JP2024017946A - 送受信装置、及び制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワークを介した通信をより安定的に行える送受信装置を提供する。【解決手段】本実施形態によれば、送受信装置は、接続部と、判定部と、を備える。接続部は、複通信相手とのネットワークを介した通信リンクを確立する。判定部は、通信リンクの状態を判定する判定部であって、所定の状態である場合に、接続部に通信リンクを他の通信リンクに変更させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、送受信装置、及び制御システムに関する。

ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：プログラマブルロジックコントローラ）等で行われているシーケンス制御やプロセス制御を、インターネットなどのネットワークを介したサーバ装置で実行する制御システムが検討されている。工場や産業システム等の制御システムは一定周期でリアルタイムに動作する。システムを正常に制御するために、ネットワーク遅延等が発生しても、入出力のデータを一定時間以内に伝送することが要求される。

特許第５９５９４５２号公報

ところが、インターネットなどのネットワークは通信帯域や通信遅延が保証されていないため、ネットワークを介して通信を行うと、一定周期内に目的とする通信を行うことができない恐れがある。また、複数のサーバ装置を用いても、突発的な通信遅延が発生する可能性があり、一定周期の通信を行うことができない恐れがある。さらに、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）の輻輳制御や送達確認を使用しても、通信路自体に問題がある場合には一定周期の通信を行うことができない恐れがある。

このような課題を解決するため、本実施形態における課題は、ネットワークを介した通信をより安定的に行える送受信装置、及び制御システムを提供することである。

本実施形態によれば、送受信装置は、接続部と、判定部と、を備える。接続部は、複通信相手とのネットワークを介した通信リンクを確立する。判定部は、通信リンクの状態を判定する判定部であって、所定の状態である場合に、接続部に通信リンクを他の通信リンクに変更させる。

ネットワークを介した通信をより安定的に行える。

第１実施形態に係る制御システムの構成例を示す図。 接続管理部が使用する接続情報の例を示す表。 送信管理部が送信する入力信号パケットの構成例を示す図。 送信中フラグを用いて接続情報を参照する場合の方法例を示す表。 第２実施形態に係る制御システムの構成例を示す図。 第３実施形態に係る制御システムの構成例を示す図。

以下、本発明の実施形態に係る送受信装置、及び制御システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

（第１実施形態）
（構成）
図１は、第１実施形態に係る制御システムの構成例を示す図である。図１に示すように、制御システム１は、送受信装置１０と、送受信装置２０とを備える。送受信装置１０と送受信装置２０とは、ネットワーク３０を介して接続される。すなわち、この送受信装置１０は、例えばサーバ装置であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｓｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｓ）、メモリ、ストレージ等を備えており、ネットワーク３０及び送受信装置２０を介して、アクチュエータ等の機器を制御する。送受信装置２０は、例えば通信装置であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｓｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｓ）、メモリ、ストレージ等を備える。

入力装置２２は、アクチュエータ等の機器の状態情報を生成するセンサ等から得られるデータである入力信号を入力する。出力装置２４は、例えば送受信装置１０の制御対象となるアクチュエータ等の機器である。すなわち、送受信装置１０は、送受信装置２０及びネットワーク３０を介して取得した入力信号に応じて、制御用の出力信号を生成する。そして、送受信装置１０は、ネットワーク３０及び送受信装置２０を介して、出力信号を出力装置２４に出力する。なお、本実施形態に係る入力信号が第１信号に対応し、出力信号が第２信号に対応する。

ネットワーク３０は、例えばインターネットであるが、これに限定されない。例えば、ＬＡＮ（Ｌｏａｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのローカルな通信回線や、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの広域な有線通信回線、また３Ｇ（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）、４Ｇ、５Ｇ、といった通信規格の無線通信回線を用いても良い。

より具体的には、送受信装置１０は、制御演算部１１と、接続管理部１２と、送信部１３と、受信部１４と、判定部１５と、通信部１６と、を有する。この送受信装置１０は、例えばメモリに記憶されるプログラムを実行することにより、制御演算部１１と、接続管理部１２と、送信部１３と、受信部１４と、通信部１６と、判定部１５とを構成することが可能である。

送受信装置２０は、制御演算部１１と、接続管理部１２と、送信部１３と、受信部１４と、通信部１６と、信号入力部２１と、信号出力部２３と、を有する。すなわち、この送受信装置２０は、信号入力部２１と、信号出力部２３と、を更に有し、制御演算部１１を有さない点で送受信装置１０と相違する。この送受信装置２０は、例えばメモリに記憶されるプログラムを実行することにより、制御演算部１１と、接続管理部１２と、送信部１３と、受信部１４と、通信部１６と、信号入力部２１と、信号出力部２３と、を構成することが可能である。以下の説明では、送受信装置１０の接続管理部１２と、送信部１３と、受信部１４と、通信部１６と、判定部１５とを説明する。一方で、送受信装置２０の接続管理部１２と、送信部１３と、受信部１４と、通信部１６と、判定部１５に関しては、送受信装置１０との相違点を説明する。

また、本実施形態では、送受信装置２０を、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等の接続を要求する側であるクライアントとし、送受信装置１０がＴＣＰ等の接続を受け付けるサーバ側として説明するが、これに限定されない。例えば、送受信装置１０がＴＣＰ等の接続を要求するクライアント側とし、送受信装置２０がＴＣＰ等の接続を受け付けるサーバ側であってもよい。

制御演算部１１は、入力信号に応じて、出力装置２における制御用の出力信号を生成する。

図２は、接続管理部１２が使用する接続情報の例を示す表である。図２に示すように、接続情報は、送信を行う一つの装置に割振られる固有番号である。ＩＤ０～４は、個別の送信部、或いは、個別の通信装置に対応する。例えば、ＩＤ０～４には、それぞれ、接続情報として１０～１４が割振られている。つまり、本実施形態に係るＩＤ０～４は、例えば独立した送信部、或いは、独立した通信装置それぞれ対応させることが可能である。これにより、本実施形態に係る送受信装置２０は一装置であるが、複数の通信装置、或いは、複数の送信部に対する通信処理と同等の通信処理を送受信装置２０に対して行うことが可能となる。なお、本実施形態に係る接続管理部１２が接続部に対応する。

送受信装置１０と送受信装置２０とは、例えばＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）により通信を確立することが可能である。送受信装置１０の接続管理部１２は、送受信装置２０の接続管理部１２からの接続要求を、ネットワーク３０を介して受け付ける。正常に接続処理を実施する場合、ネットワーク３０を介して送受信装置２０に送受信装置１０が接続応答する。さらにOSなどから割り当てられる通信に使用する接続情報、例えば図２のようにＳｏｃｋｅｔのファイルディスクリプタを送受信装置１０は保持する。送受信装置１０からの接続応答を受け取った送受信装置２０の接続管理部１２は、OSなどから割り当てられる通信に使用する接続情報、例えば図２のようにＳｏｃｋｅｔのファイルディスクリプタを保持する。

これにより、送受信装置１０と送受信装置２０で相互に通信に使用する接続情報を保持でき、この接続情報１０を用いる通信が送受信装置１０、及び送受信装置２０の間で確立する。なお、本実施形態では、ネットワーク３０を介して、送受信装置１０と送受信装置２０との間に確立した通信経路を通信リンクと称することとする。

図３は、送受信装置２０の接続管理部１２が送信する入力信号パケットの構成例を示す図である。入力信号パケットは、通信装置の識別番号である装置ＩＤ、何周期目の送信であるかを示す送信周期、同じ周期内で何回送信したかを示す送信回数、入力信号のデータで構成される。

図４は、送受信装置１０の接続管理部１２が送信する出力信号パケットの構成例を示す図である。出力信号パケットと入力信号パケットとは、同様の構成である。つまり、入力信号パケットが入力信号を含むのに対し、出力信号パケットが出力信号を含む点で相違する。このように、出力信号パケットは、通信装置の識別番号である装置ＩＤ、何周期目の送信であるかを示す送信周期、同じ周期内で何回送信したかを示す送信回数、出力信号のデータで構成される。

送受信装置１０及び送受信装置２０の接続管理部１２は、次の周期に送信する際は、送信周期はインクリメントする。また、接続管理部１２は、同一の送信信号を、同じ周期で連続送信する際には、送信周期に同じ値を格納し、送信回数はインクリメントすることが可能である。この場合、接続管理部１２は、次の周期に送信する際は、送信周期はインクリメントし、送信回数を初期値に戻すことが可能である。

送受信装置１０側の送信部１３は、接続管理部１２から供給される出力信号パケット（図４参照）に、制御演算部１１から供給される出力を含ませた後に、通信部１６に供給する。一方で、送受信装置２０側の送信部１３は、接続管理部１２から供給される入力信号パケット（図３参照）に、信号入力部２１から供給される入力信号を含ませた後に、通信部１６に供給する。

送受信装置１０側の受信部１４は、通信部１６から供給される入力信号パケットに関する情報を、制御演算部１１、接続管理部１２、及び判定部１５に供給する。一方で、送受信装置２０側の受信部１４は、接続管理部１２、判定部１５、及び信号出力部２３に供給する。特に、送受信装置２０側の受信部１４は、信号出力部２３に、出力信号パケットに含まれる出力信号を出力する。

判定部１５は、受信部１４で受信する信号の状態により、送受信装置１０と送受信装置２０との間の通信状態を判定する。なお、判定部１５の詳細は、後述する。

送受信装置１０側の通信部１６は、ネットワークインタフェースを介して、送受信装置２０側の通信部１６と通信を行う。同様に、送受信装置１０側の通信部１６は、ネットワークインタフェースを介して、送受信装置２０側の通信部１６と通信を行う。

なお、送受信装置１０は、物理的なサーバでもよいし、仮想化されたサーバやクラウドサーバでもよい。接続管理部１２で接続を受け付けるプロトコルは、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）だけでなく、ＨＴＴＰ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）や、ＨＴＴＰＳ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｅｃｕｒｅ）、ＭＱＴＴ （Ｍｅｓｓａｇｅ Ｑｕｅｕｅｉｎｇ Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）等のＴＣＰベースのプロトコルや、ＱＵＩＣ、ＭＱＴＴ－ＳＮ（ＭＱＴＴ ｆｏｒ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）等のＵＤＰベースのプロトコルでもよい。また、送信部１３と受信部１４とは、ＯＳの別スレッドに割り当て並列に動作させてもよい。なお、ＱＵＩＣとは、インターネットなどのＩＰネットワーク上で利用される通信規約（プロトコル）の一つで、高速性と安全性の両立を目指したものである。

また、出力装置２４は、アクチュエータ等の機器へ出力信号を伝えるＩＯモジュールでもよい。或いは、ＩＯモジュールに入力信号や出力信号を伝えるモジュールでもよい。さらにまた、ネットワーク３０における伝送方法は、ネットワークやフィールドバス等を介した方法でもよいし、或いはＡＳＩＣやＦＰＧＡ等を介した方法でもよい。以上が第１実施形態に係る制御システム１の構成の説明であるが、以下に作用を説明する。

（作用）
第１実施形態に係る制御システム１のより具体的な動作例を説明する。まず、送受信装置１０の接続管理部１２と、送受信装置２０の接続管理部１２とは、例えばＴＣＰで通信リンクを確立する。双方の接続管理部１２は、接続情報として例えばソケット等で通信する際の識別子であるファイルディスクリプタ（図３，４参照を）保持する。また、接続管理部１２は、ＩＰアドレス（ＩＰ ａｄｄｒｅｓｓ）や、ＭＡＣアドレス（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｄｄｒｅｓｓ）の組等を更に保持してもよい。

送受信装置１０の接続管理部１２と、送受信装置２０の接続管理部１２とが通信リンクを確立した後には、例えばＨＴＴＰＳ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｅｃｕｒｅ）を用いて定期的な通信をする。例えば、送受信装置１０では、１００ｍｓ間隔の送信周期により、制御演算部１１が制御情報である出力信号を送信部１３に受け渡し、送信部１３が出力信号パケット（図４参照）を作成して、通信部１６を介して送受信装置２０に出力信号パケッを送信する。例えば、出力信号パケットは、ＨＴＴＰ ＲＥＳＰＯＮＳＥフレームにより構成してもよい。なお、ＨＴＴＰ ＲＥＳＰＯＮＳＥフレームのＢＯＤＹにはデータの通番を含むことが可能である。例えば、通信回線が１ルートであり、接続情報（図２参照）が１０であり、送信回数が１回で固定の場合、（接続情報、送信周期、送信回数）（図４参照）の情報を、（１０、０、１）、（１０、１、１）、（１０、２、１）、（１０、３、１）、（１０、４、１）、（１０、５、１）、（１０、６、１）、（１０、７、１）、（１０、８、１）、（１０、９、１）のように、送信周期をデータの通番として各出力信号パケットのデータヘッドに割振ることが可能である。

一方、送受信装置２０では、５０ｍｓ間隔の送信周期により、信号入力部２１が入力信号を送信部１３に受け渡し、送信部１３が入力信号パケット（図３参照）、を作成して通信部１６を介して、送受信装置１０に入力信号を含むデータを送信する。例えば、入力信号パケットは、ＨＴＴＰ ＰＯＳＴフレームにより構成してもよい。なお、ＨＴＴＰ ＰＯＳＴフレームのＢＯＤＹにはデータの通番を含むことが可能である。例えば、通信回線が１ルートであり、接続情報（図２参照）が１０であり、送信回数が１回で固定の場合、（接続情報、送信周期、送信回数）（図２参照）の情報を、（１０、０、１）、（１０、１、１）、（１０、２、１）、（１０、３、１）、（１０、４、１）、（１０、５、１）、（１０、６、１）、（１０、７、１）、（１０、８、１）、（１０、９、1）のように、送信周期をデータの通番として各入力信号パケットのデータヘッドに割振ることが可能である。

送受信装置１０の受信部１４は通信部１５を介して、送受信装置２０から送信された入力信号パケットを受信する。受信部１４は、受信した入力信号パケットに含まれる入力信号を制御演算部１１に供給する。そして、制御演算部１１は、入力信号に対する制御演算結果である出力信号を、信部１３に受け渡し、送信部１３が出力信号パケット（図４参照）、を作成して通信部１６を介して、送受信装置２０に出力信号を含むデータを送信する。

このように、送受信装置１０は、出力信号パケットを定期的に送受信装置２０に送信し、送受信装置２０は、入力信号パケットを定期的に送受信装置１０に送信している。このため、ネットワーク３０や通信部１６等に問題がなければ、送受信装置１０は、入力信号パケットを定期的に受信し、送受信装置２０は、出力信号パケットを定期的に受信する。しかし、ネットワーク３０や通信部１６等に何らかの障害がある場合には、送受信装置１０と送受信装置２０とが定期的に信号パケット送信していても、送受信装置２０と送受信装置１０では、信号パケットを定期的に受信できなくなる。以下では、判定部１５のネットワーク３０及び通信部１６の少なくともいずれかに対する状態の判定方法１～３を説明する。

（判定方法１）
送受信装置１０の判定部１５は、受信部１４から受信履歴を受け取る。この受信履歴には、例えば入力信号パケットの受信時刻の履歴が含まれている。送受信装置１０の判定部１５は、連番の2つの入力信号パケットの受信時刻の間隔が所定の時間を超える事象の発生回数をカウントする。例えば、送受信装置１０の判定部１５は、入力信号パケットが５０ｍｓ間隔で送信されるため、送信間隔の倍となる１００ｍｓを閾値として、受信間隔が１００ｍｓを超える回数をカウントする。そして、送受信装置１０の判定部１５は、受信間隔が１００ｍｓを超える回数が、１分以内に１０回を超える場合、ネットワーク３０及び通信部１６の少なくともいずれかに異常があると判定する。また、送受信装置１０の判定部１５は、１分以内に受信間隔が１００ｍｓを超える事象の発生割合が１０％を超える場合に、ネットワーク３０及び通信部１６の少なくともいずれかに異常があると判定する。

（判定方法２）
また、送受信装置１０の判定部１５は、送信部１３が出力信号パケットを送信し、例えば出力信号パケットのヘッダー情報を有す応答データが送受信装置２０から送信される。受信部１４から受け取る受信履歴には、この応答データのヘッダー情報と受信時刻の履歴が含まれている。これにより、判定部１５は、出力信号パケットを送信したタイミングと、出力信号パケットの応答データを受信したタイミングとの時間差に基づき、ネットワーク３０及び通信部１６の少なくともいずれかの状態を判定可能である。例えば、判定部１５は、応答時間の閾値を５００ｍｓとして、時間差が閾値である５００ｍｓを超える回数が、１分以内に１０回を超える場合に、ネットワーク３０及び通信部１６の少なくともいずれかに異常があると判定する。

（判定方法３）
また、送受信装置１０の判定部１５は、入力信号パケットに含まれるデータの通番を用いてネットワーク３０及び通信部１６の状態を判定する。より具体的には、送受信装置１０の判定部１５は、（接続情報、送信周期、送信回数）（図３参照）の送信周期の情報を用いて、受信されなかった信号パケットの数によりネットワーク３０及び通信部１６の状態を判定する。例えば、判定部１５は、１分以内にデータが抜ける数が１０個を超える場合に異常と判定する。また、例えば、判定部１５は、１分以内にデータの欠損率が１０％を超える場合に、異常と判定する。なお、通信履歴は、通信部１６の通信に使用するデバイスのドライバ情報から構成してもよい。

なお、判定部１５で使用する閾値は、例えば機械学習を行った異常判定学習部などにより決定しても良い。また、判定部１５は、ネットワーク３０を介して得られる情報にも基づき、ネットワーク３０の状態を判断することも可能である。例えば、判定部１５が異常と判定する情報は、ネットワーク３０を介して送受信装置１０の外部から得られる情報であっても良い。例えば、使用するクラウドサービスの公式のＲＳＳフィード、メールサービス、ＳＮＳから発信された情報を元に、判定部１５が異常と判定しても良い。さらに、非公式のＳＮＳの情報などを取得して、判定部１５が異常と判定しても良い。

次に、判定部１５が異常と判定した場合、判定部１５は接続管理部１２に対して再接続するように指示する。これにより、ネットワーク３０の接続経路が変わり、ネットワーク環境が改善される場合がある。或いは、送受信装置１０、２０のメモリなどに記憶される送信キューなどがリセットされネットワーク環境が改善される場合がある。

また、判定部１５は、異常と判定した場合に、予め指定されたメールアドレスに対して異常発生とその理由を通知することも可能である。また、判定部１５は、不図示の制御画面に対して異常発生とその理由を通知するメッセージボックスをポップアップしても良い。さらに、判定部１５は、異常と判定した場合に、外部のＬＥＤ照明などを制御し、点灯させてもよい。また、判定部１５は、異常と判定した場合に、フェイルセーフの制御となる出力信号を生成するように制御演算部１１を制御してもよい。

送受信装置１０の判定部１５の動作について説明をしたが、送受信装置２０の判定部１５についても同様の判定動作を行うことが可能である。すなわち、送受信装置２０の判定部１５は、受信部１４から受け取り受信履歴に基づき、出力信号パケットの受信時刻間隔が所定の時間を超える事象の発生回数に応じて判定する。また、送受信装置２０の判定部１５は、入力信号パケットを送信したタイミングと、入力信号パケットの応答データを受信したタイミングと時間差に基づき、ネットワーク３０及び通信部１６の少なくともいずれかの状態を判定可能である。さらにまた、送受信装置２０の判定部１５は、出力信号パケットに含まれるデータの連番を用いてネットワーク３０及び通信部１６の状態を判定することが可能である。

（効果）
以上説明したように、判定部１５は、通信の状態に応じて異常が発生しているかどうか判定し、異常と判定した場合に、接続管理部１２に対して再接続するように指示することとした。これにより、突発的な通信遅延などにより通信の状態が悪化しても、ネットワーク３０の接続経路が変わり、制御データの遅延や欠損を発生することなく、一定周期の制御を実現することが可能となる。また、判定部１５は、異常と判定した場合に、異常であることを通知することとした。これにより、操作者は、データ送信の遅延や、不良が発生していることを、把握可能となる。

（第２実施形態）
第１実施形態に係る制御システム１は、送受信装置１０及び送受信装置２０のいずれも単一の送信部１３を有していたのに対し、第２実施形態に係る制御システム２は、送受信装置１０及び送受信装置２０のいずれも、複数の送信部１３を有することで相違する。以下では、第１実施形態に係る制御システム１と相違する点を説明する。

（構成）
図４は、第２実施形態に係る制御システム２の構成例を示す図である。受信装置１０及び送受信装置２０のいずれも、２つの送信部１３を有する。

（作用１）
送受信装置１０の接続管理部１２と、送受信装置２０の接続管理部１２とは、送受信装置１０の２つの送信部１３毎に通信リンクを確立させる。例えば、２つの送信部１３の一方に、接続情報１１（図２参照）を割振り、２つの送信部１３の他方に、接続情報１２（図２参照）を割振る。

送受信装置１０の接続管理部１２は、例えば接続情報１１（図２参照）を割り振った通信リンクを常用の通信に使用する。一方で、接続情報１２（図２参照）を割り振った通信リンクを待機系の通信リンクとする。

送受信装置１０の判定部１５が常用の通信リンクに対して異常判定をした場合に、判定部１５は、接続管理部１２に待機系の通信リンクに切り替えさせる。

（作用２）
送受信装置１０の接続管理部１２は、例えば接続情報１１（図２参照）を割り振った通信リンクと、接続情報１２（図２参照）を割り振った通信リンクとの双方を常用の通信に使用する。これにより、送受信装置１０の２つの送信部１３を同時に使用し、同じ出力信号を含む出力信号パケットを送受信装置２０に対して送信する。

送受信装置２０の受信部１４で複数の送信部１３から送信された出力信号パケット内の出力信号を照合して、同一の場合のみ出力信号を採用し、信号出力部２３に出力信号を出力する。

また、送受信装置１０の出力信号が同一ではない場合、送受信装置２０の判定部１５は、送信部１３を介して、送受信装置１０に対し、送受信装置１０の２つの送信部１３が正常に動作していないことを通知する。なお、送受信装置１０の２つの送信部１３の使用方法について説明をしたが、通送受信装置２０の２つの送信部１３についても同様に使用しても良い。

（効果）
以上説明したように、送受信装置１０の接続管理部１２と、送受信装置２０の接続管理部１２とは、送受信装置１０の２つの送信部１３毎に通信リンクを確立させることとし、一方を常用の通信に用いて、他方を待機させることとした。これにより、判定部１５が、常用の通信経路に異常があると判定した場合に、接続管理部１２は、待機させている通信経路に常用の通信経路を変更可能となる。このため、突発的な通信遅延などが発生しても、制御データの遅延や欠損を発生することなく、一定周期の制御を実現することが可能となる。

また、送受信装置１０の接続管理部１２は、２つの送信部１３毎に通信リンクを確立させ、双方を常用の通信に用いることとし、双方の出力信号パケットパックに含まれる出力信号を照合して、同一の場合のみ出力信号を採用し、信号出力部２３に出力信号を出力する。これにより、出力信号の精度をより高めることが可能となり、出力装置２４の機能安全を考慮した制御が可能となる。また２つの送信部１３の故障の検知が可能となる。

（第３実施形態）
第１実施形態に係る制御システム１は、送受信装置１０及び送受信装置２０のいずれも単一の送信部１３を有していたのに対し、第２実施形態に係る制御システム２は、送受信装置１０及び送受信装置２０のいずれも、３つの送信部１３を有することで相違する。以下では、第１実施形態に係る制御システム１と相違する点を説明する。

（構成）
図５は、第３実施形態に係る制御システム２の構成例を示す図である。受信装置１０及び送受信装置２０のいずれも、３つの送信部１３を有する。なお、本実施形態では３つの送信部１３を有する例で説明するが、これに限定されない。例えば、送信部１３は、４以上であってもよい。

（作用１）
送受信装置１０の接続管理部１２と、送受信装置２０の接続管理部１２とは、送受信装置１０の３つの送信部１３毎に通信リンクを確立させる。例えば、３つの送信部１３のそれぞれに、接続情報１１、１２，１３（図２参照）のいずれかを割振りふる。

送受信装置１０の接続管理部１２は、例えば接続情報１１（図２参照）を割り振った通信リンクを常用の通信に使用する。一方で、接続情報１２、１３（図２参照）を割り振った通信リンクを待機系の通信リンクとする。

送受信装置１０の判定部１５が常用の通信リンクに対して異常判定をした場合に、判定部１５は、接続管理部１２に待機系の一方の通信リンクに切り替えさせる。

（作用２）
送受信装置１０の接続管理部１２は、例えば接続情報１１（図２参照）を割り振った通信リンクと、接続情報１２（図２参照）を割り振った通信リンクとの双方を常用の通信に使用する。これにより、送受信装置１０の２つの送信部１３を同時に使用し、同じ出力信号を含む出力信号パケットを送受信装置２０に対して送信する。一方で、接続情報１３（図２参照）を割り振った通信リンクを待機系の通信リンクとする。

送受信装置２０の受信部１４で複数の送信部１３から送信された出力信号パケット内の出力信号を照合して、同一の場合のみ出力信号を採用し、信号出力部２３に出力信号を出力する。

また、送受信装置２０の出力信号が同一ではない場合、送受信装置２０の判定部１５は、送信部１３を介して、送受信装置１０に対し、送受信装置１０の２つの送信部１３が正常に動作していないことを通知する。

また、送受信装置１０の判定部１５が常用の一方の通信リンクに対して異常判定をした場合に、判定部１５は、接続管理部１２に待機系の通信リンクに切り替えさせる。

（作用３）
送受信装置１０の接続管理部１２は、例えば接続情報１１、１２，１３（図２参照）を割り振った通信リンクを常用の通信に使用する。これにより、送受信装置１０の３つの送信部１３を同時に使用し、同じ出力信号を含む出力信号パケットを送受信装置２０に対して送信する。

送受信装置２０の受信部１４で３の送信部１３から送信された出力信号パケット内の出力信号を照合して、２つ以上の出力信号が同一の場合のみ出力信号を採用し、信号出力部２３に出力信号を出力する。

また、送受信装置１０の３つの出力信号が同一ではない場合、送受信装置２０の判定部１５は、送信部１３を介して、送受信装置１０に対し、同一ではない出力信号を送信した送信部１３を識別する識別子とともに、当該送信部１３が正常に動作していないことを通知する。なお、送受信装置１０の２つの送信部１３の使用方法について説明をしたが、通送受信装置２０の２つの送信部１３についても同様に使用しても良い。

（効果）
以上説明したように、送受信装置１０の接続管理部１２と、送受信装置２０の接続管理部１２とは、送受信装置１０の３つの送信部１３毎に通信リンクを確立させることとし、一つを常用の通信に用いて、残りの２つを待機させることとした。これにより、判定部１５が、常用の通信経路に異常があると判定した場合に、接続管理部１２は、待機させている通信経路の一方を常用の通信経路を変更可能となる。このため、突発的な通信遅延などが発生しても、制御データの遅延や欠損を発生することなく、一定周期の制御を実現することが可能となる。

また、送受信装置１０の接続管理部１２は、３つの送信部１３毎に通信リンクを確立させ、２つの通信リンクを常用の通信に用いることとし、２つの信号パケットに含まれる出力信号を照合して、2つの出力信号が同一の場合のみ出力信号を採用し、信号出力部２３に出力信号を出力する。これにより、出力信号の精度をより高めることが可能となり、出力装置２４の機能安全を考慮した制御が可能となる。また、判定部１５が、常用の通信経路の一方に異常があると判定した場合に、接続管理部１２は、待機させている通信経路を常用の通信経路を変更可能となる。このため、突発的な通信遅延などが発生しても、制御データの遅延や欠損を発生することなく、一定周期の制御を実現することが可能となる。

また、送受信装置１０の接続管理部１２は、３つの送信部１３毎に通信リンクを確立させ、３つの通信リンクを常用の通信に用いることとし、３つの信号パケットに含まれる出力信号を照合して、２つ以上の出力信号が同一の場合のみ出力信号を採用し、信号出力部２３に出力信号を出力する。これにより、出力信号の精度をより高めることが可能となり、出力装置２４の機能安全を考慮した制御が可能となる。

また、送受信装置１０の３つの出力信号が同一ではない場合、送受信装置２０の判定部１５は、送信部１３を介して、送受信装置１０に対し、同一ではない出力信号を送信した送信部１３を識別する識別子とともに、当該送信部１３が正常に動作していないことを通知する。これにより、異常のある通信リンクを把握することが可能となる。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法及びプログラムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法及びプログラムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。

１：制御システム、１０：送受信装置（サーバ装置）、１１：制御演算部、１２：接続管理部、１３：送信部、１５：判定部、１６：通信部、２０：送受信装置（通信装置）、２２：入力装置、２４：出力装置、３０：ネットワーク。

Claims (17)

1. 通信相手とのネットワークを介した通信リンクを確立する接続部
   と、
   前記通信リンクの状態を判定する判定部であって、所定の状態である場合に、前記接続部に前記通信リンクを他の通信リンクに変更させる判定部と、
   を備える送受信装置。
2. 前記接続部は、前記所定の状態である場合に、ネットワークを介した新たな通信リンクを前記他の通信リンクとして確立させる、請求項１に記載の送受信装置。
3. 前記接続部は、ネットワークを介した2つ以上の異なる通信リンクを予め確立しており、前記2つ以上の異なる通信リンクのうちの少なくとも１つの通信リンクを通常の送受信に使用しており、
   前記接続部は、通常の送受信に使用している通信リンクが所定の状態である場合に、前記2つ以上の異なる通信リンクのうちの他の通信リンクの一つを通常の送受信に使用することが可能である、請求項１に記載の送受信装置。
4. 前記2つ以上の異なる通信リンクのそれぞれに対応し、対応する通信リンクを介して信号を送信することが可能である複数の送信部を、更に備える、請求項３に記載の送受信装置。
5. 前記複数の送信部のうちの少なくとも一つは、前記通常の送受信にする常用系の送信部とし、前記複数の送信部のうちの少なくとも一つは、前記通常の送受信には使用しない待機系の送信部とする、請求項４に記載の送受信装置。
6. 前記複数の送信部は、同一のデータを少なくとも含む信号を対応する通信リンクを介して送信する、請求項４に記載の送受信装置。
7. 前記判定部は、前記2つ以上の異なる通信リンクを介してそれぞれ受信される同一のデータを少なくとも含む信号を照合し、前記データが一致する場合に前記信号を採用する、請求項３に記載の送受信装置。
8. 前記判定部は、３つの異なる通信リンクを介してそれぞれ受信される同一のデータを少なくとも含む信号を照合し、2つ以上の前記データが一致する場合に前記信号を採用し、異なるデータを送信してきた送信部に異常があると判定する、請求項４に記載の送受信装置。
9. 前記判定部は、前記データが一致しない事象が予め定めた回数を超える場合を、前記所定の状態として判定する、請求項７に記載の送受信装置。
10. 前記判定部は、同一の通信リンクを介して受信する信号の受信間隔が閾値を超える事象が予め定めた回数を超える場合を、前記所定の状態として判定する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の送受信装置。
11. 前記判定部は、同一の通信リンクを介して受信する連番を振られた信号のうち、受信されなかった信号の数が予め定めた回数を超える場合を、前記所定の状態として判定する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の送受信装置。
12. 前記判定部は、送信した送信信号の送信タイミングと、前記送信信号の応答信号を受信した受信タイミングの差分である応答時間が閾値を超える事象が予め定めた回数を超える場合を、前記所定の状態として判定する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の送受信装置。
13. 前記通信リンクを介して受信した第１信号に基づき、制御に用いる第２信号を生成する制御演算部を更に備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の送受信装置。
14. 前記判定部は、ネットワークを介して得られる情報にも基づき、前記状態を判断する、請求項１３に記載の送受信装置。
15. 前記判定部は、前記状態である場合に、予め指定されたメールアドレスに、異常であることを通知すること、メッセージボックスを表示部にポップアップさせること、照明灯を点灯させること、前記制御演算部にフェイルセーフとなる第２信号を生成させること、の少なくともいずれかを行う、請求項１３に記載の送受信装置。
16. 前記通信リンクを介して受信した制御に用いる第２信号を出力装置に出力する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の送受信装置。
17. サーバ装置と、通信装置とを備える制御システムであって、
    サーバ装置は、
    通信相手とのネットワークを介した通信リンクを確立する接続部
    と、
    前記通信リンクの状態を判定する判定部であって、所定の状態である場合に、前記接続部に前記通信リンクを他の通信リンクに変更させる判定部と、
    前記通信リンクを介して受信した第１信号に基づき、制御に用いる第２信号を生成する制御演算部と、を有し、
    通信装置は、
    入力装置から取得した前記第１信号を、前記通信リンクを介して前記第1送受信装置に送信し、
    前記通信リンクを介して受信した前記第２信号を出力装置に出力する、制御システム。

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