力対象として保持する一方、両者が一致していない場合には当該監視データを破棄し、
前記第1および前記第2の中継装置のうちの少なくとも前記稼働系の制御装置に接続された中継装置は、前記出力対象として保持した監視データを、前記稼働系の制御装置へ出力する
ことを特徴とする請求項3に記載の制御システム。 A communication device between relay devices that mediates communication between the first relay device and the second relay device;
Each of the first and second relay devices transfers monitoring data collected via a network connected to the own device to the other relay device via the inter-relay device communication means, It is determined whether or not the monitoring data transferred from the other relay device via the inter-relay device communication means matches, and if both match, the monitoring data is held as an output target On the other hand, if the two do not match, the monitoring data is discarded,
A relay device connected to at least the active control device of the first and second relay devices outputs the monitoring data held as the output target to the active control device. The control system according to claim 3.
第1の制御装置と、
第2の制御装置と、
前記第1の制御装置と前記第1のネットワークに接続された第1の中継装置と、
前記第2の制御装置と前記第2のネットワークに接続された第2の中継装置と、
前記第1の中継装置と前記第2の中継装置の通信を仲介する中継装置間通信手段と、
を有し、
前記第1のネットワークと前記第2のネットワークの一方のネットワークに接続された中継装置は、自装置に接続されたネットワークを介して収集した監視データを、自装置に接続された制御装置へ転送するとともに、前記中継装置間通信手段を介して他方のネットワークに接続された中継装置へ転送し、
前記他方のネットワークに接続された中継装置は、前記中継装置間通信手段を介して前記一方のネットワークに接続された中継装置から転送されてきた監視データを自装置に接続された制御装置へ転送し、
前記第1および前記第2の制御装置の各々は、収集した監視データに基づいて制御データを生成して自装置に接続された中継装置へ転送し、
前記第1および前記第2の中継装置の各々は、自装置に接続された制御装置から受け取った制御データを前記中継装置間通信手段を介して他方の中継装置へ転送し、当該制御データと前記中継装置間通信手段を介して前記他方の中継装置から転送されてきた制御データとが一致しているか否かを判定し、両者が一致している場合には当該制御データを出力対象として保持する一方、両者が一致していない場合には当該制御データを破棄し、
前記第1の中継装置と前記第2の中継装置のいずれか一方の中継装置は、前記出力対象として保持した制御データを、自装置に接続されたネットワークを介して制御対象装置へ転送する
ことを特徴とする制御システム。 In a control system that collects monitoring data from devices connected to the first and second networks and performs control based on the monitoring data,
A first control device;
A second control device;
A first relay device connected to the first control device and the first network;
A second relay device connected to the second control device and the second network;
Inter-relay device communication means for mediating communication between the first relay device and the second relay device;
Have
The relay device connected to one of the first network and the second network transfers the monitoring data collected via the network connected to the own device to the control device connected to the own device. And forwarding to the relay device connected to the other network via the inter-relay device communication means,
The relay device connected to the other network transfers the monitoring data transferred from the relay device connected to the one network via the inter-relay device communication means to the control device connected to the own device. ,
Each of the first and second control devices generates control data based on the collected monitoring data and transfers it to a relay device connected to the own device,
Each of the first and second relay devices transfers control data received from a control device connected to the first device to the other relay device via the inter-relay device communication means, and the control data and the It is determined whether or not the control data transferred from the other relay device via the inter-relay device communication means matches, and if both match, the control data is held as an output target On the other hand, if the two do not match, discard the control data,
Either one of the first relay device and the second relay device transfers the control data held as the output target to the control target device via a network connected to the own device. Feature control system.
前記第1および第2の制御装置のうちの他方の制御装置に接続された他の中継装置と中継装置間通信手段を介して接続され、自装置に接続された制御装置から制御データを受け取った場合および前記中継装置間通信手段を介して前記他の中継装置から制御データを受け取った場合に、受け取った制御データを、自装置に接続されたネットワークを介して制御対象装置へ転送する処理を実行する制御部
を有することを特徴とする中継装置。 One of the first and second control devices is connected to one of the first and second networks to which the device for transmitting the monitoring data is connected, and one is the active system and the other is the standby system. A relay device that is connected to the control device and transfers the control data generated by the active control device based on the monitoring data to the control target device.
The relay device connected to the other relay device connected to the other control device of the first and second control devices via the communication device between the relay devices, and received control data from the control device connected to the own device And when the control data is received from the other relay device via the inter-relay device communication means, the received control data is transferred to the control target device via the network connected to the own device. A relay device comprising: a control unit that
自装置に接続されたネットワークを介して収集した監視データを前記中継装置間通信手段を介して前記他の中継装置へ転送し、当該監視データと前記中継装置間通信手段を介して前記他の中継装置から転送されてきた監視データとが一致しているか否かを判定し、両者が一致している場合には当該監視データを出力対象として保持する一方、両者が一致していない場合には当該監視データを破棄し、
少なくとも自装置に接続された制御装置が稼働系である場合、前記出力対象として保持した監視データを、自装置に接続された制御装置へ出力する処理を実行する
ことを特徴とする請求項6に記載の中継装置。 The controller is
The monitoring data collected via the network connected to the own device is transferred to the other relay device via the inter-relay device communication unit, and the other relay is transmitted via the monitoring data and the inter-relay device communication unit. It is determined whether or not the monitoring data transferred from the device matches, and if both match, the monitoring data is held as an output target, while if both do not match, the monitoring data Destroy monitoring data,
The processing for outputting the monitoring data held as the output target to the control device connected to the own device is executed when at least the control device connected to the own device is an active system. The relay device described.
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