JPWO2013061451A1 - プログラマブルロジックコントローラおよびネットワークシステム - Google Patents

プログラマブルロジックコントローラおよびネットワークシステム Download PDF

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Abstract

プログラマブルロジックコントローラ１１は、ＣＰＵユニット１９を備えるプログラマブルロジックコントローラ１１であって、ＣＰＵユニット１９は、実ＩＰアドレスと、実ＩＰアドレスと異なる疑似ＩＰアドレスとを持ち、第１の通信プロトコルで通信するネットワーク１２に属する通信機器と実ＩＰアドレスを用いてデータを送受信し、第１の通信プロトコルと異なる第２の通信プロトコルで通信するネットワーク１３に属する通信機器と疑似ＩＰアドレスを用いてデータを送受信する。

Description

本発明は、ネットワークに接続して用いられるプログラマブルロジックコントローラに関する。
従来のプログラマブルロジックコントローラでは、仮想ＩＰアドレスを用いて複数のネットワークを一つのネットワークにみなして通信を行っていた。ＩＰネットワークアドレスが異なるネットワークに接続されたプログラマブルロジックコントローラ同士においては、ルーティング機能をプログラマブルロジックコントローラに搭載して異なるネットワークへの通信を行っていた。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標，以下省略）と異なる種類のネットワーク機器においては、異種ネットワークゲートウェイを用いて相互接続される。例えば、特許文献２に開示されたルーティング機能を用いることで、実ＩＰアドレスとネットワークアドレスが異なるネットワークに接続された通信機器と通信を行うことができる。しかしながら、異なる種類のネットワークに接続されたプログラマブルロジックコントローラおよび通信機器では、特許文献３に開示された異種ネットワークゲートウェイシステムを構築する必要があった。
特開２００５−１６８１４４号公報 特開２００５−２６８９８８号公報 特開２００７−２４９４７２号公報
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる種類のネットワークに接続されたプログラマブルロジックコントローラおよび通信機器において、異種ネットワークゲートウェイシステムを設けずに、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットで通信を可能とするプログラマブルロジックコントローラを得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、ＣＰＵユニットを備えるプログラマブルロジックコントローラであって、ＣＰＵユニットは、実ＩＰアドレスと、実ＩＰアドレスと異なる疑似ＩＰアドレスとを持ち、第１の通信プロトコルで通信するネットワークに属する通信機器と実ＩＰアドレスを用いてデータを送受信し、第１の通信プロトコルと異なる第２の通信プロトコルで通信するネットワークに属する通信機器と疑似ＩＰアドレスを用いてデータを送受信することを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、異なる種類のネットワークに接続されたプログラマブルロジックコントローラおよび通信機器において、異種ネットワークゲートウェイシステムを設けずに、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットで通信を可能とするという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかるプログラマブルロジックコントローラを含むネットワークシステムの一例を示す図である。 図２は、プログラマブルロジックコントローラが備えるＣＰＵユニットの概略構成を示すブロック図である。 図３は、ＣＰＵユニットがＬＡＮインタフェースからデータを受信した場合の処理手順を示すフローチャートである。 図４は、ＣＰＵユニットが内部バスを介して通信ユニットからデータを受信した場合の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、ＣＰＵユニットからＥｔｈｅｒｎｅｔ経由もしくはＥｔｈｅｒｎｅｔとは異なる種類のネットワーク経由でデータを送信する場合の処理手順を示すフローチャートである。 図６は、図１に示すネットワークシステムにおいて、別のネットワークを介して接続されたプログラマブルロジックコントローラでのデータの送受信の例を説明するための図である。 図７は、図１に示すネットワークシステムにおいて、別のネットワークを介して接続されたプログラマブルロジックコントローラでのデータの送受信の他の例を説明するための図である。 図８は、図１に示すネットワークシステムにおいて、別のネットワークを介して接続されたプログラマブルロジックコントローラでのデータの送受信の他の例を説明するための図である。
以下に、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるプログラマブルロジックコントローラを含むネットワークシステムの一例を示す図である。このネットワークシステムは、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンまたはＰＣという）１０，１６，１８と、プログラマブルロジックコントローラ１１，１４，１５が接続されて構成されている。
パソコン１０とプログラマブルロジックコントローラ１１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ経由の第一ネットワーク１２に接続されている。第一ネットワーク１２は、第１の通信プロトコルとしてＥｔｈｅｒｎｅｔで通信を行うネットワークである。
プログラマブルロジックコントローラ１１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔとは異なる種類の第二ネットワーク１３にも接続されている。第二ネットワーク１３は、第２の通信プロトコルとして、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ以外のプロトコルで通信を行うネットワークである。第二ネットワーク１３には、プログラマブルロジックコントローラ１４と、プログラマブルロジックコントローラ１５と、パソコン１６とが接続されている。
なお、第二ネットワーク１３には、図示は省略するが駆動装置などの機器も接続可能である。プログラマブルロジックコントローラ１４は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ経由の第三ネットワーク１７に接続されており、第三ネットワーク１７を介してパソコン１８と接続されている。第三ネットワーク１７は、第１の通信プロトコルとしてＥｔｈｅｒｎｅｔで通信を行うネットワークである。
プログラマブルロジックコントローラ１１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔポートを内蔵するＣＰＵユニット１９と、通信ユニット２０とを備えている。また、プログラマブルロジックコントローラ１１は、ＣＰＵユニット１９と通信ユニット２０以外の他のユニット（図示せず）を備えている。
ＣＰＵユニット１９は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ経由のネットワークに接続可能なインタフェースを備えている。また、ＣＰＵユニット１９は、ＦＴＰクライアント、ＦＴＰサーバ等の機能を内蔵し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ経由の第一ネットワーク１２に接続されたパソコン１０とデータ交信が可能である。つまり、パソコン１０は、ＦＴＰサーバやＦＴＰクライアント等として機能する。
通信ユニット２０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔと異なるネットワーク１３と接続されている。通信ユニット２０は、サイクリック伝送機能を持ち、プログラマブルロジックコントローラ１４、プログラマブルロジックコントローラ１５、パソコン１６等との間でデータの交信を行う。
プログラマブルロジックコントローラ１４は、プログラマブルロジックコントローラ１１と同様に、ＣＰＵユニット１９と通信ユニット２０とを備えている。プログラマブルロジックコントローラ１４のＣＰＵユニット１９に接続されたパソコン１８は、ＦＴＰサーバやＦＴＰクライアント等として機能する。
なお、プログラマブルロジックコントローラ１４も、プログラマブルロジックコントローラ１１と同様に、ＣＰＵユニット１９と通信ユニット２０以外の他のユニット（図示せず）を備えている。
プログラマブルロジックコントローラ１５は、プログラマブルロジックコントローラ１１，１４と同様に、通信ユニット２０を備えている。また、プログラマブルロジックコントローラ１５は、プログラマブルロジックコントローラ１１，１４とは異なり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔポートを内蔵しないＣＰＵユニット３０を備えている。
なお、プログラマブルロジックコントローラ１５も、プログラマブルロジックコントローラ１１，１４と同様に、ＣＰＵユニット３０と通信ユニット２０以外の他のユニット（図示せず）を備えている。
次に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔポートを内蔵するＣＰＵユニット１９の構成について詳細に説明する。図２は、プログラマブルロジックコントローラ１１，１４が備えるＣＰＵユニット１９の概略構成を示すブロック図である。
ＣＰＵユニット１９は、下位から順に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔに接続可能なＬＡＮインタフェース（以下、ＬＡＮ Ｉ／Ｆともいう）（第１ポート）２１、ＬＡＮドライバ２２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３、Ｅｔｈｅｒｎｅｔドライバ２４、パケットバッファ２５を有する。
ＣＰＵユニット１９は、内部バス（第２ポート）２６に接続でき、ＣＰＵユニット１９と他のユニット間のデータ転送を行う内部バス２６用のバス用ドライバ２７を有する。また、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３の上位層に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔドライバ２４とは別に、ＦＴＰサーバ／クライアント２８と、ファイルシステム２９を有する。
ＣＰＵユニット１９内のＥｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、受信したデータのＩＰアドレスによって、そのデータの転送先を決定する。すなわち、自ＣＰＵ宛て以外のＩＰアドレスであるデータを受信した場合、そのデータをＥｔｈｅｒｎｅｔドライバ２４へ転送する。
ＣＰＵユニット１９内のＦＴＰサーバ／クライアント２８は、自ＣＰＵ宛のＩＰアドレス（例えば、１９２．１６８．４．１）から送信されるデータと、疑似ＩＰアドレス（例えば、１９２．１６８．５．１）から送信されるデータを生成可能とされる。生成されたデータは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３によって振り分けられる。
次に、ＣＰＵユニットの動作について説明する。図３は、ＣＰＵユニット１９がＬＡＮインタフェース２１からデータを受信した場合の処理手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１１で、ＬＡＮインタフェース２１から受信したデータがＬＡＮドライバ２２へ転送される。ステップＳ１１２で、ＬＡＮドライバ２２からＥｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３へ受信データが転送される。
ステップＳ１１３で、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、受信データのヘッダに添付されている宛先のＩＰアドレスを確認し、自ＣＰＵ宛のＩＰアドレス（例えば、１９２．１６８．４．１等の実ＩＰアドレスや、１９２．１６８．５．１等の疑似ＩＰアドレス）のデータであるか、またはそれ以外のＩＰアドレスであるかによって受信データを振り分ける。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、受信データの宛先が自ＣＰＵのＩＰアドレスだった場合には、ステップＳ１１４へ移行し、ＣＰＵ内のＦＴＰサーバ／クライアント２８へ受信データを転送する。そして、ステップＳ１１５で、ＦＴＰサーバ／クライアント２８は、受信データを自ＣＰＵ内のファイルシステムへ転送する。
また、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、受信データの宛先が自ＣＰＵ以外のＩＰアドレスだった場合には、ステップＳ１１３からステップＳ１１６へ移行し、ＣＰＵユニット１９内のＥｔｈｅｒｎｅｔドライバ２４へ受信データを転送する。
ステップＳ１１７で、Ｅｔｈｅｒｎｅｔドライバ２４は、ＣＰＵユニット１９内のパケットバッファ２５へ受信データを転送する。ステップＳ１１８で、Ｅｔｈｅｒｎｅｔと異なる種類のネットワークでデータを送信するため、パケットバッファ２５は、受信データのカプセル化を行い、Ｅｔｈｅｒｎｅｔと異なる種類のネットワークのプロトコルに対応させる。ステップＳ１１９で、カプセル化したデータが内部バス２６から通信ユニット２０へ転送される。
図４は、ＣＰＵユニット１９が内部バス２６を介して通信ユニット２０からデータを受信した場合の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１２１で、通信ユニット２０から内部バス２６を介して、カプセル化されたパケットを受信する。
ステップＳ１２２で、バス用ドライバ２７へ受信データが転送される。ステップＳ１２３で、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュールへ受信データが転送され、カプセル化が解除される。ステップＳ１２４で、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、受信データのヘッダに添付されている宛先のＩＰアドレスを確認し、自ＣＰＵ宛のＩＰアドレスのデータであるか、またはそれ以外のＩＰアドレスであるかによって受信データを振り分ける。
Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、受信データの宛先が自ＣＰＵのＩＰアドレスだった場合には、ステップＳ１２５へ移行し、自ＣＰＵ内のＦＴＰサーバ／クライアント２８へ受信データを転送する。ステップＳ１２６で、ＦＴＰサーバ／クライアント２８は、自ＣＰＵ内のファイルシステム２９へ受信データを転送する。
また、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、受信データの宛先が自ＣＰＵ以外のＩＰアドレスだった場合には、ステップＳ１２４からステップＳ１２７へ移行し、ＬＡＮドライバ２２へ受信データを転送する。ステップＳ１２８で、ＬＡＮドライバ２２からＬＡＮ Ｉ／Ｆ２１へ受信データが転送される。
図５は、ＣＰＵユニット１９からＥｔｈｅｒｎｅｔ経由もしくはＥｔｈｅｒｎｅｔとは異なる種類のネットワーク経由でデータを送信する場合の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１３１で、ファイルシステム２９からＦＴＰサーバ／クライアント２８へデータが転送される。
ステップＳ１３２で、ＦＴＰサーバ／クライアント２８からＥｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３にデータが転送される。ステップＳ１３３で、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、送信データの宛先となるＩＰアドレスのネットワークアドレスが、疑似ＩＰアドレスのものであるか疑似ＩＰアドレス以外（実ＩＰアドレス）のものであるかによって、その送信データを振り分ける。
ネットワークアドレスが疑似ＩＰアドレス以外（実ＩＰアドレス）のものである場合は、ステップＳ１３４に移行し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（例えば、第一ネットワーク１２、第三ネットワーク１７）経由でデータを送信するため、送信データをＬＡＮドライバ２２へ転送する。ステップＳ１３５で、送信データがＬＡＮ Ｉ／Ｆ２１へ送信される。
また、ネットワークアドレスが疑似ＩＰアドレスのものである場合には、ステップＳ１３３からステップＳ１３６へ移行し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔとは異なる別ネットワーク（例えば、第二ネットワーク１３）でデータを送信するため、送信データのカプセル化を行う。ステップＳ１３７で、Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール２３は、バス用ドライバ２７へ送信データを転送する。ステップＳ１３８で、送信データがバス用ドライバ２７から内部バス２６へ転送され、内部バス２６から通信ユニット２０へその送信データが転送される。
図６は、図１に示すネットワークシステムにおいて、別のネットワークを介して接続されたプログラマブルロジックコントローラでのデータの送受信の例を説明するための図である。プログラマブルロジックコントローラ１４のＣＰＵユニット１９が、実ＩＰアドレスと疑似ＩＰアドレスの２つのＩＰアドレスを持つことで、Ｅｔｈｅｒｎｅｔと異なる種類の第二ネットワーク１３を経由したデータの送受信と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（第三ネットワーク１７）を経由したデータの送受信が可能となる。
図６では、ＣＰＵユニット１９の内部バス２６、通信ユニット２０（図２も参照）から、Ｅｔｈｅｒｎｅｔと異なる種類の第二ネットワーク１３を経由して、プログラマブルロジックコントローラ１５のＣＰＵユニット３０へデータ通信を行っている。なお、ＣＰＵユニット１９の内部バス２６、通信ユニット２０から送信されたデータは、上述したようにカプセル化されてＥｔｈｅｒｎｅｔパケットとして送信される。
また、図６では、ＣＰＵユニット１９のＥｔｈｅｒｎｅｔポートから、Ｅｔｈｅｒｎｅｔである第三ネットワーク１７経由で、パソコン１８へデータ通信を行っている。このように、ＣＰＵユニット１９は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔに接続可能なＬＡＮインタフェース２１を介したデータ通信と、Ｅｔｈｅｒｎｅｔと異なるネットワークと接続可能な内部バス２６を介したデータ通信の両方を処理することができる。
図７は、図１に示すネットワークシステムにおいて、別のネットワークを介して接続されたプログラマブルロジックコントローラでのデータの送受信の他の例を説明するための図である。図７に示すように、パソコン１０から、プログラマブルロジックコントローラ１４を介して異なるネットワークで接続されたプログラマブルロジックコントローラ１４のＣＰＵユニット１９に対してデータ送信の指定を行う場合に、通信を行う対象機器（プログラマブルロジックコントローラ１４）のＩＰアドレスを設定するだけで、通信が可能となる。
図８は、図１に示すネットワークシステムにおいて、別のネットワークを介して接続されたプログラマブルロジックコントローラでのデータの送受信の他の例を説明するための図である。図８に示すように、Ｅｔｈｅｒｎｅｔポートを内蔵しないＣＰＵユニット３０に対しても、疑似ＩＰアドレスを持つことで、異なる種類のネットワーク経由でＩＰアドレスによるＥｔｈｅｒｎｅｔパケットを用いたデータ通信が可能となる。
このように、本実施の形態１にかかるプログラマブルロジックコントローラによれば、異なる種類のネットワークに接続されたプログラマブルロジックコントローラおよび通信機器において、異種ネットワークゲートウェイシステムを設けずに、Ｅｔｈｅｒｎｅｔパケットで通信が可能となる。
以上のように、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、異なる種類のネットワークを介してプログラマブルロジックコントローラが接続されるネットワークシステムに有用であり、特に、Ｅｔｈｅｒｎｅｔと異なるネットワークとＥｔｈｅｒｎｅｔとを介してプログラマブルロジックコントローラが接続されるネットワークシステムに適している。
１０，１６，１８ パーソナルコンピュータ（パソコン，ＰＣ）
１１，１４，１５ プログラマブルロジックコントローラ
１２ 第一ネットワーク
１３ 第二ネットワーク
１７ 第三ネットワーク
１９ ＣＰＵユニット
２０ 通信ユニット
２１ ＬＡＮインタフェース（ＬＡＮ Ｉ／Ｆ）（第１ポート）
２２ ＬＡＮドライバ
２３ Ｅｔｈｅｒｎｅｔモジュール
２４ Ｅｔｈｅｒｎｅｔドライバ
２５ パケットバッファ
２６ 内部バス（第２ポート）
２７ バス用ドライバ
２８ ＦＴＰサーバ／クライアント
２９ ファイルシステム
３０ ＣＰＵユニット

Claims (5)

  1. ＣＰＵユニットを備えるプログラマブルロジックコントローラであって、
    前記ＣＰＵユニットは、実ＩＰアドレスと、前記実ＩＰアドレスと異なる疑似ＩＰアドレスとを持ち、第１の通信プロトコルで通信するネットワークに属する通信機器と前記実ＩＰアドレスを用いてデータを送受信し、前記第１の通信プロトコルと異なる第２の通信プロトコルで通信するネットワークに属する通信機器と前記疑似ＩＰアドレスを用いてデータを送受信することを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
  2. 前記ＣＰＵユニットは、
    前記実ＩＰアドレスでデータを送受信する第１ポートと、
    前記疑似ＩＰアドレスでデータを送受信する第２ポートと、を有し、
    前記第１の通信プロトコルはＥｔｈｅｒｎｅｔであり、前記第２の通信プロトコルは、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ以外の通信プロトコルであることを特徴とする請求項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ＣＰＵユニットは、
    前記ＣＰＵユニットから送信される送信データの宛先となるＩＰアドレスのネットワークアドレスが、前記疑似ＩＰアドレスのものである場合に、前記送信データのカプセル化を行い、前記第２ポートから送信することを特徴とする請求項２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
  4. 前記ＣＰＵユニットは、
    ファイルシステムをさらに有し、
    前記第１ポートから受信した受信データの宛先が前記ＣＰＵユニットのＩＰアドレスである場合には、前記ファイルシステムに前記受信データを転送し、
    前記第１ポートから受信した受信データの宛先が前記ＣＰＵユニット以外のＩＰアドレスである場合には、前記第２ポートから前記受信データを送信することを特徴とする請求項２または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ＣＰＵユニットは、
    ファイルシステムをさらに有し、
    前記第２ポートから受信した受信データの宛先が前記ＣＰＵユニットのＩＰアドレスである場合には、前記ファイルシステムに前記受信データを転送し、
    前記第２ポートから受信した受信データの宛先が前記ＣＰＵユニット以外のＩＰアドレスである場合には、前記第１ポートから前記受信データを送信することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載のプログラマブルロジックコントローラ。
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