JP2022083143A - 制御装置、通信制御方法、および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の冗長構成を含むネットワークにおいて生じる新たな課題に対する解決手段を提供する。【解決手段】制御システム１において、制御装置１００は、ネットワークにおける通信状態を監視する監視手段と、ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断する判断手段と、を含む。解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信することを含む。制御装置は、解除条件が満たされると、ネットワークに含まれる冗長構成を解除する管理手段を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、ネットワークに接続可能な制御装置、その制御装置における通信制御方法、およびその制御装置を実現するための制御プログラムに関する。

例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）に従うネットワークでは、通信マスタが送信した通信フレームは、すべての通信スレーブを巡回した上で、通信マスタに戻る。

通信フレームを巡回させるためのトポロジーとして、一般的には、デイジーチェーン接続が採用されている。デイジーチェーン接続においては、通信フレームが同じ経路を往復するので、経路上に何らかの障害が発生すると、通信フレームを障害が発生した位置より後段に転送することができない。

このようなデイジーチェーン接続に対して、デイジーチェーン接続の最終段に接続されたスレーブから通信マスタに戻る経路を追加したトポロジーも実用化されている。このようなトポロジーは、リング接続と称される。すなわち、デイジーチェーン接続は非冗長構成であるのに対して、リング接続は冗長構成となる。

このようなリング接続に関して、特開２０２０－１６７５５４号公報（特許文献１）は、リングトポロジを含むネットワークにおける不正な経路を容易に知ることが可能なマスタ装置を開示する。

特開２０２０－１６７５５４号公報

本願発明者らは、複数の冗長構成を含むネットワークにおいて生じる新たな課題を発見した。本発明のある局面の目的は、複数の冗長構成を含むネットワークにおいて生じる新たな課題に対する解決手段を提供することである。

本発明のある実施の形態に従えば、１または複数の通信スレーブを含むネットワークにおいて通信マスタとして動作する制御装置が提供される。通信マスタから送信された通信フレームは、ネットワークを一巡して通信マスタに戻るように順次転送され、複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポートおよびＯＵＴポートを有している。制御装置は、ネットワークにおける通信状態を監視する監視手段と、ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断する判断手段とを含む。解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含む。制御装置は、解除条件が満たされると、ネットワークに含まれる冗長構成を解除する管理手段を含む。

本明細書における「切断（disconnect）」との用語は、例えば、注目する経路（ケーブルなど）が物理的に不導通状態になることに加えて、何らかの手段によって信号が流れない状態になることを含み得る。そのため、「切断」との用語は、接続を物理的に遮断することに加えて、接続を論理的に遮断することを含み得る。

この構成によれば、切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たす場合には、ネットワークに含まれる冗長構成が解除される。解除条件が満たされている状態では、冗長構成においてさらにケーブルの切断などが発生すると、通信フレームが破棄されるなどの問題が生じ得るが、このような問題の発生を防止できる。

管理手段は、対象の冗長構成を解除するために切断すべきケーブルがＯＵＴポートに接続されている通信スレーブに対して、当該ＯＵＴポートをクローズするための指令を与えてもよい。この構成によれば、論理的に冗長構成を解除できるので、追加の設備などを用意することなく、ソフトウェアを用いて柔軟に実現できる。

ネットワークに含まれる冗長構成の各々には、冗長構成を解除するために切断すべきケーブルにスイッチが設けられている。管理手段は、対象の冗長構成に設けられたスイッチの各々がケーブルを切断するための指令を与えてもよい。この構成によれば、物理的に対象のケーブルを切断できるので、冗長構成をより確実に解除できる。

判断手段は、切断が検出されたケーブルがいずれかの冗長構成に含まれており、かつ、切断が検出されたケーブルが当該冗長構成を解除するために切断すべきケーブルではない場合に、解除条件が満たされると決定してもよい。この構成によれば、切断が検出されたケーブルの位置に基づいて、解除条件が満たされているか否かを判断できる。

同一の通信フレームが、ＩＮポートに接続されているケーブルが切断された通信スレーブのＯＵＴポートで複数回受信されると、当該通信フレームは破棄されてもよい。

管理手段は、切断が検出されたケーブルが再接続されると、解除した冗長構成を再構成するようにしてもよい。この構成によれば、ケーブルに発生していた障害が復旧することで、元の冗長構成を維持できる。

制御装置は、ネットワークに含まれる冗長構成が解除されている状態を通知する通知手段をさらに含んでいてもよい。この構成によれば、例えば、ユーザは、冗長構成が解除されていることを容易に知ることができ、これによって、必要な措置をとることができる。

制御装置は、ユーザプログラムを実行する実行手段をさらに含む。ユーザプログラムは、ネットワークに含まれる冗長構成が解除されているか否かを示す情報を参照可能である。この構成によれば、例えば、冗長構成が解除されているか否かに基づいて、ユーザプログラムにより実行される処理を切り替えることができる。

本発明の別の実施の形態に従えば、１または複数の通信スレーブを含むネットワークにおいて通信マスタとして動作する制御装置で実行される通信制御方法が提供される。通信マスタから送信された通信フレームは、ネットワークを一巡して通信マスタに戻るように順次転送される。複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポートおよびＯＵＴポートを有している。通信制御方法は、ネットワークにおける通信状態を監視するステップと、ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断するステップとを含む。解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含む。通信制御方法は、解除条件が満たされると、ネットワークに含まれる冗長構成を解除するステップを含む。

本発明のさらに別の実施の形態に従えば、１または複数の通信スレーブを含むネットワークにおいて通信マスタとして動作するコンピュータで実行される制御プログラムが提供される。通信マスタから送信された通信フレームは、ネットワークを一巡して通信マスタに戻るように順次転送される。複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポートおよびＯＵＴポートを有している。制御プログラムはコンピュータに、ネットワークにおける通信状態を監視するステップと、ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断するステップとを実行させる。解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含む。制御プログラムはコンピュータに、解除条件が満たされると、ネットワークに含まれる冗長構成を解除するステップを実行させる。

本発明のある実施の形態によれば、複数の冗長構成を含むネットワークにおいて生じる新たな課題に対する解決手段を提供できる。

本実施の形態に従う通信制御方法における接続について説明するための図である。 図１（Ａ）に示す冗長構成を複数含む制御システムを示す模式図である。 図２に示す制御システムにおいて１箇所の障害が発生した場合の通信フレームの挙動を説明するための図である。 図２に示す制御システムにおいて２箇所の障害が発生した場合の通信フレームの挙動を説明するための図である。 本実施の形態に従う制御システムのＰＬＣのハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に従う制御システムのデバイスのハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に従う制御システムの中継装置のハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に従う制御システムにおける通信フレームの伝送途中での破棄を防止するための方法を説明するための図である。 本実施の形態に従う制御システムに含まれるＰＬＣの通信処理に係る機能構成の要部を示す模式図である。 本実施の形態に従う制御システムに含まれるＰＬＣの実装例１における通信制御方法に係るフローチャートである。 本実施の形態に従う制御システムの実装例２を示す模式図である。 本実施の形態に従う制御システムに含まれるＰＬＣの実装例２における通信制御方法に係るフローチャートである。 本実施の形態に従う制御システムのサポート装置のハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に従う制御システムのサポート装置が提供す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。 本実施の形態に従う制御システムのサポート装置が提供す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。 本実施の形態に従う制御システムのサポート装置が提供するユーザインターフェイス画面のさらに別の一例を示す模式図である。 本実施の形態に従う制御システムのＰＬＣで実行されるユーザプログラムの一例を示す図である。

本発明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返さない。

＜Ａ．適用例＞
まず、図１～図４を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。以下の説明においては、１または複数の通信スレーブ（以下、単に「スレーブ」とも称す。）を含むネットワークにおいて通信マスタ（以下、単に「マスタ」とも称す。）として動作する制御装置の一例として、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）を想定する。また、ネットワークとしては、典型的には、ＥｔｈｅｒＣＡＴに従うネットワークを想定する。ＥｔｈｅｒＣＡＴに従うネットワークにおいては、マスタである制御装置（ＰＬＣ）から送信された通信フレームは、ネットワークを一巡して制御装置に戻るように順次転送される。

図１は、本実施の形態に従う通信制御方法における接続について説明するための図である。図１（Ａ）には、デイジーチェーン接続（非冗長構成）の一例を示し、図１（Ｂ）には、リング接続（冗長構成）の一例を示す。

図１（Ａ）を参照して、デイジーチェーン接続の制御システム１Ａは、マスタとして動作する制御装置の一例であるＰＬＣ１００と、中継装置３００と、スレーブとして動作する１または複数のデバイス２００－１～２００－５（以下、「デバイス２００」とも総称する。）とを含む。

ＰＬＣ１００は、通信フレームの送受信を行うためのポート１５１を有している。デバイス２００－１～２００－５の各々は、通信フレームを送受信するためのＩＮポート２５１（第１ポート）およびＯＵＴポート２５２（第２ポート）を有している。基本的には、ＩＮポート２５１は、通信フレームが入力されるポートであり、ＯＵＴポート２５２は、通信フレームが出力されるポートである。但し、ＩＮポート２５１およびＯＵＴポート２５２の名称に限らず、いずれのポートにおいても、通信フレームの受信および送信が可能である。

中継装置３００は、通信フレームを送受信するための第１ポート３５１、第２ポート３５２、第３ポート３５３、第４ポート３５４、第５ポート３５５、第６ポート３５６を有している。中継装置３００は、あるポートで通信フレームを受けると、所定規則に従って決定される別のポートから、当該受信したフレームを送信する。所定規則として、第１ポート３５１→第２ポート３５２→第３ポート３５３→・・・といった循環的に決定されてもよい。

図１（Ａ）に示すデイジーチェーン接続では、ＰＬＣ１００、中継装置３００、デバイス２００の順に接続される。より具体的には、ＰＬＣ１００のポート１５１から送信された通信フレームは、ケーブル２０、中継装置３００の第１ポート３５１、中継装置３００の第２ポート３５２、ケーブル２１、デバイス２００－１のＩＮポート２５１、デバイス２００－１のＯＵＴポート２５２、ケーブル２２、デバイス２００－２のＩＮポート２５１、デバイス２００－２のＯＵＴポート２５２、ケーブル２３、デバイス２００－３のＩＮポート２５１、デバイス２００－３のＯＵＴポート２５２、ケーブル２４、デバイス２００－４のＩＮポート２５１、デバイス２００－４のＯＵＴポート２５２、ケーブル２５、デバイス２００－５のＩＮポート２５１の順に転送され、その後、同じ経路を経てＰＬＣ１００のポート１５１に戻る。

このように、デイジーチェーン接続においては、通信フレームは、スレーブに接続されたケーブル２０～２５を両方向に伝送し得る。このとき、デバイス２００のＩＮポート２５１およびＯＵＴポート２５２は、通信フレームの送信および受信の両方を行う。

そのため、いずれかのケーブルまたはいずれかのデバイスに何らかの障害が発生すると、障害が発生した部位より先には通信フレームを転送できない。そのため、障害に対する冗長性を有していない「非冗長構成」とみなすことができる。

本明細書における「非冗長構成」は、スレーブ間を接続するケーブルが切断されると、通信フレームを受信できないスレーブが発生し得るトポロジーを意味する。「非冗長構成」の一例としては、デイジーチェーン接続などが知られている。デイジーチェーン接続においては、ＯＵＴポート２５２に何らのケーブルも接続されていないデバイス２００（スレーブ）が存在することになる。

図１（Ｂ）を参照してリング接続の制御システム１Ｂは、図１（Ａ）に示すデイジーチェーン接続に比較して、デバイス２００－５のＯＵＴポート２５２と、中継装置３００の第３ポート３５３とを接続するケーブル２６が追加されている。ケーブル２６が追加されることにより、デバイス２００－５に到着した通信フレームは、デバイス２００－５のＩＮポート２５１ではなく、デバイス２００－５のＯＵＴポート２５２から送信されることになる。そして、ケーブル２６および中継装置３００を経て、ＰＬＣ１００のポート１５１に戻る。

図１（Ｂ）に示すリング接続において、ケーブル２６は、迂回路を形成するケーブルであり、冗長経路の少なくとも一部を構成する。すなわち、ケーブル２６を追加することによって、中継装置３００の第２ポート３５２から送信された通信フレームが、デバイス２００－１～２００－５を通過して、中継装置３００の第３ポート３５３に戻るリング状のループ経路が構成される。このようなリング接続においては、通信フレームは、スレーブに接続されたケーブル２０～２６の各々を一方向に伝送する。その結果、デバイス２００のＩＮポート２５１は通信フレームの受信を担当し、デバイス２００のＯＵＴポート２５２は通信フレームの送信を担当する。

上述したような通信フレームが一巡する経路を「冗長構成」とも称す。図１（Ｂ）に示すリング接続においては、中継装置３００およびデバイス２００－１～２００－５を含む範囲が冗長構成１０に相当する。

本明細書における「冗長構成」は、スレーブ間を接続するケーブルが切断されても、通信フレームの一巡を継続できるトポロジーを意味する。「冗長構成」の一例としては、リング接続などが知られている。リング接続においては、すべてのデバイス２００のＩＮポート２５１およびＯＵＴポート２５２にケーブルが接続されていることになる。

冗長構成１０においては、いずれかのケーブルまたはいずれかのデバイスに何らかの障害が発生しても、障害が発生した部位で通信フレームを折り返すことで、冗長経路を経て残りのデバイスを伝送することができる。

図２は、図１（Ａ）に示す冗長構成１０を複数含む制御システム１を示す模式図である。図２を参照して、制御システム１は、３つの冗長構成１０－１，１０－２，１０－３を含む。冗長構成１０－１においては、ケーブル２１～２６でリング接続が構成され、冗長構成１０－２においては、ケーブル３１～３６でリング接続が構成され、冗長構成１０－３においては、ケーブル４１～４６でリング接続が構成されている。

ここで、リング接続のいずれで障害が発生した場合の挙動について説明する。
図３は、図２に示す制御システム１において１箇所の障害が発生した場合の通信フレームの挙動を説明するための図である。図３を参照して、例えば、冗長構成１０－１のデバイス２００－２のＯＵＴポート２５２とデバイス２００－３のＩＮポート２５１とを接続するケーブル２３に断線などの障害が発生した場合を想定する。

この場合、デバイス２００－２のＯＵＴポート２５２から通信フレームを送信できないので、デバイス２００－２は、ＯＵＴポート２５２に代えて、ＩＮポート２５１から通信フレームを送信する。その結果、通信フレームは、ケーブル２２、デバイス２００－１のＯＵＴポート２５２、デバイス２００－１のＩＮポート２５１、ケーブル２１、中継装置３００の第３ポート３５３、ケーブル２６、デバイス２００－５のＯＵＴポート２５２、デバイス２００－５のＩＮポート２５１、ケーブル２５、デバイス２００－４のＯＵＴポート２５２、デバイス２００－４のＩＮポート２５１、ケーブル２４、デバイス２００－３のＯＵＴポート２５２、デバイス２００－３のＩＮポート２５１（折り返し）、デバイス２００－３のＯＵＴポート２５２、ケーブル２４、デバイス２００－４のＩＮポート２５１、デバイス２００－４のＯＵＴポート２５２、ケーブル２５、デバイス２００－５のＩＮポート２５１、デバイス２００－５のＯＵＴポート２５２、ケーブル２６の順に転送される。

このような通信フレームの転送経路によって、冗長構成１０－１に含まれるすべてのデバイス２００を通信フレームが通過することになる。すなわち、制御システム１においては、いずれか１箇所に障害が発生しても、通信は継続される。

次に、リング接続のいずれで複数の障害が発生した場合の挙動について説明する。
図４は、図２に示す制御システム１において２箇所の障害が発生した場合の通信フレームの挙動を説明するための図である。図４を参照して、図３に示す障害に加えて、冗長構成１０－２のデバイス２００－２のＯＵＴポート２５２とデバイス２００－３のＩＮポート２５１とを接続するケーブル３３にも断線などの障害が発生した場合を想定する。

この場合、冗長構成１０－１だけではなく、冗長構成１０－２においても、デバイス２００－２のＯＵＴポート２５２から通信フレームを送信できないので、デバイス２００－２は、ＯＵＴポート２５２に代えて、ＩＮポート２５１から通信フレームを送信する。その結果、通信フレームは、ケーブル３２、デバイス２００－１のＯＵＴポート２５２、デバイス２００－１のＩＮポート２５１、ケーブル３１、中継装置３００の第３ポート３５３、ケーブル３６、デバイス２００－５のＯＵＴポート２５２、デバイス２００－５のＩＮポート２５１、ケーブル３５、デバイス２００－４のＯＵＴポート２５２、デバイス２００－４のＩＮポート２５１、ケーブル３４、デバイス２００－３のＯＵＴポート２５２、デバイス２００－３のＩＮポート２５１の順に転送されるが、通信フレームがデバイス２００－３のＩＮポート２５１に到達した時点で、破棄されてしまう。

すなわち、同一の通信フレームが、ＩＮポート２５１に接続されているケーブルが切断されたデバイス２００（通信スレーブ）のＯＵＴポート２５２で複数回受信されると、当該通信フレームは破棄される。その結果、通信フレームはマスタに戻らず、通信を継続できない。

本願発明者らは、このような冗長構成を有するネットワークにおいて、複数の障害が発生した場合に通信フレームを転送できなくなるという新たな課題を発見した。

ここで、通信フレームが破棄されてしまう理由について説明する。ＥｔｈｅｒＣＡＴにおいては、ネットワークに何らかの障害が発生して、通信フレームがマスタに戻ることなく、スレーブ間を永遠に巡回（circulating）することを防止するために、「Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔ」と呼ばれる情報が通信フレームに付加される。

Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔは、通信フレームのＥｔｈｅｒＣＡＴ Ｄａｔａｇｒａｍｓと呼ばれる領域に割り当てられる。マスタから送信される通信フレームのＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔの初期値は「０」に設定される。

Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔが「０」であれば、通信フレームは巡回していないことを意味し、Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔが「１」であれば、通信フレームは一度だけ巡回したことを意味する。

デバイス２００の各々は、ＩＮポート２５１がリンクオフ（何らかの障害によって通信できない状態）である場合に、通信フレームを（ＯＵＴポート２５２で）受信すると、当該受信した通信フレームに含まれるＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔの値に応じて、以下のいずれかの処理を実行する。

（１）Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔが「０」であれば、受信した通信フレームのＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔを「１」に更新した上で、通信フレームの転送を継続する。

（２）Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔが「１」であれば、受信した通信フレームを破棄する。

Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔに基づく処理について、上述の図３および図４を参照して説明する。

図３に示すような１箇所の障害では、冗長構成１０－１のデバイス２００－３のＯＵＴポート２５２で通信フレームを受信すると、通信フレームのＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔが「０」から「１」に更新されて、通信フレームの転送が継続される。

これに対して、図４に示すような２箇所の障害では、冗長構成１０－１のデバイス２００－３のＯＵＴポート２５２で通信フレームを受信すると、通信フレームのＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔが「０」から「１」に更新されて、通信フレームの転送が継続されるものの、冗長構成１０－２のデバイス２００－３のＯＵＴポート２５２で通信フレームを受信すると、通信フレームのＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔが既に「１」なので、それ以降の転送はされず、破棄されてしまう。

本実施の形態に従う制御システムは、上述したような通信フレームの転送ができない状態に陥る可能性がある場合に、通信フレームの転送ができない状態に陥らないようにする手段を提供する。以下、このような手段を実現するための構成、処理、機能などについて詳述する。

なお、図３に示すように１箇所の障害が発生している状態において、対応する冗長経路を切断すると、当該冗長構成１０において別の障害が発生したときに、一部のデバイス２００は通信ができなくなる。例えば、冗長構成１０－１のデバイス２００－３のＯＵＴポート２５２とデバイス２００－４のＩＮポート２５１とを接続するケーブル２４に断線などの障害がさらに発生すると、デバイス２００－３は、ＩＮポート２５１およびＯＵＴポート２５２の両方がリンクオフするので、通信フレームを受信できなくなる。このような潜在的な不具合を防止するために、ネットワークに発生した障害の情報を通知あるいは利用できるようにする。詳細については、後述する。

また、すべてのデバイス２００の通信が不能になってしまうことに比較して、一部のデバイス２００のみ通信が不能になる状況であれば許容し得るとの判断もできる。

＜Ｂ．ハードウェア構成例＞
次に、本実施の形態に従う制御システム１を構成する各装置のハードウェア構成例について説明する。

（ｂ１：制御装置（ＰＬＣ１００））
図５は、本実施の形態に従う制御システム１のＰＬＣ１００のハードウェア構成例を示す模式図である。図５を参照して、ＰＬＣ１００は、主たるハードウェアコンポーネントとして、プロセッサ１０２と、メインメモリ１０４と、ストレージ１１０と、フィールドネットワークコントローラ１１２と、ローカルバスコントローラ１１４とを含む。これらのハードウェアコンポーネントは、内部バス１１８を介して電気的に接続される。

プロセッサ１０２は、制御演算を実行する演算処理部に相当し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などで構成される。具体的には、プロセッサ１０２は、ストレージ１１０に格納されたプログラムを読出して、メインメモリ１０４に展開して実行することで、制御対象に応じた制御演算、および、後述するような各種処理を実現する。図５に示す構成例においては、プロセッサ１０２は、ユーザプログラム１１０４を周期的に実行する。

メインメモリ１０４は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ１１０は、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性記憶装置などで構成される。

ストレージ１１０には、基本的な機能を実現するためのシステムプログラム１１０２、制御対象に応じて作成されたユーザプログラム１１０４、および、後述するような処理を決定するためのシステム設定情報１１０６などが格納される。システムプログラム１１０２は、ＰＬＣ１００における基本的な機能を実現するため、制御プログラムの少なくとも一部とみなすことができる。

フィールドネットワークコントローラ１１２は、通信部に相当し、通信フレームが一巡するように構成されたネットワークに接続される。より具体的には、フィールドネットワークコントローラ１１２は、ポート１５１を有しており、通信フレームの送受信処理を担当する。ＰＬＣ１００のフィールドネットワークコントローラ１１２は、通信マスタ（マスタ）として機能する。なお、フィールドネットワークコントローラ１１２は、通信フレームを周期的に送受信するための同期カウンタを有していてもよい。

ローカルバスコントローラ１１４は、内部バス１１８を介して、１または複数の機能ユニット１１６と電気的に接続される。機能ユニット１１６は、制御対象との間で各種の信号をやり取りする機能などを含む。機能ユニット１１６は、例えば、制御対象からのデジタル信号を受取るＤＩ（Digital Input）機能、制御対象に対してデジタル信号を出力するＤＯ（Digital Output）機能、制御対象からのアナログ信号を受取るＡＩ（Analog Input）機能、制御対象に対してアナログ信号を出力するＡＯ（Analog Output）機能のうち１または複数の機能を有している。さらに、機能ユニット１１６としては、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御やモーション制御といった特殊機能を実装したコントローラを含み得る。

図５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、専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）または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。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のＯＳ（Operating System）を並列的に実行させるとともに、各ＯＳ上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。

さらに、ＰＬＣ１００に表示装置やサポート装置などの機能を統合した構成を採用してもよい。

（ｂ２：デバイス２００）
図６は、本実施の形態に従う制御システム１のデバイス２００のハードウェア構成例を示す模式図である。図６を参照して、デバイス２００は、主たるハードウェアコンポーネントとして、制御回路２０６と、フィールドネットワークコントローラ２１２と、機能モジュール２２０とを含む。

制御回路２０６は、デバイス２００における処理を主体的に実行する演算処理部である。制御回路２０６は、典型的には、プロセッサ２０２と、メインメモリ２０４と、ストレージ２１０とを含む。プロセッサ２０２は、ＣＰＵやＧＰＵなどで構成される。メインメモリ２０４は、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ２１０は、例えば、ＳＳＤなどの不揮発性記憶装置などで構成される。なお、ストレージ２１０として、ＲＯＭ（Read Only Memory）を採用してもよい。

なお、制御回路２０６は、専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなど）を用いて実装してもよい。

フィールドネットワークコントローラ２１２は、ＩＮポート２５１およびＯＵＴポート２５２を有しており、通信フレームの送受信処理を担当する。デバイス２００のフィールドネットワークコントローラ２１２は、通信スレーブ（スレーブ）として機能する。なお、フィールドネットワークコントローラ２１２は、通信フレームを周期的に送受信するための同期カウンタを有していてもよい。

機能モジュール２２０は、図５に示す機能ユニット１１６と同様に、制御対象との間で各種の信号をやり取りする処理などを担当する。

（ｂ３：中継装置３００）
図７は、本実施の形態に従う制御システム１の中継装置３００のハードウェア構成例を示す模式図である。図７を参照して、中継装置３００は、主たるハードウェアコンポーネントとして、制御回路３０６と、フィールドネットワークインターフェイス３１２とを含む。

制御回路３０６は、中継装置３００における通信フレームの転送処理を主体的に実行する演算処理部である。制御回路３０６は、典型的には、プロセッサ３０２と、メインメモリ３０４と、ストレージ３１０とを含む。プロセッサ３０２は、ＣＰＵやＧＰＵなどで構成される。メインメモリ３０４は、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ３１０は、例えば、ＳＳＤなどの不揮発性記憶装置などで構成される。なお、ストレージ３１０として、ＲＯＭを採用してもよい。

なお、制御回路３０６は、専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなど）を用いて実装してもよい。

フィールドネットワークインターフェイス３１２は、第１ポート３５１、第２ポート３５２および第３ポート３５３、第４ポート３５４、第５ポート３５５、第６ポート３５６を有しており、通信フレームの図示しない受信回路および送信回路を含む。

＜Ｃ．概要＞
本実施の形態に従う制御システムは、上述したような通信フレームの転送ができない状態に陥る可能性がある場合に、通信フレームの転送ができない状態に陥らないようにする手段を提供する。

上述したように、ＩＮポート２５１がリンクオフしているデバイス２００がＯＵＴポート２５２で通信フレームを受信した場合に、Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｂｉｔの値が評価される。すなわち、ＩＮポート２５１がリンクオフしているデバイス２００が複数存在し、それらのデバイス２００がＯＵＴポート２５２で通信フレームを受信し得るような状況を回避すればよい。このような状況を回避する方法として、いずれかのデバイス２００のＩＮポート２５１がリンクオフした場合には、通信フレームが冗長経路を伝送されないようにすることが考えられる。すなわち、様々な要因によってデバイス２００のＩＮポート２５１はリンクオフし得るが、冗長経路を切断すれば、デバイス２００のＯＵＴポート２５２で通信フレームを受信することはなくなる。その結果、仮に、ＩＮポート２５１がリンクオフしたデバイス２００が複数発生したとしても、それらのデバイス２００のＯＵＴポート２５２に通信フレームが到達することはないので、通信フレームが伝送途中で破棄されることはない。

したがって、本実施の形態に従う制御システムにおいては、ＩＮポート２５１がリンクオフしており、かつ、ＯＵＴポート２５２に通信フレームが到達し得るデバイス２００がネットワーク上で検出されると、ネットワークに含まれる冗長構成１０のうち検出されたデバイス２００が含まれる冗長構成１０以外の冗長構成１０について、冗長経路を切断する。これによって、ＩＮポート２５１がリンクオフしており、かつ、ＯＵＴポート２５２に通信フレームが到達し得るデバイス２００が複数存在することはなくなり、通信フレームの伝送途中での破棄を防止できる。

冗長構成１０を解除するための解除条件としては、対象のデバイス２００（スレーブ）のＩＮポート２５１に接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポート２５２で通信フレームを受信し得ることを含む。より具体的な判断方法として、切断が検出されたケーブルがいずれかの冗長構成１０に含まれており、かつ、切断が検出されたケーブルが当該冗長構成１０を解除するために切断すべきケーブル（冗長経路）ではない場合に、解除条件が満たされると決定することができる。

図８は、本実施の形態に従う制御システム１における通信フレームの伝送途中での破棄を防止するための方法を説明するための図である。図８を参照して、例えば、冗長構成１０－１のデバイス２００－２のＯＵＴポート２５２とデバイス２００－３のＩＮポート２５１とを接続するケーブル２３に断線などの障害が発生した場合を想定する。

冗長構成１０－１のデバイス２００－３のＩＮポート２５１がリンクオフしたことが検出されると（（１）ケーブル切断検出）、冗長構成１０－１以外の冗長構成１０－２および冗長構成１０－３の冗長経路（ケーブル３６およびケーブル４６）が切断される（（２）冗長経路切断）。

冗長構成１０－１においては、ケーブル２３が切断されて、リング接続から非リング接続になっており、ＩＮポート２５１がリンクオフしており、かつ、ＯＵＴポート２５２に通信フレームが到達し得るデバイス２００がさらに発生することはない。

また、冗長構成１０－２および冗長構成１０－３においては、冗長経路であるケーブル３６およびケーブル４６が切断されるので、リング接続（冗長構成１０）からデイジーチェーン接続（非冗長構成）になっており、いずれのデバイス２００についても、ＯＵＴポート２５２に通信フレームが到達することがない。

このように、いずれかの冗長構成１０においてリンクオフが発生すると、それ以外の冗長構成１０の冗長経路を切断して、冗長構成１０を解除することで、通信フレームの伝送途中での破棄を防止できる。

以下、上述したような冗長構成１０の解除を実現するための実装例について説明する。
＜Ｄ．実装例１：論理的な解除＞
実装例１として、冗長構成１０の解除を論理的に行う構成について説明する。通信フレームが伝送される経路は、マスタからの指令によって、論理的に切断あるいは接続が可能になっている。より具体的には、デバイス２００の各々は、ＥＳＣ（EtherCAT Slave Controller）を有しており、マスタからの指令に従って、自身の各ポートを任意にオープンおよびクローズできる。ポートがクローズされることによって、ケーブルを介して他のポートと物理的に接続されていても、論理的に切断した状態（リンクオフ）にできる。

マスタであるＰＬＣ１００は、システム設定情報１１０６（図５参照）を有している。システム設定情報１１０６は、（１）ネットワークを構成するすべてのスレーブおよびスレーブ間を接続するケーブル、（２）スレーブおよびケーブルにより構成される冗長構成１０、（３）冗長構成１０における冗長経路となるケーブル、といった情報を含む。

そのため、マスタであるＰＬＣ１００は、対象のネットワークに含まれるスレーブおよびネットワークトポロジーを把握できる。また、マスタであるＰＬＣ１００は、ネットワークを一巡してマスタまで戻った通信フレームに含まれる情報に基づいて、転送経路などの情報を取得できる。

図９は、本実施の形態に従う制御システム１に含まれるＰＬＣ１００の通信処理に係る機能構成の要部を示す模式図である。図９を参照して、ＰＬＣ１００は、ネットワークに関する機能構成として、通信状態監視モジュール１５０と、解除要否判断モジュール１５２と、ネットワーク管理モジュール１５４と、通知モジュール１５６とを含む。図９に示す機能構成は、典型的には、ＰＬＣ１００のプロセッサ１０２がシステムプログラム１１０２（図５）を実行することで、実現される。但し、ＰＬＣ１００のフィールドネットワークコントローラ１１２に含まれる回路構成が図９に示す機能構成の全部または一部を実現してもよい。

通信状態監視モジュール１５０は、ネットワークにおける通信状態を監視する。より具体的には、通信状態監視モジュール１５０は、ネットワークに含まれるデバイス２００の通信状態（例えば、応答の有無）、および、デバイス２００間を接続するケーブルの通信状態（接続中／切断中）を監視する。通信状態監視モジュール１５０は、通信状態の変化に基づいて、いずれかのケーブルが切断された、あるいは、いずれかのケーブルが再接続されたことを検出できる。

解除要否判断モジュール１５２は、通信状態監視モジュール１５０によるケーブルの切断あるいは再接続の検出結果に応じて、冗長構成１０の解除あるいは再構成の要否を判断する。例えば、解除要否判断モジュール１５２は、ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されているデバイス２００（通信スレーブ）が解除条件を満たすか否かを判断する。

ネットワーク管理モジュール１５４は、解除条件が満たされると、ネットワークに含まれる冗長構成１０を解除する。すなわち、ネットワーク管理モジュール１５４は、解除要否判断モジュール１５２による解除条件が満たされているとの判断結果に応じて、対象の冗長経路に接続されたデバイス２００に対して、ポートのオープンあるいはクローズの指令を生成および送信する。より具体的には、ネットワーク管理モジュール１５４は、対象の冗長構成１０を解除するために切断すべきケーブルがＯＵＴポート２５２に接続されているデバイス２００（通信スレーブ）に対して、そのＯＵＴポート２５２をクローズするための指令を与える。例えば、図８に示す例では、ＰＬＣ１００は、冗長構成１０－２のデバイス２００－５に対して、ＯＵＴポート２５２をオープンする旨の指令を送信するとともに、冗長構成１０－３のデバイス２００－５に対して、ＯＵＴポート２５２をオープンする旨の指令を送信する。これらの指令によって、冗長経路であるケーブル３６およびケーブル４６が論理的に切断される。

また、ネットワーク管理モジュール１５４は、ケーブル２３に発生した障害が復旧すると、冗長経路であるケーブル３６およびケーブル４６を再接続してもよい。すなわち、ネットワーク管理モジュール１５４は、切断が検出されたケーブルが再接続されると、解除したすべての冗長構成を再構成するようにしてもよい。図８に示す例では、ネットワーク管理モジュール１５４は、冗長構成１０－２のデバイス２００－５に対して、ＯＵＴポート２５２をクローズする旨の指令を送信するとともに、冗長構成１０－３のデバイス２００－５に対して、ＯＵＴポート２５２をクローズする旨の指令を送信する。

これらの指令によって、対応するケーブルの切断および再接続が可能となる。なお、冗長経路を構成するケーブルを複数切断する場合においては、それぞれのデバイス２００に対してポートをオープンするための指令を送信することになるが、指令の送信順序などは任意でよい。また、指令の送信タイミングについても、可及的速やかであればよい。

通知モジュール１５６は、ネットワークの通信状態、通信状態の変化、冗長経路の切断指令が送信されたことなどの情報を外部へ送信する。特に、通知モジュール１５６は、ネットワークに含まれる冗長構成が解除されている状態を任意の出力先に任意の方法で通知するようにしてもよい。

図１０は、本実施の形態に従う制御システム１に含まれるＰＬＣ１００の実装例１における通信制御方法に係るフローチャートである。図１０に示す各ステップは、典型的には、ＰＬＣ１００のプロセッサ１０２がシステムプログラム１１０２（図５）を実行することで、実現される。但し、ＰＬＣ１００のフィールドネットワークコントローラ１１２に含まれる回路構成が図１０に示すステップの全部または一部を実行してもよい。

図１０を参照して、ＰＬＣ１００は、ネットワークにおける通信状態を監視する（ステップＳ１００）。そして、ＰＬＣ１００は、ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されたか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断も検出されなければ（ステップＳ１０２においてＮＯ）、ＰＬＣ１００は、ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの再接続が検出されたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの再接続も検出されなければ（ステップＳ１０４においてＮＯ）、ステップＳ１００以下の処理が繰返される。

ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、ＰＬＣ１００は、当該切断が検出されたケーブルに接続されているデバイス２００（通信スレーブ）が解除条件を満たすか否かを判断する。

より具体的には、ＰＬＣ１００は、切断したケーブルの位置を特定し（ステップＳ１１０）、切断したケーブルがいずれかの冗長構成のケーブルであるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。

切断したケーブルが冗長構成のケーブルでなければ（ステップＳ１１２においてＮＯ）、ＰＬＣ１００は、切断したケーブルおよび関連するデバイス２００の情報を通知する（ステップＳ１１４）。そして、ステップＳ１００以下の処理が繰返される。

切断したケーブルがいずれかの冗長構成のケーブルであれば（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、ＰＬＣ１００は、切断したケーブルが冗長経路を構成するケーブルであるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。

切断したケーブルが冗長経路を構成するケーブルであれば（ステップＳ１１６においてＹＥＳ）、ＰＬＣ１００は、切断したケーブルおよび関連するデバイス２００の情報、ならびに、切断したケーブルを含む冗長構成１０が解除されていることを通知する（ステップＳ１１８）。そして、ステップＳ１００以下の処理が繰返される。

切断したケーブルが冗長経路を構成するケーブルでなければ（ステップＳ１１６においてＮＯ）、ＰＬＣ１００は、切断したケーブルを含む冗長構成以外の冗長構成について、冗長経路を切断するための指令を対応するデバイス２００へ送信する（ステップＳ１２０）。すなわち、ステップＳ１１６においてＮＯの場合には、解除条件が満たされたことを意味し、ＰＬＣ１００は、ネットワークに含まれる冗長構成を解除する。そして、ＰＬＣ１００は、切断したケーブルおよび関連するデバイス２００の情報、ならびに、すべての冗長構成が解除されていることを通知する（ステップＳ１２２）。そして、ステップＳ１００以下の処理が繰返される。

ネットワーク内でケーブルの再接続が発生していれば（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、ＰＬＣ１００は、再接続したケーブルの位置を特定し（ステップＳ１３０）、再接続したケーブルがいずれかの冗長構成のケーブルであるか否かを判断する（ステップＳ１３２）。

再接続したケーブルが冗長構成のケーブルでなければ（ステップＳ１３２においてＮＯ）、ＰＬＣ１００は、再接続したケーブルおよび関連するデバイス２００の情報を通知する（ステップＳ１３４）。そして、ステップＳ１００以下の処理が繰返される。

再接続したケーブルがいずれかの冗長構成のケーブルであれば（ステップＳ１３２においてＹＥＳ）、ＰＬＣ１００は、再接続したケーブルが冗長経路を構成するケーブルであるか否かを判断する（ステップＳ１３６）。

再接続したケーブルが冗長経路を構成するケーブルであれば（ステップＳ１３６においてＹＥＳ）、ＰＬＣ１００は、再接続したケーブルおよび関連するデバイス２００の情報、ならびに、再接続したケーブルを含む冗長構成が復旧されていることを通知する（ステップＳ１３８）。そして、ステップＳ１００以下の処理が繰返される。

再接続したケーブルが冗長経路を構成するケーブルでなければ（ステップＳ１３６においてＮＯ）、ＰＬＣ１００は、再接続したケーブルを含む冗長構成以外の冗長構成について、冗長経路を再接続するための指令を対応するデバイス２００へ送信する（ステップＳ１４０）。そして、ＰＬＣ１００は、再接続したケーブルおよび関連するデバイス２００の情報、ならびに、すべての冗長構成が復旧されていることを通知する（ステップＳ１４２）。そして、ステップＳ１００以下の処理が繰返される。

以上のような機能構成および処理手順によって、冗長構成の論理的な解除および再構成を実現できる。

＜Ｅ．実装例２：物理的な解除＞
実装例２として、冗長構成の解除を物理的に行う構成について説明する。実装例２においては、冗長経路を物理的に切断可能なスイッチを設け、当該スイッチの状態を制御することで、冗長構成を解除あるいは再構成する。

図１１は、本実施の形態に従う制御システム１の実装例２を示す模式図である。図１１を参照して、制御システム１は、接続管理装置５００と、スイッチ５１０－１，５１０－２，５１０－３（以下、「スイッチ５１０」とも総称する。）とを含む。スイッチ５１０－１は、冗長構成１０－１の冗長経路であるケーブル２６を物理的に切断および接続できる。スイッチ５１０－２は、冗長構成１０－２の冗長経路であるケーブル３６を物理的に切断および接続できる。スイッチ５１０－３は、冗長構成１０－３の冗長経路であるケーブル４６を物理的に切断および接続できる。なお、スイッチ５１０の構造については、ケーブルに流れる電気信号を遮断できるものであれば、どのようなものであってもよい。

このように、ネットワークに含まれる冗長構成１０－１，１０－２，１０－３の各々には、冗長構成１０－１，１０－２，１０－３を解除するために切断すべきケーブル２６，３６，４６にスイッチ５１０－１，５１０－２，５１０－３がそれぞれ設けられている。

ＰＬＣ１００のネットワーク管理モジュール１５４（図９参照）は、対象の冗長構成１０に設けられたスイッチ５１０の各々がケーブルを切断するための指令を与える。接続管理装置５００は、ＰＬＣ１００からの指令に応じて、指定されたスイッチ５１０に冗長経路に相当するケーブルの切断および接続を行わせる。

また、ネットワーク管理モジュール１５４は、切断が検出されたケーブルが再接続されると、解除したすべての冗長構成１０に設けられたスイッチ５１０の各々がケーブルを再接続するための指令を与えてもよい。

図１２は、本実施の形態に従う制御システム１に含まれるＰＬＣ１００の実装例２における通信制御方法に係るフローチャートである。図１２に示す各ステップは、典型的には、ＰＬＣ１００のプロセッサ１０２がシステムプログラム１１０２（図５）を実行することで、実現される。但し、ＰＬＣ１００のフィールドネットワークコントローラ１１２に含まれる回路構成が図１０に示すステップの全部または一部を実行してもよい。

図１２に示すフローチャートは、図１０に示すフローチャートのステップＳ１２０をステップＳ１２０Ａに変更するとともに、ステップＳ１４０をステップＳ１４０Ａに変更したものである。

ステップＳ１２０Ａにおいて、ＰＬＣ１００は、切断したケーブルを含む冗長構成１０以外の冗長構成１０について、冗長経路を切断するための指令を接続管理装置５００へ送信する（ステップＳ１２０Ａ）。接続管理装置５００は、ＰＬＣ１００からの指令に従って、対応するスイッチ５１０を駆動して、各スイッチ５１０が配置されている冗長経路を切断する。

ステップＳ１４０Ａにおいて、ＰＬＣ１００は、再接続したケーブルを含む冗長構成１０以外の冗長構成１０について、冗長経路を再接続するための指令を接続管理装置５００へ送信する（ステップＳ１４０Ａ）。接続管理装置５００は、ＰＬＣ１００からの指令に従って、対応するスイッチ５１０を駆動して、各スイッチ５１０が配置されている冗長経路を再接続する。

その他のステップについては、図１０に示すフローチャートの対応するステップと同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

以上のような機能構成および処理手順によって、冗長構成１０の物理的な解除および再構成を実現できる。

＜Ｆ．情報の通知および利用＞
次に、ＰＬＣ１００の通知モジュール１５６（図９）による情報の通知、および、情報の利用の一例について説明する。

上述したように、何らかの障害が発生して冗長構成１０が解除された状態においては、さらなる障害の発生によって、一部のデバイス２００の通信ができなくなる。そのため、発生した障害を早期に復旧できるように、ユーザへの通知などが有効である。このような通知は、ＰＬＣ１００に接続されるサポート装置やＨＭＩ（Human Machine Interface）を介して行うことができる。

（ｆ１：サポート装置）
図１３は、本実施の形態に従う制御システム１のサポート装置４００のハードウェア構成例を示す模式図である。図１３を参照して、サポート装置４００は、一例として、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）を用いて実現される。

サポート装置４００は、制御システム１のＰＬＣ１００およびデバイス２００に対する設定、ならびに、ＰＬＣ１００で実行されるユーザプログラム１１０４の作成が統合的に可能な統合開発環境を提供する。統合開発環境においては、デバッグやシミュレーションなどが可能であってもよい。

図１３を参照して、サポート装置４００は、主たるハードウェアコンポーネントとして、プロセッサ４０２と、メインメモリ４０４と、入力部４０６と、表示部４０８と、ストレージ４１０と、通信コントローラ４１２と、光学ドライブ４１６と、ＵＳＢコントローラ４２４とを含む。これらのハードウェアコンポーネントは、内部バス２２８を介して電気的に接続される。

プロセッサ４０２は、ＣＰＵやＧＰＵなどで構成され、ストレージ４１０に格納されたプログラムを読出して、メインメモリ４０４に展開して実行することで、サポート装置４００としての機能を実現する。

メインメモリ４０４は、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ４１０は、例えば、ＨＤＤやＳＳＤなどの不揮発性記憶装置などで構成される。

ストレージ４１０には、基本的な機能を実現するためのＯＳ４１０２、および、統合開発環境を実現するための開発プログラム４１０４などが格納される。開発プログラム４１０４は、プロセッサ４０２により実行されることで、統合開発環境を提供する。

入力部４０６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４０８は、ディスプレイや各種インジケータなどで構成され、プロセッサ４０２からの処理結果などを出力する。

通信コントローラ４１２は、任意の上位ネットワークを介して、任意の情報処理装置との間でデータをやり取りする。

光学ドライブ４１６は、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憶媒体４１８（例えば、ＤＶＤなどの光学記憶媒体）から任意のデータを読み取り、および、任意のデータを記憶媒体４１８に書き込むことができる。

ＵＳＢコントローラ４２４は、ＵＳＢ接続を介して、任意の情報処理装置との間のデータをやり取りする。

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憶媒体４１８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４１０などにインストールされてもよい。あるいは、サポート装置４００で実行される各種プログラムは、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サポート装置４００が提供する機能は、ＯＳ４１０２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。

なお、制御システム１の稼動中において、サポート装置４００は、ＰＬＣ１００から取り外されていてもよい。

サポート装置４００を介して任意の表示態様でユーザへ情報を提示することができる。以下に示すユーザインターフェイス画面は、サポート装置４００のプロセッサ４０２がＯＳ４１０２および開発プログラム４１０４などのプログラムを実行することで実現されてもよい。

図１４は、本実施の形態に従う制御システム１のサポート装置４００が提供す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。図１４を参照して、ユーザインターフェイス画面４５０は、ネットワーク構成を示すオブジェクト４５２を含む。オブジェクト４５２上には、何らかの障害が発生している箇所に対応付けて、障害の発生を示すオブジェクト４５４が表示されている。図１４に示す例では、オブジェクト４５４とともに、「障害発生中」の文字も表示されている。

ユーザは、図１４に示すようなユーザインターフェイス画面４５０を参照することで、ネットワーク内で障害が発生している位置を一見して把握できる。

上述したように、冗長構成１０を構成するケーブルであって、冗長経路ではないケーブルに障害が発生すると、他の冗長構成１０についても冗長経路が切断される。このような状態になると、ユーザインターフェイス画面４５０には、すべての冗長構成１０が解除されていることを示すオブジェクト４５６も表示される。

なお、ユーザインターフェイス画面４５０において、切断されている冗長経路についても表示するようにしてもよい。一方で、切断されている冗長経路は本質的な障害ではないので、ユーザの混乱を防止するために、切断されている冗長経路については表示しないようにしてもよい。

図１５は、本実施の形態に従う制御システム１のサポート装置４００が提供す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。図１５を参照して、ユーザインターフェイス画面４６０は、ネットワークに含まれるデバイス２００（スレーブ）の各ポートの状態を示す一覧表示オブジェクト４６２を含む。

一覧表示オブジェクト４６２は、各スレーブを特定するための識別情報４６４と、各スレーブのＩＮポート２５１を示すＩＮポート表示４６６およびＯＵＴポート２５２を示すＯＵＴポート表示４６８とを含む。ＩＮポート表示４６６に対応付けて、スレーブのＩＮポート２５１の状態を示す状態表示４６７が表示されている。同様に、ＯＵＴポート表示４６８に対応付けて、スレーブのＯＵＴポート２５２の状態を示す状態表示４６９が表示されている。

例えば、図３に示すような障害が発生している場合には、デバイス２００－２（スレーブ０２）のＯＵＴポート２５２、および、デバイス２００－３（スレーブ０３）のＩＮポート２５１が「リンクオフ」と表示される。ユーザは、このようなネットワークの状態表示を参照することで、ネットワーク内で障害が発生している位置を一見して把握できる。

なお、障害の発生を意味する「リンクオフ」の表示については、正常の状態を意味する「接続中」とは表示態様を異ならせてもよい。

図１６は、本実施の形態に従う制御システム１のサポート装置４００が提供するユーザインターフェイス画面のさらに別の一例を示す模式図である。図１６を参照して、ユーザインターフェイス画面４７０は、ネットワークに関するイベントログ４７２を含む。

イベントログ４７２は、ＰＬＣ１００に予め登録されたイベントに応じて生成されてもよい。図１６に示す例では、図３に示すような障害が発生したタイミングでイベントログ４７２が生成され、さらに、冗長構成１０が解除されたタイミングで別のイベントログ４７２が生成されている。

上述の図１４～図１６に示されるユーザインターフェイス画面に限られず、任意のユーザインターフェイス画面を用いて、ユーザに対して必要な情報を提供することができる。

（ｆ２：ＨＭＩ）
制御システム１にＨＭＩを設け、必要な情報をＨＭＩ上に表示してもよい。ＨＭＩ上に表示される情報としては、上述の図１４～図１６に示されるユーザインターフェイス画面と同様の内容としてもよい。あるいは、制御システム１が制御する制御対象に応じて、任意に作成されるユーザインターフェイス画面を用いてもよい。すなわち、任意のユーザインターフェイス画面を用いて、ユーザに対して必要な情報を提供することができる。

なお、ＨＭＩは、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。

（ｆ３：ユーザプログラム）
ＰＬＣ１００は、ネットワークの状態を取得することができるので、取得したネットワークの状態をユーザプログラムで参照できるようにしてもよい。

図１７は、本実施の形態に従う制御システム１のＰＬＣ１００で実行されるユーザプログラム１１０４の一例を示す図である。図１７を参照して、ユーザプログラム１１０４は、冗長構成１０が解除されているか否かを示す変数を利用可能になっている。Ａ接点として用いられる変数１６０は、冗長構成１０が維持されている状態でＯＮになり、Ｂ接点として用いられる変数１６２は、冗長構成１０が解除されている状態でＯＮになる。このように、ユーザプログラム１１０４では、ネットワークに含まれる冗長構成１０が解除されているか否かを示す情報を参照可能である。

ユーザプログラム１１０４において、処理ブロック１６４には、ネットワークが正常であるときの処理が規定されており、処理ブロック１６６には、ネットワークに何らかの障害が発生しているときの処理が規定されているとする。ここで、変数１６０は、処理ブロック１６４の実行条件として用いられており、変数１６２は、処理ブロック１６６の実行条件として用いられている。

このようなユーザプログラム１１０４を作成することで、ネットワークに何らの障害も発生していないときの処理と、ネットワークに何らかの障害が発生しているときの処理とを切り替えることができる。

図１７には、冗長構成１０が解除されているか否かを示す変数を用いる例を示すが、これに限らず、冗長構成１０が解除されているか否かを示す状態を必要に応じて取得する専用命令を用意してもよいし、冗長構成１０が解除されることをトリガーとして発生するイベントを用意してもよい。

（ｆ４：冗長構成解除の必要性の通知）
上述の説明においては、ネットワークに障害が発生し、当該発生した障害が所定の条件を満たす場合には、ネットワークに含まれるすべての冗長構成１０を自動的に解除する実装例について説明したが、すべての冗長構成１０の解除をユーザが行うようにしてもよい。あるいは、ユーザの承認を得た上で、すべての冗長構成１０を解除するようにしてもよい。

このような実装例を採用する場合には、ユーザに対して、ネットワークに含まれるすべての冗長構成１０を解除する必要がある旨を通知するようにしてもよい。

＜Ｇ．その他の実施形態＞
上述の説明においては、主として、ＥｔｈｅｒＣＡＴに従うネットワークに適用した場合について説明したが、本実施の形態に従う通信制御方法の適用先は、ＥｔｈｅｒＣＡＴに従うネットワークに限定されるものではない。

例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴと同様に、スレーブ間を永遠に巡回しないような仕組みを採用している通信プロトコルであれば、同様に適用可能である。

＜Ｈ．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］
１または複数の通信スレーブ（２００）を含むネットワークにおいて通信マスタ（１００）として動作する制御装置（１００）であって、前記通信マスタから送信された通信フレームは、前記ネットワークを一巡して前記通信マスタに戻るように順次転送され、前記複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポート（２５１）およびＯＵＴポート（２５２）を有しており、前記制御装置は、
前記ネットワークにおける通信状態を監視する監視手段（１５０）と、
前記ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断する判断手段（１５２）とを備え、前記解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含み、
前記解除条件が満たされると、前記ネットワークに含まれる冗長構成（１０）を解除する管理手段（１５４）を備える、制御装置。

［構成２］
前記管理手段は、対象の冗長構成を解除するために切断すべきケーブルがＯＵＴポートに接続されている通信スレーブに対して、当該ＯＵＴポートをクローズするための指令を与える、構成１に記載の制御装置。

［構成３］
前記ネットワークに含まれる冗長構成の各々には、冗長構成を解除するために切断すべきケーブルにスイッチ（５１０）が設けられており、
前記管理手段は、対象の冗長構成に設けられたスイッチの各々がケーブルを切断するための指令を与える、構成１に記載の制御装置。

［構成４］
前記判断手段は、前記切断が検出されたケーブルがいずれかの冗長構成に含まれており、かつ、前記切断が検出されたケーブルが当該冗長構成を解除するために切断すべきケーブルではない場合に、前記解除条件が満たされると決定する、構成１～３のいずれか１項に記載の制御装置。

［構成５］
同一の通信フレームが、ＩＮポートに接続されているケーブルが切断された通信スレーブのＯＵＴポートで複数回受信されると、当該通信フレームは破棄される、構成１～４のいずれか１項に記載の制御装置。

［構成６］
前記管理手段は、前記切断が検出されたケーブルが再接続されると、解除した冗長構成を再構成する、構成１～５のいずれか１項に記載の制御装置。

［構成７］
前記ネットワークに含まれる冗長構成が解除されている状態を通知する通知手段（１５６）をさらに備える、構成１～６のいずれか１項に記載の制御装置。

［構成８］
ユーザプログラム（１１０４）を実行する実行手段（１０２）をさらに備え、
前記ユーザプログラムは、前記ネットワークに含まれる冗長構成が解除されているか否かを示す情報を参照可能である、構成１～７のいずれか１項に記載の制御装置。

［構成９］
１または複数の通信スレーブ（２００）を含むネットワークにおいて通信マスタ（１００）として動作する制御装置（１００）で実行される通信制御方法であって、前記通信マスタから送信された通信フレームは、前記ネットワークを一巡して前記通信マスタに戻るように順次転送され、前記複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポート（２５１）およびＯＵＴポート（２５２）を有しており、前記通信制御方法は、
前記ネットワークにおける通信状態を監視するステップ（Ｓ１００）と、
前記ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断するステップ（Ｓ１０２～Ｓ１１６）とを備え、前記解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含み、
前記解除条件が満たされると、前記ネットワークに含まれる冗長構成を解除するステップ（Ｓ１２０）を備える、通信制御方法。

［構成１０］
１または複数の通信スレーブ（２００）を含むネットワークにおいて通信マスタ（１００）として動作するコンピュータ（１００）で実行される制御プログラム（１１０２）であって、前記通信マスタから送信された通信フレームは、前記ネットワークを一巡して前記通信マスタに戻るように順次転送され、前記複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポート（２５１）およびＯＵＴポート（２５２）を有しており、前記制御プログラムは前記コンピュータに、
前記ネットワークにおける通信状態を監視するステップ（Ｓ１００）と、
前記ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断するステップ（Ｓ１０２～Ｓ１１６）とを実行させ、前記解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含み、
前記解除条件が満たされると、前記ネットワークに含まれる冗長構成を解除するステップ（Ｓ１２０）を実行させる、制御プログラム。

＜Ｉ．利点＞
本実施の形態に係る制御システムは、複数の冗長構成を含むネットワークにおいて生じる、複数箇所の障害発生による通信フレームの破棄といった課題に対する解決手段を提供できる。

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、特許請求の範囲によって示され、特許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。

１，１Ａ，１Ｂ 制御システム、１０ 冗長構成、２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，３１，３２，３３，３４，３５，３６，４１，４２，４３，４４，４５，４６ ケーブル、１００ ＰＬＣ、１０２，２０２，３０２，４０２ プロセッサ、１０４，２０４，３０４，４０４ メインメモリ、１１０，２１０，３１０，４１０ ストレージ、１１２，２１２ フィールドネットワークコントローラ、１１４ ローカルバスコントローラ、１１６ 機能ユニット、１１８，２２８ 内部バス、１５０ 通信状態監視モジュール、１５１ ポート、１５２ 要否判断モジュール、１５４ ネットワーク管理モジュール、１５６ 通知モジュール、１６０，１６２ 変数、１６４，１６６ 処理ブロック、２００ デバイス、２０６，３０６ 制御回路、２２０ 機能モジュール、２５１ ＩＮポート、２５２ ＯＵＴポート、３００ 中継装置、３１２ フィールドネットワークインターフェイス、３５１ 第１ポート、３５２ 第２ポート、３５３ 第３ポート、３５４ 第４ポート、３５５ 第５ポート、３５６ 第６ポート、４００ サポート装置、４０６ 入力部、４０８ 表示部、４１２ 通信コントローラ、４１６ 光学ドライブ、４１８ 記憶媒体、４２４ ＵＳＢコントローラ、４５０，４６０，４７０ ユーザインターフェイス画面、４５２，４５４，４５６ オブジェクト、４６２ 一覧表示オブジェクト、４６４ 識別情報、４６６ ＩＮポート表示、４６７，４６９ 状態表示、４６８ ＯＵＴポート表示、４７２ イベントログ、５００ 接続管理装置、５１０ スイッチ、１１０２ システムプログラム、１１０４ ユーザプログラム、１１０６ システム設定情報、４１０２ ＯＳ、４１０４ 開発プログラム。

Claims (10)

1. １または複数の通信スレーブを含むネットワークにおいて通信マスタとして動作する制御装置であって、前記通信マスタから送信された通信フレームは、前記ネットワークを一巡して前記通信マスタに戻るように順次転送され、前記複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポートおよびＯＵＴポートを有しており、前記制御装置は、
   前記ネットワークにおける通信状態を監視する監視手段と、
   前記ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断する判断手段とを備え、前記解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含み、
   前記解除条件が満たされると、前記ネットワークに含まれる冗長構成を解除する管理手段を備える、制御装置。
2. 前記管理手段は、対象の冗長構成を解除するために切断すべきケーブルがＯＵＴポートに接続されている通信スレーブに対して、当該ＯＵＴポートをクローズするための指令を与える、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記ネットワークに含まれる冗長構成の各々には、冗長構成を解除するために切断すべきケーブルにスイッチが設けられており、
   前記管理手段は、対象の冗長構成に設けられたスイッチの各々がケーブルを切断するための指令を与える、請求項１に記載の制御装置。
4. 前記判断手段は、前記切断が検出されたケーブルがいずれかの冗長構成に含まれており、かつ、前記切断が検出されたケーブルが当該冗長構成を解除するために切断すべきケーブルではない場合に、前記解除条件が満たされると決定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 同一の通信フレームが、ＩＮポートに接続されているケーブルが切断された通信スレーブのＯＵＴポートで複数回受信されると、当該通信フレームは破棄される、請求項１～４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記管理手段は、前記切断が検出されたケーブルが再接続されると、解除した冗長構成を再構成する、請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記ネットワークに含まれる冗長構成が解除されている状態を通知する通知手段をさらに備える、請求項１～６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. ユーザプログラムを実行する実行手段をさらに備え、
   前記ユーザプログラムは、前記ネットワークに含まれる冗長構成が解除されているか否かを示す情報を参照可能である、請求項１～７のいずれか１項に記載の制御装置。
9. １または複数の通信スレーブを含むネットワークにおいて通信マスタとして動作する制御装置で実行される通信制御方法であって、前記通信マスタから送信された通信フレームは、前記ネットワークを一巡して前記通信マスタに戻るように順次転送され、前記複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポートおよびＯＵＴポートを有しており、前記通信制御方法は、
   前記ネットワークにおける通信状態を監視するステップと、
   前記ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断するステップとを備え、前記解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含み、
   前記解除条件が満たされると、前記ネットワークに含まれる冗長構成を解除するステップとを備える、通信制御方法。
10. １または複数の通信スレーブを含むネットワークにおいて通信マスタとして動作するコンピュータで実行される制御プログラムであって、前記通信マスタから送信された通信フレームは、前記ネットワークを一巡して前記通信マスタに戻るように順次転送され、前記複数の通信スレーブの各々は、ＩＮポートおよびＯＵＴポートを有しており、前記制御プログラムは前記コンピュータに、
    前記ネットワークにおける通信状態を監視するステップと、
    前記ネットワークに含まれるいずれかのケーブルの切断が検出されると、当該切断が検出されたケーブルに接続されている通信スレーブが解除条件を満たすか否かを判断するステップとを実行させ、前記解除条件は、対象の通信スレーブのＩＮポートに接続されているケーブルが切断されており、かつ、ＯＵＴポートで通信フレームを受信し得ることを含み、
    前記解除条件が満たされると、前記ネットワークに含まれる冗長構成を解除するステップを実行させる、制御プログラム。

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