JP3882783B2 - プログラマブルコントローラ及びcpuユニット並びに通信ユニット及び通信ユニットの制御方法 - Google Patents

プログラマブルコントローラ及びcpuユニット並びに通信ユニット及び通信ユニットの制御方法 Download PDF

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    • G06F11/2005Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements where interconnections or communication control functionality are redundant using redundant communication controllers

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プログラマブルコントローラ及びCPUユニット並びに通信ユニット及び通信ユニットの制御方法に関するものである。
【0002】
【発明の背景】
ファクトリーオートメーション(FA)の制御装置として、プログラマブルコントローラ(PLC)が用いられている。このPLCは、複数のユニットから構成される。すなわち、電源供給源の電源ユニット,PLC全体の制御を統率するCPUユニット,FAの生産装置や設備装置の適所に取り付けたスイッチやセンサの信号を入力する入力ユニット,アクチュエータなどに制御出力を出す出力ユニット,通信ネットワークに接続するための通信ユニットなどの各種のユニットを適宜組み合わせて構成される。
【0003】
PLCのCPUユニットにおける制御は、入力ユニットで入力した信号をCPUユニットのI/Oメモリに取り込み(INリフレッシュ)、予め登録されたユーザプログラム記述言語(例えばラダー言語)で組まれたユーザプログラムに基づき論理演算をし(演算実行)、その演算実行結果をI/Oメモリに書き込んで出力ユニットに送り出し(OUTリフレッシュ)、その後、通信ユニットを介して通信ネットワーク上の他のPLCとデータ送受信を行ったり、CPUユニットに備えられた通信ポートを介して外部の機器とデータ送受信などを行ったりする(周辺処理)ことをサイクリックに繰り返し処理するようになる。なお、INリフレッシュとOUTリフレッシュと一括して行なう(I/Oリフレッシュ)場合もある。
【0004】
ところで、システムの安全性,信頼性を向上するため、ネットワークシステムの二重化を図ることがある。このネットワークシステムの二重化の一例としては、例えば特開2001−156818号公報に開示された発明がある。この発明は、光ケーブルをリング状に配線した伝送路二重化リング型伝送システムを構成する。これにより、そのリング状の伝送路に接続したPLC等のノードは、たとえ、伝送路の一箇所が断線したとしても、伝送路を介して各ノード同士が接続された状態を保持できるので、断線による通信途絶を防ぐことができる。これにより、ネットワークの信頼性が向上する。
【0005】
PLCは、上記ネットワークに対して通信ユニット(ネットワークユニット)を介して接続され、その通信ユニットを介して他のPLCその他のノードとデータ交換(情報の送受)を行うようになっている。従って、上記した従来の伝送路二重化リング型伝送路システムにより、伝送路断線時の通信途絶を防ぐことは可能であるものの、通信ユニット自体が異常を起こした場合には、係る異常を起こした通信ユニットを介してネットワークに加入しているノード(PLC)は通信ができなくなってしまうと言う問題を有している。
【0006】
そのため、冗長性を要求される二重化コントローラシステム等の通信ユニットの障害発生時も通信処理を継続することが要望されるPLCシステムでは、次のような方法(ユーザプログラムによる同一データ送信)にて通信ユニットの二重化を実現しなければならなかった。
【0007】
この場合、PLC内に異なるノード番号並びに異なるユニット番号の2台の通信ユニットを装着する。この2台の通信ユニットを用いて他のノードとデータリンク方式によるデータ交換を行う場合、かかるデータ交換する際に使用するCPUユニット内のメモリエリア(データリンクエリアと呼ぶ)は、通信ユニット毎に異なる。
【0008】
そのため、CPUユニットは、2台の通信ユニットに対してデータ交換やその他の処理を行う必要がある。つまり、CPUユニットにおけるユーザプログラムは、データリンクエリアをアクセスする場合、各々の通信ユニットに対して割り付けられたそれぞれ別のメモリエリアに同じような処理を二重に実行するように作成される必要があり、そのようなユーザプログラムを実行する演算処理の負担増を招く。
【0009】
同様のことは、ネットワークに接続される他のノードと通信を行うようなユーザプログラムを作成する場合にも生じる。つまり、他のノードとの間でメッセージを送受するための命令(通信命令)を用いてユーザプログラムを作成する場合、通信命令のオペランドとして記述する送信先を送信先の通信ユニットに設定されたノード番号およびユニット番号を用いて記述するため、異なる2台の通信ユニットに対して送るためには、各々のノード番号とユニット番号を指定し、両方に同じようにメッセージを送信するようにユーザプログラムを作成する必要がある。
【0010】
そして、ネットワークに接続された全てのノードで上記の方式による通信ユニットの二重化を実現すると、どちらか片方のネットワークで障害が発生しても通信を継続することが可能であるが、CPUユニットにおけるユーザプログラムは各々のユニットに対して同じような処理を二重に実行する必要があるので煩雑である。
【0011】
この発明は、CPUユニット等の負荷は、単独の通信ユニットで動作しているものとほぼ同等にしながら、しかも、ユーザプログラムは単独の通信ユニットで動作する場合と同じ内容で動作可能とする通信ユニットの二重化を実現することができ、システムの高信頼性を図ることのできるプログラマブルコントローラ及びCPUユニット並びに通信ユニット及び通信ユニットの制御方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明によるプログラマブルコントローラは、同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、CPUユニットとを備えたプログラマブルコントローラであって、前記CPUユニットは、電源をONにした際に、プログラマブルコントローラを構成する異なるユニットに対して同一のユニット番号が設定された否かのチェックし、同一のユニット番号が設定されているとエラーとするチェック機能を備え、前記CPUユニットは、電源をONした際に、所定の記憶場所に格納されたユニット番号については前記チェック機能を実行しないようにすることで前記ユニット番号が同じ通信ユニットがプログラマブルコントローラ上に2台存在することを異常としないように構成され、前記2台の通信ユニットは、ネットワーク上で通信ユニットを特定するための前記ユニット番号を含むアドレス情報が同一に設定され、かつ、一方の通信ユニットがアクティブモードで動作するとともに、他方の通信ユニットがスタンバイモードで動作する機能を備える。そして、前記アクティブモードは、前記CPUユニットや前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行い、前記スタンバイモードは、前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行わないモードである。さらに、前記アクティブモードの通信ユニットがダウンした場合には、前記スタンバイモードの通信ユニットがアクティブモードに切替わって前記データ送受を実行するようにした。そして、前記スタンバイモードと前記アクティブモードの切替は、前記CPUユニットからの命令に従って実行され、前記スタンバイモードの通信ユニットは、自ユニット内で故障診断テストを繰返し行い、異常を検出した場合は、CPUユニットへ通知する機能を備え、前記CPUユニットは、前記スタンバイモードの通信ユニットから異常検出の通知を受け取った場合、通信二重化異常であることを設定ツール等の外部から読み出し可能なメモリに登録するとともに、前記切り替えを行なわずに、前記アクティブモードの通信ユニット側で通信を継続するように構成することができる。もちろん、通信ユニット同士が互いに通信し、異常を発生したことを相手に通知することにより、適宜切替わるようにしても良い。
【0013】
通信ユニットを特定する情報は、例えば、ノード番号,ユニット番号などのアドレス情報である。ネットワークが複数存在する場合を想定してネットワークを区別するためのネットワーク番号を含んでも良い。また、これに限ることはなく、例えば、イーサネットユニットにはIPアドレスが追加で設定される。要は、データの送受をするためにネットワーク上で当該通信ユニットを特定するための情報で有れば、何でも良い。
【0014】
この発明によれば、2つの通信ユニットの通信ユニットを特定する情報(例えば、ノード番号、ユニット番号等のアドレス情報)を同じにしたため、データリンク方式によるデータ交換を利用して他のノードとデータ交換を行うユーザプログラムを作成する場合、二重化されていない1台の通信ユニットの場合と同様のユーザプログラムを作成すれば良いことになり、既存のユーザプログラムを変更することなく通信ユニットの二重化に対応することができる。また、2つの通信ユニットのアドレス情報が同じであるため、他のノードから当該プログラマブルコントローラへメッセージを送信するユーザプログラムを作成する場合も二重化されていない1台の通信ユニットの場合と同様のユーザプログラムを作成すれば良く、既存のユーザプログラムを変更することなく利用できる。
【0015】
通信ユニットを特定する情報が同じなため、他のノード等から送られてきたデータは、両通信ユニットが受信可能であるが、各通信ユニットは自分がアクティブかスタンバイかが分かっているので、アクティブ側のみが受信したデータに伴う正規の処理を実行する。また、アクティブの通信ユニットがダウンした場合には、通信ユニットを特定する情報が同じなので、そのままスタンバイの通信ユニットがアクティブの通信ユニットに切替わっても、そのまま通信・データ交換が行える。
【0016】
また、上記した各発明を前提とし、前記アクティブモードは、データリンクにより前記CPUユニットとの間並びに前記他のノードとの間でデータ交換する処理を適宜の順で行う機能を持ち、前記データリンクを行うために必要なメモリ割付などのパラメータは、前記CPUユニットが記憶保持し、前記スタンバイモードから前記アクティブモードに切替わる前記通信ユニットは、前記CPUユニットが記憶保持する前記パラメータを取得することにより、データリンク処理を実行可能に構成すると良い。
【0017】
ここで、データリンクとは、データ共有するメモリエリアを予め定めておくことにより、自ノードの送信エリアにデータを書き込むと、他ノードの受信エリアに自動的にそのデータが反映されるもので、ネットワーク上のノード間で常時データ共有することができる機能である。そして、ネットワークに接続されたノード間の通信は、通信ユニットを介して行われるため、CPUユニットのデータリンクするための自ノード用の送信エリアに格納されたデータは、一旦通信ユニット内のメモリに転送された後、他のノードに向けて送信され、他のノードからのデータは、一旦通信ユニット内のメモリに格納された後、CPUユニットの他ノード用の受信エリアに転送される。なお、CPUユニット内のデータリンクするための自ノード用の送信エリアと他ノード用の受信エリアを総称してデータリンクエリアと呼ぶ。
【0018】
データリンクに必要なパラメータをCPUユニットに記憶保持させておくと、モードの切替の際に、新たにアクティブモードになる通信ユニットは、その起動時にパラメータをCPUユニットから取得することにより、切替前と同様の状態でデータリンクをすることが可能となる。よって、スタンバイモードの時は、パラメータを取得したり、アクティブモードの通信ユニット等からデータを転送して取得しておく必要が無く、負荷が軽減される。
【0019】
さらにまた、前記アクティブモードは、データリンクにより前記CPUユニットとの間並びに前記他のノードとの間でデータ交換する処理を適宜の順で行う機能を持ち、前記スタンバイモードから前記アクティブモードに切替わった前記通信ユニットは、切替わり後の1回目のデータリンクに伴うデータ交換は、前記他のノードに対してデータを送信する処理を行わないようにするとよい。
【0020】
実施の形態のようにモードの切替の際に、一旦リセットする方式を採ると、メモリクリアされてしまうので、そのままでは、CPUユニットとのデータ交換前に他のノードへデータの送信を行うと、誤ったデータが送信され、誤動作の原因となる。そこで、少なくとも1回目の処理は係る送信処理を行わないようにすることにより、誤動作を確実に防止することができる。
【0021】
もちろん係る機能は必須ではなく、CPUユニットとのデータ交換を先に行うようなシステムにしておけば、1回目から他のノードに向けてのデータ送信を行っても誤動作がないので問題はない。
【0022】
また、リスタートすることなく、モードの切替ができるようにするとともに、スタンバイモードの際にアクティブモードと同一のメモリ内容を保持しておくように構成することもでき、係る構成を採れば、他のノードへのデータ送信も1回目から行っても問題はない。
【0023】
また、本発明に係るCPUユニットは、同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、CPUユニットとを備えたプログラマブルコントローラに実装される前記CPUユニットであって、電源をONにした際に、プログラマブルコントローラを構成する異なるユニットに対して同一のユニット番号が設定された否かのチェックし、同一のユニット番号が設定されているとエラーとするチェック機能を備え、電源をONした際に、所定の記憶場所に格納されたネットワーク上で通信ユニットを特定するためのアドレス情報の一部であるユニット番号については前記チェック機能を実行しないようにすることで前記ユニット番号が同じ通信ユニットがプログラマブルコントローラ上に2台存在することを異常としないように構成され、前記2台の通信ユニットのうち、アクティブモードとなっている通信ユニットを介して前記ネットワークに接続された他のノードとの間でデータ送受を行うとともに、スタンバイモードとなっている通信ユニットを介して前記ネットワークに接続された他のノードとの間ではデータの送受を行わないようにする。そして、通信ユニットの異常の有無を判断し、アクティブモードが異常でダウンし、スタンバイモードの通信ユニットが正常な場合に、前記アクティブモードの通信ユニットに対してリスタートさせ、前記スタンバイモードの通信ユニットに対してリスタートさせるとともに、アクティブモードで起動させる機能を備えた。
【0024】
なお、アクティブモードの通信ユニットに対してリスタートさせた後は、所定のタイミングでスタンバイモードで起動させると良い。このようにスタンバイモードで起動させることにより、二重化システムが継続する。なお、このスタンバイモードの起動タイミングであるが、リスタート後、任意のタイミングでよいが、好ましくは、スタンバイモードの通信ユニットに対してリスタート後に行うアクティブモードでの起動後に行うことである。また、係るリスタートや各モードでの起動を行うのは、その前提としてそれまでアクティブモードで動作していた通信ユニットに何かしらの異常等があった場合であるので、それが装置的な故障の場合には、起動できない。従って、それまでアクティブモードで動作していた通信ユニットに対しては、リスタートをかけるだけで、その後のスタンバイモードでの起動命令は送らないようにしても良い。
【0025】
さらに、本発明に係る通信ユニットは、電源をONにした際に、プログラマブルコントローラを構成する異なるユニットに対して同一のユニット番号が設定された否かのチェックし、同一のユニット番号が設定されているとエラーとするチェック機能を備えるとともに、電源をONした際に、所定の記憶場所に格納されたユニット番号については前記チェック機能を実行しないようにすることで前記ユニット番号が同じ通信ユニットがプログラマブルコントローラ上に2台存在することを異常としないように構成されたCPUユニットと、同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、を備えたプログラマブルコントローラに実装される前記通信ユニットであって、ネットワーク上で通信ユニットを特定するための前記ユニット番号を含むアドレス情報が他の通信ユニットと同一に設定する。そして、前記CPUユニットからの動作モード指令を受信する機能を備え、受信した動作モード指令がアクティブモードの場合は、前記CPUユニットや前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行い、受信した動作モード指令がスタンバイモードの場合は、前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行わないように構成した。
また、同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、CPUユニットとを備えたプログラマブルコントローラに実装される前記通信ユニットであって、ネットワーク上で通信ユニットを特定するための前記ユニット番号を含むアドレス情報が他の通信ユニットと同一に設定され、前記CPUユニットや前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行うアクティブモードと、前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行わないスタンバイモードを択一的に取る。そして、スタンバイモードの時に、他のアクティブモードの通信ユニットがダウンした際に、アクティブモードに切替わって前記データ送受を実行するように構成することもできる。
【0026】
さらにまた、本発明に係る通信ユニットの制御方法では、電源をONにした際に、プログラマブルコントローラを構成する異なるユニットに対して同一のユニット番号が設定された否かのチェックし、同一のユニット番号が設定されているとエラーとするチェック機能を備えるとともに、電源をONした際に、所定の記憶場所に格納されたユニット番号については前記チェック機能を実行しないようにすることで前記ユニット番号が同じ通信ユニットがプログラマブルコントローラ上に2台存在することを異常としないように構成されたCPUユニットと、同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、を備えたプログラマブルコントローラにおける通信ユニットの制御方法であって、前記2台の通信ユニットは、ネットワーク上で通信ユニットを特定するための前記ユニット番号を含むアドレス情報が同一に設定され、アクティブモードの通信ユニットは、前記CPUユニットや前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行い、スタンバイモードの通信ユニットは、前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行わず、前記アクティブモードの通信ユニットがダウンした場合には、前記スタンバイモードの通信ユニットがアクティブモードに切替わって前記データ送受を実行するようにした。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係るプログラマブルコントローラを用いて構築されるネットワークシステムの一例を示している。すなわち、本発明の一実施の形態であるプログラマブルコントローラ10と、従来からある通常のプログラマブルコントローラ20が、リング方式で配線された伝送路30(通信回線)に接続された構成となっている。このリング方式は、例えば特開2001−156818号公報に開示された発明の技術を適用することができる。また、本実施の形態では、通信ユニットが二重化された本発明のPLC10と、二重化されていない通常のPLC20とが混在したネットワークシステム構成としているが、全てのノードが本発明に対応する二重化されたPLC10により構成されていてももちろんよい。
【0028】
まず、従来からあるPLC20は、PLC20を構成する各ユニットに対して電源供給をする電源ユニット21や、ユーザプログラムを演算実行したり、I/Oリフレッシュや周辺処理をサイクリックに実行するCPUユニット22や、上記伝送路30に接続し、他のノードと通信を行う通信ユニット23や、入出力機器を接続するI/Oユニット25等がある。これらのユニットは、システムバスを介して接続される。もちろん、これらの他にもユニットは存在し、必要に応じて連結するユニットを増減する。なお、従来と同様のPLC20であるので、その詳細な説明を省略する。
【0029】
一方、本発明に係るPLC10は、複数のユニットから構成され、基本的には上記したPLC20と同様である。そして、同一のネットワーク(伝送路30)に接続される通信ユニットを2台設け、係る通信ユニットの二重化を図るようにしている。すなわち、PLC10を構成する各ユニットに対して電源供給をする電源ユニット11や、ユーザプログラムを演算実行したり、I/Oリフレッシュや周辺処理をサイクリックに実行する機能を持つCPUユニット12や、上記伝送路30に接続し、他のノードと通信を行う第1,第2通信ユニット13,14や、入出力機器を接続するI/Oユニット15を備えている。そして、これらのユニットは、システムバスを介して接続される。もちろん、このPLC10において上記したユニットの他にも実装可能なユニットは存在し、必要に応じて連結するユニットを増減する。
【0030】
第1,第2通信ユニット13,14は、同一の内部構成を採り、実際のシステム稼動時には、何れか一方がアクティブとなり、他方がスタンバイとなる。そして、データリンク機能実行時は、アクティブとなった通信ユニットがCPUユニット12とデータ交換を行ったり、ネットワーク(伝送路30)に接続された他のノードとデータ交換を行うようになっている。そして、アクティブの通信ユニットに異常が発生した場合には、CPUユニット12からの命令に従ってスタンバイの通信ユニットがアクティブに切替わって処理を継続する。これにより、二重化が実現される。
【0031】
さらに、第1,第2通信ユニット13,14を特定する通信ユニットを特定する情報(アドレス情報)、つまり、ノード番号(図1の場合は、ノード1)とユニット番号を同一にしている。このアドレス情報の設定は、通信ユニットに備えられたロータリスイッチなどによるアドレス設定スイッチ(図示せず)を用いて行うことができる。もちろん、設定ツール31を用いて通信ユニットの所定のメモリエリアにアドレス情報を格納するようにしても良い。
【0032】
これにより、例えば第1,第2通信ユニット13,14は、アクティブになっているものがデータリンク機能実行時にCPUユニット12との間でデータ交換を行うが、データリンクを行う際のメモリの割り付けはノード番号に基づいてそれぞれ設定されるため、第1,第2通信ユニット13,14のノード番号が同一であることから、何れがアクティブになっても同一のメモリエリアに対してアクセスし、データ交換をすることができる。また、ノード番号並びにユニット番号が同一であることから、ネットワーク(伝送路30)に接続された他のノードとの間のデータ通信(メッセージの送受)も、仮にアクティブの通信ユニットが切替わったとしても、通信相手先は、係る変更の有無にかかわらず同一のあて先に対してメッセージやレスポンスを送ることができる。
【0033】
よって、第1、第2通信ユニット13,14の2つの通信ユニットを区別することなくCPUユニット12内に設けられたデータリンクエリアにアクセスするユーザプロブラムを作成することができる。さらに、第1、第2通信ユニット13,14が実装されたノード1とメッセージの送受信を行う他のノードのCPUユニットで実行されるユーザプログラムは、1台の通信ユニット23を備えた従来のPLC20に対する処理と同様に、通信相手先は1つ(ノード1の第1、第2通信ユニット13,14に設定された同一のノード番号とユニット番号)を対象とすれば良く、通信相手先のみを異ならせた同一のプログラムを実行させる必要がなくなる。よって、負荷が増加するのを抑制できる。
【0034】
また、ノード番号並びにユニット番号が同一であると、例えばネットワーク経由で送られてきた情報は、そのままでは第1,第2通信ユニット13,14で共に受信可能となる。そこで、第1,第2通信ユニット13,14は、自分がアクティブかスタンバイかはわかっているので、アクティブ/スタンバイに応じた処理を行う。
【0035】
次に、CPUユニット12並びに第1,第2通信ユニット13,14の内部構造に付いて、実際の動作・作用を説明しつつ、その構成をさらに詳述する。図2に示すように、CPUユニット12には、ユーザプログラムの実行や、I/Oリフレッシュ並びに周辺処理などを行うMPU12aと、IOデータ等を格納するIOメモリ12bとを備え、それらMPU12a並びにIOメモリ12bは、バスインタフェース12cを介してシステムバス10aに接続され、そのシステムバス10aを介して他のユニットとデータの送受が行える。さらに、データリンクするために必要なメモリ割付情報などのパラメータからなるデータリンク設定を記憶保持するパラメータ記憶部12dも備えている。なお、データリンクエリアはIOメモリ12b上の所定のエリアに設けられる。係るハードウェア構成は従来と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【0036】
第1,第2通信ユニット13,14は、同一の構成を採っている。具体的には、ネットワーク(伝送路30)に接続し、通信の制御を司る通信部インタフェース13a,14aと、各種の処理を実行するMPU13b,14bと、メモリ13c,14cを、システムバスに接続され、データの送受を行うインターフェースASIC13d,14dと備えている。
【0037】
メモリ13c,14cには、通信部インタフェース13a,14aを介して受信したメッセージを記憶するメッセージ受信メモリエリアと、CPUユニット12からシステムバス10aを介して取得した送信メッセージを記憶するメッセージ送信メモリエリアと、データリンクするデータを一時的に格納するためのデータリンクメモリエリアと、インタフェースの制御情報を格納するエリアなどを備えている。
【0038】
インタフェース制御情報エリアは、例えば、メモリ13c,14cや、データ交換するIOメモリ12b内のメモリアドレスの割り付けデータなどがある。このインタフェース制御情報にしたがって、IOメモリ12b中の自分用のデータが格納される領域などを知得できる。
【0039】
ここで、MPU13b,14bの機能について説明すると、アクティブの場合には、通常の通信ユニットとしての動作、つまり、メモリ13c,14cに適宜アクセスしたり、通信部インタフェース13a,14aを制御しながら、データリンク処理やメッセージ送受信処理を行う。つまり、データリンク処理をすることにより、予め設定されたメモリエリア割付に従って、CPUユニット12のIOメモリ12bのデータリンクエリアとの間でデータ交換をするとともに、他のノードとの間でデータ交換をすることができ、各ノードのCPUユニットは、データの共有をすることができる。また、メッセージ送受信処理は、いわゆるメッセージサービス機能により実行される。すなわち、ユーザプログラムに含まれる通信命令(他のノードとの間でメッセージを送受信するための命令)を実行することにより、必要時に特定のノードとの間でデータ送受信を行う。さらにまた、第1,第2通信ユニット13,14はアクティブの場合、自ユニットの異常の有無のチェックを行っており異常を検出した場合はCPUユニット12へ通知する。
【0040】
一方、スタンバイの場合には、アクティブのMPUが実行するデータリンク処理やメッセージ送受信処理などは行わない。そして、自ユニット内で故障診断テストを繰返し行う。この故障診断テストで異常を検出した場合は、CPUユニット12へ通知する。
【0041】
アクティブの通信ユニット及びスタンバイの通信ユニットで検出する異常についてさらに説明すると、以下の通りである。すなわち、検出する異常は、アクティブの通信ユニットの異常発生,スタンバイの通信ユニットの異常発生並びにアクティブの通信ユニットのオンライン交換発生(電源ONの状態でユニットが取り外される)の3種類がある。
【0042】
アクティブの通信ユニットの異常としては、通信ユニットのWDTUP(ウオッチドックタイマアップ)や、通信ユニット送信部の異常や、通信ユニットのハード異常などがある。これらは、バスインタフェース制御情報から認識される。また、スタンバイの通信ユニットの異常としては、通信ユニットのWDTUP(ウオッチドックタイムアップ)や、通信ユニットのハード異常などがある。これらは、バスインタフェース制御情報から認識される。なお、スタンバイの通信ユニットの異常が発生した場合は、アクティブ/スタンバイの切替は当然行わないが、通信二重化状態が保てなくなるので通信二重化異常を通知する。
【0043】
さらに、アクティブの通信ユニットのオンライン交換は、保守点検や定期交換のために通信ユニットを交換する場合に発生する。アクティブの通信ユニットに対してオンライン交換を実行する場合、ユーザが設定ツール等を使用してオンライン脱着開始をCPUユニット12へ通知することによりCPUユニット12は、通信二重化状態を維持できない状態になることを認識する。そして、係る場合、CPUユニット12は通信を継続させるためにスタンバイの通信ユニットをアクティブ動作モードへ切替える。さらに、CPUユニット12は、電源ON状態でのユニットの脱着時に発生するバス異常が通信ユニットの脱着時にはバス異常とならないように動作する。
【0044】
なお、アクティブの通信ユニットで異常が発生しても、スタンバイの通信ユニットがアクティブに切替わることにより、通信を継続できるので、PLC10はそのまま継続して通信をすることができ、制御・運転を継続できる。さらに、ネットワーク(伝送路30)に接続されているので、係る異常が発生したことを伝送路経由で他のノードやツールなどに通知することができる。なお、異常を検知する処理機能自体は、基本的に従来のものを適用できる。
【0045】
CPUユニット12は、第1,第2通信ユニット13,14の異常の有無を監視し、アクティブの通信ユニットが異常となった場合には、切替え処理を行う。そして、具体的には図3,図4に示すフローチャートを実施する機能を有する。なお、以下の説明では、第1通信ユニット13がアクティブの通信ユニットとなり、第2通信ユニット14がスタンバイの通信ユニットになっているものとして説明する。
【0046】
すなわち、アクティブの第1通信ユニット13の異常のチェックを行った後、スタンバイの第2通信ユニット14の異常のチェックを行う(ST1,ST2)。そして、異常の有無を判断し(ST3)、異常が無ければ今回の処理は終了する。また、異常があった場合には、通信二重化異常を、設定ツール等から読み出し可能なメモリに登録する(ST4)。そして、異常が生じたのがアクティブの第1通信ユニット13のみの場合には、ステップ5でYesとなるので、係る第1通信ユニット13にリスタートをかけ(ST6)、次いでスタンバイの第2通信ユニット14にリスタートをかける(ST7)。
【0047】
係るリスタート命令に伴い、図4に示すように、第1,第2通信ユニット13,14は、それぞれリスタート処理を行う(ST20,ST30)。これによりメモリクリアその他の初期処理を行う。
【0048】
次いで、今までアクティブであった第1通信ユニット13に対しては、スタンバイ動作モードで起動をかけ(ST8)、今までスタンバイであった第2通信ユニット14に対しては、アクティブ動作モードで起動をかける(ST9)。
【0049】
これを受けて、第1通信ユニット13では、起動モード(スタンバイ)を受け取るので(ST21)、ハードウエアチェック(自己診断)を行う(ST22)。そして、正常で有れば、スタンバイモードで立ち上げを行い、以後、スタンバイモードで運転を行う(ST23)。つまり、自己診断を常時行って異常の有無を判断し、その結果をCPUユニットに通知する。
【0050】
一方、第2通信ユニット14では、起動モード(アクティブ)を受け取るので(ST31)、ハードウエアチェック(自己診断)を行う(ST32)。そして、正常で有れば、アクティブモードで立ち上げを行う。つまり、CPUユニット12との間で、初期データの交換を行い(ST33)、取得した初期データに基づいて、必要なパラメータ(データリンク設定)を読み出す(ST34)。
【0051】
その後、アクティブモードで運転を行う。つまり、CPUユニットとのデータ交換や他ノードとのデータ交換を行うデータリンク処理(ST35)と、他のノードとの間で行うメッセージ送受信処理(ST36)を繰り返し実行する。なお、このフローチャートでは記載していないが、異常の有無の監視ももちろん行い、異常を検出すると、CPUユニット12に通知する機能も持つ。
【0052】
また、CPUユニット12は、上記したステップ6から9を実行して第1,第2通信ユニット13,14のアクティブ/スタンバイの切替え処理を行ったならば、通常の処理、つまり、アクティブの通信ユニットから取得したメッセージを解析し、それに対する所定の処理を実行したり、レスポンスを返したりするなどの処理を行う(ST10)。さらに、アクティブの第2通信ユニット14との間でデータリンク機能実行にともなうデータ交換処理(ST11)や、スタンバイの第1通信ユニット13から送られてくる自己診断結果の取得処理(ST12)を行う。
【0053】
なお、アクティブに切替わった第2通信ユニット14におけるデータリンク処理は、図5に示すようなタイミングで行われる。すなわち、(1)まず通信部インタフェース14aを介して取得した伝送路30(ネットワーク)上を流れるデータを取得し、メモリ14cのデータリンクメモリエリアの所定メモリエリアに格納し、(2)次いで、別のエリアに格納されていた送信データを伝送路30を介して所望の相手先に向けて送信する。
【0054】
その後、CPUユニット12のIOリフレッシュ処理時に、第2通信ユニット14とCPUユニット12との間で、(3),(4)の順番で、データの交換を行う。そして、上記した(1)から(4)を順番に繰り返し実行する。
【0055】
ところで、スタンバイ動作モードからアクティブ動作モードに切替えた直後は、リスタートによりアクティブ動作モードに切替わった第2通信ユニット14は、データリンク設定(CPUユニット12内に記憶されている)を読み出すので、これまでアクティブだった第1通信ユニット13と同じ設定でデータリンク処理を開始することができる。但し、起動に伴う初期処理により、メモリクリアされているので、データリンク処理を開始する前のメモリ14cのメモリ内容は間違ったデータとなっている。従って、その状態で外部にデータを送信すると、誤動作の原因になるので、起動直後の処理に限っては、通常の処理のうち(2)の処理を省略するようにした。
【0056】
次に、係るPLCのシステム立ち上げ時の概要を説明する。通常は、同一のネットワーク上では、各ユニットに設定するアドレス情報(ノード番号やユニット番号)はユニークに存在する必要があり、異なるユニットに対して同一のユニット番号/ノードアドレスを設定した状態で、電源をONにすると、「ユニット番号・二重使用エラー」が発生する。そこで、本実施の形態では、設定ツール31を用いて、二重化する通信ユニットのユニット番号をCPUユニット12内の所定の記憶場所に格納することで、CPUユニット12がそのユニット番号に対しては同一違反のチェックを行わないようにした後、PLCの電源を再度OFF/ONする。「ユニット番号・二重使用エラー」を解消する他の方法としては、発生した「ユニット番号・二重使用エラー」を設定ツール等の操作により解消することでPLCの電源を再度OFF/ONしない方法も考えられる。これにより、同一のノード番号&ユニット番号を持つ2台の通信ユニットが存在することになる。
【0057】
次いで、アクティブモードで動作させる通信ユニットとスタンバイモードで動作させる通信ユニットの設定を行う。二重化する通信ユニットの内、どちらの通信ユニットをアクティブモードで動作させるものに設定するかは任意であり、いずれを設定しても問題ないが、例えば設定ツールにより、通信ユニットの装着位置(ラック番号/スロット番号)が若い通信ユニットをアクティブモードで動作する通信ユニットとしても良い(もちろん、逆にしても良い)。
【0058】
次に、データリンク機能実行のために必要な通信パラメータ(データリンク設定など)の設定を行うが、設定の方法は従来の通信ユニットに対する方法と同一である。
【0059】
また、通信二重化異常が発生した状態(アクティブとスタンバイのどちらか一方が正常動作していない状態)から、通信二重化状態に復旧するには故障した通信ユニットを正常なユニットに取り替えるオンラインユニット交換が必要になる。
【0060】
そこで、アクティブの通信ユニット側で異常が発生した場合には、上記した通り、スタンバイの通信ユニットがアクティブに切替わり通信を継続する。その状態で、通信二重化状態に復旧するには、異常発生したユニットをオンライン交換することで通信二重化状態に復旧させる。なお、交換したユニットはスタンバイ動作モードで起動される。
【0061】
また、スタンバイの通信ユニット側で異常が発生した場合は、アクティブ/スタンバイの切替えを行わずに、アクティブの通信ユニット側で通信を継続する。その状態で通信二重化状態に復旧するには、異常発生したユニットをオンライン交換することで通信二重化状態に復旧する。もちろん、交換したユニットはスタンバイ動作モードで起動される。
【0062】
ここで述べた実施の形態において通信ユニットが異常をCPUユニットへ通知する場合の「通知する」とは、例えば通信ユニットが検出したユニット異常情報をCPUユニットとの共有メモリ(図2のメモリ13c,14c)に書き込み、その書き込まれたユニット異常情報をCPUユニットが読み出すことで実施できる。
【0063】
【発明の効果】
以上のように、この発明では、2台の通信ユニットに対して通信ユニットを特定する情報を同一に設定するとともに、アクティブの通信ユニットのみが正規の通信・データ送受処理を実行するようにしたため、CPUユニット等の負荷は、通信ユニットが1台のときとほぼ同等にしながら、しかも、ユーザプログラムは通信ユニットが1台のときと同じ内容で動作可能とする通信ユニットの二重化を実現することができ、システムの高信頼性を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図2】本発明の一実施の形態の要部を示す図である。
【図3】CPUユニットの機能を示すフローチャートである。
【図4】アクティブ/スタンバイの切替え時における各ユニットの処理機能を示すフローチャートである。
【図5】アクティブの通信ユニットの作用を説明する図である。
【符号の説明】
10 PLC
10a システムバス
11 電源ユニット
12 CPUユニット
12a MPU
12b IOメモリ
12c バスインタフェース
12d パラメータ記憶部
13 第1通信ユニット
13a 通信部インタフェース
13b MPU
13c メモリ
14 第2通信ユニット
14a 通信部インタフェース
14b MPU
14c メモリ
15 I/Oユニット
20 PLC
21 電源ユニット
22 CPUユニット
23 通信ユニット
25 I/Oユニット
30 伝送路
31 設定ツール

Claims (7)

  1. 同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、CPUユニットとを備えたプログラマブルコントローラであって、
    前記CPUユニットは、電源をONにした際に、プログラマブルコントローラを構成する異なるユニットに対して同一のユニット番号が設定された否かのチェックし、同一のユニット番号が設定されているとエラーとするチェック機能を備え、
    前記CPUユニットは、電源をONした際に、所定の記憶場所に格納されたユニット番号については前記チェック機能を実行しないようにすることで前記ユニット番号が同じ通信ユニットがプログラマブルコントローラ上に2台存在することを異常としないように構成され、
    前記2台の通信ユニットは、ネットワーク上で通信ユニットを特定するための前記ユニット番号を含むアドレス情報が同一に設定され、かつ、一方の通信ユニットがアクティブモードで動作するとともに、他方の通信ユニットがスタンバイモードで動作する機能を備え、
    前記アクティブモードは、前記CPUユニットや前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行い、
    前記スタンバイモードは、前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行わず、
    前記アクティブモードの通信ユニットがダウンした場合には、前記スタンバイモードの通信ユニットがアクティブモードに切替わって前記データ送受を実行するようにしたことを特徴とするプログラマブルコントローラ。
  2. 前記スタンバイモードと前記アクティブモードの切替は、前記CPUユニットからの命令に従って実行され、
    前記スタンバイモードの通信ユニットは、自ユニット内で故障診断テストを繰返し行い、異常を検出した場合は、CPUユニットへ通知する機能を備え、
    前記CPUユニットは、前記スタンバイモードの通信ユニットから異常検出の通知を受け取った場合、通信二重化異常であることを設定ツール等の外部から読み出し可能なメモリに登録するとともに、前記切り替えを行なわずに、前記アクティブモードの通信ユニット側で通信を継続することを特徴とする請求項1に記載のプログラマブルコントローラ。
  3. 前記アクティブモードは、データリンクにより前記CPUユニットとの間並びに前記他のノードとの間でデータ交換する処理を適宜の順で行う機能を持ち、
    前記データリンクを行うために必要なメモリ割付などのパラメータは、前記CPUユニットが記憶保持し、
    前記スタンバイモードから前記アクティブモードに切替わる前記通信ユニットは、前記CPUユニットが記憶保持する前記パラメータを取得することにより、データリンク処理を実行可能になることを特徴とする請求項1または2に記載のプログラマブルコントローラ。
  4. 前記アクティブモードは、データリンクにより前記CPUユニットとの間並びに前記他のノードとの間でデータ交換する処理を適宜の順で行う機能を持ち、
    前記スタンバイモードから前記アクティブモードに切替わった前記通信ユニットは、切替わり後の1回目のデータリンクに伴うデータ交換は、前記他のノードに対してデータを送信する処理を行わないようにしたことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のプログラマブルコントローラ。
  5. 同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、CPUユニットとを備えたプログラマブルコントローラに実装される前記CPUユニットであって、
    電源をONにした際に、プログラマブルコントローラを構成する異なるユニットに対して同一のユニット番号が設定された否かのチェックし、同一のユニット番号が設定されているとエラーとするチェック機能を備え、
    電源をONした際に、所定の記憶場所に格納されたネットワーク上で通信ユニットを特定するためのアドレス情報の一部であるユニット番号については前記チェック機能を実行しないようにすることで前記ユニット番号が同じ通信ユニットがプログラマブルコントローラ上に2台存在することを異常としないように構成され、
    前記2台の通信ユニットのうち、アクティブモードとなっている通信ユニットを介して前記ネットワークに接続された他のノードとの間でデータ送受を行うとともに、スタンバイモードとなっている通信ユニットを介して前記ネットワークに接続された他のノードとの間ではデータの送受を行わないようにし、
    通信ユニットの異常の有無を判断し、アクティブモードが異常でダウンし、スタンバイモードの通信ユニットが正常な場合に、前記アクティブモードの通信ユニットに対してリスタートさせ、前記スタンバイモードの通信ユニットに対してリスタートさせるとともに、アクティブモードで起動させる機能を備えたことを特徴とするCPUユニット。
  6. 電源をONにした際に、プログラマブルコントローラを構成する異なるユニットに対して同一のユニット番号が設定された否かのチェックし、同一のユニット番号が設定されているとエラーとするチェック機能を備えるとともに、電源をONした際に、所定の記憶場所に格納されたユニット番号については前記チェック機能を実行しないようにすることで前記ユニット番号が同じ通信ユニットがプログラマブルコントローラ上に2台存在することを異常としないように構成されたCPUユニットと、同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、を備えたプログラマブルコントローラに実装される前記通信ユニットであって、
    ネットワーク上で通信ユニットを特定するための前記ユニット番号を含むアドレス情報が他の通信ユニットと同一に設定され、
    前記CPUユニットからの動作モード指令を受信する機能を備え、
    受信した動作モード指令がアクティブモードの場合は、前記CPUユニットや前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行い、
    受信した動作モード指令がスタンバイモードの場合は、前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行わないことを特徴とする通信ユニット。
  7. 電源をONにした際に、プログラマブルコントローラを構成する異なるユニットに対して同一のユニット番号が設定された否かのチェックし、同一のユニット番号が設定されているとエラーとするチェック機能を備えるとともに、電源をONした際に、所定の記憶場所に格納されたユニット番号については前記チェック機能を実行しないようにすることで前記ユニット番号が同じ通信ユニットがプログラマブルコントローラ上に2台存在することを異常としないように構成されたCPUユニットと、同一のネットワークに接続する2台の通信ユニットと、を備えたプログラマブルコントローラにおける通信ユニットの制御方法であって、
    前記2台の通信ユニットは、ネットワーク上で通信ユニットを特定するための前記ユニット番号を含むアドレス情報が同一に設定され、
    アクティブモードの通信ユニットは、前記CPUユニットや前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行い、
    スタンバイモードの通信ユニットは、前記ネットワークに接続される他のノードとの間のデータ送受を行わず、
    前記アクティブモードの通信ユニットがダウンした場合には、前記スタンバイモードの通信ユニットがアクティブモードに切替わって前記データ送受を実行することを特徴とする通信ユニットの制御方法。
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