JP2021022760A - 通信経路監視装置及び通信経路監視方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】二重化された通信経路でデータを送受信するネットワークでは、一方の通信経路に異常が発生しても直ちに異常が発生した箇所を特定できていなかった。【解決手段】監視装置3は、監視対象とされる通信経路に接続される装置に対して、装置と自装置とを接続する2系統の通信経路の状態を監視するための送信データを2系統の通信経路ごとに送信し、送信データを受信した装置からそれぞれ返信される返信データを2系統の通信経路ごとに受信する処理により、返信データを受信できた系統の通信経路を正常と判断し、返信データを受信できない系統の通信経路を異常と判断する経路監視部31と、通信経路毎に経路監視部31が判断した正常又は異常の判断結果を監視情報として記憶する監視情報記憶部33と、異常が発生したと判断された通信経路を特定可能な形態で監視情報を出力する監視情報出力部34と、を備える。【選択図】図2
Description
本発明は、通信経路監視装置及び通信経路監視方法に関する。
従来、ネットワークを介して制御指令等を制御装置へ送信可能な単一又は複数の通信制御装置が、ネットワークを介して単一又は複数の制御装置を制御する構成とした制御システムがある。この制御システムでは、PRP(Parallel Redundancy Protocol)制御を利用してネットワークに送信する制御指令等の伝送制御が行われていた。
PRP制御を利用したネットワークは、通信制御装置と通信装置との間に2系統の通信経路が設けられる。そして、2系統ある通信経路の片方に異常が発生した場合は、PRP制御の特性により、異常が発生した通信経路を回復するためのリカバリータイムをゼロとすることが可能である。この特性により、通信経路の監視は、両方の経路に異常が発生して初めて異常表示を出力する方式が採用されていた。
通信経路を監視する技術として、例えば、特許文献1に開示された技術が知られている。この特許文献1には、親局の通信に対する子局の応答の有無により通信経路の異常を判別する際、その異常が送信経路によるものか受信経路によるものかを区別することができる通信経路異常監視装置について開示されている。
PRP制御では、通信の安定化を目的として、監視装置と通信装置との間に設けられた2系統の通信経路のうち、両方の系統が異常になったときに異常が表示されていた。このため、一方の通信経路に異常が発生しても、他方の通信経路が正常であれば、2系統の通信経路のいずれも正常と判断されていた。この結果、一方の通信経路に発生した異常の発見が遅れてしまうという問題があった。
また、通信装置間の通信経路に異常が発生しても、異常が発生した箇所の特定に時間がかかっていた。このため、異常が発生した通信経路に対して有効な対策をとることができなかった。
そして、特許文献1に開示された技術により、送信経路又は受信経路のいずれに異常が発生したかを区別できても、複数の通信装置をつなげてネットワークが構成される場合には、どの通信経路で異常が発生したかを検出できなかった。
本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、一方の通信経路に異常が発生した場合であっても、異常が発生した箇所を迅速に特定することを目的とする。
本発明に係る通信経路監視装置は、監視対象とされる通信経路に接続される装置に対して、装置と自装置とを接続する2系統の通信経路の状態を監視するための送信データを2系統の通信経路ごとに送信し、送信データを受信した装置からそれぞれ返信される返信データを2系統の通信経路ごとに受信する処理により、返信データを受信できた系統の通信経路を正常と判断し、返信データを受信できない系統の通信経路を異常と判断する経路監視部と、通信経路毎に経路監視部が判断した正常又は異常の判断結果を監視情報として記憶する監視情報記憶部と、異常が発生したと判断された通信経路を特定可能な形態で監視情報を出力する監視情報出力部と、を備える。
本発明によれば、異常が発生したと判断された通信経路を特定可能な形態で監視情報が出力されるため、二重化された通信経路のうち、一方の通信経路で発生した異常の箇所を迅速に特定することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
[一実施の形態]
始めに、本発明の一実施の形態に係る伝送システムの構成例について説明する。
図1は、制御システム100の基本構成例を示すブロック図である。図1では、制御システム100に用いられるPC(Personal Computer)1、監視装置3及び通信装置10,11の基本構成例について説明する。
始めに、本発明の一実施の形態に係る伝送システムの構成例について説明する。
図1は、制御システム100の基本構成例を示すブロック図である。図1では、制御システム100に用いられるPC(Personal Computer)1、監視装置3及び通信装置10,11の基本構成例について説明する。
本実施の形態に係る制御システム100は、例えば、光ケーブルと光変換器を含む一般的なIOバスを用いたイーサネット(登録商標)において、PRP制御によりデータを伝送する機能を備える。そして、制御システム100は、装置と装置間を接続するための通信装置を有しており、通信装置が、装置間を伝送されるデータ、例えば、特定のフレーム(送信フレーム又は受信フレーム)を送受信することが可能である。
例えば、制御システム100は、PC1、監視装置3及び通信装置10,11を備える。PC1と監視装置3は、共にLAN(Local Area Network)ポートを有しており、LANケーブル2で接続される。
監視装置3は、光変換器を有しており、監視装置3と通信装置10,11は、それぞれ2本の光ケーブル4S,4Rで接続される。監視装置3は、光ケーブル4Sから送信フレームを送信し、光ケーブル4Rから返信フレームを受信する。そして、監視装置3と通信装置10の間は、第1の系統の通信経路L1Aにより接続され、監視装置3と通信装置11の間は、第2の系統の通信経路L2Aにより接続される。通信経路L1A、L2Aは、それぞれ監視装置3から送信フレームが送信される光ケーブル4Sと、監視装置3が受信フレームを受信する光ケーブル4Rとで構成される。光ケーブル4S,4Rは、いずれも監視装置3と通信装置10,11をLANで接続するためのLANケーブルの一例である。
PC1は、制御システム100を利用する作業員によって使用される情報処理装置の一例である。このPC1は、作業員の入力に従って、監視装置3に通信経路の監視を指示する。そして、PC1は、各系統の通信経路における光ケーブル4S,4Rの監視情報を監視装置3から取得し、表示装置45(後述する図3を参照)に監視情報を表示する。このため、PC1を操作する作業員は、光ケーブル4S,4Rの通信状態、及び監視装置3の状態を確認することができる。
制御システム100では、監視装置3が有する通信経路の異常監視機能により、監視装置3と、監視装置3に接続された複数の通信装置10,11との間の通信経路に発生する異常を監視することが可能である。そこで、監視装置3は、定期的に通信装置10,11に対して、通信経路の正常又は異常を監視するために用いられる送信フレームを送信する。また、送信フレームを受信した通信装置10,11は、監視装置3に対して返信フレームを送信する。監視装置3は、通信装置10,11から返信フレームの受信を確認することで、通信装置10,11までの通信経路L1A,L2Aに異常が発生していない、すなわち正常であることを確認できる。また、監視装置3は、PC1に対して、各通信経路に発生した光ケーブル4S,4Rに発生した異常を通知することもできる。
例えば、第2の系統の通信経路L2Aにおいて、光ケーブル4Sに異常が発生したとする。光ケーブル4Sに異常が発生したことは、通信経路L2Aの光ケーブル4Sに×のマークを付加して表される。この場合、監視装置3が通信装置11に送信したフレームは通信装置11に到達しない。このため、通信装置11は、監視装置3に返信フレームを送信しない。監視装置3は、一定時間以上待っても、通信装置11から返信フレームを受信できない場合に、通信経路L2Aで異常が発生したと判断する。この場合、監視装置3は、PC1に対して、通信経路L2Aで異常が発生したことを通知する。このため、作業員は、PC1を通じて、通信経路L2Aで異常が発生したことを把握できる。
図2は、監視装置3の内部構成例を示すブロック図である。
監視装置3は、経路監視部31、変換部32、監視情報記憶部33及び監視情報出力部34を備える。
監視装置3は、経路監視部31、変換部32、監視情報記憶部33及び監視情報出力部34を備える。
経路監視部31は、監視装置3に接続された光ケーブル(各通信経路の光ケーブル4S,4R)の経路監視を行う。そこで、経路監視部31は、監視対象とされる通信経路に接続される装置に対して、装置と自装置とを接続する2系統の通信経路の状態を監視するための送信フレーム(送信データの一例)を2系統の通信経路ごとに送信する。そして、経路監視部31は、送信フレームを受信した装置からそれぞれ返信される返信フレーム(返信データの一例)を2系統の通信経路ごとに受信する処理により、返信フレームを受信できた系統の通信経路を正常と判断し、返信フレームを受信できない系統の通信経路を異常と判断する。
このため、経路監視部31は、自装置に近い通信装置を宛先として送信フレームを送信し、宛先とした通信装置から送信フレームに対して返信される返信フレームを受信できない場合に、自装置から通信装置までの通信経路を異常と判断する。以下の説明では、監視装置3に1つの通信経路を介して直接つながっている装置に送信される送信フレームと、この装置から返信される返信フレームを共に「リンクフレーム」と呼ぶ。本実施の形態では、監視装置3に直接つながっている装置が通信装置10,11であるため、監視装置3は、通信装置10,11との間でリンクフレームを送受信する。
例えば、経路監視部31は、各系統の通信経路における光ケーブル4Sを通じて通信装置10,11に対してリンクフレームを送信し、各系統の通信経路における光ケーブル4Rを通じて通信装置10,11からのリンクフレームの返信を待つ。そして、経路監視部31は、通信装置10,11により返信されたリンクフレームを受信できた場合に、リンクフレームを受信した系統の通信経路に異常なしと判断する。一方、経路監視部31は、通信装置10,11により返信されるリンクフレームを受信できなかった場合に、リンクフレームを受信できなかった系統の通信経路に異常ありと判断する。経路監視部31は、異常有無を判断した通信経路の異常有無を監視情報として監視情報記憶部33に書き込む。
また、経路監視部31は、他の通信経路監視装置を宛先として送信フレームを送信する。そして、経路監視部31は、宛先とした他の通信経路監視装置から送信フレームに対して返信される返信フレームを受信できない場合に、自装置が接続される第1通信装置と、他の通信経路監視装置が接続される第2通信装置との間の通信経路を異常と判断する。以下の説明では、監視装置3に2つ以上の通信経路を介してつながっている装置との間で送受信するフレームを「監視フレーム」と呼ぶ。本実施の形態では、監視装置3に2つ以上の通信経路を介してつながっている装置が他の監視装置3(図1を参照)であるため、監視装置3は、他の監視装置3との間で監視フレームを送受信する。
例えば、経路監視部31は、各系統の通信経路を通じて、監視装置3以外の他の監視装置3に対して監視フレームを送信し、他の監視装置3から監視フレームの返信を待つ。そして、経路監視部31は、他の監視装置3により返信された監視フレームを受信できた場合に、監視フレームを受信した系統の複数の通信装置間の通信経路に異常なしと判断する。一方、経路監視部31は、他の監視装置3により返信される監視フレームを受信できなかった場合に、監視フレームを受信できなかった系統の複数の通信装置間の通信経路に異常ありと判断する。経路監視部31は、異常有無を判断した通信経路の異常有無を監視情報として監視情報記憶部33に書き込む。
変換部32は、経路監視部31が光ケーブル4Sに送信する送信フレームを光信号に変換して、光信号からなる送信フレームを各通信経路の光ケーブル4Sに送り出す。また、変換部32は、通信装置又は他の通信経路監視装置に接続される各通信経路の光ケーブル4Rを通じて受信した光信号からなる受信フレームを電気信号に変換して経路監視部31が受信することを可能とする。経路監視部31は、電気信号に変換された受信フレームを変換部32から取り込むことで、受信フレームの受信可否を判断できる。
監視情報記憶部33は、通信経路毎に経路監視部31が判断した正常又は異常の判断結果を監視情報として記憶する。
監視情報出力部34は、異常が発生したと判断された通信経路を特定可能な形態で監視情報を出力する。監視情報は、PC1に出力され、PC1の表示装置45(後述する図3を参照)に表示される。PC1に表示される監視情報の詳細な例は、後述する図9に示す。
次に、制御システム100の各装置を構成する計算機4のハードウェア構成を説明する。
図3は、計算機4のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図3は、計算機4のハードウェア構成例を示すブロック図である。
計算機4は、PC1又は監視装置3として動作可能なコンピュータとして用いられるハードウェアである。計算機4は、バス44にそれぞれ接続されたCPU(Central Processing Unit)41、ROM(Read Only Memory)42、RAM(Random Access Memory)43を備える。さらに、計算機4は、表示装置45、入力装置46、不揮発性ストレージ47及びネットワークインターフェイス48を備える。
CPU41は、本実施の形態に係る各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをROM42から読み出してRAM43にロードし、実行する。RAM43には、CPU41の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がCPU41によって適宜読み出される。例えば、監視装置3の経路監視部31及び監視情報出力部34は、監視装置3が備えるCPU41によってその機能が実現される。また、PC1では、監視装置3に監視指示を出力し、監視装置3から監視情報を受け取って表形式に加工する機能が実現される。なお、CPU41の代わりにMPU(Micro Processing Unit)等の演算処理装置が用いられてもよい。
表示装置45は、例えば、液晶ディスプレイモニタであり、計算機4で行われる処理の結果等を作業員に表示する。入力装置46には、例えば、キーボード、マウス等が用いられ、作業員が所定の操作入力、指示を行うことが可能である。例えば、PC1では、監視装置3から出力された監視情報を表示装置45に表示することができる。監視装置3、通信装置10,11は、表示装置45及び入力装置46を備えなくてもよい。
不揮発性ストレージ47としては、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリ等が用いられる。この不揮発性ストレージ47には、OS(Operating System)、各種のパラメーターの他に、計算機4を機能させるためのプログラムが記録されている。ROM42、不揮発性ストレージ47は、CPU41が動作するために必要なプログラムやデータ等を永続的に記録しており、計算機4によって実行されるプログラムを格納したコンピュータ読取可能な非一過性の記録媒体の一例として用いられる。例えば、監視装置3の監視情報記憶部33は、不揮発性ストレージ47に構築されたデータベースとして用いられる。
ネットワークインターフェイス48には、例えば、NIC(Network Interface Card)等が用いられ、NICの端子に接続されたLAN、専用線等を介して各種のデータを装置間で送受信することが可能である。例えば、PC1及び監視装置3は、LANケーブル2を接続可能なLANポートをネットワークインターフェイス48として有する。また、ネットワークインターフェイス48として、例えば、通信装置10,11に接続される光ケーブル4S,4Rに光信号のフレームを送受信可能な光変換器がある。そして、監視装置3の変換部32の機能は、ネットワークインターフェイス48により実現可能である。
次に、図1〜図3に示した制御システム100の基本構成例を踏まえ、監視装置3の機能を有する保護リレー装置と、複数の通信装置との間で構築されるネットワークの通信経路を監視する制御システム101の構成例、及び異常監視の処理の例について、図4〜図9を参照して説明する。
図4は、制御システム101の全体構成例を示すブロック図である。
制御システム101は、3台のPC1A〜1C、3台の保護リレー装置3A〜3C、6台の通信装置10A〜10C,11A〜11Cを備える。制御システム101では、各通信装置が光ケーブルにより接続されることで、イーサネットによるネットワークを構成する。PC1A〜1C、保護リレー装置3A〜3C、通信装置10A〜10C,11A〜11Cの構成及び機能は、それぞれ図1に示したPC1、監視装置3、通信装置10,11の構成及び機能に対応する。
制御システム101は、3台のPC1A〜1C、3台の保護リレー装置3A〜3C、6台の通信装置10A〜10C,11A〜11Cを備える。制御システム101では、各通信装置が光ケーブルにより接続されることで、イーサネットによるネットワークを構成する。PC1A〜1C、保護リレー装置3A〜3C、通信装置10A〜10C,11A〜11Cの構成及び機能は、それぞれ図1に示したPC1、監視装置3、通信装置10,11の構成及び機能に対応する。
保護リレー装置3A〜3Cは、例えば、電力系統又は電力設備などに発生した短絡や地絡などの異常状態を検出し、電気回路を保護する装置である。以下、通信経路の監視を行う保護リレー装置3Aに注目して説明する。
制御システム101では、保護リレー装置3Aの経路監視部31が監視対象とする2系統の通信経路に接続される装置として、保護リレー装置3A(自装置の一例)以外の保護リレー装置3B,3C(他の通信経路監視装置の一例)と、保護リレー装置3Aと保護リレー装置3B,3Cとの間でデータを送受信する通信装置とが設けられる。
保護リレー装置3Aには、PC1Aが接続される。同様に、保護リレー装置3BにはPC1Bが接続され、保護リレー装置3CにはPC1Cが接続される。図1に示した監視装置3と同様に、保護リレー装置3A〜3Cは、それぞれ2系統の通信経路を監視する機能を有している。
また、保護リレー装置3A〜3Cは、それぞれ通信装置に対してリンクフレームを送受信可能な光変換器及び接続ポートを備える。図中では、第1の系統の通信経路の光ケーブルが接続される接続ポートを「CH1」と呼び、第2の系統の通信経路の光ケーブルに接続される接続ポートを「CH2」と呼ぶ。CH1,CH2は、それぞれ通信経路の系統を表し、チャンネル番号とも呼ぶ。
保護リレー装置3AのCH1には通信経路L1Aを介して通信装置10Aが接続され、CH2には通信経路L2Aを介して通信装置11Aが接続される。同様に、保護リレー装置3BのCH1には通信経路L1Bを介して通信装置10Bが接続され、CH2には通信経路L2Bを介して通信装置11Bが接続される。また、保護リレー装置3CのCH1には通信経路L1Cを介して通信装置10Cが接続され、CH2には通信経路L2Cを介して通信装置11Cが接続される。
また、通信装置10A,10Bは通信経路L11により接続され、通信装置10B,10Cは通信経路L12により接続される。また、通信装置11A,11Bは通信経路L21により接続され、通信装置11B,11Cは通信経路L22により接続される。このため、通信経路を介して隣り合った各装置は互いに通信可能に接続されている。
なお、図4以降に示す通信経路L1A〜L1C、L2A〜L2C、L11,L12,L21,L22は、いずれも図1に示したように光ケーブル4S,4Rにより構成される。ただし、図面が煩雑になることを避けるため、各系統の通信経路にある光ケーブル4S,4Rを、1本の通信経路にまとめて図示する。
始めに、保護リレー装置3Aが、保護リレー装置3Aと通信装置10A,11Aを接続する通信経路L1A,L2Aの正常又は異常を判断する動作例について説明する。
保護リレー装置3Aの経路監視部31がCH1から通信経路L1Aを通じて通信装置10AにリンクフレームF1を送信すると、通信装置10Aが通信経路L1Aを通じてリンクフレームF2を返信する。保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信装置10AからリンクフレームF2の返信があったことを確認すると、通信経路L1Aが正常であると判断する。
また、保護リレー装置3Aの経路監視部31がCH2から通信経路L2Aを通じて通信装置11AにリンクフレームF1を送信すると、通信装置11Aが通信経路L2Aを通じてリンクフレームF2を返信する。保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信装置11AからリンクフレームF2の返信があったことを確認すると、通信経路L2Aが正常であると判断する。
保護リレー装置3Aで行われる処理と同様の処理が、保護リレー装置3B,3Cでも行われる。保護リレー装置3Bの経路監視部31がCH1から通信経路L1Bを通じて通信装置10BにリンクフレームF1(不図示)を送信すると、通信装置10Bが通信経路L1Bを通じてリンクフレームF2(不図示)を返信する。保護リレー装置3Bの経路監視部31は、通信装置10BからリンクフレームF2の返信があったことを確認すると、通信経路L1Bが正常であると判断する。
また、保護リレー装置3Bの経路監視部31がCH2から通信経路L2Bを通じて通信装置11BにリンクフレームF1(不図示)を送信すると、通信装置11Bが通信経路L2Bを通じてリンクフレームF2(不図示)を返信する。保護リレー装置3Bの経路監視部31は、通信装置11BからリンクフレームF2の返信があったことを確認すると、通信経路L2Bが正常であると判断する。
保護リレー装置3Cについても、保護リレー装置3A,3Bと同様にリンクフレームF1(不図示)を送信し、返信されたリンクフレームF2(不図示)を確認することで、通信経路L1C,L2Cが正常であると判断する処理が行われる。
なお、保護リレー装置3B,3Cの処理は、保護リレー装置3Aと同じタイミングで行われてもよいし、例えば、保護リレー装置3A,3B,3C,3A…のようにサイクリックに処理が行われてもよい。すなわち、1台の保護リレー装置は、経路監視を行う期間である1周期の間に、(全体の装置数−1)の数だけ監視フレームF11の送信、及び監視フレームF12の受信を行う。
図5は、保護リレー装置3Aと通信装置10A間の通信経路L1Aに異常が発生した例を示す図である。
図中の通信経路L1Aに異常発生個所X1として×のマークを付加して示すように、通信経路L1Aに異常が発生すると、保護リレー装置3Aは、通信装置10Aに送信したリンクフレームF1が消失する。この場合、通信装置10AからリンクフレームF1に対する返信が行えないので、保護リレー装置3Aは、通信装置10Aから返信されるリンクフレームF2を受信できない。通信装置10AからリンクフレームF2が送信されないことは、消失フレームN1として図中に一点鎖線で囲って表される。このため、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L1Aに異常が発生したことを監視情報記憶部33に書き込む。
なお、保護リレー装置3Aと通信装置11Aとの間の通信経路L2Aには異常が発生していない。このため、保護リレー装置3Aが通信装置11AにリンクフレームF1を送信すると、保護リレー装置3Aは、通信装置11Aが返信したリンクフレームF2を受信することができる。このため、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L2Aが正常であることを監視情報記憶部33に書き込む。
また、保護リレー装置3B,3Cについても、それぞれ自装置に接続される各通信装置に送信したリンクフレームF1に対する返信であるリンクフレームF2を受信可能である。このため、保護リレー装置3B,3Cの経路監視部31は、それぞれ通信経路が正常であることを、保護リレー装置3B,3Cの監視情報記憶部33に書き込む。
次に、保護リレー装置3Aが、直接接続されていない他の保護リレー装置3B,3Cに監視フレームを送信して、通信装置間の通信経路の異常有無を診断する処理について説明する。
図6は、保護リレー装置3Aが、他の保護リレー装置3B,3Cとの間で監視フレームを送受信する例を示す図である。
通常、保護リレー装置3Aは、保護リレー装置3B及び保護リレー装置3Cに対して、CH1及びCH2の2経路で同一のデータである監視フレームF11を送信する。監視フレームF11には、宛先となる他の保護リレー装置を判別するための装置番号が含まれている。
保護リレー装置3B及び保護リレー装置3Cでは、監視フレームF11を受信すると、保護リレー装置3B及び保護リレー装置3Cが備える経路監視部31が装置番号を判別する。そして、経路監視部31は、自装置を宛先とした監視フレームF11であることを確認すると、監視フレームF11の処理を行う。経路監視部31は、監視フレームF11の処理として、例えば、監視フレームF11を受信した時刻を記憶したり、監視フレームF11の返信である監視フレームF12を作成したりする処理を行う。
例えば、保護リレー装置3Aは、CH1を通じて第1の系統の通信経路に監視フレームF11を送信する。保護リレー装置3AがCH1から保護リレー装置3Bを宛先として送信した監視フレームF11は、通信経路L1A,L11,L1Bを経て保護リレー装置3Bに到達する。
監視フレームF11を受信した保護リレー装置3Bは、保護リレー装置3Aを宛先としてCH1から監視フレームF12を送信する。この監視フレームF12は、通信経路L1B,L11,L1Aを経て保護リレー装置3Aに到達する。このため、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L1A,L11,L1Bが正常であると判断する。
同様に、保護リレー装置3AがCH1から保護リレー装置3Cを宛先として送信した監視フレームF11は、通信経路L1A,L11,L12,L1Cを経て保護リレー装置3Cに到達する。監視フレームF11を受信した保護リレー装置3Cは、保護リレー装置3Aを宛先としてCH1から監視フレームF12を送信する。この監視フレームF12は、通信経路L1C,L12,L11,L1Aを経て保護リレー装置3Aに到達する。このため、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L1A,L11,L12,L1Cが正常であると判断する。
また、保護リレー装置3Aは、CH2を通じて第2の系統の通信経路に監視フレームF11を送信する。保護リレー装置3AがCH2から保護リレー装置3Bを宛先として送信した監視フレームF11は、通信経路L2A,L21,L2Bを経て保護リレー装置3Bに到達する。監視フレームF11を受信した保護リレー装置3Bは、保護リレー装置3Aを宛先としてCH2から監視フレームF12を送信する。この監視フレームF12は、通信経路L2B,L21,L2Aを経て保護リレー装置3Aに到達する。このため、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L2A,L21,L2Bが正常であると判断する。
同様に、保護リレー装置3AがCH2から保護リレー装置3Cを宛先として送信した監視フレームF11は、通信経路L2A,L21,L22,L2Cを経て保護リレー装置3Cに到達する。監視フレームF11を受信した保護リレー装置3Cは、保護リレー装置3Aを宛先としてCH2から監視フレームF12を送信する。この監視フレームF12は、通信経路L2C,L22,L21,L2Aを経て保護リレー装置3Aに到達する。このため、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L2A,L21,L22,L2Cが正常であると判断する。
また、保護リレー装置3B,3Cについても、それぞれ自装置以外の他の保護リレー装置に対して監視フレームF11を送信し、他の保護リレー装置から監視フレームF12を受信することで通信経路が正常であるか否かを判断する。この場合においても、例えば、保護リレー装置3A,3B,3C,3A…のようにサイクリックに処理が行われてもよい。すなわち、1台の保護リレー装置は、経路監視を行う期間である1周期の間に、(全体の装置数−1)の数だけ監視フレームF11の送信、及び監視フレームF12の受信を行っている。
図7は、通信装置10Aと通信装置10B間の通信経路L11に異常が発生した例を示す図である。
図中の第1の系統の通信経路L1Aに異常発生個所X2として×のマークを付加して示すように、通信経路L11に異常が発生すると、保護リレー装置3AがCH1から保護リレー装置3B,3Cに送信した監視フレームF11が消失する。この場合、保護リレー装置3B,3Cは、CH1の通信経路で保護リレー装置3Aが送信した監視フレームF11を受信できない。
また、保護リレー装置3B,3Cは、CH1の通信経路で監視フレームF11に対する返信ができないので、保護リレー装置3Aは、保護リレー装置3B,3Cから返信される監視フレームF12を受信できない。通信装置10Aから監視フレームF12が送信されないことは、消失フレームN2として図中に一点鎖線で囲って表される。
保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L11に異常が発生したことを監視情報記憶部33に書き込む。そして、保護リレー装置3Aの監視情報出力部34は、保護リレー装置3BのCH1の通信経路に異常が発生したことを示す異常表示情報と、保護リレー装置3CのCH1の通信経路に異常が発生したことを示す異常表示情報とを出力する。
一方、保護リレー装置3B,3Cでは、保護リレー装置3AのCH1の通信経路から監視フレームF11を受信できないので、CH1の通信経路に異常が発生したことを示す異常表示情報を出力する。なお、各保護リレー装置にて、既に図4に示したリンクフレームF1,F2による保護リレー装置と通信装置間の監視を実施済みであれば、保護リレー装置と通信装置間が正常と判断できる。このため、保護リレー装置は、通信経路L11の異常であると判別できる。
ここで、図示しないものの通信経路L12だけに異常が発生すると、保護リレー装置3Aは、保護リレー装置3Bから返信される監視フレームF12を受信できるが、保護リレー装置3Bから監視フレームF12を受信できない。このため、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L12に異常が発生したことを監視情報記憶部33に書き込む。この場合、保護リレー装置3Aの監視情報出力部34は、保護リレー装置3CのCH1の通信経路に異常が発生したことを示す異常表示情報を出力する。
そして、第2の系統の通信経路L21,L22には異常が発生していない。このため、保護リレー装置3AがCH2から保護リレー装置3B,3Cに監視フレームF11を送信すると、保護リレー装置3Aは、保護リレー装置3B,3Cが返信した監視フレームF12を受信することができる。このため、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、通信経路L21,L22が正常であることを監視情報記憶部33に書き込む。
保護リレー装置3B,3Cにおいても同様に他の保護リレー装置に対してCH1、CH2から監視フレームF11を送信し、他の保護リレー装置から返信される監視フレームF12を受信できなければ、通信装置間の通信経路に異常が発生したと判断できる。そして、保護リレー装置3B,3Cの経路監視部31は、保護リレー装置3Aの経路監視部31と同様に、それぞれの通信経路の正常又は異常を、保護リレー装置3B,3Cの監視情報記憶部33に書き込む。
図8は、保護リレー装置3Aで行われる通信経路の監視機能の処理を説明するためのフローチャートである。図8に示す処理は、他の保護リレー装置3B,3Cにおいても同様に行われる。
初めに、保護リレー装置3Aの経路監視部31は、保護リレー装置3Aの隣にある通信装置10Aに対してCH1からリンクフレームF1を送信し、通信装置11Aに対してCH2からリンクフレームF1を送信する(S1)。
次に、経路監視部31は、通信装置10AからリンクフレームF2の返信があるか否かを判断する(S2)。通信装置10AからリンクフレームF2の返信がなければ(S2のNO)、経路監視部31は、保護リレー装置3Aと通信装置10A間の通信経路L1Aに異常があったと判別する(S3)。例えば、図5に示したように通信経路L1Aに異常が発生すると、通信装置10AからリンクフレームF2が返信されない。このため、経路監視部31は、通信経路L1Aを異常と判別した判別結果を監視情報記憶部33に書き込む。
通信装置10AからリンクフレームF2の返信があれば(S2のYES)、経路監視部31は、通信装置11AからリンクフレームF2の返信があるか否かを判断する(S4)。通信装置11AからリンクフレームF2の返信がなければ(S4のNO)、経路監視部31は、保護リレー装置3Aと通信装置11A間の通信経路L2Aに異常があったと判別する(S5)。そして、経路監視部31は、通信経路L2Aを異常と判別した判別結果を監視情報記憶部33に書き込む。
通信装置11AからリンクフレームF2の返信があれば(S4のYES)、経路監視部31は、保護リレー装置3B,3Cに対してCH1から監視フレームF11を送信する(S6)。
次に、経路監視部31は、保護リレー装置3Bから監視フレームF12の返信があるか否かを判別する(S7)。保護リレー装置3Bから監視フレームF12の返信がなければ(S7のNO)、経路監視部31は、監視フレームF12の返信がなかったチャンネル番号に基づいて、保護リレー装置3Aと保護リレー装置3Bとの間の通信経路L11又はL21の異常と判別する(S8)。
例えば、図7に示したように通信経路L11に異常が発生すると、保護リレー装置3B,3Cから監視フレームF12が返信されない。このため、保護リレー装置3Aは、CH1から監視フレームF12を受信できない。このように保護リレー装置3Aが複数の保護リレー装置から監視フレームF12を受信できない場合、経路監視部31は、通信経路L11の判別結果として、通信経路L11に異常が発生したことを監視情報記憶部33に書き込む。
なお、通信経路L12に異常が発生した場合、保護リレー装置3Bからは監視フレームF12が返信されるが、保護リレー装置3Cから監視フレームF12が返信されない。このため、保護リレー装置3AがCH1から受信できる監視フレームF12は、保護リレー装置3Bから送信されたものに限られる。このため、経路監視部31は、通信経路L12の判別結果として、通信経路L12に異常が発生したことを監視情報記憶部33に書き込む。
保護リレー装置3Bから監視フレームF12の返信があれば(S7のYES)、経路監視部31は、保護リレー装置3Cから監視フレームF12の返信があるか否かを判別する(S9)。保護リレー装置3Cから監視フレームF12の返信がなければ(S9のNO)、経路監視部31は、監視フレームF12の返信がなかったチャンネル番号に基づいて、保護リレー装置3Aと保護リレー装置3Cとの間の通信経路L12又はL22の異常と判別する(S10)。そして、経路監視部31は、通信経路L12,L22を異常と判別した判別結果を監視情報記憶部33に書き込む。
保護リレー装置3Cから監視フレームF12の返信があれば(S9のYES)、経路監視部31は、全ての通信経路が正常と判別する(S11)。そして、経路監視部31は、全ての通信経路を正常と判別した判別結果を監視情報記憶部33に書き込み、本処理を終了する。
図9は、監視情報の表示例を示す図である。
図2に示した監視情報出力部34は、監視情報記憶部33から通信経路の系統ごとに判断結果を読み出し、自装置から通信装置までの通信経路と、第1通信装置及び第2通信装置の間の通信経路とにおける判断結果を示す画面を、PC1の表示装置45に出力する。また、監視情報出力部34は、判断結果が異常である通信経路の位置を画面に出力する。この監視情報を含む画面は、PC1A〜1Cがそれぞれ有する表示装置45に表示される。
例えば、監視情報として、縦に保護リレー装置の装置番号を並べ、横に保護リレー装置のチャンネル番号を並べた一覧表がPC1の表示装置45に表示される。この一覧表において、装置番号「1」を保護リレー装置3A、装置番号「2」を保護リレー装置3B、装置番号「3」を保護リレー装置3Cとする。また、保護リレー装置が有する2チャンネルの接続ポートに対応してチャンネル番号を「CH1」、「CH2」と付する。
図9の上側の一覧表において、通信経路が正常であれば丸いマークが点灯し(黒丸で表す)、通信経路が異常であればマークが点灯しない(白丸で表す)。例えば、保護リレー装置3AがCH1の通信経路L1Aを通じて通信装置10Aとの間でリンクフレームF1,F2の送受信ができない場合、装置番号「1」のCH1の項目にはマークが点灯しない。このため、通信経路L1Aに異常が発生したと分かる。また、判断結果が異常である通信経路の位置が、「異常発生個所:通信経路L1A」と表示される。
なお、通信経路L1Aに異常が発生しているため、保護リレー装置3Aは、他の保護リレー装置との間で監視フレームF11,F12を送受信できない。このため、装置番号「2」、「3」のCH1の項目にはマークが点灯しない。
また、図9の下側の一覧表に示すように、保護リレー装置3Aが通信装置10A,11Aとの間でリンクフレームF1,F2を送受信できれば、装置番号「1」のCH1,CH2の項目にマークが点灯する。
一方で、図7に示したように通信装置10A,10Bの間のCH1における通信経路L11に異常が発生すると、保護リレー装置3AがCH1の通信経路L11又はL12を通じて保護リレー装置3B,3Cとの間で監視フレームF11,F12を送受信できない。そこで、装置番号「2」、「3」のCH1の項目にはマークが点灯しない。しかし、通信装置10A,10Bの間のCH2における通信経路L21,L22が正常であれば、装置番号「2」、「3」のCH2の項目にはマークが点灯する。また、判断結果が異常である通信経路の位置が、「異常発生個所:通信経路L11」と表示される。
このように監視情報を示す一覧表の表示形態によって、作業員は、通信経路の正常又は異常を判別しやすくなる。なお、一覧表と共に、異常が発生した通信経路の名称がテキストで表示されてもよい。
以上説明した一実施の形態に係る制御システム101では、PRP制御を利用して通信が行われる2系統の通信経路を監視するにあたって、保護リレー装置が通信装置又は他の保護リレー装置との間で2種類のフレームを送受信することで、通信経路の正常又は異常を判別する。そして、通信経路の判別結果は、PCに異常情報として表示されるため、PCを操作する作業員は、通信経路に発生した異常を直ちに把握し、異常に対処することができる。
ここで、保護リレー装置の経路監視部31は、自装置に隣り合う通信装置との間でリンクフレームの送受信を行い、保護リレー装置と通信装置との間にある系統の通信経路からリンクフレームを受信できなかった場合に、この系統の通信経路に異常が発生したと判別できる。さらに、保護リレー装置の経路監視部31は、複数の通信装置を介して接続される他の保護リレー装置との間で監視フレームの送受信を行い、複数の通信装置の間にある系統の通信経路から監視フレームを受信できなかった場合に、この系統の通信経路に異常が発生したと判別できる。
このように保護リレー装置の経路監視部31は、保護リレー装置と通信装置との間の通信経路、複数の通信装置の間の通信経路について、それぞれ発生した異常を判別できる。各保護リレー装置に接続されたPCは、保護リレー装置の経路監視部31が判別した異常の発生有無を異常表示情報として表示する。このため、PCを操作する作業員は、異常が発生した通信経路を早期に把握することができる。
[変形例]
なお、制御システム101を構成する保護リレー装置は、4台以上であってもよい。この場合、図8のフローチャートのうち、ステップS6の処理が、自装置から他のすべての保護リレー装置に対して監視フレームを送信する処理となる。そして、ステップS7、S9と同様に、経路監視部31が他の保護リレー装置から監視フレームを受信したかを確認する処理を行い、監視フレームを受信できなかった場合には通信経路の異常と判別すればよい。
なお、制御システム101を構成する保護リレー装置は、4台以上であってもよい。この場合、図8のフローチャートのうち、ステップS6の処理が、自装置から他のすべての保護リレー装置に対して監視フレームを送信する処理となる。そして、ステップS7、S9と同様に、経路監視部31が他の保護リレー装置から監視フレームを受信したかを確認する処理を行い、監視フレームを受信できなかった場合には通信経路の異常と判別すればよい。
また、保護リレー装置に接続されたPC毎に、PCが接続された保護リレー装置に関わる監視情報を表示するだけでなく、複数のPCから監視情報を収集し、制御システム101の全体で通信経路の正常又は異常を判別した判別結果を表示可能な統合PCを設けてもよい。統合PCが表示する判別結果により、作業員は複数のPCから監視情報を集めなくても制御システム101の全体の通信経路の状態を詳細に把握することが可能となる。
また、図1に示した監視装置3と通信装置10A,11Aの間は電気ケーブルで接続されてもよい。この場合、図2に示した監視装置3は、電気信号を光信号に変換可能な変換部32を有さない構成としてもよい。また、図4に示した保護リレー装置3A〜3Cも変換部32を有さない構成としてもよい。
なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するためにシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、本実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するためにシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、本実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
1…PC、3…監視装置、3A〜3C…保護リレー装置、10,11…通信装置、10A〜10C,11A〜11C…通信装置、31…経路監視部、32…変換部、33…監視情報記憶部、34…監視情報出力部、45…表示装置、100,101…制御システム、F1,F2…リンクフレーム、F11,F12…監視フレーム
Claims (7)
- 監視対象とされる通信経路に接続される装置に対して、前記装置と自装置とを接続する2系統の通信経路の状態を監視するための送信データを2系統の前記通信経路ごとに送信し、前記送信データを受信した前記装置からそれぞれ返信される返信データを2系統の前記通信経路ごとに受信する処理により、前記返信データを受信できた系統の前記通信経路を正常と判断し、前記返信データを受信できない系統の前記通信経路を異常と判断する経路監視部と、
前記通信経路毎に前記経路監視部が判断した正常又は異常の判断結果を監視情報として記憶する監視情報記憶部と、
前記異常が発生したと判断された前記通信経路を特定可能な形態で前記監視情報を出力する監視情報出力部と、を備える
通信経路監視装置。 - 前記装置として、前記自装置以外の他の通信経路監視装置と、前記自装置と前記他の通信経路監視装置との間で前記送信データを送受信する通信装置とが設けられ、
前記経路監視部は、前記自装置に近い前記通信装置を宛先として前記送信データを送信し、宛先とした前記通信装置から前記送信データに対する前記返信データを受信できない場合に、前記自装置から前記通信装置までの前記通信経路を異常と判断する
請求項1に記載の通信経路監視装置。 - 前記経路監視部は、前記他の通信経路監視装置を宛先として前記送信データを送信し、宛先とした前記他の通信経路監視装置から前記送信データに対する前記返信データを受信できない場合に、前記自装置が接続される第1通信装置と、前記他の通信経路監視装置が接続される第2通信装置との間の通信経路を異常と判断する
請求項2に記載の通信経路監視装置。 - 前記監視情報出力部は、前記監視情報記憶部から前記通信経路の系統ごとに前記判断結果を読み出し、前記自装置から前記通信装置までの前記通信経路と、前記第1通信装置及び前記第2通信装置の間の前記通信経路とにおける前記判断結果を示す画面を表示装置に出力する
請求項3に記載の通信経路監視装置。 - 前記監視情報出力部は、前記判断結果が異常である前記通信経路の位置を前記画面に出力する
請求項4に記載の通信経路監視装置。 - さらに、前記経路監視部が送信する前記送信データを光信号に変換して前記通信経路に送り出し、前記通信装置又は前記他の通信経路監視装置から受け取った前記返信データを電気信号に変換して前記経路監視部が受信することが可能な変換部を前記通信経路の系統ごとに備える
請求項5に記載の通信経路監視装置。 - 監視対象とされる通信経路に接続される装置に対して、前記装置と自装置とを接続する2系統の通信経路の状態を監視するための送信データを2系統の前記通信経路ごとに送信する処理と、
前記送信データを受信した前記装置からそれぞれ返信される返信データを2系統の前記通信経路ごとに受信する処理と、
前記返信データを受信できた系統の前記通信経路を正常と判断し、前記返信データを受信できない系統の前記通信経路を異常と判断する処理と、
前記通信経路毎に正常又は異常の判断結果を監視情報として監視情報記憶部に記憶する処理と、
前記異常が発生したと判断された前記通信経路を特定可能な形態で前記監視情報を出力する処理と、を含む
通信経路監視方法。
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