JP5382329B2 - Communication control device and communication control method - Google Patents
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本発明は、ネットワークからパケットを受信し、データを受信データとして、データ処理手段でデータ処理を行う通信制御装置及び通信制御方法に関し、優先度が高い処理を優先的に行うと共に、処理時間増加の抑制を図る通信制御装置及び通信制御方法に関するものである。 The present invention relates to a communication control apparatus and a communication control method for receiving a packet from a network and performing data processing by data processing means using the data as received data. The present invention preferentially performs high priority processing and increases processing time. The present invention relates to a communication control device and a communication control method for achieving suppression.
工業用途における通信としては、例えばプロセス制御における通信がある。プロセス制御は分散型制御システムが行い、分散型制御システムは、石油化学、鉄鋼、紙パルプ、電力等の幅広い分野のプラント運転制御に用いられている。 Communication in industrial applications includes, for example, communication in process control. Process control is performed by a distributed control system, and the distributed control system is used for plant operation control in a wide range of fields such as petrochemical, steel, paper pulp, and electric power.
このような装置を、図2を用いて説明する。図2において、複数のフィールドコントロールステーション(以下FCS)1は、ネットワーックLに接続し、図示しないプラントの制御を行う。複数のセーフティコントロールステーション(以下SCS)2は、ネットワークLに接続し、プラントの監視を行い、プラント異常があった場合に、プラントのシャットダウンを行う。複数のヒューマンインターフェースステーション(以下HIS)3は、ネットワークLに接続し、FCS1、SCS2と通信を行い、操作、表示を行う。 Such an apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a plurality of field control stations (hereinafter referred to as FCS) 1 is connected to a network L and controls a plant (not shown). A plurality of safety control stations (hereinafter referred to as SCS) 2 are connected to the network L, monitor the plant, and shut down the plant when there is a plant abnormality. A plurality of human interface stations (hereinafter referred to as HIS) 3 are connected to the network L, communicate with FCS 1 and SCS 2, and operate and display.
次に、SCS2の具体的構成を図3に示し、説明する。なお、FCS1、HIS3も、SCS2と同様な通信構成をとっている。 Next, a specific configuration of the SCS 2 will be described with reference to FIG. FCS1 and HIS3 have the same communication configuration as SCS2.
図3において、ネットワークインターフェース21は、OSI(Open Systems Interconnection)階層モデルの物理層機能を持ち、ネットワークLに接続し、ヘッダとデータとからなるパケットの送受信を行う。受信処理手段22は、OSI階層モデルのデータリンク層、ネットワーク層、トランスポート層の機能を持ち、ネットワークインターフェース21からパケットを受け取り、宛先、つまり、自身宛であることやデータの正当性確認等を行い、宛先等のヘッダを除去し、パケットのデータを受信データとして出力する。受信キュー手段23は、受信処理手段22からの受信データを受信順に蓄積し、受信順に出力する。データ処理手段24は、受信キュー手段23から受信データを受け取り、受信データの内容に従いデータ処理を行うと共に、データ処理を行い、送信データを出力する。送信キュー手段25は、データ処理手段24の送信データを送信順に蓄積し、送信順に出力する。送信処理手段26は、受信処理手段22と同様に、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層の機能を持ち、送信キュー手段25の送信データをパケットのデータとして、宛先等のヘッダを付加して、パケットを作成し、ネットワークインターフェース21に渡す。
In FIG. 3, the
このような装置の動作を以下に説明する。FCS1、HIS3が、ネットワークLを介して、SCS2に対してデータ参照を依頼するパケットを送信する。つまり、パケットのデータ部分が、データ参照依頼となっている。このパケットが、ネットワークLを介して、SCS2のネットワークインターフェース21で受信され、ネットワークインターフェース21がパケットを受信処理手段22に渡す。受信処理手段22は、パケットのヘッダ内の宛先が自身宛であることやパケットのデータの正当性確認等を行い、宛先等のヘッダを除去し、受信データを受信キュー手段23に出力する。受信キュー手段23は、先に入力した受信データを先にデータ処理手段24に出力し、データ処理手段24はデータ処理、つまり、データ参照依頼なので、該当するデータ、プラントの状態を示すデータを送信データとして、送信キュー手段25に出力する。送信キュー手段25は、先に入力した送信データを先に送信処理手段26に出力する。送信処理手段26が、送信データに宛先等のヘッダを付加して、パケットを作成し、ネットワークインターフェース21に出力し、ネットワークLを介して、FCS1、HIS3に送信する。
The operation of such an apparatus will be described below. The FCS 1 and the HIS 3 transmit a packet requesting data reference to the SCS 2 via the network L. In other words, the data portion of the packet is a data reference request. This packet is received by the
また、SCS2が、ネットワークLを介して、別のSCS2に対して、セーフティ通信のパケットを送信する。つまり、パケットのデータがセーフティ通信となっている。このセーフティ通信のパケットは、プラントの安全制御機能を実現する通信で、パケットが一定時間以内に正しく到達しなかった場合、SCS2はプラントの安全を守るために、プラントのシャットダウン動作を行う。SCS2間のパケットも、ネットワークインターフェース21、受信処理手段22を介して、受信キュー手段23に入力される。このため、受信キュー手段23には、データ参照通信のパケットとセーフティ通信のパケットが混在して格納され、先入れ先出しにより処理される。セーフティ通信は、プラントの安全を守るためのものなので、データ参照通信と比較して、優先度が高いにも関わらず、データ参照通信と同等に扱われてしまった。このため、優先度の高いデータ処理が遅れたり、受信キュー手段23の蓄積限界を超えて、優先度が高い受信データが破棄されてしまう場合が発生してしまう。
Further, the SCS 2 transmits a safety communication packet to another SCS 2 via the network L. That is, the packet data is safety communication. This safety communication packet is a communication that realizes a plant safety control function. If the packet does not arrive correctly within a certain time, the SCS 2 performs a shutdown operation of the plant in order to protect the safety of the plant. Packets between the SCSs 2 are also input to the
そこで、下記特許文献1に示されるように、受信キュー手段や送信キュー手段を優先度ごとに設けて、優先度が高い受信データを優先的に処理することが考えられる。このような装置を図4に示し説明する。ここで、図3と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。 Therefore, as shown in Patent Document 1 below, it is conceivable that reception queue means and transmission queue means are provided for each priority level so that received data with a high priority is preferentially processed. Such an apparatus is shown and described in FIG. Here, the same components as those in FIG.
図4において、受信処理手段220は、受信処理手段22の代わりに設けられ、OSI階層モデルのデータリンク層、ネットワーク層、トランスポート層の機能を持つ。受信処理手段220は、ネットワークインターフェース21からパケットを受け取り、宛先、つまり、自身宛であることやデータの正当性確認等を行い、宛先等のヘッダを除去し、ヘッダに新たに加えられた優先度情報に基づいて、高優先、低優先に振り分けて出力する。受信キュー手段231は、受信処理手段220からの高優先の受信データを受信順に蓄積し、受信順に出力する。受信キュー手段232は、受信処理手段220からの低優先の受信データを受信順に蓄積し、受信順に出力する。データ処理手段240は、受信キュー手段231から受信データを優先的にデータ処理し、受信キュー手段231からのデータがなくなったとき、受信キュー手段232の受信データをデータ処理する。また、データ処理手段240は、データ処理を行い、優先度により振り分けて送信データを出力する。送信キュー手段251は、データ処理手段240の高優先の送信データを送信順に蓄積し、送信順に出力する。送信キュー手段252は、データ処理手段240の低優先の送信データを送信順に蓄積し、送信順に出力する。送信処理手段260は、送信処理手段26の代わりに設けられ、OSI階層モデルのデータリンク層、ネットワーク層、トランスポート層の機能を持つ。送信処理手段260は、送信キュー手段251からの送信データを優先的に宛先等のヘッダを付加して、パケットを作成し、ネットワークインターフェース21に渡し、送信キュー手段251の送信データがなくなったとき、送信キュー手段252からの送信データにヘッダを付加して、パケットを作成し、ネットワークインターフェース21に渡す。
In FIG. 4, the reception processing means 220 is provided in place of the reception processing means 22 and has functions of the data link layer, network layer, and transport layer of the OSI hierarchical model. The
このような装置の動作を以下に説明する。FCS1、HIS3は、ネットワークLを介して、SCS2に対して、ヘッダに低優先度の情報が付加され、データ参照通信のパケットを送信する。このパケットが、ネットワークLを介して、SCS2のネットワークインターフェース21で受信され、ネットワークインターフェース21がパケットを受信処理手段220に渡す。受信処理手段220は、パケットのヘッダ内の宛先が自身宛であることやパケットのデータの正当性確認等を行い、ヘッダの低優先度情報により、ヘッダを除去後、受信データを受信キュー手段232に出力する。一方、別のSCS2から、ヘッダに高優先度情報を付加され、セーフティ通信のパケットを、ネットワークLを介して、ネットワークインターフェース21で受信され、ネットワークインターフェース21がパケットを受信処理手段220に渡す。受信処理手段220は、パケットのヘッダ内の宛先やデータの正当性の確認等を行い、ヘッダの高優先度情報により、ヘッダを除去後、受信データを受信キュー手段231に出力する。データ処理手段240は、受信キュー手段231から先に入力した受信データを先に入力し、データ処理、つまり、プラントの安全制御を行う。そして、受信キュー手段231の受信データがない場合、データ処理手段240は、受信キュー手段232の受信データを受信順に入力し、データ処理を行う。
The operation of such an apparatus will be described below. The FCS 1 and the HIS 3 transmit a data reference communication packet with low priority information added to the header to the SCS 2 via the network L. This packet is received by the
一方、データ処理手段240は、送信データが高優先度のデータならば、送信キュー手段251に出力し、低優先度のデータならば、送信キュー手段252に出力する。送信データ処理手段260が、送信キュー手段251の送信データに高優先度情報を付加したヘッダを付加して、パケットを作成し、ネットワークインターフェース21に出力し、ネットワークLを介して、別のSCS2に送信する。そして、送信キュー手段252の送信データがない場合、送信データ処理手段260は、送信キュー手段252の送信データに低優先度情報を付加したヘッダを付加して、パケットを作成し、ネットワークインターフェース21に出力し、ネットワークLを介して、FCS1、HIS3に送信する。
On the other hand, the data processing means 240 outputs to the transmission queue means 251 if the transmission data is high priority data, and outputs it to the transmission queue means 252 if the transmission data is low priority data. The transmission
しかし、図4に示す装置では、データ処理手段240が送信キュー手段251,252に振り分けて送信データを格納し、送信処理手段260が優先度情報を付加しなければならず、処理時間を要してしまう。
However, in the apparatus shown in FIG. 4, the
そこで、本発明の目的は、優先度が高い処理を優先的に行うと共に、処理時間増加の抑制を図る通信装置及び通信方法を実現することにある。 Therefore, an object of the present invention is to realize a communication device and a communication method that preferentially perform processing with high priority and suppress increase in processing time.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
プロセス制御を行う制御システムに用いられ、ネットワークからパケットを受信し、データを受信データとして、データ処理手段でデータ処理を行う通信制御装置において、
前記ネットワークに接続し、前記パケットの送受信を行うネットワークインターフェースと、
このネットワークインターフェースからパケットを受け取り、ヘッダを除去し、前記受信データとする受信処理手段と、
この受信処理手段からの受信データを受信順に蓄積し、受信順に出力する第1の受信キュー手段と、
前記受信データの優先度が低い受信データを受信順に蓄積し、前記データ処理手段に受信順に出力する第2の受信キュー手段と、
前記第1の受信キュー手段の受信データの内容により優先度を判断し、一定時間以内に正しく到達しなかった場合に、プラントのシャットダウン動作が行われるセーフティ通信の受信データを前記データ処理手段に出力すると共に、データ参照を依頼するデータ参照通信の受信データを前記第2の受信キュー手段に受信順に出力する判断手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明であって、
前記データ処理手段から送信データを送信順に蓄積し、送信順に出力する送信キュー手段と、
この送信キュー手段の送信データにヘッダを付加してパケットを作成し、前記ネットワークインターフェースへ渡す送信処理手段と
を有することを特徴とするものである。
請求項3記載の発明は、
プロセス制御を行う制御システムに用いられ、ネットワークからパケットを受信し、データを受信データとして、データ処理手段でデータ処理を行う通信制御方法において、
前記ネットワークに接続するネットワークインターフェースが前記パケットの送受信を行うステップと、
前記ネットワークインターフェースからパケットを受信処理手段が受け取り、ヘッダを除去し、前記受信データとするステップと、
前記受信処理手段からの前記受信データを受信順に第1の受信キュー手段が蓄積するステップと、
前記第1の受信キュー手段の受信データの内容により優先度を判断し、一定時間以内に正しく到達しなかった場合に、プラントのシャットダウン動作が行われるセーフティ通信の受信データを前記データ処理手段に受信順に出力すると共に、データ参照を依頼するデータ参照通信の受信データを第2の受信キュー手段に受信順に蓄積し、第1の受信キュー手段に受信データがないとき、前記データ処理手段が第2の受信キュー手段の受信データを受信順にデータ処理を行うステップと
を備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In a communication control apparatus that is used in a control system that performs process control, receives a packet from a network, performs data processing by data processing means, using the data as received data,
A network interface for connecting to the network and transmitting and receiving the packets;
A reception processing means for receiving a packet from the network interface, removing a header, and obtaining the received data;
First reception queue means for accumulating received data from the reception processing means in the order of reception and outputting in the order of reception;
Second reception queue means for accumulating reception data having a low priority of the reception data in the order of reception and outputting to the data processing means in the order of reception;
The priority is determined based on the content of the received data of the first reception queue means, and if the data does not arrive correctly within a certain time, the received data of safety communication in which a plant shutdown operation is performed is output to the data processing means And determining means for outputting the received data of the data reference communication requesting data reference to the second reception queue means in the order of reception;
It is characterized by comprising.
According to a second aspect of the invention, an invention of claim 1,
Transmission queue means for accumulating transmission data from the data processing means in the order of transmission and outputting in the order of transmission;
Transmission processing means for adding a header to the transmission data of the transmission queue means to create a packet and passing it to the network interface is provided .
The invention described in claim 3
In a communication control method that is used in a control system that performs process control, receives a packet from a network , uses data as received data, and performs data processing by a data processing unit.
A network interface connected to the network transmits and receives the packet;
Receiving a packet from the network interface, removing a header and making the received data;
A step of storing the reception data from the reception processing means in a reception order in a first reception queue means;
Determines the priority depending on the contents of the received data of the first receive queue means, if not reached correctly within a predetermined time, receiving the reception data of the safety communication plant shutdown operation is performed in the data processing means The received data of the data reference communication requesting data reference is stored in the second reception queue means in the order of reception, and when there is no received data in the first reception queue means, the data processing means And a step of processing data received in the reception queue means in the order of reception.
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項1または2によれば、判断手段が、第1の受信キュー手段の受信データの内容により優先度を判断し、優先度が高い、つまり、セーフティ通信の受信データをデータ処理手段に出力し、優先度が低い、つまり、データ参照通信の受信データを第2の受信キュー手段に受信順に格納するので、優先度が高い処理を優先的に行うと共に、処理時間増加を抑制できる。
The present invention has the following effects.
According to claim 1 or 2 , the determining means determines the priority based on the content of the received data of the first reception queue means, and the priority is high , that is, the safety communication received data is output to the data processing means. Since the priority is low , that is, the received data of the data reference communication is stored in the second reception queue means in the order of reception, it is possible to preferentially perform the processing with high priority and suppress an increase in processing time.
請求項3によれば、第1の受信キュー手段の受信データの内容により優先度を判断し、優先度が高い、つまり、セーフティ通信の受信データをデータ処理手段に出力し、優先度が低い、つまり、データ参照通信の受信データを第2の受信キュー手段に受信順に格納するので、優先度が高い処理を優先的に行うと共に、処理時間増加を抑制できる。
According to claim 3 , the priority is determined based on the content of the reception data of the first reception queue means, the priority is high , that is, the safety communication reception data is output to the data processing means, and the priority is low . That is, since the received data of the data reference communication is stored in the second reception queue means in the order of reception, it is possible to preferentially perform processing with high priority and suppress increase in processing time.
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図2,3と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図1において、受信キュー手段27は、受信データの優先度が低い受信データを受信順に蓄積し、受信順に出力する。判断手段28は、受信キュー手段23の受信データの優先度を判断し、優先度が高い受信データを出力すると共に、優先度の低い受信データを受信キュー手段27に受信順に出力する。データ処理手段29は、判断手段28から優先度の高い受信データを受け取り、優先的にデータ処理し、判断手段28からのデータがないとき、受信キュー手段27の受信データを受信順に処理する。また、データ処理手段29は、データ処理を行い、送信データを送信スキュー手段25に出力する。
In FIG. 1, the reception queue means 27 accumulates reception data with low priority of reception data in the order of reception and outputs them in the order of reception. The
このような装置の動作を以下に説明する。FCS1、HIS3は、ネットワークLを介して、SCS2に対して、データ参照通信のパケットを送信する。このパケットが、ネットワークLを介して、SCS2のネットワークインターフェース21で受信され、ネットワークインターフェース21がパケットを受信処理手段22に渡す。受信処理手段22は、パケットのヘッダ内の宛先が自身宛であることやパケットのデータの正当性確認等を行い、受信データを受信キュー手段23に出力する。一方、別のSCS2からセーフティ通信のパケットを、ネットワークLを介して、ネットワークインターフェース21で受信され、ネットワークインターフェース21がセーフティ通信のパケットを受信処理手段22に渡す。受信処理手段22は、パケットのヘッダ内の宛先やデータの正当性確認等を行い、ヘッダを除去後、受信データを受信キュー手段23に出力する。このようにして、受信キュー手段23は受信データを受信順に格納する。
The operation of such an apparatus will be described below. The FCS 1 and the HIS 3 transmit data reference communication packets to the SCS 2 via the network L. This packet is received by the
判断手段28が、受信順に受信キュー手段23の受信データの内容により優先度を判断し、優先度が高い受信データ、つまり、セーフティ通信の受信データの場合、受信データをデータ処理手段29に出力する。そして、判断手段28は、優先度が低い受信データ、つまり、データ参照通信の受信データの場合、受信データを受信キュー手段27に出力する。そして、データ処理手段29が、判断手段28からの受信データをデータ処理し、判断手段28からの受信データがない場合、つまり、受信キュー手段23に受信データがない場合、受信キュー手段27から受信順に受信データを受け取り、データ処理を行う。
The judging means 28 judges the priority based on the contents of the received data in the receiving queue means 23 in the order of reception, and outputs the received data to the data processing means 29 in the case of received data having a high priority, ie, safety communication received data. . Then, the
一方、データ処理手段29は、送信データを送信キュー手段25に出力する。送信キュー手段25は、先に入力した送信データを先に送信処理手段26に出力する。送信処理手段26が、送信データに宛先等のヘッダを付加して、パケットを作成し、ネットワークインターフェース21に出力し、ネットワークLを介して、FCS1、SCS2、HIS3に送信する。
On the other hand, the
このように、判断手段28が、受信キュー手段23の受信データの優先度を判断し、優先度が高い受信データをデータ処理手段29に出力し、優先度が低い受信データを受信キュー手段27に受信順に格納するので、優先度が高い処理を優先的に行うと共に、処理時間増加を抑制できる。
As described above, the
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、受信キュー手段27、判断手段28が直接データ処理手段29に出力する構成を示したが、受信キュー手段27の出力と判断手段28の出力とを切り替えて、データ処理手段29に与える切替手段を設ける構成でもよい。この場合、切替手段は、受信キュー手段23に受信データがないことを判断して、判断手段28から受信キュー手段27に切り替える。
Note that the present invention is not limited to this, and the configuration in which the
また、データ処理手段29が、判断手段28からの受信データがない場合、受信キュー手段27から受信データを受け取る構成を示したが、データ処理手段29は、受信キュー手段23から直接受信データがないことを示すエンプティ信号を受け取り、受信キュー手段27から受信データを受け取る構成にしてもよい。
Further, the
L ネットワーク
2 SCS
21 ネットワークインターフェース
22 受信処理手段
23,27 受信キュー手段
25 送信キュー手段
26 送信処理手段
27 判断手段
28 判断手段
29 データ処理手段
L network 2 SCS
21
Claims (3)
前記ネットワークに接続し、前記パケットの送受信を行うネットワークインターフェースと、
このネットワークインターフェースからパケットを受け取り、ヘッダを除去し、前記受信データとする受信処理手段と、
この受信処理手段からの受信データを受信順に蓄積し、受信順に出力する第1の受信キュー手段と、
前記受信データの優先度が低い受信データを受信順に蓄積し、前記データ処理手段に受信順に出力する第2の受信キュー手段と、
前記第1の受信キュー手段の受信データの内容により優先度を判断し、一定時間以内に正しく到達しなかった場合に、プラントのシャットダウン動作が行われるセーフティ通信の受信データを前記データ処理手段に出力すると共に、データ参照を依頼するデータ参照通信の受信データを前記第2の受信キュー手段に受信順に出力する判断手段と、
を備えたことを特徴とする通信制御装置。 In a communication control apparatus that is used in a control system that performs process control, receives a packet from a network, performs data processing by data processing means, using the data as received data,
A network interface for connecting to the network and transmitting and receiving the packets;
A reception processing means for receiving a packet from the network interface, removing a header, and obtaining the received data;
First reception queue means for accumulating received data from the reception processing means in the order of reception and outputting in the order of reception;
Second reception queue means for accumulating reception data having a low priority of the reception data in the order of reception and outputting to the data processing means in the order of reception;
The priority is determined based on the content of the received data of the first reception queue means, and if the data does not arrive correctly within a certain time, the received data of safety communication in which a plant shutdown operation is performed is output to the data processing means And determining means for outputting the received data of the data reference communication requesting data reference to the second reception queue means in the order of reception;
A communication control apparatus comprising:
この送信キュー手段の送信データにヘッダを付加してパケットを作成し、前記ネットワークインターフェースへ渡す送信処理手段と
を有することを特徴とする請求項1記載の通信制御装置。 Transmission queue means for accumulating transmission data from the data processing means in the order of transmission and outputting in the order of transmission;
The header to the transmission data in the transmission queue means adds to create a packet, the communication control apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a transmission processing means to pass to the network interface.
前記ネットワークに接続するネットワークインターフェースが前記パケットの送受信を行うステップと、
前記ネットワークインターフェースからパケットを受信処理手段が受け取り、ヘッダを除去し、前記受信データとするステップと、
前記受信処理手段からの前記受信データを受信順に第1の受信キュー手段が蓄積するステップと、
前記第1の受信キュー手段の受信データの内容により優先度を判断し、一定時間以内に正しく到達しなかった場合に、プラントのシャットダウン動作が行われるセーフティ通信の受信データを前記データ処理手段に受信順に出力すると共に、データ参照を依頼するデータ参照通信の受信データを第2の受信キュー手段に受信順に蓄積し、第1の受信キュー手段に受信データがないとき、前記データ処理手段が第2の受信キュー手段の受信データを受信順にデータ処理を行うステップと
を備えたことを特徴とする通信制御方法。 In a communication control method that is used in a control system that performs process control, receives a packet from a network , uses data as received data, and performs data processing by a data processing unit.
A network interface connected to the network transmits and receives the packet;
Receiving a packet from the network interface, removing a header and making the received data;
A step of storing the reception data from the reception processing means in a reception order in a first reception queue means;
Determines the priority depending on the contents of the received data of the first receive queue means, if not reached correctly within a predetermined time, receiving the reception data of the safety communication plant shutdown operation is performed in the data processing means The received data of the data reference communication requesting data reference is stored in the second reception queue means in the order of reception, and when there is no received data in the first reception queue means, the data processing means And a step of processing the received data of the reception queue means in the order of reception.
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