JP3800305B2 - ゲートウェイシステム及び通信装置端末 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
この発明は、ゲートウェイシステム及び通信装置端末に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、FAシステムなどにおいては、図1に示すように、複数のデバイス1がネットワーク回線やシリアル回線などを介してコンピュータ2に接続されたネットワークシステムが構築されることがある。コンピュータ2には、主メモリなどの内部記憶装置3や、ハードディスクなどの外部記憶装置4などが各インターフェースを介して接続され、データの読み書きが行われる。デバイス1としては、温調機器やPLCなどがあり、各デバイスの状態や、検出信号などのデータを収集したり、一括管理したいという要求がある。
【0003】
そこで、従来は、そのコンピュータ2にデータ収集機能を備えたアプリケーションプログラムを組み込み、各デバイス1や、記憶装置3,4からデータを収集し、必要に応じて所定の記憶装置3,4にデータを格納するようになる。このとき、データ収集を行うアプリケーションプログラムは、各デバイスごとに通信プログラムを作成し、データ収集を行っている。
【0004】
また、アプリケーションプログラムと、収集したデータを記憶するメモリとの関係を示すと、図2のようになる。つまり、コンピュータ2内に組み込まれたアプリケーションプログラム5は、イベントメモリ6内の共有メモリ7をアクセスし、データの読み込みを行うようになっている。イベントメモリ6は、通信ミドルウェア内に設置される。
【0005】
さらに、コンピュータ2には、複数のアプリケーションプログラム5が存在することが多々ある。その場合に、あるアプリケーションプログラム5にて収集したデータを他のアプリケーションプログラム5が使用、つまり、収集したデータを複数のアプリケーションプログラム5で共有するためには、OSが提供するプロセス間通信や共有メモリ機能を用い、データの交換を行うようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシステムでは以下に示す問題を有する。まず、通信相手(デバイス1や記憶装置3,4)ごとに、ネットワークや通信手順などのアクセス方式が異なる場合、各方式等に合わせた通信プログラムを実装し、アプリケーションプログラムは、通信相手に応じて使用する通信プログラムを切り替える必要があり、処理が煩雑となる。
【0007】
また、データを共有する場合、収集したデータの有効性を保証する手段が無いので、共有メモリ7に格納されているデータが信頼の有るデータであるか否かや、何時の時点でのデータなのかを知ることができないという問題があった。
【0008】
この発明は、複数のデバイスや記憶装置などに対して、データの収集・管理をするに際し、デバイスごとの違いを吸収し、統一的にデータを読み書きすることができ、また、共有データの信頼性の担保を行うことのできるゲートウェイシステム及び通信装置端末を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明によるゲートウェイシステムでは、ネットワークに接続可能でかつメモリ手段を持つ通信装置に、実装されるゲートウェイシステムであって、前記ネットワークに接続され得るデバイスに対して前記ネットワークを介してデータ通信をするためのデバイスアクセス手段と、前記通信装置のメモリ手段に対してアクセスするメモリアクセス手段と、
前記デバイスアクセス手段に対し、前記デバイスに対するデータの送受を命令するとともに、前記メモリアクセス手段に対し、前記通信装置のメモリ手段に対するデータの読み書きを命令するデータ管理手段と、を備え、前記データ管理手段は、前記通信装置にアプリケーションが組み込まれた際にその組み込まれたアプリケーションに対し共通の通信手順を提供する機能を持ち、前記アプリケーションから前記共通の通信手順により通信されることで、前記デバイスアクセス手段を介して前記デバイスに対するデータの送受および前記メモリアクセス手段を介して前記メモリ手段に対するデータの読み書きをすることを可能とするように構成した。
【0010】
デバイスごとに相違する通信プロトコル等は、デバイスアクセス手段で個々に対応する。アプリケーションは、データ管理手段から提供された共通の通信手順にしたがって、データの送受をデータ管理手段との間で行う。データ管理手段とデバイスアクセス手段は予め定められた所定の手順にしたがい通信するので、データ管理手段は、アプリケーションからの要求にしたがい、例えば所定のデバイスに対してデータを送信(書き込み)したり、所定のデバイスからデータを取得(読み出し)するために、そのデバイス用のデバイスアクセス手段に命令を発行する。
【0011】
つまり、アプリケーションは、あるデバイスとデータの送受を行うに際し、実際のデバイスの存在を意識することなく、データ管理手段と共通の通信手順にしたがってデータの送受を行うだけで、前記デバイスとのデータの送受が実行できる。また、アプリケーションを開発する場合には、データ管理手段との間の通信手順を考慮すれば良く、各種のデバイスとの通信プロトコル等は意識しないで作成できる。
【0012】
メモリ手段は、実施の形態では共有メモリ15に対応するが、他の内部記憶装置や外部記憶装置でも良い。
【0013】
メモリアクセス手段を介してメモリ手段に対するデータの読み書きを可能に構成したため、デバイスのみならず装置に設けられた記憶手段に対しても、共通の通信手順にしたがってデータの読み書きが行えるので好ましい。
【0014】
そして、前記メモリ手段に格納するデータに関する付加情報を記憶する付加情報記憶手段を設け、前記データ管理手段は、前記メモリアクセス手段を介して前記メモリ手段に対してデータを読み込む際に、書き込んだデータに関する有効性と、時刻情報と、履歴情報と、任意のデータの付加情報の少なくとも1つを前記付加情報記憶手段に記憶する機能を備えるように構成するとより好ましい。
【0015】
このようにすると、付加情報を適宜に設定することにより、取得した付加情報から記憶手段に格納されたデータの信用性などを判断することができる。よって、例えば複数のアプリケーションで同一のデータを共有するような場合に、データの信頼性が向上する。
【0016】
そして、この発明による通信装置端末としては、ネットワークに接続可能な情報端末であって、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゲートウェイシステムを備え、前記ネットワークに接続された際に、前記ゲートウェイシステムを介してそのネットワークに接続されたデバイスの情報を収集することができるように構成した。この通信装置端末は、実施の形態では情報端末10に対応する。
【0017】
通信装置端末は、ネットワークに接続することができ、その接続されたネットワークに接続されているデバイス等から少なくとも情報を収集する機能を持つ装置を意味する。
【0018】
この発明の以上説明した構成要素は可能な限り組み合わせることができる。この発明によるゲートウェイシステムを構成する各手段を専用のハードウェア回路によって実現することができるし、プログラムされたコンピュータによって実現することもできる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図3は、本発明に係る通信装置端末の好適な一実施の形態を示している。この通信装置端末たる情報端末10が、図1に示すコンピュータ2に対応する。図3に示すように、情報端末10には、複数のアプリケーションプログラム11と、オペレーティングシステム(OS)12と、両者の間に介在しデータの送受を司る通信ミドルウェア部13を備えている。
【0020】
オペレーティングシステム12には、各種制御部、つまり、外部デバイス等と通信を行うための通信制御部(ゲートウェア)12aや、内部,外部記憶装置,共有メモリを管理(データの読み書き)する記憶装置制御部12b等を有している。さらに、複数のアプリケーションプログラム11で共有するデータは、オペレーティングシステム12内の共有メモリ15に格納される。
【0021】
ここで本形態では、通信ミドルウェア部13に、仮想メモリデータ管理部13aと、各デバイスアクセス部13bと、共有メモリアクセス部13cとを設けている。
【0022】
仮想メモリデータ管理部13aは、アプリケーションプログラム11に対して、デバイス1上の実メモリを仮想的なメモリ空間として扱うためのインターフェース手段として、メモリデータを管理する機能を有している。
【0023】
具体的には、アプリケーションプログラム11からのデータの読み出し/書き込み要求に対して、対応するデバイスアクセス部13bや共有メモリアクセス部13cを介して所望のデバイス1や共有メモリ15(図1に示す内部記憶装置3等に相当)に対してデータの読み書きを行うものである。
【0024】
つまり、アプリケーションプログラム11からの要求にしたがい、各アクセス部13b,13cに対し、初期処理を要求する実効命令であるOPEN要求と、終了処理を要求する実効命令であるCLOSE要求と、データの読み出しを命令するREAD要求と、データの書き込みを命令するWRITE要求を出力するようになる。
【0025】
そして、READ要求の場合には、どのデータを読み出すかの情報も併せて送出し、各アクセス部13b,13cから返送されたデータ(読み出し要求に対応するデータ)を取得したならば、アプリケーションプログラム11に転送する処理を実行する。また、WRITE要求の場合には、書き込むデータとともに、どの位置に書き込むかの情報を併せて送出する。
【0026】
デバイスアクセス部13bは、図1にも示すようにネットワークやシリアル回線などを介して情報端末10に接続される各種のデバイス1との間でデータの送受を行うものである。従来技術でも説明したように、各デバイス1ごとに通信プロトコルが相違し、また、接続するネットワークの種類などによっても通信プロトコル等が異なる。そこで、係る相違に対応するように、接続するデバイス1に応じた通信機能を有し、そのデバイス1との間でデータを送受することができるようになっている。
【0027】
さらに、デバイスアクセス部13bは、仮想メモリデータ管理部13aとも接続され、情報(データ)の送受を行うようになっている。この仮想メモリデータ管理部13aと各デバイスアクセス部13bとの間におけるデータの通信手順は共通化している。
【0028】
そして、具体的な処理機能は、図3に示すようになっている。すなわち、仮想メモリデータ管理部13aから受信したOPEN要求にしたがって、所定の初期処理を実行し(ST1)、接続されたデバイスとの通信端点を作成し、デバイス1との間で通信可能にする(ST2)。
【0029】
また、実際の動作要求が何かを判断し、READ要求の場合には、データ読み出し処理をする(ST3,ST4)。すなわち、READ要求とともに受け取ったデータの読み出し位置やデータサイズから、通信コマンドを作成し、接続された自己が管理するデバイス1に対してその作成した通信コマンド(読み出し要求コマンド)を送信する(ST5,ST6)。
【0030】
デバイス1は、受け取った読み出し要求コマンドにしたがって、対応する読み出し位置のデータをレスポンスとして返送してくるので、そのレスポンスを受信する(ST7)。そして、その受信したレスポンス(読み出しデータ)を仮想メモリデータ管理部13aに対して返送する。
【0031】
その後、上記読み出しデータを受信した仮想メモリデータ管理部13aからCLOSE要求が出されるので、その要求を待って終了処理をする(ST12)。つまり、ステップ2で作成したデバイスとの通信端点を解放し、処理を終了する。
【0032】
また、OPEN要求後に送られてくる要求がWRITE要求の場合には、ステップ3からステップ8に飛び、データの書き込み処理を実行する(ST8)。すなわち、WRITE要求とともに受け取ったデータの書き込み位置やデータサイズから、通信コマンドを作成し、接続された自己が管理するデバイス1に対してその作成した通信コマンド(書き込み要求コマンド:書き込みデータ付き)を送信する(ST9,ST10)。
【0033】
デバイス1は、受け取った書き込み要求コマンドにしたがって、対応する書き込み位置に受け取ったデータを書き込むとともに、レスポンスが返送されてくるので、そのレスポンスを受信する(ST11)。そして、その受信したレスポンスを仮想メモリデータ管理部13aに対して返送する。これにより、仮想メモリデータ管理部13aは、デバイスに対して正常に書き込みができたことがわかるので、CLOSE要求を発するため、それを受けたデバイスアクセス部は、終了処理(通信端点の解放)をする。
【0034】
また、共有メモリアクセス部13cもデバイスアクセス部13bと同様に、共有メモリ15に接続され、所定の通信手順によってデータの送受(読み/書き)を行うものである。そして、仮想メモリデータ管理部13aとも接続され、デバイスアクセス部13bと同様の通信手順によってデータの送受が行われる。
そして、具体的な処理機能は、図5に示すようになる。図5と図4を比較すると明らかなように、基本的な処理フローは同じである。
【0035】
すなわち、OPEN要求にしたがって所定の処理設定をするとともに共有メモリ(ファイル)をオープンする(ST21,22)。そして、READ要求の場合には、データ読み出し処理をする(ST23,ST24)。すなわち、READ要求とともに受け取ったデータの読み出し位置に基づいて読み出しポインタを移動し(ST25)、そのポインタの先頭から要求されたサイズ分のデータを読み出すとともに、読み出したデータを仮想メモリデータ管理部13aに対して返送する(ST26)。
【0036】
その後、上記読み出しデータを受信した仮想メモリデータ管理部13aからCLOSE要求が出されるので、その要求を待って終了処理をする(ST30)。つまり、ステップ12で作成したデバイスとの通信端点を解放し、処理を終了する。
【0037】
また、OPEN要求後に送られてくる要求がWRITE要求の場合には、ステップ23からステップ27に飛び、データの書き込み処理を実行する。すなわち、WRITE要求とともに受け取ったデータの書き込み位置にしたがい、書き込みポインタを移動し、移動した書き込みポインタの位置から所定のサイズ分のデータを書き込む(ST28,ST29)。
【0038】
以上のように、仮想メモリデータ管理部13aからデバイス1や共有メモリ15を見た場合、直接の通信相手は各デバイスアクセス部13bや共有メモリアクセス部13cとなり、共通の通信手順にしたがって各種の命令その他の情報を送ったり、必要なデータを取得することができる。換言すると、デバイスアクセス部13bや共有メモリアクセス部13cにより、接続されるデバイス1や記憶装置3,4ごとのネットワーク/通信手段等の相違を吸収することができ、それらデバイスアクセス部13bや共有メモリアクセス部13cは、上記吸収するための機能モジュールとなる。
【0039】
さらに、アプリケーションプログラム11は、データの読み書きを行うに際し、仮想メモリデータ管理部13aに対して共通の手順で、実際のデータの読み書き先であるデバイス1や共有メモリ15の存在を意識することなく処理が実行できる。
【0040】
そして、作用の一例を説明すると図6のようになる。図6は、デバイス1からデータを収集する場合の例を示している。同図に示すように、まずアプリケーションプログラム11は、仮想メモリデータ管理部13aに対して読み出し要求を発行する(▲1▼)。すると、仮想メモリデータ管理部13aは、アプリケーションプログラム11が欲するデバイス1を判断し、そのデバイス1に接続されたデバイスアクセス部13bを決定し、その決定したデバイスアクセス部13bに対して読み出し要求をする(▲2▼)。
【0041】
デバイスアクセス部13bは、実デバイス1に対して読み出し要求を発行し(▲3▼)、その要求にしたがい返送されてくるデバイス1からデータを取得する(▲4▼)。そこで、デバイスアクセス部13bは、返送されてきた読み出しデータを仮想メモリデータ管理部13aに送り(▲5▼)、さらに仮想メモリデータ管理部13aは、アプリケーションプログラム11に対して取得した読み出しデータを転送する(▲6▼)。このようにすることにより、アプリケーションプログラム11は、仮想メモリデータ管理部13aとの間でデータを送受するだけで、実デバイスの利用情報を収集・管理することができる。また、図示の例ではデータの収集に着目して記載したが、本発明はこれに限ることは無く、データの書き込みも実行できる。さらには、共有メモリ15に対する手順も上記した図6に示すものと同様にすることができる。
【0042】
なお、上記した例では、アプリケーションプログラム11があるデバイス1から収集したデータを共有メモリ15に書き込むようにした場合には、一旦読み出し処理を実行し、アプリケーションプログラム11がデータを取得し、次いでその取得したデータを共有メモリ15に対する書き込み処理を実行することにより共有メモリ15に格納し、データの共有化ができる。
【0043】
また、このような手順に限ることはなく、予め収集したデータを共有メモリに書き込む場合には、係る命令コマンドを仮想メモリデータ管理部13aに与え、仮想メモリデータ管理部13aは取得したデータをアプリケーションプログラム11に供給するとともに、共有メモリ15に対して書き込むようにすることもできる。
【0044】
図7は、本発明の第2の実施の形態の要部を示している。同図に示すように、付加情報管理テーブル17を備え、共用メモリ15に対してデータを書き込む際に、書き込んだデータの有効性や時刻等の付加情報を格納するようにしている。これにより、例えばアプリケーションプログラム11が、すでに取得しているデータを更新すべく対応するデータを共有メモリ15から読み出した際に、付加情報を参酌し、例えば、自己が保有するデータの時刻情報(書き込み時刻)よりも現在取得したデータの時刻情報が新しい場合であって有効性ありの場合に、アプリケーションプログラム側でデータの更新をする。逆に、データの有効性無しや、有効性があっても、自己が保有するデータの時刻情報(書き込み時刻)と現在取得したデータの時刻情報が同じ場合には、更新の必要が無いことがわかり、取得したデータの時刻情報のほうが古い場合には、何らかのエラーがあったことがわかるので、いずれの場合もデータ更新をしないようにすることができる。このようにすることで、共有データの信頼性の担保を行うことができる。
【0045】
そして、上記処理を実行するための付加情報管理テーブル17の内部構造並びにデータアクセス管理手法は、例えば図8に示すようになっている。つまり、仮想メモリデータ管理部13a(イベントメモリ)に、付加情報管理テーブル17を管理・検索するための仮想メモリデータ18を設け、その仮想メモリデータ18に格納された情報に基づいてアクセスする。仮想メモリデータ18は、WORD(チャネル:2byte)を単位とした配列として管理している。そして、各チャネル(最大n個)に対応した付加情報管理テーブル17が存在し得るが、予め全てのテーブルを確保するとメモリの利用効率が悪くなるので、本形態では、付加情報管理インデックス19と実際の付加情報を登録する付加情報管理テーブル17とを用意し、仮想メモリデータ管理部13a(仮想メモリデータ18)は、付加情報管理インデックス19をたどることにより仮想メモリに対応する付加情報の格納場所を検出し、データの読み/書きを行うようになっている。
【0046】
そして、付加情報管理テーブル17の内部データ構造は、次の管理テーブルへのインデックスである「次へのインデックス」と、データを書き込んだ或いは書き込みを指定した時刻を格納する「時刻データ領域」と、データ更新等の履歴情報を格納する「履歴データ領域」と、その他ユーザが指定した任意の付加データを保存する「ユーザデータ領域」とが関連付けられた構造となっている。なお、その他の構成並びに作用効果は上記した第1の実施の形態と同様である。
【0047】
そして、上記した実施の形態におけるデータの読み書きの具体的な一例を示すと、図7に示すように、アプリケーションプログラムAからのデータを共有メモリに書き込む場合、アプリケーションプログラムAは、仮想メモリデータ管理部13aに対してデータの書き込み処理をする(▲1▼)。すると、この書き込みを受けた仮想メモリデータ管理部13aは、共有メモリアクセス部13cに対して受け取ったデータを共有メモリに書き込むべくデータとともにWRITE要求を発行する(▲2▼)。また、これと同時に、仮想メモリデータ管理部13aは付加情報管理テーブル17に対し、書き込み要求をしたデータについての付加情報を登録する(▲3▼)。そして、共有メモリアクセス部13cは、WRITE要求を受けて共有メモリ15の所定位置にデータを書き込む(▲4▼)。これにより、一連のデータの書き込み処理が終了する。
【0048】
一方、アプリケーションプログラムBが共有メモリに格納されたデータを読み出す場合には、図9に示すように、まず、アプリケーションプログラムBは、仮想メモリデータ管理部13aに対してデータの読み出し処理をする(▲1▼′)。すると、この読み出しを受けた仮想メモリデータ管理部13aは、共有メモリアクセス部13cに対して指定されたデータを共有メモリ15から読み出すべくREAD要求を発行する(▲2▼′)。また、これと同時に、仮想メモリデータ管理部13aは付加情報管理テーブル17に対し、指定されたデータに対する付加情報を取得する(▲3▼′)。
【0049】
共有メモリアクセス部13cは、READ要求を受けて共有メモリ15の所定位置に格納されたデータを取得し(▲4▼′)、この取得したデータを仮想メモリデータ管理部13aに渡す(▲5▼′)。そして、仮想メモリデータ管理部13aは、取得したデータと付加情報を関連付けてアプリケーションプログラムBに返送する。これにより、一連のデータの読み出し処理が終了する(▲6▼′)。
【0050】
図3に示した利用態様では、情報端末10は、PLCや温調機器などの各種デバイスが接続されたデータ収集用のコンピュータとなり、従来の情報収集管理用のコンピュータとなるが、本発明はこれに限ることはなく、例えば、この情報端末10のさらに上位にコンピュータが接続されるシステム構造に用いられるものでも良い。つまり、係るシステム構造について簡単に説明すると、制御系ネットワークと情報系ネットワークとの間でネットワーク通信の中継を行い、制御系システム(PLCや温調機器等の各種デバイスが接続される)と上位情報系システム(従来の最終的に情報を取得するコンピュータ)とに対してデータの通信をするコントローラ(オープンコントローラ)等となる。なお、色々な種類のネットワークに自由に接続可能なコントローラという意味で、オープンネットワークコントローラ、略してオープンコントローラと称するようにしているが、その名称にとらわれないのは言うまでもない。
【0051】
さらにまた、例えばPLCでは、各種I/Oやセンサその他のデバイスが接続され、それらを制御することになる。また、デジタル表示器なども、接続されたデバイスから情報を収集し、表示する。従って、係る情報収集機能を持つPLCやデジタル表示器なども本発明で言う情報端末10となる。
【0052】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、デバイスごとのデバイスアクセス手段と、それを管理するデータ管理手段を設け、そのデータ管理手段とアプリケーションとは共通の通信手順でデータの送受を行うようにしたため、データの収集・管理をするに際し、デバイスごとの違いを吸収し、統一的にデータを送受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ネットワークを介して接続されたデバイスから情報を収集するシステムの一例を示す図である。
【図2】収集したデータの管理構造を説明する図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態を示す図である。
【図4】デバイスアクセス部の機能を説明するフローチャートである。
【図5】共有メモリアクセス部の機能を説明するフローチャートである。
【図6】デバイスからのデータ読み出しの作用を説明する図である。
【図7】共有メモリへのデータ書き込みの作用を説明する図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態を示す図である。
【図9】共有メモリからのデータ読み出しの作用を説明する図である。
【符号の説明】
1 デバイス
10 情報端末
11 アプリケーションプログラム
12 オペレーティングシステム
13 通信ミドルウェア
13a 仮想メモリデータ管理部
13b デバイスアクセス部
13c 共有メモリアクセス部
15 共有メモリ
17 付加情報管理テーブル
18 仮想メモリデータ
19 付加情報管理インデックス
Claims (3)
- ネットワークに接続可能でかつメモリ手段を持つ通信装置に、実装されるゲートウェイシステムであって、
前記ネットワークに接続され得るデバイスに対して前記ネットワークを介してデータ通信をするためのデバイスアクセス手段と、
前記通信装置のメモリ手段に対してアクセスするメモリアクセス手段と、
前記デバイスアクセス手段に対し、前記デバイスに対するデータの送受を命令するとともに、前記メモリアクセス手段に対し、前記通信装置のメモリ手段に対するデータの読み書きを命令するデータ管理手段と、を備え、
前記データ管理手段は、前記通信装置にアプリケーションが組み込まれた際にその組み込まれたアプリケーションに対し共通の通信手順を提供する機能を持ち、前記アプリケーションから前記共通の通信手順により通信されることで、前記デバイスアクセス手段を介して前記デバイスに対するデータの送受および前記メモリアクセス手段を介して前記メモリ手段に対するデータの読み書きをすることを可能とするゲートウェイシステム。 - 前記メモリ手段に格納するデータに関する付加情報を記憶する付加情報記憶手段を設け、
前記データ管理手段は、前記メモリアクセス手段を介して前記メモリ手段に対してデータを読み込む際に、書き込んだデータに関する有効性と、時刻情報と、履歴情報と、任意のデータの付加情報の少なくとも1つを前記付加情報記憶手段に記憶する機能を備えたことを特徴とする請求項1に記載のゲートウェイシステム。 - ネットワークに接続可能な通信装置端末であって、
請求項1または2に記載のゲートウェイシステムを実装し、
前記ネットワークに接続された際に、前記ゲートウェイシステムを介してそのネットワークに接続されたデバイスの情報を収集する通信装置端末。
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