JP6794708B2 - 制御装置、制御システム及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、制御システム及び制御方法に関する。

プログラマブルコントロールシステムの安全性を確保しつつ、省電力化を図る技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０１３−０２０５７７公報

複数の他の制御装置とネットワーク接続された制御装置において、複数の他の制御装置との間で、より柔軟に電力を受け渡すことができることが望ましい。

第１の態様において、制御装置は、制御装置が有する第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第１の切替部と、制御装置が有する第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第２の切替部と、第１のネットワークインタフェース及び第２のネットワークインタフェースを通じて制御装置とループ構成でネットワーク接続されている複数の他の制御装置に、第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給する否か、及び、第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを、第１の切替部及び第２の切替部を制御することにより切り替える切替制御部とを備える。

複数の他の制御装置のそれぞれは、複数のネットワークインタフェースを有し、切替制御部は、複数の他の制御装置がそれぞれ有する複数のネットワークインタフェースに接続されたネットワークケーブルを通じた、複数の他の制御装置のそれぞれにおける電力の受け渡し状態を制御してよい。

電力の受け渡し状態は、ネットワークケーブルを通じて電力を供給する状態、ネットワークケーブルを通じて電力を受給する状態、及び、ネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断する状態を含んでよい。

切替制御部は、第１のネットワークケーブル及び第２のネットワークケーブルを通じて、電力の受け渡し状態を示す信号を複数の他の制御装置に送信することにより、電力の受け渡し状態を制御してよい。

切替制御部は、複数の他の制御装置のいずれかにおける通信異常を検出した場合に、電力の受け渡し状態と、第１の切替部及び第２の切替部の状態とを制御することにより、第１のネットワークケーブル及び第２のネットワークケーブルの少なくとも１つを通じて複数の他の制御装置に電力を供給してよい。

切替制御部は、通信異常が解消したことを検出した場合に、電力の受け渡し状態と、第１の切替部及び第２の切替部の状態とを、通信異常を検出する前の状態に戻してよい。

第２の態様において、制御システムは、上記の制御装置と、複数の他の制御装置とを備える。

第３の態様において、制御システムは、上記の制御装置と、複数の他の制御装置とを備え、複数の他の制御装置のそれぞれは、通信異常を検出した場合に、通信異常を検出したことを示す信号を、それぞれが有する複数のネットワークインタフェースを通じて制御装置に送信してよい。

複数の他の制御装置は、制御装置による制御に従って、被制御機器との間でデータの入出力を行う入出力装置であってよい。

第４の態様において、複数の他の制御装置とともにループ構成でネットワーク接続される制御装置であって、制御装置が有する第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか、第１のネットワークケーブルを通じて電力を受給するか、第１のネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替える第１の切替部と、制御装置が有する第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか、第２のネットワークケーブルを通じて電力を受給するか、第２のネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替える第２の切替部とを備える。

第５の態様において、第１のネットワークインタフェースと、第２のネットワークインタフェースと、第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第１の切替部と、第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第２の切替部とを備える制御装置における制御方法であって、第１のネットワークインタフェース及び第２のネットワークインタフェースを通じて制御装置とループ構成でネットワーク接続されている複数の他の制御装置に、第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給する否か、及び、第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを、第１の切替部及び第２の切替部を制御することにより切り替える段階を備える。

第６の態様において、複数の他の制御装置とともにループ構成でネットワーク接続される制御装置における制御方法であって、制御装置が備える第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか、第１のネットワークケーブルを通じて電力を受給するか、第１のネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替える段階と、制御装置が備える第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか、第２のネットワークケーブルを通じて電力を受給するか、第２のネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替える段階とを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

一実施形態における制御システム１０の概略的な構成を示す。 マスターコントローラＭの機能構成を概略的に示す。 電源切替部２２０の機能構成を概略的に示す。 スレーブコントローラＳが備える電源切替部の機能構成を概略的に示す。 マスターコントローラＭ及びスレーブコントローラＳの接続状態を概略的に示す。 マスターコントローラＭからスレーブコントローラＳへ送信されるフレーム６００の構成例を示す。 スレーブコントローラＳからマスターコントローラＭへ送信されるフレーム７００の構成例を示す。 正常時の電力供給経路を示す。 スレーブコントローラＳ１とスレーブコントローラＳ２との間のネットワークケーブルＣで断線等の異常が発生した場合を示す。 図９に示す異常発生時の電力供給経路の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一実施形態における制御システム１０の概略的な構成を示す。制御システム１０は、管理装置２０と、マスターコントローラＭと、スレーブコントローラＳ１、スレーブコントローラＳ２、スレーブコントローラＳ３、・・・スレーブコントローラＳｎと、被制御機器４０ａ、被制御機器４０ｂ、被制御機器４０ｃ、被制御機器４０ｄ、及び被制御機器４０ｅとを備える。

本実施形態において、スレーブコントローラＳ１、スレーブコントローラＳ２、スレーブコントローラＳ３、・・・スレーブコントローラＳｎを、スレーブコントローラＳと総称する場合がある。制御システム１０は、ｎ個のスレーブコントローラＳを備える。また、被制御機器４０ａ、被制御機器４０ｂ、被制御機器４０ｃ、被制御機器４０ｄ、及び被制御機器４０ｅを、被制御機器４０と総称する場合がある。マスターコントローラＭは、制御装置の一例である。スレーブコントローラＳは、制御装置から電力の供給を受けることが可能な制御装置の一例である。スレーブコントローラＳは、マスターコントローラＭによる制御に従って、被制御機器４０との間でデータの入出力を行う。

管理装置２０は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータにより実現される。管理装置２０は、ネットワークを通じてマスターコントローラＭと通信する。マスターコントローラＭは、ネットワークケーブルＣを通じて、スレーブコントローラＳと通信する。マスターコントローラＭ及びスレーブコントローラＳは、ネットワークケーブルＣによりループ構成でネットワーク接続される。

スレーブコントローラＳ１は、被制御機器４０ａに接続され、被制御機器４０ａとの間のデータの入出力を担う。スレーブコントローラＳ２は、被制御機器４０ｂ及び被制御機器４０ｃに接続され、被制御機器４０ｂ及び被制御機器４０ｃのそれぞれのとの間のデータの入出力を担う。スレーブコントローラＳ３は、被制御機器４０ｄに接続され、被制御機器４０ｄとの間のデータの入出力を担う。スレーブコントローラＳｎは、被制御機器４０ｅに接続され、被制御機器４０ｅとの間のデータの入出力を担う。なお、スレーブコントローラＳの数、及び、被制御機器４０の数は、本実施形態に示される数に限定されない。

制御システム１０は、工場やプラント等の産業施設において用いられてよい。制御システム１０は、ファクトリーオートメーションの少なくとも一部として用いられてよい。管理装置２０、マスターコントローラＭ及びスレーブコントローラＳは、産業用制御システムであってよい。被制御機器４０は、管理装置２０、マスターコントローラＭ及びスレーブコントローラＳによる制御対象となる機器である。被制御機器４０は、モータ、エンコーダ、ポンプ、バルブ、カメラ、各種センサ等であってよい。被制御機器４０は、例えば産業機械であってよい。マスターコントローラＭ及びスレーブコントローラＳは、それぞれプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）であってよい。

管理装置２０は、制御システム１０を統括制御する。管理装置２０は、マスターコントローラＭとの間でメッセージを送受信することにより、制御システム１０を統括制御する。管理装置２０は、マスターコントローラＭからステータス情報を読み出し、制御システム１０が制御する工程に従って、マスターコントローラＭに各種の制御指示を出力する。

スレーブコントローラＳは、被制御機器４０の状態を示す情報や、被制御機器４０が計測した結果を示す情報等のデータを、監視データとして被制御機器４０から取得する。スレーブコントローラＳは、被制御機器４０から入力された監視データを、マスターコントローラＭに出力する。なお、監視データは、被制御機器４０からの入力データの一例である。

マスターコントローラＭは、ラダー図等を通じて生成されたシーケンス制御のための制御プログラムを有する。マスターコントローラＭは、管理装置２０から取得したメッセージと、スレーブコントローラＳを通じて取得した監視データとに基づいて、被制御機器４０への制御データを生成して、スレーブコントローラＳに出力する。スレーブコントローラＳは、マスターコントローラＭから取得した制御データに基づいて、被制御機器４０に制御信号を出力する。

図２は、マスターコントローラＭの機能構成を概略的に示す。マスターコントローラＭは、制御部２００と、電源切替部２２０と、ネットワークインタフェース２４０と、通信部２３０と、不揮発性メモリ２８０と、バス２９０と、コネクタ部Ｔ１と、コネクタ部Ｔ２とを備える。コネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２には、それぞれネットワークケーブルＣが接続される。

制御部２００は、ネットワークインタフェース２４０、通信部２３０及び不揮発性メモリ２８０と、バス２９０を通じて接続される。制御部２００は、ネットワークインタフェース２４０と、通信部２３０と、不揮発性メモリ２８０は、バス２９０を通じて互いにデータを送受信する。

不揮発性メモリ２８０は、制御部２００及びネットワークインタフェース２４０の動作に必要なデータを格納する。制御部２００及びネットワークインタフェース２４０は、起動時に不揮発性メモリ２８０に格納されたデータを取得して動作する。

制御部２００は、プロセッサであってよい。制御部２００は、マイクロコントローラであってよい。制御部２００は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成される。制御部２００のＲＯＭは、制御プログラムを格納する。

制御部２００は、マスターコントローラＭにおける主処理を担う。例えば、制御部２００は、制御プログラムに従って、スレーブコントローラＳから取得した監視データの処理を行い、スレーブコントローラＳに対する制御データを監視データに基づいて生成する処理を行う。

ネットワークインタフェース２４０は、ＦＰＧＡ等の半導体集積回路で構成される。ネットワークインタフェース２４０は、スレーブコントローラＳから監視データを受信する。制御部２００は、ネットワークインタフェース２４０が受信した監視データを用いて、制御プログラムに従って制御データを生成する。制御部２００は、生成した制御データを、ネットワークインタフェース２４０を通じてスレーブコントローラＳに送信する。

電源切替部２２０は、主電源からの電力をマスターコントローラＭの各部に供給する。電源切替部２２０の構成については、図３に関連して説明する。

通信部２３０は、管理装置２０との通信を担う。通信部２３０は、管理装置２０からのメッセージを受信して、受信したメッセージを制御部２００に出力する。また、通信部２３０は、管理装置２０へのメッセージを制御部２００から受信して、受信したメッセージを管理装置２０に送信する。通信部２３０から管理装置２０に送信されるメッセージには、被制御機器４０から取得した監視データや、制御システム１０のステータス等の情報が含まれる。

なお、スレーブコントローラＳは、通信部２３０を有しないことを除いて、マスターコントローラＭが有する構成要素に対応する構成要素を有する。そのため、ここではスレーブコントローラＳの構成についての説明を省略する。

図３は、電源切替部２２０の機能構成を概略的に示す。図３には、ネットワークインタフェース２４０が有する第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２と、コネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２も示されている。電源切替部２２０は、第１切替部３０１と、第２切替部３０２と、ダイオード３１０ａ及びダイオード３１０ｂと、レギュレータ３２０ａ及びレギュレータ３２０ｂとを備える。

主電源から供給された電力は、ノード３９０ｃで分岐される。ノード３９０ｃで分岐された電力は、レギュレータ３２０ｂを通じて制御部２００に供給される。ノード３９０ｃで分岐された電力は、ノード３９０ｂで分岐されて、それぞれ第１切替部３０１及び第２切替部３０２へ供給される。ノード３９０ｂで分岐された電力の一部は、ノード３９０ａ、レギュレータ３２０ａ及びノード３９０ｄを通じて、第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２に供給される。

ダイオード３１０ａは、ノード３９０ｂと第１切替部３０１との間に設けられる。ダイオード３１０ａのアノードは、ノード３９０ｂ側に接続され、ダイオード３１０ａのカソードは、第１切替部３０１の一方の端子に接続される。ダイオード３１０ａは、第１切替部３０１からノード３９０ｂ側への電力の逆流を抑制する。第１切替部３０１の他方の端子は、コネクタ部Ｔ１のグランド端子に接続されるグランドラインＧに接続される。

ダイオード３１０ｂは、ノード３９０ｂと第２切替部３０２との間に設けられる。ダイオード３１０ｂのアノードは、ノード３９０ｂに接続され、ダイオード３１０ｂのカソードは、第２切替部３０２の一方の端子に接続される。ダイオード３１０ｂは、第２切替部３０２からノード３９０ｂへの電力の逆流を抑制する。第２切替部３０２の他方の端子は、コネクタ部Ｔ２のグランド端子に接続されるグランドラインＧに接続される。

第１切替部３０１が閉の場合、コネクタ部Ｔ１に接続されたネットワークケーブルＣのグランドラインを通じて電力が供給される。また、第１切替部３０１が開の場合、ネットワークケーブルＣのグランドラインには電力は供給されない。第２切替部３０２が閉の場合、コネクタ部Ｔ２に接続されたネットワークケーブルＣのグランドラインを通じて電力が供給される。また、第２切替部３０２が開の場合、ネットワークケーブルＣのグランドラインには電力は供給されない。なお、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２において、電力が供給される状態を「電力供給」状態と呼ぶ場合がある。また、電力が供給されない状態を、「電力遮断」状態と呼ぶ場合がある。

このように、第１切替部３０１は、第１ネットワークＩＦ部２４１に接続されたネットワークケーブルＣを通じて電力を供給するか否かを切り替えることができる。第２切替部３０２は、第２ネットワークＩＦ部２４２に接続されたネットワークケーブルＣを通じて電力を供給するか否かを切り替えることができる。なお、第１ネットワークＩＦ部２４１は、第１のネットワークインタフェースの一例である。第２ネットワークＩＦ部２４２は、第２のネットワークインタフェースの一例である。

第１ネットワークＩＦ部２４１は、第１切替部３０１を制御する。第２ネットワークＩＦ部２４２は、第２切替部３０２を制御する。具体的には、第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２は、第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２を通じてマスターコントローラＭとループ構成でネットワーク接続されている複数のスレーブコントローラＳに、第１ネットワークＩＦ部２４１に接続されたネットワークケーブルＣを通じて電力を供給する否か、及び、第２ネットワークＩＦ部２４２接続されたネットワークケーブルＣを通じて電力を供給するか否かを、第１切替部３０１及び第２切替部３０２を制御することにより切り替える。

なお、第１切替部３０１及び第２切替部３０２の制御は、それぞれ第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２が行ってよいが、制御部２００が行うようにしてもよい。

図４は、スレーブコントローラＳが備える電源切替部の機能構成を概略的に示す。図４には、第１ネットワークＩＦ部４４１及び第２ネットワークＩＦ部４４２と、コネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２も示されている。第１ネットワークＩＦ部４４１は、図３における第１ネットワークＩＦ部２４１に対応する構成要素である。第２ネットワークＩＦ部４４２は、図３における第２ネットワークＩＦ部２４２に対応する構成要素である。

スレーブコントローラＳが備える電源切替部は、第１切替部４０１と、第２切替部４０２と、ダイオード４１０ａ及びダイオード４１０ｂと、ダイオード４１０ｃ及びダイオード４１０ｄと、レギュレータ４２０ａと、レギュレータ４２０ｂと備える。スレーブコントローラＳの電源切替部において、ダイオード４１０ａ及びダイオード４１０ｂは、ダイオード３１０ａ及びダイオード３１０ｂに対応する。ノード４９０ａ、ノード４９０ｂ及びノード４９０ｃは、それぞれノード３９０ａ、ノード３９０ｂ及びノード３９０ｃに対応する。

ダイオード４１０ｃは、第１切替部４０１とノード４９０ｄとの間に設けられる。ダイオード４１０ｃのアノードは、第１切替部４０１に接続され、ダイオード４１０ｃのカソードは、ノード４９０ｄに接続される。ダイオード４１０ｃは、第１切替部４０１からノード３９０ｄへの電力の逆流を抑制する。第１切替部４０１は、Ｔ１のグランド端子に接続されるグランドラインＧに接続される。

第１切替部４０１は、コネクタ部Ｔ１に接続されたネットワークケーブルＣを通じた電力の受け渡し状態を切り替える。第１切替部４０１はスイッチである。具体的には、第１切替部４０１は、コネクタ部Ｔ１に接続されたネットワークケーブルＣを通じて電力を供給するための端子（ダイオード４１０ａに接続された端子）、当該ネットワークケーブルＣを通じて電力を受給するための端子（ダイオード４１０ｃに接続された端子）、及び、ネットワークケーブルＣを通じた電力供給及び電力受給を遮断するための端子と、グランドラインＧとの間の接続を切り替える。第１ネットワークＩＦ部４４１は、第１切替部４０１を制御することにより、第１ネットワークＩＦ部４４１に接続されたネットワークケーブルＣを通じた、スレーブコントローラＳにおける電力の受け渡し状態を制御する。

第２切替部４０２は、コネクタ部Ｔ２に接続されたネットワークケーブルＣを通じた電力の受け渡し状態を切り替える。第２切替部４０２はスイッチである。具体的には、第２切替部４０２は、コネクタ部Ｔ２に接続されたネットワークケーブルＣを通じて電力を供給するための端子（ダイオード４１０ｂに接続された端子）、当該ネットワークケーブルＣを通じて電力を受給するための端子（ダイオード４１０ｄに接続された端子）、及び、当該ネットワークケーブルＣを通じた電力供給及び電力受給を遮断するための端子と、グランドラインＧとの間の接続を切り替える。第２ネットワークＩＦ部４４２は、第２切替部４０２を制御することにより、第２ネットワークＩＦ部４４２に接続されたネットワークケーブルＣを通じた、スレーブコントローラＳのそれぞれにおける電力の受け渡し状態を制御する。

このように、第１ネットワークＩＦ部４４１は、第１切替部４０１を制御することにより、第１ネットワークＩＦ部４４１に接続されたネットワークケーブルＣを通じて電力を供給するか、当該ネットワークケーブルＣを通じて電力を受給するか、当該ネットワークケーブルＣを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替えることができる。また、第２ネットワークＩＦ部４４２は、第２切替部４０２を制御することにより、第２ネットワークＩＦ部４４２に接続されたネットワークケーブルＣを通じて電力を供給するか、当該ネットワークケーブルＣを通じて電力を受給するか、当該ネットワークケーブルＣを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替えることができる。

なお、スレーブコントローラＳにおいて、ネットワークケーブルＣを通じて電力を供給することを「電力供給」と呼ぶ場合がある。また、ネットワークケーブルＣを通じて電力を受給することを「電力受給」と呼ぶ場合がある。ネットワークケーブルＣを通じた電力供給及び電力受給を遮断することを「電力遮断」と呼ぶ場合がある。

図５は、マスターコントローラＭ及びスレーブコントローラＳの接続状態を概略的に示す。マスターコントローラＭ及びスレーブコントローラＳは、ネットワークケーブルＣにより、ループ構成でネットワーク接続されている。

例えば、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ２は、スレーブコントローラＳ１のコネクタ部Ｔ１にネットワークケーブルＣにより接続されている。スレーブコントローラＳ１のコネクタ部Ｔ２は、スレーブコントローラＳ２のコネクタ部Ｔ１にネットワークケーブルＣにより接続されている。一般に、ｍを１以上ｎ未満の整数として、スレーブコントローラＳｍのコネクタ部Ｔ２は、スレーブコントローラＳｍ＋１のコネクタ部Ｔ１にネットワークケーブルＣにより接続されている。スレーブコントローラＳｎのコネクタ部Ｔ２は、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ１にネットワークケーブルＣにより接続されている。

図３に示されるように、マスターコントローラＭは、コネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２のいずれからも電力を供給することができる。図４に示されるように、スレーブコントローラＳは、コネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２のいずれにおいても、電力を供給するように切り替えることができるし、電力を受給するように切り替えることができる。そのため、マスターコントローラＭは、コネクタ部Ｔ２からの電力を、スレーブコントローラＳ１からスレーブコントローラＳｎの順で、ネットワークケーブルＣを通じて供給するように選択することができる。また、マスターコントローラＭは、コネクタ部Ｔ１からの電力を、スレーブコントローラＳｎからスレーブコントローラＳ１の順で、ネットワークケーブルＣを通じて供給することができる。

また、スレーブコントローラＳは、コネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２のいずれにおいても、電力供給及び電力需給を遮断することができる。そのため、マスターコントローラＭは、コネクタ部Ｔ２からの電力を、スレーブコントローラＳ１からスレーブコントローラＳｍの順で供給し、コネクタ部Ｔ１からの電力を、スレーブコントローラＳｎからスレーブコントローラＳｍ−１の順で供給することができる。図６から図１０に関連して、これらの電力の供給形態の切り替え方法及びその利用形態について説明する。

図６は、マスターコントローラＭからスレーブコントローラＳへ送信されるフレーム６００の構成例を示す。フレーム６００は、ｎ個のスレーブコントローラＳに対応するｎ個のＳＰＣフィールドＳＰＣ１、ＳＰＣ２、ＳＰＣ３、・・・ＳＰＣｎを含む。各ＳＰＣフィールドは、対応するスレーブコントローラＳにおけるコネクタ部Ｔ１での電力の受け渡し状態を示すサブフィールドと、コネクタ部Ｔ２での電力の受け渡し状態を示すサブフィールドとを含む。電力の受け渡し状態として、「電力供給」、「電源受給」、「電力遮断」のいずれかを指示する値が格納される。

第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２は、各スレーブコントローラＳのそれぞれのコネクタ部に対する「電力供給」、「電源受給」及び「電力遮断」のいずれかの状態を選択する。そして、選択した状態を示す値を、フレーム６００の対応するサブフィールドに設定して、送信する。第１ネットワークＩＦ部４４１及び第２ネットワークＩＦ部４４２は、受信したフレーム６００から、対応するサブフィールドの値を抽出して、抽出した値が示す状態になるように、対応する第１切替部４０１及び第２切替部４０２を制御する。このように、第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２は、スレーブコントローラＳのコネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２における電力の受け渡し状態を示す信号を複数のスレーブコントローラＳに送信することにより、スレーブコントローラＳのコネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２における電力の受け渡し状態を制御する。具体的には、フレーム６００を送信することにより、スレーブコントローラＳのそれぞれにおける電力の受け渡し状態を制御する。これにより、マスターコントローラＭは、電力の供給経路を制御することができる。

図７は、スレーブコントローラＳからマスターコントローラＭへ送信されるフレーム７００の構成例を示す。フレーム７００は、ｎ個のスレーブコントローラＳに対応するｎ個のＳＰＳフィールドＳＰＳ１、ＳＰＳ２、ＳＰＳ３、・・・ＳＰＳｎを含む。各ＳＰＳフィールドは、対応するスレーブコントローラＳにおけるコネクタ部Ｔ１でのリンク状態を示すサブフィールドと、コネクタ部Ｔ２におけるリンク状態を示すサブフィールドとを含む。リンク状態としては、「正常」及び「異常」のいずれかを示す値が格納される。

第１ネットワークＩＦ部４４１及び第２ネットワークＩＦ部４４２は、各スレーブコントローラＳのそれぞれのコネクタ部における通信のリンク状態を特定する。そして、特定したリンク状態を示す値を、フレーム７００の対応するサブフィールドに設定して、送信する。第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２は、受信したフレーム７００から、対応するサブフィールドから抽出した値に基づいて、各スレーブコントローラＳのそれぞれのコネクタ部における通信のリンク状態を特定する。

このように、複数のスレーブコントローラＳのそれぞれにおいて、第１ネットワークＩＦ部４４１及び第２ネットワークＩＦ部４４２は、通信異常を検出した場合に、通信異常を検出したことを示す信号をマスターコントローラＭに送信する。そして、後述するように、第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２は、特定したリンク状態に応じて、ネットワークケーブルＣを通じて電力をどの経路で供給するかを決定して、決定した経路で電力を供給できるように、フレーム６００を生成する。

図８は、正常時の電力供給経路を示す。正常時とは、全スレーブコントローラＳのコネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２において、リンク状態が「正常」である場合をいう。図８において、「ｎｏ」は「電力遮断」状態を示し、「ｏ」は「電力供給」状態を示し、「Ｉ」は「電力受給」状態を示す。

図示されるように、正常時には、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ１は「電力遮断」状態にあり、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ２は「電力供給」状態にある。スレーブコントローラＳ１のコネクタ部Ｔ１は「電力受給」状態にあり、スレーブコントローラＳ１のコネクタ部Ｔ２は「電力供給」状態にある。一般に、ｍを１以上ｎ未満の整数として、スレーブコントローラＳｍのコネクタ部Ｔ１は「電力受給」状態にあり、スレーブコントローラＳｍのコネクタ部Ｔ２は「電力供給」状態にある。そして、スレーブコントローラＳｎのコネクタ部Ｔ１は「電力受給」状態にあり、スレーブコントローラＳｍのコネクタ部Ｔ２は「電力遮断」状態にある。

よって、正常時には、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ２から供給された電力は、スレーブコントローラＳ１、スレーブコントローラＳ２、スレーブコントローラＳ３、・・・スレーブコントローラＳｎの順で供給される。

図９は、スレーブコントローラＳ１とスレーブコントローラＳ２との間のネットワークケーブルＣで断線等の異常が発生した場合を示す。この場合、例えばマスターコントローラＭがスレーブコントローラＳ１からスレーブコントローラＳｎの順に巡回するフレームを送信したとしても、マスターコントローラＭにはその応答が返って来ない。

このような場合、マスターコントローラＭは、リンク状態を調査するための調査フレームを各スレーブコントローラＳに送信する。この調査フレームの送信に応じて、マスターコントローラＭは、スレーブコントローラＳ１のコネクタ部Ｔ２側及びスレーブコントローラＳ２のコネクタ部Ｔ１側のリンク異常を示すフレーム７００を受信する。これにより、マスターコントローラＭは、スレーブコントローラＳ１のコネクタ部Ｔ２側とスレーブコントローラＳ２のコネクタ部Ｔ１との間でリンク異常が生じたと判断する。

図１０は、図９に示す異常発生時の電力供給経路の一例を示す。図示されるように、マスターコントローラＭは、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ１を「電力供給」状態に変更する。また、マスターコントローラＭは、スレーブコントローラＳ１のコネクタ部Ｔ２を「電力遮断」状態に変更する。また、マスターコントローラＭは、スレーブコントローラＳ２のコネクタ部Ｔ１を「電力遮断」状態に変更し、スレーブコントローラＳ２のコネクタ部Ｔ２を「電力受給」状態に変更する。一般に、ｍを３以上ｎ以下の整数として、マスターコントローラＭは、スレーブコントローラＳｍのコネクタ部Ｔ１を「電力供給」状態に変更し、スレーブコントローラＳｍのコネクタ部Ｔ２を「電力受給」状態に変更する。

よって、図９に示す異常発生時には、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ２から供給された電力は、スレーブコントローラＳ１に供給される。そして、マスターコントローラＭのコネクタ部Ｔ１から供給された電力は、スレーブコントローラＳｎ、スレーブコントローラＳｎ−１、・・・スレーブコントローラＳ２の順で供給される。

ここで、ｍを３以上ｎ未満の整数として、スレーブコントローラＳｍの主電源をオフにしたとする。この場合、スレーブコントローラＳｍの制御部は動作を停止する。しかし、スレーブコントローラＳｍの第１ネットワークＩＦ部４４１及び第２ネットワークＩＦ部４４２は、マスターコントローラＭからの電力が、スレーブコントローラＳｎからスレーブコントローラＳｍ＋１を通じて供給され続ける。そのため、スレーブコントローラＳｍ−１にも正常に電力が供給される。また、ネットワーク通信用の電力も供給されるので、ネットワーク通信も継続することができる。そのため、制御システム１０は、いずれかのスレーブコントローラＳｍの主電源をオフにしても、制御が停止することを避けることができる。

このように、特定のスレーブコントローラＳの主電源をオフにしても、制御システム１０の他のスレーブコントローラＳの動作を継続しつつ、交換対象のスレーブコントローラＳのみ運転を停止することができる。したがって、他のスレーブコントローラＳの運転を不必要に停止しなくて済む。

なお、上記のリンク異常が解消されると、マスターコントローラＭは、スレーブコントローラＳからリンクが正常になった旨のフレームを受信する。このフレームを受信すると、マスターコントローラＭは、図８に示す正常時の電力供給経路を実現することができるフレーム６００を生成して、スレーブコントローラＳに送信する。このフレーム６００に従ってスレーブコントローラＳが第１切替部４０１及び第２切替部４０２の状態を制御する。これにより、図８に示す正常時の電力供給状態に復帰する。

なお、マスターコントローラＭにおいて、不揮発性メモリ２８０には、正常時におけるマスターコントローラＭにおけるコネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２並びに各スレーブコントローラＳにおけるコネクタ部Ｔ１及びコネクタ部Ｔ２の状態を示す初期データを記憶している。第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２は、リンク異常が解消された場合に、不揮発性メモリ２８０に記憶されている初期データに従ってフレーム６００を生成することにより、正常時の電力供給状態に復帰する。

このように、第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２は、複数のスレーブコントローラＳのいずれかにおける通信異常を検出した場合に、スレーブコントローラＳの電力の受け渡し状態と、第１切替部３０１及び第２切替部３０２の状態とを制御することにより、コネクタ部Ｔ１に接続されたネットワークケーブルＣ及びコネクタ部Ｔ２に接続されたネットワークケーブルＣの少なくとも１つを通じて複数のスレーブコントローラＳに電力を供給する。そして、第１ネットワークＩＦ部２４１及び第２ネットワークＩＦ部２４２は、通信異常が解消したことを検出した場合に、スレーブコントローラＳにおける電力の受け渡し状態と、第１切替部３０１及び第２切替部３０２の状態とを、通信異常を検出する前の状態に戻す。

以上に説明した制御システム１０によれば、マスターコントローラＭからの電力を、スレーブコントローラＳに柔軟に提供することができる。そのため、特定のスレーブコントローラＳの主電源をオフにしても、制御システム１０の他のスレーブコントローラＳの動作を継続することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 制御システム
２０ 管理装置
４０ 被制御機器
２００ 制御部
２２０ 電源切替部
２３０ 通信部
２４０ ネットワークインタフェース
２４１ 第１ネットワークＩＦ部
２４２ 第２ネットワークＩＦ部
２８０ 不揮発性メモリ
２９０ バス
３０１ 第１切替部
３０２ 第２切替部
３１０ ダイオード
３２０ レギュレータ
３９０ ノード
４０１ 第１切替部
４０２ 第２切替部
４１０ ダイオード
４２０ レギュレータ
４４１ 第１ネットワークＩＦ部
４４２ 第２ネットワークＩＦ部
４９０ ノード
６００ フレーム
７００ フレーム

Claims (11)

1. プログラマブルロジックコントローラであって、
   前記プログラマブルロジックコントローラが有する第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第１の切替部と、
   前記プログラマブルロジックコントローラが有する第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第２の切替部と、
   前記第１のネットワークインタフェース及び前記第２のネットワークインタフェースを通じて前記プログラマブルロジックコントローラとループ構成でネットワーク接続されている複数の他のプログラマブルロジックコントローラに、前記第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給する否か、及び、前記第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを、前記第１の切替部及び前記第２の切替部を制御することにより切り替える切替制御部と
   を備え、
   前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラは、前記プログラマブルロジックコントローラによる制御に従って、被制御機器との間でデータの入出力を行う
   プログラマブルロジックコントローラ。
2. 前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラのそれぞれは、複数のネットワークインタフェースを有し、
   前記切替制御部は、前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラがそれぞれ有する複数のネットワークインタフェースに接続されたネットワークケーブルを通じた、前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラのそれぞれにおける電力の受け渡し状態を制御する
   請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
3. 前記電力の受け渡し状態は、前記ネットワークケーブルを通じて電力を供給する状態、前記ネットワークケーブルを通じて電力を受給する状態、及び、前記ネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断する状態を含む
   請求項２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
4. 前記切替制御部は、前記第１のネットワークケーブル及び前記第２のネットワークケーブルを通じて、前記電力の受け渡し状態を示す信号を前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラに送信することにより、前記電力の受け渡し状態を制御する
   請求項２又は３に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
5. 前記切替制御部は、前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラのいずれかにおける通信異常を検出した場合に、前記電力の受け渡し状態と、前記第１の切替部及び前記第２の切替部の状態とを制御することにより、前記第１のネットワークケーブル及び前記第２のネットワークケーブルの少なくとも１つを通じて前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラに電力を供給する
   請求項２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
6. 前記切替制御部は、前記通信異常が解消したことを検出した場合に、前記電力の受け渡し状態と、前記第１の切替部及び前記第２の切替部の状態とを、前記通信異常を検出する前の状態に戻す
   請求項５に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
7. 請求項５又は６に記載のプログラマブルロジックコントローラと、
   前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラと
   を備え、
   前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラのそれぞれは、通信異常を検出した場合に、通信異常を検出したことを示す信号を、それぞれが有する前記複数のネットワークインタフェースを通じて前記プログラマブルロジックコントローラに送信する
   制御システム。
8. 制御装置と、
   前記制御装置による制御に従って、被制御機器との間でデータの入出力を行う入出力装置である複数の他の制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記制御装置が有する第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第１の切替部と、
   前記制御装置が有する第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第２の切替部と、
   前記第１のネットワークインタフェース及び前記第２のネットワークインタフェースを通じて前記制御装置とループ構成でネットワーク接続されている前記複数の他の制御装置に、前記第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給する否か、及び、前記第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを、前記第１の切替部及び前記第２の切替部を制御することにより切り替える切替制御部と
   を備える
   制御システム。
9. 複数の他のプログラマブルロジックコントローラとともにループ構成でネットワーク接続されるプログラマブルロジックコントローラであって、
   前記プログラマブルロジックコントローラが有する第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか、前記第１のネットワークケーブルを通じて電力を受給するか、前記第１のネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替える第１の切替部と、
   前記プログラマブルロジックコントローラが有する第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか、前記第２のネットワークケーブルを通じて電力を受給するか、前記第２のネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替える第２の切替部と
   を備え、
   前記プログラマブルロジックコントローラは、前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラのうちの１つのプログラマブルロジックコントローラによる制御に従って、被制御機器との間でデータの入出力を行う
   プログラマブルロジックコントローラ。
10. 第１のネットワークインタフェースと、
    第２のネットワークインタフェースと、
    前記第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第１の切替部と、
    前記第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを切り替える第２の切替部と
    を備えるプログラマブルロジックコントローラにおける制御方法であって、
    前記第１のネットワークインタフェース及び前記第２のネットワークインタフェースを通じて前記プログラマブルロジックコントローラとループ構成でネットワーク接続されている複数の他のプログラマブルロジックコントローラに、前記第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給する否か、及び、前記第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか否かを、前記第１の切替部及び前記第２の切替部を制御することにより切り替える段階
    を備え、
    前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラは、前記プログラマブルロジックコントローラによる制御に従って、被制御機器との間でデータの入出力を行う
    制御方法。
11. 複数の他のプログラマブルロジックコントローラとともにループ構成でネットワーク接続されるプログラマブルロジックコントローラにおける制御方法であって、
    前記プログラマブルロジックコントローラが備える第１のネットワークインタフェースに接続された第１のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか、前記第１のネットワークケーブルを通じて電力を受給するか、前記第１のネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替える段階と、
    前記プログラマブルロジックコントローラが備える第２のネットワークインタフェースに接続された第２のネットワークケーブルを通じて電力を供給するか、前記第２のネットワークケーブルを通じて電力を受給するか、前記第２のネットワークケーブルを通じた電力供給及び電力受給を遮断するかを選択的に切り替える段階と
    を備え、
    前記プログラマブルロジックコントローラは、前記複数の他のプログラマブルロジックコントローラのうちの１つのプログラマブルロジックコントローラによる制御に従って、被制御機器との間でデータの入出力を行う
    制御方法。

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