JP2018156512A

JP2018156512A - 制御システム

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Publication number: JP2018156512A
Application number: JP2017054084A
Authority: JP
Inventors: 始小坂; Hajime Kosaka
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-10-04

Abstract

【課題】プログラマブルロジックコントローラを備えた制御システムの稼動状態のもとで既存の伝送路から新たな伝送路への切り替えを容易に行えると共に新たな伝送路への切り替え後のオプションモジュールの実装制限を回避する。【解決手段】制御システム１０において、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）１〜３のＣＰＵモジュール１１は切り替え部１１１，削除部１１２を実装する。切り替え部１１１は、旧伝送路１６，新伝送路１７のＩＦモジュール１２の実装が認識された状態で旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に割当てられていたデータエリアのデータを新伝送路１７のＩＦモジュール１２に割当てられたデータエリアに供して新伝送路１７のＩＦモジュール１２を起動させる。削除部１１２は、新伝送路１７のＩＦモジュール１２が起動すると旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に対するデータエリアの割当てを削除する。【選択図】図１

Description

本発明は冗長化されたプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ）を備えた制御システムの伝送路の切り替え技術に関する。

モジュール型のＰＬＣを備えた制御システムは、同一構成の優先系と待機系のＣＰＵモジュールを備えることによりＰＬＣの冗長化が図られている（特許文献１等）。この冗長化されたＰＬＣは伝送路を介して他の複数の冗長化されたＰＬＣとデータ通信可能に接続されている。さらに、この制御システムの一つのＰＬＣにはプログラミングアンドデバッグツール（以下、ＰＡＤＴ）が接続される。

従来の制御システムは、既存の伝送路（以下、旧伝送路）を他の伝送路（以下、新伝送路）に切り替える際、ＰＡＤＴを用いて例えば以下のＳ００１〜Ｓ０１０の手順で行われる。

Ｓ００１：新伝送路（オプション番号＃２）の通信インターフェースモジュール（以下、ＩＦモジュール＃２）が設定されたシステム設定プログラムを作成する。

Ｓ００２：ＩＦモジュール＃２の設定用オプションプログラムを作成する。

Ｓ００３：ＩＦモジュール＃２が送信する自局の表示データ、ステータスデータのアプリケーションのデータエリアを設定する。

Ｓ００４：ＩＦモジュール＃２が送信する他局の表示データ、ステータスデータのアプリケーションのデータエリアを設定する。

Ｓ００５：ＩＦモジュール＃２が送信する自局の制御指令データのアプリケーションのデータエリアを設定する。

Ｓ００６：ＩＦモジュール＃２の自局の表示データ、ステータスデータのデータが使用されるアプリケーションを作成する。

Ｓ００７：ＩＦモジュール＃２の他局の表示データ、ステータスデータのデータが使用されるアプリケーションを作成する。

Ｓ００８：ＩＦモジュール＃２の自局の制御指令データのデータがセットされるアプリケーションを作成する。

Ｓ００９：ＰＬＣ１の動作モードを停止状態に変更した後、ＩＦモジュール＃２が追加されたシステム設定プログラム、オプションプログラム及びアプリケーションプログラムをＰＬＣのＣＰＵモジュールに送信する。

Ｓ０１０：ＰＬＣの動作モードを稼動状態に変更する。

以上述べた切り替え後のＩＦモジュールのデータエリアは、図５（ｂ）に例示の新伝送路１７のＩＦモジュール（オプション番号♯２）データエリアのように、同図（ａ）に例示のオプション番号＃１の旧伝送路１６のＩＦモジュール＃１のデータエリアとは別のエリアに追加される。

特開２００９−９３３９２号公報

従来の伝送路の切り替え作業は、アプリケーションの変更作業が多くなることに加えて、アプリケーションのデータエリアも新伝送路用に新たに設定する必要があるので、新伝送路に切り替えられた制御システムはデータエリアの空きエリアが減少する。

また、旧伝送路から新伝送路に完全に切り替わった段階で旧伝送路のオプション番号を削除する過程は、アプリケーションの変更という新たな過程を生み出し、伝送路の切り替え作業工程が煩雑化するので、実際には行われない。そのため、オプション番号＃１は実際に使用されないが、システム上においては、オプションモジュールの実装数としてカウントされるので、新たに追加できるオプションモジュールの実装が制限される。例えば、オプションモジュールを最大４つ実装できるシステムにおいては、新たに追加できるオプションモジュールの実装数は実質的には最大２つに制限される。また、オプションモジュールが最大７つ実装できるシステムにおいては、新たに追加できるオプションモジュールの実装数は実質的には最大５つに制限される。

本発明は、上記の事情に鑑み、プログラマブルロジックコントローラを備えた制御システムの稼動状態のもとで既存の伝送路から新たな伝送路への切り替えを容易に行えると共に新たな伝送路への切り替え後のオプションモジュールの実装制限を回避する。

そこで、本発明の一態様は、プログラマブルロジックコントローラを備えた制御システムであって、前記コントローラのＣＰＵモジュールは、前記制御システムの既存の伝送路の通信インターフェースモジュールと当該既存の伝送路に代わる新たな伝送路の通信インターフェースモジュールとが実装された状態で当該既存の伝送路の通信インターフェースモジュールに割当てられていたデータエリアのデータを当該新たな通信インターフェースモジュールに割当てられたデータエリアに供して当該新たな通信インターフェースモジュールを起動させる切り替え部と、前記新たな通信インターフェースモジュールが起動すると前記既存の通信インターフェースモジュールに対して割り当てられていたデータエリアを削除する削除部とを備える。

前記ＣＰＵモジュールの一態様は、前記既存の通信インターフェースモジュールのデバイスドライバに基づき前記新たな通信インターフェースモジュールを起動させるデバイスドライバを作成するドライバ作成部をさらに備える。

前記ＣＰＵモジュールの一態様は、前記新たな通信インターフェースモジュールの実装が認識されると前記作成されたデバイスドライバを当該新たな通信インターフェースモジュールに送信するドライバ供給部をさらに備える。

前記コントローラの一態様は、複数のプログラマブルロジックコントローラにより冗長化されている。

以上の発明によればプログラマブルロジックコントローラを備えた制御システムの稼動状態のもとで既存の伝送路から新たな伝送路への切り替えを容易に行えると共に新たな伝送路への切り替え後のオプションモジュールの実装制限を回避できる。

本発明の実施形態における制御システムの概略構成図。同実施形態におけるＣＰＵモジュールのブロック構成図。同実施形態における伝送路の切り替え手順例のシーケンス図。同実施形態において旧伝送路から新伝送路に切り替えられた際に割当てられたデータエリアの一例。従来技術において旧伝送路から新伝送路に切り替えられた際に割当てられたデータエリアの一例。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［本実施形態の概要］
図１に例示された制御システム１０は、旧伝送路（既存の伝送路）１６（旧オプション番号＃１）が新伝送路１７（新オプション番号＃１）への切り替えにあたり予め旧伝送路１６と新伝送路１７とが共存した状態で構築されている。そして、新伝送路１７が正常に機能していると判断された場合に、新伝送路１７への切り替えを完了させる。

すなわち、先ず、旧伝送路１６と新伝送路１７とを共存させるために、ＰＡＤＴ１９によってアプリケーションが変更される。ＰＡＤＴ１９はＨＵＢ１８を介して制御システム１０における常用のＰＬＣと通信可能に接続される。

前記更新されたアプリケーションは制御システム１０の稼動状態（オンライン）のもとでＰＡＤＴ１９からＰＬＣ１〜３に送信される。但し、変更されたファイルの内容のうち新伝送路１７のＩＦモジュール（通信インターフェースモジュール）１２から受信した他局の表示データ，ステータスデータ並びに制御指令データのアプリケーションデータエリアの展開は実行されない。

旧伝送路１６と新伝送路１７とが共存した状態でＰＬＣ１〜３の新伝送路１７のＩＦモジュール１２が正常に動作していることが確認されると、「旧伝送路１６から新伝送路１７への切り替え」の指令がＰＡＤＴ１９からＰＬＣ１〜３に送信される。この指令を受けたＰＬＣ１〜３は旧伝送路１６を新伝送路１７に切り替える。

そして、ＰＬＣ１〜３は旧伝送路（オプション番号なし）１６からのデータ送信を停止して新伝送路１７からデータを送信する。また、ＰＬＣ１〜３は、旧伝送路１６からのデータ受信を停止する一方で新伝送路１７からデータを受信してアプリケーションのデータエリアに展開する。

その後、旧伝送路１６からそのＩＦモジュール１２のケーブルが取り外される共にＰＬＣ１のベースユニットから当該ＩＦモジュール１２が撤去されて旧伝送路１６から新伝送路１７へのリプレースが完了する。

［本実施形態の制御システムの構成例］
本実施形態の制御システム１０を構成するＰＬＣ１〜３は所謂モジュール型のプログラマブルロジックコントローラの態様を成す。すなわち、ＰＬＣ１〜３は、プログラムの演算処理を行うＣＰＵモジュール１１と周知の通信プロトコルに準拠したバスインターフェースモジュールに例示されるＩＦモジュール１２の他にオプションモジュール１３を実装する。

ＣＰＵモジュール１１は、中央演算部、揮発性及び揮発性の記憶部等のハードウェア資源とＯＳ，アプリケーション等のソフトウェア資源との協働により、図２に示した切り替え部１１１、削除部１１２、ドライバ作成部１１３及びドライバ供給部１１４を実装する。

切り替え部１１１は、旧伝送路１６，新伝送路１７のＩＦモジュール１２の実装が認識された状態で旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に割当てられていたデータエリアのデータを新伝送路１７のＩＦモジュール１２に割当てられたデータエリアに供して新伝送路１７のＩＦモジュール１２を起動させる。

削除部１１２は、新伝送路１７のＩＦモジュール１２が起動すると旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に対するデータエリアの割当てを削除する。

ドライバ作成部１１３は、旧伝送路１６のＩＦモジュール１２のデバイスドライバに基づき新伝送路１７のＩＦモジュール１２を起動させるデバイスドライバを作成する。

ドライバ供給部１１４は、新伝送路１７のＩＦモジュール１２の実装が認識されると前記作成されたデバイスドライバを新伝送路１７のＩＦモジュール１２に送信する。

オプションモジュール１３としては、電源モジュール（基本ベース用モジュール，増設ベース用モジュール等）、入力モジュール（ＡＣ入出力モジュール，ＤＣ入出力モジュール等）、出力モジュール（接点出力モジュール，トライアック出力モジュール，トランジスタ出力モジュール等）、特殊モジュール（Ａ／Ｄ変換モジュール，Ｄ／Ｃ変換モジュール等）に例示される周知のオプションモジュールが挙げられる。

ＣＰＵモジュール１１、ＩＦモジュール１２、オプションモジュール１３は、同一のＰＬＣ１〜３のベースユニット上においてバス１４を介して互いに伝送可能に接続される。そして、ＰＬＣ１〜３の記憶領域には、ＣＰＵモジュール１１、ＩＦモジュール１２、オプションモジュール１３に対するデータエリアが割当てられている。

また、図１に示したようにＰＬＣ１〜３は二重化ケーブル１５を介してもう一つの他のＰＬＣ１〜３と伝送可能に各々接続されて冗長化されている。さらに、このＰＬＣ１〜３と他のＰＬＣ１〜３は旧伝送路１６または新伝送路１７を介して互いにデータ伝送可能に接続されている。そして、常用のＰＬＣ１〜３にはＨＵＢ１８を介してＰＡＤＴ１９が接続される。

［本実施形態の動作の説明］
図１を参照しながら制御システム１０において旧伝送路１６から新伝送路１７にリプレースする具体的な手順（１）〜（４）について説明する。

（１）ＰＡＤＴ１９による制御システム１０の設定変更
ＰＡＤＴ１９は新伝送路１７のＩＦモジュール１２をシステム設定ファイルの構成情報に追加する。システム設定ファイルに例えば「新伝送路１７のＩＦモジュール１２は、追加されたものであって、旧伝送路１６のＩＦモジュール１２のリプレース用である」旨の情報が追加される。この情報に基づき、旧伝送路１６のＩＦモジュール１２のオプションプログラム並びにアプリケーションのデータエリアは、新伝送路１７のＩＦモジュール１２のオプションプログラムファイル並びにアプリケーションのデータエリアとして利用されることになる。以上の処理が制御システム１０のＰＬＣ１〜３に対して実行される。

（２）システム設定ファイルの送信
ＰＬＣ１〜３の動作モードが稼動状態のもと前記変更されたシステム設定ファイルがＰＡＤＴ１８からＰＬＣ１〜３に送信される。このシステム設定ファイルを受信したＰＬＣ１〜３のＣＰＵモジュール１１は、前記追加された情報を認識して以下の処理を実行する。

・ＣＰＵモジュール１１は、ドライバ供給部１１４として機能して、旧伝送路１６のＩＦモジュール１２のオプションプログラムに基づき新伝送路１７のＩＦモジュール１２のオプションプログラムを作成する。尚、このオプションプログラムには、ドライバ作成部１１３によって旧伝送路１６のＩＦモジュール１２のデバイスドライバに基づき作成された新伝送路１７のＩＦモジュール１２を起動させるためのデバイスドライバも含まれる。

・ＰＬＣ１〜３のベースユニットへの新伝送路１７のＩＦモジュール１２の実装を待機する。

・前記待機の間、ＰＬＣ１〜３のＣＰＵモジュール１１は新伝送路１７のＩＦモジュール１２関連の異常を出力しないようにする。

（３）新伝送路１７のＩＦモジュール１２の実装
ＰＬＣ１〜３のベースユニットに新伝送路１７のＩＦモジュール１２が実装される。ＰＬＣ１〜３のＣＰＵモジュール１１は、ベースユニットのバス１４を介して新伝送路１７のＩＦモジュール１２の実装を認識すると、ドライバ供給部１１４として機能する。ドライバ供給部１１４は、旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に基づき作成された新伝送路１７のＩＦモジュール１２のオプションプログラムを新伝送路１７のＩＦモジュール１２に送信する。前記作成されたデバイスドライバを新伝送路１７のＩＦモジュール１２に送信する。このオプションプログラムを受信した新伝送路１７のＩＦモジュール１２は、当該オプションプログラムの設定で起動できる一方で、自局からのコマンド送信と他局からのコマンド受信を実行しないようにできる。

（４）旧伝送路１６のＩＦモジュール１２の停止と新伝送路１７のＩＦモジュール１２の起動
全てのＰＬＣ１〜３にて新伝送路１７の実装が完了すると、ＰＡＤＴ１９は旧伝送路１６から新伝送路１７への切り替え指令を個々のＰＬＣ１〜３に送信する。当該指令を受けた個々のＰＬＣ１〜３は、旧伝送路１６から新伝送路１７に切り替える。

以下、図３を参照しながら制御システム１０におけるＰＬＣ１〜３による旧伝送路１６から新伝送路１７への切り替え手順Ｓ１〜Ｓ１０について説明する。

Ｓ１：ＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１は、ＰＡＤＴ１９から旧伝送路停止指令コマンドを受信する。

Ｓ２：ＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１は、前記旧伝送路停止指令コマンドをＰＬＣ１の旧伝送路１６のＩＦモジュール１２（旧オプション＃１）に送信する。

Ｓ３：旧伝送路１６のＩＦモジュール１２は、前記旧伝送路停止指令コマンドを受信すると、コマンドの送信並びに受信を停止状態にし、次いで、旧伝送路停止了解リプライをＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１に返信する。

Ｓ４：ＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１は、前記旧伝送路停止了解リプライを受信すると、コマンドの送信並びに受信を停止状態にし、次いで、旧伝送路停止了解リプライをＰＡＤＴ１９に返信する。

Ｓ５：ＰＡＤＴ１９は、新伝送路起動指令コマンドをＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１に送信する。

Ｓ６：ＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１は、前記新伝送路起動指令コマンドを新伝送路１７のＩＦモジュール１２（新オプション＃１）に送信する。

Ｓ７：新伝送路１７のＩＦモジュール１２は、前記新伝送路起動指令コマンドを受信すると、コマンドの送信並びに受信を開始状態にし、次いで、新伝送路起動了解リプライをＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１に返信する。

Ｓ８：ＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１は、新伝送路１７のＩＦモジュール１２から新伝送路起動指令コマンド了解リプライを受信すると、コマンドの送信並びに受信を開始状態にし、次いで、新伝送路起動了解リプライをＰＡＤＴ１９に返信する。

Ｓ９：ＰＬＣ１のＣＰＵモジュール１１は、図４に例示したような、アプリケーションデータエリアの切り替えを行い、旧伝送路１６のＩＦモジュール１２が使用していたデータエリアを新伝送路１７のＩＦモジュール１２が使用できるように切り替える。

具体的にはＣＰＵモジュール１１は切り替え部１１１，削除部１１２として機能する。

すなわち、切り替え部１１１は、旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に割当てられていたデータエリアのデータを新伝送路１７のＩＦモジュール１２に割当てられたデータエリアに供して新伝送路１７のＩＦモジュール１２を起動させる。新伝送路１７のＩＦモジュール１２は、予めドライバ供給部１１４から供されている新伝送路１７のＩＦモジュール１２のオプションプログラムに基づき起動する。

次いで、削除部１１２は、新伝送路１７のＩＦモジュール１２が起動すると旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に対するデータエリアの割当てを削除する。

以上のように、制御システム１０において、図４に例示したように、旧伝送路１６に対するオプション番号の割当てが解消するので、旧伝送路１６に対するデータエリアの割当て番号は「オプション番号なし」となり、データエリアが使用されない状態となる。

Ｓ１０：旧伝送路１６（オプション番号なし）から旧伝送路１６のＩＦモジュール１２（オプション番号なし）のケーブルが取り外され、次いで、ＰＬＣ１のベースユニットから旧伝送路１６のＩＦモジュール１２（オプション番号なし）が撤去される。

以上のＳ１〜Ｓ１０の処理がＰＬＣ２，ＰＬＣ３についても実行されて、制御システム１０における旧伝送路１６から新伝送路１７へのリプレースが完了する。

［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態の制御システム１０によれば旧伝送路１６と新伝送路１７とが共存する制御システム１０の稼動状態のもとで旧伝送路１６から新伝送路１７への切り替えを容易に行える。

また、新伝送路１７への切り替えにあたり、ＰＡＤＴ１９によって制御システム１０の設定情報において新伝送路１７のＩＦモジュール１２は旧伝送路１６のＩＦモジュール１２のリプレース用である旨の情報を追加すれば、新伝送路１７への切り替えが可能なアプリケーションプログラムが作成される。

特に、新伝送路１７のＩＦモジュール１２を起動させるデバイスドライバは旧伝送路１６のＩＦモジュール１２のデバイスドライバに基づき作成されるので、ＰＬＣ１〜３に実装された後の新伝送路１７のＩＦモジュール１２が効率よく起動する。

そして、新伝送路１７のＩＦモジュール１２の実装が認識されると前記作成されたデバイスドライバが新伝送路１７のＩＦモジュール１２に送信されるので、新伝送路１７のＩＦモジュール１２への切り替え作業効率が高まる。

また、旧伝送路１６から新伝送路１７に切り替えた後、アプリケーションのデータエリアも旧伝送路１６から新伝送路１７に切り替えられる。すなわち、旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に割当てられていたデータエリアのデータは新伝送路１７のＩＦモジュール１２に割当てられたデータエリアに供されて新伝送路１７のＩＦモジュール１２が起動する。新伝送路１７のＩＦモジュール１２が起動すると旧伝送路１６のＩＦモジュール１２に対するデータエリアの割当てが削除される。したがって、図４に例示したように新伝送路１７に切り替えられた制御システム１０において旧伝送路１６に対する割当て番号は「オプション番号なし」となり旧伝送路１６に対するオプション番号の割当てが解消される。よって、新たなデータエリアを追加することなく旧伝送路１６から新伝送路１７への切り替えが可能となる。さらに、この切り替えの後にラダープログラム等の新たなアプリケーションの追加を要することなく従来のアプリケーションのままで伝送を継続できる。

以上のように、複数のオプションモジュールを追加実装可能な冗長化されたＰＬＣシステムにおいて、当該システムの稼動状態のもとで伝送路がリプレースされても、オプションモジュールの最大追加実装数を確保できるので、当該システムの拡張性を維持できる。

尚、制御システム１０のＰＬＣ１〜３は各々２つのＰＬＣによって冗長化されているがこの態様に限定することなく３つ以上のＰＬＣによって冗長化されたＰＬＣを有する制御システムにおいても本発明のＣＰＵモジュールの機能を適用できることは明らかである。また、単一のＰＬＣを備えた制御システムにおいても本発明のＣＰＵモジュールの機能を適用できることも明らかである。

１〜３…ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）
１０…制御システム
１１…ＣＰＵモジュール、１１１…切り替え部、１１２…削除部、１１３…ドライバ作成部、１１４…ドライバ供給部
１２…ＩＦモジュール（通信インターフェースモジュール）
１３…オプションモジュール
１４…バス
１５…二重ケーブル
１６…旧伝送路（既存の伝送路）
１７…新伝送路

Claims

プログラマブルロジックコントローラを備えた制御システムであって、
前記コントローラのＣＰＵモジュールは、
前記制御システムの既存の伝送路の通信インターフェースモジュールと当該既存の伝送路に代わる新たな伝送路の通信インターフェースモジュールとが実装された状態で当該既存の伝送路の通信インターフェースモジュールに割当てられていたデータエリアのデータを当該新たな通信インターフェースモジュールに割当てられたデータエリアに供して当該新たな通信インターフェースモジュールを起動させる切り替え部と、
前記新たな通信インターフェースモジュールが起動すると前記既存の通信インターフェースモジュールに対して割り当てられていたデータエリアを削除する削除部と
を備えたことを特徴とする制御システム。
前記ＣＰＵモジュールは、
前記既存の通信インターフェースモジュールのデバイスドライバに基づき前記新たな通信インターフェースモジュールを起動させるデバイスドライバを作成するドライバ作成部
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
前記ＣＰＵモジュールは、
前記新たな通信インターフェースモジュールの実装が認識されると前記作成されたデバイスドライバを当該新たな通信インターフェースモジュールに送信するドライバ供給部
をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
前記コントローラは、複数のプログラマブルロジックコントローラにより冗長化されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御システム。