JP2019134417A - Ｐｌｃバックプレーンのホットスワップ装置 - Google Patents

Ｐｌｃバックプレーンのホットスワップ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】バックプレーン設計技術を利用してバックプレーンマスター部とバックプレーンスレーブ部との間の通信中に、増設モジュールの故障が発生してもバックプレーンバスは、通信可能なシリアル（ｓｅｒｉａｌ）バックプレーンのホットスワップ（ｈｏｔ ｓｗａｐ）装置を提供する。【解決手段】ＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置は、動作命令を伝達する１つのＣＰＵモジュール、動作命令を伝達されて処理する少なくとも１つ以上の増設モジュール、ＣＰＵモジュールと増設モジュールとの間の通信のためバスラインで連結されるバックプレーンバス３００及びバックプレーンバスと連結され、複数の増設モジュールとそれぞれ物理的に分離可能な脱着式に具現される１つ以上のバックプレーンモジュールを含むことにある。【選択図】図３

Description

本発明は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バックプレーン（Ｂａｃｋｐｌａｎｅ）に関し、具体的には、イーサネットに基づくシリアル（ｓｅｒｉａｌ）バックプレーンのホットスワップ（ｈｏｔ ｓｗａｐ）装置に関する。
バックプレーン（Ｂａｃｋｐｌａｎｅ）技術は、複数のモジュールを１つのバスシステムに効果的に適用して使用するための基盤技術である。
伝統的なＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）システムのバックプレーンは、複数のモジュールのデータを共有するためデータバスとして活用されており、現在もバックプレーンの性能は、システムの全体性能を左右しており、データ交換においても信頼性を保障する重要な技術である。
図１は、従来のバックプレーンに基づくＰＬＣシステムを示した構成図である。
図１に示しているように、バックプレーンに基づくＰＬＣシステムは、ＭＰＵ１１の内部にバックプレーンマスター部１２を備える１つのＣＰＵモジュール１０と、ＭＰＵ２１の内部にバックプレーンスレーブ部２２を備える複数の増設モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、前記バックプレーンマスター部１２と前記バックプレーンスレーブ部２２との間の通信を可能とする１つのバスからなるシリアルバックプレーンバス３０を含む。
このとき、バックプレーンマスター部１２は、バックプレーンに基づくＰＬＣシステムにおいて１つのみ存在し、シリアル連結されたあらゆるバックプレーンスレーブ部２２を制御する。すなわち、あらゆるバックプレーンスレーブ部２２は、バックプレーンマスター部１２によって制御される。
図２は、図１のバックプレーンに基づくＰＬＣシステムにおいて発生する問題点を説明するための構成図である。
図２に示しているように、先ず、ＣＰＵモジュール１０のＭＰＵ１１の内部に備えられたバックプレーンマスター部１２は、シリアルバックプレーンバス３０に連結された複数の第１、２、３の増設モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃのＭＰＵ２１の内部にそれぞれ備えたバックプレーンスレーブ部２２に対して動作命令を伝達する。
それぞれのバックプレーンスレーブ部２２は、バックプレーンマスター部１２の指令を待機しているうちに、シリアルバックプレーンバス３０を介してバックプレーンマスター部１２の命令を伝達されて処理し、シリアルバックプレーンバス３０を介して次の段に連結された増設モジュールにバックプレーンマスター部１２の命令を伝達する。
このとき、シリアルバックプレーンバス３０に連結された複数の増設モジュールのうちいずれか増設モジュール（例として、第２の増設モジュール）２０ｂが脱着や内部の問題が発生する場合、通信不可能となる場合が発生する。
このように、第２の増設モジュール２０ｂにおける通信不可能な状況が発生する場合、第１の増設モジュール２０ａからバックプレーンマスター部１２の命令を伝達されて処理した後、シリアルバックプレーンバス３０を介して次の段に連結された第２の増設モジュール２０ｂにバックプレーンマスター部１２の命令を伝達したが、第２の増設モジュール２０ｂでは、バックプレーンマスター部１２の命令を伝達されなくなる。
また、第２の増設モジュール２０ｂの次の段に連結された第３の増設モジュール３０ｂは、何ら問題なく通信可能であるとしても、第２の増設モジュール２０ｂからバックプレーンマスター部１２の命令を伝達されないため正常動作ができなくなる。
このように、１つのバスからなるシリアルバックプレーンバス３０に連結される複数の増設モジュールのいずれかでも通信不可能な状況が発生する場合、シリアルバックプレーンバス３０は、通信不可能となり、バックプレーンバス３０に連結されているＰＬＣシステム全体が通信不可能となる問題が発生する。これは、ＰＬＣシステムの信頼性に非常に大きく影響する問題点である。
本発明は、バックプレーンの設計技術を利用してバックプレーンマスター部とバックプレーンスレーブ部との間の通信中に、増設モジュールの故障が発生してもバックプレーンバスは、通信可能なシリアル（ｓｅｒｉａｌ）バックプレーンのホットスワップ（ｈｏｔ ｓｗａｐ）装置を提供することを目的とする。このとき、ホットスワップとは、ＰＬＣを中断することなく増設モジュールを入れ替ることができる機能を言う。
本発明の他の目的は、増設モジュールの故障修理が完了して、該モジュールを再起動する際にも全体ＰＬＣシステムを停止することなく、直ぐに動作可能なイーサネットに基づくシリアル（ｓｅｒｉａｌ）バックプレーンのホットスワップ（ｈｏｔ ｓｗａｐ）装置を提供することにある。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及していない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解されるし、本発明の実施形態によってより明らかに理解される。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現できることが分かる。
課題を解決しようとする手段
このような問題を解決するため、本発明のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置は、動作命令を伝達する１つのＣＰＵモジュール、前記動作命令を伝達されて処理する少なくとも１つ以上の増設モジュール、前記ＣＰＵモジュールと増設モジュールとの間の通信のためバスラインで連結されるバックプレーンバス、及び前記バックプレーンバスと連結され、前記複数の増設モジュールとそれぞれ物理的に分離可能な脱着式に具現される１つ以上のバックプレーンモジュールを含むことにある。
また、前記ＣＰＵモジュール及び増設モジュールは、イーサネット通信を支援するためにＭＡＣを内部に備えるＭＰＵ及びＰＨＹを含む。
また、前記ＣＰＵモジュールは、イーサネット通信を支援するイーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）を１つだけ含み、前記増設モジュールは、イーサネット通信を支援するイーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）が最低２つのポート含む。
また、前記バックプレーンバスは、増設モジュールとバックプレーンモジュールとの間の正常な通信が可能である場合に用いられる上位バスと、増設モジュールとバックプレーンモジュールとの間の正常な通信が不可能である場合に用いられる下位バスを含む。
また、前記上位バスは、両側に隣り合って位置するバックプレーンモジュール間の通信を可能とする前段及び後段バスと、バックプレーンモジュールと増設モジュールとの間の通信を可能とする入力及び出力バスを含む。
また、前記バックプレーンモジュールは、装着した増設モジュールとバックプレーンバスの連結をスイッチングするスイッチ部を内部に含む。
また、前記スイッチ部は、前記増設モジュールから伝達される動作可否信号に基づいて、増設モジュールとバックプレーンモジュールとの間の正常な通信が可能である場合には上位バスにスイッチングして、前記増設モジュールから伝達される動作可否信号に基づいて、増設モジュールとバックプレーンモジュールとの間の正常な通信が不可能である場合には下位バスにスイッチングする。
また、前記上位バスは、バックプレーンモジュールと増設モジュールとの間に連結されるバスであって、増設モジュール内のＭＰＵにＣＰＵモジュールの動作命令が伝達されるし、前記下位バスは、中間に位置するバックプレーンモジュールを基準として前段バックプレーンモジュールと後段バックプレーンモジュールとの間にバイパスで連結されるバスであって、前段から伝達されたＣＰＵモジュールの動作命令が後段に位置するバックプレーンモジュールに直ぐに伝達される。
また、前記動作可否信号は、増設モジュールの脱去や内部の問題が発生して通信不可能となることを知らせるために増設モジュールからバックプレーンモジュールに伝達される信号であることを特徴とする。
また、前記動作可否信号は、一定時間間隔で増設モジュールからバックプレーンモジュールに伝達されて、バックプレーンモジュールは、動作可否信号が伝達されないと、増設モジュールに脱去や内部の問題が発生して通信不可能であると判断する。
前述したような本発明によれば、本発明のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置は、増設モジュールの脱去や誤り等の故障が発生する場合も、バックプレーンのスイッチ動作によって全体ＰＬＣシステムを中断することなく駆動することができる効果がある。
これによって、既存の増設モジュールにおいて問題が発生した場合に停止していた過去の問題点から、ＰＬＣシステムを中断することなく、増設モジュールの入れ替えや脱去等の動作を可能とし、ＰＬＣシステムの信頼性を向上させる効果がある。
上述した効果及び本発明の具体的な効果は、以下の発明を実施するための具体的な事項を説明しながら共に記述する。
従来のバックプレーンに基づくＰＬＣシステムを示した構成図。 図１のバックプレーンに基づくＰＬＣシステムで発生する問題点を説明するための構成図。 本発明の実施形態によるイーサネットに基づくＰＬＣバックプレーン構成を有するＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置を示した構成図。 図３のイーサネットに基づくＰＬＣバックプレーン構成を有するＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置において、増設モジュールの問題が発生する際にバックプレーンの正常動作を保証することを説明するための構成図。 本発明の実施形態によるＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置の動作を説明するためのフロー図。
前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述されており、これによって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにおいて、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には詳説を省略する。以下では、添付の図面を参照して、本発明による好ましい実施形態を詳説する。図面における同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を称するものに使われる。
以下では、図３〜図５を参照して、本発明の幾つの実施形態によるイーサネットに基づくＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置について説明する。参考に、下記に実施形態として説明しているシリアルバックプレーンのホットスワップ（ｈｏｔ ｓｗａｐ）方法は、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃとバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄを互いに独立して構成し、互いに脱着可能であるように構成するため、好ましい実施形態としてイーサネット通信を利用することを実施形態に説明している。すなわち、互いに脱着可能であるように構成される増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃとバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄとの間の通信のためにイーサネット通信を利用している。
このように、本願発明は、好ましい実施形態としてイーサネット通信を利用するためにイーサネット通信を支援するＭＡＣ２１１ａ、２１１ｂを内部に備えるＭＰＵ２１０及びＰＨＹ２２０ａ、２２０ｂを備える複数の増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃを構成要素として構成している。基本的に、イーサネット通信のためにイーサネット機能が支援されるＭＰＵが必要であり、ＭＰＵ内部のＭＡＣを支援するＭＰＵの場合、外部にイーサネット物理層であるＰＨＹ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ）と、トランスフォーマー（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、そしてＲＪ４５を用いて通信する。しかし、本発明によるイーサネットに基づくバックプレーン通信は、トランスフォーマーとＲＪ４５を除き、ＰＨＹとＰＨＹ通信を利用してバックプレーンマスター部とバックプレーンスレーブ部の通信を行う。
しかし、本発明の核心技術は、イーサネット通信ではなく、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃとバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄを互いに独立して構成し、互いに脱着可能とする構成と、バックプレーンバス３００は、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄを介して連結されて、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃに伝達される信号は、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄを経て伝達するように構成し、ＰＬＣシステムを中断することなく、増設モジュールの入れ替えや脱去等の動作を可能とすることにその特徴がある。
従って、このような技術思想を含んでいるならば、互いに独立して構成している増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃとバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄとの間の通信方式として、既に公知されているいずれか通信基盤でも使用することができ、また、使用される通信基盤によってＰＬＣシステムの内部ポートの種類又は支援される素子の変更は、通信基盤に合わせて容易に変更しなければならないと判断される。
本明細書では、説明の容易性のため、使用される通信方式としてイーサネットに基づく通信方式にて説明する。しかし、これに限定されるものではない。
基本的に、イーサネット通信のためにイーサネット機能が支援されるＭＰＵが必要であり、ＭＰＵ内部のＭＡＣを支援するＭＰＵの場合、外部にＰＨＹと、トランスフォーマー（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、そしてＲＪ４５を用いて通信する。しかし、本発明によるイーサネットに基づくバックプレーン通信は、トランスフォーマーとＲＪ４５を除き、ＰＨＹとＰＨＹ通信を利用してバックプレーンマスター部とバックプレーンスレーブ部の通信を行う。
図３は、本発明の実施形態によるイーサネットに基づくＰＬＣバックプレーン構成を有するＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置を示した構成図である。
図３に示しているように、ＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置は、イーサネット通信を支援するためにＭＡＣ１１１を内部に備えるＭＰＵ１１０及びＰＨＹ１２０を備える１つのＣＰＵモジュール１００と、イーサネット通信を支援するためにＭＡＣ２１１ａ、２１１ｂを内部に備えるＭＰＵ２１０及びＰＨＹ２２０ａ、２２０ｂを備える複数の増設モジュール２００ａ、２００ｂと、前記ＣＰＵモジュール１００と複数の増設モジュール２００ａ、２００ｂとの間の通信のためバスラインで連結されるバックプレーンバス３００と、前記バックプレーンバス３００と連結されて、前記複数の増設モジュール２００ａ、２００ｂとそれぞれ物理的に分離可能な脱着式に具現され、装着した増設モジュールとバックプレーンバスの連結をスイッチングするスイッチ部４１０ｂ、４１０ｃを内部に備える複数のバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃを含む。
このとき、前記ＣＰＵモジュール１００は、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃが別途構成されていない。そして、ＣＰＵモジュール１００は、隣り合う増設モジュール２００ａとバックプレーンバスを連結させるスイッチ部４１０ｂ、４１０ｃを内部に備える一体型に構成される。これは、ＣＰＵモジュール１００においてあらゆる増設モジュール２００ａ、２００ｂを制御することによって、ＣＰＵモジュール１００は、故障が発生する場合、全体ＰＬＣシステムが中断する。従って、ＣＰＵモジュール１００は、増設モジュール２００ａ、２００ｂのように、脱着式によって故障した増設モジュールのみを入れ替る作業が意味ない。
そして、前記ＣＰＵモジュール１００は、イーサネット通信を支援するイーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）を１つだけ内蔵している。前記増設モジュール２００ａ、２００ｂは、デイジーチェーン（ｄａｉｓｙ ｃｈａｉｎ）構成のためにイーサネット通信を支援するイーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）が最低２つのポートを内蔵している。このとき、前記ＭＡＣ１１１、２１１ａ、２１１ｂは、ＭＰＵの内部に位置し、イーサネットＭＡＣアドレスを意味する。前記ＰＨＹ１２０、２２０ａ、２２０ｂは、ＭＰＵ１１０の外部に位置し、イーサネットＰＨＹ変換を意味する。
一方、前記イーサネットポートは、前記増設モジュール２００ａ、２００ｂに内蔵される。前記イーサネットポートは、入力と出力がそれぞれ発生する論理的構成で最低２つのポートに表示する。しかし、入力と出力が共に行われる１つの物理的構成で表現すると、１つのポートに表示されてもよい。
また、前記バックプレーンバス３００は、増設モジュールのＭＰＵ２１０から伝達される動作可否信号に基づいて、正常な通信が可能である場合に用いられる上位バス（ｕｐｐｅｒ ｂｕｓ）３１０と、増設モジュールのＭＰＵ２１０から伝達される動作可否信号に基づいて、正常な通信が不可能である場合に用いられる下位バス（ｌｏｗｅｒ ｂｕｓ）３２０で構成される。すなわち、上位バス３１０は、動作可否信号において、増設モジュール２００ａ、２００ｂ又はバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃに故障がない場合に用いられる。下位バス３２０は、動作可否信号において、増設モジュール２００ａ、２００ｂ又はバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃに故障が感知される場合に用いられる。
このとき、前記上位バス３１０は、両側に隣り合って位置するバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ間の通信を可能とする前段バス３１１ａ及び後段バス３１１ｂと、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃと増設モジュール２００ａ、２００ｂとの間の通信を可能とする入力バス３１２及び出力バス３１３で構成される。参考に、第１の増設モジュール２００ａでは、前段バスは、図面符号３１１ａであり、後段バスは、図面符号３１１ｂである。一方、第２の増設モジュール２００ｂでは、前段バスは、図面符号３１１ｂであり、後段バスは、図面符号３１１ｃとなる。
上位バス３１０及び下位バス３２０又は入力バス３１２及び出力バス３１３は、命令信号を送信するためにチャンネルラインが２つであることを説明するため２つのバスで構成している。しかし、これは、１つの実施形態に過ぎないだけである。上位バス３１０及び下位バス３２０又は入力バス３１２及び出力バス３１３は、バックプレーンモジュール４００ａ、４００ｂ内に備えたスイッチ部４１０ｂ、４１０ｃによって増設モジュール２００ａ、２００ｂに入力（正常な通信）されるようにスイッチングされてもよい。または、上位バス３１０及び下位バス３２０又は入力バス３１２及び出力バス３１３は、次の段のバックプレーンモジュール４００ｃにバイパス（非正常な通信）されてスイッチングされるようにスイッチ部４１０ｂ、４１０ｃを制御することができる。そうすると、１つのバスからなるバックプレーンバス３００でも２つのチャンネルラインを有することと同様に具現することができる。
図４は、図３のイーサネットに基づくＰＬＣバックプレーン構成を有するＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置において、増設モジュールの問題が発生する際にバックプレーンの正常動作を保証することを説明するための構成図である。
図４に示しているように、先ず、イーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）を介してバックプレーンバス３００に連結されたバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄに動作命令を伝達する。このとき、イーサネットポートは、ＣＰＵモジュール１００の内部に備えたイーサネット通信を支援する。
このため、それぞれのバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄは、ＣＰＵモジュール１００の指令を待機している。そして、それぞれのバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄは、バックプレーンバス３００を介してＣＰＵモジュール１００の動作命令を順次に伝達されて処理する。そして、それぞれのバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄは、バックプレーンバス３００を介して次の段に連結された増設モジュールにＣＰＵモジュール１００の動作命令を伝達する。
このとき、バックプレーンバス３００に連結された複数の増設モジュールのうちいずれか増設モジュール（例として、第２の増設モジュール）２００ｂは、脱去や内部の問題が発生して通信不可能となり、残りの増設モジュールは、通信可能な場合を仮定する。
先ず、第１の増設モジュール２００ａのＭＣＵ２１０は、第２のスイッチ部４１０ｂに通信可能であることを知らせる動作可否信号を伝達する。そして、第２のスイッチ部４１０ｂは、ＭＰＵ２１０から伝達された動作可否信号で第１の増設モジュール２００ａとの正常な通信が可能であると判断する。このとき、第２のスイッチ部４１０ｂは、第１のバックプレーンモジュール４００ｂの内部に備えられる。
このため、第２のスイッチ部４１０ｂは、上位バス３１１ａで通信が行われるようにスイッチングする。このとき、上位バス３１１ａは、正常な通信が可能である場合に用いられるバックプレーンバス３００である。
従って、第１のバックプレーンモジュール４１０ｂでＣＰＵモジュール１００の動作命令が上位バス３１１ａを介して伝達されると、第１の増設モジュール２００ａは、イーサネット通信を介して第１のイーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）（２２０ａ−＞２１１ａ−＞２１１ｂ−＞２２０ｂ）を経てＣＰＵモジュール１００の動作命令を処理する。そして、第１の増設モジュール２００ａで処理されたＣＰＵモジュール１００の動作命令は、第２のスイッチ部４１０ｂのスイッチングを介してバックプレーンバス３００の上位バス３１１ｂで次の段に連結された第２の増設モジュール２００ｂに伝達する。
次の段に位置する第２の増設モジュール２００ｂは、脱去や内部の問題が発生して通信不可能となることによって、第２の増設モジュール２００ｂのＭＰＵ２１０は、第３のスイッチ部４１０ｃに通信不可能であることを知らせる動作可否信号を伝達する。このとき、第３のスイッチ部４１０ｃは、第２のバックプレーンモジュール４００ｃの内部に備えられる。
このため、第３のスイッチ部４１０ｃは、第２の増設モジュール２００ｂのＭＰＵ２１０から伝達された動作可否信号で第２の増設モジュール２００ｂとの正常な通信が不可能であると判断する。そして、第３のスイッチ部４１０ｃは、正常な通信が不可能である場合に用いられるバックプレーンバス３００の下位バス３２０ｃで通信が行われるようにスイッチングする。
従って、第２のバックプレーンモジュール４１０ｃでＣＰＵモジュール１００の動作命令がスイッチングされた下位バス３２０ｃを介して伝達されると、下位バス３２０ｃは、第１の増設モジュール２００ａから伝達されたＣＰＵモジュール１００の動作命令が第２の増設モジュール２００ｂに伝達されない。そして、伝達されたＣＰＵモジュール１００の動作命令は、次の段に位置する第３の増設モジュール２００ｃの第３のバックプレーンモジュール４００ｄに直ぐに伝達される。
このように、第２の増設モジュール２００ｂは、ＣＰＵモジュール１００の動作命令を伝達されなくなる。そして、ＣＰＵモジュール１００の動作命令は、第２の増設モジュール２００ｂを飛ばして、第１の増設モジュール２００ａから直ぐに第３の増設モジュール２００ｃに伝達されるようになる。
このとき、前述したように、正常な通信が不可能である第２の増設モジュール２００ｂは、第２のバックプレーンモジュール４００ｃに連結されるバックプレーンバス３００の場合、前段に連結された第１の増設モジュール２００ａとは正常な通信において用いられる上位バス３１１ｂに連結される。そして、後段に連結された第３の増設モジュール２００ｃとは正常な通信が不可能である場合に用いられる下位バス３２０ｃに連結される。
次に、第３の増設モジュール２００ｃのＭＣＵ２１０は、第４のスイッチ部４１０ｄに通信可能であることを知らせる動作可否信号を伝達する。そして、第４のスイッチ部４１０ｄは、ＭＰＵ２１０から伝達された動作可否信号で第３の増設モジュール２００ｃとの正常な通信が可能であると判断する。前記第４のスイッチ部４１０ｄは、第３のバックプレーンモジュール４００ｄの内部に備えられる。
このため、第４のスイッチ部４１０ｄは、上位バス３１６で通信が行われるようにスイッチングする。このとき、前記上位バス３１６は、正常な通信が可能である場合に用いられるバックプレーンバス３００である。
従って、第３のバックプレーンモジュール４００ｄにＣＰＵモジュール１００の命令がスイッチングされた上位バス３１６を介して伝達されると、第３の増設モジュール２００ｃは、イーサネット通信を介して第３イーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）（２２０ａ−＞２１１ａ−＞２１１ｂ−＞２２０ｂ）を経てＣＰＵモジュール１００の動作命令を処理する。
そして、第３の増設モジュール２００ｃで処理されたＣＰＵモジュール１００の動作命令は、さらに第４のスイッチ部４１０ｄがスイッチングを介してバックプレーンバス３００の上位バス３１１ｄを経て、次の段に連結された増設モジュールにＣＰＵモジュール１００の動作命令を伝達する。
このような増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃとバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄのホットスワップ（ｈｏｔ ｓｗａｐ）構造によって、増設モジュールの脱去や誤り等の故障が発生する場合にも、全体ＰＬＣシステムを中断することなく駆動することができる。また、既存の増設モジュールに問題が発生する際に全体ＰＬＣシステムの駆動が停止していた過去の問題点から、ＰＬＣシステムを中断することなく、増設モジュールの入れ替えや脱去等の動作を可能とする。これによって、ＰＬＣシステムの信頼性を向上させることができる。
図５は、本発明の実施形態によるＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置の動作を説明するためのフロー図である。
イーサネットに基づくＰＬＣバックプレーン構成を有するＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置は、複数の増設モジュール２００ａ、２００ｂとそれぞれ物理的に分離可能な脱着式に複数のバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄが具現されている。そして、前記バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄは、バックプレーンバス３００と連結されて、増設モジュールとバックプレーンバスを連結させるスイッチ部４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄを内部に備える。これによって、前記バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄを介して隣り合う増設モジュール２００ａ、２００ｂとバックプレーンバス３００に連結される。このとき、増設モジュール２００ａ、２００ｂとバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄは、好ましい実施形態としてイーサネット通信を介して相互通信が行われる。
このような構成を有するＰＬＣシステムのバックプレーンのホットスワップ方法として図５を参照して説明する。先ず、バックプレーンバス３００に連結された複数のバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄを初期化する（Ｓ１０）。これは、イーサネットに基づく動作するバックプレーンモジュールが正常な通信が可能である状態に設定することである。
次に、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃのＭＣＵ２１０において、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄの内部に備えられるスイッチ部４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄに通信可能であることを知らせる動作可否信号を伝達する（Ｓ２０）。このとき、動作可否信号は、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃの脱着や内部の問題が発生して通信不可能となることを知らせるために、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃからバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄに伝達される信号である。ところが、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃの内部の問題である場合は、誤り信号をバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄに伝達可能である。しかし、脱去等のように電気的連結が切られた場合には、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄへの信号伝達が不可能となる。従って、伝達される動作可否信号は、常に一定時間間隔でバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄに伝達されることになる。そして、脱去等のように電気的連結が切られた場合には、一定時間間隔でバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄに伝達される動作可否信号がそれ以上伝達されなくなる。従って、脱去等のように、電気的連結が切られた場合には、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄは、誤りが発生したと判断することになる。
前記伝達される動作可否信号に基づいて、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃとバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄとの間の通信が可能であるか否かを判断する（Ｓ３０）。
前記判断の結果（Ｓ３０）、通信可能であると判断されると、スイッチ部４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄを介して上位バス３１０で通信が行われるようにスイッチングする（Ｓ４０）。 このとき、スイッチ部４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、バックプレーンモジュールを４００ｂ、４００ｃ、４００ｄの内部に備えられる。そして、上位バス３１０は、正常な通信が可能である場合に用いられるバックプレーンバス３００である。また、上位バス３１０は、イーサネット通信を介してバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄと増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃとの間に連結されるバスである。上位バス３１０は、イーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）（２２０ａ−＞２１１ａ−＞２１１ｂ−＞２２０ｂ）を経て増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃ内のＭＰＵ２１０にＣＰＵモジュール１００の動作命令が伝達される。
一方、スイッチ部４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、さらに正常な通信が可能となった場合には、下位バス３２０から上位バス３１０に変更されるようにスイッチングすることになる。前記正常な通信が可能となった場合は、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃの脱去（入れ替え）や故障等により、正常な通信が不可能である場合に入れ替え完了によって行われる。
また、スイッチ部４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄは、続いて正常な通信が可能である場合には、上位バス３１０に連結されているため、現在の連結状態をそのまま維持する。
そうすると、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃは、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄとイーサネット通信を介して上位バス３１０に伝達されたＣＰＵモジュール１００の動作命令を処理する（Ｓ５０）。
次に、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃは、上位バス３１０を介してバックプレーンバス３００を経て次の段に連結されているバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄにＣＰＵモジュール１００の動作命令を伝達する（Ｓ６０）。
一方、前記判断の結果（Ｓ３０）、正常な通信が不可能であると判断されると、スイッチ部４１０を介して下位バス３２０で通信が行われるようにスイッチングする（Ｓ７０）。 このとき、スイッチ部４１０は、バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄの内部に備えられる。そして、下位バス３２０は、正常な通信が不可能である場合に用いられる。下位バス３２０は、前段のバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ（例として、第１のバックプレーンモジュール４００ｂ）から伝達されたＣＰＵモジュール１００の動作命令が該バックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ（例として、第２のバックプレーンモジュール４００ｃ）に伝達されない。そして、下位バス３２０は、後段に位置するバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ（例として、第３のバックプレーンモジュール４００ｄ）に直ぐに伝達されるように連結するバスである。
一方、スイッチ部４１０は、正常な通信が可能であるうちに、増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃの入れ替えや故障等により、正常な通信が不可能となった場合には、上位バス３１０から下位バス３２０に変更されるようにスイッチングすることになる。また、続いて正常な通信が不可能である場合には、下位バス３２０に連結されているため、現在の連結状態をそのまま維持する。
従って、下位バス３２０を介してバックプレーンバス３００を経て、次の段に連結されているバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄにＣＰＵモジュール１００の動作命令を伝達する（Ｓ８０）。
そして、このような方法でバックプレーンバス３００に連結されたあらゆるバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ及び増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃにＣＰＵモジュール１００の動作命令を全て伝達して処理できるようにする（Ｓ９０）。図面に記載したループバック（ｌｏｏｐｂａｃｋ）動作は、ＰＬＣシステムが正常動作する間に維持させるための動作であって、動作を維持させる場合には前記過程を繰り返すことになる。
このように、本発明は、スイッチ部４１０を用いて増設モジュール２００ａ、２００ｂ、２００ｃとバックプレーンモジュール４００ｂ、４００ｃ、４００ｄのホットスワップ（ｈｏｔ ｓｗａｐ）を行えるようになる。そして、本発明は、増設モジュールの脱去や誤り等の故障が発生する場合も、全体ＰＬＣシステムを中断することなく動作することができる。また、本発明は、既存の増設モジュールに問題が発生した際に停止していた過去の問題点から、ＰＬＣシステムを中断することなく、増設モジュールの入れ替えや脱去等が可能となり、ＰＬＣシステムの信頼性を向上させることができる。
前述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者にとって、本発明の技術思想を脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるため、前述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではない。
１００ ＣＰＵモジュール
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ 増設モジュール
１１０、２１０ ＭＰＵ
１１１、２１１ ＭＡＣ
１２０、２２０ ＰＨＹ
３００ バックプレーンバス
３１０ 上位バス
３２０ 下位バス
４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ バックプレーンモジュール
４１０ スイッチ部

Claims (10)

  1. 動作命令を伝達する１つのＣＰＵモジュール；
    前記動作命令を伝達されて処理する少なくとも１つ以上の増設モジュール；
    前記ＣＰＵモジュールと増設モジュールとの間の通信のためバスラインで連結されるバックプレーンバス；及び、
    前記バックプレーンバスと連結され、複数の前記増設モジュールとそれぞれ物理的に分離可能な脱着式に具現される１つ以上のバックプレーンモジュールを含む、
    ＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  2. 前記ＣＰＵモジュール及び増設モジュールは、イーサネット通信を支援するためにＭＡＣを内部に備えるＭＰＵ及びＰＨＹを含む、
    請求項１に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  3. 前記ＣＰＵモジュールは、イーサネット通信を支援するイーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）を１つだけ含み、
    前記増設モジュールは、イーサネット通信を支援するイーサネットポート（ＭＡＣ、ＰＨＹ）が最低２つのポートを含む、
    請求項２に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  4. 前記バックプレーンバスは、
    前記増設モジュールと前記バックプレーンモジュールとの間の正常な通信が可能である場合に用いられる上位バスと、
    前記増設モジュールと前記バックプレーンモジュールとの間の正常な通信が不可能である場合に用いられる下位バスを含む、
    請求項１に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  5. 前記上位バスは、
    両側に隣り合って位置する前記バックプレーンモジュール間の通信を可能とする前段及び後段バスと、
    前記バックプレーンモジュールと前記増設モジュールとの間の通信を可能とする入力及び出力バスを含む、
    請求項４に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  6. 前記バックプレーンモジュールは、
    前記増設モジュールと前記バックプレーンバスの連結をスイッチングするスイッチ部を内部に含む、
    請求項１に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  7. 前記スイッチ部は、
    前記増設モジュールから伝達される動作可否信号に基づいて、前記増設モジュールと前記バックプレーンモジュールとの間の正常な通信が可能である場合に上位バスにスイッチングして、
    前記増設モジュールから伝達される動作可否信号に基づいて、前記増設モジュールと前記バックプレーンモジュールとの間の正常な通信が不可能である場合に下位バスにスイッチングする、
    請求項６に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  8. 前記上位バスは、前記バックプレーンモジュールと前記増設モジュールとの間に連結されるバスであって、前記増設モジュール内のＭＰＵにＣＰＵモジュールの動作命令が伝達されて、
    前記下位バスは、中間に位置する前記バックプレーンモジュールを基準として前段バックプレーンモジュールと後段バックプレーンモジュールとの間にバイパスで連結されるバスであって、前段から伝達された前記ＣＰＵモジュールの動作命令が後段に位置するバックプレーンモジュールに直ぐに伝達される、
    請求項７に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  9. 前記動作可否信号は、
    前記増設モジュールの脱去や内部の問題が発生して通信不可能となることを知らせるために、前記増設モジュールから前記バックプレーンモジュールに伝達される信号であることを特徴とする、
    請求項７に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
  10. 前記動作可否信号は、一定時間間隔で増設モジュールから前記バックプレーンモジュールに伝達されて、前記バックプレーンモジュールは、動作可否信号が伝達されないと、前記増設モジュールに脱去や内部の問題が発生して通信不可能であると判断する、
    請求項９に記載のＰＬＣバックプレーンのホットスワップ装置。
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