(57)【要約】【課題】現場側と遠隔地側との間の通信量の増加を抑制しつつ現場側の通信機器を冗長化することができる遠隔制御システム及び遠隔制御方法を提供することである。【解決手段】実施形態の遠隔制御システムは、主制御装置、複数の副制御装置、異常診断部及び系切替部を持つ。主制御装置は、被制御装置に関する事象を示す検知信号に基づいて、被制御装置に対して前記事象に応じた動作を行わせるための制御信号を生成する制御処理を実行可能である。副制御装置は、前記制御処理を実行可能であり、主制御装置とネットワークを介して通信可能である。異常診断部は、主制御装置又は複数の副制御装置による診断情報の通信により、複数の副制御装置の異常を検出する。系切替部は、複数の副制御装置のうち稼働系として動作している副制御装置の異常が検出された場合に、待機系として動作しているいずれかの副制御装置に対して稼働系として動作することを指示する。【選択図】図１
2018085576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制御装置に関する事象を示す検知信号に基づいて、前記被制御装置に対して前記事象に応じた動作を行わせるための制御信号を生成する制御処理を実行可能な主制御装置と、
前記制御処理を実行可能であり、前記主制御装置とネットワークを介して通信可能な複数の副制御装置と、
前記主制御装置又は前記複数の副制御装置による診断情報の通信により、前記複数の副制御装置の異常を検出する異常診断部と、
前記複数の副制御装置のうち稼働系として動作している副制御装置の異常が検出された場合に、待機系として動作しているいずれかの副制御装置に対して稼働系として動作することを指示する系切替部と、
を備える遠隔制御システム。
【請求項２】
前記異常診断部は、診断対象の副制御装置から送信される診断情報が制御周期ごとに受信されない場合に、前記診断対象の副制御装置に異常が発生したことを検出する、
請求項１に記載の遠隔制御システム。
【請求項３】
前記異常診断部は、前記診断情報を伝達する通信フレームに含まれる伝送エラーの有無を示す情報に基づいて前記異常を検出する、
請求項１又は２に記載の遠隔制御システム。
【請求項４】
前記異常診断部は、前記複数の副制御装置によって生成された制御信号を比較することによって、前記複数の副制御装置の中から異常が発生している副制御装置を検出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の遠隔制御システム。
【請求項５】
前記系切替部は、稼働系の副制御装置の異常が検出された場合には、前記稼働系の副制御装置から取得された検知信号を、次に稼働系として動作させる副制御装置に出力する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の遠隔制御システム。
【請求項６】
前記異常診断部は、前記複数の副制御装置によって生成された制御信号と、前記制御信号と同じ検知信号に基づいて前記主制御装置によって生成された制御信号とを比較することにより、前記主制御装置と前記副制御装置とのいずれにおいて異常が発生しているかを診断する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の遠隔制御システム。
【請求項７】
前記異常診断部が前記主制御装置に備えられる場合、
待機系の副制御装置は自装置の診断情報を稼働系の副制御装置に送信し、
稼働系の副制御装置は自装置の診断情報を、前記待機系の副制御装置の診断情報とともに前記主制御装置に送信する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の遠隔制御システム。
【請求項８】
前記検知信号を取得する検知装置と前記副制御装置との間で前記検知信号を入出力し、前記被制御装置との間で前記制御信号を入出力する入出力装置をさらに備え、
前記入出力装置は、
稼働系の副制御装置の異常が検出された場合に、稼働系の副制御装置との通信をいずれかの待機系の副制御装置との通信に切り替える通信切替部を備える、
請求項１から７のいずれか一項に記載の遠隔制御システム。
【請求項９】
前記稼働系の副制御装置は、待機系の副制御装置の異常が検出された場合、前記入出力装置に対して前記待機系の副制御装置との通信の停止を指示する、
請求項７又は８に記載の遠隔制御システム。
【請求項１０】
被制御装置に関する事象を示す検知信号に基づいて、前記被制御装置に対して前記事象に応じた動作を行わせるための制御信号を生成する制御処理を実行可能な主制御装置と、前記制御処理を実行可能であり、前記主制御装置とネットワークを介して通信可能な複数の副制御装置と、を備える遠隔制御システムが行う遠隔制御方法であって、
前記主制御装置又は前記複数の副制御装置による診断情報の通信により、前記複数の副制御装置の異常を検出する異常診断ステップと、
前記複数の副制御装置のうち稼働系として動作している副制御装置の異常が検出された場合に、待機系として動作しているいずれかの副制御装置に対して稼働系として動作することを指示する系切替ステップと、
を有する遠隔制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、遠隔制御システム及び遠隔制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、災害復旧を容易にするため、遠隔からネットワークを介して現場機器を制御する遠隔制御技術に注目が集まっている。このような遠隔制御を実現する遠隔制御システムでは、制御対象機器の制御に必要な検知信号と、制御対象機器を制御するための制御信号とがネットワークを介して送受信される。例えば、検知信号は制御対象機器が設置された環境に関する環境情報や制御対象機器の状態を示す状態情報などであり、センサ等の検知装置によって取得される。このような遠隔制御技術は、災害等の発生時における現場の復旧を容易にする手段として注目されている。
【０００３】
中でも、遠隔地に配置された複数のクラウドサーバから制御を行うシステムはクラウド制御システムと呼ばれる。クラウド制御システムは、検知信号に基づいて制御信号を生成する制御プログラムを互いに物理的に離れた複数のサーバに分散して保持する。そのため、あるサイトが被災した場合であっても全ての制御プログラムが同時に失われてしまうことがなく、システムの再構築に要する時間を短縮することが可能となる。
【０００４】
このような遠隔制御システムにおいて、現場側の通信機器の異常を考慮して、通信機器が冗長化（例えば二重化）される場合がある。従来の遠隔制御システムでは、複数台の通信機器に対して同じ処理を実行させ、制御装置側で情報の取捨選択を行うことにより通信機器を冗長化することが一般的であった。しかしながら、このような冗長化の方法は、現場側と遠隔地側との間の通信量を増加させ、通信帯域を圧迫する可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１６５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、現場側と遠隔地側との間の通信量の増加を抑制しつつ現場側の通信機器を冗長化することができる遠隔制御システム及び遠隔制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の遠隔制御システムは、主制御装置、複数の副制御装置、異常診断部及び系切替部を持つ。主制御装置は、被制御装置に関する事象を示す検知信号に基づいて、前記被制御装置に対して前記事象に応じた動作を行わせるための制御信号を生成する制御処理を実行可能である。副制御装置は、前記制御処理を実行可能であり、前記主制御装置とネットワークを介して通信可能である。異常診断部は、前記主制御装置又は前記複数の副制御装置による診断情報の通信により、前記複数の副制御装置の異常を検出する。系切替部は、前記複数の副制御装置のうち稼働系として動作している副制御装置の異常が検出された場合に、待機系として動作しているいずれかの副制御装置に対して稼働系として動作することを指示する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の遠隔制御システム１００の構成例を示すシステム構成図。
【図２】第１の実施形態において診断情報の伝送に用いられる診断用フレームの具体例を示す図。
【図３】第１の実施形態の遠隔制御システム１００による第１の動作例を示すシーケンス図。
【図４】第１の実施形態の遠隔制御システム１００による第２の動作例を示すシーケンス図。
【図５】第２の実施形態の遠隔制御システム１００ａの構成例を示すシステム構成図。
【図６】第２の実施形態の遠隔制御システム１００ａによる動作例を示すシーケンス図。
【図７】第２の実施形態における診断処理及び動作モードの切り替えの流れを示すシーケンス図。
【図８】第２の実施形態におけるサーバ２ａによる診断処理の動作例を示す図。
【図９】第３の実施形態の遠隔制御システム１００ｂの構成例を示すシステム構成図。
【図１０】第３の実施形態の遠隔制御システム１００ｂによる動作例を示すシーケンス図。
【図１１】第３の実施形態における診断処理及び動作モードの切り替えの流れを示すシーケンス図。
【図１２】第３の実施形態において診断処理が診断情報の受信状況に基づいて実行される場合の処理の流れを示すシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の遠隔制御システム及び遠隔制御方法を、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の遠隔制御システム１００の構成例を示すシステム構成図である。遠隔制御システム１００は、検知装置４から取得される検知信号を入力として被制御装置５を制御するための制御信号を出力するシステムである。検知信号は、被制御装置５に関する事象を示す信号である。具体的には、遠隔制御システム１００は、通信装置１−１及び１−２（副制御装置）、サーバ２（主制御装置）、入出力装置３及び検知装置４を備える。通信装置１−１及び１−２、入出力装置３及び検知装置４は、制御対象である被制御装置５に比較的近い場所（以下「現場」という。）に存在し、サーバ２は遠隔地に存在する。通信装置１−１及び１−２とサーバ２とは、ＷＡＮ（Wide Area Network）を介して互いに通信可能である。また、通信装置１−１及び１−２と入出力装置３とは、ＬＡＮ（Local Area Network）を介して互いに通信可能である。
【００１１】
通信装置１−１及び１−２は、ＬＡＮ側の入出力装置３から受信された検知信号を、ＷＡＮ側のサーバ２に送信する。また、通信装置１−１及び１−２は、ＷＡＮ側のサーバ２から受信された制御信号を、ＬＡＮ側の入出力装置３に送信する。その一方で、通信装置１−１及び１−２は、受信された検知信号に基づいて制御信号を生成する制御演算処理を実行可能である。通信装置１−１及び１−２が制御演算処理を実行するか否かは、自装置やサーバ２、ＷＡＮの状態等に基づく任意の実行条件に基づいて判定されてよい。例えば、通信装置１−１は、サーバ２が高負荷である場合に自装置で生成した制御信号を被制御装置５に送信してもよい。なお、以下の説明では、特に区別する必要がない限り、通信装置１−１及び１−２を通信装置１と記載する。
【００１２】
サーバ２は、現場の検知装置４によって取得された検知信号を、ＷＡＮを介して取得する。サーバ２は、取得した検知信号に基づいて制御演算処理を実行することにより、被制御装置５に対する制御信号を生成する。サーバ２は、生成した制御信号を、ＷＡＮを介して現場の被制御装置５に送信する。
【００１３】
入出力装置３は、検知装置４との間で検知信号の入出力を行うとともに、被制御装置５との間で制御信号の入出力を行う。入出力装置３は検知装置４から出力された検知信号を通信装置１に送信するとともに、通信装置１から受信された制御信号を被制御装置５に出力する。
【００１４】
検知装置４は被制御装置５の制御に関する検知信号を取得する。検知信号は、被制御装置５の制御に必要な情報を示すものであればどのような信号であってもよい。具体的には、検知信号は、被制御装置５が設置された環境に関する環境情報や、被制御装置５の状態に関する状態情報等の情報である。
【００１５】
例えば、環境情報は、明るさや温度、湿度、気圧、天候等を示す情報であってもよい。また、環境情報は、緯度や経度、高度等の位置情報や、速度や加速度、圧力等の物理情報であってもよい。さらに、環境情報は画像や映像、音声等の情報であってもよい。また、例えば、状態情報は、被制御装置５の電源状態（例えばオン又はオフ）や電流値や電圧値、圧力値、動作等の状態を示す情報であってもよい。
【００１６】
例えば、被制御装置５が空調機器である場合、検知装置４は被制御装置５が受け持つ空調エリアの温度を測定し、測定した温度を示す情報を検知信号として入出力装置３に出力する。
【００１７】
被制御装置５は遠隔制御システム１００の制御対象となる機器である。例えば、被制御装置５は空調や照明等の機器である。被制御装置５は、入出力装置３から出力される制御信号に基づいて動作する。このような制御により、例えば被制御装置５が空調機器である場合、被制御装置５は自身が受け持つ空調エリアの温度が、その空調エリアの実際の温度に基づいて決定された目標温度を実現するように動作する。
【００１８】
なお、図１に示す遠隔制御システム１００のシステム構成は一例であり、遠隔制御システム１００が備える各装置の数は図１と異なってもよい。例えば、遠隔制御システム１００は複数の通信装置１を備えていればよく、通信装置１の数は二台に限定されない。遠隔制御システム１００は、複数の通信装置１を備えることにより、一方の通信装置１がサーバ２と通信できなくなった場合であっても、他方の通信装置１によってサーバ２と入出力装置３との間の通信を維持することができる。
【００１９】
また、遠隔制御システム１００は、耐障害性の向上や負荷分散を目的として複数のサーバ２を備えてもよい。サーバ２は、物理的な装置の単位に構成されたサーバであってもよいし、仮想化技術等を用いて論理的に構成されたサーバであってもよい。すなわち、サーバ２は、検知信号を入力として制御信号を出力する制御演算処理を、ＷＡＮを介したネットワークサービスとして提供するクラウドシステムとして構成されてもよい。
【００２０】
また、ＷＡＮは、通信装置１とサーバ２との通信を可能にするものであればどのような種類のネットワークであってもよい。例えば、ＷＡＮは、有線通信回線で実現されてもよいし、無線通信回線で実現されてもよい。また、ＷＡＮは、有線通信回線及び無線通信回線の組み合わせによって実現されてもよい。例えば、ＷＡＮは、インターネットや専用線等の広域網によって実現されてもよいし、３Ｇ（3rd Generation）や４Ｇ（4th Generation）等の移動体通信網によって実現されてもよい。
【００２１】
また、通信装置１とサーバ２との間のＷＡＮを介した通信プロトコルには、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）やＵＤＰ（User Datagram Protocol）等の汎用的な通信プロトコルが用いられてもよいし、ＨＴＴＰＳ（Hypertext Transfer Protocol Secure）等の高いセキュリティ性を持つ通信プロトコルが用いられてもよい。
【００２２】
また、ＬＡＮは、通信装置１と入出力装置３との通信を可能にするものであればどのような種類のネットワークであってもよい。制御システムのＬＡＮは、ＰｒｏｆｉｂｕｓやＭｏｄｂｕｓ、ＴＣ−ｎｅｔ等のフィールドバスとして構成されるのが一般的であるが、イーサネット（登録商標）等の有線通信回線や、無線ＬＡＮ等の無線通信回線を用いて構成されてもよい。この場合の無線通信には、９２０ＭＨｚ帯等のサブギガ帯と呼ばれる周波数帯域の無線を用いることができる。
【００２３】
また、入出力装置３には複数の検知装置４が接続されてもよいし、複数の被制御装置５が接続されてもよい。また、ＷＡＮには、複数の異なる現場に存在する通信装置１が接続されてもよい。この場合、遠隔制御システム１００が備えるサーバ２は、複数の被制御装置５のそれぞれに応じた制御信号を生成可能なように構成されてもよいし、特定の被制御装置５に対する制御信号のみを生成可能なように構成されてもよい。
【００２４】
以下、通信装置１、サーバ２及び入出力装置３の構成について詳細に説明する。
【００２５】
通信装置１は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、通信装置プログラムを実行する。通信装置１は、通信装置プログラムの実行によって第一通信部１０１、第二通信部１０２、制御プログラム記憶部１０３、検知信号送受信部１０４、制御信号送受信部１０５、演算部１０６及び診断切替部１０７を備える装置として機能する。なお、通信装置１の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェアを用いて実現されてもよい。通信装置プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置である。通信装置プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００２６】
第一通信部１０１は、自装置を入出力装置３に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。第一通信部１０１は入出力装置３と通信する。
【００２７】
第二通信部１０２は、自装置をＷＡＮに接続するための通信インタフェースを含んで構成される。第二通信部１０２は、ＷＡＮを介してサーバ２と通信する。
【００２８】
制御プログラム記憶部１０３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。制御プログラム記憶部１０３は制御プログラムを記憶する。
【００２９】
検知信号送受信部１０４は、第一通信部１０１及び第二通信部１０２を介して検知信号を送受信する。検知信号送受信部１０４は、第一通信部１０１を介して入出力装置３から検知信号を取得する。検知信号送受信部１０４は、取得した検知信号を演算部１０６、診断切替部１０７及び第二通信部１０２に出力する。ここで、検知信号を演算部１０６に出力するか否かは所定の実行条件に基づいて判定される。
【００３０】
制御信号送受信部１０５は、第一通信部１０１及び第二通信部１０２を介して制御信号を送受信する。制御信号送受信部１０５は、第二通信部１０２を介してサーバ２から制御信号を取得する。又は、第二通信部１０２は演算部１０６から制御信号を取得する。制御信号送受信部１０５は、取得した制御信号を診断切替部１０７及び第一通信部１０１に出力する。
【００３１】
演算部１０６は、検知信号送受信部１０４から出力される検知信号に基づいて制御信号を生成する制御演算処理を実行する。演算部１０６は、制御演算処理の実行により生成した制御信号を制御信号送受信部１０５に出力する。
【００３２】
診断切替部１０７は、他の通信装置１の診断切替部１０７との間で自装置の状態を示す診断情報を送受信することにより、自装置の通信機能の状態を他の通信装置１に通知するとともに、他の通信装置１の通信機能の状態を識別する。診断切替部１０７は、自装置又は他の通信装置１の通信機能に異常が検出されたことに応じて、自装置の動作モードを切り替える。ここでいう動作モードには、通信装置１が稼働系として動作する第１の動作モードと、通信装置１が待機系として動作する第２の動作モードとがある。診断切替部１０７は、自装置が稼働系として動作しているとき、すなわち自装置が第１の動作モードで動作しているときに自装置の通信機能の異常が検出された場合、自装置の動作モードを第１の動作モードから第２の動作モードに切り替える。一方、自装置が待機系として動作しているとき、すなわち自装置が第２の動作モードで動作しているときに他の通信装置１の通信機能の異常が検出された場合、診断切替部１０７は、自装置の動作モードを第２の動作モードから第１の動作モードに切り替える。
【００３３】
図２は、第１の実施形態において診断情報の伝送に用いられる診断用フレームの具体例を示す図である。例えば、診断用フレーム６０は種々の情報を格納する複数のフィールド６１〜６６で構成される。フィールド６１には、診断用フレーム６０の送信元である通信装置１を識別するためのアドレス情報が格納される。フィールド６２には、診断用フレーム６０の宛先である通信装置１を識別するためのアドレス情報が格納される。フィールド６３には、通信装置１が診断用フレーム６０を送信した時刻を示すタイムスタンプが格納される。フィールド６４には、送信元の通信装置１が保持する最新の検知信号が格納される。フィールド６５には、送信元の通信装置１が保持する最新の制御信号が含まれる。フィールド６６には、診断用フレーム６０の伝送異常の有無を判別するためのＦＣＳ（Frame Check Sequence）が格納される。すなわち、図２に示す診断用フレーム６０は、フィールド６４に格納される検知信号と、フィールド６５に格納される制御信号とを診断情報として伝達するフレームである。
【００３４】
ＦＣＳには、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）などの誤り検出符号が用いられてもよい。これらは診断用フレーム６０のヘッダやフッタとして付加されてもよいし、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）などのプロトコルに含まれる所定のフィールドが利用されてもよい。このように、通信装置１が保持する最新の検知信号及び制御信号を含むフィールド６４及び６５が診断用フレーム６０に付加されることにより、送信側の通信装置１に異常が発生した場合に、受信側の通信装置１が送信側の通信装置１の制御演算処理を引き継いで実行することが可能となる。また、データの異常の有無を示すＦＣＳを含むフィールド６６が診断用フレーム６０に付加されることにより、受信側の通信装置１は、受信データの異常が検出された場合に、送信元に対して診断用フレーム６０の再送を指示することが可能となる。
【００３５】
図１の説明に戻る。サーバ２は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。サーバ２は、プログラムの実行によって通信部２０１、制御プログラム記憶部２０２、検知信号受信部２０３、制御信号送信部２０４及び演算部２０５を備える装置として機能する。なお、サーバ２の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００３６】
通信部２０１は、自装置をＷＡＮに接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部２０１は、ＷＡＮを介して通信装置１と通信する。
【００３７】
制御プログラム記憶部２０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。制御プログラム記憶部２０２は制御プログラムを記憶する。
【００３８】
検知信号受信部２０３は、通信部２０１を介して検知信号を受信する。検知信号受信部２０３は、通信部２０１を通信装置１から検知信号を取得する。検知信号受信部２０３は、取得した検知信号を演算部２０５に出力する。
【００３９】
制御信号送信部２０４は、通信部２０１を介して制御信号を送信する。制御信号送信部２０４は、演算部２０５から制御信号を取得する。制御信号送信部２０４は、取得した制御信号を通信部２０１に出力する。
【００４０】
演算部２０５は、検知信号受信部２０３から出力される検知信号に基づいて制御信号を生成する制御演算処理を実行する。演算部２０５は、制御演算処理の実行により生成した制御信号を制御信号送信部２０４に出力する。
【００４１】
入出力装置３は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。入出力装置３は、プログラムの実行によって通信部３０１、入出力部３０２及び切替部３０３を備える装置として機能する。なお、入出力装置３の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００４２】
通信部３０１は、自装置を通信装置１に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部３０１は通信装置１と通信する。
【００４３】
入出力部３０２は、検知装置４との間で検知信号を入出力するとともに、被制御装置５との間で制御信号を入出力する。入出力部３０２は、検知装置４から取得された検知信号を通信部３０１に出力するとともに、通信部３０１から出力された制御信号を被制御装置５に出力する。
【００４４】
切替部３０３は、自装置と通信装置１との間の通信に関する設定（以下「通信設定」という。）を切り替える。例えば、通信設定は、通信に必要な設定とは、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスやポート番号、ホスト名、モジュールＩＤ等の設定である。
【００４５】
図３は、第１の実施形態の遠隔制御システム１００による第１の動作例を示すシーケンス図である。図３に示す第１の動作例は、遠隔制御システム１００が通常時に行う処理の流れを示す。ここでいう通常時とは、図中の通信装置［１］が稼働系として動作し、通信装置［２］が待機系として動作している状況を意味するものとする。以下の説明では、図中の通信装置［１］を通信装置１［１］と記載し、図中の通信装置［２］を通信装置１［２］と記載する。この表記は、図３以降のシーケンス図についても同様である。また、以下では、通信装置１［１］及び通信装置１［２］が備える各機能部についても同様の表記によって区別するものとする。例えば、通信装置１［１］が備える演算部１０６を演算部１０６［１］と記載し、通信装置１［２］が備える演算部１０６を演算部１０６［２］と記載して区別する。
【００４６】
遠隔制御システム１００による被制御装置５の制御は、通信装置１、サーバ２、入出力装置３及び検知装置４が周期的に連携して動作することによって実現される。この場合、例えば、検知装置４は所定時間Ｔの制御周期ごとに検知信号を出力する。具体的には、検知装置４は、まず時刻ｔ０において検知信号を出力する（ステップＳ１０１）。
【００４７】
入出力装置３は検知装置４から検知信号が出力されたことに応じて入出力処理を実行する（ステップＳ１０２）。入出力処理は、検知装置４から出力された検知信号を通信装置１に送信する（ステップＳ１０２Ａ）とともに、通信装置１から受信された制御信号を被制御装置５に送信する（ステップＳ１０２Ｂ）処理である。入出力装置３は、通信装置１との通信や接続状態に基づいて稼働系の通信装置１を識別可能である。図３の動作例の場合、入出力装置３は、検知信号を稼働系である通信装置１［１］に送信する。
【００４８】
通信装置１［１］は、入出力装置３から検知信号が受信されたことに応じて周期処理を実行する（ステップＳ１０３）。周期処理は、入出力装置３から受信された検知信号をサーバ２に送信する（ステップＳ１０３Ａ）とともに、自装置が保持する最新の制御信号を入出力装置３に送信する（ステップＳ１０３Ｂ）処理である。
【００４９】
サーバ２は、通信装置１［１］から検知信号を受信する（ステップＳ１０４）。サーバ２は、検知信号の受信に応じて、自装置が保持する最新の制御信号を、受信された検知信号の送信元である通信装置１［１］に送信する（ステップＳ１０５）。一方で、サーバ２は、受信された検知信号に基づいて制御演算処理を実行する（ステップＳ１０６）。ここで、ステップＳ１０５が実行される時点では、ステップＳ１０４において取得された検知信号についての制御演算処理はまだ実行されていない。そのため、ステップＳ１０５においては、ステップＳ１０６よりも前に実行された制御演算処理によって生成された制御信号が送信される。図３において、通信装置１及びサーバ２の各処理に付した破線矢印は、各装置における検知信号及び制御信号の入出力関係を表している。
【００５０】
一方で、通信装置１［１］は、ステップＳ１０３において取得された検知信号に基づいて制御演算処理を実行する（ステップＳ１０７）。通信装置１［１］は、ステップＳ１０５においてサーバ２から送信された制御信号を受信する（ステップＳ１０８）。ここで受信された制御信号は、次の制御周期の周期処理において入出力装置３に送信される。通信装置１［１］は、ステップＳ１０３において取得された検知信号と、ステップＳ１０７の制御演算処理において生成された制御信号とを含む診断情報を生成する。通信装置１［１］は、生成した診断情報をペイロードに含み、待機系の通信装置１［２］を宛先とする診断フレームをＬＡＮに送出することにより、診断情報を通信装置１［２］に送信する（ステップＳ１０９）。
【００５１】
通信装置１［２］は自装置を宛先とする診断用フレームにより、通信装置１［１］から診断情報を受信する（ステップＳ１１０）。通信装置１［２］は受信した診断情報に基づいて診断処理を実行することにより、通信装置１［１］の正常性を診断する（ステップＳ１１１）。この診断処理は、診断切替部１０７［２］によって実行される。例えば、診断切替部１０７［２］は、診断情報が継続して受信されている場合に通信装置１［１］が正常であると診断し、診断情報が所定期間以上受信されなくなった場合に通信装置１［１］に異常が生じたと診断する。
【００５２】
以上が、時刻ｔ０に開始された制御周期Ｔ１（時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Ｔまでの期間）における一周期の処理の流れである。そして、次の制御周期Ｔ２（時刻ｔ０＋Ｔから時刻ｔ０＋２Ｔまでの期間）における通常時の処理の流れも制御周期Ｔ１における処理の流れと同様である。そのため、制御周期Ｔ２における各処理に、制御周期Ｔ１における各処理と同じ符号を付すことによりここでの説明を省略する。
【００５３】
なお、一周期分の時間Ｔは、被制御装置５の用途や性質等に応じて必要十分な長さに設定される。そのため、遠隔制御システム１００は、ステップＳ１０１からＳ１１１までの処理を、時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Ｔまでの間に完了することができるように構成される必要がある。
【００５４】
図４は、第１の実施形態の遠隔制御システム１００による第２の動作例を示すシーケンス図である。図４に示す第２の動作例は、遠隔制御システム１００において、通信装置１に異常が発生した場合の処理の流れを示す。ここでいう異常時とは、稼働系として動作している通信装置１［１］の異常が発生した状況を想定するものである。そして、図３に示す第２の動作例の各処理が実行されることにより、待機系として動作している通信装置［２］が稼働系に切り替えられる。なお、図４に示す処理のうち図３に示した処理と同様の処理には図３と同じ符号を付すことにより、それらの処理についての説明を省略する。
【００５５】
ここでは、ステップＳ１０８における制御信号の受信後に、通信装置１［１］において異常が発生したと想定する。この場合、通信装置１［１］においてステップＳ１０９以降の処理が実行されず、診断情報が通信装置１［２］に送信されない。そのため、通信装置１［２］は、ステップＳ１１１において通信装置１［１］に異常が発生したことを検知する。通信装置１［２］は、通信装置１［１］の異常を検知すると、自装置の動作モードを第２のモードから第１のモードに切り替える（ステップＳ２０１）。すなわち、この動作モードの切り替えにより、通信装置１［２］は稼働系としての動作を開始する。
【００５６】
通信装置１［２］は、稼働系としての動作を開始したことに応じて、入出力装置３に対して通信設定の切り替えを指示する（ステップＳ２０２）。入出力装置３は、通信装置１［２］の指示により、自装置と通信装置１との間の通信設定を切り替える（ステップＳ２０３）。具体的には、この通信設定の切り替えは切替部３０３によって行われる。切替部３０３は、検知信号の送信先が通信装置１［２］となるように通信設定を切り替える。
【００５７】
このように構成された実施形態の遠隔制御システム１００では、待機系の通信装置１が稼働系の通信装置１に発生した異常を検知し、自装置を自律的に稼働系へと切り替えることができる。したがって、遠隔制御システム１００における待機系の通信装置１は、通常時において稼働系の通信装置１から診断情報を受信できればよく、サーバ２と通信する必要がない。そのため、実施形態の遠隔制御システム１００によれば、現場側と遠隔地側との間の通信量の増加を抑制しつつ現場側の通信機器を冗長化することができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の遠隔制御システム１００ａの構成例を示すシステム構成図である。第１の実施形態の遠隔制御システム１００では、待機系の通信装置１が稼働系の通信装置１の状態を診断し、自装置を稼働系に切り替えるか否かを判定した。これに対して、第２の実施形態の遠隔制御システム１００ａでは、通信装置とサーバとの連携動作によって通信装置の状態診断及び切り替えが実施される。具体的には、遠隔制御システム１００ａは、通信装置１に代えて通信装置１ａを備える点、サーバ２に代えてサーバ２ａを備える点で第１の実施形態の遠隔制御システム１００と異なる。なお、図５に示す機能部のうち図１に示した機能部と同様の機能部には図１と同じ符号を付すことにより、それらの機能部についての説明を省略する。
【００５９】
通信装置１ａは、診断切替部１０７に代えて診断切替部１０７ａを備える点で第１の実施形態における通信装置１と異なる。診断切替部１０７ａは、自装置における診断結果をサーバ２ａに通知するとともに、サーバ２ａの診断結果に基づいて動作モードの切り替えを実行する。
【００６０】
サーバ２ａは、診断部２０６をさらに備える点で第１の実施形態におけるサーバ２と異なる。診断部２０６は、自装置の制御演算処理の結果と通信装置１ａの診断結果とに基づいて通信装置１ａの状態を診断する。サーバ２ａは、診断結果に基づいて通信装置１ａに稼働系と待機系との切り替えを指示する。
【００６１】
図６は、第２の実施形態の遠隔制御システム１００ａによる動作例を示すシーケンス図である。ここで、図６に示す処理のうち図４に示した処理と同様の処理には図４と同じ符号を付すことにより、それらの処理についての説明を省略する。通信装置１ａ［２］は、ステップＳ１１１における診断処理の結果がいずれかの通信装置１ａが異常であることを示す場合、その診断結果をサーバ２ａに送信する（ステップＳ３０１）。ここでは、通信装置１ａ［１］が異常である場合を想定する。
【００６２】
サーバ２ａは、通信装置１ａ［２］から診断結果を受信する（ステップＳ３０２）。サーバ２ａは、ステップＳ１０６における制御演算処理の結果と受信された診断結果とに基づいて、通信装置１ａの状態を診断する（ステップＳ３０３）。サーバ２ａは、診断結果に基づいて各通信装置１ａに対して動作モードの切り替えを指示する（ステップＳ３０４）ことにより稼働系と待機系との切り替えを実行する。
【００６３】
図７は、第２の実施形態における診断処理及び動作モードの切り替えの流れを示すシーケンス図である。ここでは、図７に示す処理のうち図３、４及び６に示した処理と同様の処理には図３、４及び６と同じ符号を付すことにより、それらの処理についての説明を省略する。
【００６４】
ここで図７の動作例では、通信装置１ａ［１］は入出力装置３から検知信号Ｘを受信し（ステップＳ１０３）、受信した検知信号Ｘに基づく制御演算処理の実行により制御信号Ｙ１を生成する（ステップＳ１０７）と仮定する。この場合、通信装置１ａ［１］は検知信号Ｘ及び制御信号Ｙ１を診断情報として通信装置１ａ［２］に送信する（ステップＳ１０９）。
【００６５】
通信装置１ａ［２］は、ステップＳ１１１の診断処理において、診断情報として受信された検知信号Ｘに基づく制御演算処理を実行する（ステップＳ４０１）。この制御演算処理の実行により、通信装置１ａ［２］は制御信号Ｙ２を生成する。通信装置１ａ［２］は、診断情報として受信された制御信号Ｙ１と、自装置の制御演算処理において生成された制御信号Ｙ２とが異なるか否かを判定する（ステップＳ４０２）。ここで、制御信号Ｙ１とＹ２とが同じであると判定された場合（ステップＳ４０２−ＮＯ）、通信装置１ａ［２］は次の制御周期の診断情報の受信を待機する。
【００６６】
一方、制御信号Ｙ１とＹ２とが異なると判定された場合（ステップＳ４０２−ＹＥＳ）、通信装置１ａ［２］は、診断結果を示す情報として制御信号Ｙ１及びＹ２をサーバ２ａに送信する（ステップＳ３０１）。
【００６７】
サーバ２ａは、通信装置１ａ［２］から診断結果を受信する（ステップＳ３０２）。サーバ２ａは、診断結果として受信された制御信号Ｙ１及びＹ２と、自装置の制御演算処理（ステップＳ１０６）において生成された制御信号Ｙ３とに基づいて診断処理を実行する（ステップＳ３０３）。図７の動作例は、ここでの診断処理によって、通信装置１ａ［１］の状態が異常であると診断された場合を示す。この場合、サーバ２ａは、通信装置１ａ［２］に対して動作モードの切り替えを指示する（ステップＳ３０４）。なお、サーバ２ａは、通信装置１ａの異常が診断されたことを、ユーザ端末等の他の装置に報知する動作を行ってもよい（ステップＳ３０５）。
【００６８】
図８は、第２の実施形態におけるサーバ２ａによる診断処理の動作例を示す図である。まず、サーバ２ａの診断部２０６は、自装置に受信された制御信号Ｙ１、Ｙ２及びＹ３をそれぞれ比較する（ステップＳ５０１）。ここで、制御信号Ｙ１及びＹ２は、図７のステップＳ４０２において異なる信号であることが既に判定されているため、ステップＳ５０１では、制御信号Ｙ２及びＹ３が同じ場合（ステップＳ５０１：Ｙ２＝Ｙ３）、又は制御信号Ｙ１及びＹ３が同じ場合（ステップＳ５０１：Ｙ１＝Ｙ３）、又は制御信号Ｙ１、Ｙ２及びＹ３がいずれも異なる場合（ステップＳ５０１：Ｙ１≠Ｙ２≠Ｙ３）のいずれかに判定される。
【００６９】
制御信号Ｙ２及びＹ３が同じ信号であると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙ２＝Ｙ３）、診断部２０６は、制御信号Ｙ２を生成した通信装置１ａ［２］と、制御信号Ｙ３を生成したサーバ２ａとが正常であるとみなし、制御信号Ｙ１を生成した通信装置１ａ［１］が異常であると診断する（ステップＳ５０２）。一方、制御信号Ｙ１及びＹ３が同じ信号であると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙ１＝Ｙ３）、診断部２０６は、制御信号Ｙ１を生成した通信装置１ａ［１］と、制御信号Ｙ３を生成したサーバ２ａとが正常であるとみなし、制御信号Ｙ２を生成した通信装置１ａ［２］が異常であると診断する（ステップＳ５０３）。一方、制御信号Ｙ１、Ｙ２及びＹ３がいずれも異なる信号であると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙ１≠Ｙ２≠Ｙ３）、診断部２０６は、通信装置１ａ［１］、通信装置１ａ［２］及びサーバ２ａのいずれかが異常であるものの、どれが異常であるかまでは特定できないと診断する（ステップＳ５０４）。
【００７０】
診断部２０６は、稼働系である通信装置１ａ［１］の異常を診断した場合（ステップＳ５０２）、待機系である通信装置１ａ［２］に対して動作モードの切り替えを指示する（ステップＳ５０５）とともに、通信装置１ａ［１］について交換等の保守作業が必要である旨を報知する。また、診断部２０６は、待機系である通信装置１ａ［２］の異常を診断した場合（ステップＳ５０３）、通信装置１ａ［２］について保守作業が必要である旨を報知する（ステップＳ５０６）。また、診断部２０６は、異常である装置の特定ができないと診断した場合（ステップＳ５０４）、異常が特定できない状況に応じた処理を実行する。例えば、診断部２０６は、全ての制御対象機器に対して動作の停止を指示する制御信号を送信してもよい（ステップＳ５０７）。
【００７１】
このように構成された第２の実施形態の遠隔制御システム１００ａでは、診断情報の受信状況に加え、各通信装置１ａで生成された制御情報に基づいて各通信装置１ａの正常性が診断される。そのため、実施形態の遠隔制御システム１００ａによれば、通信機能の障害に加え、制御演算機能の障害を検出することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態の遠隔制御システム１００ｂの構成例を示すシステム構成図である。第２の実施形態の遠隔制御システム１００ａでは、待機系である通信装置１ａ［２］がサーバ２ａに対して診断情報を送信した。これに対して、第３の実施形態の遠隔制御システム１００ｂでは、稼働系である通信装置がサーバに対して診断情報を送信する。具体的には、遠隔制御システム１００ｂは、通信装置１ａに代えて通信装置１ｂを備える点、サーバ２ａに代えてサーバ２ｂを備える点で第２の実施形態の遠隔制御システム１００ａと異なる。なお、図９に示す機能部のうち、図５に示した機能部と同様の機能部には図５と同じ符号を付すことにより、それらの機能部についての説明を省略する。
【００７３】
通信装置１ｂは、診断切替部１０７ａに代えて診断切替部１０７ｂを備える点で第２の実施形態における通信装置１ａと異なる。診断切替部１０７ｂは、自装置で生成された制御信号を診断情報として他の通信装置１ｂに送信するとともに、他の通信装置１ｂから送信された診断情報に基づいて診断処理を実行する。さらに、診断切替部１０７ｂは、自装置が稼働系として動作している場合には、自装置で生成された制御信号と、その制御信号の元になった検知信号とを診断情報としてサーバ２ｂに送信する。また、診断切替部１０７ｂは、サーバ２ｂの動作モード切替指示に応じて自装置の動作モードを切り替える。
【００７４】
サーバ２ｂは、診断部２０６に代えて診断部２０６ｂを備える点で第２の実施形態における通信装置１ａと異なる。診断部２０６ｂは、稼働系の通信装置１ｂから送信される診断情報に基づいて診断処理を実行する。診断部２０６ｂは、診断情報の送信元の通信装置１ｂに対して診断結果を送信する。
【００７５】
図１０は、第３の実施形態の遠隔制御システム１００ｂによる動作例を示すシーケンス図である。ここで、図１０に示す処理のうち図６に示した処理と同様の処理には図６と同じ符号を付すことにより、それらの処理についての説明を省略する。通信装置１ｂ［２］は、ステップＳ１１１における診断処理の結果を通信装置１ｂ［１］に送信する（ステップＳ６０１）。通信装置１ｂ［１］は、通信装置１ｂ［２］から診断結果を受信する（ステップＳ６０２）。通信装置１ｂ［１］は、ステップＳ５０２において受信された診断結果を、周期処理によって送信される検知信号とともにサーバ２ｂに送信する（ステップＳ１０３Ａ’）。
【００７６】
サーバ２ｂは、通信装置１ｂ［１］から受信された診断情報と、自装置の制御演算処理によって生成された制御信号とに基づいて診断処理を実行する（ステップＳ６０３）。サーバ２ｂは、この診断処理の結果を、自装置において生成された制御信号とともに稼働系の通信装置１ｂ［１］に送信する（ステップＳ１０５’）。サーバ２ｂは、このような診断処理の結果に基づいて通信装置１ｂの異常を診断し、その診断結果に応じて通信装置１ｂに動作モードの切り替えを指示する。
【００７７】
図１１は、第３の実施形態における診断処理及び動作モードの切り替えの流れを示すシーケンス図である。ここでは、図１１に示す処理のうち図７及び１０に示した処理と同様の処理には図７及び１０と同じ符号を付すことにより、それらの処理についての説明を省略する。
【００７８】
ステップＳ４０２において、制御信号Ｙ１とＹ２とが異なると判定された場合（ステップＳ４０２−ＹＥＳ）、通信装置１ｂ［２］は、診断結果を示す情報として制御信号Ｙ２を通信装置１ｂ［１］に送信する（ステップＳ６０１）。
【００７９】
通信装置１ｂ［１］は、通信装置１ｂ［２］から診断結果を受信する（ステップＳ６０２）。通信装置１ｂ［１］は、診断結果として受信された制御信号Ｙ２と、自装置の制御演算処理（ステップＳ１０６）において生成された制御信号Ｙ１とを診断情報として、次の周期処理によって送信される検知信号Ｘ２とともにサーバ２ｂに送信する（ステップＳ１０３Ａ’）。
【００８０】
サーバ２ｂは、通信装置１ｂ［１］から検知信号Ｘ２と診断情報（制御信号Ｙ１及びＹ２）とを受信する（ステップＳ１０４’）。サーバ２ｂは、受信された制御信号Ｙ１及びＹ２と、自装置において同じ検知信号Ｘに基づいて生成された制御信号Ｙ３とに基づいて診断処理を実行する（ステップＳ６０３）。ここでは、図８に示した診断処理と同様の処理が実行されてもよい。また、通信装置１ｂの異常は、上記の制御信号に基づく診断の他、診断情報の受信状況に基づいて診断されてもよい。
【００８１】
図１２は、第３の実施形態において診断処理が診断情報の受信状況に基づいて実行される場合の処理の流れを示すシーケンス図である。ここでは、通信装置１ｂ［１］に異常が発生した状態（図中Ｅ）を想定する。この場合、サーバ２ｂは、稼働系である通信装置１ｂ［１］から受信されるべき診断情報が、所定時間以上受信されていない状態であるか否かを判定する（ステップＳ７０１）。診断情報が所定時間以上受信されていない状態でない場合（ステップＳ７０１−ＮＯ）、サーバ２ｂは、動作モードの切り替えを指示することなく処理を終了する。
【００８２】
一方、診断情報が所定時間以上受信されていない状態である場合（ステップＳ７０１−ＹＥＳ）、サーバ２ｂは送信元の通信装置１ｂ［１］に障害が発生したと判定し、待機系の通信装置１ｂ［２］に対して動作モードの切り替えを指示する（ステップＳ７０２）。この場合、サーバ２ｂは、動作モードの切り替えを指示することに加えて、ユーザ端末に異常発生を報知する動作を行っても良い（ステップＳ７０３）。
【００８３】
通信装置１ｂ［２］は、サーバ２ｂによる動作モードの切り替え指示に応じて自装置の動作モードを第２の動作モードから第１の動作モードに切り替える（ステップＳ７０４）。この動作モードの切り替えによって、通信装置１ｂ［２］は以降稼働系として動作する。
【００８４】
このように構成された第３の実施形態の遠隔制御システム１００ｂでは、待機系の通信装置１ｂとサーバ２ｂとの間で診断情報の送受信が行われることがない。待機系の通信装置１ｂの診断情報は、稼働系の通信装置１ｂに集約され、サーバ２ｂに対する診断情報は稼働系の通信装置１ｂからのみ送信される。そのため、実施形態の遠隔制御システム１００ｂによれば、遠隔地と現場側との間の通信量を削減することができる。
【００８５】
以下、実施形態の遠隔制御システムの変形例について説明する。
【００８６】
サーバ２が備える演算部２０５は、通信装置１との間の通信負荷を推定する機能や、通信装置１の制御演算に要する時間を計測する機能を備えても良い。また、通信部２０１は、制御プログラム記憶部２０２に格納された制御プログラムを、ＷＡＮを介して各通信装置１に配信する機能を備えても良い。
【００８７】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、制御処理を実行可能なサーバと、制御処理を実行可能であり前記サーバとＷＡＮを介して通信可能な複数の通信装置と、前記サーバ又は前記複数の通信装置による診断情報の通信により、複数の通信装置の異常を検出する異常診断部と、複数の通信装置のうち稼働系として動作している通信装置の異常が検出された場合に、待機系として動作しているいずれかの通信装置に対して稼働系として動作することを指示する系切替部と、を持つことにより、現場側と遠隔地側との間の通信量の増加を抑制しつつ現場側の通信機器を冗長化することができる。
【００８８】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００８９】
１００，１００ａ，１００ｂ…遠隔制御システム、１，１ａ，１ｂ…通信装置、１０１…第一通信部、１０２…第二通信部、１０３…制御プログラム記憶部、１０４…検知信号送受信部、１０５…制御信号送受信部、１０６…演算部、１０７，１０７ａ，１０７ｂ…診断切替部、２，２ａ，２ｂ…サーバ、２０１…通信部、２０２…制御プログラム記憶部、２０３…検知信号受信部、２０４…制御信号送信部、２０５…演算部、２０６，２０６ｂ…診断部、３…入出力装置、３０１…通信部、３０２…入出力部、３０３…切替部、４…検知装置、５…被制御装置、６０…診断用フレーム、６１〜６６…各種フィールド
【図１】
2018085576.tif 000003
【図２】
2018085576.tif 000004
【図３】
2018085576.tif 000005
【図４】
2018085576.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2018085576.tif 000009
【図８】
2018085576.tif 000010
【図９】
2018085576.tif 000011
【図１０】
2018085576.tif 000012
【図１１】
2018085576.tif 000013
【図１２】
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