TW201736996A

TW201736996A - 工廠監視控制系統用資料再生裝置

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Publication number: TW201736996A
Application number: TW105117948A
Authority: TW
Inventors: 藤枝宏之; 小西克広
Original assignee: 東芝三菱電機產業系統股份有限公司
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-10-16
Also published as: WO2017168674A1; CN108780304B; CN108780304A; US20190052563A1; JP6566122B2; BR112018015251A2; US10608933B2; JPWO2017168674A1; TWI615692B; BR112018015251B1

Abstract

本發明的資料再生裝置(1)係新增連接至在工作中的PLC(2)與輸入輸出裝置(3、4)之間收發封包的既存網路6之工廠監視控制系統用資料再生裝置。設定資訊記憶部(10)係記憶設定資訊。過程資料定義資訊記憶部(11)係記憶過程資料定義資訊。過程資料取得部(14)係取得儲存在封包的二進位資料排列。過程資料解析部(15)係根據前述設定資訊，將前述二進位資料排列分解成複數個過程資料，針對前述複數個過程資料的各者，將前述複數個過程資料的一個過程資料、封包接收時刻、前述過程資料定義資訊建立關聯，而形成為一個過程資料解析資訊。

Description

工廠監視控制系統用資料再生裝置

本發明係有關工廠監視控制系統用資料(data)再生裝置，具體而言係有關具有網路(network)探索功能的工廠監視控制系統用資料再生裝置。

工廠監視控制系統乃係由對工廠進行控制的可程式邏輯控制器(PLC；Programmable Logic Controller)與輸入輸出裝置以網路相互連接而成之系統。輸入輸出裝置係連接至構成工廠的機器(感測器(sensor)、致動器(actuator))之I/O、以及為由操作員(operator)操作的監視控制裝置且為在畫面上設置有顯示用物品和操作用物品的人機介面(HMI；Human Machine Interface)。在下述之專利文獻1係揭示連接至網路的資料再生裝置。

習知的資料再生裝置係在工廠監視控制系統的設計階段預先設計成網路上的一個通訊機器。此外，可程式邏輯控制器係將從可程式邏輯控制器發送至輸入輸出裝置的過程資料(process data)和從輸入輸出裝置發送至可程式邏輯控制器的過程資料轉換成習知的資料再生裝置能夠理解的專用資料格式。可程式邏輯控制器係將轉換成專用資料格式的過程資料儲存至將資料再生裝置指定為發送目的地位址(address)的封包(packet)並予以發送。習知的資料再生裝置係接受該封包而取得過程資料。

如上述，習知的資料再生裝置係有規定的專用資料格式，即使從PLC和輸入輸出裝置以廣播(broadcast)方式發送過程資料，仍必須由PLC重新轉換成專用資料格式後另行發送至資料再生裝置。

因此，在習知的資料再生裝置中，為了變更資料再生裝置所要取得的過程資料，係必須變更工作中的可程式邏輯控制器的通訊程式(program)再將資料發送至資料再生裝置，或變更工作中的網路卡(network card)(包括板載式(on board))的設定，或變更監視控制裝置(HMI)的設定和資料發送處理。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本國特開2013-206063號公報

此外，在進行既存的工廠監視控制系統的替換(replace)時，為了解析既存系統的工作狀態，有時會試圖增設新的資料再生裝置到網路，取得在工廠監視控制系統的網路中流動的具持續性變化的資料作為過程資料。此時，在上述的習知的資料再生裝置中係必須變更可程式邏輯控制器的通訊程式。要變更通訊程式係必須要有技術人員。為了反映通訊程式，亦必須令工廠的監視控制暫時停止。

此外，在可程式邏輯控制器的控制處理的負荷已經很高的情形中，必須增設可程式邏輯控制器以供資料再生裝置利用。

此外，伴隨可程式邏輯控制器的增設，亦必須變更網路卡(包括板載式)的設定，因此，為了將設定資料反映至網路上的全部機器，係必須令網路的通訊暫時停止。

此外，在因對資料再生裝置的通訊量增加而使得網路的通訊負荷增大的情形中，亦必須將網路的傳送週期延遲，或增設資料再生裝置專用的網路。

此外，為了取得來自監視控制裝置(HMI)的過程資料，必須要有技術人員設定監視控制裝置(HMI)的設定和變更監視控制裝置(HMI)的通訊處理。此外，為了反映變更，必須停止監視控制裝置(HMI)，或將設定與變更資料送至全部的監視控制裝置(HMI)。在監視控制裝置(HMI)的控制處理的負荷已經很高的情形中，係必須為資料再生裝置增設專用的監視控制裝置(HMI)。

如上述，為了利用習知的資料再生裝置，必須花費諸多勞力與時間。視情況還必須花費增設費用。當無法有足夠的時間和費用的情形時，係無法利用資料再生裝置，難以直覺性地掌握工廠的監視控制的狀態。

本發明乃係為了解決上述課題而研創，目的在於提供不需變更在既存網路中工作中的可程式邏輯控制器及輸入輸出裝置的設定就能夠解析既存工廠的過程資料之資料再生裝置。

為了達成上述目的，本發明乃係新增連接至在工作中的可程式邏輯控制器與輸入輸出裝置之間收發封包的既存網路之工廠監視控制系統用資料再生裝置，係具備：設定資訊記憶部，係記憶將位址資訊與複數個偏移(offset)資訊建立有關聯的設定資訊，前述位址資訊係包含發送目的地位址及發送來源位址，並儲存在前述封包的標頭(header)部，前述複數個偏移資訊係以相對於前述資料部的起始位址之相對位址來訂定用以分解前述封包的資料部所儲存的二進位資料排列之劃分位置；過程資料定義資訊記憶部，係記憶過程資料定義資訊，前述過程資料定義資訊係針對前述複數個偏移資訊的各者，將前述複數個偏移資訊的一個偏移資訊、前述位址資訊、對於前述一個偏移資訊與前述位址資訊之組合為唯一的變數名稱、說明前述變數名稱之意義的註解建立有關聯；過程資料定義資訊編輯部，係能夠編輯前述過程資料定義資訊所含的前述變數名稱和前述註解；過程資料取得部，係取得在前述既存網路中流動的封包之中在封包的標頭部所儲存的前述位址資訊未指定前述工廠監視控制系統用資料再生裝置的封包，並取得前述所取得的封包的資料部所儲存的前述二進位資料排列；過程資料解析部，係根據前述設定資訊，將藉由前述過程資料取得部取得的前述二進位資料排列，分解成表示前述輸入輸出裝置的輸入輸出點之狀態的複數個過程資料，針對前述複數個過程資料的各者，將前述複數個過程資料的一個過程資料、封包接收時刻、前述過程資料定義資訊建立關聯，形成為一個過程資料解析資訊；過程資料記憶部，係記憶前述過程資料解析資訊；及顯示部，係從記憶在前述過程資料記憶部的複數個過程資料解析資訊中搜尋與所指定的變數名稱一致的資訊，並作為時間排列資料顯示。

依據本發明，不需變更在既存網路中工作中的可程式邏輯控制器及輸入輸出裝置的設定就能夠解析既存工廠的過程資料。因此，能夠在短期間且以低成本(cost)，視覺性地掌握工廠的監視控制狀態。

1‧‧‧資料再生裝置

2‧‧‧可程式邏輯控制器(PLC)

3‧‧‧I/O

4‧‧‧人機介面(HMI)

5‧‧‧集線器

6‧‧‧既存網路

7‧‧‧封包

8a‧‧‧一般埠

8b‧‧‧反映埠

10‧‧‧設定資訊記憶部

11‧‧‧過程資料定義資訊記憶部

12‧‧‧過程資料定義資訊編輯部

13‧‧‧網路探索部

14‧‧‧過程資料取得部

15‧‧‧過程資料解析部

16‧‧‧過程資料記憶部

17‧‧‧顯示部

18‧‧‧連接目的地確認解析部

21‧‧‧處理器

22‧‧‧記憶體

23‧‧‧儲存裝置

23a‧‧‧程式記憶部

23b‧‧‧資料記憶部

24‧‧‧外部機器介面部

25‧‧‧網路介面部

26‧‧‧內部匯流排

27‧‧‧監視器

28‧‧‧鍵盤

29‧‧‧滑鼠

31‧‧‧輸入模組A

32‧‧‧輸入模組B

33‧‧‧輸出模組A

34‧‧‧輸出模組B

41‧‧‧標頭部

42‧‧‧資料部

43、43a、43b‧‧‧發送來源位址

44‧‧‧發送目的地位址

45‧‧‧輸入模組A的資料

46‧‧‧輸入模組B的資料

47‧‧‧輸出模組A的資料

47a‧‧‧輸出模組A的第0筆資料

47b‧‧‧輸出模組A的第1筆資料

47c‧‧‧輸出模組A的第15筆資料

48‧‧‧輸出模組B的資料

48a‧‧‧輸出模組B的第0筆資料

48b‧‧‧輸出模組B的第1筆資料

48c‧‧‧輸出模組B的第3筆資料

51、52、53、54‧‧‧起始位址

61、62、63、64‧‧‧資料大小

71‧‧‧變數名稱

72‧‧‧註解

73‧‧‧位元組位址偏移

74‧‧‧位元位址偏移

75‧‧‧資料型態

81‧‧‧發送目的地確認用的通訊處理

82‧‧‧發送目的地確定用的通訊處理

83‧‧‧資料輸入輸出用的通訊處理

S110至S180、S210至S280‧‧‧步驟

第1圖係本發明實施形態1的既存的工廠監視控制系統及資料再生裝置的概念構成圖。

第2圖係顯示輸入輸出裝置所具有的模組(module)的一例之圖。

第3圖係顯示實施形態1的封包的傳送之圖。

第4圖係針對封包7的結構進行說明之用的圖。

第5圖係將與位址資訊關聯的模組的資料表現成樹(tree)狀之圖。

第6圖係針對輸入輸出裝置所具有的模組的結構與過程資料之關係進行說明之用的圖。

第7圖係用以說明本發明實施形態1的資料再生裝置1所執行的網路探索部13的處理常式(rputine)的流程圖(flow chart)。

第8圖係顯示資料再生裝置1的硬體(hardware)構成的一例之圖。

第9圖係顯示以單播(unicast)方式進行的封包的傳送之圖。

第10圖係本發明實施形態2的既存的工廠監視控制系統及資料再生裝置的概念構成圖。

第11圖係顯示實施形態2的封包的傳送之圖。

第12圖係顯示關於通訊處理經最佳化的工廠監視控制系統的封包的授收的一例之圖。

第13圖係本發明實施形態3的既存的工廠監視控制系統及資料再生裝置的概念構成圖。

第14圖係用以說明本發明實施形態3的資料再生裝置1所執行的處理常式的流程圖。

以下，參照圖式，針對本發明的實施形態進行詳細說明。另外，在各圖式中，共通的要素係標註相同的元件符號且省略重複說明。

實施形態1.

<既存的工廠監視控制系統>

既存的工廠監視控制系統係由對工廠進行控制的可程式邏輯控制器(以下稱為PLC)2與輸入輸出裝置透過既存網路6連接而構成。

輸入輸出裝置係I/O 3及人機介面(以下稱為HMI)4。I/O 3係連接至構成工廠的硬體機器(感測器、致動器)。HMI 4係由操作員操作的具備監視控制畫面的監視控制裝置。在監視控制畫面係配置顯示用物品和操作用物品。顯示用物品係例如為顯示感測器的輸出值的軟體(software)構件。操作用物品係例如為給予致動器指示值的軟體構件。

第2圖係顯示輸入輸出裝置所具有的模組的一例之圖。第2圖中所示的輸入輸出裝置係I/O 3。I/O 3係具備輸入模組A 31、輸入模組B 32、輸出模組A 33、及輸出模組B 34。輸入模組A 31及輸入模組B 32係例如為監視工廠設備的溫度感測器和速度感測器等感測器。輸出模組A 33及輸出模組B 34係例如為對工廠設備進行控制的閥門(valve)和馬達(motor)等致動器。

在本說明書中雖然係就輸入輸出裝置的一例而言針對I/O 3進行說明，但輸入輸出裝置係亦可為HMI 4。在HMI 4中，輸入模組係顯示感測器的輸出值的顯示用物品。輸出模組係藉由操作員的操作而對致動器輸出指示值的操作用物品。

既存網路6係具備集線器5。集線器(hub)5係具備複數個埠(port)的網路集線裝置。PLC 2、I/O 3、HMI 4係分別連接至集線器5的各埠。

<在既存網路中流動的封包>

在如上述的系統構成中，在既存網路6係在PLC 2與輸入輸出裝置(I/O 3、HMI 4)之間收發封包(通訊訊息)。在本說明書中，所謂的封包係指資訊的傳送單位，並無依存於特定的協定(protocol)。

第3圖係顯示實施形態1的封包的傳送之圖。如第3圖所示，從PLC 2往I/O 3和HMI 4發送的封包7係經由集線器5傳遞。在實施形態1中係採用使封包7廣播到連接至集線器5的全部機器之協定。或者，集線器5係使發送到一個埠的封包7發送至全部的埠的中繼集線器(repeater hub)。因此，使封包7送達連接至既存網路6的資料再生裝置1。

第4圖係針對封包7的結構進行說明之用的圖。

第4圖之上圖係顯示封包7的基本結構。封包7係具備標頭部41與資料部42。在標頭部41係至少儲存位址資訊。位址資訊係包含發送來源位址43與發送目的地位址44。在資料部42係儲存二進位資料排列，該二進位資料排列係以表示輸入輸出裝置的輸入輸出點之狀態的過程資料排列而成。

第4圖之中圖係顯示在第3圖所示的構成中從I/O 3發送給PLC 2的封包7的結構。就位址資訊而言，在發送來源位址43指定I/O 3的位址，在發送目的地位址44指定PLC 2的位址。在網路為Ethernet(乙太網路)(註冊商標)的情形中，位址資訊為IP(Internet Protocol；網際網路協定)位址。

在資料部42係儲存輸入模組A 31的資料45、及輸入模組B 32的資料46。起始位址51係資料45的起始位址。起始位址52係資料46的起始位址。資料大小(size)61係資料45的資料長度。資料大小62係資料46的資料長度。

第4圖下圖係顯示在第4圖所示的構成中從PLC 2發送給I/O 3的封包7的結構。就位址資訊而言，在發送來源位址43指定PLC 2的位址，在發送目的地位址44指定I/O 3的位址。在網路為Ethernet(註冊商標)的情形中，位址資訊為IP位址。

在資料部42係儲存輸出模組A 33的資料47、及輸出模組B 34的資料48。起始位址53係資料47的起始位址。起始位址54係資料48的起始位址。資料大小63係資料47的資料長度。資料大小64係資料48的資料長度。

第5圖係將與位址資訊關聯的模組的資料表現成樹狀之圖。

如第5圖所示，能夠以位址資訊作為母節點(node)，以模組的資料作為子節點而表現成樹狀。具體而言，發送來源位址43a係I/O 3的位址。輸入模組A的資料45及輸入模組B的資料46係與發送來源位址43a建立關聯。發送來源位址43b係PLC 2的位址。輸出模組A的資料47、輸出模組B的資料48係與發送來源位址43b建立關聯。

第6圖係用以說明針對輸入輸出裝置所具有的模組的結構與過程資料之關係的圖。輸入輸出裝置所具有的模組係具有複數個輸入輸出點(輸入點與輸出點)，一個輸入輸出點的狀態對應一個過程資料。此外，如前述針對第5圖之說明，各模組的資料係與位址資訊建立有關聯，因此第6圖的各輸入輸出點亦與位址資訊建立有關聯。

第6圖上圖係顯示輸出模組A為具有16點的數位(digital)輸出之模組時的一例。關於輸出模組A的資料47係各輸出點的位元組(byte)位址偏移相同，但位元(bit)位址偏移各差異1位元之資料。

如第6圖上圖所示，輸出模組A的資料47係能夠拆成每一輸出點的資料(輸出模組A的第0筆資料47a、輸出模組A的第1筆資料47b、……、輸出模組A的第15筆資料47c)來表現。為了區別各筆資料，變數名稱71與註解(comment)72係分別設為不與其他資料重複的字串。

在第6圖上圖中，位元組位址偏移73係相同。此處，輸出模組A的資料47的起始位址53為0，位元組位址偏移73亦為0。位元位址偏移74係各筆資料相異，第0筆資料47a的位元位址偏移74為0，第1筆資料47b的位元位址偏移74為1，第15筆資料的位元位址偏移74為15。資料型態75為BOOL(布林型)。輸出模組A的資料大小63係從第0筆資料47a到第15筆資料47c為止的位址長度。

第6圖下圖係顯示輸出模組B為具有4點的類比(analog)輸出之模組時的一例。關於輸出模組B的資料48，乃係各輸出點的位元組位址偏移各差異2位元組、而位元位址偏移為0之資料。

如第6圖下圖，輸出模組B的資料48係能夠拆成每一輸出點的資料(輸出模組B的第0筆資料48a、輸出模組B的第1筆資料48b、……、輸出模組B的第3筆資料48c)來表現。為了區別各筆資料，變數名稱71與註解72係分別設為不與其他資料重複的字串。

在第6圖下圖中，位元組位址偏移73係以2位元組為單位而相異。此外，在輸出模組B的資料48的起始位址54為10的情形中，第0筆資料48a的位元組位址偏移73為10，第1筆資料48b的位元組位址偏移73為12，第3筆資料48c的位元組位址偏移73為16。位元位址偏移74係全部為0。資料型態75為INT(整數)。輸出模組 B的資料大小64係從第0筆資料48a到第3筆資料48c為止的位址長度。

<資料再生裝置>

回到第1圖繼續說明。資料再生裝置1係在工作中的PLC 2與輸入輸出裝置之間收發封包7的既存網路6中新連接之工廠監視控制系統用資料再生裝置。

資料再生裝置1係具備設定資訊記憶部10、過程資料定義資訊記憶部11、過程資料定義資訊編輯部12、網路探索部13、過程資料記憶部16、及顯示部17。

設定資訊記憶部10係預先記憶有濾波器(filter)與設定資訊。濾波器係定義用以擷取(capture)在既存網路6中流動的特定資訊流(traffic)的格式(format)。在設定資訊記憶部10係定義有由操作員選擇的複數個濾波器。

設定資訊係含有至少將位址資訊與複數個偏移資訊建立有關聯的資訊。另外，設定資訊係亦可含有輸入輸出裝置的各模組的結構、資料型態。位址資訊係如上述儲存在封包7的標頭部41，包含發送目的地位址及發送來源位址。

複數個偏移資訊係以相對於資料部42的起始位址之相對位址來訂定用以分解封包7的儲存於資料部42的二進位資料排列的劃分位置之資訊。偏移資訊係例如以第6圖所示的各輸出點的資料(例如第0筆資料47a)中的位元組位址偏移73與位元位址偏移74之組合來定義。依據偏移資訊，能夠將二進位資料排列按每幾位元或每幾位元組分解，解釋分解出的各要素(過程資料)應採何種資料型態處理。

二進位資料排列係以表示輸入輸出裝置所具有的輸入模組的輸入點之狀態和輸出模組的輸出點之狀態的過程資料排列而成。二進位資料排列係例如為儲存在第4圖下圖的資料部42的過程資料全體，輸出模組A的資料47和輸出模組B的資料48係二進位資料排列的一部分。

封包7之解析所必要的設定資訊係從PLC 2的工程設計工具(engineering tool)取得。具體而言，係PLC 2的位址、輸入輸出裝置的位址(I/O 3、HMI 4)、輸入輸出裝置的各模組的結構(輸入輸出點)、位元組位址偏移、位元位址偏移、及資料型態。上述該些資訊係PLC 2的程式設計(programming)及與輸入輸出裝置的資料之收發的設計所必要的資訊，因此一定有記述在工程設計工具中。視工程設計工具，亦可能藉由設定資訊的匯出(export)功能來取得。

過程資料定義資訊記憶部11係預先記憶有過程資料定義資訊。過程資料定義資訊係將上述複數個偏移資訊的一個偏移資訊、位址資訊、對於一個偏移資訊與位址資訊之組合為唯一的變數名稱、說明變數名稱之意義的註解建立有關聯之資訊。亦即，過程資料定義資訊係如第6圖所示按輸入輸出裝置所具有的模組的輸入輸出點進行定義之資訊，並作為設定資訊中的位址資訊及一個偏移資訊為鍵值(key)而予以指定者。就第6圖中所示的變數名稱71而言，亦可自動根據網路名稱和位元組位址偏移決定沒重複的名稱。就變數名稱71而言，亦可使用工程設計工具中記述的變數名稱。註解72係可使用工程設計工具中記述的註解，亦可手動輸入，亦可為空欄。

此外，過程資料定義資訊所含的變數名稱和註解係能夠藉由由操作員操作的過程資料定義資訊編輯部12進行編輯。

網路探索部13係具備過程資料取得部14與過程資料解析部15。網路探索部13係使用從設定資訊記憶部10取得的濾波器及設定資訊、及從過程資料定義資訊記憶部11取得的過程資料定義資訊，從在既存網路6中流動的封包7取得過程資料，解析過程資料，將解析結果蓄積在過程資料記憶部16。

網路探索部13係擷取在既存網路6中流動的資訊流之中與所選擇的濾波器一致之格式的封包7。

過程資料取得部14係取得在儲存在封包7的標頭部的位址資訊未指定有資料再生裝置1之封包。換言之，過程資料取得部14係取得在封包7的標頭部的發送目的地位址44指定有PLC 2或輸入輸出裝置(I/O 3或HMI 4)之封包。此外，過程資料取得部14係取得所取得的封包7的資料部儲存的二進位資料矩陣。如前述，二進位資料矩陣乃係以表示輸入輸出裝置所具有的輸入模組的輸入點之狀態和輸出模組的輸出點之狀態的過程資料排列而成。

過程資料解析部15係根據設定資訊，將藉由過程資料取得部14取得的二進位資料排列，分解成表示輸入輸出裝置所具有的模組的輸入輸出點之狀態的複數個過程資料。如前述，在設定資訊係定義有與封包7的標頭部所儲存的位址資訊建立有關聯的複數個偏移資訊。複數個偏移資訊乃係訂定用以分解二進位資料排列的劃分位置之資訊，例如，定義為從0位元組到10位元組係以1位元為單位進行劃分，從10位元組到20位元組係以2位元組為單位進行劃分。劃分後的各資料即過程資料。

此外，過程資料解析部15係針對複數個過程資料的各者，將複數個過程資料的一個過程資料、封包接收時刻、過程資料定義資訊建立關聯，並設為一個過程資料解析資訊。亦即，表示輸入輸出裝置所具有的模組的輸入輸出點的各時刻之狀態的過程資料係與按每個輸入輸出點定義的過程資料定義資訊(第6圖)建立關聯。另外，就過程資料解析資訊的鍵值而言，使用過程資料定義資訊的變數名稱71(第6圖)。

例如，藉由過程資料解析部15抽出的複數個過程資料係如第5圖所示，作為與位址資訊建立有關聯的模組之資料而排列成樹狀。此外，各個過程資料係與第6圖中所示的過程資料定義資訊列表(list)之中的位址資訊、位元組位址偏移73、及位元位址偏移74為一致的過程資料定義資訊建立關聯。

過程資料記憶部16係記憶過程資料解析部 15所產生的過程資料解析資訊。對於蓄積在過程資料記憶部16的過程資料解析資訊，能夠以變數名稱為鍵值來取得各時刻的過程資料。

顯示部17係從記憶在過程資料記憶部16的複數個過程資料解析資訊中搜尋與所指定的變數名稱一致之資訊，並作為時間排列資料顯示。

過程資料記憶部16係以變數為單位(以模組的輸入輸出點為單位)來蓄積過程資料，操作員係從添附於過程資料的變數名稱和註解來選擇目標過程資料。具體而言，當操作員使用後述的第8圖的鍵盤28和滑鼠29從第5圖所示的樹狀顯示畫面選擇一個模組，便會顯示第6圖所示的列表。當從列表中選擇了一列，顯示部17便搜尋與所選擇之列的變數名稱一致的過程資料解析資訊。關於搜尋結果，係將各時刻的過程資料以表格形式或圖表(graph)形式顯示在後述的第8圖的監視器(monitor)27。在圖表形式的顯示中，能夠利用滑鼠(mouse)29來變更圖表的顯示時間寬度和值的範圍寬度。

<流程圖>

接著，針對資料再生裝置1的動作進行說明。第7圖係用以說明針對本發明實施形態1的資料再生裝置1所執行的網路探索部13的處理常式的流程圖。

在步驟S100，網路探索部13係從設定資訊記憶部10讀取濾波器及設定資訊，從過程資料定義資訊記憶部11讀取過程資料定義資訊。

在步驟S110，網路探索部13係擷取與所選擇的濾波器一致之格式的封包7。

在步驟S120，過程資料取得部14係判定在步驟S110擷取的封包7的標頭部所儲存的發送目的地位址是否為PLC 2或輸入輸出裝置(I/O 3、HMI 4)。若判定條件成立，下一步執行步驟S130的處理。若判定條件不成立，返回步驟S110繼續執行處理。

在步驟S130，過程資料取得部14係取得封包7的資料部所儲存的二進位資料排列。

在步驟S140，過程資料解析部15係將在步驟S130取得的二進位資料排列加以分解。具體而言，係按照設定資訊的偏移資訊將過程資料分解。將過程資料數目設為N，並在索引(index)i設置(set)初始值0。

在步驟S150，過程資料解析部15係將第i個過程資料、封包接收時刻、過程資料定義資訊建立關聯，產生過程資料解析資訊。另外，過程資料定義資訊係根據在步驟S110擷取的封包的標頭部所儲存的位址資訊與在步驟S140使用的設定資訊的偏移資訊來予以指定。

在步驟S160，網路探索部13係令在步驟S150產生的過程資料解析資訊記憶至過程資料記憶部16。

在步驟S170中，網路探索部13係在索引i加上1。

在步驟S180中，網路探索部13係判定索引i是否為過程資料數目N以上。若判定條件成立，能夠判斷為已完成封包7的資料部所儲存的全部過程資料的解析，故本常式結束。另一方面，若判定條件不成立，返回步驟S150繼續執行處理。

在其他常式中，顯示部17係以操作員選擇的變數名稱，對蓄積在過程資料記憶部16的過程資料解析資訊進行搜尋。顯示部17係令搜尋結果即各時刻的過程資料以表格形式或圖表形式顯示在後述的第8圖的監視器27。

<效果>

如上述說明，依據本發明實施形態1的資料再生裝置1，不需變更工作中的PLC 2的程式和輸入輸出裝置的設定，就能夠取得在既存網路6以廣播方式發送的具持續性變化的資料作為過程資料。此外，所取得的各時刻的過程資料係與輸入輸出裝置所具有的模組的輸入輸出點建立關聯，能夠以表格形式或圖表形式顯示。

因此，依據資料再生裝置1，能夠在不會造成既存的工廠監視控制系統的通訊負荷增大下，以短期間且低成本，視覺性且直覺性地掌握工廠的監視控制狀態。

<資料再生裝置1的硬體構成例>

第8圖係顯示資料再生裝置1的硬體構成的一例之圖。資料再生裝置1係具備：處理器(processor)21、作為短期記憶裝置的記憶體(memory)22、硬碟(HDD；Hard Disc Drive)和固態硬碟(SSD；Solid State Drive)等作為長期記憶裝置的儲存裝置(storage)23、外部機器介面部24、網路介面部25、及內部匯流排(bus)26。處理器21、記憶體22、儲存裝置23、外部機器介面部24、網路介面部25係透過內部匯流排26相互連接。

記憶體22係作為在處理器21執行各種程式時將資料暫時記憶或解壓縮等的演算區域(area)部使用。

儲存裝置23係具有程式記憶部23a、資料記憶部23b。程式記憶部23a係儲存作業系統(OS；operation system)和在OS上執行的各種程式。資料記憶部23b係作為第1圖中所示的設定資訊記憶部10、過程資料定義資訊記憶部11、及過程資料記憶部16發揮功能。資料記憶部23b係預先記憶濾波器、設定資訊、過程資料定義資訊、蓄積網路介面部25所接收到的封包7及過程資料解析部15所產生的過程資料解析資訊。

另外，在第8圖中，程式記憶部23a及資料記憶部23b雖然係設置在單一個儲存裝置23中，但程式記憶部23a與資料記憶部23b係亦可分別設置在不同的儲存裝置。

處理器21係藉由執行儲存裝置23的程式記憶部23a所記憶的各種程式而作為第1圖中所示的資料再生裝置1的各部發揮功能。具體而言，處理器21係藉由執行程式而作為過程資料定義資訊編輯部12、網路探索部13、過程資料取得部14、過程資料解析部15、及顯示部17發揮功能。

外部機器介面部24係用以將監視器27、鍵盤28、滑鼠29等外部機器與資料再生裝置1連接的介面。

網路介面部25係用以將既存網路6(集線器5)與資料再生裝置1連接的介面。封包7係藉由網路介面部25接收。

關於以上所說明的資料再生裝置1的硬體構成例，在以下的實施形態中亦同。

實施形態2.

接著，參照第9圖至第11圖，針對本發明實施形態2進行說明。在本實施形態中，係在第10圖所示的構成中令網路探索部13執行第7圖的常式。

[實施形態2的具特徵性的控制]

前述的實施形態1係如第3圖所示，在工廠監視控制系統中係將以廣播方式發送的封包作為對象。第9圖係顯示以單播方式進行的封包的傳送之圖。在單播方式中，封包係僅發送給被發送目的地位址指定的機器，不會發送給其他機器。在第9圖所示的例子中，從PLC 2發送給I/O 3的封包7係不會發送給資料再生裝置1和HMI 4。實施形態2係在工廠監視控制系統中將以單播方式發送的封包為對象。

第10圖係本發明實施形態2的既存的工廠監視控制系統及資料再生裝置的概念構成圖。實施形態2的資料再生裝置1係與實施形態1相同。

第10圖所示的既存的工廠監視控制系統係除了屬於網路集線裝置之集線器5具備一般埠8a與反映埠 (mirror port)8b兩者之外，與第1圖所示的構成相同。PLC 2、I/O 3、HMI 4係連接至一般埠8a，資料再生裝置1係連接至反映埠8b。

反映埠8b係具備反映(mirroring)一般埠8a所收發的資料之功能。所謂的反映，係能夠將以單播方式發送至特定連接目的地的封包7複製後轉送至已設定反映的埠之功能。一般而言，反映係常在網路的異常診斷等時用於確認各機器間的封包。

第11圖係顯示實施形態2的封包的傳送之圖。如第11圖所示，當將資料再生裝置1連接至已設定反映的反映埠8b，從PLC 2發送給I/O 3的封包7係發送給I/O 3並且亦從反映埠8b發送給資料再生裝置1。同樣地，從PLC 2發送給HMI 4的封包7係發送給HMI 4並且亦從反映埠8b發送給資料再生裝置1。

資料再生裝置1的構成係與實施形態1相同，透過反映埠8b而接收到的封包7係以網路探索部13處理，過程資料解析資訊係蓄積在過程資料記憶部16(第7圖)。

<效果>

如上述說明，依據實施形態2，係利用能夠設定反映的集線器5，藉此，不需變更工作中的PLC 2的程式和輸入輸出裝置的設定就能夠取得在既存網路6以單播方式發送的過程資料。此外，所取得的各時刻的過程資料係與輸入輸出裝置所具有的模組的輸入輸出點建立關聯，能夠以表格形式或圖表形式顯示。

實施形態3.

接著，參照第12圖至第14圖，針對本發明實施形態3進行說明。在本實施形態中，係在第13圖所示的構成中令網路探索部13執行第14圖的常式。

在實施形態1及實施形態2中，由於在每次發送的封包的標頭部含有包含發送目的地位址的位址資訊、資料大小、資料型態，故能夠進行封包的解析。然而，每次發送的封包含有相同內容的位址資訊、資料大小、資料型態，係使得發送資料大小變大，發送處理費時，故難謂是有效率的通訊處理。因此，較佳為與位址資訊、資料大小、資料型態有關的資訊係僅用於通訊開始時PLC與輸入輸出裝置相互執行連接目的地確認處理，在連接目的地確認處理後，封包的標頭部係化為ID而縮短，僅發送ID與過程資料，藉此將通訊處理予以最佳化。

因此，在實施形態3中係構成為不需變更工作中的PLC 2的程式和輸入輸出裝置的設定，就取得在具有如上述通訊機制的既存網路6中流動的過程資料。

第12圖係顯示關於通訊處理經最佳化的工廠監視控制系統的封包的授受的一例之圖。就從PLC 2將過程資料發送給I/O 3前的連接目的地確認處理而言，係執行發送目的地確認用的通訊處理81及發送目的地確定用的通訊處理82。

首先，執行發送目的地確認用的通訊處理81。在發送目的地確認用的通訊處理81中，係由連接至既存網路6的機器相互指定通訊目的地的機器。藉由僅有通訊目的地條件一致的機器會回傳回應來進行機器的指定。通訊目的地條件係使用發送目的地的機器ID及機器製造商ID等。

接著，對通訊目的地條件一致的機器執行發送目的地確定用的通訊處理82。在發送目的地確定用的通訊處理82中，係收發位址資訊、資料大小、資料型態，並決定與該些資訊建立有對應關係的封包的固有ID。

在連接目的地確認處理後，係執行資料輸入輸出用的通訊處理83。在資料輸入輸出用的通訊處理83中，係以封包的固有ID為鍵值來相互發送過程資料。具體而言，PLC 2及輸入輸出裝置係在封包的標頭部儲存固有ID、在資料部儲存二進位資料排列來進行收發。如實施形態1中所述，二進位資料排列係以表示輸入輸出裝置所具有的輸入模組的輸入點之狀態和輸出模組的輸出點之狀態的過程資料排列而成。

在實施形態3中，必須在實施形態2追加條件分歧：將連接目的地確認處理所需的封包的接收處理及各種通訊處理予以分類，並相應於通訊處理來變更資料的解析方法而進行處理。

第13圖係本發明實施形態3的既存的工廠監視控制系統及資料再生裝置的概念構成圖。第13圖中所示的資料再生裝置1係除了在網路探索部13新增了連接目的地確認解析部18之外，與第10圖所示的構成相同。亦即，同實施形態2，PLC 2、I/O 3、HMI 4係連接至一般埠8a，資料再生裝置1係連接至反映埠8b。因此，從PLC 2發送給I/O 3的封包7係發送給I/O 3並且亦從反映埠8b發送給資料再生裝置1。同樣地，從PLC 2發送給HMI 4的封包7係發送給HMI 4並且亦從反映埠8b發送給資料再生裝置1。

連接目的地確認解析部18係取得在PLC 2與輸入輸出裝置(I/O 3、HMI 4)的連接目的地確認處理中決定的與至少位址資訊建立有關聯的固有ID，將固有ID與設定資訊建立關聯。如實施形態1中所述，設定資訊係將位址資訊與複數個偏移資訊建立有關聯之資訊，並記憶在設定資訊記憶部10。連接目的地確認解析部18係以與固有ID建立有關聯的位址資訊為鍵值，取得含有該位址資訊的設定資訊，將固有ID與設定資訊建立關聯。藉此，過程資料解析部15係能夠從封包所含有的固有ID而參照設定資訊來解析過程資料。

<流程圖>

第14圖係針對本發明實施形態3的資料再生裝置1所執行的處理常式進行說明之用的流程圖。

在步驟S200，執行初始化處理。封包的固有ID係在PLC 2的電源ON/OFF時和網路纜線(cable)的拆裝時因通訊初始化而變更，故在資料再生裝置1亦執行初始化處理。

接著，在步驟S210，資料再生裝置1係為了確保有足夠儲存發送目的地確認用的通訊處理81的資料之區域，而進行發送目的地確認用通訊處理的事前準備。儲存資料的區域係預備在資料記憶部23b。

接著，在步驟S220，資料再生裝置1係為了確保有足夠儲存發送目的地確定用的通訊處理82的資料之區域，而進行發送目的地確定用通訊處理的事前準備。儲存資料的區域係預備在資料記憶部23b。

接著，在步驟S230，網路探索部13係將濾波器設定為僅接收發送目的地確認用的封包或發送目的地確定用的封包。規定封包之格式的濾波器係記憶在設定資訊記憶部10。

接著，在步驟S240，網路探索部13係進行待機直到接收到封包。

當接收到封包時，在步驟S250，網路探索部13係判定所接收到的封包的格式是否與濾波器一致。若判定條件成立，下一步執行步驟S260的處理。另一方面，若判定條件不成立，返回步驟S240繼續進行處理。

在步驟S260，網路探索部13係執行封包的分類處理。將封包分類成發送目的地確認用的封包或發送目的地確定用的封包。發送目的地確認用的封包係儲存至儲存發送目的地確認用的通訊處理81的資料之區域。發送目的地確定用的封包係儲存至儲存發送目的地確定用的通訊處理82的資料之區域。

在步驟S270，判定結束條件是否成立。在結束條件成立之前，持續進行封包的接收與分類處理。結束條件係在從開始起經過數十秒等設定時間時或從開始起所接收到的封包數為數千至數萬等超過上限時成立。當該結束條件的判定處理成立，實施形態3的封包之解析所必要的收集處理便結束。

在步驟S280，連接目的地確認解析部18係將固有ID與設定資訊建立關聯。在步驟S260所儲存的發送目的地確定用的通訊處理82的資料係含有與位址資訊、資料大小、及資料型態建立有聯結的固有ID。連接目的地確認解析部18係將固有ID與含有關聯於固有ID的位址資訊的設定資訊建立關聯。然後，本常式結束。

然後，在其他常式中，網路探索部13係接收第12圖的資料輸入輸出用的通訊處理83的封包。在封包係儲存有固有ID與以過程資料排列而成的二進位資料排列。過程資料解析部15係根據與固有ID建立有關聯的設定資訊，將二進位資料排列分解成複數個過程資料。此外，過程資料解析部15係針對複數個過程資料的各者，將複數個過程資料的一個過程資料、封包接收時刻、及前述過程資料定義資訊建立關聯，形成為一個過程資料解析資訊。過程資料解析資訊係蓄積在過程資料記憶部16。具體而言，係執行與第7圖的步驟S130至步驟S180同等的處理。

<效果>

依據本發明實施形態3，在通訊處理經最佳化的工廠監視控制系統中，不需變更工作中的PLC 2的程式和輸入輸出裝置的設定就能夠取得在既存網路6以單播方式發送的過程資料。此外，所取得的各時刻的過程資料係與輸入輸出裝置所具有的模組的輸人輸出點建立關聯，能夠以表格形式或圖表形式顯示。

因此，依據資料再生裝置1，能夠不造成既存的工廠監視控制系統的通訊負荷增大，而以短期間且低成本，視覺性且直覺性地掌握工廠的監視控制狀態。

1‧‧‧資料再生裝置

2‧‧‧PLC

3‧‧‧I/O

4‧‧‧HMI

5‧‧‧匯流排

6‧‧‧既存網路

10‧‧‧設定資訊記憶部

11‧‧‧過程資料定義資訊記憶部

12‧‧‧過程資料定義資訊記憶部

13‧‧‧網路探索部

14‧‧‧過程資料取得部

15‧‧‧過程資料解析部

16‧‧‧過程資料記憶部

17‧‧‧顯示部

Claims

一種工廠監視控制系統用資料再生裝置，係新增連接至在工作中的可程式邏輯控制器與輸入輸出裝置之間收發封包的既存網路之工廠監視控制系統用資料再生裝置，係具備：設定資訊記憶部，係記憶將位址資訊與複數個偏移資訊建立有關聯的設定資訊，前述位址資訊係包含發送目的地位址及發送來源位址，並儲存在前述封包的標頭部，前述複數個偏移資訊係以相對於前述資料部的起始位址之相對位址來訂定用以分解前述封包的資料部所儲存的二進位資料排列的劃分位置；過程資料定義資訊記憶部，係記憶過程資料定義資訊，前述過程資料定義資訊係針對前述複數個偏移資訊的各者，將前述複數個偏移資訊的一個偏移資訊、前述位址資訊、對於前述一個偏移資訊與前述位址資訊之組合為唯一的變數名稱、說明前述變數名稱之意義的註解建立關聯；過程資料定義資訊編輯部，係能夠編輯前述過程資料定義資訊所含的前述變數名稱和前述註解；過程資料取得部，係取得在前述既存網路中流動的封包之中在封包的標頭部所儲存的前述位址資訊未指定前述工廠監視控制系統用資料再生裝置的封包，並取得前述所取得的封包的資料部所儲存的前述二進位資料排列；過程資料解析部，係根據前述設定資訊，將藉由前述過程資料取得部取得的前述二進位資料排列，分解成表示前述輸入輸出裝置的輸入輸出點之狀態的複數個過程資料，針對前述複數個過程資料的各者，將前述複數個過程資料的一個過程資料、封包接收時刻、前述過程資料定義資訊建立關聯，而形成為一個過程資料解析資訊；過程資料記憶部，係記憶前述過程資料解析資訊；及顯示部，係從記憶在前述過程資料記憶部的複數個過程資料解析資訊中搜尋與所指定的變數名稱一致的資訊，作為時間排列資料顯示。
如申請專利範圍第1項所述之工廠監視控制系統用資料再生裝置，其中，前述既存網路係具備網路集線裝置，前述網路集線裝置係具有一般埠、及反映前述一般埠所收發的資料的反映埠；前述可程式邏輯控制器係連接至前述一般埠，前述資料再生裝置係連接至前述反映埠。
如申請專利範圍第2項所述之工廠監視控制系統用資料再生裝置，具備連接目的地確認解析部，該連接目的地確認解析部係取得在前述可程式邏輯控制器與前述輸入輸出裝置的連接目的地確認處理中決定的與至少前述位址資訊建立有關聯的固有ID，將前述固有ID與前述設定資訊建立關聯；在前述連接目的地確認處理後，前述可程式邏輯控制器及前述輸入輸出裝置係收發將前述固有ID附加於前述二進位資料排列之封包；前述過程資料解析部係根據與前述固有ID建立有關聯的前述設定資訊，將前述二進位資料排列分解成表示前述輸入輸出裝置的輸入輸出點之狀態的複數個過程資料，針對前述複數個過程資料的各者，將前述複數個過程資料的一個過程資料、封包接收時刻、前述過程資料定義資訊建立關聯，而形成為一個過程資料解析資訊。