JP2020190952A - 制御装置、ネットワークシステム、ネットワークシステムの制御方法及び制御プログラム - Google Patents

制御装置、ネットワークシステム、ネットワークシステムの制御方法及び制御プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ネットワークシステムにおける通信ケーブルの故障個所を容易に知ることができる制御装置を実現する。【解決手段】制御装置（マスタ装置１０）は、スレーブ装置（２０ｃ）に対して、他機との通信の実行／停止を指示する通信指示部（１１２）と、故障個所探知を含む故障診断の実施を指示する診断指示部（１１３）と、スレーブ装置から、故障診断の結果を読出す診断結果読出部（１１４）と、故障診断の結果から、スレーブ装置から故障個所までの通信ケーブルの長さを算出する算出部（１１５）とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、制御装置、ネットワークシステム、ネットワークシステムの制御方法及び制御プログラムに関する。
ファクトリーオートメーション（Factory Automation：ＦＡ）の分野においては、作業の工程を分担する様々な種類の装置の制御が行われる。工場施設等一定の領域において作業に用いられる各種のコントローラ、リモートＩ／Ｏ、および製造装置を連携して動作させるために、これらの装置を接続する、フィールドネットワークとも呼ばれる産業用ネットワークシステムが構築されている。
一般的な産業用ネットワークシステムでは、各種のスレーブ装置と、マスタ装置などから構成されるマスタスレーブ方式のネットワークが用いられる。スレーブ装置は、工場内に設置される設備の制御あるいはデータ収集を行う装置である。マスタ装置は、これらのスレーブを集中管理する、例えば（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）と呼ばれる装置である。ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）あるいはＥｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰはそうした産業用ネットワークシステムの方式の例である（ＥＴＨＥＲＮＥＴ：登録商標）。このような産業用ネットワークシステムにおいては、通信用ケーブルが各装置間に張り巡らされ、ネットワークが構築されている。
特開２０１３−２３６１６２号公報
スレーブ装置間を接続する通信用ケーブルに断線等の故障が発生すると、当該スレーブ装置間での通信が遮断される。上記のような産業用ネットワークシステムにおいては、スレーブ装置間での通信途絶を知らせるリンクオフ情報を、スレーブ装置からマスタ装置に報知するようにすることができる。よって管理者はマスタ装置を通じて、特定のスレーブ装置間で何らかの通信の異常が発生していることを知ることができる。しかし、通信途絶の原因が通信ケーブルの故障によるものか否かを知ることはできない。また故障の個所が、通信ケーブルのどの位置にあるかを知ることもできない。
一方、特許文献１によれば、通信端末に通信ケーブルの故障状態を判別する機能を備える技術が開示されている。しかし、特定の通信端末から、その端末に接続された通信ケーブルの故障状態が判別できるに留まる。
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、管理者が、産業用ネットワークシステム中の通信ケーブルの故障個所を容易に特定することができるようになり、よって通信ケーブルの保全作業を効率的に実行することを可能とさせるマスタ装置を実現することを目的とする。
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の構成を採用する。
本発明の一側面に係る制御装置は、マスタ装置と、複数のスレーブ装置とを備えたネットワークシステムに用いる、前記マスタ装置である制御装置であって、前記スレーブ装置は、前記マスタ装置側の第１の他機と第１の通信ケーブルで接続される第１通信部と、前記マスタ装置とは反対側の第２の他機と第２の通信ケーブルで接続される第２通信部と、を備え、更に、前記第１通信部に設けられた、前記第１の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第１検知部及び前記第１検知部による故障診断の結果を保持する第１記録部と、前記第２通信部に設けられた、前記第２の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第２検知部及び前記第２検知部による故障診断の結果を保持する第２記録部と、を有するものであって、前記スレーブ装置に対し、前記第１の他機または前記第２の他機との通信の実行／停止を指示する通信指示部と、前記スレーブ装置に対し、前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施を指示する診断指示部と、前記スレーブ装置の前記第１記録部または前記第２記録部から、前記故障診断の結果を読出す診断結果読出部と、読み出した前記故障診断の結果から、前記スレーブ装置から故障個所までの前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの長さを算出する算出部と、を備えている。
上記構成によれば、管理者が、産業用ネットワークシステム中の通信ケーブルの故障個所を容易に特定することができるようになり、よって通信ケーブルの保全作業を効率的に実行することを可能とさせるマスタ装置を実現することができる。
上記一側面に係る制御装置において、前記スレーブ装置から、前記第２の他機との通信のリンクオフ情報を受信すると、当該スレーブ装置に対し、前記診断指示部により前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施を指示する構成を備えていてもよい。
上記構成によれば、管理者が、ケーブル故障を気付かずに放置してしまうことが無く、またネットワークシステムのどの箇所で故障が生じているかも直ちに知ることができるから、迅速な修理の対応を実行することが可能となる。
上記一側面に係る制御装置において、前記診断指示部による前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施の指示は、当該通信ケーブルを用いた前記第１の他機または前記第２の他機との通信の、前記通信指示部による停止の指示後に行う構成を備えていてもよい。
上記構成によれば、スレーブ装置の検知部による通信ケーブルの故障診断を、ネットワークシステムにおいて通信との干渉を起こすことなく実行させることができるようになる。
上記一側面に係る制御装置において、前記診断結果読出部による前記故障診断の結果の読出しは、前記通信指示部により当該故障診断の実施を指示したときから所定時間後に行う構成を備えていてもよい。
上記構成によれば、スレーブ装置の検知部による通信ケーブルの故障診断を、ネットワークシステムにおいて通信との干渉を起こすことなく実行させることができるようになる。
上記一側面に係る制御装置において、前記第１検知部の行う故障診断は、前記第１の通信ケーブルが断線故障、ショート故障、正常のいずれであるかの判別を更に実行し、前記第２検知部の行う故障診断は、前記第２の通信ケーブルが断線故障、ショート故障、正常のいずれであるかの判別を更に実行する構成を備えていてもよい。
上記構成によれば、管理者は、産業用ネットワークシステム中の通信ケーブルの故障個所の特定に加えて、生じている故障の種類を認知することができ、通信ケーブルの保全のための対策をより的確に行うことが可能となる。
本発明の一側面に係るネットワークシステムは、マスタ装置と、複数のスレーブ装置とを備えたネットワークシステムであって、前記スレーブ装置は、前記マスタ装置側の第１の他機と第１の通信ケーブルで接続される第１通信部と、前記マスタ装置とは反対側の第２の他機と第２の通信ケーブルで接続される第２通信部と、を備え、更に、前記第１通信部に設けられた、前記第１の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第１検知部及び前記第１検知部による故障診断の結果を保持する第１記録部と、前記第２通信部に設けられた、前記第２の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第２検知部及び前記第２検知部による故障診断の結果を保持する第２記録部とを有し、前記マスタ装置は、前記スレーブ装置に対し、前記第１の他機または前記第２の他機との通信の実行／停止を指示する通信指示部と、前記スレーブ装置に対し、前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施を指示する診断指示部と、前記スレーブ装置の前記第１記録部または前記第２記録部から、前記故障診断の結果を読み出す診断結果読出部と、読み出した前記故障診断の結果から、前記スレーブ装置から故障個所までの前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの長さを算出する算出部と、を備える。
上記構成によれば、管理者が、産業用ネットワークシステム中の通信ケーブルの故障個所を容易に特定することができるようになり、よって通信ケーブルの保全作業を効率的に実行することを可能とさせるネットワークシステムを実現することができる。
本発明の一側面に係るネットワークシステムの制御方法は、マスタ装置と、複数のスレーブ装置を備えたネットワークシステムに用いる、ネットワークシステムの制御方法であって、前記スレーブ装置は、前記マスタ装置側の第１の他機と第１の通信ケーブルで接続される第１通信部と、前記マスタ装置とは反対側の第２の他機と第２の通信ケーブルで接続される第２通信部と、を備え、更に、前記第１通信部に設けられた、前記第１の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第１検知部及び前記第１検知部による故障診断の結果を保持する第１記録部と、前記第２通信部に設けられた、前記第２の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第２検知部及び前記第２検知部による故障診断の結果を保持する第２記録部と、を有するものであって、前記スレーブ装置に対し、前記第１の他機または前記第２の他機との通信の停止を指示するステップと、当該スレーブ装置に対し、前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルのうちの通信を停止した通信ケーブルの故障診断の実施を指示するステップと、前記故障診断の実施を指示するステップから所定時間後に、前記スレーブ装置の前記第１記録部または前記第２記録部から、前記故障診断の結果を読出すステップと、読み出した前記故障診断の結果から、前記スレーブ装置から故障個所までの前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの長さを算出するステップと、を備える。
上記構成によれば、管理者が、産業用ネットワークシステム中の通信ケーブルの故障個所を容易に特定することができるようになり、よって通信ケーブルの保全作業を効率的に実行することを可能とさせる制御装置を実現することができる。
本発明の一側面に係る制御プログラムは、上記一側面に係る制御方法に記載の各ステップを制御装置に実行させることにより当該制御装置を機能させる構成を備える。
上記構成によれば、管理者が、産業用ネットワークシステム中の通信ケーブルの故障個所を容易に特定することができるようになり、よって通信ケーブルの保全作業を効率的に実行することを可能とさせる制御装置を実現することができる。
本発明の一側面に係る制御装置、本発明の一側面に係るネットワークシステム、本発明の一側面に係るネットワークシステムの制御方法のいずれかによれば、管理者が、産業用ネットワークシステム中の通信ケーブルの故障個所を容易に特定することができるようになり、よって通信ケーブルの保全作業を効率的に実行することを可能とさせることができる。
本発明の実施形態１に係る制御装置を適用したネットワークシステムを示す図である。 本発明の実施形態１に係る制御装置及びネットワークシステムを示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。
〔実施形態１〕
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）が、図面に基づいて説明される。
§１ 適用例
まず、本発明が適用される場面の一例が述べられる。本実施形態に係る制御装置は、マスタ装置と、複数のスレーブ装置を備えたネットワークシステムに用いる、前記マスタ装置である。
前記ネットワークシステムにおいて、前記スレーブ装置は、前記マスタ装置側の第１の他機と第１の通信ケーブルで接続される第１通信部と、前記マスタ装置とは反対側の第２の他機と第２の通信ケーブルで接続される第２通信部と、を備えるものである。前記スレーブ装置は、更に、前記第１通信部に設けられた、前記第１の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第１検知部及び前記第１検知部による故障診断の結果を保持する第１記録部と、前記第２通信部に設けられた、前記第２の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第２検知部及び前記第２検知部による故障診断の結果を保持する第２記録部と、を有するものである。
本実施形態に係る制御装置は、通信指示部、診断指示部、診断結果読出部と算出部とを備える。前記通信指示部は、前記スレーブ装置に対し、前記第１の他機または前記第２の他機との通信の実行／停止を指示する。前記診断指示部は、前記スレーブ装置に対し、前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施を指示する。
前記診断結果読出部は、前記スレーブ装置の前記第１記録部または前記第２記録部から、前記故障診断の結果を読出す。前記算出部は、読み出した前記故障診断の結果から、前記スレーブ装置から故障個所までの前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの長さを算出する。
本実施形態によれば、マスタ装置である制御装置は、所要のスレーブ装置に対し、通信の停止を指示し、当該スレーブ装置に接続された通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を実行させることができる。また、当該スレーブ装置から故障診断の結果を読み出し、所要の通信ケーブルにおける故障個所を特定することができる。よってネットワークシステムの管理者は、ネットワークシステム中に張り巡らされた通信ケーブルにおける故障個所を容易に特定することができる。従ってネットワークシステムの管理者が、フィールドネットワークにおけるケーブル故障の発生個所の除去と交換、ケーブル異常の頻発個所の特定と対策などの保全作業を効率的に実行することが可能となる。
§２ 構成例
（ネットワークシステムの全体概要）
図１は、実施形態１に係るマスタ装置１０（制御装置）を備えたネットワークシステム１を示す概略構成図である。ネットワークシステム１は、マスタ装置１０と、複数のスレーブ装置２０を含んで構成されている。ネットワークシステム１には、具体例として、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）あるいはＥｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰが適用される（ＥＴＨＥＲＮＥＴ：登録商標）。
スレーブ装置２０は、マスタ側（上流側）の通信部（図１で不図示）とその反対側（下流側）の通信部（図１で不図示）を有し、それぞれが他機（マスタ装置１０またはスレーブ装置２０）と通信ケーブル３０によって接続されている。
マスタ装置１０には、表示装置１１が接続されてもよい。マスタ装置１０と表示装置１１との接続には例示としてイーサネット（登録商標）や、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ／ＩＰのような通信ネットワークが適用され得る。また、マスタ装置１０には、ツールとも称されるコンピュータ１２が接続されてもよい。マスタ装置１０とコンピュータ１２との接続には例示としてＵＳＢ（Universal Serial Bus）が適用され得る。
（マスタ装置の構成）
図２は、実施形態１に係るマスタ装置１０の構成とともに、ネットワークシステム１を示すブロック図である。マスタ装置１０（制御装置）は、マスタ制御部１１０、マスタ通信部１２０、マスタ記録部１３０、マスタ出力部１４０と、マスタ入力部１５０とを備える。
マスタ通信部１２０は、複数のスレーブ装置２０（２０ａ〜２０ｄ等）との間で通信を行う機能ブロックである。マスタ記録部１３０は、データの記録、読出し、保持を行う機能ブロックである。マスタ出力部１４０は、表示装置１１に情報の表示を行わせるインターフェースである。なお、図２においては情報の表示を行わせる装置として表示装置１１が示されているが、コンピュータ１２であってもよい。
マスタ入力部１５０は、スイッチやタッチパネル等のユーザインターフェースを備えており、管理者の操作による動作の指示や選択を受け付ける。なお、マスタ入力部１５０は必ずしも設けられていなくてもよく、その場合に、管理者の操作による動作の指示や選択は、マスタ装置１０が、コンピュータ１２等の他の機器から指示されてする行うものであってもよい。
マスタ制御部１１０は、マスタ通信部１２０を含むこれらの機能ブロックを制御する。マスタ制御部１１０は、マスタ通信部１２０、マスタ入力部１５０を通じて、あるいはマスタ記録部１３０、から取得したデータの処理を実行し、その結果により上記制御を調整し得る。また、マスタ制御部１１０は、これらデータの処理を実行し、その結果をマスタ出力部１４０を通じて表示装置１１に表示させ得る。
マスタ制御部１１０は、少なくとも選択部１１１、通信指示部１１２、診断指示部１１３、診断結果読出部１１４、算出部１１５、出力指示部１１６の各機能ブロックを有する。これら機能ブロックの働きについては後述される。
（スレーブ装置の構成）
図２には、例示として、マスタ装置１０の側から順に、スレーブ装置２０ａ〜２０ｄが順次通信ケーブル３０ａ〜３０ｄによって接続されていることが示されている。各スレーブ装置２０ａ〜２０ｄは通信に関して同様の構成を備えるが、図２においては、スレーブ装置２０ｃについてのみ構成が示される。
スレーブ装置２０ｃは、スレーブ制御部２１０、第１通信部２２０と、第２通信部２３０とを備えている。第１通信部２２０は、通信ケーブル３０ｃを通じて他機であるスレーブ装置２０ｂと接続されている。第２通信部２３０は、通信ケーブル３０ｄを通じて他機であるスレーブ装置２０ｄと接続されている。つまり、第１通信部２２０は、マスタ側（上流側、ＩＮ側）の通信部であり、第２通信部はその反対側（下流側、ＯＵＴ側）の通信部である。第１通信部２２０、第２通信部２３０は、それぞれＰＨＹとも称される回路である。
スレーブ制御部２１０は、第１通信部２２０及び第２通信部２３０を含む機能ブロックを制御し得る機能ブロックである。またスレーブ制御部２１０は、スレーブ装置２０ｃにおける各種制御の統括や情報処理の実行を行う。
第１通信部２２０には、第１通信制御部２２１、第１通信実行部２２２、第１検知部２２３、第１記録部２２４の各機能ブロックが設けられている。第１通信制御部２２１は、第１通信部２２０全体を統括し、第１通信部２２０による通信を制御する機能ブロックである。第１通信実行部２２２は、第１通信制御部２２１の指示に基づき、通信ケーブル３０ｃを通じて他機２０ｂとの通信パケットの交換を実行する機能ブロックである。
第１検知部２２３は、第１通信制御部２２１の指示に基づき、通信ケーブル３０ｃの故障診断を実行する機能ブロックである。第１記録部２２４は、第１検知部２２３の取得した故障診断の結果を記録するレジスタである。故障診断では、少なくとも故障の有無と、故障があった場合に通信ケーブル３０ｃにおける故障個所までの第１通信部２２０からの長さと相関する距離情報を検知する。
第１検知部２２３は、故障診断を実行する際に、接続された通信ケーブル３０ｃに対して特定の信号波形を送出し、その反射信号を検出する。これにより第１検知部２２３は、故障個所までの通信ケーブル３０ｃの長さと相関する距離情報を検知する。更に、通信ケーブル３０ｃの状態、すなわち、正常、断線故障、またはショート故障のいずれにあるかを判断する故障判定を行ってもよい。第１検知部２２３は故障診断を実行すると、第１記録部２２４にその結果を記録する。
第２通信部２３０には、第２通信制御部２３１、第２通信実行部２３２、第２検知部２３３、第２記録部２３４の各機能ブロックが設けられている。第２通信制御部２３１は、第２通信部２３０全体を統括し、第２通信部２３０による通信を制御する機能ブロックである。第２通信実行部２３２は、第２通信制御部２３１の指示に基づき、通信ケーブル３０ｄを通じて他機２０ｄとの通信パケットの交換を実行する機能ブロックである。
第２検知部２３３は、第２通信制御部２３１の指示に基づき、通信ケーブル３０ｄの故障診断を実行する機能ブロックである。第２記録部２３４は、第２検知部２３３の取得した故障診断の結果を記録するレジスタである。故障診断では、少なくとも、通信ケーブル３０ｄにおける故障個所までの第２通信部２３０からの長さと相関する距離情報を検知する。
第２検知部２３３は、故障診断を実行する際に、接続された通信ケーブル３０ｄに対して特定の信号波形を送出し、その反射信号を検出する。これにより第２検知部２３３は、故障個所までの通信ケーブル３０ｄの長さと相関する距離情報を検知する。更に、通信ケーブル３０ｄの状態、すなわち、正常、断線故障、またはショート故障のいずれにあるかを判断する故障判定を行ってもよい。第２検知部２３３は故障診断を実行すると、第２記録部２３４に結果を記録する。
§３ 動作例
ＦＡシステムであるネットワークシステム１が稼働中、マスタ装置１０は、各スレーブ装置２０と、各機器の制御及びデータ収集等に関する通信を行う。更に実施形態１においては、マスタ装置１０は通信ケーブル３０の監視のための以下の特徴的な動作を繰り返し実行する。
図３は、マスタ装置１０が実行する通信ケーブル３０の監視のための特徴的な動作を説明するフローチャートである。マスタ装置１０はネットワークシステム１が稼働中に、以下のステップＳ１０１からステップＳ１０９までのフローを繰り返し実行する。
ステップＳ１０１：選択部１１１は、マスタ通信部１２０を通じ、スレーブ装置２０（２０ａ〜２０ｄ等）から他機との通信が途絶したことを示すリンクオフ情報が通知されていないかを監視する。マスタ装置１０へのリンクオフ情報は、互いに直接接続されたスレーブ装置２０間のうち、通常、マスタ側（上流側）に位置するスレーブ装置２０から報知される。通信の途絶により下流側のスレーブ装置２０からの情報はマスタ装置１０に上がらないからである。リンクオフ情報が検出された場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）、ステップＳ１０２に進み、それ以外の場合（Ｓ１０１でＮＯ）、フローは終了する。
ステップＳ１０２：選択部１１１は、リンクオフ情報を通知したスレーブ装置２０を選択する。本動作例では、当該スレーブ装置２０を図２におけるスレーブ装置２０ｃとし、その第２通信部２３０側（ＯＵＴ側）でリンクオフが発生したものとして説明する。通信指示部１１２が、選択されたスレーブ装置２０ｃに対し、第２通信部２３０での通信を停止するように指示する。
するとスレーブ装置２０ｃでは、第２通信制御部２３１が第２通信実行部２３２によるスレーブ装置２０ｄとの通信（通信の試行）を停止させる。
ステップＳ１０３：続いて診断指示部１１３が、選択されたスレーブ装置２０ｃに対し、第２通信部２３０からケーブル診断を実行することを指示する。
ステップＳ１０４：続いてマスタ制御部１１０は、所定時間待機する。
この間にスレーブ装置２０ｃでは、第２通信制御部２３１が第２検知部２３３による通信ケーブル３０ｄの故障診断を実行させる。第２検知部２３３は通信ケーブル３０ｄの故障診断の結果を第２記録部２３４に保存する。
ステップＳ１０５：続いて診断結果読出部１１４が、選択されたスレーブ装置２０ｃの第２記録部２３４から、通信ケーブル３０ｄの故障診断の結果を読み出す。
ステップＳ１０６：続いて算出部１１５が、故障診断の結果を解析する。通信ケーブル３０ｄについてその状態、すなわち正常、断線故障、ショート故障のいずれかであるかを取得する。更に算出部１１５は、故障診断の結果の距離情報を参照し、それを通信ケーブル３０ｄ上の実距離に変換する。
ステップＳ１０７：続いて算出部１１５は、マスタ記録部１３０に、算出した異常情報を記録する。ここで異常情報は、選択したスレーブ装置２０ｃの情報、ケーブル診断を実施した通信部（第１通信部または第２通信部）の情報、断線故障／ショート故障／正常の状態の情報、故障個所までの実距離の情報、時刻情報等を含み得る。
ステップＳ１０８：続いて出力指示部１１６が、マスタ出力部１４０を通じて表示装置１１に異常情報を表示させる。
ステップＳ１０９：続いて通信指示部１１２が、選択されたスレーブ装置２０ｃに対し、第２通信部２３０での通信を開始するように指示する。通信の途絶が一時的なものであれば、実際に通信が再開し得るが、途絶が継続する場合には、実際には通信は再開し得ない。なお、ステップＳ１０９に先だって、管理者による再開指示の操作を受け付けてから、当該通信の開始の指示を発するようにしてもよい。次にフローは終了する。
§４ 作用、効果
実施形態１によれば、マスタ装置１０はスレーブ装置２０ｃから通信ケーブル３０ｄの故障診断の結果を読み出して報知するため、ネットワークシステム１の管理者が、各スレーブ装置２０をそれぞれ確認することなく、容易にケーブル異常の発生を認識することができる。
しかも、異常の生じた通信ケーブル３０ｄの故障個所が、スレーブ装置２０からの距離として示されるため、容易にケーブル異常の発生個所を知ることができる。産業用ネットワークにおいて機器間を接続する通信ケーブル３０の長さは、時として１００ｍ程度にも及ぶことがあるが、このような場合に故障の生じた通信ケーブル全体を交換することは不経済である。そのため例えば２０ｍの通信ケーブルをコネクタで接続してより長い一本の通信ケーブルとして用いることが行われる。このような場合に、実施形態１に係るマスタ装置１０によれば、異常の発生個所が特定されるから、故障箇所を含む例えば２０ｍ分の通信ケーブルのみ交換すればよく、ネットワークシステム１のメンテナンスが経済的に行える。
更に、故障個所が一意に特定されるから、工場内のどの場所において通信ケーブルの故障が発生したのかを、管理者は容易に知ることができる。通信ケーブルにダメージを及ぼす怖れのある状態は、工場内においては例えば次のように多様に発生し得る。通信ケーブルがロボットアームや移動ステージなどの可動部分に沿って設けられ、運動によってストレスが生じること。振動や圧迫を受ける箇所に設置されること。温度変化にさらされる箇所に設置されること。火花や高温あるいは低温にさらされること。薬品やガス等の化学物質にさらされること。
通信ケーブルの特定の位置において故障が発生したことが判明すれば、工場内におけるこれらケーブル異常を引き起こす要因のいずれが実際に故障を発生させたのかを、管理者は現場にて容易に調べることができる。よって、次に同様の故障を発生させないように対策を取ることが容易となる。
従ってネットワークシステムの管理者が、フィールドネットワークにおけるケーブル異常の発生個所の除去と交換、ケーブル異常の発生しやすい個所の特定と対策などの保全作業を効率的に実行することが可能となる。
また、実施形態１によれば、マスタ装置１０は、通信ケーブルの故障が発生した怖れのあるときに、自動的にケーブル診断を実施し、その結果を報知する。よって、ネットワークシステム１の管理者が、通信ケーブルの故障に気付かずに放置してしまうことが無く、またネットワークシステム１のどの箇所で故障が生じているかも直ちに知ることができるから、迅速な修理の対応を実行することが可能となる。
しかし、本発明において、スレーブ装置２０からのリンクオフ情報を受信した際に自動的にケーブル診断を実施する構成と必ずしもしなくともよい。図３のフローチャートにおいて、マスタ装置１０がリンクオフ情報を受信する（ステップＳ１０１でＹＥＳ）と、そのことを管理者に報知し、管理者の指示を受けてから、ステップＳ１０２以降に進み、ケーブル診断を実施するような構成としてもよい。スレーブ装置２０からのリンクオフ情報を受信した際に自動的に診断を実施するか否かは、管理者の選択により、マスタ装置１０において任意に設定し得るものである。
実施形態１によれば、マスタ装置１０は、スレーブ装置に通信を停止させてから、ケーブル診断を実行させるから、スレーブ装置によるケーブル診断の実行時において、通信と干渉してケーブル診断の結果が誤ったものとなることを防止できる。また、ケーブル診断の実行を指示してから、ケーブル診断が完了する所定の時間待機した後に、スレーブ装置の記録部の情報を読み出すから、マスタ装置１０からの通信がケーブル診断と干渉してケーブル診断の結果が誤ったものとなることを防止できる。
なお、実施形態１において、マスタ装置１０が実行する動作のフローチャートのステップＳ１０２からステップＳ１０９までの一連の動作は、当該動作を実行させるプログラムを搭載したコンピュータ１２（ツール）を管理者がスレーブ装置２０に直接接続して実行できるように構成することも可能である。この場合ステップＳ１０８における異常情報の表示は、コンピュータ１２が備えるディスプレイ上に行い得る。
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態が、以下に説明される。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
実施形態２に係るマスタ装置１０（制御装置）の構成は、図２に示された実施形態１の場合と同様である。また実施形態２に係るマスタ装置１０が適用されるネットワークシステム１の構成は、図１及び図２に示された実施形態１の場合と同様である。
図５のフローチャートに示される、マスタ装置１０が実行し得る別の特徴的な動作が、実施形態２では説明される。マスタ装置１０はネットワークシステム１が稼働中に、以下のステップＳ２０１からステップＳ２１０までのフローを繰り返し実行する。
ステップＳ２０１：マスタ入力部１５０は、管理者によるケーブル診断の指示を受け付ける。ケーブル診断の指示が検出された場合（Ｓ２０１でＹＥＳ）、ステップＳ２０２に進み、それ以外の場合（Ｓ２０１でＮＯ）、フローは終了する。
ステップＳ２０２：選択部１１１は、ステップＳ２０１においてマスタ入力部１５０が受け付けた管理者の指示によるケーブル診断を行う範囲のスレーブ装置２０を選択する。ここで例として、当該スレーブ装置２０は図２におけるスレーブ装置２０ａ以下（スレーブ装置２０ａから下流側）の全てのスレーブ装置２０であるものとする。通信指示部１１２が、選択されたスレーブ装置２０（２０ａ以下）に対し、第１通信部２２０（ＩＮ側の通信部）及び第２通信部２３０（ＯＵＴ側の通信部）での通信を停止するように指示する。すると選択されたスレーブ装置２０では、第１通信部２２０及び第２通信部２３０において接続された他機との通信を停止させる。
ステップＳ２０３：続いて選択部１１１は、ステップＳ２０２で選択したスレーブ装置２０のうちから未だステップＳ２０３で選択していない一つのスレーブ装置を選択する。
診断指示部１１３が、ここで選択されたスレーブ装置２０に対し、第１通信部２２０及び第２通信部２３０からケーブル診断を実行することを指示する。
ステップＳ２０４：続いてマスタ制御部１１０は、所定時間待機する。この間に選択されたスレーブ装置２０では、第１検知部２２３（ＩＮ側の通信部の検知部）及び第２検知部２３３（ＯＵＴ側の通信部の検知部）による通信ケーブル３０の故障診断を実行させる。第１検知部２２３は接続された通信ケーブル３０の故障診断の結果を第１記録部２２４に保存する。第２検知部２３３は接続された通信ケーブル３０の故障診断の結果を第２記録部２３４に保存する。
ステップＳ２０５：続いて診断結果読出部１１４が、選択されたスレーブ装置２０の第１記録部２２４及び第２記録部２３４から、通信ケーブル３０の故障診断の結果を読み出す。
ステップＳ２０６：続いて算出部１１５が、第１検知部２２３及び第２検知部２３３による故障診断の結果をそれぞれ解析する。通信ケーブル３０について、その状態、すなわち正常、断線故障、ショート故障のいずれかであるかを取得する。更に算出部１１５は、故障診断の結果の距離情報を参照し、それを通信ケーブル３０上の実距離に変換する。
ステップＳ２０７：続いて算出部１１５は、マスタ記録部１３０に、算出した異常情報を記録する。ここで異常情報は、選択したスレーブ装置２０の情報、ケーブル診断を実施した通信部（第１通信部２２０または第２通信部２３０）の情報、断線異常／ショート異常／正常の状態の情報、故障個所までの実距離の情報、時刻情報等を含み得る。
ステップＳ２０８：続いて選択部１１１は、ステップＳ２０２で選択したスレーブ装置２０のうちから未だステップＳ２０３で選択していないスレーブ装置が残っているか否かを判断する。残っていると判断される場合（Ｓ２０８でＹＥＳ）、ステップＳ２０３に進み、それ以外の場合（Ｓ２０８でＮＯ）、ステップＳ２０９に進む。
ステップＳ２０９：続いて出力指示部１１６が、マスタ出力部１４０を通じて表示装置１１に異常情報を表示させる。
ステップＳ２１０：続いて通信指示部１１２が、ステップＳ２０２で選択されたスレーブ装置２０に対し、各通信部（第１通信部２２０、第２通信部２３０）での通信を再開するように指示する。すると、各々のスレーブ装置２０において、第１通信実行部２２２及び第２通信実行部２３２による接続された他機との通信が再開する。次にフローは終了する。
上記フローにおいて、ステップＳ２０１で管理者によりケーブル診断の実行を指示される方法として、マスタ装置１０が備えるスイッチ等の手段によってもよい。あるいは、コンピュータ１２（ツール）やその他の機器を通じて、指示されるものであってもよい。
上記フローにおいて、ステップＳ２０１で管理者により指示される対象のスレーブ装置２０の範囲としては、様々なケースがあり得る。例えば、図２におけるスレーブ装置２０ｃ以下（スレーブ装置２０ｃから下流側のスレーブ装置）であってもよい。あるいは図１におけるネットワークシステム１の一分岐上のスレーブ装置２０であってもよい。
上記フローにおいて、ステップＳ２０３で選択されるスレーブ装置２０は、マスタ側から時系列で２０ａ、２０ｂ、２０ｃのような順に選択されてよいし、またその逆の順に選択されてもよい。
上記フローにおいて、ステップＳ２０４で実行される通信ケーブル３０の故障診断は、各スレーブ装置２０のＩＮ側（第１通信部２２０）及びＯＵＴ側（第２通信部２３０）で行われるものとした。しかし、ＩＮ側でのみ行われるものであってもよいし、ＯＵＴ側のみ行われるものであってもよい。
実施形態２においても、実施形態１における、ケーブル故障が発生した怖れのあるときに、マスタ装置１０が自動的にケーブル診断を実施することによる効果を除いて、実施形態１の場合と同様の効果を得ることができる。
更に実施形態２によれば、管理者の発意によりネットワークシステム１の所要の範囲についてのケーブル診断を実行することができる。従って、ネットワークシステム１の稼動中に任意にケーブル診断を実行することができるようになる。特に、管理者はネットワークシステム１の設置時や変更時にケーブル診断を実行することで、通信ケーブルに不具合が発生していないかを容易に確認することができるようになる。
実施形態２によれば、マスタ装置１０の指示により、上述のフローのステップＳ２０３からＳ２０８の繰り返しにおいて、一台ずつ順にスレーブ装置２０がケーブル診断を実行するから、複数のスレーブ装置が同時にケーブル診断を実行してしまって互いに干渉し、ケーブル診断の結果が誤ったものとなってしまうことが防止される。
〔実施形態３〕
実施形態３に係るマスタ装置１０（制御装置）の構成は、図２に示された実施形態１の場合と同様である。また実施形態２に係るマスタ装置１０が適用されるネットワークシステム１の構成は、図１及び図２に示された実施形態１の場合と同様である。
図５のフローチャートに示される、マスタ装置１０が実行し得る別の特徴的な動作が、実施形態３では説明される。マスタ装置１０はネットワークシステム１が稼働中に、以下のステップＳ３０１からステップＳ３０８までのフローを繰り返し実行する。
ステップＳ３０１：マスタ入力部１５０は、管理者によるケーブル診断の指示を受け付ける。ケーブル診断の指示が検出された場合（Ｓ３０１でＹＥＳ）、ステップＳ３０２に進み、それ以外の場合（Ｓ３０１でＮＯ）、フローは終了する。
ステップＳ３０２：選択部１１１は、ステップＳ３０１においてマスタ入力部１５０が受け付けた管理者の指示によるケーブル診断を行う範囲のスレーブ装置２０を選択する。ここで例として、当該スレーブ装置２０は図２におけるスレーブ装置２０ａ以下（スレーブ装置２０ａから下流側）の全てのスレーブ装置２０であるものとする。通信指示部１１２が、選択されたスレーブ装置２０（２０ａ以下）に対し、各通信部での通信を停止するように指示する。すると選択されたスレーブ装置２０では、第１通信部２２０及び第２通信部２３０において接続された他機との通信を停止させる。
ステップＳ３０３：続いて診断指示部１１３が、選択されたスレーブ装置２０に対し、第１通信部２２０（ＩＮ側の通信部）からケーブル診断を実行することを指示する。
ステップＳ３０４：続いてマスタ制御部１１０は、所定時間待機する。
この間に選択されたスレーブ装置２０ｃでは、各々の第１検知部２２３（ＩＮ側の通信部の検知部）による通信ケーブル３０の故障診断を実行させる。各々の第１検知部２２３は通信ケーブル３０の故障診断の結果を各々の第１記録部２２４に保存する。
ステップＳ３０５：続いて診断結果読出部１１４が、選択されたスレーブ装置２０の第１記録部２２４から、通信ケーブル３０の故障診断の結果を読み出す。
ステップＳ３０６：続いて算出部１１５が、故障診断の結果を解析する。通信ケーブル３０について、その状態、すなわち正常、断線故障、ショート故障のいずれかであるかを取得する。更に算出部１１５は、断線故障またはショート故障であった場合に、故障診断の結果の距離情報を参照し、それを通信ケーブル３０上の実距離に変換する。
ステップＳ３０７：続いて算出部１１５は、マスタ記録部１３０に、算出した異常情報を記録する。ここで異常情報は、選択したスレーブ装置２０の情報、ケーブル診断を実施した通信部（第１通信部）の情報、断線異常／ショート異常／正常の状態の情報、異常個所までの実距離の情報、時刻情報等を含み得る。
ステップＳ３０８：続いて出力指示部１１６が、マスタ出力部１４０を通じて表示装置１１に異常情報を表示させる。
ステップＳ３０９：続いて通信指示部１１２が、ステップＳ３０２で選択された選択されたスレーブ装置２０に対し、各通信部（第１通信部２２０、第２通信部２３０）での通信を実行するように指示する。すると、各々のスレーブ装置２０において、第１通信実行部２２２及び第２通信実行部２３２による接続された他機との通信が再開する。次にフローは終了する。
上記フローにおいて、ステップＳ３０１で管理者によりケーブル診断の実行を指示される方法として、マスタ装置１０が備えるスイッチ等の手段によってもよい。あるいは、コンピュータ１２（ツール）やその他の機器を通じて、指示されるものであってもよい。
上記フローにおいて、ステップＳ３０１で管理者により指示される対象のスレーブ装置２０の範囲としては、様々なケースがあり得る。例えば、図２におけるスレーブ装置２０ｃ以下（スレーブ装置２０ｂより下流側のスレーブ装置）であってもよい。あるいは図１におけるネットワークシステム１の一分岐上のスレーブ装置２０であってもよい。
上記フローにおいて、ステップＳ３０４で実行される通信ケーブル３０の故障診断は、各スレーブ装置２０のＩＮ側（第１通信部２２０）で行われるものとした。しかし、ＯＵＴ側（第２通信部）で行われるものであってもよい。
実施形態３においても、実施形態１における、マスタ装置１０がケーブル故障が発生した怖れのあるときに、自動的にケーブル診断を実施することによる効果を除いて、実施形態１の場合と同様の効果を得ることができる。
更に実施形態３によれば、管理者の発意によりネットワークシステム１の所要の範囲についてのケーブル診断を実行することができる。従って、ネットワークシステム１の稼動中に任意にケーブル診断を実行することができるようになる。特に、管理者はネットワークシステム１の設置時や変更時にケーブル診断を実行することで、通信ケーブル３０に不具合が発生していないかを容易に確認することができるようになる。
実施形態３によれば、フローのステップＳ３０４において、マスタ装置１０の指示により、各々のスレーブ装置のＩＮ側（上流側）のみ（あるいはＯＵＴ側のみ）でケーブル診断が実行されるから、複数のスレーブ装置２０が同時にケーブル診断を実行しても互いに干渉してケーブル診断の結果が誤ったものとなってしまうことが防止される。
〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置（マスタ装置１０）の機能ブロック（特に、マスタ制御部１１０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、制御装置は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。
上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを更に備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
本発明は上述した各実施形態、実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態、実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１ ネットワークシステム
１０ マスタ装置（制御装置）
１１０ マスタ制御部
１１１ 選択部
１１２ 通信指示部
１１３ 診断指示部
１１４ 診断結果読出部
１１５ 算出部
１１６ 出力指示部
１２０ マスタ通信部
１３０ マスタ記録部
１４０ マスタ出力部
１５０ マスタ入力部
１１ 表示装置
１２ コンピュータ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ スレーブ装置
２１０ スレーブ制御部
２２０ 第１通信部
２２１ 第１通信制御部
２２２ 第１通信実行部
２２３ 第１検知部
２２４ 第１記録部
２３０ 第２通信部
２３１ 第２通信制御部
２３２ 第２通信実行部
２３３ 第２検知部
２３４ 第２記録部
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ 通信ケーブル

Claims (8)

  1. マスタ装置と、複数のスレーブ装置とを備えたネットワークシステムに用いる、前記マスタ装置である制御装置であって、
    前記スレーブ装置は、
    前記マスタ装置側の第１の他機と第１の通信ケーブルで接続される第１通信部と、前記マスタ装置とは反対側の第２の他機と第２の通信ケーブルで接続される第２通信部と、を備え、更に、
    前記第１通信部に設けられた、前記第１の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第１検知部及び前記第１検知部による故障診断の結果を保持する第１記録部と、
    前記第２通信部に設けられた、前記第２の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第２検知部及び前記第２検知部による故障診断の結果を保持する第２記録部と、を有するものであって、
    前記スレーブ装置に対し、前記第１の他機または前記第２の他機との通信の実行／停止を指示する通信指示部と、
    前記スレーブ装置に対し、前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施を指示する診断指示部と、
    前記スレーブ装置の前記第１記録部または前記第２記録部から、前記故障診断の結果を読出す診断結果読出部と、
    読み出した前記故障診断の結果から、前記スレーブ装置から故障個所までの前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの長さを算出する算出部と、を備えた制御装置。
  2. 前記スレーブ装置から、前記第２の他機との通信のリンクオフ情報を受信すると、
    当該スレーブ装置に対し、前記診断指示部により前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施を指示する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記診断指示部による前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施の指示は、当該通信ケーブルを用いた前記第１の他機または前記第２の他機との通信の、前記通信指示部による停止の指示後に行う、請求項１または２に記載の制御装置。
  4. 前記診断結果読出部による前記故障診断の結果の読出しは、前記通信指示部により当該故障診断の実施を指示したときから所定時間後に行う、請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
  5. 前記第１検知部の行う故障診断は、前記第１の通信ケーブルが断線故障、ショート故障、正常のいずれであるかの判別を更に実行し、
    前記第２検知部の行う故障診断は、前記第２の通信ケーブルが断線故障、ショート故障、正常のいずれであるかの判別を更に実行する、請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置。
  6. マスタ装置と、複数のスレーブ装置とを備えたネットワークシステムであって、
    前記スレーブ装置は、
    前記マスタ装置側の第１の他機と第１の通信ケーブルで接続される第１通信部と、前記マスタ装置とは反対側の第２の他機と第２の通信ケーブルで接続される第２通信部と、を備え、更に、
    前記第１通信部に設けられた、前記第１の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第１検知部及び前記第１検知部による故障診断の結果を保持する第１記録部と、
    前記第２通信部に設けられた、前記第２の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第２検知部及び前記第２検知部による故障診断の結果を保持する第２記録部とを有し、
    前記マスタ装置は、
    前記スレーブ装置に対し、前記第１の他機または前記第２の他機との通信の実行／停止を指示する通信指示部と、
    前記スレーブ装置に対し、前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの故障診断の実施を指示する診断指示部と、
    前記スレーブ装置の前記第１記録部または前記第２記録部から、前記故障診断の結果を読み出す診断結果読出部と、
    読み出した前記故障診断の結果から、前記スレーブ装置から故障個所までの前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの長さを算出する算出部と、を備える、ネットワークシステム。
  7. マスタ装置と、複数のスレーブ装置を備えたネットワークシステムに用いる、ネットワークシステムの制御方法であって、
    前記スレーブ装置は、
    前記マスタ装置側の第１の他機と第１の通信ケーブルで接続される第１通信部と、前記マスタ装置とは反対側の第２の他機と第２の通信ケーブルで接続される第２通信部と、を備え、更に、
    前記第１通信部に設けられた、前記第１の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第１検知部及び前記第１検知部による故障診断の結果を保持する第１記録部と、
    前記第２通信部に設けられた、前記第２の通信ケーブルの故障個所探知を含む故障診断を行う第２検知部及び前記第２検知部による故障診断の結果を保持する第２記録部と、を有するものであって、
    前記スレーブ装置に対し、前記第１の他機または前記第２の他機との通信の停止を指示するステップと、
    当該スレーブ装置に対し、前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルのうちの通信を停止した通信ケーブルの故障診断の実施を指示するステップと、
    前記故障診断の実施を指示するステップから所定時間後に、前記スレーブ装置の前記第１記録部または前記第２記録部から、前記故障診断の結果を読出すステップと、
    読み出した前記故障診断の結果から、前記スレーブ装置から故障個所までの前記第１の通信ケーブルまたは前記第２の通信ケーブルの長さを算出するステップと、を備えたネットワークシステムの制御方法。
  8. 請求項７に記載の各ステップを制御装置に実行させることにより当該制御装置を機能させる制御プログラム。
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