JP3925495B2 - スレーブ及びネットワークシステム並びにスレーブの処理方法及び機器情報収集方法 - Google Patents
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Description
技術分野
この発明は、スレーブ及びネットワークシステム並びにスレーブの処理方法及び機器情報収集方法に関するものである。
背景技術
ファクトリーオートメーション（以下、「ＦＡ」と称する）で用いられるプログラマブルコントローラ（以下、「ＰＬＣ」と称する）は、スイッチやセンサなどの入力機器からＯＮ／ＯＦＦ情報を入力し、ラダー言語などで書かれたシーケンスプログラム（ユーザプログラムとも称する）に沿って論理演算を実行し、求められた演算結果に従い、リレーやバルブ，アクチュエータなどの出力機器にＯＮ／ＯＦＦ情報の信号を出力することで制御が実行される。
ところで、ＰＬＣと、入力機器並びに出力機器との接続形態は、ＰＬＣに直接接続する場合もあれば、ネットワークを介して接続する場合もある。係るネットワークで接続されたネットワークシステムを構築した場合、上記ＯＮ／ＯＦＦ情報の送受をネットワークを経由して行うことになる。このとき、通常、ＰＬＣ側がマスタとなり、機器側がスレーブとなるマスタスレーブ方式で情報の伝送が行われる。
一方、最近ではＰＬＣによる制御においても、フェイルセーフ（安全）システムが導入されつつある。つまり、ＰＬＣや各機器自体はもちろんネットワークも安全機能を組み込まれたもので構成される。ここで安全機能とは、安全であることを確認し、出力を行う機能である。そして、安全システムは、緊急停止スイッチが押下されたり、ライトカーテンなどのセンサが人（身体の一部）の進入を検出した場合等のネットワークシステムが危険状態になった場合に、フェイルセーフが働き、システムが安全側になって、動作が停止するようにするものである。換言すると、上記した安全機能により、安全であることが格納されたときのみ出力し、機械を動かすシステムである。よって、安全が確認できない場合には、機械が停止する。
ところで、スレーブの状態は、例えばＰＬＣ（マスタ）からの要求を受けたスレーブが応答として返すことができ、これによりＰＬＣはネットワークに接続されたスレーブの状態を取得することができる。
しかしながら、従来のネットワークシステムでは、接続されているスレーブの情報は認識できるものの、例えばスレーブに接続される入力機器や出力機器の情報などをＰＬＣ（マスタ）から認識することができなかった。従って、スレーブ側で異常・故障が生じたことはわかるので、異常発生時は設置現場に行ってその原因を特定する必要がある。そして、部品の交換の必要がある場合には、部品を発注し、入手した係る部品を持って、再度設置現場に訪問して交換をすることになる。従って、係るメンテナンスが煩雑で、迅速な対応が取り難かった。ましてや、スレーブに接続された入力機器，出力機器の寿命をＰＬＣ側からモニタリングすることはできず、実際に故障等が発生してからの対応をするのが多い。
さらに、故障等が生じてスレーブやそれに接続された機器の設置現場に行ったとしても、機器が小さかったり、他の装置の奥や裏側などに設置されている場合には、状態の確認作業が煩雑となる。よって、これらの入・出力機器の状態を正確に把握できず、不具合などの発生原因の分析が十分にできないことがある。
さらにまた、安全対応のネットワークシステムの場合、安全機器は信頼性・冗長性が高い反面、従来の通常のネットワークシステムを構築する機器と比較して寿命が短くなる傾向がある。そして、係る安全機器の異常がシステム全体の停止につながるため、一度異常を生じた場合にシステム全体に与える影響が大きい。その結果、従来のシステムに比べて、スレーブに接続される機器のモニタリング機能が重要となっている。
この発明は、スレーブに接続された各機器についての情報をネットワークを介して収集可能としたスレーブ及びネットワークシステム並びにスレーブの処理方法及び機器情報収集方法を提供することを目的とする。
発明の開示
上記した目的を達成するため、この発明によるスレーブは、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラが接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブであって、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する情報収集手段と、前記情報収集手段で収集した前記機器の個別情報および状態情報を記憶する機器情報記憶手段と、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する手段と、を備えて構成する。情報収集手段は、実施の形態ではＭＰＵ２３に対応する。
別の解決手段としては、本発明のスレーブは、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラおよびモニタリング装置が接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブであって、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する情報収集手段と、前記情報収集手段で収集した前記機器の個別情報および状態情報を記憶する機器情報記憶手段と、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラまたはモニタリング装置に対して出力する手段と、を備えて構成することができる。
好ましくは、前記情報収集手段は、当該スレーブの動作開始前に先立って予め前記機器を特定する個別情報を取得する機能と、稼動中に前記機器を監視することにより状態情報を取得する機能と、を備えることである。
そして好ましくは、前記機器の情報は、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報の少なくとも一方を含むことである。個別情報は、機器の型式名，メーカー名，種類，仕様等、機器を特定するための情報である。よって、係る機器の情報は、予めスレーブに登録しておき、必要に応じてその登録した情報を出力すると良い。また、状態情報は、ＯＮ／ＯＦＦ状態，通電時間や動作回数などの寿命情報，自己診断結果などの機器の状態を特定するための情報である。よって、システム稼働中に機器を監視することにより取得できる。つまり、機器情報収集手段は、リアルタイムで機器の状態を監視等する機能と、動作開始に先立って予め個別情報を取得する機能がある。
本発明に係るネットワークシステムは、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、請求項１に記載のスレーブと、がネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムであって、プログラマブルコントローラは、スレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する手段と、スレーブから出力された機器の個別情報または機器の状態情報を受信する手段と、を備え、ネットワークを介してスレーブから機器の個別情報または機器の状態情報を収集するようにした。
また、別の解決手段としては、本発明のネットワークシステムは、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、モニタリング装置と、請求項２に記載のスレーブと、がネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムであって、スレーブの出力手段は、伝送フレームにて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方をネットワークに対して出力するものであって、プログラマブルコントローラは、スレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する手段と、スレーブから出力された伝送フレーム中の機器の個別情報または機器の状態情報を受信する手段と、を備え、モニタリング手段は、ネットワーク上を伝送されるフレームを監視し、スレーブの伝送フレームを受信することによりスレーブに接続された機器の個別情報または機器の状態情報を収集する手段を備えるようにした。
この発明によれば、スレーブに接続された機器の情報が、スレーブ内に記憶保持されているので、その記憶保持された情報をネットワークを介して他の装置（コントローラやツールなど）に伝達することができる。従って、スレーブ並びにそれに接続された機器が設置されている現場に行くことなく、機器の情報を知ることができる。よって、スレーブのある接点に異常があることがわかると、その接点に接続された機器の情報に基づき、例えば異常のあった機器名などがわかる。よって、予め係る異常のあった機器と同種の正常な機器を用意して現場に行くことにより、迅速なメンテナンスが実行できる。また、状態情報を知ることにより、異常停止要因の明確化や、寿命情報の通知により、機器寿命による故障などを未然に防ぐことなどが行える。
さらに、本発明に係るスレーブの処理方法は、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラが接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブの処理方法であって、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、前記ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する処理、を実行するようにした。
また、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラおよびモニタリング装置が接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブの処理方法であって、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラまたはモニタリング装置に対して出力する処理、を実行するようにしてもよい。
また、本発明に係る機器情報収集方法は、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブとがネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムにおける機器情報収集方法であって、前記スレーブは、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理と、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理と、を行ない、プログラマブルコントローラは、ネットワークを介してスレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する処理を行ない、スレーブは、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する処理を行ない、プログラマブルコントローラは、スレーブから出力された機器の個別情報または機器の状態情報を受信し、その機器個別情報または機器状態情報を収集する処理を行なうようにした。
また、別の解決手段としては、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、モニタリング装置と、機器を接続したスレーブとがネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムにおける機器情報収集方法であって、
前記プログラマブルコントローラは、前記スレーブとの間で、伝送フレームにて、Ｉ／Ｏ情報の情報を送受信する制御処理を行ない、前記スレーブは、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理と、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理と、その機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を伝送フレームにて前記ネットワークを介して出力する処理と、を実行する処理を行ない、モニタリング手段は、ネットワーク上を伝送されるフレームを監視し、スレーブの伝送フレームを受信することによりスレーブに接続された機器個別情報と機器状態 情報を取得する処理を行なうようにすることである。
ここで、モニタ装置は、コントローラに接続され、そのコントローラ経由で間接的に機器情報を取得することができる。また、モニタ装置をネットワークに接続し、ネットワーク上を伝送されるフレームを監視し、コントローラ宛等の他のノードに向けて送られた機器情報をモニタ装置も受信することにより機器情報をを直接的に収集することもできる。もちろん、モニタ装置をネットワークに接続した場合、スレーブがモニタ装置に向けて機器情報を送信することによって、モニタ装置が直接当該機器情報を取得することもできる。モニタ装置は、実施の形態では、モニタリングツール５や、コンフィグレーションツール３１や、モニタリング装置３３等に対応する。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説明するにあたり、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１は、本発明が適用される安全ネットワークシステムの一例を示している。同図に示すように、安全ＰＬＣ１（マスタ）と複数の安全スレーブ２が安全ネットワーク３を介して接続されている。安全ＰＬＣ１と安全スレーブ２とは、マスタ−スレーブ方式により情報の送受が行われる。更に、各安全スレーブ２には、安全ドアスイッチ，安全リミットスイッチや非常停止スイッチなどの他、各種の入力機器や出力機器等の安全機器４が接続されている。なお、安全ＰＬＣ１は、例えばＣＰＵユニット，マスタユニット（通信ユニット），Ｉ／Ｏユニットなどの複数のユニットを連結して構成するものが用いられる。この場合に、安全ネットワーク３に対しては、マスタユニットが接続される。
更に、モニタリングツール（パソコンなど）５が、安全ＰＬＣ１のＣＰＵユニットやマスタユニットに接続可能となっている。このモニタリングツール５は、後述するように安全ＰＬＣ１を介して安全スレーブ２、ひいてはそれに接続された安全機器４についての情報を収集し、管理する。
この安全ネットワークシステムを構成する各種装置は、全て安全機能（フェイルセーフ）が組み込まれたものを用いている。この安全機能自体は、従来公知であるので、その詳細な説明を省略し、安全機能のうち、本発明の要部となる情報の送受について説明する。
ここで、安全スレーブ２は、複数の端子台２ａを備えており、この端子台２ａに各種の安全機器４を接続する。一方、安全スレーブ２の内部構造は、図２に示すようになっている。同図に示すように、安全ネットワーク３に接続し、安全ＰＬＣ１（マスタ）との間でデータの送受を行う通信部２１と、安全スレーブ２に接続された安全機器４との間でデータの送受を行うための入出力回路２２と、システムＲＯＭ２４に格納されたプログラムを読み出し、所定の処理を実行するＭＰＵ２３を備えている。ＭＰＵ２３は、通信部２１を介して受信した自己宛ての要求に従い、入出力回路２２を介して安全機器４から取得した情報（安全情報等）を、通信部２１，安全ネットワーク３を経由して安全ＰＬＣ１（マスタ）に返す処理を行う。
さらに、ＭＰＵ２３は、自己診断機能や、安全機器４の動作状態（通電時間，ＯＮ／ＯＦＦ回数など）の監視機能を備え、各機能を稼働させて得られた診断結果や動作状態などの機器情報を機器情報記憶部２５に格納する処理も実行する。そして、この機器情報記憶部２５に格納された非安全情報（機器情報）も、ＰＬＣ１からの要求に従い返送することにより、安全ＰＬＣ１に機器情報を伝達するようになっている。なお、この機器情報記憶部２５は、例えばＥＥＰＲＯＭにより構成することができる。
更にまた、機器情報記憶部２５に格納する情報としては、上記した安全機器４の動作状態等に限らず、接続された安全機器４の種別，型式名称，メーカー名などの個別情報もある。
そして、機器情報記憶部２５のデータ構造としては、例えば図３に示すようになる。ここで、入力１，２，３，…とは、接点（端子台２ａ）の番号である。そして、図に示す登録する各項目のうち、機種種別，メーカー名，型式，寿命設定は、予め登録する。具体的には、例えば安全ＰＬＣ１や安全ネットワーク３に接続したツールを用い、安全ネットワーク３を介して安全スレーブ２に必要な情報を送ったり、安全スレーブ２に直接接続されたツールから情報を送り、安全スレーブ２のＭＰＵ２３が、通信部２１を介して係る情報を取得するとともに、接点番号と関連付けて機器情報記憶部２５に登録する。ここで寿命設定は、例えば寿命となる通電時間や、動作回数や、それらの値から所定の演算式により求められる値などである。
また、状態，動作回数，通電時間，自己診断情報，通知フラグなどは、実際のシステム稼働中にＭＰＵ２３が収集し、記録する。ここで、状態は、安全機器４が動作している（ＯＮ状態）か否か（ＯＦＦ情報）を識別する情報であり、動作回数は、安全機器４の接点のＯＮ／ＯＦＦ回数を示す情報であり、通電時間は、安全機器４に通電していた積算時間である。更に自己診断情報は、安全スレーブ２が持つ自己診断機能を実施し、接続された安全機器に対する診断を行うことにより得られた診断結果であったり、安全機器４自体に自己診断機能を備えている場合には、その安全機器４から送られてきた診断結果である。更に、寿命結果は、寿命がきたか否か（正常）を格納する。なお、寿命が来たとは、実際に寿命を過ぎた場合はもちろんのこと、寿命に近づいた場合としても良い。更に安全スレーブ２には、表示部２６が設けられ、機器情報記憶部２５に格納された機器の情報を表示可能としている。
上記した処理を実行する具体的なＭＰＵ２３の機能は、図４，図５に示すフローチャートのようになる。すなわち、まず初期登録をする（ＳＴ１）。この初期登録は、ツールから与えられる安全機器についての個別情報を取得し、接点番号と関連付けて機器情報記憶部２５に登録する処理を行う。
次いで、実際の制御が開始されると、通常の安全機能処理（ＳＴ２），非安全情報の確認・収集処理（ＳＴ３）並びに情報更新処理（ＳＴ４）を実行する。そして、ネットワーク上位からの要求、つまり、安全ＰＬＣ１からの要求の有無を判断する（ＳＴ５）。すなわち、良く知られているように、マスタ−スレーブ方式であるので、マスタである安全ＰＬＣ１は、１回の通信サイクルで、安全ネットワーク３に接続された各安全スレーブ２に対し、順次要求を発し、その要求を発した安全スレーブからの応答を受信することによりデータの送受を行うようになっている。従って、自己宛ての要求があった場合（ステップ５でＹｅｓ）には、要求に応じた情報を安全ＰＬＣに対して送信する（ＳＴ６）。そして、その送信後、或いは自己宛ての要求がない場合には上記ステップ２に戻る。以後上記処理を繰り返し実行する。
そして、安全機能処理（ＳＴ２），非安全情報の確認・収集処理（ＳＴ３）並びに情報更新処理（ＳＴ４）のより具体的な処理手順は、図５に示すようになっている。同図に示すように、ＭＰＵ２３は、自己診断並びに安全入力監視を行う（ＳＴ１０）。すなわち、自己診断は、接続された安全機器４に異常が発生していないかの検査を行うもので、この処理自体は従来公知のものである。また、安全入力監視は、接続された安全機器４からの入力を監視するものである。そして、異常或いは入力があった場合には、どの安全機器４についての情報かも特定する。
次いで、ステップ１０による自己診断・安全入力監視を行った結果が、異常検出や安全入力がＯＦＦ（安全でない・危険）であったか否かを判断する（ＳＴ１１）。そして、異常等が検出された場合には、安全停止処理をする（ＳＴ１２）。つまり、フェイルセーフ機能が働き、動作を停止する。また、その異常状態を機器情報記憶部２５の該当する接点番号における自己診断結果やオンオフ情報の欄に格納する。また、この診断結果等は、安全ＰＬＣ１からの安全情報の要求に対応し、安全応答として送信する。そして、自己診断情報（異常が発生した安全機器やその内容等）を表示部２６に出力表示する。このステップ１０からステップ１３までの処理が、ステップ２の安全機能処理である。
一方、ステップ１１の分岐判断でＮｏ、つまり安全状態の場合には、通電時間を更新する（ＳＴ１４）。つまり、例えば、前回の更新処理から現在までの時間をタイマで計測し（安全機器４が停止中（通電なし）は計時せずに一時停止する）、前回の更新処理した際の通電時間に上記計測した更新処理から現在までの通電時間を加算した値を新たな通電時間とし、その通電時間を、機器情報記憶部２５に格納する。
また、安全機器４の入力状態がＯＦＦ（前回）からＯＮ（今回）に変わったか否かを判断する（ＳＴ１５）。つまり、前回ＯＦＦの場合には、ステップ１２の処理を経て機器情報記憶部２５のＯＮ／ＯＦＦ情報の欄はＯＦＦになっている。従って、係る該当する接点番号のＯＮ／ＯＦＦ情報がＯＦＦの場合には、この分岐判断はＹｅｓとなる。そこで、ステップ１６に進み、動作カウントを１インクリメントする（ＳＴ１６）。この動作カウントが、機器情報記憶部２５の動作回数の欄に登録されるとともに、機器情報記憶部２５の状態の欄をＯＮにする。これにより、１回動作カウントがインクリメントされると、状態はＯＮとなるので、その次のサイクルでステップ１５の分岐判断を実行した場合（途中で安全入力ＯＦＦにならない場合）には、Ｎｏとなり、動作カウントはされない。また、既にＯＮ状態と登録されているので、再度ＯＮ状態と書き込まなくても問題はない。
そして、上記した動作カウントを経て、或いは、入力状態に変化なし（ステップ１５でＮｏ）の場合は、ステップ１７に進み、動作カウント数や通電時間が寿命警告が必要な値になったか否かを判断する。必要な値（閾値）は、機器情報記憶部２５の寿命設定の欄などに安全機器毎に設定されているので、係る必要な値と、現在の動作回数や通電時間を比較し、必要な値以上となっているか否かを判断する。
そして、寿命警告の必要な値に達していなけばステップ１０に戻る。また、寿命傾向が必要と判断した場合には、ステップ１８に進み、機器情報記憶部２５の寿命がきた安全機器についての機器情報記憶部２５の寿命結果の欄を正常から異常に更新する。この結果も、安全ＰＬＣからの要求に従って送られる。なお、上記したステップ１４からステップ１８までの処理が、非安全情報の確認・収集処理（ＳＴ３）並びに情報更新処理（ＳＴ４）である。
さらに、図４のステップ１における初期登録処理のより具体的な処理手順は、以下のようになる。すなわち、図６に示すように、スレーブ２に対し、安全ネットワーク３を介して接続されたコンフィグレーションツール３１を用いて初期登録を行う。つまり、コンフィグレーションツール３１は、機器データベース３２ａと、機器関連情報データベース３２ｂを備えている。これらのデータベース３２ａ，３２ｂは、物理的には１つのメモリにより構成されていてもよいし、別のメモリにより構成されていてもよい。もちろん、このデータベースは、コンフィグレーションツール３１の内部，外部記憶装置により実現されることもできるし、安全ネットワーク３上に設置された独立した記憶装置から構成されてもよい。
機器データベース３２ａは、安全スレーブ２その他のネットワークに接続されるネットワーク機器及び入出力機器を定義する情報並びにそれら各機器がサポートしている全ての情報が格納されている。そして、係る情報の項目としては、機器名，ベンダー名，形式名，設定可能な個別パラメータ，接続可能な入出力機器情報，寿命情報などがある。
また、機器関連情報データベース３２ｂは、スレーブ等のネットワーク機器と、それに接続された入出力機器の関連件付け情報や設定情報が格納されている。係る情報の項目としては、Ｉ／Ｏの割付情報や個別設定情報などがある。そして、そのデータ構造は、例えば図７に示すように、ネットワーク機器であるスレーブ（ノード番号＃００）についての情報や、そのスレーブ（ノード番号＃００）に接続された入出力機器の情報が順次格納される。
そして、ユーザは、コンフィグレーションツール６を用いて安全ネットワーク３に接続された安全スレーブ等に対して初期登録を行う場合、登録するスレーブに関する情報をデータベース３２ａ，３２ｂから収集し、収集した情報をコンフィグレーション情報として該当する安全スレーブに対して安全ネットワーク３を経由して送信する。そこで、各安全スレーブ２は、図８に示すフローチャートのように、コンフィグレーション情報の受信を待つ（ＳＴ２１）。そして、コンフィグレーション情報を受信したならば、自己の機器情報記憶部２５にその受信したコンフィグレーション情報を登録する（ＳＴ２２）。係る登録を完了したならば、諸登録を終了する（ＳＴ２３）。この登録完了により、機器情報記憶部２５は、例えば図９に示すようなデータ構造として保存される。つまり、スレーブ自身の情報（Ｍ番地以降に登録）と、自己に接続された入出力機器に関する情報（Ｎ番地以降に登録）を保有する。また、上記したステップ２１から２３までの処理が、図４におけるステップ１の初期登録処理に対応する。
また、この初期登録処理で登録するスレーブや、そのスレーブに接続された各入出力機器の情報としては、図３に示したもの以外に、スレーブの各Ｉ／Ｏ端子毎に持たせたい情報として、以下に示す各種のものがある。例えば、まず、情報の種類としては、端子のIDを示す情報がある。これは、端子Ｎｏ．，端子属性（入力、出力、ＡＣ、ＤＣ、半導体、接点など），ねじ径，信号名などがある。また、各Ｉ／Ｏ端子に接続された機器のIDを示す情報もある。具体的には、機器名，製造者名，形式，製造番号，アドレス，サブアドレス等がある。さらに、コメントとして登録している情報として、例えば、配線ケーブルの径，配線ケーブルの色，機器の制御エリア，機器の制御対象，制御対象の持つ危険の大きさなどがある。また、動作の条件として設定している情報として、例えば、閾値（通電時間、開閉回数、漏れ電流、光量など）がある。さらに、カウントできる数値情報としては、機器のＯＮ／ＯＦＦ回数，機器の通電時間，機器の使用頻度などがある。また、経時変化する数値情報として、例えば、機器の漏れ電流，機器の光量，機械の応答時間，機器の復帰電圧などがある。現在のステータス情報として、ＯＮまたはＯＦＦ，アナログ値，自己診断（短絡、断線、故障など）の結果などがある。
本実施の形態によれば、安全ＰＬＣ１は、非安全情報（機器情報４）の要求をすることにより、安全スレーブ２の機器情報記憶部２５に格納された機器情報を収集できるので、その収集した情報をモニタリングツール５に出力表示することができる。従って、遠隔地にいても、接続された安全機器の個別情報（型式・仕様）及び状態をモニタすることができ、異常停止要因を明確にできる。すなわち、故障した安全機器を現場に行くことなく知ることができるので、その故障した部品を持って現場に行くことにより、故障した安全機器を交換するなどの復旧処理を迅速に行うことができる。また、寿命情報の通知により、機器寿命による故障などを未然に防ぐことができる。
さらにまた、ネットワーク情報（通信エラー時のリトライ回数、入出力応答時間など）の通知により、ネットワーク環境の改善ポイントの明確化や応答時間（安全対応システムでは安全停止時間）の最適化を図ることができる。つまり、異常・故障を頻繁に生じる安全機器がある場合には、何か問題があると予測できるので、使用する機器自体を変更するなどシステムの変更を図ることができる。
また、特に安全スレーブにおいては、従来はモニタリング情報としては使用されていなかった自己診断機能を活用することにより、停止時における安全入力ＯＦＦ動作による停止，入出力回路故障による停止，マスタ−スレーブ間通信の異常による停止の要因を個別に把握・通知できるので好ましい。
上記した実施の形態では、安全ネットワークシステムについて適用した例を示したが、係る安全機能のない通常のネットワークシステムについても、もちろん適用することができる。
また、１つのスレーブに接続される機器は、１個の場合でも複数個の場合でも良い。但し、上記した実施の形態のように複数個あり、各接点に接続された機器の情報をそれぞれ区別して知ることができるような場合に本発明の効果はより顕著に現れる。すなわち、スレーブに異常があったか否か、さらには、スレーブのどの接点に異常があったかを検知できたとしても、機器の情報が不明の場合には結局現場に行って確認しないとどの機器がどういう状態にあるかがわからなかったが、複数ある場合でも各機器の状態をネットワークを介して取得することができる。
さらにまた、上記した実施の形態で説明したスレーブは、マスタユニットとの間でＩ／Ｏ情報を送受し、そのマスタユニットを経由してコントローラ（ＰＬＣ）と係るＩ／Ｏ情報の送受を行ってシステムの制御を行う例を示し、マスタユニットとスレーブとの間は、マスタからの要求に対して所望のスレーブがレスポンスを返すと行ったマスタースレーブ方式を説明した。しかし、本発明で言うスレーブは、マスタ−スレーブ間通信を行うものに限られない。つまり、スレーブとは称するものの、通信方式は任意のものを利用できる。その点では、厳密に言うと一般的に定義されているスレーブとは異なる概念を含むものであると言える。つまり、本発明で言う所のスレーブは、制御に必要なＩ／Ｏ情報をコントローラと送受する機能が有れば、実際に送受信する際の通信プロトコルは任意である。特に本発明で送信対象とする非Ｉ／Ｏ情報の送信先は、マスタユニットやコントローラに限ることはなく、図１０に示すように、ネットワークに接続されたコンフィグレータ（コンフィグレーションツール）３１や、モニタリング装置３３や他のスレーブなど、各種のノードとすることができる。そして、通信方式も、送信相手に応じて適宜選択できる。もちろん、送信するためのトリガも、外部からの要求（外部トリガ）に応じて行うものに限ることはなく、内部トリガ（内部のタイマ，一定の条件に合致したときに発生するイベントなど）に基づいて送信してもよい。
ここで、「内部トリガ」とは、スレーブ自身の所定の処理実行の結果に基づくもので、スレーブ内部で生成されるものである。そして、内部トリガの一例を示すと、以下のものがある。すなわち、スレーブで取得した入出力機器の状態情報がしきい値に達したり、しきい値を越えたかどうかを判断すると、その判断結果が生じる。その判断結果をトリガ信号として利用するものがある。また、スレーブの電源を入れて初期処理をする場合、その初期処理のなかで不揮発性メモリに記憶した情報を回線に出す処理をしたり、初期処理のなかでトリガを生成することなどもある。さらに、スレーブ内で時計を持たせておき、その時計により所定時間経過のたびに周期的にトリガ信号を生成したり、所定時刻でトリガ信号を生成するものもある。また、マスタとの通信トラフィックの状態に基づき、通信処理に余裕があるときにトリガ信号を生成したり、電圧異常などの異常になったときにトリガ信号を生成するものなどがある。
一方、「外部トリガ」とは、ネットワークを介してスレーブが受けたコマンドに基づくもので、スレーブの外で生成されるものである。そして、外部トリガの一例を示すと、マスタからスレーブへの情報要求コマンド，モニタリング装置からスレーブへの情報要求コマンド，コンフィグレータからの情報要求コマンド，ツール発信で、ＰＬＣ経由やマスタ経由で送られてくるコマンドなどがある。
産業上の利用可能性
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。すなわち、以上のように、この発明では、機器情報記憶手段をスレーブに設け、スレーブに接続された機器の情報を記憶保持したため、その記憶保持したスレーブに接続された各機器についての情報をネットワークを介してコントローラやツールが収集することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るネットワークシステムの一実施の形態を示す図である。
図２は、本発明に係るスレーブの一実施の形態を示す図である。
図３は、機器情報記憶部のデータ構造を示す図である。
図４は、ＭＰＵの機能を示すフローチャートである。
図５は、ＭＰＵの機能を示すフローチャートである。
図６は、スレーブに対する初期登録を行うためのシステム構成の一例を示す図である。
図７は、データベースの内部データ構造の一例を示す図である。
図８は、初期登録処理の具体的な処理機能を示すフローチャートである。
図９は、機器情報記憶部２５に格納されたデータ構造の一例を示す図である。
図１０は、本発明に係るネットワークシステムの他の実施の形態を示す図である。
この発明は、スレーブ及びネットワークシステム並びにスレーブの処理方法及び機器情報収集方法に関するものである。
背景技術
ファクトリーオートメーション（以下、「ＦＡ」と称する）で用いられるプログラマブルコントローラ（以下、「ＰＬＣ」と称する）は、スイッチやセンサなどの入力機器からＯＮ／ＯＦＦ情報を入力し、ラダー言語などで書かれたシーケンスプログラム（ユーザプログラムとも称する）に沿って論理演算を実行し、求められた演算結果に従い、リレーやバルブ，アクチュエータなどの出力機器にＯＮ／ＯＦＦ情報の信号を出力することで制御が実行される。
ところで、ＰＬＣと、入力機器並びに出力機器との接続形態は、ＰＬＣに直接接続する場合もあれば、ネットワークを介して接続する場合もある。係るネットワークで接続されたネットワークシステムを構築した場合、上記ＯＮ／ＯＦＦ情報の送受をネットワークを経由して行うことになる。このとき、通常、ＰＬＣ側がマスタとなり、機器側がスレーブとなるマスタスレーブ方式で情報の伝送が行われる。
一方、最近ではＰＬＣによる制御においても、フェイルセーフ（安全）システムが導入されつつある。つまり、ＰＬＣや各機器自体はもちろんネットワークも安全機能を組み込まれたもので構成される。ここで安全機能とは、安全であることを確認し、出力を行う機能である。そして、安全システムは、緊急停止スイッチが押下されたり、ライトカーテンなどのセンサが人（身体の一部）の進入を検出した場合等のネットワークシステムが危険状態になった場合に、フェイルセーフが働き、システムが安全側になって、動作が停止するようにするものである。換言すると、上記した安全機能により、安全であることが格納されたときのみ出力し、機械を動かすシステムである。よって、安全が確認できない場合には、機械が停止する。
ところで、スレーブの状態は、例えばＰＬＣ（マスタ）からの要求を受けたスレーブが応答として返すことができ、これによりＰＬＣはネットワークに接続されたスレーブの状態を取得することができる。
しかしながら、従来のネットワークシステムでは、接続されているスレーブの情報は認識できるものの、例えばスレーブに接続される入力機器や出力機器の情報などをＰＬＣ（マスタ）から認識することができなかった。従って、スレーブ側で異常・故障が生じたことはわかるので、異常発生時は設置現場に行ってその原因を特定する必要がある。そして、部品の交換の必要がある場合には、部品を発注し、入手した係る部品を持って、再度設置現場に訪問して交換をすることになる。従って、係るメンテナンスが煩雑で、迅速な対応が取り難かった。ましてや、スレーブに接続された入力機器，出力機器の寿命をＰＬＣ側からモニタリングすることはできず、実際に故障等が発生してからの対応をするのが多い。
さらに、故障等が生じてスレーブやそれに接続された機器の設置現場に行ったとしても、機器が小さかったり、他の装置の奥や裏側などに設置されている場合には、状態の確認作業が煩雑となる。よって、これらの入・出力機器の状態を正確に把握できず、不具合などの発生原因の分析が十分にできないことがある。
さらにまた、安全対応のネットワークシステムの場合、安全機器は信頼性・冗長性が高い反面、従来の通常のネットワークシステムを構築する機器と比較して寿命が短くなる傾向がある。そして、係る安全機器の異常がシステム全体の停止につながるため、一度異常を生じた場合にシステム全体に与える影響が大きい。その結果、従来のシステムに比べて、スレーブに接続される機器のモニタリング機能が重要となっている。
この発明は、スレーブに接続された各機器についての情報をネットワークを介して収集可能としたスレーブ及びネットワークシステム並びにスレーブの処理方法及び機器情報収集方法を提供することを目的とする。
発明の開示
上記した目的を達成するため、この発明によるスレーブは、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラが接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブであって、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する情報収集手段と、前記情報収集手段で収集した前記機器の個別情報および状態情報を記憶する機器情報記憶手段と、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する手段と、を備えて構成する。情報収集手段は、実施の形態ではＭＰＵ２３に対応する。
別の解決手段としては、本発明のスレーブは、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラおよびモニタリング装置が接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブであって、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する情報収集手段と、前記情報収集手段で収集した前記機器の個別情報および状態情報を記憶する機器情報記憶手段と、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラまたはモニタリング装置に対して出力する手段と、を備えて構成することができる。
好ましくは、前記情報収集手段は、当該スレーブの動作開始前に先立って予め前記機器を特定する個別情報を取得する機能と、稼動中に前記機器を監視することにより状態情報を取得する機能と、を備えることである。
そして好ましくは、前記機器の情報は、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報の少なくとも一方を含むことである。個別情報は、機器の型式名，メーカー名，種類，仕様等、機器を特定するための情報である。よって、係る機器の情報は、予めスレーブに登録しておき、必要に応じてその登録した情報を出力すると良い。また、状態情報は、ＯＮ／ＯＦＦ状態，通電時間や動作回数などの寿命情報，自己診断結果などの機器の状態を特定するための情報である。よって、システム稼働中に機器を監視することにより取得できる。つまり、機器情報収集手段は、リアルタイムで機器の状態を監視等する機能と、動作開始に先立って予め個別情報を取得する機能がある。
本発明に係るネットワークシステムは、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、請求項１に記載のスレーブと、がネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムであって、プログラマブルコントローラは、スレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する手段と、スレーブから出力された機器の個別情報または機器の状態情報を受信する手段と、を備え、ネットワークを介してスレーブから機器の個別情報または機器の状態情報を収集するようにした。
また、別の解決手段としては、本発明のネットワークシステムは、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、モニタリング装置と、請求項２に記載のスレーブと、がネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムであって、スレーブの出力手段は、伝送フレームにて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方をネットワークに対して出力するものであって、プログラマブルコントローラは、スレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する手段と、スレーブから出力された伝送フレーム中の機器の個別情報または機器の状態情報を受信する手段と、を備え、モニタリング手段は、ネットワーク上を伝送されるフレームを監視し、スレーブの伝送フレームを受信することによりスレーブに接続された機器の個別情報または機器の状態情報を収集する手段を備えるようにした。
この発明によれば、スレーブに接続された機器の情報が、スレーブ内に記憶保持されているので、その記憶保持された情報をネットワークを介して他の装置（コントローラやツールなど）に伝達することができる。従って、スレーブ並びにそれに接続された機器が設置されている現場に行くことなく、機器の情報を知ることができる。よって、スレーブのある接点に異常があることがわかると、その接点に接続された機器の情報に基づき、例えば異常のあった機器名などがわかる。よって、予め係る異常のあった機器と同種の正常な機器を用意して現場に行くことにより、迅速なメンテナンスが実行できる。また、状態情報を知ることにより、異常停止要因の明確化や、寿命情報の通知により、機器寿命による故障などを未然に防ぐことなどが行える。
さらに、本発明に係るスレーブの処理方法は、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラが接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブの処理方法であって、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、前記ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する処理、を実行するようにした。
また、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラおよびモニタリング装置が接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブの処理方法であって、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラまたはモニタリング装置に対して出力する処理、を実行するようにしてもよい。
また、本発明に係る機器情報収集方法は、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブとがネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムにおける機器情報収集方法であって、前記スレーブは、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理と、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理と、を行ない、プログラマブルコントローラは、ネットワークを介してスレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する処理を行ない、スレーブは、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する処理を行ない、プログラマブルコントローラは、スレーブから出力された機器の個別情報または機器の状態情報を受信し、その機器個別情報または機器状態情報を収集する処理を行なうようにした。
また、別の解決手段としては、ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、モニタリング装置と、機器を接続したスレーブとがネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムにおける機器情報収集方法であって、
前記プログラマブルコントローラは、前記スレーブとの間で、伝送フレームにて、Ｉ／Ｏ情報の情報を送受信する制御処理を行ない、前記スレーブは、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理と、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理と、その機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を伝送フレームにて前記ネットワークを介して出力する処理と、を実行する処理を行ない、モニタリング手段は、ネットワーク上を伝送されるフレームを監視し、スレーブの伝送フレームを受信することによりスレーブに接続された機器個別情報と機器状態 情報を取得する処理を行なうようにすることである。
ここで、モニタ装置は、コントローラに接続され、そのコントローラ経由で間接的に機器情報を取得することができる。また、モニタ装置をネットワークに接続し、ネットワーク上を伝送されるフレームを監視し、コントローラ宛等の他のノードに向けて送られた機器情報をモニタ装置も受信することにより機器情報をを直接的に収集することもできる。もちろん、モニタ装置をネットワークに接続した場合、スレーブがモニタ装置に向けて機器情報を送信することによって、モニタ装置が直接当該機器情報を取得することもできる。モニタ装置は、実施の形態では、モニタリングツール５や、コンフィグレーションツール３１や、モニタリング装置３３等に対応する。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説明するにあたり、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１は、本発明が適用される安全ネットワークシステムの一例を示している。同図に示すように、安全ＰＬＣ１（マスタ）と複数の安全スレーブ２が安全ネットワーク３を介して接続されている。安全ＰＬＣ１と安全スレーブ２とは、マスタ−スレーブ方式により情報の送受が行われる。更に、各安全スレーブ２には、安全ドアスイッチ，安全リミットスイッチや非常停止スイッチなどの他、各種の入力機器や出力機器等の安全機器４が接続されている。なお、安全ＰＬＣ１は、例えばＣＰＵユニット，マスタユニット（通信ユニット），Ｉ／Ｏユニットなどの複数のユニットを連結して構成するものが用いられる。この場合に、安全ネットワーク３に対しては、マスタユニットが接続される。
更に、モニタリングツール（パソコンなど）５が、安全ＰＬＣ１のＣＰＵユニットやマスタユニットに接続可能となっている。このモニタリングツール５は、後述するように安全ＰＬＣ１を介して安全スレーブ２、ひいてはそれに接続された安全機器４についての情報を収集し、管理する。
この安全ネットワークシステムを構成する各種装置は、全て安全機能（フェイルセーフ）が組み込まれたものを用いている。この安全機能自体は、従来公知であるので、その詳細な説明を省略し、安全機能のうち、本発明の要部となる情報の送受について説明する。
ここで、安全スレーブ２は、複数の端子台２ａを備えており、この端子台２ａに各種の安全機器４を接続する。一方、安全スレーブ２の内部構造は、図２に示すようになっている。同図に示すように、安全ネットワーク３に接続し、安全ＰＬＣ１（マスタ）との間でデータの送受を行う通信部２１と、安全スレーブ２に接続された安全機器４との間でデータの送受を行うための入出力回路２２と、システムＲＯＭ２４に格納されたプログラムを読み出し、所定の処理を実行するＭＰＵ２３を備えている。ＭＰＵ２３は、通信部２１を介して受信した自己宛ての要求に従い、入出力回路２２を介して安全機器４から取得した情報（安全情報等）を、通信部２１，安全ネットワーク３を経由して安全ＰＬＣ１（マスタ）に返す処理を行う。
さらに、ＭＰＵ２３は、自己診断機能や、安全機器４の動作状態（通電時間，ＯＮ／ＯＦＦ回数など）の監視機能を備え、各機能を稼働させて得られた診断結果や動作状態などの機器情報を機器情報記憶部２５に格納する処理も実行する。そして、この機器情報記憶部２５に格納された非安全情報（機器情報）も、ＰＬＣ１からの要求に従い返送することにより、安全ＰＬＣ１に機器情報を伝達するようになっている。なお、この機器情報記憶部２５は、例えばＥＥＰＲＯＭにより構成することができる。
更にまた、機器情報記憶部２５に格納する情報としては、上記した安全機器４の動作状態等に限らず、接続された安全機器４の種別，型式名称，メーカー名などの個別情報もある。
そして、機器情報記憶部２５のデータ構造としては、例えば図３に示すようになる。ここで、入力１，２，３，…とは、接点（端子台２ａ）の番号である。そして、図に示す登録する各項目のうち、機種種別，メーカー名，型式，寿命設定は、予め登録する。具体的には、例えば安全ＰＬＣ１や安全ネットワーク３に接続したツールを用い、安全ネットワーク３を介して安全スレーブ２に必要な情報を送ったり、安全スレーブ２に直接接続されたツールから情報を送り、安全スレーブ２のＭＰＵ２３が、通信部２１を介して係る情報を取得するとともに、接点番号と関連付けて機器情報記憶部２５に登録する。ここで寿命設定は、例えば寿命となる通電時間や、動作回数や、それらの値から所定の演算式により求められる値などである。
また、状態，動作回数，通電時間，自己診断情報，通知フラグなどは、実際のシステム稼働中にＭＰＵ２３が収集し、記録する。ここで、状態は、安全機器４が動作している（ＯＮ状態）か否か（ＯＦＦ情報）を識別する情報であり、動作回数は、安全機器４の接点のＯＮ／ＯＦＦ回数を示す情報であり、通電時間は、安全機器４に通電していた積算時間である。更に自己診断情報は、安全スレーブ２が持つ自己診断機能を実施し、接続された安全機器に対する診断を行うことにより得られた診断結果であったり、安全機器４自体に自己診断機能を備えている場合には、その安全機器４から送られてきた診断結果である。更に、寿命結果は、寿命がきたか否か（正常）を格納する。なお、寿命が来たとは、実際に寿命を過ぎた場合はもちろんのこと、寿命に近づいた場合としても良い。更に安全スレーブ２には、表示部２６が設けられ、機器情報記憶部２５に格納された機器の情報を表示可能としている。
上記した処理を実行する具体的なＭＰＵ２３の機能は、図４，図５に示すフローチャートのようになる。すなわち、まず初期登録をする（ＳＴ１）。この初期登録は、ツールから与えられる安全機器についての個別情報を取得し、接点番号と関連付けて機器情報記憶部２５に登録する処理を行う。
次いで、実際の制御が開始されると、通常の安全機能処理（ＳＴ２），非安全情報の確認・収集処理（ＳＴ３）並びに情報更新処理（ＳＴ４）を実行する。そして、ネットワーク上位からの要求、つまり、安全ＰＬＣ１からの要求の有無を判断する（ＳＴ５）。すなわち、良く知られているように、マスタ−スレーブ方式であるので、マスタである安全ＰＬＣ１は、１回の通信サイクルで、安全ネットワーク３に接続された各安全スレーブ２に対し、順次要求を発し、その要求を発した安全スレーブからの応答を受信することによりデータの送受を行うようになっている。従って、自己宛ての要求があった場合（ステップ５でＹｅｓ）には、要求に応じた情報を安全ＰＬＣに対して送信する（ＳＴ６）。そして、その送信後、或いは自己宛ての要求がない場合には上記ステップ２に戻る。以後上記処理を繰り返し実行する。
そして、安全機能処理（ＳＴ２），非安全情報の確認・収集処理（ＳＴ３）並びに情報更新処理（ＳＴ４）のより具体的な処理手順は、図５に示すようになっている。同図に示すように、ＭＰＵ２３は、自己診断並びに安全入力監視を行う（ＳＴ１０）。すなわち、自己診断は、接続された安全機器４に異常が発生していないかの検査を行うもので、この処理自体は従来公知のものである。また、安全入力監視は、接続された安全機器４からの入力を監視するものである。そして、異常或いは入力があった場合には、どの安全機器４についての情報かも特定する。
次いで、ステップ１０による自己診断・安全入力監視を行った結果が、異常検出や安全入力がＯＦＦ（安全でない・危険）であったか否かを判断する（ＳＴ１１）。そして、異常等が検出された場合には、安全停止処理をする（ＳＴ１２）。つまり、フェイルセーフ機能が働き、動作を停止する。また、その異常状態を機器情報記憶部２５の該当する接点番号における自己診断結果やオンオフ情報の欄に格納する。また、この診断結果等は、安全ＰＬＣ１からの安全情報の要求に対応し、安全応答として送信する。そして、自己診断情報（異常が発生した安全機器やその内容等）を表示部２６に出力表示する。このステップ１０からステップ１３までの処理が、ステップ２の安全機能処理である。
一方、ステップ１１の分岐判断でＮｏ、つまり安全状態の場合には、通電時間を更新する（ＳＴ１４）。つまり、例えば、前回の更新処理から現在までの時間をタイマで計測し（安全機器４が停止中（通電なし）は計時せずに一時停止する）、前回の更新処理した際の通電時間に上記計測した更新処理から現在までの通電時間を加算した値を新たな通電時間とし、その通電時間を、機器情報記憶部２５に格納する。
また、安全機器４の入力状態がＯＦＦ（前回）からＯＮ（今回）に変わったか否かを判断する（ＳＴ１５）。つまり、前回ＯＦＦの場合には、ステップ１２の処理を経て機器情報記憶部２５のＯＮ／ＯＦＦ情報の欄はＯＦＦになっている。従って、係る該当する接点番号のＯＮ／ＯＦＦ情報がＯＦＦの場合には、この分岐判断はＹｅｓとなる。そこで、ステップ１６に進み、動作カウントを１インクリメントする（ＳＴ１６）。この動作カウントが、機器情報記憶部２５の動作回数の欄に登録されるとともに、機器情報記憶部２５の状態の欄をＯＮにする。これにより、１回動作カウントがインクリメントされると、状態はＯＮとなるので、その次のサイクルでステップ１５の分岐判断を実行した場合（途中で安全入力ＯＦＦにならない場合）には、Ｎｏとなり、動作カウントはされない。また、既にＯＮ状態と登録されているので、再度ＯＮ状態と書き込まなくても問題はない。
そして、上記した動作カウントを経て、或いは、入力状態に変化なし（ステップ１５でＮｏ）の場合は、ステップ１７に進み、動作カウント数や通電時間が寿命警告が必要な値になったか否かを判断する。必要な値（閾値）は、機器情報記憶部２５の寿命設定の欄などに安全機器毎に設定されているので、係る必要な値と、現在の動作回数や通電時間を比較し、必要な値以上となっているか否かを判断する。
そして、寿命警告の必要な値に達していなけばステップ１０に戻る。また、寿命傾向が必要と判断した場合には、ステップ１８に進み、機器情報記憶部２５の寿命がきた安全機器についての機器情報記憶部２５の寿命結果の欄を正常から異常に更新する。この結果も、安全ＰＬＣからの要求に従って送られる。なお、上記したステップ１４からステップ１８までの処理が、非安全情報の確認・収集処理（ＳＴ３）並びに情報更新処理（ＳＴ４）である。
さらに、図４のステップ１における初期登録処理のより具体的な処理手順は、以下のようになる。すなわち、図６に示すように、スレーブ２に対し、安全ネットワーク３を介して接続されたコンフィグレーションツール３１を用いて初期登録を行う。つまり、コンフィグレーションツール３１は、機器データベース３２ａと、機器関連情報データベース３２ｂを備えている。これらのデータベース３２ａ，３２ｂは、物理的には１つのメモリにより構成されていてもよいし、別のメモリにより構成されていてもよい。もちろん、このデータベースは、コンフィグレーションツール３１の内部，外部記憶装置により実現されることもできるし、安全ネットワーク３上に設置された独立した記憶装置から構成されてもよい。
機器データベース３２ａは、安全スレーブ２その他のネットワークに接続されるネットワーク機器及び入出力機器を定義する情報並びにそれら各機器がサポートしている全ての情報が格納されている。そして、係る情報の項目としては、機器名，ベンダー名，形式名，設定可能な個別パラメータ，接続可能な入出力機器情報，寿命情報などがある。
また、機器関連情報データベース３２ｂは、スレーブ等のネットワーク機器と、それに接続された入出力機器の関連件付け情報や設定情報が格納されている。係る情報の項目としては、Ｉ／Ｏの割付情報や個別設定情報などがある。そして、そのデータ構造は、例えば図７に示すように、ネットワーク機器であるスレーブ（ノード番号＃００）についての情報や、そのスレーブ（ノード番号＃００）に接続された入出力機器の情報が順次格納される。
そして、ユーザは、コンフィグレーションツール６を用いて安全ネットワーク３に接続された安全スレーブ等に対して初期登録を行う場合、登録するスレーブに関する情報をデータベース３２ａ，３２ｂから収集し、収集した情報をコンフィグレーション情報として該当する安全スレーブに対して安全ネットワーク３を経由して送信する。そこで、各安全スレーブ２は、図８に示すフローチャートのように、コンフィグレーション情報の受信を待つ（ＳＴ２１）。そして、コンフィグレーション情報を受信したならば、自己の機器情報記憶部２５にその受信したコンフィグレーション情報を登録する（ＳＴ２２）。係る登録を完了したならば、諸登録を終了する（ＳＴ２３）。この登録完了により、機器情報記憶部２５は、例えば図９に示すようなデータ構造として保存される。つまり、スレーブ自身の情報（Ｍ番地以降に登録）と、自己に接続された入出力機器に関する情報（Ｎ番地以降に登録）を保有する。また、上記したステップ２１から２３までの処理が、図４におけるステップ１の初期登録処理に対応する。
また、この初期登録処理で登録するスレーブや、そのスレーブに接続された各入出力機器の情報としては、図３に示したもの以外に、スレーブの各Ｉ／Ｏ端子毎に持たせたい情報として、以下に示す各種のものがある。例えば、まず、情報の種類としては、端子のIDを示す情報がある。これは、端子Ｎｏ．，端子属性（入力、出力、ＡＣ、ＤＣ、半導体、接点など），ねじ径，信号名などがある。また、各Ｉ／Ｏ端子に接続された機器のIDを示す情報もある。具体的には、機器名，製造者名，形式，製造番号，アドレス，サブアドレス等がある。さらに、コメントとして登録している情報として、例えば、配線ケーブルの径，配線ケーブルの色，機器の制御エリア，機器の制御対象，制御対象の持つ危険の大きさなどがある。また、動作の条件として設定している情報として、例えば、閾値（通電時間、開閉回数、漏れ電流、光量など）がある。さらに、カウントできる数値情報としては、機器のＯＮ／ＯＦＦ回数，機器の通電時間，機器の使用頻度などがある。また、経時変化する数値情報として、例えば、機器の漏れ電流，機器の光量，機械の応答時間，機器の復帰電圧などがある。現在のステータス情報として、ＯＮまたはＯＦＦ，アナログ値，自己診断（短絡、断線、故障など）の結果などがある。
本実施の形態によれば、安全ＰＬＣ１は、非安全情報（機器情報４）の要求をすることにより、安全スレーブ２の機器情報記憶部２５に格納された機器情報を収集できるので、その収集した情報をモニタリングツール５に出力表示することができる。従って、遠隔地にいても、接続された安全機器の個別情報（型式・仕様）及び状態をモニタすることができ、異常停止要因を明確にできる。すなわち、故障した安全機器を現場に行くことなく知ることができるので、その故障した部品を持って現場に行くことにより、故障した安全機器を交換するなどの復旧処理を迅速に行うことができる。また、寿命情報の通知により、機器寿命による故障などを未然に防ぐことができる。
さらにまた、ネットワーク情報（通信エラー時のリトライ回数、入出力応答時間など）の通知により、ネットワーク環境の改善ポイントの明確化や応答時間（安全対応システムでは安全停止時間）の最適化を図ることができる。つまり、異常・故障を頻繁に生じる安全機器がある場合には、何か問題があると予測できるので、使用する機器自体を変更するなどシステムの変更を図ることができる。
また、特に安全スレーブにおいては、従来はモニタリング情報としては使用されていなかった自己診断機能を活用することにより、停止時における安全入力ＯＦＦ動作による停止，入出力回路故障による停止，マスタ−スレーブ間通信の異常による停止の要因を個別に把握・通知できるので好ましい。
上記した実施の形態では、安全ネットワークシステムについて適用した例を示したが、係る安全機能のない通常のネットワークシステムについても、もちろん適用することができる。
また、１つのスレーブに接続される機器は、１個の場合でも複数個の場合でも良い。但し、上記した実施の形態のように複数個あり、各接点に接続された機器の情報をそれぞれ区別して知ることができるような場合に本発明の効果はより顕著に現れる。すなわち、スレーブに異常があったか否か、さらには、スレーブのどの接点に異常があったかを検知できたとしても、機器の情報が不明の場合には結局現場に行って確認しないとどの機器がどういう状態にあるかがわからなかったが、複数ある場合でも各機器の状態をネットワークを介して取得することができる。
さらにまた、上記した実施の形態で説明したスレーブは、マスタユニットとの間でＩ／Ｏ情報を送受し、そのマスタユニットを経由してコントローラ（ＰＬＣ）と係るＩ／Ｏ情報の送受を行ってシステムの制御を行う例を示し、マスタユニットとスレーブとの間は、マスタからの要求に対して所望のスレーブがレスポンスを返すと行ったマスタースレーブ方式を説明した。しかし、本発明で言うスレーブは、マスタ−スレーブ間通信を行うものに限られない。つまり、スレーブとは称するものの、通信方式は任意のものを利用できる。その点では、厳密に言うと一般的に定義されているスレーブとは異なる概念を含むものであると言える。つまり、本発明で言う所のスレーブは、制御に必要なＩ／Ｏ情報をコントローラと送受する機能が有れば、実際に送受信する際の通信プロトコルは任意である。特に本発明で送信対象とする非Ｉ／Ｏ情報の送信先は、マスタユニットやコントローラに限ることはなく、図１０に示すように、ネットワークに接続されたコンフィグレータ（コンフィグレーションツール）３１や、モニタリング装置３３や他のスレーブなど、各種のノードとすることができる。そして、通信方式も、送信相手に応じて適宜選択できる。もちろん、送信するためのトリガも、外部からの要求（外部トリガ）に応じて行うものに限ることはなく、内部トリガ（内部のタイマ，一定の条件に合致したときに発生するイベントなど）に基づいて送信してもよい。
ここで、「内部トリガ」とは、スレーブ自身の所定の処理実行の結果に基づくもので、スレーブ内部で生成されるものである。そして、内部トリガの一例を示すと、以下のものがある。すなわち、スレーブで取得した入出力機器の状態情報がしきい値に達したり、しきい値を越えたかどうかを判断すると、その判断結果が生じる。その判断結果をトリガ信号として利用するものがある。また、スレーブの電源を入れて初期処理をする場合、その初期処理のなかで不揮発性メモリに記憶した情報を回線に出す処理をしたり、初期処理のなかでトリガを生成することなどもある。さらに、スレーブ内で時計を持たせておき、その時計により所定時間経過のたびに周期的にトリガ信号を生成したり、所定時刻でトリガ信号を生成するものもある。また、マスタとの通信トラフィックの状態に基づき、通信処理に余裕があるときにトリガ信号を生成したり、電圧異常などの異常になったときにトリガ信号を生成するものなどがある。
一方、「外部トリガ」とは、ネットワークを介してスレーブが受けたコマンドに基づくもので、スレーブの外で生成されるものである。そして、外部トリガの一例を示すと、マスタからスレーブへの情報要求コマンド，モニタリング装置からスレーブへの情報要求コマンド，コンフィグレータからの情報要求コマンド，ツール発信で、ＰＬＣ経由やマスタ経由で送られてくるコマンドなどがある。
産業上の利用可能性
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。すなわち、以上のように、この発明では、機器情報記憶手段をスレーブに設け、スレーブに接続された機器の情報を記憶保持したため、その記憶保持したスレーブに接続された各機器についての情報をネットワークを介してコントローラやツールが収集することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るネットワークシステムの一実施の形態を示す図である。
図２は、本発明に係るスレーブの一実施の形態を示す図である。
図３は、機器情報記憶部のデータ構造を示す図である。
図４は、ＭＰＵの機能を示すフローチャートである。
図５は、ＭＰＵの機能を示すフローチャートである。
図６は、スレーブに対する初期登録を行うためのシステム構成の一例を示す図である。
図７は、データベースの内部データ構造の一例を示す図である。
図８は、初期登録処理の具体的な処理機能を示すフローチャートである。
図９は、機器情報記憶部２５に格納されたデータ構造の一例を示す図である。
図１０は、本発明に係るネットワークシステムの他の実施の形態を示す図である。
Claims (9)
- ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラが接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブであって、
自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する情報収集手段と、
前記情報収集手段で収集した前記機器の個別情報および状態情報を記憶する機器情報記憶手段と、
プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する手段と、を備えたスレーブ。 - ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラおよびモニタリング装置が接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブであって、
自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する情報収集手段と、
前記情報収集手段で収集した前記機器の個別情報および状態情報を記憶する機器情報記憶手段と、
前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラまたはモニタリング装置に対して出力する手段と、
を備えたスレーブ。 - 前記情報収集手段は、当該スレーブの動作開始前に先立って予め前記機器を特定する個別情報を取得する機能と、稼動中に前記機器を監視することにより状態情報を取得する機能と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のスレーブ。
- ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、請求項１に記載のスレーブと、がネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムであって、
プログラマブルコントローラは、
スレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する手段と、スレーブから出力された機器の個別情報または機器の状態情報を受信する手段と、を備え、ネットワークを介してスレーブから機器の個別情報または機器の状態情報を収集する
ことを特徴とするネットワークシステム。 - ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、モニタリング装置と、請求項２に記載のスレーブと、がネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムであって、
スレーブの出力手段は、伝送フレームにて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方をネットワークに対して出力するものであって、
プログラマブルコントローラは、スレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する手段と、スレーブから出力された伝送フレーム中の機器の個別情報または機器の状態情報を受信する手段と、を備え、
モニタリング手段は、ネットワーク上を伝送されるフレームを監視し、スレーブの伝送フレームを受信することによりスレーブに接続された機器の個別情報または機器の状態情報を収集する手段を備えた
ことを特徴とするネットワークシステム。 - ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラが接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブの処理方法であって、
自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理、
前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理、
プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、前記ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する処理、
を実行するスレーブの処理方法。 - ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラおよびモニタリング装置が接続されたネットワークに接続可能で、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブの処理方法であって、
自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理、
前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理、
前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラまたはモニタリング装置に対して出力する処理、
を実行するスレーブの処理方法。 - ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、機器を接続し、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求があった場合にその要求に応じた情報を送信するスレーブとがネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムにおける機器情報収集方法であって、
前記スレーブは、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理と、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理と、を行ない、
プログラマブルコントローラは、ネットワークを介してスレーブに対して、スレーブに接続された機器を特定する個別情報または機器の状態を示す状態情報を要求する処理を行ない、
スレーブは、プログラマブルコントローラから自己宛ての要求に応じて、前記機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラに対して出力する処理を行ない、
プログラマブルコントローラは、スレーブから出力された機器の個別情報または機器の状態情報を受信し、その機器個別情報または機器状態情報を収集する処理を行なう
ことを特徴とする機器情報収集方法。 - ファクトリオートメーションで用いられるプログラマブルコントローラと、モニタリング装置と、機器を接続したスレーブとがネットワークを介して接続されて構築されるネットワークシステムにおける機器情報収集方法であって、
前記プログラマブルコントローラは、前記スレーブとの間で、伝送フレームにて、Ｉ／Ｏ情報の情報を送受信する制御処理を行ない、
前記スレーブは、自己に接続された機器について、機器を特定する個別情報と、機器の状態を示す状態情報とを収集する収集処理と、前記収集処理を実行して得られた前記機器の個別情報および状態情報を機器情報記憶手段に記憶する処理と、その機器情報記憶手段に記憶された個別情報または状態情報の少なくとも一方を伝送フレームにて前記ネットワークを介して出力する処理と、を実行する処理を行ない、
モニタリング手段は、ネットワーク上を伝送されるフレームを監視し、スレーブの伝送フレームを受信することによりスレーブに接続された機器個別情報と機器状態情報を取得する処理を行なう
ことを特徴とする機器情報収集方法。
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