JP3705465B2

JP3705465B2 - FA network system

Info

Publication number: JP3705465B2
Application number: JP3146398A
Authority: JP
Inventors: 浩史富永
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: JPH11234335A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管理装置およびプログラマブルコントローラとがネットワークを介してセンサ等の制御対象機器と管理情報および制御情報を送受信すＦＡネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＦＡ（Factory Autmation)ネットワークシステムは、例えば図７に示すように、複数（＃１〜＃ｉ）の管理装置８０が接続され，ＩＰ（Internet Protocol)アドレスを使用するイサーネット（Ethernet) ５０と、＃１，＃２のプログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣという）８３が接続され，ＦＡネットワークアドレスを使用するＦＡネットワーク６０と、＃１，＃２のセンサ，アクチュエータ等からなる複数ＦＡ機器８４が接続され，デバイスネットワークアドレスを使用するデバイスネット７０とを有している。
【０００３】
そして、このＦＡ（Factory Autmation)ネットワークシステムは、イサーネット５０とＦＡネットワーク６０間にアドレス変換テーブルを使用してＩＰアドレスとＦＡネットワークアドレスとのアドレス変換を行うゲートウエイ（ＧＷ）装置８１が介挿接続され、また、ＦＡネットワーク６０とデバイスネットワーク７０間にアドレス変換テーブルとを使用してＦＡネットワークアドレスとデバイスネットワークアドレスとのアドレス変換を行うゲートウエイ装置８２が介挿接続されて構築されている。
【０００４】
ここで、このＦＡネットワークシステムにおいて、＃１〜＃ｉの管理装置８０からデバイスネットワーク７０に接続されているＦＡ機器８４から情報を直接取り出す処理について説明する。
【０００５】
＃１〜＃ｉの管理装置８０が、イサーネット５０に情報を取り出したいＦＡ機器８４の送信先アドレス（ＩＰアドレス）に有する送信フレームをイサーネット５０に送信すると、ゲートウエイ装置８１は、イサーネット５０からその送信フレームを受信し、アドレス変換テーブルを参照して、ＩＰアドレスからなる送信先アドレスをＦＡネットワークアドレスに変換した送信フレームを形成し、この形成したフレームをＦＡネットワーク６０に送信する。
【０００６】
すると、ゲートウエイ装置８２は、受信したＦＡネットワークアドレスを有する送信フレームを、アドレス変換テーブルを参照して、ＦＡネットワークアドレスをデバイスネットワークアドレスに変換した送信フレームを形成し、この形成した送信フレームをデバイスネットワーク７０に送信する。
【０００７】
デバイスネットワーク７０に接続するＦＡ機器８４は、送信フレームを受信すると、送信先アドレスが自局宛であると認識すると、それに応じた情報を、上述した逆の処理を行い、＃１〜＃ｉの管理装置８０に送信するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のＦＡネットワークシステムでは、ゲートウエイ装置８１においてアドレス変換テーブルを参照してＩＰアドレスとＦＡネットワークアドレスとのアドレスを変換し、また、ゲートウエイ装置８２においてアドレス変換テーブルを参照してＦＡネットワークアドレスとデバイスネットワークアドレスとのアドレスを変換するため、特に、＃１，＃２の管理装置８０とＦＡ装置８４間の情報の転送時間がかかるという問題点があった。
【０００９】
また、上述したような従来のＦＡネットワークシステムでは、＃１，＃２の管理装置８０からＦＡネットワーク６０に接続する＃１，＃２のＰＬＣおよびゲートウエイ装置８２に対して送信フレームを送信する場合、並びに、＃１，＃２の管理装置８０からデバイスネットワーク７０に接続するＦＡ機器８４に対して送信フレームを送信する場合には、送信先の装置の送信先アドレスとしてＩＰアドレスを有する送信フレームを送信しなければならないため、すなわちイサーネット５０に使用されるアドレスがＩＰアドレスを使用しているため、＃１，＃２のＰＬＣ，ゲートウエイ装置８２およびＦＡ機器８４にはＦＡネットワークアドレス，デバイスネットワークアドレスのみならず、ＩＰアドレスを割り当てておかねばならない。
【００１０】
このため、ＩＰアドレスが増加してＩＰ管理が複雑になるという問題点があった。
【００１１】
さらに、上述したような従来のＦＡネットワークシステムでは、ＦＡネットワーク６０およびデバイスネットワーク７０が管理系で使用されているコネクションレス型の通信方式を採用しているため、コネクション型の通信方式に使用されるプロトコルとしてＴＣＰ（Transmission Control Protocol)を使用することができず、コネクションレス型の通信方式に使用されるプロトコルとしてＵＤＰ（User Datagram Protocol）を使用しているため、＃１，＃２の管理装置８０からＦＡ機器８４に対してインターネットを介してアクセスする場合には、情報の紛失が発生する可能性が高く、情報の送信に対する信頼性が悪いという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明は上述した問題点に鑑み、▲１▼情報の転送時間を短縮し、▲２▼無駄なアドレスの割り当てを無くしてアドレス管理を簡単し、▲３▼データの紛失が防止して情報の送信に対する信頼性を向上させるＦＡネットワークシステムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、プログラマブルコントローラ等の管理装置が接続され、ＩＰアドレスおよびポート番号を使用してデータ等の送信フレームを送受信する第１のネットワークと、前記管理装置等の制御で稼働するＦＡ機器が接続され、デバイスネットワークアドレスを使用してデータを送受信する第２のネットワークと、前記第１のネットワークと前記第２のネットワーク間に介挿接続されるゲートウエイ装置とを具備し、前記ゲートウエイ装置は、接続されたＦＡ機器ごとにプロキシーを生成するプロキシー生成手段と、前記プロキシー生成手段により生成され、ＦＡ機器のデバイスネットワークアドレスがポート番号に割り当てられたプロキシーを有し、前記第１のネットワークから第２のネットワークに対して送信するためのコネクション確立要求を受信すると、前記プロキシーが自己に割り当てられたポート番号と同一な値を有するデバイスネットワークアドレスを送信先アドレスとする第１のアドレス変換を行い、また、自己が有するデバイスネットワークアドレスを送信元アドレスとする第２のアドレス変換を行って送信フレームを形成し、前記送信フレームを前記第２のネットワークに送信することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のネットワークと前記第２ネットワーク間のコネクションを確立した後にデータを送受信するＦＡネットワークシステムであって、前記ゲートウエイ装置は、前記コネクションを確立したときに、前記第１のネットワークのコネクション識別情報を記憶しており、前記コネクションが確立したのち、前記第２のネットワークから送信フレームを受信すると、送信フレームに含まれる送信元のデバイスネットワークアドレスから前記コネクション識別情報を利用して、先に前記第１のネットワークから送信した送信フレーム先のＩＰアドレスおよびポート番号を送信先アドレスとする第３のアドレス変換を行い、また、自己が有するＩＰアドレスおよびポート番号を送信元アドレスとする第４のアドレス変換を行って送信フレームを形成し、前記送信フレームを前記第１のネットワークに送信するようにする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第１のネットワークに使用される送信フレームには、前記送信先アドレス，前記送信元アドレスを有するヘッダ部と、プロトコル等の制御情報およびデータを有するデータ部とを有しており、前記第２のネットワークに使用される送信フレームには、前記送信先アドレス，前記送信元アドレスおよび制御情報を有するヘッダ部と、データのみを有するデータ部とを有しており、前記ゲートウエイ装置は、前記第１のネットワークから第２のネットワークに送信フレームを送信する際には、前記第１および第２のアドレス変換を行うとともに、前記第１のネットワークの送信フレーム中の前記データ部に有する制御情報を、前記第２のネットワークの送信フレーム中のヘッダ部に制御情報に記述し、一方、前記第２のネットワークから第１のネットワークに送信フレームを送信する際には、前記第３および第４のアドレス変換を行うとともに、前記第２のネットワークの送信フレーム中の前記ヘッダ部に有する制御情報を、前記第１のネットワークの送信フレーム中のデータ部に制御情報を記述するようにする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第１のネットワークに使用される送信フレームには、前記送信先アドレス，前記送信元アドレスを有するヘッダ部と、データのみを有するデータ部とを有しており、前記第２のネットワークに使用される送信フレームには、前記送信先アドレス，前記送信元アドレスおよび制御情報を有するヘッダ部と、データのみを有するデータ部とを有しており、前記ゲートウエイ装置は、前記第１のネットワークから第２のネットワークに送信フレームを送信する際に、前記第１および第２のアドレス変換を行うとともに、前記第２のネットワークの送信フレーム中のヘッダ部に制御情報を記述し、前記第２のネットワークから第１のネットワークに送信フレームを送信する際に、前記第３および第４のアドレス変換を行うのみであるようにする。
【００１７】
本発明では、ゲートウエイ装置が、第１のネットワークから第２のネットワークに対して送信する送信フレームを受信すると、受信した送信フレーム中の送信先アドレスに記述されているポート番号と同一値を有するデバイスネットワークアドレスを送信先アドレスとするアドレス変換を行い、また、自己が有するデバイスネットワークアドレスを送信元アドレスとするアドレス変換を行った形成した送信フレームを第２のネットワークに送信する。
【００１８】
また、ゲートウエイ装置は、コネクションが確立したのち、第２のネットワークから送信フレームを受信すると、コネクション情報に基づき、先に第１のネットワークから送信した送信フレーム先のＩＰアドレスおよびポート番号を送信先アドレスとし、また、自己が有するＩＰアドレスおよびポート番号を送信元アドレスとする送信フレームを第１のネットワークに送信する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＦＡネットワークシステムおよびゲートウエイ装置の実施形態を図面に基づき説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るＦＡネットワークシステムの一実施形態の概略構成図である。
【００２１】
この実施形態のＦＡネットワークシステムは、図１に示すように、プロトコルがＴＣＰ／ＩＰが使用されているイサーネット１０と，プロトコルがＴＣＰ／ＩＰが使用されていないデバイスネットワーク２０とを有しており、イサーネット１０とデバイスネットワーク２０との間にゲートウエイ装置３０が介挿接続されて構成されており、イサーネット１０とデバイスネットワーク２０間がコネクションを確立した後にデータを送受信するコネクション型のネットワークシステムである。
【００２２】
しかも、イサーネット１０は、ＰＬＣ３１，管理装置３２（以下、単に管理装置等３２という）が接続され，使用される送信フレームにはＩＰアドレスおよびポート番号が使用されており、また、デバイスネットワーク２０には、複数のＦＡ機器としてのセンサ３３１を制御するインテリジェントセンサ３３，およびＦＡ機器としてのアクチュエータ３４とが接続され、使用される送信フレームにはノードアドレスとしてのデバイスネットワークアドレスが使用されている。
【００２３】
ここで、上述したイサーネット１０とゲートウエイ装置３０間に送信されるＴＣＰ／ＩＰ型の送信フレームと、ゲートウエイ３０とデバイスネットワーク２０間に送信されるデバイスネットワーク型の送信フレームについて、図２を参照して説明する。
【００２４】
（１）ＴＣＰ／ＩＰ型の送信フレームについて
ＴＣＰ／ＩＰ型の送信フレーム１００は、図２（ａ）に示すように、ヘッダエリア１０１，データエリア１０２，誤り検出のための情報を有するＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）エリア１０３，およびフレームの終りの箇所を指定するフラグシーケンスエリア１０４から構成されている。
【００２５】
前記ヘッダエリア１０１は、フレームの先頭箇所を指定する（フレームの同期をとる）フラグシーケンスフィールド１０１ａ，フレームの種類を指定する制御フィールド１０１ｂ，送信先を指定する情報を有する送信先アドレス１０１ｃ，および送信元を指定する情報を有する送信先アドレス１０１ｄと等から構成されている。また、データエリア１０２は、プロトコルの制御情報を有する制御情報フィールド１０２ａおよび本来送信するデータを有するデータフィールド１０２ｂから構成されている。
【００２６】
ここで、▲１▼イサーネット１０からゲートウエイ装置３０に対して送信した送信フレームの場合では、送信先アドレスフィールド１０１ｃには、送信先のゲートウエイ装置３０のＩＰアドレスと，送信先にデータを代理して送信するゲートウエイ装置３０に形成されたプロキシー（後述する）のポート番号とを有しており、送信元アドレスフィールド１０１ｄには、データを送信した管理装置等３２のＩＰアドレスと，この管理装置等３２のアプリケーションのポート番号と有する送信元アドレスフィールド１０１ｄを有している。
【００２７】
▲２▼ゲートウエイ装置３０からイサーネット１０に対して送信した送信フレームの場合では、送信先アドレスフィールド１０１ｃには、管理装置等３２のＩＰアドレスと，この管理装置等３２のアプリケーションのポート番号とを有しており、送信元アドレスフィールド１０１ｃには、送信フレームを送信してゲートウエイ装置３０のＩＰアドレスと，送信先にデータ送信するゲートウエイ装置３０に形成されたプロキシー３０３とを有している。
【００２８】
（２）デバイスネットワーク型の送信フレームについて
デバイスネットワーク型の送信フレーム１１０は、図２（ｂ）に示すように、ＣＡＮヘッダエリア１１１，メッセージヘッダエリア１１２，本来の送信するデータを有するデータエリア１１３，およびエラー検出のための情報を含むＣＡＮトレーラエリア１１４から構成されている。
【００２９】
そして、前記ＣＡＮヘッダエリア１１１は、送信先を指定する情報を有する送信先アドレス１１１ａ等から構成されており、メッセージヘッダエリア１１２は、プロトコルの制御情報を有する制御情報エリア１１２ａと，送信元を指定する情報を有する送信先アドレス１０２ｂ等から構成されている。
【００３０】
▲１▼ゲートウエイ装置３０からデバイスネットワーク１０に対して送信した送信フレームの場合では、送信先アドレスフィールド１１１ａには、送信先のＦＡ機器デバイスネットワークアドレス（後述するプロキシーが有するポート番号と同一な値をとる）を有しており、送信元アドレスフィールド１１２ｂには、ゲートウエイ装置３０のデバイスネットワークアドレスを有している。
【００３１】
▲２▼デバイスネットワーク２０からゲートウエイ装置３０に対して送信した送信フレームの場合では、送信先アドレスフィールド１１１ａには、ゲートウエイ装置３０のデバイスネットワークアドレスを有しており、送信元アドレスフィールド１１２ｂには、ＦＡ機器のデバイスネットワークアドレスを有している。
【００３２】
ゲートウェイ装置３０は、図３に示すように、構成管理ＤＢ（データベース）３０１（後述する），プロキシー生成手段３０２（後述する），プロキシー生成手段により生成された＃１〜＃ｎのプロキシー３０３（後述する），ＴＣＰ／ＩＰ通信を行うＴＣＰ／ＩＰ通信ソフトウエア３０４，デバイスネットワーク通信を行うデバイスネットワーク通信ソフトウエア３０５，このゲートウエイ装置自体を制御するオペレーティングステム３０６，イサーネット用の＃１の通信ドライバ３０７，デバイスネットワーク用の＃２の通信ドライバ３０７，イサーネット用のＩ／Ｆ（インターフェース）３０８，およびデバイスネットワーク用のＩ／Ｆ（インターフェース）３０９から構成されている。
【００３３】
前述した構成管理ＤＢ３０１は、デバイスネットワーク２０に接続するＦＡ機器３４の数，および各ＦＡ機器３４のデバイスネットワークアドレスを格納するものである。
【００３４】
なお、構成管理ＤＢ３０１は、例えば、テキストエディタを用いて作成され、一旦作成されたのち、内容が変更することがないようになっている。
【００３５】
プロキシー生成手段３０２は、ゲートウエイ装置３０の電源が立ち上がると、構成管理ＤＢ３０１に格納されているＦＡ機器の数，および各ＦＡ機器のデバイスネットワークアドレスを読み出し、各ＦＡ機器ごとのプロキシー３０３を生成するようになっている。
【００３６】
また、＃１〜＃ｎのプロキシー３０３は、イサーネット１０とデバイスネットワーク間にデータを送信するに先立ちコネクションを確立する処理を行い、コネクションが確立したときには、コネクションが確立したイサーネット１０の管理装置等３２を指定するコネクション識別情報（ファイル識別子）をメモリ（図示せず）に格納するようになっている。
【００３７】
＃１〜＃ｎのプロキシー３０３は、デバイスネットワーク２０に接続するセンサ３３１，アクチュエータ３４等のＦＡ機器ごとに対応して形成されており、イサーネット１０から上述したＴＣＰ／ＩＰ型の送信フレームからなる送信データを（ＴＣＰ／ＩＰの送信データ）を受けると、受けたデータをデバイスネットワーク型の送信フレームからなる送信データに変換し、この変換した送信データをデバイスネットワーク２０に送信する一方、それに対するデバイスネットワークから返送されてきたデバイスネットワーク型の送信フレームからなるデータをＴＣＰ／ＩＰ型の送信フレームの送信フレームからなるデータに変換し、この変換したデータをイサーネット１０に送信するようになっている。
【００３８】
オペレーティングステム３０６は、コネクションが確立したのち、第２のネットワークから送信フレームを受信すると、メモリに記憶されているコネクション識別情報に基づき、先にイサーネット１０から送信した送信フレーム１００先のＩＰアドレスおよびポート番号を送信先アドレスとし、また、自己が有するＩＰアドレスおよびポート番号を送信元アドレスとする送信フレームを形成するようになっている。
【００３９】
ここで、＃１〜＃ｎのプロキシー３０３およびオペレーティングステム３０６が行っているアドレス変換およびデータ変換について、さらに、図４および図５を参照して詳細に説明する。
【００４０】
（１）イサーネット１０からデバイスネットワーク２０に送信フレーム１１０を送信する場合
送信フレームが自己宛てのプロキシー３０３は、予め有する送信先であるＦＡ機器のデバイスネットワークアドレス（デバイスネットワークアドレスとポート番号とは同一な値を有する）を送信先アドレスとし（図４中の▲１▼参照）、また、ゲートウエイ装置３０のデバイスネットワークアドレスを送信元アドレスとする（図４中の▲２▼参照）。
【００４１】
また、このプロキシー３０３は、イサーネット１０から受信した送信フレーム１００中のデータエリア１０２に設けられた制御情報フィールド１０２ａおよびデータフィールド１０２ｂに有するデータを、それぞれデバイスネットワークのフレーム１１０中のメッセージヘッダ１１２に設けられている制御情報フィールド１１２ａと、データエリア１１３に入れるようになっている（図４中の▲３▼，▲４▼参照）。
【００４２】
（２）デバイスネットワーク２０からインターネット１０に送信フレームを送信する場合
ゲートウエイ装置３０がデバイスネットワーク２０から送信フレーム１１０を受信すると、ゲートウエイ装置３０のオペレーティングシステム３０６は、先に形成されているコネクション識別情報（ファイル識別子：イサーネット１０におけるコネクション確立先を示す情報）を参照して、送信先を指定するＩＰアドレスとポート番号とを送信先アドレスとし（図５中の▲１▼参照）、また、送信フレームを送信したゲートウエイ装置３０のＩＰアドレスと，そのゲートウエイ装置３０中の代理しているプロキシーのポート番号とを送信元アドレスとする（図５中の▲２▼参照）。
【００４３】
また、オペレーティングシステム３０６は、デバイスネットワーク２０から受信した送信フレーム１１０中のメッセージヘッダエリア１１２に設けられた制御情報フィールド１１２ａおよびデータエリア１１３に有するデータを、それぞれ、ＴＣＰ／ＩＰ型のフレーム１００中のデータエリア１０２に設けられている制御情報フィールド１０２ａとデータフィールド１０２ｂに有する送信フレームを形成する（図５中の▲３▼，▲４▼参照）。
【００４４】
次に、この実施形態のＦＡネットワークシステムの動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
ゲートウエイ装置３０のプロキシー生成手段３０２は、電源が立ち上がると、構成管理ＤＢ３０１からＦＡ機器の数，および各ＦＡ機器のデバイスネットワークアドレスを読み出し、各ＦＡ機器ごとの＃１〜＃ｎのプロキシー３０３を生成する（ステップ１１０）。
【００４６】
ゲートウエイ装置３０に存在するプロキシーは、イサーネット１０側から接続要求の有無を判断し（ステップ１２０）、接続要求が無い場合には（ステップ１２０；無）、接続要求が有るまで接続要求の有無を判断し続ける一方、接続要求が有った場合には（ステップ１２０；有無）、データの受信が有ったか否かを判断する（ステップ１３０）。
【００４７】
ゲートウエイ装置３０に存在するプロキシーは、データの受信が無い場合には（ステップ１３０；無）、データの受信が有るまで同様な処理を行う一方、データの受信が有る場合には（ステップ１３０；有）、受信したデータの送信フレームから送信先アドレスを読み出す。
【００４８】
プロキシー３０３は、イサーネット１０から受信したＴＣＰ／ＩＰデータを上述したようにしてデバイスネットワークデータに変換し（ステップ１４０）、これをデバイスネットワーク２０に送信する（ステップ１５０）。
【００４９】
その後、ＴＣＰ／ＩＰデータを変換したデバイスネットワークデータをデバイスネットワーク２０に送信したプロキシー３０３は、デバイスネットワーク２０から先に送信したデバイスネットワークデータに対するレスポンスの有無を判断する（ステップ１６０）。
【００５０】
プロキシー３０３は、先に送信したデバイスネットワークデータに対するレスポンスが無い場合には（ステップ１６０；無）、同様な判断を続行する一方、レスポンスが有った場合には（ステップ１６０；有）、受信したデバイスネットワークデータを上述したようにしてＴＣＰ／ＩＰデータに変換し（ステップ１７０）、この変換したＴＣＰ／ＩＰデータをイサーネット１０に送信する（ステップ１８０）。
【００５１】
この実施形態のＦＡネットワークシステムでは、プロキシー３０３が、イサーネット１０からデバイスネットワーク２０に対して送信する送信フレームを受信すると、プロキシーが自分に割り当てられているポート番号と同一値を有するデバイスネットワークアドレスを送信先アドレスとするアドレス変換を行い、また、自己が有するデバイスネットワークアドレスを送信元アドレスとするアドレス変換を行って形成した送信フレームを第２のネットワークに送信するようにしたことにより、デバイス毎にＩＰアドレスを割り当てる必要がなく、その分、ＩＰアドレスの割り当てを減少させ、ＩＰ管理を簡単にすることができる。
【００５２】
また、実施形態のＦＡネットワークシステムでは、従来のＦＡネットワークシステムにおいて使用されていたコネクションレス型のＦＡネットワークを除いたことにより、イサーネット側で高信頼のコネクション型の通信が使用できるため、プログラマブルコントローラ３１および管理装置３２からＦＡ機器に対して直接アクセスする場合の情報の紛失が減少し、情報の送信に対する信頼性を向上することができる。
【００５３】
さらに、実施形態のＦＡネットワークシステムでは、プロキシー３０３が、イサーネット１０からデバイスネットワーク２０に対して送信する送信フレームを受信すると、プロキシーが自分に割り当てられているポート番号と同一値を有するデバイスネットワークアドレスを送信先アドレスとするため、アドレス変換テーブルを使用する必要がなくなり、プログラマブルコントローラ３１および管理装置３２とＦＡ装置間の情報の転送時間を短縮することができる。
【００５４】
この実施形態のＦＡネットワークシステムでは、ゲートウエイ装置３０がイサーネット１０からデバイスネットワーク２０に送信フレームを送信する際に、アドレス変換を行うとともに、送信フレーム１００のデータエリア１０２に有する制御情報を、デバイスネットワークにおける送信フレーム中のメッセージヘッダエリア１１２に制御情報を記述し、一方、デバイスネットワーク２０からイサーネット１０に送信フレームを送信する際には、アドレス変換を行うとともに、送信フレーム１１０のメッセージヘッダ１１２に有する制御情報を、送信フレーム１００中のデータエリア１００に記述するようにデータ変換しているが、それ以外では、データ変換時に制御情報を記述する必要がない場合がある。
【００５５】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ゲートウエイ装置が、第１のネットワークから第２のネットワークに対して送信する送信フレームを受信すると、自己に割り当てられたポート番号と同一値を有するデバイスネットワークアドレスを送信先アドレスとするアドレス変換を行い、また、自己が有するデバイスネットワークアドレスを送信元アドレスとするアドレス変換を行って形成した送信フレームを第２のネットワークに送信するようにしたことにより、ＦＡ機器毎にＩＰアドレスを割り当てる必要なないため、その分、ＩＰアドレスの割り当てを減少させ、ＩＰ管理を簡単にすることができる。
【００５６】
また、本発明によれば、従来のＦＡネットワークシステムにおいて使用されていたコネクションレス型のＦＡネットワークを除いたことにより、第１のネットワーク側で高信頼のコネクション型の通信が使用できるため、管理装置等からＦＡ機器に対して直接アクセスする場合の情報の紛失が減少し、情報の送信に対する信頼性を向上することができる。
【００５７】
さらに、本発明によれば、ゲートウエイ装置が、第１のネットワークから第２のネットワークに対して送信する送信フレームを受信すると、受信した送信フレーム中の送信先アドレスに記述されているポート番号と同一値を有するデバイスネットワークアドレスを送信先アドレスとするため、アドレス変換テーブルを使用する必要がなくなり、プ管理装置等とＦＡ機器間の情報の転送時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＦＡネットワークシステムの一概略構成図。
【図２】この実施形態のＦＡネットワークシステムに使用される送信フレークの構成を示すブロック図。
【図３】図１中のゲートウエイ装置の一実施形態の構成をブロック図。
【図４】この実施形態のＦＡネットワークシステムにおける送信フレームのアドレス変換およびデータ内容を説明する説明図。
【図５】この実施形態のＦＡネットワークシステムにおける送信フレームのアドレス変換およびデータ内容を説明する説明図。
【図６】図１中のゲートウエイ装置の処理を示すフローチャート。
【図７】従来のＦＡネットワークシステムの概略構成図。
【符号の説明】
１０イサーネット
２０デバイスネットワーク
３０ゲートウエイ装置
３０１構成管理ＤＢ
３０２プロキシー生成手段
３０３プロキシー
３０４ＴＣＰ／ＩＰ通信ソフトウエア
３０５デバイスネットウエア通信ソフトウエア
３０６オペレーティングシステム
３０７通信ドライバ
３０８イサーネットＩ／Ｆ
３０９デバイスネットワークＩ／Ｆ
３１プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）
３２管理装置
３３インテリジェントセンサ
３３１センサ
３４アクチュエータ
１００ＴＣＰ／ＩＰデータ
１１０デバイスネットワークデータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an FA network system in which a management device and a programmable controller transmit / receive management information and control information to / from a control target device such as a sensor via a network.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an FA (Factory Autmation) network system is connected to a plurality of (# 1 to #i) management devices 80 and uses an IP (Internet Protocol) address, for example, as shown in FIG. Are connected to a programmable controller (hereinafter referred to as PLC) 83 of # 1, # 2, and an FA network 60 using an FA network address is connected to a plurality of FA devices 84 including sensors, actuators, etc. of # 1, # 2. And a device net 70 using the device network address.
[0003]
In this FA (Factory Autmation) network system, a gateway (GW) device 81 that performs an address conversion between an IP address and an FA network address using an address conversion table is interposed between the Ethernet 50 and the FA network 60. In addition, a gateway device 82 that performs address conversion between an FA network address and a device network address using an address conversion table between the FA network 60 and the device network 70 is connected and constructed.
[0004]
Here, in the FA network system, a process for directly extracting information from the FA devices 84 connected to the device network 70 from the management apparatuses 80 of # 1 to #i will be described.
[0005]
When the management devices 80 of # 1 to #i transmit to the Ethernet 50 a transmission frame having the transmission destination address (IP address) of the FA device 84 from which information is to be extracted to the Ethernet 50, the gateway device 81 transmits the transmission frame from the Ethernet 50. A frame is received, a transmission frame in which a transmission destination address composed of an IP address is converted into an FA network address is formed with reference to an address conversion table, and the formed frame is transmitted to the FA network 60.
[0006]
Then, the gateway device 82 refers to the transmission frame having the received FA network address, forms a transmission frame in which the FA network address is converted into the device network address with reference to the address conversion table, and converts the formed transmission frame into the device network. 70.
[0007]
When the FA device 84 connected to the device network 70 receives the transmission frame and recognizes that the transmission destination address is addressed to its own station, the FA device 84 performs the reverse processing described above on the information corresponding thereto, The data is transmitted to the management device 80.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional FA network system as described above, the gateway device 81 refers to the address conversion table to convert the address between the IP address and the FA network address, and the gateway device 82 refers to the address conversion table to refer to the FA network. In order to convert the address between the address and the device network address, there is a problem that, in particular, it takes time to transfer information between the management apparatus 80 and the FA apparatus 84 of # 1 and # 2.
[0009]
Further, in the conventional FA network system as described above, when a transmission frame is transmitted from the # 1, # 2 management device 80 to the # 1, # 2 PLC and the gateway device 82 connected to the FA network 60, In addition, when a transmission frame is transmitted from the management apparatuses 80 of # 1 and # 2 to the FA device 84 connected to the device network 70, a transmission frame having an IP address is transmitted as the transmission destination address of the transmission destination apparatus. In other words, since the address used for the Ethernet 50 uses an IP address, the PLCs of # 1 and # 2, the gateway device 82 and the FA device 84 only have an FA network address and a device network address. First, an IP address must be assigned.
[0010]
For this reason, there has been a problem that IP management increases and IP management becomes complicated.
[0011]
Further, in the conventional FA network system as described above, since the FA network 60 and the device network 70 adopt the connectionless communication method used in the management system, it is used for the connection type communication method. Since the TCP (Transmission Control Protocol) cannot be used as the protocol and the UDP (User Datagram Protocol) is used as the protocol used in the connectionless communication method, the management devices 80 of # 1 and # 2 are used. When accessing the FA device 84 from the Internet via the Internet, there is a high possibility that information will be lost, and the reliability of information transmission is poor.
[0012]
In view of the above-mentioned problems, the present invention (1) shortens the information transfer time, (2) simplifies address management by eliminating unnecessary address assignment, and (3) prevents data loss. An object of the present invention is to provide an FA network system that improves the reliability of information transmission.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 1 is a first network to which a management device such as a programmable controller is connected and which transmits and receives a transmission frame such as data using an IP address and a port number; An FA device that operates under the control of the management device or the like is connected, and a second network that transmits and receives data using a device network address, and an interposer connection between the first network and the second network The gateway device is generated by the proxy generation unit for generating a proxy for each connected FA device, and the device network address of the FA device is assigned to the port number. Have a proxy When receiving a connection establishment request for transmission from the first network to the second network, The proxy is assigned to self The device network address that has the same value as the port number is used as the destination address. First address translation And the device network address that the device has as the source address Performing a second address translation to form a transmission frame; Send the transmission frame to the second network It is characterized by .
[0014]
A second aspect of the present invention is the FA network system according to the first aspect of the present invention, which transmits and receives data after establishing a connection between the first network and the second network. When connection is established, connection identification information of the first network is stored, and after the connection is established, when a transmission frame is received from the second network, Transmission frame Using the connection identification information from the source device network address included in the IP address and port number of the transmission frame destination transmitted from the first network first Perform a third address translation as the destination address Also, the source address is the IP address and port number that it has A fourth address translation is performed to form a transmission frame, and the transmission frame is The data is transmitted to the first network.
[0015]
Invention of Claim 3 Is , Claims 2 In the described invention, the transmission frame used for the first network includes a header part having the transmission destination address and the transmission source address, and a data part having control information such as a protocol and data. The transmission frame used in the second network has a header part having the transmission destination address, the transmission source address and control information, and a data part having only data, and the gateway device When transmitting a transmission frame from the first network to the second network, First and second address translation And the control information included in the data portion in the transmission frame of the first network is described in the control information in the header portion of the transmission frame of the second network, while from the second network When transmitting a transmission frame to the first network, Third and fourth address translation And the control information included in the header portion of the transmission frame of the second network is described in the data portion of the transmission frame of the first network.
[0016]
The invention according to claim 4 is the claim of claim 2 In the described invention, a transmission frame used for the first network has a header portion having the transmission destination address and the transmission source address, and a data portion having only data, and the second The transmission frame used in the network includes a header portion having the transmission destination address, the transmission source address and control information, and a data portion having only data, and the gateway device includes the first frame. When transmitting a transmission frame from the network to the second network, First and second address translation When the control information is described in the header part of the transmission frame of the second network and the transmission frame is transmitted from the second network to the first network, The third and fourth address translations Just to do.
[0017]
In the present invention, when the gateway apparatus receives a transmission frame transmitted from the first network to the second network, the device having the same value as the port number described in the transmission destination address in the received transmission frame Address conversion using the network address as the transmission destination address is performed, and the transmission frame formed by performing address conversion using the device network address of the network address as the transmission source address is transmitted to the second network.
[0018]
When the gateway apparatus receives a transmission frame from the second network after the connection is established, the gateway apparatus uses the IP address and port number of the transmission frame destination transmitted from the first network based on the connection information as the transmission destination address. In addition, a transmission frame having the IP address and port number that it has as the transmission source address is transmitted to the first network.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an FA network system and a gateway device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an FA network system according to the present invention.
[0021]
As shown in FIG. 1, the FA network system of this embodiment includes an Ethernet 10 that uses TCP / IP as a protocol and a device network 20 that does not use TCP / IP as a protocol. The gateway device 30 is configured to be inserted and connected between the Ethernet 10 and the device network 20, and is a connection-type network system that transmits and receives data after establishing a connection between the Ethernet 10 and the device network 20.
[0022]
Moreover, the Ethernet 10 is connected to a PLC 31 and a management device 32 (hereinafter simply referred to as a management device 32 or the like). An IP address and a port number are used for a transmission frame to be used. An intelligent sensor 33 that controls a plurality of sensors 331 as FA devices and an actuator 34 as an FA device are connected, and a device network address as a node address is used in a transmission frame to be used.
[0023]
Here, the TCP / IP type transmission frame transmitted between the Ethernet 10 and the gateway device 30 and the device network type transmission frame transmitted between the gateway 30 and the device network 20 will be described with reference to FIG. explain.
[0024]
(1) TCP / IP type transmission frame
As shown in FIG. 2A, the TCP / IP type transmission frame 100 includes a header area 101, a data area 102, an FCS (frame check sequence) area 103 having information for error detection, and an end of frame. It consists of a flag sequence area 104 for designating a location.
[0025]
The header area 101 includes a flag sequence field 101a for designating the head position of the frame (synchronizing the frame), a control field 101b for designating the frame type, a destination address 101c having information for designating the destination, and a transmission. It consists of a destination address 101d having information for designating the origin, and the like. The data area 102 includes a control information field 102a having protocol control information and a data field 102b having originally transmitted data.
[0026]
Here, (1) in the case of a transmission frame transmitted from the Ethernet 10 to the gateway device 30, the transmission destination address field 101c has the IP address of the transmission destination gateway device 30 and the data as a proxy for the transmission destination. And a port number of a proxy (to be described later) formed in the gateway device 30 to be transmitted. In the transmission source address field 101d, the IP address of the management device 32 that transmitted the data and the management device 32 Source address field 101d having the port number of the application.
[0027]
(2) In the case of a transmission frame transmitted from the gateway device 30 to the Ethernet 10, the transmission destination address field 101c has the IP address of the management device 32 and the port number of the application of the management device 32. The transmission source address field 101c has an IP address of the gateway device 30 that transmits a transmission frame and a proxy 303 formed in the gateway device 30 that transmits data to the transmission destination.
[0028]
(2) Device network type transmission frame
As shown in FIG. 2B, the device network type transmission frame 110 is a CAN including a CAN header area 111, a message header area 112, a data area 113 having original transmission data, and information for error detection. The trailer area 114 is configured.
[0029]
The CAN header area 111 includes a transmission destination address 111a having information for specifying a transmission destination. The message header area 112 specifies a control information area 112a having protocol control information and a transmission source. It is composed of a transmission destination address 102b having information to be processed.
[0030]
(1) In the case of a transmission frame transmitted from the gateway device 30 to the device network 10, the transmission destination address field 111a has a transmission destination FA device device network address (the same value as the port number of the proxy described later). The transmission source address field 112b has a device network address of the gateway device 30.
[0031]
(2) In the case of a transmission frame transmitted from the device network 20 to the gateway apparatus 30, the transmission destination address field 111a has the device network address of the gateway apparatus 30, and the transmission source address field 112b includes It has the device network address of the FA device.
[0032]
As shown in FIG. 3, the gateway device 30 includes a configuration management DB (database) 301 (described later), a proxy generation unit 302 (described later), and a # 1 to #n proxy 303 (described later) generated by the proxy generation unit. TCP / IP communication software 304 that performs TCP / IP communication, device network communication software 305 that performs device network communication, an operating system 306 that controls the gateway device itself, a # 1 communication driver 307 for Ethernet, It is composed of a # 2 communication driver 307 for device network, an I / F (interface) 308 for Ethernet, and an I / F (interface) 309 for device network.
[0033]
The configuration management DB 301 described above stores the number of FA devices 34 connected to the device network 20 and the device network address of each FA device 34.
[0034]
Note that the configuration management DB 301 is created using, for example, a text editor, and once created, the contents are not changed.
[0035]
When the gateway device 30 is powered on, the proxy generation unit 302 reads the number of FA devices stored in the configuration management DB 301 and the device network address of each FA device, and generates a proxy 303 for each FA device. It has become.
[0036]
In addition, the proxy 303 of # 1 to #n performs a process of establishing a connection before transmitting data between the Ethernet 10 and the device network, and when the connection is established, the management device 32 of the Ethernet 10 with which the connection is established, etc. 32 Is stored in a memory (not shown).
[0037]
The proxy 303 of # 1 to #n is formed corresponding to each FA device such as the sensor 331 and the actuator 34 connected to the device network 20, and transmits from the Ethernet 10 including the above-mentioned TCP / IP type transmission frame. Upon receiving the data (TCP / IP transmission data), the received data is converted into transmission data composed of a device network type transmission frame, and the converted transmission data is transmitted to the device network 20, while the device network corresponding thereto The data consisting of the device network type transmission frame returned from is converted into data consisting of the transmission frame of the TCP / IP type transmission frame, and the converted data is transmitted to the Ethernet 10.
[0038]
When the operating system 306 receives a transmission frame from the second network after the connection is established, based on the connection identification information stored in the memory, the IP address and port of the transmission frame 100 previously transmitted from the Ethernet 10 A transmission frame is formed with the number as the transmission destination address and the IP address and port number of the self as the transmission source address.
[0039]
Here, the address conversion and data conversion performed by the # 1 to #n proxy 303 and the operating system 306 will be further described in detail with reference to FIGS.
[0040]
(1) When transmitting the transmission frame 110 from the Ethernet 10 to the device network 20
The proxy 303 whose transmission frame is addressed to itself uses the device network address (the device network address and the port number have the same value) of the FA device that is the transmission destination as a transmission destination address ((1) in FIG. 4). Also, the device network address of the gateway device 30 is set as the transmission source address (see (2) in FIG. 4).
[0041]
The proxy 303 also provides the data included in the control information field 102a and the data field 102b provided in the data area 102 in the transmission frame 100 received from the Ethernet 10 in the message header 112 in the device network frame 110, respectively. The control information field 112a is stored in the data area 113 (see (3) and (4) in FIG. 4).
[0042]
(2) When transmitting a transmission frame from the device network 20 to the Internet 10
When the gateway device 30 receives the transmission frame 110 from the device network 20, the operating system 306 of the gateway device 30 refers to the previously formed connection identification information (file identifier: information indicating a connection establishment destination in the Ethernet 10). Then, the IP address and port number for specifying the transmission destination are used as the transmission destination address (see (1) in FIG. 5), the IP address of the gateway device 30 that transmitted the transmission frame, and the gateway device 30 The proxy proxy port number is used as the source address (see (2) in FIG. 5).
[0043]
In addition, the operating system 306 receives the data included in the control information field 112a and the data area 113 provided in the message header area 112 in the transmission frame 110 received from the device network 20 in the TCP / IP type frame 100, respectively. A transmission frame included in the control information field 102a and the data field 102b provided in the data area 102 is formed (see (3) and (4) in FIG. 5).
[0044]
Next, the operation of the FA network system of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0045]
When the power is turned on, the proxy generation unit 302 of the gateway device 30 reads the number of FA devices and the device network address of each FA device from the configuration management DB 301, and generates # 1 to #n proxies 303 for each FA device. (Step 110).
[0046]
The proxy existing in the gateway device 30 determines whether there is a connection request from the Ethernet 10 side (step 120), and if there is no connection request (step 120; no), determines whether there is a connection request until there is a connection request. On the other hand, if there is a connection request (step 120; presence / absence), it is determined whether or not data has been received (step 130).
[0047]
When there is no data reception (step 130; no), the proxy existing in the gateway device 30 performs the same processing until the data is received, while when there is data reception (step 130; yes). ), And reads the destination address from the transmission frame of the received data.
[0048]
The proxy 303 converts the TCP / IP data received from the Ethernet 10 into device network data as described above (step 140), and transmits this to the device network 20 (step 150).
[0049]
Thereafter, the proxy 303 that has transmitted the device network data obtained by converting the TCP / IP data to the device network 20 determines whether or not there is a response to the device network data transmitted from the device network 20 first (step 160).
[0050]
When there is no response to the previously transmitted device network data (step 160; no), the proxy 303 continues the same determination, but when there is a response (step 160; present), the proxy 303 has received it. The device network data is converted into TCP / IP data as described above (step 170), and the converted TCP / IP data is transmitted to the Ethernet 10 (step 180).
[0051]
In the FA network system of this embodiment, when the proxy 303 receives a transmission frame transmitted from the Ethernet 10 to the device network 20, the proxy transmits a device network address having the same value as the port number assigned to itself. By performing address conversion using the destination address and transmitting the transmission frame formed by performing address conversion using the device network address of the device as the transmission source address to the second network, the IP address is set for each device. There is no need to assign an address, and accordingly, the assignment of the IP address can be reduced and the IP management can be simplified.
[0052]
In the FA network system of the embodiment, since the connectionless type FA network used in the conventional FA network system is excluded, highly reliable connection type communication can be used on the Ethernet side. In addition, the loss of information when directly accessing the FA device from the management apparatus 32 is reduced, and the reliability of information transmission can be improved.
[0053]
Furthermore, in the FA network system of the embodiment, when the proxy 303 receives a transmission frame transmitted from the Ethernet 10 to the device network 20, the proxy uses a device network address having the same value as the port number assigned to itself. Since the destination address is used, it is not necessary to use an address conversion table, and the information transfer time between the programmable controller 31, the management device 32, and the FA device can be shortened.
[0054]
In the FA network system of this embodiment, when the gateway device 30 transmits a transmission frame from the Ethernet 10 to the device network 20, address conversion is performed, and control information included in the data area 102 of the transmission frame 100 is transmitted to the device network. Control information is described in the message header area 112 in the transmission frame. On the other hand, when the transmission frame is transmitted from the device network 20 to the Ethernet 10, the address information is converted and the control information included in the message header 112 of the transmission frame 110 is included. Is converted so as to be described in the data area 100 in the transmission frame 100, but otherwise, it may not be necessary to describe control information at the time of data conversion.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the gateway apparatus receives a transmission frame transmitted from the first network to the second network, the device network address having the same value as the port number assigned to the gateway apparatus is set as the transmission destination address. And the transmission frame formed by performing address conversion with the device network address of the device as the transmission source address is transmitted to the second network, so that the IP address is set for each FA device. Since it is not necessary to assign the IP address, the IP address assignment can be reduced accordingly, and the IP management can be simplified.
[0056]
In addition, according to the present invention, since the connectionless type FA network used in the conventional FA network system is excluded, a highly reliable connection type communication can be used on the first network side. For example, the loss of information when directly accessing the FA device from, for example, is reduced, and the reliability of information transmission can be improved.
[0057]
Further, according to the present invention, when the gateway apparatus receives a transmission frame transmitted from the first network to the second network, it is the same as the port number described in the transmission destination address in the received transmission frame. Since the device network address having a value is used as the transmission destination address, it is not necessary to use an address conversion table, and the transfer time of information between the device management apparatus and the FA device can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an FA network system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of transmission flakes used in the FA network system of this embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the gateway device in FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining address conversion and data content of a transmission frame in the FA network system of this embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining address conversion and data content of a transmission frame in the FA network system of this embodiment.
6 is a flowchart showing processing of the gateway device in FIG. 1. FIG.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional FA network system.
[Explanation of symbols]
10 Ethernet
20 Device network
30 Gateway device
301 Configuration management DB
302 Proxy generation means
303 proxy
304 TCP / IP communication software
305 Device network communication software
306 Operating system
307 Communication driver
308 Ethernet I / F
309 Device Network I / F
31 Programmable controller (PLC)
32 Management device
33 Intelligent Sensor
331 sensor
34 Actuator
100 TCP / IP data
110 Device network data

Claims

A first network to which a management device such as a programmable controller is connected and which transmits and receives a transmission frame such as data using an IP address and a port number;
A second network that is connected to an FA device that operates under the control of the management device or the like, and that transmits and receives data using a device network address;
A gateway device interposed between the first network and the second network ;
The gateway device is
A proxy generation unit that generates a proxy for each connected FA device, and a proxy that is generated by the proxy generation unit and that has a device network address of the FA device assigned to a port number;
When receiving a connection establishment request for transmission from the first network to the second network,
The proxy performs a first address conversion using a device network address having the same value as the port number assigned to the proxy as a destination address;
Also, a second address conversion is performed with the device network address of the device as the transmission source address to form a transmission frame,
FA network system and transmits the transmission frame to the second network.

An FA network system for transmitting and receiving data after establishing a connection between the first network and the second network,
The gateway device is
Storing connection identification information of the first network when the connection is established;
When the transmission frame is received from the second network after the connection is established, the connection is transmitted from the first network using the connection identification information from the device network address of the transmission source included in the transmission frame . Perform third address conversion with the destination IP address and port number of the destination frame as the destination address,
In addition, a transmission frame is formed by performing a fourth address conversion using the IP address and port number of the self as a transmission source address ,
The FA network system according to claim 1 , wherein the transmission frame is transmitted to the first network.

The transmission frame used for the first network has the transmission destination address, a header portion having the transmission source address, and a data portion having control information and data such as a protocol,
The transmission frame used for the second network has a header portion having the transmission destination address, the transmission source address and control information, and a data portion having only data,
The gateway device is
When transmitting a transmission frame from the first network to the second network, the first and second address conversions are performed, and the control information included in the data portion in the transmission frame of the first network Is described in the control information in the header part of the transmission frame of the second network,
On the other hand, when transmitting a transmission frame from the second network to the first network, the third and fourth address conversions are performed, and the header portion in the transmission frame of the second network is included. The FA network system according to claim 2 , wherein the control information is described in a data portion in a transmission frame of the first network.

The transmission frame used for the first network has the transmission destination address, a header portion having the transmission source address, and a data portion having only data,
The transmission frame used for the second network has a header portion having the transmission destination address, the transmission source address and control information, and a data portion having only data,
The gateway device is
When transmitting a transmission frame from the first network to the second network, the first and second address translations are performed, and control information is described in a header portion in the transmission frame of the second network. ,
The FA network system according to claim 2 , wherein when the transmission frame is transmitted from the second network to the first network, only the third and fourth address conversions are performed.