JP2020149376A

JP2020149376A - Communication control unit

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Publication number: JP2020149376A
Application number: JP2019046517A
Authority: JP
Inventors: 荒牧　成彦; Shigehiko Aramaki; 成彦荒牧
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-09-17

Abstract

To provide a communication control unit capable of promptly recover from an instantaneous interruption, and of avoiding a substantial suspension of a production line to cause the production line to continuously operate.SOLUTION: A communication control unit 10 is a communication control unit that transmits to and receives from, input signals and output signals to a plurality of to-be-controlled devices 12, a main control device 18 connected via a communication network. The communication control unit includes a voltage monitoring unit 28 and a control unit 30. The voltage monitoring unit monitors the voltage state of a power supply supplied to the communication control unit, and detects whether or not an instantaneous interruption occurs. The control unit reactivate the communication control unit when the voltage monitoring unit detects the occurrence of the instantaneous interruption.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、通信制御ユニットに関する。 An embodiment of the present invention relates to a communication control unit.

従来、大規模工場や大規模プラント等において稼働している種々の機器（設備）は、複数の測定器（センサ）や複数の操作器（アクチュエータ）により構成され、所望の動作を実現している。各測定器や各操作器は、例えば、機器が設置された場所から離れた場所に設けられた中央制御室に設置されたコントローラ（制御装置）によって監視、制御されている。大規模工場や大規模プラント等において、各機器の測定器の測定データ（測定信号）や操作器への操作データ（操作信号）は、機器の近傍に配置された通信制御ユニット（リモートＩ／Ｏ）で送受信される場合がある。さらに、通信制御ユニットは、通信ネットワークを介してコントローラとの間でデータの送受信を行い、測定器や操作器を遠隔で監視、制御する場合がある。ところで、各機器が設置された現場（例えば、生産ライン等）では、機器が多数稼働しているため電源系統が不安定な状態、例えば電圧の低下等が発生する場合がある。その結果、通信制御ユニットに対する電源供給が不安定となり、通信制御ユニットを正常に機能させるのに充分な電圧を確保できない「停電」が発生することがあった。このように中央制御室から離れた位置（遠隔地）において、停電が発生した場合の対処技術が種々提案されている。 Conventionally, various devices (equipment) operating in a large-scale factory or a large-scale plant are composed of a plurality of measuring instruments (sensors) and a plurality of operating devices (actuators) to realize desired operations. .. Each measuring instrument and each operating device is monitored and controlled by, for example, a controller (control device) installed in a central control room provided at a place away from the place where the equipment is installed. In a large-scale factory or a large-scale plant, the measurement data (measurement signal) of the measuring instrument of each device and the operation data (operation signal) to the operating device are the communication control unit (remote I / O) arranged in the vicinity of the device. ) May be sent and received. Further, the communication control unit may send and receive data to and from the controller via the communication network, and remotely monitor and control the measuring instrument and the operating device. By the way, at the site where each device is installed (for example, a production line), a state in which the power supply system is unstable, for example, a voltage drop may occur because a large number of devices are in operation. As a result, the power supply to the communication control unit becomes unstable, and a "power outage" may occur in which a voltage sufficient for the communication control unit to function normally cannot be secured. Various techniques for dealing with a power failure at a position (remote location) away from the main control room have been proposed.

特開２０１２−２９０２０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-29020 特開２０１４−１８３６９９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-183699 特開２０１２−１３５１９３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-135193

しかしながら、従来の通信制御ユニットは、停電が生じた場合、シャットダウン状態にして、動作を完全停止させていた。また、通信制御ユニットに対する電源供給が一瞬停止する瞬停となった場合でも停電と見なし、同様にシャットダウン状態にしていた。この場合、生産ラインは停止してしまう。また、一度停止した生産ラインの復旧には時間がかかり、生産効率が低下するという問題があった。そこで、停電のうち瞬停の場合には、速やかに通信制御ユニットの復旧処理を行い、生産ラインの実質的な停止を回避し継続稼働させることのできる通信制御ユニットが提供できれば、生産性の低下を抑制可能となり、有意義である。 However, in the event of a power failure, the conventional communication control unit is shut down and completely stopped. Further, even if the power supply to the communication control unit is momentarily stopped, it is regarded as a power failure and is also shut down. In this case, the production line will be stopped. In addition, it takes time to restore the production line that has been stopped once, and there is a problem that the production efficiency is lowered. Therefore, in the case of a momentary power outage, if a communication control unit can be provided that can promptly restore the communication control unit, avoid a substantial stoppage of the production line, and continue operation, productivity will decline. Can be suppressed, which is meaningful.

実施形態にかかる通信制御ユニットは、例えば、複数の制御対象機器に対する入力信号および出力信号を、通信ネットワークを介して接続された主制御機器との間で送受信する。通信制御ユニットは、電圧監視部と、制御部を含む。電圧監視部は、通信制御ユニットに供給される電源の電圧状態を監視し、瞬停が発生したか否かを検出する。制御部は、電圧監視部が瞬停の発生を検出した場合、前記通信制御ユニットを再起動させる。 The communication control unit according to the embodiment transmits / receives input signals and output signals for a plurality of controlled devices to and from a main control device connected via a communication network, for example. The communication control unit includes a voltage monitoring unit and a control unit. The voltage monitoring unit monitors the voltage state of the power supply supplied to the communication control unit and detects whether or not a momentary power failure has occurred. When the voltage monitoring unit detects the occurrence of a momentary power failure, the control unit restarts the communication control unit.

図１は、実施形態にかかる通信制御ユニット（リモートＩ／Ｏ）を含む現場機器の制御システムの例示的かつ模式的なシステム図である。FIG. 1 is an exemplary and schematic system diagram of a control system for field equipment including a communication control unit (remote I / O) according to an embodiment. 図２は、実施形態にかかる通信制御ユニット（リモートＩ／Ｏ）の再起動判定処理の流れを例示的に説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a flow of a restart determination process of the communication control unit (remote I / O) according to the embodiment. 図３は、実施形態にかかる通信制御ユニット（リモートＩ／Ｏ）の再起動処理の流れを例示的に説明するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of restart processing of the communication control unit (remote I / O) according to the embodiment.

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The configurations of the embodiments described below, and the actions and results (effects) brought about by the configurations are merely examples, and are not limited to the contents described below.

図１は、実施形態にかかる通信制御ユニット１０（リモートＩ／Ｏ）を含む現場機器１２の制御システム１４の例示的かつ模式的なシステム図である。 FIG. 1 is an exemplary and schematic system diagram of a control system 14 of a field device 12 including a communication control unit 10 (remote I / O) according to an embodiment.

現場機器１２は、例えば、大規模工場や大規模プラント等で稼働する複数の設備（例えばｎ個）の一例であり、個々の現場機器１２（１２ａ〜１２ｎ）は、制御対象機器として測定器１６ａや操作器１６ｂを含んで構成されている。なお、図１の場合、図面の簡略化のため、現場機器１２には測定器１６ａおよび操作器１６ｂを一つずつ図示しているが、現場機器１２には複数個の測定器１６ａ、複数個の操作器１６ｂが含まれてもよく、現場機器１２が所定の動作を実現できるように構成されている。各現場機器１２（１２ａ〜１２ｎ）に含まれる測定器１６ａや操作器１６ｂの数はそれぞれの現場機器１２が実現する機能によって異なる。 The field equipment 12 is an example of a plurality of equipments (for example, n) operating in a large-scale factory, a large-scale plant, or the like, and the individual field equipments 12 (12a to 12n) are measuring instruments 16a as controlled equipment. And the actuator 16b are included. In the case of FIG. 1, for simplification of the drawing, the field equipment 12 shows one measuring instrument 16a and one operating device 16b, but the field equipment 12 has a plurality of measuring instruments 16a and a plurality of measuring instruments 16a. The actuator 16b of the above may be included, and the field equipment 12 is configured to realize a predetermined operation. The number of measuring instruments 16a and actuators 16b included in each field equipment 12 (12a to 12n) differs depending on the function realized by each field equipment 12.

測定器１６ａは、例えば、操作器１６ｂの状態や、その周囲の状態を測定（検出）するセンサである。また、操作器１６ｂは、例えば、モータ、流体動力シリンダ、制御弁等のアクチュエータである。測定器１６ａは、例えば操作器１６ｂの動作状態データ（動作位置、移動量、移動速度、回転速度、回転量、温度等）の他、操作器１６ｂの周囲や現場機器１２の周囲の環境データ（温度、湿度、動作音等）等の測定データを逐次測定する。測定器１６ａで測定された測定データ（入力信号）は、通信制御ユニット１０を介して、各現場機器１２を監視および制御する主制御機器としての例えば監視制御装置１８に送信される。また、操作器１６ｂは、通信制御ユニット１０を介して監視制御装置１８から送信される、例えば、測定器１６ａで測定された測定データを参照して決定された操作データ（出力信号）に基づき動作する。 The measuring instrument 16a is, for example, a sensor that measures (detects) the state of the actuator 16b and the surrounding state thereof. Further, the actuator 16b is, for example, an actuator such as a motor, a fluid power cylinder, or a control valve. In the measuring instrument 16a, for example, in addition to the operating state data (operating position, moving amount, moving speed, rotating speed, rotating amount, temperature, etc.) of the operating device 16b, environmental data around the operating device 16b and the field equipment 12 ( Measurement data such as temperature, humidity, operating noise, etc.) are measured sequentially. The measurement data (input signal) measured by the measuring device 16a is transmitted to, for example, a monitoring control device 18 as a main control device that monitors and controls each field device 12 via the communication control unit 10. Further, the operating device 16b operates based on the operating data (output signal) transmitted from the monitoring control device 18 via the communication control unit 10, for example, determined by referring to the measurement data measured by the measuring device 16a. To do.

監視制御装置１８は、例えば、各現場機器１２から離れた場所（同一の建屋内、異なる建屋内、同一敷地内、異なる敷地内等の遠隔地）に設けられた中央制御室に設置され、複数の現場機器１２を統括制御することが可能である。監視制御装置１８は、ＰＣ（Personal Computer）などといった一般的な情報処理装置と同様のコンピュータ資源を有している。監視制御装置１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む監視制御部１８ａと、伝送処理部１８ｂ等を有している。 The monitoring control device 18 is installed in, for example, a central control room provided at a place away from each on-site equipment 12 (a remote place such as the same building, a different building, the same site, a different site, etc.) It is possible to control the on-site equipment 12 of the above. The monitoring control device 18 has the same computer resources as a general information processing device such as a PC (Personal Computer). The monitoring control device 18 includes a monitoring control unit 18a including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a transmission processing unit 18b.

監視制御部１８ａのＣＰＵは、ＲＯＭなどに記憶された各種の制御プログラムを読み出し、当該各種の制御プログラムに規定されたインストラクションにしたがって各種の機能を実現する。伝送処理部１８ｂは、通信制御ユニット１０を介して送信される測定器１６ａの測定データを監視制御部１８ａに提供する。また、伝送処理部１８ｂは、監視制御部１８ａが制御プログラムにしたがって、測定器１６ａの測定データ等を参照することで算出した操作器１６ｂの制御量（操作データ）等を通信制御ユニット１０に送信する。なお、監視制御装置１８には、複数の通信制御ユニット１０が接続され、工場やプラント内に存在する複数の現場機器１２のグループを総合的に監視し制御することができる。なお、各通信制御ユニット１０の構成は実質的に同じであるため、以下の説明では、一つの通信制御ユニット１０の構成について説明し、他の通信制御ユニット１０の説明は省略する。 The CPU of the monitoring control unit 18a reads out various control programs stored in ROM or the like, and realizes various functions according to instructions specified in the various control programs. The transmission processing unit 18b provides the monitoring control unit 18a with the measurement data of the measuring device 16a transmitted via the communication control unit 10. Further, the transmission processing unit 18b transmits the control amount (operation data) of the operation device 16b calculated by the monitoring control unit 18a referring to the measurement data and the like of the measuring device 16a according to the control program to the communication control unit 10. To do. A plurality of communication control units 10 are connected to the monitoring control device 18, and a group of a plurality of field devices 12 existing in a factory or a plant can be comprehensively monitored and controlled. Since the configurations of the respective communication control units 10 are substantially the same, the configuration of one communication control unit 10 will be described in the following description, and the description of the other communication control units 10 will be omitted.

通信制御ユニット１０は、複数の現場機器１２（１２ａ〜１２ｎ）と監視制御装置１８との間で各種データの送受信の中継動作を行う。通信制御ユニット１０は、中継動作を実現するために、電源モジュール２０、入力モジュール２２、出力モジュール２４、伝送モジュール２６等を備える。また、通信制御ユニット１０は、主として「瞬停」が発生した場合の処理を実行するために、電圧監視部２８、制御部３０等を備える。 The communication control unit 10 relays transmission / reception of various data between the plurality of field devices 12 (12a to 12n) and the monitoring control device 18. The communication control unit 10 includes a power supply module 20, an input module 22, an output module 24, a transmission module 26, and the like in order to realize a relay operation. Further, the communication control unit 10 includes a voltage monitoring unit 28, a control unit 30, and the like mainly for executing processing when a "momentary power failure" occurs.

電源モジュール２０は、工場やプラントに設けられた外部電源３２から電力供給を受け、入力モジュール２２、出力モジュール２４、伝送モジュール２６、電圧監視部２８、制御部３０等にそれぞれ所定の電源電圧を供給する。 The power supply module 20 receives power from an external power supply 32 provided in a factory or plant, and supplies a predetermined power supply voltage to each of the input module 22, the output module 24, the transmission module 26, the voltage monitoring unit 28, the control unit 30, and the like. To do.

入力モジュール２２は、複数の入力ポートを備え、各現場機器１２に含まれる少なくとも一つの測定器１６ａとケーブルで接続され、測定器１６ａが測定した測定データをＩ／Ｏバス３４を介して伝送モジュール２６に入力する。また、出力モジュール２４は、複数の出力ポートを備え、各現場機器１２に含まれる少なくとも一つの操作器１６ｂとケーブルで接続され、伝送モジュール２６を介して監視制御装置１８から送信された操作データを対象となる操作器１６ｂに出力する。 The input module 22 has a plurality of input ports, is connected to at least one measuring instrument 16a included in each field equipment 12 by a cable, and transmits the measurement data measured by the measuring instrument 16a via the I / O bus 34. Enter in 26. Further, the output module 24 is provided with a plurality of output ports, is connected to at least one actuator 16b included in each field equipment 12 by a cable, and receives operation data transmitted from the monitoring control device 18 via the transmission module 26. Output to the target controller 16b.

伝送モジュール２６は、測定器１６ａから入力モジュール２２を介して入力される測定データや操作器１６ｂに対して出力モジュール２４を介して出力する操作データを一時的に保持するメモリ領域を備える。伝送モジュール２６（通信制御ユニット１０）は、例えば、ＬＡＮケーブル等を用いた通信ネットワーク３６を経由して監視制御装置１８の伝送処理部１８ｂに接続可能である。伝送モジュール２６は、適切なタイミングで、入力モジュール２２に入力された各現場機器１２の測定器１６ａの測定データを監視制御装置１８の伝送処理部１８ｂに送信したり、伝送処理部１８ｂから送信された操作データを出力モジュール２４に送信して、現場機器１２の操作器１６ｂに出力させたりする。通信ネットワーク３６の形態は、マルチドロップ型、スター型、リング型等適宜利用可能である。通信制御ユニット１０は、入力モジュール２２に接続された複数の測定器１６ａの測定データを一括管理して、ＬＡＮケーブル等を介して監視制御装置１８に送信することができる。また、通信制御ユニット１０は、ＬＡＮケーブル等を介して監視制御装置１８から送信される各現場機器１２の操作器１６ｂに対応する操作データを一括管理して、各操作器１６ｂに送信することができる。その結果、監視制御装置１８は、通信制御ユニット１０と通信するのみで、通信制御ユニット１０に接続されている全ての現場機器１２の状態を認識することができる。また、監視制御装置１８と通信制御ユニット１０との距離が離れている場合でも、監視制御装置１８と通信制御ユニット１０とを一本または数本のＬＡＮケーブルで接続可能となり、両者間の配線を容易かつシンプルに実現可能となる。その結果、監視制御装置１８と通信制御ユニット１０との間の断線や接触不良による通信エラーを低減することが可能となるとともに、通信エラーが発生した場合の対応、対策が容易に行える。また、配索するケーブル数の低減によりコストの軽減に寄与することもできる。一方、通信制御ユニット１０は、現場機器１２の近傍に設置可能になるので、現場機器１２の測定器１６ａや操作器１６ｂと通信制御ユニット１０とをＩ／Ｏケーブル等で接続する場合、Ｉ／Ｏケーブルの長さを短くすることが可能になり、Ｉ／Ｏケーブルの配索が容易になるとともに、コスト低減に寄与できる。なお、通信ネットワーク３６は無線通信を利用してもよい。 The transmission module 26 includes a memory area that temporarily holds measurement data input from the measuring device 16a via the input module 22 and operation data output to the operating device 16b via the output module 24. The transmission module 26 (communication control unit 10) can be connected to the transmission processing unit 18b of the monitoring control device 18 via, for example, a communication network 36 using a LAN cable or the like. The transmission module 26 transmits the measurement data of the measuring instrument 16a of each field device 12 input to the input module 22 to the transmission processing unit 18b of the monitoring control device 18 or is transmitted from the transmission processing unit 18b at an appropriate timing. The operation data is transmitted to the output module 24 and output to the operator 16b of the field equipment 12. The form of the communication network 36 can be appropriately used such as a multi-drop type, a star type, and a ring type. The communication control unit 10 can collectively manage the measurement data of the plurality of measuring instruments 16a connected to the input module 22 and transmit the measurement data to the monitoring control device 18 via a LAN cable or the like. Further, the communication control unit 10 can collectively manage the operation data corresponding to the operation device 16b of each field device 12 transmitted from the monitoring control device 18 via the LAN cable or the like and transmit the operation data to each operation device 16b. it can. As a result, the monitoring control device 18 can recognize the status of all the field devices 12 connected to the communication control unit 10 only by communicating with the communication control unit 10. Further, even when the monitoring control device 18 and the communication control unit 10 are separated from each other, the monitoring control device 18 and the communication control unit 10 can be connected with one or several LAN cables, and wiring between the two can be performed. It can be realized easily and simply. As a result, it is possible to reduce communication errors due to disconnection or poor contact between the monitoring control device 18 and the communication control unit 10, and it is possible to easily take measures and countermeasures when a communication error occurs. In addition, it is possible to contribute to cost reduction by reducing the number of cables to be distributed. On the other hand, since the communication control unit 10 can be installed in the vicinity of the field equipment 12, when the measuring instrument 16a or the operating device 16b of the field equipment 12 and the communication control unit 10 are connected by an I / O cable or the like, I / O The length of the O cable can be shortened, the I / O cable can be easily routed, and the cost can be reduced. The communication network 36 may use wireless communication.

ところで、通信制御ユニット１０に電源を供給する外部電源３２は、各現場機器１２で共通で利用される場合があり、操作器１６ｂの動作時の負荷変動等により電圧が不安定になる場合がある。そして、不安定な電源系統から電力供給を受ける通信制御ユニット１０は、一時的に電圧が低下する状態である、いわゆる瞬停状態になる場合がある。このような瞬停が発生した場合、従来の通信制御ユニットは、エラー処理を実行するとともに、シャットダウン処理を実行して停止していた。この間、現場機器１２は、外部電源３２からの電力供給が継続しているため動作可能状態であるにも拘わらず、通信制御ユニットがシャットダウン状態のため、現場機器１２が含まれる生産ラインを停止せざるを得ず、生産効率の低下、生産計画の狂いが生じてしまう場合があった。 By the way, the external power supply 32 that supplies power to the communication control unit 10 may be commonly used by each field device 12, and the voltage may become unstable due to load fluctuations during operation of the actuator 16b. .. Then, the communication control unit 10 that receives power supply from the unstable power supply system may be in a so-called momentary power failure state in which the voltage temporarily drops. When such a momentary power failure occurs, the conventional communication control unit executes error processing and shuts down processing to stop. During this time, the field equipment 12 is in an operable state because the power supply from the external power supply 32 is continued, but the communication control unit is in the shutdown state, so that the production line including the field equipment 12 is stopped. Inevitably, there were cases where production efficiency declined and production plans went wrong.

そこで、本実施形態の通信制御ユニット１０は、電圧監視部２８によって電源モジュール２０から出力される電圧値を常時監視している。また、別の実施形態では、電圧監視部２８は、電源モジュール２０に供給される外部電源３２からの電圧値を常時監視してもよい。電圧監視部２８は、電源モジュール２０が出力する電圧値の変動が当該通信制御ユニット１０を正常に動作させる許容囲内であるか否かを監視し、瞬停が発生したか否かの判定を行う。例えば、電圧監視部２８は、測定した電圧値が通信制御ユニット１０を正常に動作させる、予め定めた許容電圧値未満（電圧閾値未満）に低下した後、予め定めた所定期間内に許容電圧以上に復帰した場合、瞬停が発生したと判定する。電源モジュール２０の定常出力電圧が、例えば１２Ｖの場合で、許容電圧値が１０．５Ｖであった場合、電源モジュール２０が出力する電圧値が１０．５Ｖ未満になり、例えば、５００μｓ以内に１０．５Ｖ以上に復帰した場合、瞬停（瞬断、瞬時電圧低下）が発生したと判定する。 Therefore, the communication control unit 10 of the present embodiment constantly monitors the voltage value output from the power supply module 20 by the voltage monitoring unit 28. Further, in another embodiment, the voltage monitoring unit 28 may constantly monitor the voltage value from the external power supply 32 supplied to the power supply module 20. The voltage monitoring unit 28 monitors whether or not the fluctuation of the voltage value output by the power supply module 20 is within the permissible range for operating the communication control unit 10 normally, and determines whether or not a momentary power failure has occurred. .. For example, the voltage monitoring unit 28 drops the measured voltage value to less than a predetermined allowable voltage value (less than a voltage threshold value) that allows the communication control unit 10 to operate normally, and then exceeds the allowable voltage within a predetermined predetermined period. When it returns to, it is determined that a momentary power failure has occurred. When the steady output voltage of the power supply module 20 is, for example, 12V and the allowable voltage value is 10.5V, the voltage value output by the power supply module 20 becomes less than 10.5V, for example, within 500 μs. When the voltage returns to 5 V or higher, it is determined that a momentary power failure (momentary interruption, momentary voltage drop) has occurred.

そして、制御部３０は、電圧監視部２８により電源（電源モジュール２０）が瞬停したと判定（検出）された場合、通信制御ユニット１０を強制的に再起動させる。通信制御ユニット１０は再起動する場合、入力データおよび出力データの一時保存等のために利用されるデータ領域を一旦リセットして再設定する。例えば、制御部３０は、伝送モジュール２６内のメモリに通信制御ユニット１０に接続されている現場機器１２の測定器１６ａや操作器１６ｂ毎にデータ領域を再設定する。つまり、通信制御ユニット１０に接続されている現場機器１２の構成情報を再構築して、通信制御ユニット１０をシャットダウンさせることなく測定データや操作データの送受信を再開可能とする。なお、瞬停に伴い、伝送モジュール２６内のメモリの情報が破損、書き換え等が発生してしまった場合でも、制御部３０によりデータ領域やデータ内容を一旦リセットして再構築するため、再起動後に不都合が発生することが回避できる。このように、通信制御ユニット１０は、瞬停が発生した場合でも、直ちに復旧して、動作可能状態の現場機器１２による生産ラインの稼働を継続して行うことができる。なお、電圧監視部２８および制御部３０は、通信制御ユニット１０ごとに設けられているため、瞬停が発生した通信制御ユニット１０のみの再起動が行われ、瞬停が生じていない通信制御ユニット１０は、定常動作を維持する。図１の場合、電圧監視部２８と制御部３０は、通信制御ユニット１０内で独立したモジュールとして示されているが、同様な機能を実現できれば、例えば、電源モジュール２０や伝送モジュール２６等に含まれる構成としてもよい。 Then, when the voltage monitoring unit 28 determines (detects) that the power supply (power supply module 20) has momentarily stopped, the control unit 30 forcibly restarts the communication control unit 10. When the communication control unit 10 is restarted, the data area used for temporary storage of input data and output data is temporarily reset and reset. For example, the control unit 30 resets the data area in the memory in the transmission module 26 for each of the measuring instrument 16a and the operating device 16b of the field equipment 12 connected to the communication control unit 10. That is, the configuration information of the field device 12 connected to the communication control unit 10 can be reconstructed so that the transmission / reception of measurement data and operation data can be resumed without shutting down the communication control unit 10. Even if the information in the memory in the transmission module 26 is damaged or rewritten due to a momentary power failure, the control unit 30 resets and rebuilds the data area and data contents, so that the system is restarted. It is possible to avoid the inconvenience that occurs later. In this way, even if a momentary power failure occurs, the communication control unit 10 can be immediately restored and the production line can be continuously operated by the on-site equipment 12 in an operable state. Since the voltage monitoring unit 28 and the control unit 30 are provided for each communication control unit 10, only the communication control unit 10 in which the momentary power failure occurs is restarted, and the communication control unit in which the momentary power failure does not occur is restarted. 10 maintains steady operation. In the case of FIG. 1, the voltage monitoring unit 28 and the control unit 30 are shown as independent modules in the communication control unit 10, but if similar functions can be realized, they are included in, for example, the power supply module 20 and the transmission module 26. It may be configured as such.

このように構成される通信制御ユニット１０を含む制御システム１４の動作を、図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２は、通信制御ユニット１０（リモートＩ／Ｏ）の再起動判定処理の流れを例示的に説明するフローチャートである。 The operation of the control system 14 including the communication control unit 10 configured in this way will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 2 is a flowchart illustrating the flow of the restart determination process of the communication control unit 10 (remote I / O).

前述したように、通信制御ユニット１０の電圧監視部２８は、通信制御ユニット１０の動作中、常に電源モジュール２０が出力する電圧値（つまり、外部電源３２から供給される電圧値）が予め定められた電圧許容範囲未満（判定閾値未満）か否かを監視している（Ｓ１００のＮｏ）。そして、電圧監視部２８は、電源モジュール２０が出力する電圧値が電圧許容範囲未満になったと判定した場合（Ｓ１００のＹｅｓ）、電源モジュール２０が出力する電圧値が予め定められた所定期間内に電圧許容範囲以上に復帰したか否か判定する（Ｓ１０２）。 As described above, the voltage monitoring unit 28 of the communication control unit 10 has a predetermined voltage value (that is, a voltage value supplied from the external power supply 32) always output by the power supply module 20 during the operation of the communication control unit 10. It is monitored whether or not it is below the allowable voltage range (less than the determination threshold value) (No in S100). Then, when the voltage monitoring unit 28 determines that the voltage value output by the power supply module 20 is less than the voltage allowable range (Yes in S100), the voltage value output by the power supply module 20 is within a predetermined predetermined period. It is determined whether or not the voltage has returned to the allowable range or more (S102).

電源モジュール２０が出力する電圧値が所定期間内に電圧許容範囲以上に復帰した場合（Ｓ１０２のＹｅｓ）、電圧監視部２８は、通信制御ユニット１０において瞬停が発生したと判定する（Ｓ１０４）。そして、制御部３０は、通信制御ユニット１０の再起動処理を実行する（Ｓ１０６）。例えば、伝送モジュール２６における入力データおよび出力データを一時保存するデータ領域を一旦クリアして、改めてデータ領域を確保した後、通信制御ユニット１０に接続されている現場機器１２の測定器１６ａや操作器１６ｂの構成情報の再構築を行う。そして、このフローを一旦終了し、改めて、Ｓ１００において、電圧監視部２８による電圧監視を実行する。その結果、通信制御ユニット１０に瞬停が生じた場合でも、通信制御ユニット１０は、再起動が直ちに実行され、現場機器１２を含む生産ラインを実質的に停止させることなく、生産ラインの稼働を継続させることができる。 When the voltage value output by the power supply module 20 returns to the voltage allowable range or more within a predetermined period (Yes in S102), the voltage monitoring unit 28 determines that a momentary power failure has occurred in the communication control unit 10 (S104). Then, the control unit 30 executes the restart process of the communication control unit 10 (S106). For example, after clearing the data area for temporarily storing the input data and the output data in the transmission module 26 and securing the data area again, the measuring instrument 16a and the operating device of the field equipment 12 connected to the communication control unit 10 are used. The configuration information of 16b is reconstructed. Then, this flow is temporarily terminated, and the voltage monitoring by the voltage monitoring unit 28 is executed again in S100. As a result, even if a momentary power failure occurs in the communication control unit 10, the communication control unit 10 is immediately restarted, and the production line including the field equipment 12 can be operated without substantially stopping the production line. Can be continued.

Ｓ１０２において、電源モジュール２０が供給する電圧値が所定期間内に電圧許容範囲以上に復帰しなかった場合（Ｓ１０２のＮｏ）、電圧監視部２８は、制御システム１４の電源系に、「停電」が発生したと判定し（Ｓ１０８）、制御部３０は、停電処理を実行する（Ｓ１１０）。停電処理として、例えば、通信制御ユニット１０をシャットダウンして、このフローを一旦終了する。この場合、監視制御装置１８の伝送処理部１８ｂは、シャットダウンされた通信制御ユニット１０に対するデータの送受信が不能となる。その結果、監視制御部１８ａは、通信制御ユニット１０がシャットダウンされたことを認識することができる。この場合、監視制御部１８ａは、エラー情報を登録し事後対策等に活用する。なお、監視制御部１８ａは、シャットダウンされた通信制御ユニット１０に接続された現場機器１２のみを停止し、当該シャットダウンされた通信制御ユニット１０に接続された現場機器１２の停止による影響を受けない、他の正常な通信制御ユニット１０に接続された現場機器１２は継続して稼働させてもよい。 In S102, when the voltage value supplied by the power supply module 20 does not return to the voltage allowable range or more within a predetermined period (No in S102), the voltage monitoring unit 28 causes a "power failure" in the power supply system of the control system 14. It is determined that the occurrence has occurred (S108), and the control unit 30 executes the power failure process (S110). As a power failure process, for example, the communication control unit 10 is shut down to temporarily end this flow. In this case, the transmission processing unit 18b of the monitoring control device 18 cannot transmit / receive data to the shut down communication control unit 10. As a result, the monitoring control unit 18a can recognize that the communication control unit 10 has been shut down. In this case, the monitoring control unit 18a registers the error information and uses it for post-measures. The monitoring control unit 18a stops only the field equipment 12 connected to the shut down communication control unit 10, and is not affected by the stoppage of the field equipment 12 connected to the shut down communication control unit 10. The field equipment 12 connected to the other normal communication control unit 10 may be continuously operated.

図３は、通信制御ユニット１０（リモートＩ／Ｏ）の再起動処理の流れを例示的に説明するフローチャートである。再起動処理は、瞬停に伴いクリアされた、制御部３０で認識していた、通信制御ユニット１０に接続された現場機器１２（接続機器）の構成情報の再構築（更新）を行う処理を含む。例えば、現場機器１２の測定器１６ａ毎の測定データを扱うためのデータ領域を伝送モジュール２６に確保する処理や、操作器１６ｂ毎の操作データを扱うためのデータ領域を伝送モジュール２６に確保する処理等を含む。 FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of restart processing of the communication control unit 10 (remote I / O). The restart process is a process of reconstructing (updating) the configuration information of the field device 12 (connected device) connected to the communication control unit 10, which was recognized by the control unit 30, which was cleared due to the momentary power failure. Including. For example, a process of securing a data area for handling measurement data for each measuring instrument 16a of the field equipment 12 in the transmission module 26, or a process of securing a data area for handling operation data for each operating device 16b in the transmission module 26. Etc. are included.

再起動処理において、まず、通信制御ユニット１０の制御部３０は、伝送モジュール２６が正常に機能しているか否かを、例えば、所定のチェック項目を確認することにより判定する（Ｓ２００）。そして、伝送モジュール２６が正常でない場合（Ｓ２００のＮｏ）、制御部３０は、内部または外部に設けられたメモリにエラー情報の登録を行い（Ｓ２０２）、一旦このフローを終了する。Ｓ２００において、伝送モジュール２６が正常であると判定された場合（Ｓ２００のＹｅｓ）、制御部３０は、次にＩ／Ｏバス３４が正常に機能しているか否かを所定のチェック項目を確認することにより判定する（Ｓ２０４）。Ｓ２０４において、Ｉ／Ｏバス３４が正常でない場合（Ｓ２０４のＮｏ）、制御部３０は、Ｓ２０２に移行してエラー情報の登録を行い（Ｓ２０２）、一旦このフローを終了する。制御部３０において、エラー情報が登録された場合、制御部３０は、通信制御ユニット１０を、例えばシャットダウンする。この場合、通信制御ユニット１０は、停電時と同様に、監視制御装置１８の伝送処理部１８ｂとの通信が不能になるため、監視制御部１８ａは、通信制御ユニット１０がシャットダウンされたことを認識できる。制御部３０により登録されたエラー情報は、例えば管理者によって参照されることができる。その結果、管理者は、通信制御ユニット１０のメンテナンス時に当該通信制御ユニット１０の不具合部分の特定を速やかに行うことが可能となり、復旧作業を効率的に行うことができる。 In the restart process, first, the control unit 30 of the communication control unit 10 determines whether or not the transmission module 26 is functioning normally by checking, for example, a predetermined check item (S200). Then, when the transmission module 26 is not normal (No in S200), the control unit 30 registers the error information in the memory provided inside or outside (S202), and temporarily ends this flow. When it is determined in S200 that the transmission module 26 is normal (Yes in S200), the control unit 30 then confirms a predetermined check item whether or not the I / O bus 34 is functioning normally. (S204). In S204, when the I / O bus 34 is not normal (No in S204), the control unit 30 shifts to S202 to register error information (S202), and temporarily ends this flow. When the error information is registered in the control unit 30, the control unit 30 shuts down the communication control unit 10, for example. In this case, since the communication control unit 10 cannot communicate with the transmission processing unit 18b of the monitoring control device 18 as in the case of a power failure, the monitoring control unit 18a recognizes that the communication control unit 10 has been shut down. it can. The error information registered by the control unit 30 can be referred to by, for example, an administrator. As a result, the administrator can quickly identify the defective portion of the communication control unit 10 at the time of maintenance of the communication control unit 10, and can efficiently perform the recovery work.

Ｓ２０４において、Ｉ／Ｏバス３４が正常に機能していることが確認できた場合（Ｓ２０４のＹｅｓ）、制御部３０は、入力モジュール２２に物理的に接続された接続機器（例えば測定器１６ａ）や出力モジュール２４に物理的に接続された接続機器（例えば操作器１６ｂ）が存在するか否かを確認する（Ｓ２０６）。入力モジュール２２や出力モジュール２４に接続機器が接続されていない場合（Ｓ２０６のＮｏ）、例えば、現場機器１２側に不具合が生じて停止状態であったり、取り外されている状態であったりする場合、通信制御ユニット１０が利用されていないと見なすことが可能となり、このフローを一旦終了する。 When it is confirmed in S204 that the I / O bus 34 is functioning normally (Yes in S204), the control unit 30 is a connected device (for example, a measuring instrument 16a) physically connected to the input module 22. It is confirmed whether or not there is a connected device (for example, an actuator 16b) physically connected to the output module 24 (S206). When the connected device is not connected to the input module 22 or the output module 24 (No in S206), for example, when a problem occurs on the field device 12 side and the device is stopped or removed. It becomes possible to consider that the communication control unit 10 is not being used, and this flow is temporarily terminated.

一方、Ｓ２０６において、入力モジュール２２や出力モジュール２４に接続機器が接続されている場合（Ｓ２０６のＹｅｓ）、接続機器の固有の情報を取得する（Ｓ２０８）。例えば、測定器１６ａや操作器１６ｂは、その種類により測定器１６ａの測定データや操作器１６ｂの操作データを扱うために必要なメモリ領域の大きさが異なる。そこで、制御部３０は、入力モジュール２２や出力モジュール２４に接続されている接続機器毎に対応するデータ領域を伝送モジュール２６のメモリ上に確保する（Ｓ２１０）。そして、制御部３０は、確保されたデータ領域の情報を含む構成情報の更新処理を行う（Ｓ２１２）。例えば、入力モジュール２２のどの入力ポートにどの様な測定器１６ａが接続されているか、出力モジュール２４のどの出力ポートにどの様な操作器１６ｂが接続されているか等の構成情報を更新する。 On the other hand, in S206, when the connected device is connected to the input module 22 or the output module 24 (Yes in S206), the unique information of the connected device is acquired (S208). For example, the size of the memory area required for handling the measurement data of the measuring device 16a and the operation data of the operating device 16b differs depending on the type of the measuring device 16a and the operating device 16b. Therefore, the control unit 30 secures a data area corresponding to each connected device connected to the input module 22 and the output module 24 on the memory of the transmission module 26 (S210). Then, the control unit 30 updates the configuration information including the information of the secured data area (S212). For example, configuration information such as what kind of measuring instrument 16a is connected to which input port of the input module 22 and what kind of operating device 16b is connected to which output port of the output module 24 is updated.

そして、制御部３０は、通信制御ユニット１０の入力モジュール２２および出力モジュール２４に接続された全ての接続機器の構成情報の更新が完了しているか否かを確認する（Ｓ２１４）。全ての接続機器の構成情報の更新が完了していない場合（Ｓ２１４のＮｏ）、Ｓ２０６に移行し、制御部３０は、Ｓ２０６以降の処理を実行して、入力モジュール２２や出力モジュール２４に接続された接続機器のうち情報取得が未取得の接続機器に関する処理を実行し、構成情報の更新を行う。 Then, the control unit 30 confirms whether or not the update of the configuration information of all the connected devices connected to the input module 22 and the output module 24 of the communication control unit 10 is completed (S214). If the update of the configuration information of all the connected devices is not completed (No in S214), the process proceeds to S206, and the control unit 30 executes the processes after S206 and is connected to the input module 22 and the output module 24. Executes the process related to the connected device whose information has not been acquired among the connected devices, and updates the configuration information.

Ｓ２１４において、全ての接続機器の構成情報の更新が完了している場合（Ｓ２１４のＹｅｓ）、制御部３０は伝送モジュール２６による測定データや操作データの伝送処理を開始する（Ｓ２１６）。例えば、伝送モジュール２６は、入力モジュール２２から入力した測定器１６ａの測定データを監視制御装置１８に送信する処理や、監視制御装置１８から送信された操作データを出力モジュール２４に出力する処理を実行し、制御システム１４の通常動作を開始させる。 When the update of the configuration information of all the connected devices is completed in S214 (Yes in S214), the control unit 30 starts the transmission process of the measurement data and the operation data by the transmission module 26 (S216). For example, the transmission module 26 executes a process of transmitting the measurement data of the measuring device 16a input from the input module 22 to the monitoring control device 18 and a process of outputting the operation data transmitted from the monitoring control device 18 to the output module 24. Then, the normal operation of the control system 14 is started.

このように、通信制御ユニット１０は、当該通信制御ユニット１０に瞬停が生じた場合でも、通信制御ユニット１０をシャットダウンさせることなく、直ちに接続された現場機器１２の構成情報の再構築を行い、通常動作を再開することができる。また、再起動により構成情報の再構築を行うことにより、瞬停が原因で通信制御ユニット１０の動作が不安定のまま動作を継続したり、測定データや操作データが破損したり、送受信エラーが生じたりする等の不具合の発生が回避できる。 In this way, even if a momentary power failure occurs in the communication control unit 10, the communication control unit 10 immediately reconstructs the configuration information of the connected field equipment 12 without shutting down the communication control unit 10. Normal operation can be resumed. In addition, by rebuilding the configuration information by restarting, the operation of the communication control unit 10 continues to be unstable due to a momentary power failure, the measurement data and operation data are damaged, and transmission / reception errors occur. It is possible to avoid the occurrence of problems such as occurrence.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、上記実施形態および変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態およびその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments and modifications are merely examples, and the scope of the invention is not intended to be limited. The above-described embodiment can be implemented in various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. The above-described embodiment and its modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

１０通信制御ユニット
１２現場機器
１４制御システム
１６ａ測定器
１６ｂ操作器
１８監視制御装置
１８ａ監視制御部
１８ｂ伝送処理部
２０電源モジュール
２２入力モジュール
２４出力モジュール
２６伝送モジュール
２８電圧監視部
３０制御部
３２外部電源
３４Ｉ／Ｏバス
３６通信ネットワーク 10 Communication control unit 12 Field equipment 14 Control system 16a Measuring instrument 16b Operator 18 Monitoring control device 18a Monitoring control unit 18b Transmission processing unit 20 Power supply module 22 Input module 24 Output module 26 Transmission module 28 Voltage monitoring unit 30 Control unit 32 External power supply 34 I / O bus 36 communication network

Claims

A communication control unit that transmits and receives input signals and output signals for a plurality of controlled devices to and from a main control device connected via a communication network.
A voltage monitoring unit that monitors the voltage status of the power supply supplied to the communication control unit and detects whether or not a momentary power failure has occurred.
When the voltage monitoring unit detects the occurrence of the momentary power failure, the control unit that restarts the communication control unit and the control unit.
Communication control unit, including.