(57)【要約】【課題】イーサネットによる伝送路のみで、各装置間のデータ伝送を可能とし、伝送負荷を低減させるとともに、各コントローラ装置において不要なデータ処理の発生を抑える。【解決手段】実施形態のデータ伝送システムは、複数の上位装置と、該複数の上位装置の下位に配置されそれぞれがその下位の外部機器を制御する複数のコントローラ装置とを備え、各装置間をイーサネットによるデータ伝送を行うデータ伝送システムである。複数のコントローラ装置の各々は、自身以外のコントローラ装置を除外しグループ化された複数の上位装置に対し、マルチキャストによるデータ伝送を行う。一方、自身以外のコントローラ装置に対し、各コントローラ装置のコモンメモリを同一内容に更新するため、送信側コントローラ装置がそのコモンメモリに格納された自データを周期的に他の受信側コントローラ装置に同報通信するスキャン伝送を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の上位装置と、該複数の上位装置の下位に配置されそれぞれがその下位の外部機器を制御する複数のコントローラ装置とを備え、各装置間をイーサネットによるデータ伝送を行うデータ伝送システムであって、
前記複数のコントローラ装置の各々は、
自身以外のコントローラ装置を除外しグループ化された前記複数の上位装置に対し、マルチキャストによるデータ伝送を行い、
自身以外のコントローラ装置に対し、各コントローラ装置のコモンメモリを同一内容に更新するため、送信側コントローラ装置がそのコモンメモリに格納された自データを周期的に他の受信側コントローラ装置に同報通信するスキャン伝送を行う、
データ伝送システム。
【請求項２】
前記複数のコントローラ装置は、それぞれコモンメモリを有し、前記スキャン伝送の機能により、トークンを順に送信し、該トークンを受信したコントローラ装置がトーカとなり一定周期でその装置のコモンメモリに格納された自データを他のコントローラ装置に送信し、そのデータを受信したリスナとなるコントローラ装置は、そのコモンメモリにおける前記トーカのデータを更新する、請求項１に記載のデータ伝送システム。
【請求項３】
前記各装置間は、ＩＧＭＰ（Internet  Group  Management  Protocol）スヌーピング機能を有する中継装置を介して、イーサネットによるデータ伝送を行う、請求項１または請求項２に記載のデータ伝送システム。
【請求項４】
前記複数の上位装置および前記複数のコントローラ装置の各々は、イーサネット伝送手段を有し、前記複数のコントローラ装置は、前記スキャン伝送の機能を、それぞれの制御手段とは別のそれぞれのイーサネット伝送手段にもたせた、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデータ伝送システム。
【請求項５】
イーサネットによるデータ伝送を行うための伝送路を２重化した、請求項１から請求項４に記載のデータ伝送システム。
【請求項６】
下位の外部機器を制御するコントローラ装置であって、
該コントローラ装置は、
自身以外のコントローラ装置を除外するようにグループ化された複数の上位装置に対し、マルチキャストによるデータ伝送を行い、
自身以外のコントローラ装置に対し、各コントローラ装置のコモンメモリを同一内容に更新するため、送信側コントローラ装置がそのコモンメモリに格納された自データを周期的に他の受信側コントローラ装置に同報通信するスキャン伝送を行う、
コントローラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、データ伝送システムおよびコントローラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、上下水道処理設備、焼却設備、海水淡水化設備、水処理設備など、各種設備、プラントの監視制御を行う複数のＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）、およびその上位装置である監視制御装置やデータサーバ装置間のデータ伝送を、そのオープン性、コストの面からイーサネット（登録商標）を用いて行うようになってきている。
【０００３】
従来は、コントローラ装置としてのＰＬＣのソケット数が少ないこともあり、各ＰＬＣは、他のＰＬＣや上位装置との間で、ブロードキャスト伝送方式やマルチキャスト伝送方式によるデータ伝送を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６８８５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、複数のＰＬＣが他の装置に対し、ブロードキャスト伝送方式によるデータ伝送を行う場合や、同一マルチキャストグループ内に複数のＰＬＣを含むようなマルチキャスト伝送方式によるデータ伝送を行う場合、各ＰＬＣにおいて、自身では必要のないブロードキャストデータやマルチキャストデータも、（その破棄のため）処理することになるため、処理量がＰＬＣの能力を超えると、ＰＬＣがダウンする、フリーズする、処理速度が遅くなるなどの問題が発生していた。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、イーサネットによる伝送路のみで、各装置間のデータ伝送を可能とし、伝送負荷を低減させるとともに、各コントローラ装置での不要なデータに対する処理の発生を抑えることができるデータ伝送システムおよびコントローラ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態のデータ伝送システムは、複数の上位装置と、該複数の上位装置の下位に配置されそれぞれがその下位の外部機器を制御する複数のコントローラ装置とを備え、各装置間をイーサネットによるデータ伝送を行うデータ伝送システムである。複数のコントローラ装置の各々は、自身以外のコントローラ装置を除外しグループ化された複数の上位装置に対し、マルチキャストによるデータ伝送を行う。一方、自身以外のコントローラ装置に対し、各コントローラ装置のコモンメモリを同一内容に更新するため、送信側コントローラ装置がそのコモンメモリに格納された自データを周期的に他の受信側コントローラ装置に同報通信するスキャン伝送を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、スキャン伝送の様子を示した図である。
【図２】図２は、実施形態のＰＬＣの概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態のデータ伝送システムの構成例を示す図である。
【図４】図４は、マルチキャストグループのＩＰアドレス設定例とグループの別を示す図である。
【図５】図５は、上記実施形態のデータ伝送システムの伝送路を二重化したシステム構成例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態のデータ伝送システムとの比較例であるデータ伝送システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（概要）
ここで説明する一実施形態のデータ伝送システムは、大規模プラント制御システムなどに適用される、プロセス制御データ等を伝送するためのデータ伝送システムである。その伝送方式は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）−上位装置（監視制御装置（ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ））やデータサーバ装置など）間のデータ伝送については、ブロードキャスト伝送方式ではなく、１対ｎ（ｎは規定数）のマルチキャスト伝送方式とする。一方、各ＰＬＣ間の伝送は、スキャン伝送方式として実施する。
【００１０】
スキャン伝送方式とは、マルチキャストまたはブロードキャストによる同報通信であり、装置間で送信権を伴うトークンを順に送信し、トークンを受信した装置がトーカとなり一定周期でその装置のコモンメモリの自データを他の装置に送信し、そのデータを受信したリスナとなる装置は、そのコモンメモリにおける該当の装置（トーカ）のデータを更新するようにしたものである。そのデータ伝送の様子を図１に示す。なお、本実施形態では、各ＰＬＣ間のスキャン伝送方式によるデータ伝送は、マルチキャストによるものとし、各ＰＬＣからなるグループ内でトークンのやりとりおよび各ＰＬＣ間のデータ伝送を行う。
【００１１】
マルチキャスト伝送方式は、対象とする同一グループ内のみのデータ伝送が可能であり、他グループの装置（ここでは、自身以外のＰＬＣ）の負荷に影響しない。また、マルチキャスト伝送方式は、１対ｎ伝送であるので、ソケット消費量を抑えることが可能である。これにより、ＰＬＣの、上位装置とのデータ伝送は、ソケット数を最小限にして行うことが可能となる。例えば従来用いられていたブロードキャスト伝送方式では、ＰＬＣのソケット数を最小限にすることが可能であるが、その信号を必要としないＰＬＣもその信号を受信してしまい、パケット破棄処理の負荷がかかるが、他のＰＬＣをマルチキャストの対象外としたマルチキャスト伝送方式ではこの心配がない。
【００１２】
ＰＬＣ間伝送は、上記のようにスキャン伝送を適用するが、本実施形態では、図２に示すように、このスキャン伝送の機能を実現するスキャン伝送機能部１０２を、各ＰＬＣ（図２では、ＰＬＣ１を例示）のイーサネットモジュール１０１内に具備するようにする。このように、スキャン伝送機能部１０２を各ＰＬＣのイーサネットモジュール１０１に設けることで、各ＰＬＣ１〜１０に備わる、ＰＬＣ本体を統括的に制御するとともに下位装置を制御する制御手段としての制御部１０３とイーサネットによる外部装置との通信手段であるイーサネットモジュール１０１との間のスキャン伝送制御に伴う制御部１０３の負荷をなくすことができる。
【００１３】
（比較例）
ここで、本実施形態の詳細の説明の前に、その比較例として、図６に示すシステム構成について説明する。図６は、本実施形態と比較するためのシステム構成例（比較例）を示した図である。
【００１４】
図６のシステム構成例は、本実施形態と同様にイーサネットによるデータ伝送を行う。ＰＬＣ１と、監視制御装置１１〜１５、データサーバ装置１６、およびＰＬＣ２〜ＰＬＣ１０との間は、ＨＵＢ１７で接続されている。ＰＬＣ１から監視制御装置１１〜１５およびデータサーバ装置１６へは、ブロードキャストで監視制御用などの定周期データを伝送する（ＰＬＣ２〜ＰＬＣ１０も同様）。なお、各ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０はそれぞれ同様の構成（図２）をもつ。
【００１５】
この比較例で、ブロードキャストでデータ伝送を行う構成としているのは、ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０に備わるイーサネットモジュールのソケット数が非常に少なく、通常数本、多くて十数本しかないため、各監視制御装置１１〜１５や、データサーバ装置１６に向けて個別にソケットを用意できないことを想定しているためである。
【００１６】
このようなシステム構成において、例えばＰＬＣ１が、監視制御装置１１〜１５およびデータサーバ装置１６にブロードキャスト伝送を行うと、他のＰＬＣ２〜ＰＬＣ１０も、必要のない信号を受信してしまう。その結果、ＰＬＣ１以外のＰＬＣ２〜ＰＬＣ１０では受信したデータの取捨選択処理を実行するが、それがＰＬＣ２〜ＰＬＣ１０に実装されたイーサネットモジュールの負荷となり、最悪、イーサネットモジュールがダウンする、といったことが起こりうる。従って、本構成例は、各種プラントの運用上問題がある構成と言える。
【００１７】
また、ソケット数が少ないＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０では数ステーション程度のＰＬＣ−ＰＬＣ間伝送が可能であるが、それ以上はイーサネットモジュールの性能によりできない場合がある。そのような場合は、別途、図６に示すＨＵＢ１８などを介した、ＦＬ−ｎｅｔ（ＦＡコントロールネットワーク）等のＰＬＣ−ＰＬＣ間伝送用の専用の伝送路を設けることになり、そのための工事費、ハード費、ソフト費などコストがかかることになる。
【００１８】
（本実施形態）
次に、本実施形態のシステム構成の詳細について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態のシステム構成例を示す図である。
【００１９】
図３に示すシステム構成は、図６の比較例と比較して、構成上類似するが、ＰＬＣ−ＰＬＣ間伝送用の専用の伝送路（図６に示すＨＵＢ１８を介す伝送路）が全く不要となる。また、ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０のそれぞれが、上位装置である監視制御装置１１〜１５およびデータサーバ装置１６との間でマルチキャストグループを組む。また、ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０で、１つのマルチキャストグループを組む。
【００２０】
このマルチキャストグループのＩＰアドレス設定例とグループの別を図４に示す。同図に示すように、各装置は、ＩＰアドレスとして１９２．１６８．０．１〜１９２．１６８．０．１６が割り当てられ、ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０の各々に対応したマルチキャストグループ１〜１０に対し、マルチキャストグループ１〜１０の各々の仮アドレスとして２２４．０．０．１〜２２４．０．０．１０が割り当てられている。また、ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０からなるマルチキャストグループ１１用の仮アドレスとして２２４．０．１．１が割り当てられている。そして、監視制御装置１１〜１５およびデータサーバ装置１６には、ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０のすべてからデータを受信するため、すべてのマルチキャストグループ用の仮アドレスが登録されている。一方、ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０には、自身が所属するマルチキャストグループ用の仮アドレス（例えば、ＰＬＣ１では、２２４．０．０．１および２２４．０．１．１）が登録されている。
【００２１】
このように、各ＰＬＣ１〜１０が、自身以外のＰＬＣを除く監視制御装置１１〜１５およびデータサーバ装置１６と各々マルチキャストグループを組むことで、他のＰＬＣへのデータ伝送を排除することが可能となる。一方、監視制御装置１１〜１５およびデータサーバ装置１６は、すべてのマルチキャストグループのＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０を登録することで、すべてのＰＬＣ１〜１０からのデータの受信が可能となる。なお、本実施形態では、ＨＵＢ１７として、他のマルチキャストグループへのデータ伝送が行われないように、ＩＧＭＰ（Internet  Group  Management  Protocol）スヌーピング機能をもつハブ装置（または、ルータでもよい）を用いるものとする。
【００２２】
図３の例では、例えばＰＬＣ１から送信されたデータは、マルチキャストグループ１として、監視制御装置１１〜１５およびデータサーバ装置１６に送信されるが、他のＰＬＣ２〜ＰＬＣ１０には送信されない。本実施形態では、このようなマルチキャスト伝送を行うことにより、ＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０に不要なデータが送信されないため、伝送負荷や自身以外のＰＬＣにかかる負荷を減らすことができる。前述の比較例では、各ＰＬＣ１〜１０は、他のＰＬＣから、［ＰＬＣの台数］−１分のデータを受信していたので、その分の負荷がかかっていたが、本実施形態のシステムによりそのような負荷が低減される。
【００２３】
この低減された負荷の分を利用し、ＰＬＣ−ＰＬＣ間伝送は、比較例に示した専用の伝送路を引かずに、スキャン伝送方式により、データ伝送を行う。このスキャン伝送方式もマルチキャストまたはブロードキャストを行うものであり（本実施形態ではマルチキャスト伝送方式による）、ソケット数が少ないＰＬＣ１〜ＰＬＣ１０であっても、ＰＬＣ−ＰＬＣ間伝送を実現する。また、本実施形態におけるＰＬＣ−ＰＬＣ間伝送は、各ＰＬＣ１〜１０と監視制御装置１１〜１５およびデータサーバ装置１６とのイーサネット伝送路を共有できるので、コスト削減が可能となる。
【００２４】
（その他の実施形態）
図５に、図３のシステム構成において、その伝送路をＡ系とＢ系に二重化した構成例を示す。このシステム構成例は、図３のシステム構成例の場合に対し、各ＰＬＣ１〜１０に、イーサネットモジュール１０１を２つずつ実装し、２台のＨＵＢ（１７，１９）を備えて、冗長化した例である。なお、各ＨＵＢ１７、１９を介したデータ伝送に係る動作は、図３のシステム構成例の場合と同様である。本実施形態では、伝送路を二重化することにより、システムの信頼性をより向上させることが可能となる。
【００２５】
以上説明したとおり、上記諸実施形態によれば、少ないソケット数のＰＬＣであっても、イーサネットによる伝送路のみで、各装置間のデータ伝送が可能となり、伝送負荷を低減させるとともに、各ＰＬＣでの不要なデータに対する処理の発生を抑えることができる。
【００２６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１〜１０  ＰＬＣ
１１〜１５  監視制御装置
１６  データサーバ装置
１７〜１９  ＨＵＢ
１０１  イーサネットモジュール
１０２  スキャン伝送機能部
１０３  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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