JP2008211536A - リモートｉｏ伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】上位ＩＯリンク側に接続されるＰＣならばマスタ局や子局の如何にかかわらず、どのＰＣからも下位ＩＯリンク側に中継できるようにする。
【解決手段】ＰＣマスタ局１０とリモートＩＯ伝送中継装置１２とを上位ＩＯリンク伝送路１１で結び、子局１４とリモートＩＯ伝送中継装置とを下位ＩＯリンク伝送路１３で結び、リモートＩＯ伝送中継装置は、マスタ局からのポーリングを受ける子局の機能を持った中継子局と、この中継子局とユニット内のシステム・バスを介してＩＯデータ交換を行うポーリング・マスタ機能を持った中継マスタ局とからなるリモートＩＯ伝送システムにおいて、上位ＩＯリンクに接続されるＰＣ子局１５は、ＰＣマスタ局が故障などにより伝送路上から離脱した場合に、該ＰＣマスタ局に切り替わってその機能を実行する手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プログラマブル・コントローラ（ＰＣ）と多数の子局との間で、ＩＯデータを中継するリモートＩＯ伝送中継装置を設けたリモートＩＯ伝送システムに関する。

一般的なリモートＩＯ伝送システムとしては、図７に示すように、マスタ局１と各子局２をＩＯ伝送路３で接続し、マスタ局と各子局にはその間のＩＯデータの伝送のための制御手段を搭載した構成となっている。このようなリモートＩＯ伝送システムにおいて、各子局が全局分のＩＯデータを共有するためのリフレッシュ機能が設けられる。

図８はＩＯデータのリフレッシュ方式の処理手順を示す。マスタ局（ＰＣ）は、そのポーリングにより各子局からＩＯデータを収集し、これらＩＯデータを各子局に一括送信することでＩＯデータのリフレッシュを得る。これにより、各子局は全局分のＩＯデータを共有でき、ＩＯデータに関するＰＣ間リンク機能を実現している。なお、リフレッシュ周期は、マスタ局となるＰＣの起動イベント周期に同期される。

一方、一般のデータ伝送システムは、伝送部のハードウェアや電気的特性により、最大接続局数や最大伝送距離が制限される。例えば、ＩＯ伝送路として、電気的特性にＥＩＡ規格のＲＳ−４８５を用いた場合、最大接続局数が３２に制限される。また、最大伝送距離も伝送速度１Ｍｂｐｓ自に２４０ｍ程度に制限される。

この制約の問題を解決したリモートＩＯ伝送システムを本願出願人は既に提案している（例えば、特許文献１参照）。このシステム構成を図９に示す。マスタ局１０は上位リンク１１を介して複数のリモートＩＯ伝送中継装置１２とＩＯデータの伝送制御を可能にし、各リモートＩＯ伝送中継装置１２は下位ＩＯリンク１３を介して複数の子局１４とＩＯデータの伝送制御を可能にする。

リモートＩＯ伝送中継装置１２は、マスタ局からのポーリングを受ける子局の機能を持った中継子局と、この中継子局と内部バスを介してＩＯデータ交換を行うポーリング・マスタ機能を持った中継マスタ局で構成し、図１０に示す処理手順によってＩＯデータのリフレッシュを行う。

図１０において、マスタ局は、上位ＩＯリンクに接続される各子局または他のリモートＩＯ伝送中継装置を介して接続される各子局から、ポーリングによりＩＯデータを収集し、これらを一括したＩＯデータを上位ＩＯリンクを介して当該リモートＩＯ伝送中継装置の中継子局に引き渡し、中継子局が中継マスタ局に引き渡し、中継マスタ局はポーリングにより各子局からのＩＯデータを収集し、これと上位ＩＯリンクからの一括データを含めて各子局へリフレッシュデータとして伝送する。また、中継マスタ局は各子局から収集したデータを下位ＩＯリンクデータとして中継子局に引き渡し、これがマスタ局へ下位ＩＯデータとして伝送される。

図１１は、上位ＩＯリンクのマスタ局が故障したときのＩＯデータのリフレッシュ処理手順を示す。図１０と同様のリフレッシュ処理を実行途中に、マスタ局に故障が発生した場合、イベント起動タイマのタイムアップによって、中継子局がマスタ局に代わって上位ＩＯリンクデータを引き渡しを行い、また下位ＩＯリンクデータの引き渡しを受ける。この後、マスタ局異常検出タイマのタイムアップで中継子局がマスタ局の故障を認識し、イベント起動タイマのタイムアップで上位ＩＯリンクデータを無効にする。ただし、下位ＩＯリンクデータは収集しておく。その後、マスタ局の故障復帰では、通常のリフレッシュ処理に戻る。
特開平９−２３７１１０号公報

リモートＩＯ伝送中継装置を設けた従来のリモートＩＯ伝送システムでは、上位ＩＯリンクのポーリングマスタが故障した場合、下位ＩＯリンク側に渡される全データが無効となる。ところで、上位ＩＯリンクのＩＯリフレッシュ方式がＰＣ間リンク機能を有する方式であるので、子局としてＰＣが接続できる、にもかかわらず、ＰＣマスタ局（ポーリングマスタ）が故障停止すると、ＰＣ子局が正常動作していても、リモートＩＯ伝送中継装置は上位ＩＯリンクの全データを無効としてしまうため、ＰＣ子局の送信データを下位ＩＯリンクの入出力機器から出力することができなくなってしまう。

本発明の目的は、ＰＣマスタ局の故障停止時にも下位ＩＯリンク側に中継したリフレッシュができるようにしたリモートＩＯ伝送システムを提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するために、従来のシステムに以下の手段を付加したものである。

（Ａ）上位ＩＯリンクに接続されるＰＣ子局は、ＰＣマスタ局（ポーリングマスタ）が、故障などにより伝送路上から離脱した場合に、ＰＣマスタ局に切り替わってその機能を実行する手段を設ける。

（Ｂ）リモートＩＯ伝送中継装置は、下位ＩＯリンク側で出力する中継データを、上位ＩＯリンク側の特定の一局のＰＣの送信データと認識する手段を設ける。

（Ｃ）各ＰＣは自局が動作中か停止中かを示すステータスデータを持ち、ＰＣ子局はポーリングに対する応答であるＩ／Ｏデータ送信時のステータスデータを付加する手段を設ける。

（Ｄ）ＰＣマスタ局は、Ｉ／Ｏデータ受信で各ＰＣ子局のステータスを認識し、かつ子局からのＩ／Ｏデータ受信が途絶えた場合には、その子局が異常と認識するステータスに置き換える手段を設ける。

（Ｅ）ＰＣマスタ局は、自局のステータスを含めた全局の当該ステータスを一括Ｉ／Ｏデータ送信に付加する手段を設ける。

（Ｆ）リモートＩＯ伝送中継装置は、ＰＣマスタ局からの一括Ｉ／Ｏデータ受信により、下位ＩＯリンク側に中継すべきＰＣのステータスをチェックし、故障や停止中の場合に中継データを無効にする手段を設ける。

上記までの手段を従来システムに追加することで、本発明におけるリモートＩＯ伝送システムは、上位ＩＯリンク側のいずれのＰＣからも下位ＩＯリンク側に中継することを可能とするもので、以下のシステムを特徴とする。

（１）プログラマブル・コントローラからなるＰＣマスタ局（ポーリングマスタ）と、リモートＩＯ伝送中継装置と、入出力機器やＰＣからなる子局と、前記ＰＣマスタ局とリモートＩＯ伝送中継装置とを結ぶ上位ＩＯリンク伝送路、及びリモートＩＯ伝送中継装置と前記子局とを結ぶ下位ＩＯリンク伝送路とを備え、
前記リモートＩＯ伝送中継装置は、上位ＩＯリンク伝送路に接続されマスタ局からのポーリングを受ける子局の機能を持った中継子局と、この中継子局とユニット内のシステム・バスを介してＩＯデータ交換を行うポーリング・マスタ機能を持った中継マスタ局とからなるリモートＩＯ伝送システムにおいて、
前記上位ＩＯリンクに接続されるＰＣ子局は、前記ＰＣマスタ局が、故障などにより伝送路上から離脱した場合に、該ＰＣマスタ局に切り替わってその機能を実行する手段を備えたことを特徴とする。

（２）前記リモートＩＯ伝送中継装置は、前記下位ＩＯリンク側で出力する中継データを、前記上位ＩＯリンク側の特定の一局のＰＣの送信データと認識する手段を備えたことを特徴とする。

（３）前記各ＰＣは自局が動作中か停止中かを示すステータスデータを持ち、前記ＰＣ子局はポーリングに対する応答であるＩ／Ｏデータ送信時のステータスデータを付加する手段を備えたことを特徴とする。

（４）前記ＰＣマスタ局は、Ｉ／Ｏデータ受信で各ＰＣ子局のステータスを認識し、かつ子局からのＩ／Ｏデータ受信が途絶えた場合には、その子局が異常と認識するステータスに置き換える手段を備えたことを特徴とする。

（５）前記ＰＣマスタ局は、自局のステータスを含めた全局の当該ステータスを一括Ｉ／Ｏデータ送信に付加する手段を備えたことを特徴とする。

（６）前記リモートＩＯ伝送中継装置は、前記ＰＣマスタ局からの一括Ｉ／Ｏデータ受信により、前記下位ＩＯリンク側に中継すべきＰＣのステータスをチェックし、故障や停止中の場合に中継データを無効にする手段を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、従来システムでは下位ＩＯリンク側で出力できる上位ＩＯリンク側のＰＣはマスタ局に限られてしまうのに対し、本発明では上位ＩＯリンク側に接続されるＰＣならばマスタ局や子局の如何にかかわらず、どのＰＣからも下位ＩＯリンク側に中継できるようになる。

図１は、本発明の実施形態を示すリモートＩＯ伝送システムの構成例である。同図において、ＰＣからなるマスタ局（ポーリングマスタ）１０と、リモートＩＯ伝送中継装置１２と、入出力機器やＰＣからなる子局１４と、ＰＣマスタ局とリモートＩＯ伝送中継装置とを結ぶ上位ＩＯリンク伝送路１１、及びリモートＩＯ伝送中継装置と子局とを結ぶ下位ＩＯリンク伝送路１３とを備えた構成は従来システムと同様のものである。また、リモートＩＯ伝送中継装置１２は、上位ＩＯリンク伝送路１１に接続されマスタ局からのポーリングを受ける子局の機能を持った中継子局と、この中継子局とユニット内のシステム・バスを介してＩＯデータ交換を行うポーリング・マスタ機能を持った中継マスタ局とからなる。

ここで、本実施形態では、上位ＩＯリンク伝送路１１に、プログラマブルコントローラ子局（以下、ＰＣ子局と略す）１５を設け、ＰＣマスタ局（ポーリングマスタ）１０が、故障などにより伝送路上から離脱した場合に、マスタ局（ポーリングマスタ）に切り替わる機能を持たす。この機能をもつＰＣ子局１５により、ＰＣマスタ局に故障などが発生した場合に、下位ＩＯリンク側に渡される全データが無効になるのを防止する。

図２は伝送距離の拡張を意図したシステム構成例を示し、図１と同様に、上位ＩＯリンクにはマスタ局１０の他に、ＰＣ子局１５を設け、ＰＣ子局１５により、ＰＣマスタ局に故障などが発生した場合に、下位ＩＯリンク側に渡される全データが無効になるのを防止する。

図３は、上位ＩＯリンク伝送路上の子局ＰＣのポーリングマスタ移行処理のフローチャートを示す。当該フローチャートは、ＰＣ子局１５は起動時には子局として立ち上がり、既にポーリングマスタが存在する場合には、そのまま子局として動作し、ポーリングマスタが存在しない場合には、自局番号が小さい順にポーリングマスタに移行する優先順位が高いことを表している。例えば、自局番号１のＰＣマスタ局と自局番号２のＰＣ子局と自局番号３のＰＣ子局が存在し、ＰＣマスタ局が故障のため伝送路から離脱した場合、自局番号２のＰＣがマスタ局に切り替わり伝送を継続する。

上記の局番号を基にした機能切り替わりを可能にするため、ＰＣ子局１５およびリモートＩＯ伝送中継装置には局番号設定スイッチを設ける。例えば、リモートＩＯ伝送中継装置は、中継ＰＣ局番号設定スイッチを設け、当該スイッチの役割は、当該リモートＩＯ伝送中継装置が下位ＩＯリンク伝送路上に中継するデータの送信元である上位ＩＯリンク伝送路上のＰＣの局番号を設定することであり、中継子局の伝送処理部は、当該スイッチ設定を読み込むことにより中継すべき送信元ＰＣを認識する。すなわち、リモートＩＯ伝送中継装置は、局番号を基に、下位ＩＯリンク側で出力する中継データを、上位ＩＯリンク側の特定の一局のＰＣの送信データと認識する。

図３によるＰＣ子局１５の処理は、内蔵するマスタ異常検出タイマを起動し（Ｓ１）、マスタ局からのポーリング受信があればマスタ異常検出タイマを再起動することでマスタ局の存在を確認しておく（Ｓ２．Ｓ３）。マスタ異常検出タイマのタイムアウトまでポーリング受信がない場合（Ｓ４）、ポーリングマスタ移行タイマを起動し（Ｓ５）、このタイマがタイムアップしたとき（Ｓ６）、ポーリングマスタの存在を再度チェックし（Ｓ７）、存在すれば再びマスタ異常検出タイマを起動してマスタ局の存在確認に戻り（Ｓ８）、ポーリングマスタが存在しないときにポーリングマスタへの移行処理を行う（Ｓ９）。

次に、ＰＣ子局のポーリングマスタ移行を可能とするため、上位ＩＯリンク伝送路上の各ＰＣは、自局のアプリケーションプログラムが動作中か停止中かを示すステータスデータを持ち、当該ＰＣ子局は、ポーリングに対する応答であるＩ／Ｏデータ送信時にステータスデータを付加する機能を設ける。

また、上位ＩＯリンク伝送路上のＰＣマスタ局は、Ｉ／Ｏデータ受信時に各子局ＰＣのステータスを取得し内部データに記憶する領域を持ち、かつＰＣ子局からのＩ／Ｏデータ受信が途絶えた場合には、その子局ＰＣに対するステータス領域のデータを、その子局が故障と認識するステータスに置き換える機能を設ける。

さらに、上位ＩＯリンク伝送路上のＰＣマスタ局は、自局のステータスを含めた全局の当該ステータスデータを、一括Ｉ／Ｏデータ送信時に伝送データに付加する機能を設ける。

また、リモートＩＯ伝送中継装置の中継子局は、上位ＩＯリンク伝送路上のマスタ局からのポーリングに対しては、前回の中継マスタ局との間で交換した下位ＩＯリンク伝送路接続局の全ＩＯデータを応答として送信し、一括Ｉ／Ｏデータ受信に対しては、付加されている各ＰＣのステータスデータを参照し、中継ＰＣ局番号設定スイッチにて設定された中継元ＰＣが故障中や停止中でないことを確認し、故障中や停止中でないならば該当するＩＯデータを取り込み、あるいは故障中か停止中ならば上位ＩＯリンクデータを無効とし、この一括Ｉ／Ｏデータ受信に同期して、上位ＩＯリンク伝送路の該当ＰＣのＩＯデータを渡すためのイベント起動を中継マスタ局にかけ、またこの起動イベントの応答として、中継マスタ局より渡される下位ＩＯリンク伝送路接続局の全ＩＯデータを中継子局に引き渡す機能を設ける。

次に、上位ＩＯリンク伝送路における接続ＰＣが全て故障した場合、ポーリングマスタがいなくなってしまう。この場合、リモートＩＯ伝送中継装置は、下位ＩＯリンク伝送路を介して各子局との間で、上位ＩＯリンク伝送路のＩＯリフレッシュ周期を守ってＩＯリフレッシュを継続する機能を設ける。また、上位ＩＯリンク伝送路からマスタ局がすべていなくなったことを検出するマスタ局異常検出タイマがタイムアウトしたならば、イベント起動タイマのタイムアップ時に上位ＩＯリンクの該当ＰＣのデータを無効にしてＩＯデータ引き渡しイベントを起動する機能を設ける。

これら機能について、図４および図５に中継子局のＩＯリフレッシュ処理にかかわる処理フローチャートを、図６に中継マスタ局のＩＯリフレッシュ処理にかかわる処理フローチャートを示す。

図４において、中継子局は、上位マスタ局からのデータ受信があったとき（Ｓ１１）、これが一括ＩＯデータ受信でなく、ＩＯポーリング受信のときは（Ｓ１２，Ｓ１３）、マスタ局へ下位ＩＯリンクデータを応答送信し（Ｓ１４）、一括ＩＯデータ受信のときはイベント起動タイマのリトリガおよびマスタ局異常検出タイマのリトリガを行う（Ｓ１５，Ｓ１６）。この時点で、マスタ局の異常検出中であればマスタ局故障復帰と認識する（Ｓ１７，Ｓ１８）。

一方、中継子局は、データ受信していないとき（Ｓ１１）、イベント起動タイマがタイムアップしていないとき（Ｓ１９）、マスタ局異常検出タイマがタイムアウトしたとき（Ｓ２０）、マスタ局異常として検出する（Ｓ２１）。また、イベント起動タイマがタイムアップしたとき（Ｓ１９）、マスタ局異常検出中か否かを認識する（Ｓ２２）。

上記のマスタ局異常検出中でないとき、図５に示すように、中継すべき送信元ＰＣが故障中または停止中でなければ（Ｓ２３）、上位ＩＯリンクデータが有効で、中継マスタ局にたいして上位ＩＯリンクデータの引き渡しイベントを起動する（Ｓ２４）。逆に、故障中または停止中であるとき、またはマスタ局異常検出中のときは、上位ＩＯリンクデータ無効とし、中継マスタ局に対して上位リンクデータ引き渡しイベントを起動する（Ｓ２５）。その後、中継マスタ局から下位ＩＯリンクデータ引き渡しイベントが発生したとき（Ｓ２６）、下位ＩＯリンクデータを取り込む（Ｓ２７）。

上記までの中継子局のリフレッシュ処理に対して、中継マスタ局は、図６に示すように、中継子局から上位ＩＯリンクデータ引き渡しイベントが発生したとき（Ｓ３１）、上位ＩＯリンクデータが有効でなければ、上位ＩＯリンクデータ無効を認識し（Ｓ３２，Ｓ３３）、有効であれば上位ＩＯリンクデータを取り込む（Ｓ３４）。そして、下位ＩＯリンクにおけるマスタ局としてＩＯリフレッシュを行う。但し、上位ＩＯリンクデータが無効の場合は、一括ＩＯデータ送信で無効の情報を付加する（Ｓ３５）。

本発明の実施形態を示すリモートＩＯ伝送システムの構成例。 本発明の実施形態を示す伝送距離を意図したシステム構成例。 実施形態における上位ＩＯリンク伝送路上の子局ＰＣのポーリングマスタ移行処理フローチャート。 実施形態における中継子局のＩＯリフレッシュ処理にかかわる処理フローチャート（その１）。 実施形態における中継子局のＩＯリフレッシュ処理にかかわる処理フローチャート（その２）。 実施形態における中継マスタ局のＩＯリフレッシュ処理にかかわる処理フローチャート。 リモートＩＯ伝送システムの構成例。 リモートＩＯ伝送システムのＩＯリフレッシュ方式の処理手順（従来）。 リモートＩＯ伝送システムの構成例（従来）。 リモートＩＯ伝送システムのＩＯリフレッシュ方式の処理手順（従来）。 リモートＩＯ伝送システムのＩＯリフレッシュ方式（上位ＩＯリンクのマスタ局故障時）の処理手順（従来）。

符号の説明

１０ ＰＣマスタ局
１１ 上位ＩＯリンク伝送路
１２ リモートＩＯ伝送中継装置
１３ 下位ＩＯリンク伝送路
１４ 入出力機器（子局）
１５ ＰＣ子局

Claims (6)

1. プログラマブル・コントローラからなるＰＣマスタ局（ポーリングマスタ）と、リモートＩＯ伝送中継装置と、入出力機器やＰＣからなる子局と、前記ＰＣマスタ局とリモートＩＯ伝送中継装置とを結ぶ上位ＩＯリンク伝送路、及びリモートＩＯ伝送中継装置と前記子局とを結ぶ下位ＩＯリンク伝送路とを備え、
   前記リモートＩＯ伝送中継装置は、上位ＩＯリンク伝送路に接続されマスタ局からのポーリングを受ける子局の機能を持った中継子局と、この中継子局とユニット内のシステム・バスを介してＩＯデータ交換を行うポーリング・マスタ機能を持った中継マスタ局とからなるリモートＩＯ伝送システムにおいて、
   前記上位ＩＯリンクに接続されるＰＣ子局は、前記ＰＣマスタ局が、故障などにより伝送路上から離脱した場合に、該ＰＣマスタ局に切り替わってその機能を実行する手段を備えたことを特徴とするリモートＩＯ伝送システム。
2. 前記リモートＩＯ伝送中継装置は、前記下位ＩＯリンク側で出力する中継データを、前記上位ＩＯリンク側の特定の一局のＰＣの送信データと認識する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のリモートＩＯ伝送システム。
3. 前記各ＰＣは自局が動作中か停止中かを示すステータスデータを持ち、前記ＰＣ子局はポーリングに対する応答であるＩ／Ｏデータ送信時のステータスデータを付加する手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のリモートＩＯ伝送システム。
4. 前記ＰＣマスタ局は、Ｉ／Ｏデータ受信で各ＰＣ子局のステータスを認識し、かつ子局からのＩ／Ｏデータ受信が途絶えた場合には、その子局が異常と認識するステータスに置き換える手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリモートＩＯ伝送システム。
5. 前記ＰＣマスタ局は、自局のステータスを含めた全局の当該ステータスを一括Ｉ／Ｏデータ送信に付加する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリモートＩＯ伝送システム。
6. 前記リモートＩＯ伝送中継装置は、前記ＰＣマスタ局からの一括Ｉ／Ｏデータ受信により、前記下位ＩＯリンク側に中継すべきＰＣのステータスをチェックし、故障や停止中の場合に中継データを無効にする手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリモートＩＯ伝送システム。

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