JP6257768B2 - ネットワークシステム及び制御装置 - Google Patents

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Description

本出願は、制御系ユニットと第1通信ユニットを含む第1システムと、第1通信ユニットと接続される第2通信ユニットを含み、第1システムのリモート局である第2システムとを含んで構成されるネットワークシステム及び制御装置に関する。
従来、通信ユニットを装着した通信機能を有するプログラマブルコントローラと、複数のスレーブ局とがフィールドバスで接続されたシステムには、出力データがまとめられた転送フレームを通信ユニットからスレーブ局に一括して転送し、スレーブ局から応答フレームを返送させるものがある(例えば、特許文献1参照)。転送フレームには、通信ユニットがメッセージ通信要求の有無を確認したい単数または複数のスレーブ局が指定される。転送フレームにて指定を受けた各スレーブ局は、メッセージ要求の有無を示す応答フレームを返送する。
特開2007−66111号公報
従来の技術では、プログラマブルコントローラからスレーブ局を宛先として送出される指示を、プログラマブルコントローラに接続される通信ユニットが処理するので、通信ユニットの処理負荷が大きいという問題がある。
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、プログラマブルコントローラから外部の装置を宛先とする指示が送られる処理において、プログラマブルコントローラに接続される通信ユニットの処理負荷を軽減することが可能なネットワークシステム及び制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制御系ユニット及び第1通信ユニットを含む第1システムと、第1通信ユニットと通信可能に接続される第2通信ユニット及び専用命令に応じた処理を実行する第3ユニットを含み、第1システムのリモート局である第2システムとを含んで構成されるネットワークシステムにおいて、第1通信ユニットは、専用命令の実行に必要な情報を収集する収集部と、専用命令の実行に必要な情報を記憶する記憶部とを備え、制御系ユニットは、記憶部に記憶されている情報に基づいて、専用命令の実行を要求するための要求データを生成する要求データ生成部と、要求データを埋め込んだ制御伝文を生成し、制御伝文を第3ユニットを宛先として送信する要求用伝文送信部と、専用命令の処理完了を通知するための応答データを第2通信ユニットから受信する受信部とを備え、第2通信ユニットは、制御系ユニットから受信する制御伝文に埋め込まれた要求データが、第3ユニットを宛先とする要求データである場合には、要求データを第3ユニットに送出する解析部と、第3ユニットから受け付ける応答データを埋め込んだ制御伝文を生成し、制御系ユニットに対して送信する応答用伝文送信部とを備え、第3ユニットは、第2通信ユニットから受け付けた要求データに基づいて専用命令の処理を実行して応答データを生成する応答生成部と、応答データを第2通信ユニットに送出する応答送信部とを備えることを特徴とする。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第1通信ユニットを含む第1システムと、前記第1通信ユニットと通信可能に接続される第2通信ユニット及び専用命令に応じた処理を実行する第3ユニットを含み、前記第1システムのリモート局である第2システムとを含んで構成されるネットワークシステムの前記第1システムに搭載される制御装置において、前記専用命令の実行に必要な情報に基づいて、前記専用命令の実行を要求するための要求データを生成する要求データ生成部と、前記要求データを埋め込んだ制御伝文を生成し、当該制御伝文を前記第3ユニットを宛先として送信する要求用伝文送信部と、前記専用命令の処理完了を通知するための応答データを前記第2通信ユニットから受信する受信部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、プログラマブルコントローラから外部の装置を宛先とする指示が送られる処理において、プログラマブルコントローラに接続される通信ユニットの処理負荷を軽減できる。
実施の形態1に係るネットワークシステムの概略構成を示す模式図 実施の形態1に係るネットワークシステムの処理の概要を示す図 実施の形態1に係るネットワークシステムの処理の流れを示す図 実施の形態1に係るネットワークシステムの概略構成の他の例を示す図 実施の形態2に係るマスタ通信ユニットによる処理の流れを示すフローチャート 実施の形態3に係る要求データ生成部の例を示す図 実施の形態1から3に係るネットワークシステムによる処理を実現するハードウェア構成の一例を示す図
実施の形態1.
以下、本発明に係るネットワークシステム及び制御装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
図1は、実施の形態1に係るネットワークシステムの概略構成を示す模式図である。図1に示すように、実施の形態1に係るネットワークシステムは、プログラマブルコントローラ110及びマスタ通信ユニット120を含むシステム100と、マスタ通信ユニット120とネットワーク3を介して通信可能に接続されるリモート通信ユニット210及び専用命令に応じた処理を実行する通信ユニット220を含み、システム100のリモート局であるシステム200とを含んで構成される。システム100は、第1システムの一例であり、マスタ局である。システム200は、第2システムの一例であり、リモート局である。
また、図1に示すように、実施の形態1に係るネットワークシステムにおいて、プログラマブルコントローラ110は、ケーブル4を介して、情報処理装置300と接続される。
システム100に含まれるプログラマブルコントローラ110は、要求データを生成する要求データ生成部111と、制御伝文を生成する要求用制御伝文生成部112と、制御伝文を送信する要求用制御伝文送信部113と、受信した制御伝文を解析する応答用制御伝文受信解析部114とを備える。プログラマブルコントローラ110は、制御系ユニット及び制御装置の一例である。プログラマブルコントローラ110は、システムバス1を介して、マスタ通信ユニット120と接続される。
要求データ生成部111は、システム200に装着された通信ユニット220に対して専用命令が情報処理装置300により実行されると、後述するマスタ通信ユニット120により収集される情報に基づいて、専用命令の実行を要求するための要求データを生成する。要求データ生成部111により生成される要求データには、専用命令の処理を実行するために必要となる定義情報が含まれる。定義情報には、命令実行局が通信ユニット220であることを判別可能とするフラグ、通信ユニット220のネットワーク番号、先頭出力番号の情報が含まれる。
要求用制御伝文生成部112は、PLC(Programmable Logic Controller)間を制御する制御伝文を生成する際に、要求データ生成部111により生成された要求データを埋め込む。要求用制御伝文送信部113は、要求用制御伝文生成部112により生成された制御伝文を、命令実行局である通信ユニット220に対してトランジェント伝送により送信する。要求用制御伝文生成部112及び要求用制御伝文送信部113は、要求用伝文送信部の一例である。
応答用制御伝文受信解析部114は、リモート通信ユニット210から制御伝文を受信すると制御伝文を解析し、制御伝文に埋め込まれた応答データから専用命令の完了フラグを抽出して、情報処理装置300に通知する。応答用制御伝文受信解析部114は、受信部の一例である。
システム100に含まれるマスタ通信ユニット120は、専用命令の実行に必要な情報を収集する情報収集部121と、専用命令に必要な情報を記憶する情報記憶部122を備える。マスタ通信ユニット120は、第1通信ユニットの一例である。情報収集部121は、収集部の一例である。情報記憶部122は、記憶部の一例である。
システム200に含まれるリモート通信ユニット210は、制御伝文を解析する要求用制御伝文解析部211と、制御伝文を生成する応答用制御伝文生成部212と、制御伝文を送信する応答用制御伝文送信部213とを備える。リモート通信ユニット210は、第2通信ユニットの一例である。リモート通信ユニット210は、システムバス2を介して、通信ユニット220と接続される。
要求用制御伝文解析部211は、プログラマブルコントローラ110から制御伝文を受信すると、制御伝文に埋め込まれた要求データに含まれるフラグに基づいて、自局であるシステム200に装着された通信ユニット220に対する要求データである場合には、要求データを通信ユニット220に送出する。要求用制御伝文解析部211は、解析部の一例である。
応答用制御伝文生成部212は、PLC間を制御する制御伝文を生成する際に、通信ユニット220から受け付ける応答データを埋め込む。応答用制御伝文送信部213は、応答用制御伝文生成部212により生成された制御伝文をプログラマブルコントローラ110に対して送信する。応答用制御伝文生成部212及び応答用制御伝文送信部213は、応答用伝文送信部の一例である。
システム200に含まれる通信ユニット220は、要求データを受け付ける要求データ受信部221と、応答データを生成する応答データ生成部222と、応答データを送出する応答データ送信部223とを備える。通信ユニット220は、第3ユニットの一例である。
要求データ受信部221は、要求用制御伝文解析部211から要求データを受け付けると、受け付けた要求データに基づき、専用命令を実行する。応答データ生成部222は、要求データ受信部221により専用命令の処理が完了すると、専用命令の完了を通知するための応答データを生成する。応答データ生成部222により生成される応答データには、専用命令の処理の実行状態を解釈するために必要となる定義情報が含まれる。定義情報には、専用命令の処理が完了したことを示すフラグが含まれる。要求データ受信部221及び応答データ生成部222は、応答生成部の一例である。
応答データ送信部223は、応答データ生成部222により生成された応答データを、応答用制御伝文生成部212に送出する。応答データ送信部223は、応答送信部の一例である。
図2及び図3を用いて、実施の形態1に係るネットワークシステムの処理の流れを説明する。図2は、実施の形態1に係るネットワークシステムの処理の概要を示す図である。図3は、実施の形態1に係るネットワークシステムの処理の流れを示す図である。
前提として、マスタ通信ユニット120は、通信ユニット220から専用命令の実行に必要な情報を予め収集し、情報記憶部122に格納しておく(図2のS1参照)。
プログラマブルコントローラ110は、専用命令の実行に必要な情報の取得要求をマスタ通信ユニット120に送出する(図3のステップS101参照)。マスタ通信ユニット120は、取得要求に対応する情報を読み込んで、プログラマブルコントローラ110に返送する(図3のステップS102参照)。
プログラマブルコントローラ110は、マスタ通信ユニット120から取得した専用命令の実行に必要な情報に基づいて要求データを生成する(図2のS2及び図3のステップS103参照)。プログラマブルコントローラ110は、制御伝文の中に要求データを埋め込み(図2のS3及びステップS104参照)、通信ユニット220を宛先として、制御伝文をトランジェント伝送により送信する(図2のS4及び図3のステップS105参照)。
このようにして、実施の形態1に係るネットワークシステムでは、マスタ通信ユニット120に特段の送信処理を実行させることなく、プログラマブルコントローラ110から、命令実行局である通信ユニット220に対して専用命令が直接到達する。
リモート通信ユニット210は、プログラマブルコントローラ110から制御伝文を受信すると、制御伝文に埋め込まれた要求データに含まれるフラグに基づいて、自局に装着された通信ユニット220を宛先とする要求データであるかを判定する(図3のステップS106参照)。リモート通信ユニット210は、判定の結果、通信ユニット220を宛先とする要求データではない場合には(ステップS106,No)、そのまま処理を終了する。これとは反対に、リモート通信ユニット210は、判定の結果、通信ユニット220を宛先とする要求データである場合には(ステップS106,Yes)、要求データを通信ユニット220に送出する(図2のS5及び図3のステップS107参照)。
通信ユニット220は、リモート通信ユニット210から要求データを受け付けると、受け付けた要求データに基づき、専用命令を実行する(図3のステップS108参照)。続いて、通信ユニット220は、専用命令の処理が完了すると、専用命令の完了を通知するための応答データを生成し(図3のステップS109参照)、応答データをリモート通信ユニット210に送出する(図3のステップS110参照)。
リモート通信ユニット210は、通信ユニット220から受け付ける応答データを受け付けると、応答データを制御伝文の中に埋め込み(図3のステップS111参照)、制御伝文をプログラマブルコントローラ110に対して返信する(図3のステップS112参照)。
プログラマブルコントローラ110は、リモート通信ユニット210から制御伝文を受信すると、制御伝文を解析し、制御伝文に埋め込まれた応答データから専用命令の完了フラグを抽出して、抽出した完了フラグを情報処理装置300に通知する(図3のステップS113参照)。
上述してきたように、実施の形態1に係るネットワークシステムは、専用命令の実行を要求するための要求データを制御伝文に埋め込んで、命令実行局である通信ユニット220を宛先として送信する。このため、実施の形態1によれば、専用命令の実行に際して、リモート局であるシステム200が直接、システム200に搭載された通信ユニット220宛てのデータを受け付けることにより、マスタ局のマスタ通信ユニット120に特段の送信処理を実行させることがないので、マスタ通信ユニット120の処理負荷を軽減できる。また、実施の形態1によれば、PLC間を制御する制御伝文内に要求データを埋め込むことで、マスタの送受信の処理、すなわち、従来の制御伝文を送受信する仕組みを変更することなく、要求データをリモート局に送信することができる。
また、実施の形態1に係るネットワークシステムは、要求データを埋め込んだ制御伝文をトランジェント伝送により送信する。通信ユニット220に対して複数の専用命令が実行される場合、サイクリック伝送を利用して制御伝文を送信すると、1サイクルの送信データ量が多くなり、サイクリック伝送のスキャンタイムに影響を与え、システムのパフォーマンスが低下する恐れがある。一方、実施の形態1によれば、サイクリック伝送とは別の通信帯域を利用するトランジェント伝送を利用するので、通信ユニット220に対して複数の専用命令が実行される場合であっても、サイクリック伝送のスキャンタイムに影響を与えることなく、制御伝文の転送を行うことができる。なお、通信ユニット220に対して実行される専用命令の数が、サイクリック伝送のスキャンタイムに影響を与えない程度に少ない場合には、サイクリック伝送を用いて、要求データを埋め込んだ制御伝文を送信してもよい。
また、実施の形態1に係るネットワークシステムは、専用命令の処理を実行するために必要となる定義情報を要求データに含めるとともに、専用命令の処理の実行状態を解釈するために必要となる定義情報を応答データに含める。このため、実施の形態1によれば、従来から利用されている専用命令の仕様をそのまま利用して、専用命令の処理を実行することが可能となる。
実施の形態1では、リモート局であるシステム200に装着された通信ユニット220に対して専用命令を実行する例を説明したが、実施の形態1で説明した専用命令の実行例は、実施の形態1に示すシステム構成に対して適用される場合に限られない。図4は、実施の形態1に係るネットワークシステムの概略構成の他の例を示す図である。図4に示すように、プログラマブルコントローラ610と、ローカル通信ユニット620と、通信ユニット630とがシステムバス6で接続されるシステム600に対して、実施の形態1で説明した専用命令の実行例を適用してもよい。この場合、ローカル通信ユニット620に対して、要求用制御伝文解析部211に対応する要求用制御伝文解析部621、応答用制御伝文生成部212に対応する応答用制御伝文生成部622、及び応答用制御伝文送信部213に対応する応答用制御伝文送信部623をそれぞれ搭載し、通信ユニット630に対して、要求データ受信部221に対応する要求データ受信部631、応答データ生成部222に対応する応答データ生成部632、及び応答データ送信部223に対応する応答データ送信部633をそれぞれ搭載すればよい。通信ユニット630は、インテリジェント機能ユニットであってもよい。
実施の形態2.
以下に説明する実施の形態2では、マスタ通信ユニット120により実行される情報の収集に関する処理について説明する。
図5は、実施の形態2に係るマスタ通信ユニットによる処理の流れを示すフローチャートである。図5に示すように、マスタ通信ユニット120の情報収集部121は、プログラマブルコントローラ110から情報収集指示を受け付けたかを判定する(ステップS201)。情報収集指示には、情報収集指示の対象となる通信ユニット、すなわち命令実行局となる通信ユニットの局番及び先頭入出力番号が含まれる。
情報収集部121は、判定の結果、情報収集指示を受け付けた場合には(ステップS201,Yes)、情報収集指示に含まれる情報に基づいて、情報収集指示に対応する通信ユニットから、専用命令の実行に必要となる情報を収集する(ステップS202)。続いて、情報収集部121は、収集した情報をプログラマブルコントローラ110に送出する(ステップS203)。
上記ステップS201において、情報収集部121は、判定の結果、情報収集指示を受け付けていない場合には(ステップS201,No)、図5に示す処理を終了する。
実施の形態2によれば、マスタ通信ユニット120は、プログラマブルコントローラ110からの要求に応じて、要求の都度、専用命令の実行に必要となる情報を収集する。このため、マスタ通信ユニット120が、特定のタイミングによらず、専用命令の実行に必要となる情報を収集して、収集した情報を情報記憶部122に格納する場合に比べ、情報記憶部122の使用量を抑えることができる。
実施の形態3.
以下の実施の形態3では、プログラマブルコントローラ110における要求データの生成に関する処理について説明する。
図6は、実施の形態3に係る要求データ生成部の例を示す図である。図6に示すように、専用命令の実行に際し、複数の要求データを生成する場合、複数の要求データ111aを、要求データ生成部111の内部に備えられたメモリ空間の連続したアドレス空間に配置し、1つにまとめて送信してもよい。これにより、プログラマブルコントローラ110の処理性能を向上させることができる。
以上の実施の形態に係るネットワークシステムにおいて実行される各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムを、ハードウェア資源を用いて実行することにより実現可能である。図7は、実施の形態1から3に係るネットワークシステムによる処理を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。
図7に示す装置700は、CPU(Central Proccessing Unit)710と、ROM(Read Only Memory)720と、RAM(Random Access Memory)730と、パルス入力をカウントするカウンタ/タイマ740と、送受信データを入出力するシリアルI/O750と、アナログ信号とデジタルデータ間の変換を行う変換器760と、入出力ポートである汎用I/O770と、クロック周波数を発信するクロック発振器780とを備える。例えば、ROM720には、プログラマブルコントローラ110の要求データ生成部111、要求用制御伝文生成部112、要求用制御伝文送信部113、及び応答用制御伝文受信解析部114により実行される各種の処理を実現するためのプログラムがそれぞれ記憶されている。要求データ生成部111に対応する処理を実現する場合、CPU710が、要求データ生成部111により実行される処理に対応するプログラムをROM720から読み出してRAM730に展開することにより、要求データ生成部111により実行される処理に対応するプログラムは、要求データ生成部111により実行される処理に対応する要求データ生成プロセスとして機能する。要求データ生成プロセスは、例えば、シリアルI/O750を介して入力されるデータを、RAM730において自身に割り当てられた領域に展開し、この展開したデータ等に基づいて処理を実行する。要求用制御伝文生成部112、要求用制御伝文送信部113、及び応答用制御伝文受信解析部114により実行される各種の処理についても、上述した要求データ生成部111と同様の方法により実現可能である。マスタ通信ユニット120、リモート通信ユニット210、及び通信ユニット220により実行される各種の処理についても、上述した要求データ生成部111と同様の方法により実現可能である。
また、実施の形態に係るネットワークシステムにおいて実行される各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムを、ハードウェア資源を用いて実行する場合に限られるものではなく、各種の処理を実行する複数の処理回路を連携させたワイヤードロジックによって実現してもよい。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
100 システム(マスタ局)、110 プログラマブルコントローラ、120 マスタ通信ユニット、200 システム(リモート局)、210 リモート通信ユニット、220 通信ユニット、300 情報処理装置、600 システム、610 プログラマブルコントローラ、620 ローカル通信ユニット、630 通信ユニット。

Claims (4)

  1. 制御系ユニット及び第1通信ユニットを含む第1システムと、前記第1通信ユニットと通信可能に接続される第2通信ユニット及び専用命令に応じた処理を実行する第3ユニットを含み、前記第1システムのリモート局である第2システムとを含んで構成されるネットワークシステムにおいて、
    前記第1通信ユニットは、
    前記専用命令の実行に必要な情報を収集する収集部と、
    前記専用命令の実行に必要な情報を記憶する記憶部と
    を備え、
    前記制御系ユニットから前記専用命令の実行に必要な情報の取得要求を受信すると、当該取得要求に対応する情報を前記記憶部から読み込んで、前記制御系ユニットに返送し、
    前記制御系ユニットは、
    前記取得要求を前記第1通信ユニットに送信し、当該取得要求に対して第1通信ユニットから返送された情報に基づいて、前記専用命令の実行を要求するための要求データを生成する要求データ生成部と、
    前記第1システムと前記第2システムとの間でやり取りされる制御伝文に前記要求データを埋め込み、前記第1通信ユニットを介して送信する要求用伝文送信部と、
    前記専用命令の処理完了を通知するための応答データを前記第2通信ユニットから受信する受信部と
    を備え、
    前記要求データは、前記専用命令が実行されるユニットを判別するための定義情報を含み、
    前記第2通信ユニットは、
    前記制御系ユニットから受信する前記制御伝文に埋め込まれた前記要求データに含まれる定義情報を参照して、自局に装着された前記第3ユニットに対する要求データである場合には、当該要求データを前記第3ユニットに送出する解析部と、
    前記第3ユニットから受け付ける前記応答データを埋め込んだ前記制御伝文を生成し、前記制御系ユニットに対して送信する応答用伝文送信部と
    を備え、
    前記第3ユニットは、
    前記第2通信ユニットから受け付けた要求データに基づいて前記専用命令の処理を実行して前記応答データを生成する応答生成部と、
    前記応答データを前記第2通信ユニットに送出する応答送信部と
    を備え、
    前記要求データ生成部は、前記専用命令を実行する場合には、当該専用命令ごとに当該専用命令の実行に先駆けて、当該専用命令の実行に必要な情報の収集を指示する前記取得要求を前記第1通信ユニットに送信することを特徴とするネットワークシステム。
  2. 前記要求用伝文送信部は、トランジェント伝送を利用して、前記制御伝文を前記第1通信ユニットを介して送信することを特徴とする請求項1に記載のネットワークシステム。
  3. 記応答生成部は、前記制御系ユニットが前記専用命令の処理の実行状態を解釈するために必要となる定義情報を前記応答データに挿入することを特徴とする請求項1又は2に記載のネットワークシステム。
  4. 第1通信ユニットを含む第1システムと、前記第1通信ユニットと通信可能に接続される第2通信ユニット及び専用命令に応じた処理を実行する第3ユニットを含み、前記第1システムのリモート局である第2システムとを含んで構成されるネットワークシステムの前記第1システムに搭載される制御装置において、
    前記専用命令の実行に必要な情報の取得要求を前記第1通信ユニットに送信し、前記取得要求に対して前記第1通信ユニットから返送される情報に基づいて、前記専用命令の実行を要求するための要求データを生成する要求データ生成部と、
    前記第1システムと前記第2システムとの間でやり取りされる制御伝文に前記要求データを埋め込み、前記第1通信ユニットを介して送信する要求用伝文送信部と、
    前記専用命令の処理完了を通知するための応答データを前記第2通信ユニットから受信する受信部と
    を備え、
    前記要求データは、前記専用命令が実行されるユニットを判別するための定義情報を含み、
    前記要求データ生成部は、前記専用命令を実行する場合には、当該専用命令ごとに当該専用命令の実行に先駆けて、当該専用命令の実行に必要な情報の収集を指示する前記取得要求を前記第1通信ユニットに送信することを特徴とする制御装置。
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