WO2022190431A1 - 制御システムおよびデータ送信方法 - Google Patents

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WO2022190431A1
WO2022190431A1 PCT/JP2021/034684 JP2021034684W WO2022190431A1 WO 2022190431 A1 WO2022190431 A1 WO 2022190431A1 JP 2021034684 W JP2021034684 W JP 2021034684W WO 2022190431 A1 WO2022190431 A1 WO 2022190431A1
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WO
WIPO (PCT)
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data
control system
network
plc
network controller
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/034684
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English (en)
French (fr)
Inventor
成憲 澤田
Original Assignee
オムロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Application filed by オムロン株式会社 filed Critical オムロン株式会社
Publication of WO2022190431A1 publication Critical patent/WO2022190431A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]

Definitions

  • This technology relates to a control system and a data transmission method including a network that conforms to TSN (Time Sensitive Networking).
  • TSN Time Sensitive Networking
  • Ethernet registered trademark
  • IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers 802.1 TSN (hereinafter simply referred to as "TSN"
  • TSN IEEE 802.1 TSN
  • real-time communication can be realized more easily using general-purpose hardware such as Ethernet (registered trademark).
  • Patent Document 1 European Patent No. 03357218 discloses an industrial network using a network conforming to the TSN standard.
  • This technology provides a mechanism that facilitates data tracing in a control system that includes one or more control devices.
  • a control system includes a network conforming to TSN, one or more control devices connected to the network for controlling controlled objects, and a network controller connected to the network.
  • the control device includes a transmission unit that periodically transmits data registered in accordance with a user's operation using Publish/Subscriber communication of OPC UA (OPC Unified Architecture).
  • OPC UA OPC Unified Architecture
  • the data can be collected within a predetermined time, so data tracing can be easily performed.
  • the control device may include means for publishing, in the address space, internal variables referenced in control operations for controlling the controlled object in order to register data in response to requests from the outside. According to this configuration, even internal variables that are not open to the public can be targeted for data tracing.
  • the control device may stop the periodic transmission of data using Publish/Subscriber communication in response to an external request. According to this configuration, it is possible to periodically transmit data only during a period in which data tracing is required.
  • the control system may further include an information processing device that is connected to the network and that collects data periodically transmitted by the control device.
  • the network controller may calculate the schedule in such a way that the arrival time of the stream to the information processing device is guaranteed. According to this configuration, the data can be transmitted within a predetermined time to the information processing device that collects the data.
  • the network controller may set a new stream if there is no stream containing newly registered data. According to this configuration, a stream required for data tracing can be set.
  • the network controller may set the switch on the route so that the existing stream is also transferred to the information processing device. According to this configuration, if an existing stream can be used, there is no need to set a new stream, so an increase in traffic can be suppressed.
  • the control system may further include means for providing a user interface screen prompting change of registered data when the network cannot calculate a schedule of streams containing new data. According to this configuration, when there is not enough communication band left for data tracing, the operation of registering data within the available communication band can be facilitated.
  • the control device may include a processing unit that processes data registration instructions from the outside. According to this configuration, arbitrary data can be registered in response to an instruction from an external device such as an information processing device.
  • a control comprising a network conforming to TSN, one or more control devices connected to the network for controlling controlled objects, and a network controller connected to the network
  • a method for transmitting data in a system comprises a step in which the control device periodically transmits data registered according to a user operation using Publish/Subscriber communication of OPC UA; calculating a schedule such that arrival times of streams containing such data are guaranteed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a control system according to an embodiment
  • FIG. It is a figure which shows an example of the communication model which the control system which concerns on this Embodiment employ
  • 2 is a block diagram showing a hardware configuration example of a PLC that configures the control system according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example hardware configuration of a switch that constitutes the control system according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example hardware configuration of a network controller that configures the control system according to the present embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration example of an information processing device that configures the control system according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a more detailed configuration of one port of a switch that configures the control system according to the present embodiment; 3 is a schematic diagram outlining a data trace provided by the control system according to the present embodiment;
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of OPC UA client-server communication;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example configuration of Pub/Sub communication of OPC UA;
  • 4 is a flow chart showing a processing procedure for data tracing in the control system according to the embodiment;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration for realizing data tracing in the PLC of the control system according to the present embodiment;
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a processing procedure for data trace setting in the PLC of the control system according to the present embodiment
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen for data trace setting in the PLC of the control system according to the present embodiment
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a processing procedure during data tracing in the PLC of the control system according to the present embodiment
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a processing procedure for ending data tracing in the PLC of the control system according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a stream of Pub/Sub communication in the control system according to the present embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining stream scheduling for Pub/Sub communication in the control system according to the present embodiment
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of a user interface screen for data trace setting in the PLC of the control system according to the present embodiment;
  • the control system 1 employs a network conforming to IEEE 802.1 TSN.
  • TSN simply refers to networks conforming to IEEE 802.1 TSN.
  • IEEE 802.1 TSN mainly defines the data link layer, and protocols such as TCP/IP or UDP/IP can be used for the network layer and transport layer.
  • the IEEE 802.1 TSN standard includes several sub-standards.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a control system 1 according to this embodiment.
  • the control system 1 includes PLCs (Programmable Logic Controllers) 100-1, 100-2 (also collectively referred to as "PLC 100"), switches 200-1, 200-2 (“switches 200”), a network controller 300, and an information processing device 400. All of these devices are connected to the TSN.
  • Time synchronization is realized according to IEEE 802.1 AS-2020, which is a lower standard of IEEE 802.1 TSN, and IEEE 1588, which is a precision time protocol (PTP).
  • IEEE 802.1 AS-2020 which is a lower standard of IEEE 802.1 TSN
  • IEEE 1588 which is a precision time protocol (PTP).
  • the PLC 100-1 is connected via the link 20 to the switch 200-1.
  • PLC 100-2 is connected via link 24 to switch 200-2.
  • a link 22 is connected between the switch 200-1 and the switch 200-2.
  • Network controller 300 is connected via link 26 to switch 200-1.
  • the information processing device 400 is connected to the switch 200-2 via the link 28.
  • the one or more PLCs 100 that make up the control system 1 are typical examples of control devices for controlling controlled objects.
  • Each of the PLCs 100-1 and 100-2 has a field bus 30.
  • FIG. One or more field devices 40 are connected to the fieldbus 30 .
  • One or more field devices 40 include input devices that collect field signals and output devices or actuators that perform some action on the field according to instructions from PLC 100 .
  • the term “device” includes any device connected to a network conforming to IEEE 802.1 TSN.
  • devices may include the PLC 100 and the switch 200.
  • FIG. 1 the control system 1 shown in FIG. 1, “devices” may include the PLC 100 and the switch 200.
  • stream schedule means a definition for realizing scheduling according to IEEE 802.1 Qbv, and is also referred to as “Qbv schedule” below.
  • Qbv schedule The process of determining the "Qbv schedule” by calculation is also called “scheduling".
  • IO or "IO data” is a generic term for input data and output data used in control calculations for controlling controlled objects.
  • the network controller 300 is the entity that manages frame transfer in the TSN, and schedules streams (traffic) by calculating resource allocation and availability. Typically, the network controller 300 schedules streams according to IEEE 802.1 Qcc, which is a lower standard of IEEE 802.1 TSN.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a communication model adopted by the control system 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 shows a communication model adopted by the control system 1 according to the OSI hierarchical model.
  • Ethernet registered trademark
  • IEEE 802.1 TSN is implemented as a data link layer on any physical layer.
  • IP protocol is implemented as the network layer and the TCP or UDP protocol as the transport layer.
  • OPC UA OPC Unified Architecture
  • OPC UA consists of multiple layers such as an information model and a communication model.
  • OPC UA is mainly implemented in the PLC 100. Therefore, at least some of the devices connected to the TSN are configured to perform data communication using a communication protocol conforming to OPC UA.
  • a plurality of PLCs 100 perform distributed synchronization control.
  • the control system 1 provides a method of easily realizing data tracing for a plurality of PLCs 100 that perform distributed synchronization control. That is, time synchronization is performed among the plurality of PLCs 100, and data designated by each PLC 100 is transmitted according to a predetermined schedule. The data from each PLC 100 enables data tracing.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration example of the PLC 100 configuring the control system 1 according to this embodiment.
  • PLC 100 includes processor 102 , main memory 104 , network interface 110 , storage 120 , internal bus interface 130 , fieldbus interface 132 and memory card interface 134 . Each component is electrically connected via bus 138 .
  • the processor 102 is composed of a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro-Processing Unit), GPU (Graphical Processing Unit), etc., reads various programs stored in the storage 120, expands them in the main memory 104, and executes them. By doing so, processing as a PLC is realized.
  • CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro-Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the network interface 110 is responsible for frame transfer via TSN. More specifically, network interface 110 includes transmission/reception control circuitry 112 , transmission circuitry 114 , and reception circuitry 116 .
  • the transmission/reception control circuit 112 controls the transmission circuit 114 and the reception circuit 116 according to the Qbv schedule given in advance from the network controller 300 .
  • the transmission circuit 114 transmits frames on the TSN according to instructions from the transmission/reception control circuit 112 .
  • Receive circuit 116 receives incoming frames via TSN.
  • the storage 120 typically stores a system program 122 for realizing the functions of the PLC and a user program 124 that defines control logic to be executed by the PLC.
  • the internal bus interface 130 exchanges data with the IO unit 140 mounted on the PLC 100 .
  • the fieldbus interface 132 exchanges data with field devices via the fieldbus.
  • the memory card interface 134 is configured such that a memory card 136 can be attached/detached, and data can be written to the memory card 136, and various data (user programs, sampled data, etc.) can be read from the memory card 136. It's becoming
  • FIG. 3 shows a configuration example in which necessary functions are provided by the processor 102 executing a program.
  • the main part of the PLC 100 may be realized using hardware conforming to a general-purpose architecture (for example, an industrial personal computer based on a general-purpose personal computer).
  • the processing performed and functions provided by PLC 100 may be implemented in processing circuitry including processors, ASICs, FPGAs, and the like.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a hardware configuration example of the switch 200 configuring the control system 1 according to this embodiment.
  • switch 200 includes transmission/reception control circuit 212 and transmission circuits 214-1, 214-2, 214-3, and 214-4 (hereinafter collectively referred to as "transmission circuit 214"). , and receiving circuits 216-1, 216-2, 216-3, and 216-4 (hereinafter also collectively referred to as “receiving circuits 216”).
  • a set of the transmission circuit 214 and the reception circuit 216 forms one port. Note that FIG. 4 illustrates the switch 200 having four ports, but the number of ports is not particularly limited.
  • the transmission/reception control circuit 212 controls the transmission circuit 114 and the reception circuit 116 according to the Qbv schedule given in advance from the network controller 300 . More specifically, the transmit/receive control circuit 212 includes a transfer engine 218 and a queue 220 .
  • the transmission/reception control circuit 212 may be implemented by a processor executing firmware, or may be implemented using a hardwired circuit such as an ASIC or FPGA. Also, not only the transmission/reception control circuit 212 but also the entirety including the transmission circuit 114 and the reception circuit 116 may be implemented in a single chip. As such, the processing performed and functions provided by switch 200 may be implemented in processing circuitry including processors, ASICs, FPGAs, and the like.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a hardware configuration example of the network controller 300 that configures the control system 1 according to this embodiment.
  • network controller 300 includes processor 302 , main memory 304 , network interface 310 and storage 320 . Each component is electrically connected via bus 338 .
  • the processor 302 is composed of a CPU, MPU, GPU, etc., and reads various programs stored in the storage 320, develops them in the main memory 304, and executes them, thereby realizing processing as a control device.
  • the network interface 310 is responsible for frame transfer via TSN. More specifically, network interface 310 includes transmit/receive control circuitry 312 , transmit circuitry 314 , and receive circuitry 316 .
  • the storage 320 typically stores an OS 322 for implementing basic processing and a network setting program 324 for implementing processing as described later.
  • FIG. 5 shows a configuration example in which necessary functions are provided by the processor 302 executing a program.
  • the processing performed and the functions provided by the network controller 300 may be implemented by processing circuits including processors, ASICs, FPGAs, and the like.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a hardware configuration example of the information processing device 400 that configures the control system 1 according to this embodiment.
  • information processing apparatus 400 includes processor 402, main memory 404, optical drive 406, secondary storage device 408, USB controller 412, network interface 414, input unit 416, display It includes a unit 418 and a storage 420 . These components are connected via bus 438 .
  • the processor 402 is composed of a CPU, MPU, GPU, etc., and reads various programs stored in the storage 420, develops them in the main memory 404, and executes them, thereby realizing processing as a support device.
  • the storage 420 typically stores an OS 422 for implementing basic processing and a development program 424 capable of processing such as data tracing.
  • Storage 420 may store logging data 426 collected by data tracing as described below.
  • the information processing apparatus 400 has an optical drive 406, and from a recording medium 407 (for example, an optical recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc)) that stores a computer-readable program non-transitory. is read and installed in the storage 420 or the like.
  • a recording medium 407 for example, an optical recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc)
  • DVD Digital Versatile Disc
  • Various programs executed by the information processing device 400 may be installed via the computer-readable recording medium 407, or may be installed by downloading from a server device on the network. Also, the functions provided by the information processing apparatus 400 according to this embodiment may be realized by using some of the modules provided by the OS 422 .
  • the USB controller 412 controls data exchange with the network controller 300 via a USB connection.
  • Network interface 414 controls the exchange of data with other devices over any network.
  • the input unit 416 is composed of a keyboard, mouse, etc., and receives user operations.
  • a display unit 418 includes a display, various indicators, a printer, and the like, and outputs processing results from the processor 402 and the like.
  • FIG. 6 shows a configuration example in which necessary functions are provided by the processor 402 executing a program.
  • the processing executed by the information processing device 400 and the functions provided by the information processing device 400 may be implemented by processing circuits including processors, ASICs, FPGAs, and the like.
  • ⁇ C Realization of Stream Scheduling According to TSN>
  • a stream ID is assigned (a stream is reserved) for each stream (data path) according to IEEE 802.1 Qcc, and streams are scheduled according to IEEE 802.1 Qbv.
  • a queue and gate configuration as shown below is employed.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a more detailed configuration of one port of switch 200 that configures control system 1 according to the present embodiment.
  • each port consists of a set of a transmitter circuit 214 and a receiver circuit 216 .
  • Transfer engine 218 and queue 220 are provided between transmit circuit 214 and receive circuit 216 .
  • the transfer engine 218 includes a distribution circuit 224 and a timing control circuit 226.
  • Queue 220 also includes a plurality of queues 220-1 to 220-M associated with each traffic class value.
  • Distribution circuit 224 stores the frame in one of queues 220-1 to 220-M according to the header information of the frame received via reception circuit 216, or distributes the frame to distribution circuit 224 of another port. transfer to Also, the sorting circuit 224 performs similar determination and processing for frames received from the sorting circuit 224 of another port.
  • the distribution circuit 224 When the distribution circuit 224 receives a frame to be sent from the transmission circuit 214 of its own port, it stores the frame in the queue 220 corresponding to the traffic class of the frame. By such processing in the distribution circuit 224, the queues 220-1 to 220-M sequentially store frames classified by traffic class. For example, if the traffic class is 8, then 8 queues 220 are provided.
  • Gates 222-1 to 222-M are provided on the output sides of the queues 220-1 to 220-M, respectively.
  • Each of gates 222 - 1 to 222 -M (hereinafter collectively referred to as “gates 222 ”) opens and closes according to instructions from timing control circuit 226 .
  • the gate 222 When the gate 222 is opened, the frame stored in the associated queue 220 is sent from the transmission circuit 214 .
  • Timing control circuit 226 does not give open commands to a plurality of gates 222 at the same time. That is, the timing control circuit 226 sequentially opens and closes the gate 222 according to the Qbv schedule 228 . This allows you to control the stream.
  • the port of PLC 100 (network interface 110) and the port of network controller 300 (network interface 310) also have the same configuration as in FIG.
  • each of the PLC 100 and the switch 200 opens and closes the gate 222 of the queue 220 provided according to the traffic class (priority) according to IEEE 802.1 Qbv at pre-calculated timing. This makes it possible to guarantee the required arrival times (Deadline, Latency, etc.) for each stream (data path through which frames are transferred).
  • a PLC when controlling a production line, etc., a PLC is selected according to the scale of control calculation (number of IOs, complexity of processing, etc.), and a user program to be executed by the selected PLC is created. be done.
  • the scale of control calculation number of IOs, complexity of processing, etc.
  • distributed synchronous control that combines multiple PLCs of the same type, it is possible to build a highly flexible production line.
  • distributed synchronous control a user can create a user program without being aware of the PLC that executes each process.
  • a user program created by a user is divided into arbitrary units and assigned to each PLC.
  • each PLC can execute the user program as a whole by executing the part in charge of the user program.
  • Data trace is a function of sampling specified data among data that can be referred to by the PLC. Normally, the sampled variables (data) are stored in the information processing device 400 and can be saved and output as files. Data tracing can basically be implemented without a program.
  • Data traces typically include trigger traces and continuous traces.
  • Trigger trace is used, for example, to confirm changes in processing when an arbitrary value changes, or to investigate the cause of unintended changes in values. More specifically, the trigger trace collects data before and after the trigger condition occurs when a preset trigger condition is met. Data collection ends when the data of the predetermined number of samplings are collected. The information processing device 400 or the PLC 100 may collect data in response to the fulfillment of the trigger condition. When the PLC 100 collects data, the data collected from the PLC 100 can also be transmitted to the information processing device 400 .
  • a continuous trace collects arbitrary data continuously without setting trigger conditions.
  • the collected data may be temporarily buffered in the PLC 100 and then transmitted to the information processing device 400, or the data periodically transmitted from the PLC 100 may be collected by the information processing device 400. .
  • control system 1 utilizes OPC UA Publish/Subscriber communication (hereinafter also referred to as "Pub/Sub communication”) to transmit data necessary for data tracing, Reduce communication band and PLC load.
  • Pub/Sub communication Publish/Subscriber communication
  • processing can be made more efficient even when the same data needs to be collected by a plurality of devices.
  • a TSN that is time-synchronized with high accuracy is used, and by guaranteeing the arrival time of the Pub/Sub communication stream related to the data trace, information processing Data collected in the device 400 can be displayed in real time.
  • the information processing device 400 collects data periodically transmitted by one or more PLCs 100 .
  • FIG. 8 is a schematic diagram outlining the data trace provided by the control system 1 according to the present embodiment.
  • information processing device 400 is connected to PLC 100, and data 51 and 52 (variable A and variable B) to be traced, which are internal data of PLC 100, ).
  • the information processing device 400 displays temporal changes in the collected data 51 and 52 .
  • data 51 and 52 are transmitted to information processing device 400 from a plurality of PLCs 100-1 and 100-2, respectively. At this time, the data 51 and 52 are transmitted in a stream whose arrival time is guaranteed. Data trace results can be displayed.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of OPC UA client-server communication.
  • FIG. 9A shows a configuration example of normal client-server communication
  • FIG. 9B shows a configuration example of a subscription function of client-server communication.
  • client-server communication is a 1:1 communication service between a client and a server.
  • a client requests a server to read/write a node or execute a method service each time. Since it is used when needed (on demand), there is no need to secure a predetermined communication band or server resource. On the other hand, since a predetermined communication band and server resources are not secured, the arrival time cannot be guaranteed, and it is not suitable for data tracing as described above.
  • the subscription function of client-server communication is still a communication service performed on a 1:1 basis between the client and the server. It is a process of registering a node to be used and reading the value (data) of the registered node from the server at a predetermined cycle.
  • the subscription function as described above may be adopted for the data communication of the data trace, but it is preferable to adopt the Pub/Sub communication described below.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of Pub/Sub communication of OPC UA.
  • FIG. 10A shows a configuration example of the broker format
  • FIG. 10B shows a configuration example of the brokerless format.
  • OPC UA Pub/Sub communication is a technology that enables m:n communication.
  • the broker format is suitable for high-level communication and cloud communication, and the brokerless format is suitable for real-time communication.
  • information modeled according to OPC UA is transmitted via the broker by Pub/Sub communication using MQTT/AMQP, which is a protocol that supports clouds as standard. sent and received.
  • information modeled according to OPC UA is transmitted and received by multicast communication.
  • OPC UA secure real-time communication is also possible, and since modeled information can be accessed online, network settings can be made easily.
  • data tracing is basically realized using OPC UA brokerless Pub/Sub communication.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure for data tracing in the control system 1 according to this embodiment.
  • FIG. 11 shows the processing procedure of the data transmission method in the control system 1. As shown in FIG.
  • target PLC 100 publishes the internal variables included in the OPC UA address space (step S102). ).
  • the information processing device 400 displays to the user the address space of the OPC UA that the PLC 100 opens to the public, receives the selection of variables to be data traced from the user (step S104), and instructs the selected variables to the PLC 100 ( step S106).
  • the PLC 100 registers the variables selected from the information processing device 400 in the OPC UA address space (step S108), and sets them as periodic transmission targets by Pub/Sub communication (step S110).
  • the network controller 300 performs scheduling such that the data including the variable newly set as the object of periodic transmission by Pub/Sub communication reaches the information processing device 400 from the PLC 100 within a predetermined time. (step S112). That is, when new data is registered as a data trace target, the network controller 300 calculates the Qbv schedule so as to guarantee the arrival time of the stream containing the new data.
  • step S114 If the scheduling fails (NO in step S114), the network controller 300 notifies the information processing device 400 of the circumstances and reasons for the scheduling failure (step S116).
  • the information processing apparatus 400 displays to the user the situation and reason for the scheduling failure (step S118), and accepts changes to the selected variables (step S120). Then, the processing from step S106 is executed.
  • the network controller 300 transmits the Qbv schedule to each device (PLC 100 and switch 200) that make up the control system 1 (step S122). Each device starts transferring frames according to the Qbv schedule from the network controller 300 .
  • the information processing device 400 When the information processing device 400 receives an instruction to start data tracing from the user (YES in step S124), it instructs the PLC 100 to start data tracing (step S126). PLC 100 periodically transmits data including the selected variable by Pub/Sub communication according to an instruction from information processing device 400 (step S128). That is, the PLC 100 periodically transmits the data registered according to the user's operation using Pub/Sub communication. On the other hand, the information processing device 400 collects data periodically transmitted from the PLC 100 (step S130).
  • the information processing device 400 When the information processing device 400 receives an instruction to end the data trace from the user (YES in step S132), it instructs the PLC 100 to end the data trace (step S134). PLC 100 stops periodic transmission of data including the selected variable through Pub/Sub communication according to an instruction from information processing device 400 (step S136). The PLC 100 deletes the selected variable from the OPC UA address space as necessary (step S138).
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration for realizing data tracing in the PLC 100 of the control system 1 according to this embodiment.
  • the PLC 100 includes a PLC engine 150, a memory space 152, an OPC UA server processing unit 160, an OPC UAPub/Sub processing unit 162, and It includes a data trace manager 164 and an address space 170 .
  • the PLC engine 150 cyclically executes control operations defined by the user program 124 .
  • the results of control operations executed by PLC engine 150 are reflected in memory space 152 .
  • the memory space 152 holds input data collected from the field, output data including command values calculated by control calculation, internal data used in the process of control calculation, system data used for system management of the PLC 100, and the like.
  • data is managed in the form of variables, including public variables 154 that allow access from the outside and internal variables 156 that are used only for processing in the PLC engine 150. That is, the data held by the memory space 152 is typically classified into either a public variable 154 or an internal variable 156 according to the set public attribute. Note that there may be data that is always treated as the public variable 154 or the internal variable 156 .
  • the OPC UA server processing unit 160 is in charge of command processing (method execution, etc.) according to OPC UA. More specifically, when the OPC UA server processing unit 160 receives a request to execute command processing from the outside, it executes the requested command processing and responds with the execution result. Regarding data tracing, the OPC UA server processing unit 160 processes instructions for registering variables (data) from the outside.
  • the OPC UAP Pub/Sub processing unit 162 is in charge of OPC UA Pub/Sub communication. More specifically, the OPC UAPub/Sub processing unit 162 transmits data registered as a publish target at a predetermined cycle, and receives data registered as a subscribe target. Regarding data tracing, the OPC UAP Pub/Sub processing unit 162 periodically transmits data registered according to user operations using Pub/Sub communication.
  • the data trace management unit 164 is in charge of data trace processing. More specifically, when the data trace management unit 164 receives a data trace start request, it refers to the OPC UA model definition 166 to reconfigure the address space 170 and transmit (Publish) the designated or registered data. to start. Further, upon receiving a data trace stop request, the data trace management unit 164 stops the transmission (Publish) of the specified or registered data. Data trace manager 164 reconfigures address space 170 as necessary.
  • the address space 170 manages objects defined according to the OPC UA information model. More specifically, address space 170 includes method objects 172 , public variable objects 174 , internal variable objects 176 and Pub/Sub configuration information objects 178 .
  • the method object 172 includes objects related to instructions (methods) according to the PC UA.
  • Public variable objects 174 contain objects for referencing public variables 154 in memory space 152 .
  • Internal variable object 176 includes objects for referencing internal variables 156 in memory space 152 .
  • the Pub/Sub setting information object 178 includes objects for referring to methods and properties related to Pub/Sub communication.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a processing procedure for data trace setting in the PLC 100 of the control system 1 according to the present embodiment.
  • the user operates information processing apparatus 400 to instruct data trace setting ((1) setting instruction).
  • the OPC UA server processing unit 160 of the PLC 100 sends a data trace setting instruction to the data trace management unit 164 ((2) setting instruction).
  • the data trace management unit 164 reconfigures the address space 170 including the internal variable object 176 by referring to the OPC UA model definition 166 according to the data trace setting instructions ((3) reconfiguration). Then, the contents of the public variable 154 and the internal variable 156 in the memory space 152 are temporarily reflected in the internal variable object 176 in the address space 170 ((4) temporary registration). Then, the OPC UA server processing unit 160 responds to the information processing device 400 with the content of the address space 170 that temporarily reflects the content of the memory space 152 ((5) address space response).
  • the PLC 100 stores the internal variables 156 referenced in the control operation for controlling the controlled object in order to register the variables (data) to be data traced in the address space. 170 can be published.
  • the user operates the information processing device 400 to select a variable to be data traced from among the variables (objects) included in the address space 170 ((6) variable selection). Then, the OPC UA server processing unit 160 of the PLC 100 transmits the target variable selection to the data trace management unit 164 ((7) variable selection).
  • the data trace management unit 164 reconfigures the address space 170 including the internal variable object 176 by referring to the OPC UA model definition 166 according to the selection of the target variable ((8) reconfiguration). Then, among the internal variables 156 in the memory space 152, the variables selected as data trace targets are registered in the internal variable object 176 ((9) registration).
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen 450 for setting data trace in PLC 100 of control system 1 according to the present embodiment.
  • user interface screen 450 includes variable list column 452 , variable setting column 458 , and data trace display column 460 .
  • variable list column 452 public variables 454 and internal variables 456 are displayed corresponding to objects included in the address space 170 of the PLC 100.
  • the user operates the user interface screen 450 to set the variable to be targeted for data tracing in the variable setting column 458 .
  • variable setting field 458 For setting variables in the variable setting field 458, operations such as drag-and-drop using a mouse and direct selection using a keyboard can be used.
  • the data trace display column 460 displays the data trace results. Data trace results may be displayed in real time.
  • variables to be published or subscribed in OPC UA Pub/Sub communication are selected from public variables, but internal variables of the PLC 100 are often subject to data tracing, so as described above , the contents of public variables 154 and internal variables 156 in memory space 152 are preferably reflected in address space 170 and displayed on user interface screen 450 .
  • variables (objects) selected by the user are registered in the address space 170 and can be collected through Pub/Sub communication.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of a processing procedure during data tracing in the PLC 100 of the control system 1 according to this embodiment.
  • PLC engine 150 of PLC 100 cyclically executes control operations defined by user program 124 .
  • the result of the control operation executed by the PLC engine 150 is reflected in the memory space 152 ((1) control operation).
  • the contents of the memory space 152 are reflected in the address space 170 ((2) refresh).
  • the address space 170 Of the data held in the memory space 152, only data corresponding to objects registered in the address space 170 are reflected.
  • the OPC UAP Pub/Sub processing unit 162 refers to the memory space 152, constructs a data set (variables to be traced) including the registered variables, and transmits it via Pub/Sub communication ((3 ) Pub/Sub communication).
  • the information processing apparatus 400 sequentially stores data transmitted by Pub/Sub communication.
  • FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of a processing procedure for ending data tracing in PLC 100 of control system 1 according to the present embodiment.
  • the user operates the information processing device 400 to instruct the end of the data trace (see FIG. 16).
  • (1) End instruction the OPC UA server processing unit 160 of the PLC 100 transmits a data trace end instruction to the data trace management unit 164 ((2) end instruction).
  • the data trace management unit 164 stops the process of reflecting the contents of the memory space 152 in the address space 170, and also stops Pub/Sub communication by the OPC UAPub/Sub processing unit 162 ((3) Publish stop). Then, the OPC UA server processing unit 160 provides the current registered content to the information processing device 400 ((4) registered content).
  • the PLC 100 stops periodic transmission of data related to data trace using Pub/Sub communication in response to an external request.
  • the user operates the information processing device 400 to delete the registered variable for data tracing ((5) Delete instruction). Then, the OPC UA server processing unit 160 of the PLC 100 transmits the variable to be deleted to the data trace management unit 164 ((6) Delete variable).
  • the data trace management unit 164 refers to the OPC UA model definition 166 to reconfigure the address space 170 including the internal variable object 176 ((7) reconfiguration). Objects corresponding to the variables to be deleted are deleted in the reconfigured address space 170 .
  • Data tracing is stopped by the above procedure.
  • the processing related to data tracing has been described by focusing on one PLC 100, but when collecting data from a plurality of PLCs 100, the above-described processing is performed on each PLC 100 in parallel. may be executed.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a Pub/Sub communication stream in the control system 1 according to the present embodiment.
  • the control system 1 evaluates whether or not variables (data) targeted for data tracing are being transmitted by existing Pub/Sub communication. If the variable to be data traced is transmitted by existing Pub/Sub communication, the stream of the Pub/Sub communication is changed so that it is also transferred to the information processing device 400 .
  • FIG. 17(A) shows an example in which the existing Pub/Sub communication stream exchanged between the PLC 100-1 and the PLC 100-2 includes variables to be data traced.
  • the switch 200-2 transfers the frame corresponding to the target stream not only to the PLC 100-2 but also to the information processing device 400.
  • the switch 200 or the like is set so as to transfer the data exchange stream to the information processing device 400 as well. change. That is, when a stream containing newly registered data exists, the network controller 300 sets the switch 200 on the path so as to transfer the existing stream to the information processing device 400 as well.
  • FIG. 17(B) shows an example in which the existing Pub/Sub communication stream exchanged between the PLC 100-1 and the PLC 100-2 does not include variables to be data traced.
  • a stream from PLC 100-1 to information processing device 400 and a stream from PLC 100-2 to information processing device 400 are added.
  • Target data is stored in each added stream.
  • the QoS of TSN is used to allocate a predetermined communication band to streams related to Pub/Sub communication, thereby guaranteeing the arrival time.
  • the variables to be data traced can be monitored in real time.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the scheduling of Pub/Sub communication streams in the control system 1 according to the present embodiment. Referring to FIG. 18, in control system 1, QoS is achieved by scheduling streams for Pub/Sub communication.
  • the network controller 300 calculates the data path and communication band necessary for data tracing based on the data tracing target set in the information processing device 400 ((1) Required resource calculation). Then, the network controller 300 collects information such as available communication bands and delay times between adjacent nodes from the devices constituting the control system 1 ((2) current resource collection). The time stamp of each device may be used to calculate the delay time between adjacent nodes.
  • the network controller 300 secures the data path and communication band necessary for data tracing, and calculates the Qbv schedule ((3) scheduling).
  • the communication band is secured according to RAP in the Distributed Model defined in IEEE 802.1 Qcc, which is a lower standard of IEEE 802.1 TSN.
  • the stream is also transferred to the information processing apparatus 400.
  • the setting of switch 200 may be changed.
  • the network controller 300 distributes the calculated Qbv schedule to each device ((4) Qbv schedule).
  • Each device upon receiving the Qbv schedule from the network controller 300, updates the existing Qbv schedule at arbitrary timing. Once all devices have updated their Qbv schedules, communication services are resumed, including Pub/Sub communication for data tracing.
  • the network controller 300 calculates the Qbv schedule so as to guarantee the arrival time of the stream containing the new data. As described above, when the information processing device 400 collects data, the network controller 300 implements the Qbv schedule so that the arrival time of the stream containing the data to be traced to the information processing device 400 is guaranteed. to calculate
  • the user may be notified to that effect and encouraged to change the variables targeted for data tracing.
  • FIG. 19 is a schematic diagram showing another example of the user interface screen 450 for data trace setting in the PLC 100 of the control system 1 according to the present embodiment.
  • message 462 is displayed on user interface screen 450.
  • the message 462 may include an effect (for example, display delay) on the data trace in the selected variable, and may include a message prompting deletion of the data trace target variable.
  • the user refers to the message 462 and adjusts the number of variables to be traced. Adjustments by the user may be repeated until the communication bandwidth necessary for data tracing can be secured.
  • control system 1 information processing device 400
  • the control system 1 provides a user interface screen that prompts the user to change the registered variables when the network controller 300 cannot calculate the Qbv schedule of a stream that includes new variables (data). do.
  • each process may be executed by any device.
  • the process of providing a user interface for setting variables related to data tracing may be performed by the PLC 100 or the network controller 300, or may be performed by any other device.
  • the processing of collecting data related to data tracing may be handled by a computing resource on the cloud via the information processing device 400 or a gateway.
  • the data trace function provided by the control system 1 according to the present embodiment may be realized using any hardware.
  • a network (20, 22, 24) according to TSN (Time Sensitive Networking); one or more control devices (100) for controlling controlled objects, connected to the network; a network controller (300) connected to the network;
  • the control device includes a transmission unit (162) that periodically transmits data registered according to a user operation using Publish/Subscriber communication of OPC UA (OPC Unified Architecture), A control system, wherein when new data is registered, the network controller calculates a schedule to ensure arrival times of streams containing the new data.
  • OPC UA OPC Unified Architecture
  • control device In response to an external request, the control device has means (160, 162, 164, 170).
  • Configuration 4 further comprising an information processing device (400) connected to the network and collecting data periodically transmitted by the control device; 4.
  • the control system according to any one of the configurations 1-3, wherein the network controller calculates the schedule such that arrival time of the stream to the information processing device is guaranteed.
  • Control device includes a processing unit (160) that processes a data registration instruction from the outside.
  • a data transmission method in a control system (1) comprising: a step (S128) in which the control device periodically transmits data registered according to a user operation using Publish/Subscriber communication of OPC UA (OPC Unified Architecture); and the network controller, when new data is registered, calculates a schedule (S112) so as to guarantee the arrival time of the stream containing the new data.

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Abstract

制御システムは、ＴＳＮに従うネットワークと、ネットワークに接続された、制御対象を制御するための１または複数の制御装置と、ネットワークに接続されたネットワークコントローラとを含む。制御装置は、ユーザ操作に従って登録されたデータをＯＰＣ　ＵＡのＰｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いて周期的に送信する送信部を含み、ネットワークコントローラは、新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにスケジュールを計算する。

Description

制御システムおよびデータ送信方法
　本技術は、ＴＳＮ（Time　Sensitive　Networking）に従うネットワークを含む制御システムおよびデータ送信方法に関する。
　一般的な情報系ネットワークに採用されている標準的なネットワーク（例えば、イーサネット（登録商標））を産業分野のネットワークでも利用できるように拡張する取り組みが進行しつつある。より具体的には、イーサネット（登録商標）をベースにして、ネットワークが決定性のある挙動をするように改良されたＩＥＥＥ（Institute　of　Electrical　and　Electronic　Engineers）　８０２．１　ＴＳＮ（以下、単に「ＴＳＮ」とも称す。）が知られている。ＴＳＮによれば、例えば、イーサネット（登録商標）などの汎用的なハードウェアを用いて、リアルタイム通信をより容易に実現できる。
　例えば、特許文献１（欧州特許第０３３５７２１８号明細書）は、ＴＳＮ規格に従うネットワークを利用した産業用ネットワークなどを開示する。
欧州特許第０３３５７２１８号明細書
　上述したようなＴＳＮに従うネットワークを採用することで、複数の制御装置が分散して配置されることになる。このように複数の制御装置が分散した配置された制御システムにおいては、デバッグなどのために制御装置からデータを収集することが難しくなる。
　本技術は、１または複数の制御装置を含む制御システムにおいて、データトレースを容易化する仕組みを提供する。
　本技術のある実施の形態に従う制御システムは、ＴＳＮに従うネットワークと、ネットワークに接続された、制御対象を制御するための１または複数の制御装置と、ネットワークに接続されたネットワークコントローラとを含む。制御装置は、ユーザ操作に従って登録されたデータをＯＰＣ　ＵＡ（OPC　Unified　Architecture）のＰｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いて周期的に送信する送信部を含む。ネットワークコントローラは、新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにスケジュールを計算する。
　この構成によれば、対象となるデータを登録すれば、当該データを所定時間内に収集できるので、データトレースを容易に行うことができる。
　制御装置は、外部からの要求に応じて、データの登録のために、制御対象を制御するための制御演算において参照される内部変数をアドレス空間で公開するための手段を含んでいてもよい。この構成によれば、公開されていない内部変数であっても、データトレースの対象とすることができる。
　制御装置は、外部からの要求に応じて、Ｐｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いたデータの周期的な送信を停止するようにしてもよい。この構成によれば、データトレースが必要な期間のみデータを周期的に送信させることができる。
　制御システムは、ネットワークに接続された、制御装置が周期的に送信するデータを収集する情報処理装置をさらに含んでいてもよい。ネットワークコントローラは、ストリームの情報処理装置への到達時間が保証されるようにスケジュールを計算するようにしてもよい。この構成によれば、データを収集する情報処理装置に対して、所定時間内にデータを送信することができる。
　ネットワークコントローラは、新たに登録されたデータを含むストリームが存在しなければ、新たなストリームを設定するようにしてもよい。この構成によれば、データトレースに必要なストリームを設定できる。
　ネットワークコントローラは、新たに登録されたデータを含むストリームが存在する場合には、当該存在するストリームを情報処理装置へも転送するように、経路上のスイッチを設定するようにしてもよい。この構成によれば、既存のストリームを利用できる場合には、新たなストリームを設定する必要がないので、トラフィックの増加を抑制できる。
　制御システムは、ネットワークが新たなデータを含むストリームのスケジュールを計算できないときに、登録されたデータの変更を促すユーザインターフェイス画面を提供する手段をさらに含んでいてもよい。この構成によれば、データトレースのために十分に通信帯域が残っていないような場合には、利用できる通信帯域の範囲でデータを登録するような運用を容易化できる。
　制御装置は、外部からのデータの登録の指示を処理する処理部を含んでいてもよい。この構成によれば、情報処理装置などの外部装置からの指示に応答して、任意のデータを登録できる。
　本技術の別の実施の形態に従えば、ＴＳＮに従うネットワークと、ネットワークに接続された、制御対象を制御するための１または複数の制御装置と、ネットワークに接続されたネットワークコントローラとを備えた制御システムにおけるデータ送信方法が提供される。データ送信方法は、制御装置が、ユーザ操作に従って登録されたデータをＯＰＣ　ＵＡのＰｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いて周期的に送信するステップと、ネットワークコントローラが、新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにスケジュールを計算するステップとを含む。
　本技術によれば、１または複数の制御装置を含む制御システムにおいて、データトレースを容易化する仕組みを実現できる。
本実施の形態に係る制御システムの全体構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御システムが採用する通信モデルの一例を示す図である。 本実施の形態に係る制御システムを構成するＰＬＣのハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る制御システムを構成するスイッチのハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る制御システムを構成するネットワークコントローラのハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る制御システムを構成する情報処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本実施の形態に係る制御システムを構成するスイッチの１つのポートに関するより詳細な構成を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御システムが提供するデータトレースを概略する模式図である。 ＯＰＣ　ＵＡのクライアント・サーバ通信の構成例を示す模式図である。 ＯＰＣ　ＵＡのＰｕｂ／Ｓｕｂ通信の構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御システムにおけるデータトレースに係る処理手順を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る制御システムのＰＬＣにおけるデータトレースを実現するための機能構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御システムのＰＬＣにおけるデータトレースの設定に係る処理手順の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御システムのＰＬＣにおけるデータトレースの設定に係るユーザインターフェイス画面の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御システムのＰＬＣにおけるデータトレース中の処理手順の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御システムのＰＬＣにおけるデータトレースの終了に係る処理手順の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る制御システムにおけるＰｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームについて説明するための図である。 本実施の形態に係る制御システムにおけるＰｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームのスケジューリングについて説明するための図である。 本実施の形態に係る制御システムのＰＬＣにおけるデータトレースの設定に係るユーザインターフェイス画面の別の一例を示す模式図である。
　本技術の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　＜Ａ．適用例＞
　まず、本実施の形態に係る制御システム１の全体構成の一例について説明する。
　本実施の形態に係る制御システム１は、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮに従うネットワークを採用している。以下の説明においては、特段の断りがない限り、単に「ＴＳＮ」との用語は、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮに従うネットワークを総称する。なお、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮは、主として、データリンク層を規定するものであり、ネットワーク層およびトランスポート層については、例えば、ＴＣＰ／ＩＰあるいはＵＤＰ／ＩＰなどのプロトコルを用いることができる。後述するように、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮ規格は、いくつかの下位規格を含む。
　図１は、本実施の形態に係る制御システム１の全体構成の一例を示す模式図である。図１を参照して、制御システム１は、ＰＬＣ（Programmable　Logic　Controller）１００－１，１００－２（「ＰＬＣ１００」と総称することもある。）と、スイッチ２００－１，２００－２（「スイッチ２００」と総称することもある。）と、ネットワークコントローラ３００と、情報処理装置４００とを含む。これらの装置は、いずれもＴＳＮに接続されている。
　制御システム１を構成するＰＬＣ１００、スイッチ２００、ネットワークコントローラ３００、および情報処理装置４００は、図示しない時間同期主体によって、互いに時間同期している。なお、時間同期については、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮの下位規格であるＩＥＥＥ　８０２．１　ＡＳ－２０２０や、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ：Precision　Time　Protocol）であるＩＥＥＥ　１５８８などに従って実現される。
　図１に示す制御システム１においては、ＰＬＣ１００－１は、リンク２０を介して、スイッチ２００－１と接続されている。ＰＬＣ１００－２は、リンク２４を介して、スイッチ２００－２と接続されている。スイッチ２００－１とスイッチ２００－２との間は、リンク２２を介して接続されている。ネットワークコントローラ３００は、リンク２６を介して、スイッチ２００－１と接続されている。情報処理装置４００は、リンク２８を介して、スイッチ２００－２と接続されている。
　図１に示す制御システム１においては、少なくとも、ＰＬＣ１００およびスイッチ２００との間では、後述するようなＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮに従うフレーム転送が実現される。すなわち、ＰＬＣ１００およびスイッチ２００が接続されるネットワークがＴＳＮに相当する。リンク２０，２２，２４がＴＳＮの少なくとも一部を構成する。さらに、リンク２８もＴＳＮを構成してもよい。
　制御システム１を構成する１または複数のＰＬＣ１００は、制御対象を制御するための制御装置の典型例である。ＰＬＣ１００－１，１００－２の各々は、フィールドバス３０を有している。フィールドバス３０には、１または複数のフィールドデバイス４０が接続される。１または複数のフィールドデバイス４０は、フィールド信号を収集する入力デバイス、および、ＰＬＣ１００からの指示に従ってフィールドに対して何らかのアクションを行う出力デバイスあるいはアクチュエータを含む。
　本明細書において、「デバイス」との用語は、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮに従うネットワークに接続される任意のデバイスを包含する。図１に示す制御システム１において、「デバイス」は、ＰＬＣ１００およびスイッチ２００を含み得る。
　本明細書において、「ストリームのスケジュール」は、ＩＥＥＥ　８０２．１　Ｑｂｖに従うスケジューリングを実現するための定義を意味し、以下では「Ｑｂｖスケジュール」とも称す。「Ｑｂｖスケジュール」を計算によって決定する処理を「スケジューリング」とも称す。
　本明細書において、「ＩＯ」あるいは「ＩＯデータ」は、制御対象を制御するための制御演算で用いられる入力データおよび出力データを総称する用語である。
　ネットワークコントローラ３００は、ＴＳＮにおけるフレーム転送を管理する主体であり、リソース割り当ておよび可用性を計算することで、ストリーム（トラフィック）をスケジューリングする。典型的には、ネットワークコントローラ３００は、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮの下位規格であるＩＥＥＥ　８０２．１　Ｑｃｃの規定に従って、ストリームがスケジューリングされる。
　図２は、本実施の形態に係る制御システム１が採用する通信モデルの一例を示す図である。図２には、ＯＳＩ階層モデルに従って、制御システム１が採用する通信モデルを示す。
　図２を参照して、制御システム１は、任意の物理層の上に、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮに従って拡張されたイーサネット（登録商標）がデータリンク層として実装される。さらに、ネットワーク層としてＩＰプロトコル、および、トランスポート層としてＴＣＰプロトコルあるいはＵＤＰプロトコルが実装される。さらに、セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層として、ＯＰＣ　ＵＡ（OPC　Unified　Architecture）が採用される。ＯＰＣ　ＵＡは、情報モデルおよび通信モデルなどの複数階層から構成される。
　なお、スイッチ２００には、ＯＰＣ　ＵＡを実装する必要はなく、ＯＰＣ　ＵＡは、主として、ＰＬＣ１００に実装される。そのため、ＴＳＮに接続されるデバイスの少なくとも一部は、ＯＰＣ　ＵＡに従う通信プロトコルでデータ通信を行うように構成される。
　再度図１を参照して、本実施の形態に係る制御システム１においては、複数のＰＬＣ１００で分散同期制御が行われる。制御システム１においては、分散同期制御を行う複数のＰＬＣ１００に対してデータトレースを容易に実現する方法を提供する。すなわち、複数のＰＬＣ１００の間で時刻同期するとともに、各ＰＬＣ１００が指定されたデータを予め定められたスケジュールで送信する。それぞれのＰＬＣ１００からのデータによって、データトレースを実現できる。
　＜Ｂ．ハードウェア構成例＞
　次に、制御システム１に含まれる各装置のハードウェア構成の一例について説明する。
　（ｂ１：ＰＬＣ１００）
　図３は、本実施の形態に係る制御システム１を構成するＰＬＣ１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。図３を参照して、ＰＬＣ１００は、プロセッサ１０２と、主メモリ１０４と、ネットワークインターフェイス１１０と、ストレージ１２０と、内部バスインターフェイス１３０と、フィールドバスインターフェイス１３２と、メモリカードインターフェイス１３４とを含む。各コンポーネントは、バス１３８を介して電気的に接続されている。
　プロセッサ１０２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing　Unit）、ＧＰＵ（Graphical　Processing　Unit）などで構成され、ストレージ１２０に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ１０４に展開して実行することで、ＰＬＣとしての処理を実現する。
　ネットワークインターフェイス１１０は、ＴＳＮを介したフレーム転送を担当する。より具体的には、ネットワークインターフェイス１１０は、送受信制御回路１１２と、送信回路１１４と、受信回路１１６とを含む。送受信制御回路１１２は、ネットワークコントローラ３００から予め与えられたＱｂｖスケジュールに従って、送信回路１１４および受信回路１１６を制御する。送信回路１１４は、送受信制御回路１１２からの指示に従って、ＴＳＮ上にフレームを送出する。受信回路１１６は、ＴＳＮを介して入来したフレームを受信する。
　ストレージ１２０には、典型的には、ＰＬＣとしての機能を実現するためのシステムプログラム１２２と、ＰＬＣが実行する制御ロジックを規定したユーザプログラム１２４とが格納される。
　内部バスインターフェイス１３０は、ＰＬＣ１００に搭載されるＩＯユニット１４０との間でデータをやり取りする。
　フィールドバスインターフェイス１３２は、フィールドバスを介したフィールドデバイスとの間でデータをやり取りする。
　メモリカードインターフェイス１３４は、メモリカード１３６を着脱可能に構成されており、メモリカード１３６に対してデータを書込み、メモリカード１３６から各種データ（ユーザプログラムやサンプリングされたデータなど）を読み出すことが可能になっている。
　図３には、プロセッサ１０２がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードワイヤード回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）など）を用いて実装してもよい。あるいは、ＰＬＣ１００の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア（例えば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン）を用いて実現してもよい。このように、ＰＬＣ１００で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどを含む処理回路（processing　circuitry）で実現してもよい。
　（ｂ２：スイッチ２００）
　図４は、本実施の形態に係る制御システム１を構成するスイッチ２００のハードウェア構成例を示すブロック図である。図４を参照して、スイッチ２００は、送受信制御回路２１２と、送信回路２１４－１，２１４－２，２１４－３，２１４－４（以下、「送信回路２１４」と総称することもある。）と、受信回路２１６－１，２１６－２，２１６－３，２１６－４（以下、「受信回路２１６」と総称することもある。）とを含む。送信回路２１４と受信回路２１６との組で１つのポートを形成する。なお、図４には、４つのポートを有するスイッチ２００を例示するが、ポート数については、特に制限はない。
　送受信制御回路２１２は、ネットワークコントローラ３００から予め与えられたＱｂｖスケジュールに従って、送信回路１１４および受信回路１１６を制御する。より具体的には、送受信制御回路２１２は、転送エンジン２１８と、キュー２２０とを含む。
　送受信制御回路２１２は、プロセッサがファームウェアを実行することで実現してもよいし、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどのハードワイヤード回路を用いて実現してもよい。また、送受信制御回路２１２だけではなく、送信回路１１４および受信回路１１６を含む全体を単一のチップで実現してもよい。このように、スイッチ２００で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどを含む処理回路で実現してもよい。
　（ｂ３：ネットワークコントローラ３００）
　図５は、本実施の形態に係る制御システム１を構成するネットワークコントローラ３００のハードウェア構成例を示すブロック図である。図５を参照して、ネットワークコントローラ３００は、プロセッサ３０２と、主メモリ３０４と、ネットワークインターフェイス３１０と、ストレージ３２０とを含む。各コンポーネントは、バス３３８を介して電気的に接続されている。
　プロセッサ３０２は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどで構成され、ストレージ３２０に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ３０４に展開して実行することで、制御装置としての処理を実現する。
　ネットワークインターフェイス３１０は、ＴＳＮを介したフレーム転送を担当する。より具体的には、ネットワークインターフェイス３１０は、送受信制御回路３１２と、送信回路３１４と、受信回路３１６とを含む。
　ストレージ３２０には、典型的には、基本的な処理を実現するためのＯＳ３２２と、後述するような処理を実現するためのネットワーク設定プログラム３２４とが格納される。
　図５には、プロセッサ３０２がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードワイヤード回路（例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡを用いて実装してもよい。このように、ネットワークコントローラ３００で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどを含む処理回路で実現してもよい。
　（ｂ４：情報処理装置４００）
　図６は、本実施の形態に係る制御システム１を構成する情報処理装置４００のハードウェア構成例を示すブロック図である。図６を参照して、情報処理装置４００は、プロセッサ４０２と、主メモリ４０４と、光学ドライブ４０６と、二次記憶装置４０８と、ＵＳＢコントローラ４１２と、ネットワークインターフェイス４１４と、入力部４１６と、表示部４１８と、ストレージ４２０とを含む。これらのコンポーネントはバス４３８を介して接続される。
　プロセッサ４０２は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどで構成され、ストレージ４２０に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ４０４に展開して実行することで、サポート装置としての処理を実現する。
　ストレージ４２０には、典型的には、基本的な処理を実現するためのＯＳ４２２と、データトレースなどの処理も可能な開発プログラム４２４とが格納される。ストレージ４２０には、後述するようなデータトレースによって収集されたロギングデータ４２６が格納されてもよい。
　情報処理装置４００は、光学ドライブ４０６を有しており、コンピュータ読取可能なプログラムを非一過的に格納する記録媒体４０７（例えば、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などの光学記録媒体）から、その中に格納されたプログラムが読み取られてストレージ４２０などにインストールされる。
　情報処理装置４００で実行される各種プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体４０７を介してインストールされてもよいが、ネットワーク上のサーバ装置などからダウンロードする形でインストールするようにしてもよい。また、本実施の形態に係る情報処理装置４００が提供する機能は、ＯＳ４２２が提供するモジュールの一部を利用する形で実現される場合もある。
　ＵＳＢコントローラ４１２は、ＵＳＢ接続を介してネットワークコントローラ３００との間のデータの遣り取りを制御する。ネットワークインターフェイス４１４は、任意のネットワークを介した他の装置との間のデータの遣り取りを制御する。
　入力部４１６は、キーボードやマウスなどで構成され、ユーザ操作を受け付ける。表示部４１８は、ディスプレイ、各種インジケータ、プリンタなどで構成され、プロセッサ４０２からの処理結果などを出力する。
　図６には、プロセッサ４０２がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードワイヤード回路（例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡを用いて実装してもよい。このように、情報処理装置４００で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどを含む処理回路で実現してもよい。
　＜Ｃ．ＴＳＮに従うストリームのスケジューリングの実現＞
　ＴＳＮにおいては、ＩＥＥＥ　８０２．１　Ｑｃｃに従って、ストリーム（データパス）毎にストリームＩＤが割り当てられ（ストリームが予約され）、ＩＥＥＥ　８０２．１　Ｑｂｖに従って、ストリームがスケジューリングされる。Ｑｂｖスケジュールに従ってストリームを制御するために、以下に示すようなキューおよびゲートの構成が採用される。
　図７は、本実施の形態に係る制御システム１を構成するスイッチ２００の１つのポートに関するより詳細な構成を示す模式図である。図７を参照して、各ポートは、送信回路２１４と受信回路２１６との組からなる。送信回路２１４と受信回路２１６との間には、転送エンジン２１８およびキュー２２０が設けられる。
　より具体的には、転送エンジン２１８は、振分回路２２４と、タイミング制御回路２２６とを含む。また、キュー２２０は、トラフィッククラスの各値に対応付けられた複数のキュー２２０－１～２２０－Ｍを含む。
　振分回路２２４は、受信回路２１６を介して受信したフレームのヘッダ情報などに従って、当該フレームをキュー２２０－１～２２０－Ｍのうちいずれかに格納し、あるいは、別のポートの振分回路２２４へ転送する。また、振分回路２２４は、別のポートの振分回路２２４から受信したフレームについても同様の判断および処理を行う。
　振分回路２２４は、自ポートの送信回路２１４から送出すべきフレームを受信すると、当該フレームを当該フレームのトラフィッククラスに対応するキュー２２０へ格納する。このような振分回路２２４での処理によって、キュー２２０－１～２２０－Ｍには、トラフィッククラス別に分類されたフレームが順次格納されることになる。例えば、トラフィッククラスが８である場合には、８個のキュー２２０が設けられる。
　キュー２２０－１～２２０－Ｍの出力側には、ゲート２２２－１～２２２－Ｍがそれぞれ設けられている。ゲート２２２－１～２２２－Ｍ（以下、「ゲート２２２」と総称することもある。）の各々は、タイミング制御回路２２６からの指令に従って開閉する。ゲート２２２が開くと、対応付けられているキュー２２０に格納されているフレームが送信回路２１４から送出される。タイミング制御回路２２６から複数のゲート２２２に対して同時に開指令が与えられることはない。すなわち、タイミング制御回路２２６は、Ｑｂｖスケジュール２２８に従って、ゲート２２２を順次開閉する。これによって、ストリームを制御できる。
　なお、ＰＬＣ１００のポート（ネットワークインターフェイス１１０）、および、ネットワークコントローラ３００のポート（ネットワークインターフェイス３１０）についても、図７と同様の構成を有している。
　このように、ＰＬＣ１００およびスイッチ２００の各々は、ＩＥＥＥ　８０２．１　Ｑｂｖに従って、トラフィッククラス（優先度）に応じて設けられたキュー２２０のゲート２２２を予め計算されたタイミングで開閉する。これによって、各ストリーム（フレームが転送されるデータパス）について要求される到達時間（Ｄｅａｄｌｉｎｅ，Ｌａｔｅｎｃｙなど）を保証できる。
　＜Ｄ．分散同期制御およびデータトレース＞
　次に、複数のＰＬＣ１００を用いた分散同期制御および分散同期制御におけるデータトレースについて説明する。
　一般的に、生産ラインなどの制御を行う場合には、制御演算の規模（ＩＯ数や処理の複雑さなど）に応じたＰＬＣが選択され、当該選択されたＰＬＣで実行されるユーザプログラムが作成される。このように構成された場合、事後的に生産ラインを増強しようとした場合に、ＰＬＣの性能限界によって実現できないことも生じ得る。このような場合には、より性能の高いＰＬＣに置き換えるなどの措置が必要となる。
　これに対して、同一種類のＰＬＣを複数台組み合わせた分散同期制御を採用することで、柔軟性の高い生産ラインの構築を可能にできる。分散同期制御においては、ユーザは、各処理を実行するＰＬＣを意識することなくユーザプログラムを作成することができる。ユーザが作成したユーザプログラムは、任意の単位で分割されて、それぞれのＰＬＣに割り当てられることになる。
　ＰＬＣ間は時刻同期されているので、ＰＬＣの各々は、ユーザプログラムの担当する部分を実行することで、全体としてユーザプログラムを実行できる。
　このような分散同期制御を採用することで、生産ラインの規模の拡大および縮小に対して柔軟に対応できるとともに、ＰＬＣメーカ側としても、複数種類のＰＬＣをラインナップする必要性を低減できる。
　ここで、データトレースについて説明する。データトレースは、ＰＬＣで参照可能なデータのうち指定されたデータをサンプリングする機能である。通常、サンプリングされた変数（データ）は、情報処理装置４００に格納されて、ファイルとして保存および出力が可能である。データトレースは、基本的には、プログラムレスで実現可能になっている。
　データトレースは、典型的には、トリガトレースおよび連続トレースを含む。
　トリガトレースは、例えば、任意の値が変化したときの処理の変化などを確認する場合や、意図しない値の変化などの原因を調査する場合などに用いられる。より具体的には、トリガトレースは、予め設定されたトリガ条件が成立すると、当該トリガ条件が発生した前後のデータを収集するものである。予め定められたサンプリング数のデータが収集されると、データ収集は終了する。なお、トリガ条件が成立に応じたデータの収集は、情報処理装置４００が行ってもよいし、ＰＬＣ１００が行ってもよい。ＰＬＣ１００がデータを収集した場合には、ＰＬＣ１００から収集されたデータを情報処理装置４００へ送信することもできる。
　連続トレースは、トリガ条件を設定せずに、任意のデータを連続的に収集するものである。収集されるデータは、ＰＬＣ１００で一旦バッファリングされた上で、情報処理装置４００へ送信されてもよいし、ＰＬＣ１００から周期的に送信されるデータを情報処理装置４００が収集するようにしてもよい。
　上述したような分散同期制御を実装した場合のデータトレースを考えると、それぞれのＰＬＣ１００が収集したデータを情報処理装置４００へそれぞれ送信し、情報処理装置４００において統合する必要があり、リアルタイムでデータトレースを行うことができない。
　そこで、本実施の形態に係る制御システム１は、ＯＰＣ　ＵＡのＰｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信（以下、「Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信」とも称す。）を利用して、データトレースに必要なデータを送信することで、通信帯域およびＰＬＣの負荷を低減する。Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信を利用することで、同一のデータを複数のデバイスで収集する必要がある場合などにも処理を効率化できる。
　また、本実施の形態に係る制御システム１においては、高精度に時刻同期されたＴＳＮを用いており、データトレースに係るＰｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームについても、到達時間を保証することで、情報処理装置４００において収集されたデータをリアルタイムに表示できる。情報処理装置４００は、１または複数のＰＬＣ１００が周期的に送信するデータを収集する。
　図８は、本実施の形態に係る制御システム１が提供するデータトレースを概略する模式図である。図８（Ａ）を参照して、一般的なデータトレースの方法としては、ＰＬＣ１００に情報処理装置４００を接続し、ＰＬＣ１００の内部データであるデータトレース対象のデータ５１，５２（変数Ａおよび変数Ｂ）を収集する。情報処理装置４００は、収集されたデータ５１，５２の時間的変化を表示等する。
　図８（Ｂ）を参照して、本実施の形態に係る制御システム１においては、複数のＰＬＣ１００－１，１００－２からそれぞれデータ５１，５２が情報処理装置４００へ送信される。このとき、データ５１，５２は、到達時間が保証されたストリームで送信されるため、情報処理装置４００においては、複数のＰＬＣ１００－１，１００－２から収集されたデータであっても、リアルタイムでデータトレース結果を表示等できる。
　ここで、ＯＰＣ　ＵＡに従うデータ通信について説明する。
　図９は、ＯＰＣ　ＵＡのクライアント・サーバ通信の構成例を示す模式図である。図９（Ａ）には、通常のクライアント・サーバ通信の構成例を示し、図９（Ｂ）には、クライアント・サーバ通信のサブスクリプション機能の構成例を示す。
　図９（Ａ）を参照して、クライアント・サーバ通信は、クライアントとサーバとの１：１で行われる通信サービスである。通常、クライアントからサーバに対して、ノードの読み書きやメソッドサービスの実行などが都度依頼される。必要なときに（オンデマンドで）利用されるため、予め定められた通信帯域やサーバのリソースを確保する必要がない。一方で、予め定められた通信帯域やサーバのリソースが確保されないため、到達時間が保証されず、上述したようなデータトレースには不向きである。
　図９（Ｂ）を参照して、クライアント・サーバ通信のサブスクリプション機能は、クライアントとサーバとの１：１で行われる通信サービスであることには変わりがないが、クライアントからサーバに対してモニタしたいノードを登録するとともに、登録されたノードの値（データ）を予め指定された周期でサーバから読み出す処理である。
　サブスクリプション機能においては、読み出し対象のノード（データ）を都度指定しなくてもよいので、全体的な通信量を低減できるとともに、一定周期でのデータトレースを実現できる。但し、一定周期でデータが送信されるので、通信帯域やサーバのリソースを確保しておく必要がある。
　本実施の形態に係る制御システム１において、データトレースのデータ通信には、上述したようなサブスクリプション機能を採用してもよいが、以下に説明するＰｕｂ／Ｓｕｂ通信を採用することが好ましい。
　図１０は、ＯＰＣ　ＵＡのＰｕｂ／Ｓｕｂ通信の構成例を示す模式図である。図１０（Ａ）には、ブローカ形式の構成例を示し、図１０（Ｂ）には、ブローカレス形式の構成例を示す。
　ＯＰＣ　ＵＡのＰｕｂ／Ｓｕｂ通信は、ｍ：ｎ通信を可能にする技術である。ブローカ形式は、上位通信やクラウド通信に適しており、ブローカレス形式は、リアルタイム性通信に適している。
　図１０（Ａ）を参照して、ブローカ形式においては、ＯＰＣ　ＵＡに従ってモデル化された情報が、クラウドを標準的にサポートするプロトコルであるＭＱＴＴ／ＡＭＱＰを用いたＰｕｂ／Ｓｕｂ通信によりブローカを経由して送受信される。
　Ｐｕｂｌｉｓｈされたデータは、ブローカが一定期間保持するため、Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒは、保持されたデータを任意に取得可能である。但し、ブローカがデータを一旦保持するため、リアルタイム性通信には不向きである。
　図１０（Ｂ）を参照して、ブローカレス形式においては、ＯＰＣ　ＵＡに従ってモデル化された情報が、マルチキャスト通信により送受信される。ＯＰＣ　ＵＡによれば、セキュアなリアルタイム通信も可能であり、また、モデル化された情報に対してオンラインでアクセスできるため、ネットワーク設定を容易に行うこともできる。
　本実施の形態に係る制御システム１においては、基本的には、ＯＰＣ　ＵＡのブローカレス形式のＰｕｂ／Ｓｕｂ通信を用いて、データトレースを実現する。
　＜Ｅ．処理手順＞
　次に、本実施の形態に係る制御システム１におけるデータトレースに係る処理手順について説明する。
　図１１は、本実施の形態に係る制御システム１におけるデータトレースに係る処理手順を示すフローチャートである。図１１には、制御システム１におけるデータ送信方法の処理手順を示す。
　図１１を参照して、情報処理装置４００は、データトレースの要求をユーザから受けると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、対象のＰＬＣ１００は、内部変数をＯＰＣ　ＵＡのアドレス空間に含めて公開する（ステップＳ１０２）。
　情報処理装置４００は、ＰＬＣ１００が公開するＯＰＣ　ＵＡのアドレス空間をユーザに表示するとともに、ユーザからデータトレースの対象となる変数の選択を受け付け（ステップＳ１０４）、選択された変数をＰＬＣ１００に指示する（ステップＳ１０６）。
　ＰＬＣ１００は、情報処理装置４００から選択された変数をＯＰＣ　ＵＡのアドレス空間を登録する（ステップＳ１０８）とともに、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信による周期的な送信対象として設定する（ステップＳ１１０）。
　続いて、ネットワークコントローラ３００は、新たにＰｕｂ／Ｓｕｂ通信による周期的な送信対象として設定された変数を含むデータが予め定められた時間内にＰＬＣ１００から情報処理装置４００に到達するように、スケジューリングを行う（ステップＳ１１２）。すなわち、ネットワークコントローラ３００は、データトレースの対象として新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにＱｂｖスケジュールを計算する。
　スケジューリングが失敗すると（ステップＳ１１４においてＮＯ）、ネットワークコントローラ３００は、スケジュールが失敗した状況および理由などを情報処理装置４００へ通知する（ステップＳ１１６）。情報処理装置４００は、スケジュールが失敗した状況および理由などをユーザに表示する（ステップＳ１１８）とともに、選択された変数の変更などを受け付ける（ステップＳ１２０）。そして、ステップＳ１０６以下の処理が実行される。
　スケジューリングが成功すると（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、ネットワークコントローラ３００は、制御システム１を構成する各デバイス（ＰＬＣ１００およびスイッチ２００）に対して、Ｑｂｖスケジュールを送信する（ステップＳ１２２）。各デバイスは、ネットワークコントローラ３００からのＱｂｖスケジュールに従って、フレームの転送を開始する。
　情報処理装置４００は、ユーザからデータトレースの開始の指示を受けると（ステップＳ１２４においてＹＥＳ）、ＰＬＣ１００に対してデータトレースの開始を指示する（ステップＳ１２６）。ＰＬＣ１００は、情報処理装置４００からの指示に従って、選択された変数を含むデータをＰｕｂ／Ｓｕｂ通信による周期的に送信する（ステップＳ１２８）。すなわち、ＰＬＣ１００は、ユーザ操作に従って登録されたデータをＰｕｂ／Ｓｕｂ通信を用いて周期的に送信する。一方、情報処理装置４００は、ＰＬＣ１００から周期的に送信されるデータを収集する（ステップＳ１３０）。
　情報処理装置４００は、ユーザからデータトレースの終了の指示を受けると（ステップＳ１３２においてＹＥＳ）、ＰＬＣ１００に対してデータトレースの終了を指示する（ステップＳ１３４）。ＰＬＣ１００は、情報処理装置４００からの指示に従って、選択された変数を含むデータのＰｕｂ／Ｓｕｂ通信による周期的な送信を停止する（ステップＳ１３６）。ＰＬＣ１００は、必要に応じて、選択されていた変数をＯＰＣ　ＵＡのアドレス空間から削除する（ステップＳ１３８）。
　以上のような手順によって、データトレースに関する一連の処理が行われる。
　＜Ｆ．ＰＬＣの機能構成例＞
　次に、本実施の形態に係る制御システム１におけるデータトレースを実現するためのＰＬＣ１００の機能構成の一例について説明する。
　図１２は、本実施の形態に係る制御システム１のＰＬＣ１００におけるデータトレースを実現するための機能構成の一例を示す模式図である。図１２を参照して、ＰＬＣ１００は、データトレースを実現するための主要な機能構成として、ＰＬＣエンジン１５０と、メモリ空間１５２と、ＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０と、ＯＰＣ　ＵＡＰｕｂ／Ｓｕｂ処理部１６２と、データトレース管理部１６４と、アドレス空間１７０とを含む。
　ＰＬＣエンジン１５０は、ユーザプログラム１２４により規定された制御演算をサイクリック実行する。ＰＬＣエンジン１５０が実行する制御演算の結果は、メモリ空間１５２に反映される。
　メモリ空間１５２は、フィールドから収集された入力データ、制御演算によって算出される指令値を含む出力データ、制御演算の過程で用いられる内部データ、ＰＬＣ１００のシステム管理に用いられるシステムデータなどを保持する。
　メモリ空間１５２においては、データが変数の形で管理されており、外部からのアクセスを許容する公開変数１５４と、ＰＬＣエンジン１５０での処理のみに用いられる内部変数１５６とを含む。すなわち、メモリ空間１５２が保持するデータは、典型的には、設定される公開属性に応じて、公開変数１５４および内部変数１５６のいずれかに分類される。なお、常に公開変数１５４あるいは内部変数１５６として取り扱われるデータが存在していてもよい。
　ＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、ＯＰＣ　ＵＡに従う命令処理（メソッドの実行など）を担当する。より具体的には、ＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、外部から命令処理の実行などの要求を受けると、要求された命令処理を実行するとともに、実行結果を応答する。データトレースに関して、ＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、外部からの変数（データ）の登録の指示を処理する。
　ＯＰＣ　ＵＡＰｕｂ／Ｓｕｂ処理部１６２は、ＯＰＣ　ＵＡのＰｕｂ／Ｓｕｂ通信を担当する。より具体的には、ＯＰＣ　ＵＡＰｕｂ／Ｓｕｂ処理部１６２は、Ｐｕｂｌｉｓｈ対象として登録されたデータを予め定められた周期で送信するとともに、Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅ対象として登録されたデータを受信する。データトレースに関して、ＯＰＣ　ＵＡＰｕｂ／Ｓｕｂ処理部１６２は、ユーザ操作に従って登録されたデータをＰｕｂ／Ｓｕｂ通信を用いて周期的に送信する。
　データトレース管理部１６４は、データトレースに関する処理を担当する。より具体的には、データトレース管理部１６４は、データトレースの開始要求を受けると、ＯＰＣ　ＵＡモデル定義１６６を参照してアドレス空間１７０を再構成し、指定あるいは登録されたデータの送信（Ｐｕｂｌｉｓｈ）を開始する。また、データトレース管理部１６４は、データトレースの停止要求を受けると、指定あるいは登録されたデータの送信（Ｐｕｂｌｉｓｈ）を停止する。データトレース管理部１６４は、必要に応じて、アドレス空間１７０を再構成する。
　アドレス空間１７０は、ＯＰＣ　ＵＡの情報モデルに従って定義されたオブジェクトを管理する。より具体的には、アドレス空間１７０は、メソッドオブジェクト１７２と、公開変数オブジェクト１７４と、内部変数オブジェクト１７６と、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ設定情報オブジェクト１７８とを含む。
　メソッドオブジェクト１７２は、ＰＣ　ＵＡに従う命令（メソッド）に係るオブジェクトを含む。公開変数オブジェクト１７４は、メモリ空間１５２の公開変数１５４を参照するためのオブジェクトを含む。内部変数オブジェクト１７６は、メモリ空間１５２の内部変数１５６を参照するためのオブジェクトを含む。Ｐｕｂ／Ｓｕｂ設定情報オブジェクト１７８は、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信に係るメソッドおよびプロパティを参照するためのオブジェクトを含む。
　図１３は、本実施の形態に係る制御システム１のＰＬＣ１００におけるデータトレースの設定に係る処理手順の一例を示す模式図である。図１３を参照して、まず、ユーザは、情報処理装置４００を操作してデータトレースの設定を指示する（（１）設定指示）。すると、ＰＬＣ１００のＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、データトレースの設定の指示をデータトレース管理部１６４へ送信する（（２）設定指示）。
　データトレース管理部１６４は、データトレースの設定の指示に従って、ＯＰＣ　ＵＡモデル定義１６６を参照して、内部変数オブジェクト１７６を含むアドレス空間１７０を再構成する（（３）再構成）。すると、メモリ空間１５２の公開変数１５４および内部変数１５６の内容がアドレス空間１７０の内部変数オブジェクト１７６に暫定的に反映される（（４）仮登録）。そして、ＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、メモリ空間１５２の内容を暫定的に反映したアドレス空間１７０の内容を情報処理装置４００へ応答する（（５）アドレス空間応答）。
　このように、ＰＬＣ１００は、外部からの要求に応じて、データトレースの対象となる変数（データ）の登録のために、制御対象を制御するための制御演算において参照される内部変数１５６をアドレス空間１７０で公開できる。
　ユーザは、情報処理装置４００を操作して、応答されたアドレス空間１７０に含まれる変数（オブジェクト）のうちデータトレースの対象となる変数を選択する（（６）変数選択）。すると、ＰＬＣ１００のＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、対象となる変数の選択をデータトレース管理部１６４へ送信する（（７）変数選択）。
　データトレース管理部１６４は、対象となる変数の選択に従って、ＯＰＣ　ＵＡモデル定義１６６を参照して、内部変数オブジェクト１７６を含むアドレス空間１７０を再構成する（（８）再構成）。すると、メモリ空間１５２の内部変数１５６のうち、データトレースの対象として選択された変数が内部変数オブジェクト１７６に登録される（（９）登録）。
　以上の処理手順によって、データトレースの設定が完了する。
　図１４は、本実施の形態に係る制御システム１のＰＬＣ１００におけるデータトレースの設定に係るユーザインターフェイス画面４５０の一例を示す模式図である。図１４を参照して、ユーザインターフェイス画面４５０は、変数リスト欄４５２と、変数設定欄４５８と、データトレース表示欄４６０とを含む。変数リスト欄４５２には、ＰＬＣ１００のアドレス空間１７０に含まれるオブジェクトに対応して、公開変数４５４と、内部変数４５６とが表示される。
　ユーザは、ユーザインターフェイス画面４５０を操作して、データトレースの対象としたい変数を変数設定欄４５８に設定する。
　変数設定欄４５８への変数の設定には、マウスを使ったドラッグアンドドロップや、キーボードを使った直接的な選択などの操作を用いることができる。
　データトレース表示欄４６０には、データトレース結果が表示される。データトレース結果はリアルタイムで表示されてもよい。
　一般的に、ＯＰＣ　ＵＡのＰｕｂ／Ｓｕｂ通信においてＰｕｂｌｉｓｈまたはＳｕｂｓｃｒｉｂｅする変数は、公開変数から選択されることになるが、ＰＬＣ１００の内部変数もデータトレースの対象となることが多いので、上述したように、メモリ空間１５２の公開変数１５４および内部変数１５６の内容をアドレス空間１７０に反映した結果をユーザインターフェイス画面４５０上に表示することが好ましい。
　ユーザが選択した変数（オブジェクト）は、アドレス空間１７０に登録されることで、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信により収集することができる。
　図１５は、本実施の形態に係る制御システム１のＰＬＣ１００におけるデータトレース中の処理手順の一例を示す模式図である。図１５を参照して、データトレースが開始されると、ＰＬＣ１００のＰＬＣエンジン１５０は、ユーザプログラム１２４により規定された制御演算をサイクリック実行する。ＰＬＣエンジン１５０が実行する制御演算の結果は、メモリ空間１５２に反映される（（１）制御演算）。続いて、メモリ空間１５２の内容がアドレス空間１７０に反映される（（２）リフレッシュ）。なお、メモリ空間１５２に保持されるデータのうち、アドレス空間１７０に登録されたオブジェクトに対応するデータのみが反映される。
　そして、ＯＰＣ　ＵＡＰｕｂ／Ｓｕｂ処理部１６２は、メモリ空間１５２を参照して、登録された変数を含むデータセット（トレースの対象となる変数）を構成し、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信にて送信する（（３）Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信）。情報処理装置４００は、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信にて送信されるデータを順次格納する。
　データトレース中には、上述の処理が繰り返し実行される。
　図１６は、本実施の形態に係る制御システム１のＰＬＣ１００におけるデータトレースの終了に係る処理手順の一例を示す模式図である。図１６を参照して、データトレースに係る条件が未成立になると、あるいは、所定の時間に亘るデータトレースが完了すると、ユーザは、情報処理装置４００を操作してデータトレースの終了を指示する（（１）終了指示）。すると、ＰＬＣ１００のＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、データトレースの終了の指示をデータトレース管理部１６４へ送信する（（２）終了指示）。
　データトレース管理部１６４は、メモリ空間１５２の内容をアドレス空間１７０に反映する処理を停止するとともに、ＯＰＣ　ＵＡＰｕｂ／Ｓｕｂ処理部１６２によるＰｕｂ／Ｓｕｂ通信を停止する（（３）Ｐｕｂｌｉｓｈ停止）。そして、ＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、現在の登録内容を情報処理装置４００へ提供する（（４）登録内容）。
　このように、ＰＬＣ１００は、外部からの要求に応じて、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信を用いたデータトレースに係るデータの周期的な送信を停止する。
　ユーザは、情報処理装置４００を操作して、登録されたデータトレース対象の変数を削除する（（５）削除指示）。すると、ＰＬＣ１００のＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部１６０は、削除対象となる変数をデータトレース管理部１６４へ送信する（（６）変数削除）。データトレース管理部１６４は、削除対象となる変数に対応して、ＯＰＣ　ＵＡモデル定義１６６を参照して、内部変数オブジェクト１７６を含むアドレス空間１７０を再構成する（（７）再構成）。再構成されたアドレス空間１７０において、削除対象の変数に対応するオブジェクトが削除される。
　以上の処理手順によって、データトレースが停止される。
　なお、説明の便宜上、１つのＰＬＣ１００に着目してデータトレースに係る処理について説明したが、複数のＰＬＣ１００からデータを収集する場合には、それぞれのＰＬＣ１００に対して上述したような処理が並列的に実行されてもよい。
　＜Ｇ．Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信ストリームおよびＴＳＮスケジューリング＞
　上述したように、データトレース対象のデータをＰｕｂ／Ｓｕｂ通信によりＰＬＣ１００から情報処理装置４００へ送信する処理について説明したが、以下では、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信によりデータを送信するためのストリーム、および、ストリームのＴＳＮスケジューリングについて説明する。
　図１７は、本実施の形態に係る制御システム１におけるＰｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームについて説明するための図である。
　本実施の形態に係る制御システム１は、データトレースの対象となる変数（データ）が既存のＰｕｂ／Ｓｕｂ通信で送信されているか否かを評価する。データトレースの対象となる変数が既存のＰｕｂ／Ｓｕｂ通信で送信されている場合には、当該Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームを情報処理装置４００へも転送されるように変更する。
　図１７（Ａ）には、ＰＬＣ１００－１とＰＬＣ１００－２との間でやり取りされる既存のＰｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームにデータトレースの対象となる変数が含まれている場合の例を示す。この例においては、スイッチ２００－２において、対象のストリームに対応するフレームをＰＬＣ１００－２だけではなく、情報処理装置４００へも転送する。すなわち、データトレースの対象となる変数を含むストリームについて、情報処理装置４００へのデータパスを追加する。
　このように、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信でやり取りされているデータがデータトレースの対象として選択された場合には、当該データをやり取りするストリームを情報処理装置４００へも転送するようにスイッチ２００などの設定を変更する。すなわち、ネットワークコントローラ３００は、新たに登録されたデータを含むストリームが存在する場合には、当該存在するストリームを情報処理装置４００へも転送するように、経路上のスイッチ２００を設定する。
　一方、データトレースの対象となる変数が既存のＰｕｂ／Ｓｕｂ通信で送信されていない場合には、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームを新たに規定する。
　図１７（Ｂ）には、ＰＬＣ１００－１とＰＬＣ１００－２との間でやり取りされる既存のＰｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームにデータトレースの対象となる変数が含まれていない場合の例を示す。この例においては、ＰＬＣ１００－１から情報処理装置４００へのストリーム、および、ＰＬＣ１００－２から情報処理装置４００へのストリームがそれぞれ追加される。それぞれ追加されたストリームに対象のデータが格納されることになる。
　このように、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信でやり取りされているデータ以外がデータトレースの対象として選択された場合には、新たにストリームを設定して、当該新たに設定されたストリームにデータトレースの対象として選択された変数を含めるようにする。すなわち、ネットワークコントローラ３００は、新たに登録されたデータを含むストリームが存在しなければ、新たなストリームを設定する。
　さらに、本実施の形態に係る制御システム１においては、ＴＳＮのＱｏＳを利用して、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信に係るストリームに対して所定の通信帯域を割り当てることで、到達時間を保証する。これによって、情報処理装置４００においては、データトレースの対象の変数をリアルタイムでモニタすることもできる。
　図１８は、本実施の形態に係る制御システム１におけるＰｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームのスケジューリングについて説明するための図である。図１８を参照して、制御システム１においては、Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信に係るストリームのスケジューリングを行うことで、ＱｏＳを実現する。
　まず、ネットワークコントローラ３００は、情報処理装置４００において設定されたデータトレース対象に基づいて、データトレースに必要なデータパスおよび通信帯域などを算出する（（１）必要リソース計算）。そして、ネットワークコントローラ３００は、制御システム１を構成するデバイスから利用可能な通信帯域および隣接ノード間の遅延時間などの情報を収集する（（２）現状リソース収集）。各デバイスのタイムスタンプを利用することで、隣接ノード間の遅延時間を算出するようにしてもよい。
　さらに、ネットワークコントローラ３００は、データトレースに必要なデータパスおよび通信帯域を確保し、Ｑｂｖスケジュールを計算する（（３）スケジューリング）。通信帯域の確保は、ＩＥＥＥ　８０２．１　ＴＳＮの下位規格であるＩＥＥＥ　８０２．１　Ｑｃｃにおいて規定されたＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ＭｏｄｅｌにあるＲＡＰに従って行われる。
　なお、図１７（Ａ）に示すように、既存のＰｕｂ／Ｓｕｂ通信のストリームにデータトレースの対象となる変数が含まれている場合には、当該ストリームを情報処理装置４００へも転送するようにスイッチ２００の設定を変更してもよい。
　そして、ネットワークコントローラ３００は、計算されたＱｂｖスケジュールを各デバイスに配布する（（４）Ｑｂｖスケジュール）。各デバイスは、ネットワークコントローラ３００からのＱｂｖスケジュールを受信すると、任意のタイミングで既存のＱｂｖスケジュールを更新する。すべてのデバイスがＱｂｖスケジュールを更新すると、データトレース用のＰｕｂ／Ｓｕｂ通信を含む通信サービスが再開される。
　このように、ネットワークコントローラ３００は、データトレースの対象として新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにＱｂｖスケジュールを計算する。上述したように、情報処理装置４００がデータを収集する場合には、ネットワークコントローラ３００は、データトレースの対象となるデータを含むストリームの情報処理装置４００への到達時間が保証されるようにＱｂｖスケジュールを計算する。
　なお、データトレースに必要なデータパスおよび通信帯域を確保できない場合には、ユーザにその旨を通知するとともに、データトレースの対象となる変数の変更を促してもよい。
　図１９は、本実施の形態に係る制御システム１のＰＬＣ１００におけるデータトレースの設定に係るユーザインターフェイス画面４５０の別の一例を示す模式図である。図１９を参照して、ユーザがデータトレースの対象となる変数を選択した後、ネットワークコントローラ３００での計算によって通信帯域を確保できないと判断されると、ユーザインターフェイス画面４５０にメッセージ４６２を表示するようにしてもよい。
　メッセージ４６２は、選択された変数におけるデータトレースに生じる影響（例えば、表示遅延）を含むとともに、データトレースの対象となる変数の削除などを促すメッセージを含んでいてもよい。
　ユーザは、メッセージ４６２を参照しながら、データトレースの対象となる変数の数などを調整する。ユーザによる調整は、データトレースに必要な通信帯域を確保できるようになるまで繰り返されてもよい。
　以上のようなメッセージ４６２がユーザに提示されることで、制約のある範囲で、データトレースを実現できる。このように、制御システム１（情報処理装置４００）は、ネットワークコントローラ３００が新たな変数（データ）を含むストリームのＱｂｖスケジュールを計算できないときに、登録された変数の変更を促すユーザインターフェイス画面を提供する。
　＜Ｈ．その他の形態＞
　上述の説明においては、データトレースに係る変数の設定を行うためのユーザインターフェイスを提供する処理、および、データトレースに係るデータを収集する処理がいずれも情報処理装置４００に実装された構成例を示すが、これに限らず、それぞれの処理は任意の装置で実行されてもよい。例えば、データトレースに係る変数の設定を行うためのユーザインターフェイスを提供する処理は、ＰＬＣ１００またはネットワークコントローラ３００が実行してもよいし、その他の任意の装置が実行してもよい。また、データトレースに係るデータを収集する処理は、情報処理装置４００またはゲートウェイを介して、クラウド上のコンピューティングリソースが担当してもよい。
　すなわち、本実施の形態に係る制御システム１が提供するデータトレースの機能は、どのようなハードウェアを用いて実現してもよい。
　＜Ｉ．付記＞
　上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
　［構成１］
　ＴＳＮ（Time　Sensitive　Networking）に従うネットワーク（２０，２２，２４）と、
　前記ネットワークに接続された、制御対象を制御するための１または複数の制御装置（１００）と、
　前記ネットワークに接続されたネットワークコントローラ（３００）とを備え、
　前記制御装置は、ユーザ操作に従って登録されたデータをＯＰＣ　ＵＡ（OPC　Unified　Architecture）のＰｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いて周期的に送信する送信部（１６２）を含み、
　前記ネットワークコントローラは、新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにスケジュールを計算する、制御システム。
　［構成２］
　前記制御装置は、外部からの要求に応じて、データの登録のために、前記制御対象を制御するための制御演算において参照される内部変数をアドレス空間で公開するための手段（１６０，１６２，１６４，１７０）を含む、構成１に記載の制御システム。
　［構成３］
　前記制御装置は、外部からの要求に応じて、Ｐｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いたデータの周期的な送信を停止する、構成１または２に記載の制御システム。
　［構成４］
　前記ネットワークに接続された、前記制御装置が周期的に送信するデータを収集する情報処理装置（４００）をさらに備え、
　前記ネットワークコントローラは、前記ストリームの前記情報処理装置への到達時間が保証されるように前記スケジュールを計算する、構成１～３のいずれか１項に記載の制御システム。
　［構成５］
　前記ネットワークコントローラは、前記新たに登録されたデータを含むストリームが存在しなければ、新たなストリームを設定する、構成１～４のいずれか１項に記載の制御システム。
　［構成６］
　前記ネットワークコントローラは、前記新たに登録されたデータを含むストリームが存在する場合には、当該存在するストリームを前記情報処理装置へも転送するように、経路上のスイッチ（２００）を設定する、構成１～５のいずれか１項に記載の制御システム。
　［構成７］
　前記ネットワークが前記新たなデータを含むストリームのスケジュールを計算できないときに、登録されたデータの変更を促すユーザインターフェイス画面を提供する手段（４００，４２４）をさらに備える、構成１～６のいずれか１項に記載の制御システム。
　［構成８］
　前記制御装置は、外部からのデータの登録の指示を処理する処理部（１６０）を含む、構成１～７のいずれか１項に記載の制御システム。
　［構成９］
　ＴＳＮ（Time　Sensitive　Networking）に従うネットワーク（２０，２２，２４）と、前記ネットワークに接続された、制御対象を制御するための１または複数の制御装置（１００）と、前記ネットワークに接続されたネットワークコントローラ（３００）とを備えた制御システム（１）におけるデータ送信方法であって、
　前記制御装置が、ユーザ操作に従って登録されたデータをＯＰＣ　ＵＡ（OPC　Unified　Architecture）のＰｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いて周期的に送信するステップ（Ｓ１２８）と、
　前記ネットワークコントローラが、新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにスケジュールを計算するステップ（Ｓ１１２）とを備える、データ送信方法。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　制御システム、２０，２２，２４，２６，２８　リンク、３０　フィールドバス、４０　フィールドデバイス、５１，５２　データ、１００　ＰＬＣ、１０２，３０２，４０２　プロセッサ、１０４，３０４，４０４　主メモリ、１１０，３１０，４１４　ネットワークインターフェイス、１１２，２１２，３１２　送受信制御回路、１１４，２１４，３１４　送信回路、１１６，２１６，３１６　受信回路、１２０，３２０，４２０　ストレージ、１２２　システムプログラム、１２４　ユーザプログラム、１３０　内部バスインターフェイス、１３２　フィールドバスインターフェイス、１３４　メモリカードインターフェイス、１３６　メモリカード、１３８，３３８，４３８　バス、１４０　ＩＯユニット、１５０　ＰＬＣエンジン、１５２　メモリ空間、１５４，４５４　公開変数、１５６，４５６　内部変数、１６０　ＯＰＣ　ＵＡサーバ処理部、１６２　ＯＰＣ　ＵＡＰｕｂ／Ｓｕｂ処理部、１６４　データトレース管理部、１６６　モデル定義、１７０　アドレス空間、１７２　メソッドオブジェクト、１７４　公開変数オブジェクト、１７６　内部変数オブジェクト、１７８　設定情報オブジェクト、２００　スイッチ、２１８　転送エンジン、２２０　キュー、２２２　ゲート、２２４　振分回路、２２６　タイミング制御回路、２２８　スケジュール、３００　ネットワークコントローラ、３２２，４２２　ＯＳ、３２４　ネットワーク設定プログラム、４００　情報処理装置、４０６　光学ドライブ、４０７　記録媒体、４０８　二次記憶装置、４１２　ＵＳＢコントローラ、４１６　入力部、４１８　表示部、４２４　開発プログラム、４２６　ロギングデータ、４５０　ユーザインターフェイス画面、４５２　変数リスト欄、４５８　変数設定欄、４６０　データトレース表示欄、４６２　メッセージ。

Claims (9)

  1. 　ＴＳＮ（Time　Sensitive　Networking）に従うネットワークと、
    　前記ネットワークに接続された、制御対象を制御するための１または複数の制御装置と、
    　前記ネットワークに接続されたネットワークコントローラとを備え、
    　前記制御装置は、ユーザ操作に従って登録されたデータをＯＰＣ　ＵＡ（OPC　Unified　Architecture）のＰｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いて周期的に送信する送信部を含み、
    　前記ネットワークコントローラは、新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにスケジュールを計算する、制御システム。
  2. 　前記制御装置は、外部からの要求に応じて、データの登録のために、前記制御対象を制御するための制御演算において参照される内部変数をアドレス空間で公開するための手段を含む、請求項１に記載の制御システム。
  3. 　前記制御装置は、外部からの要求に応じて、Ｐｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いたデータの周期的な送信を停止する、請求項１または２に記載の制御システム。
  4. 　前記ネットワークに接続された、前記制御装置が周期的に送信するデータを収集する情報処理装置をさらに備え、
    　前記ネットワークコントローラは、前記ストリームの前記情報処理装置への到達時間が保証されるように前記スケジュールを計算する、請求項１～３のいずれか１項に記載の制御システム。
  5. 　前記ネットワークコントローラは、前記新たに登録されたデータを含むストリームが存在しなければ、新たなストリームを設定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の制御システム。
  6. 　前記ネットワークコントローラは、前記新たに登録されたデータを含むストリームが存在する場合には、当該存在するストリームを前記情報処理装置へも転送するように、経路上のスイッチを設定する、請求項１～５のいずれか１項に記載の制御システム。
  7. 　前記ネットワークが前記新たなデータを含むストリームのスケジュールを計算できないときに、登録されたデータの変更を促すユーザインターフェイス画面を提供する手段をさらに備える、請求項１～６のいずれか１項に記載の制御システム。
  8. 　前記制御装置は、外部からのデータの登録の指示を処理する処理部を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の制御システム。
  9. 　ＴＳＮ（Time　Sensitive　Networking）に従うネットワークと、前記ネットワークに接続された、制御対象を制御するための１または複数の制御装置と、前記ネットワークに接続されたネットワークコントローラとを備えた制御システムにおけるデータ送信方法であって、
    　前記制御装置が、ユーザ操作に従って登録されたデータをＯＰＣ　ＵＡ（OPC　Unified　Architecture）のＰｕｂｌｉｓｈ／Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ通信を用いて周期的に送信するステップと、
    　前記ネットワークコントローラが、新たなデータが登録されると、当該新たなデータを含むストリームの到達時間が保証されるようにスケジュールを計算するステップとを備える、データ送信方法。
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