JP2021022760A - 通信経路監視装置及び通信経路監視方法 - Google Patents

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。

特開２０１７−１２０９６０号公報

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。

本発明の一実施の形態に係る制御システムの基本構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る監視装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る計算機のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る制御システムの全体構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る保護リレー装置と通信装置間の通信経路に異常が発生した例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る保護リレー装置が、他の複数の保護リレー装置との間で監視フレームを送受信する例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る通信装置と通信装置間の通信経路に異常が発生した例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る保護リレー装置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。 本発明の一実施の形態に係る監視情報の表示例を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
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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