(57)【要約】【課題】可用性を向上させると共に回線異常箇所の特定を可能とする、通信装置及び制御システムを提供する。【解決手段】プラント制御システムは、主系ＣＰＵユニットと各ＲＩＯユニットとの間に、データフレームの転送方向が互いに逆になる１系回線のループと２系回線のループを形成した。更に、主系ＣＰＵユニットに接続されるＲＩＯユニットには反射型電気光変換装置を用いて、従系ＣＰＵユニットも接続される構成とした。この、従系ＣＰＵユニットと各ＲＩＯユニットとの間に形成される１系回線のループと２系回線のループは、主系ＣＰＵユニットと各ＲＩＯユニットとの間のループとは逆方向になっている。このようにプラント制御システムのネットワークを形成することで、一箇所に集中して発生する回線故障に対し、高い耐障害性を有するので、強力な可用性を提供できる。また、データフレームが規定時間内に到達したか否かを検証するフラグレジスタとタイマをＣＰＵユニット内に設けることで、故障箇所の特定又は推定を確実に遂行できる。【選択図】図１
2011113415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１系回線と２系回線に同時に要求データフレームを送信し、前記１系回線と前記２系回線から応答データフレームを受信する第一のＣＰＵ装置と、
前記第一のＣＰＵ装置の前記１系回線に接続されて前記要求データフレームを送信側端子に出力し、前記応答データフレームを受信側端子から受信する第一の変換装置と、
前記第一のＣＰＵ装置の前記２系回線に接続されて前記要求データフレームを送信側端子に出力し、前記応答データフレームを受信側端子から受信する第二の変換装置と、
制御対象に設けられる操作子とセンサが接続され、前記１系回線と前記２系回線から要求データフレームを受信し、前記１系回線と前記２系回線に同時に応答データフレームを送信する第一の遠隔入出力装置と、
前記第一の遠隔入出力装置の前記１系回線に接続されて前記第一の変換装置の前記送信側端子から前記要求データフレームを受信する第三の変換装置と、
前記第一の遠隔入出力装置の前記１系回線に接続されて前記応答データフレームを送信側端子に出力する第四の変換装置と、
前記第一の遠隔入出力装置の前記２系回線に接続されて前記第二の変換装置の前記受信側端子に前記応答データフレームを出力する第五の変換装置と、
前記第一の遠隔入出力装置の前記２系回線に接続されて前記要求データフレームを受信する第六の変換装置と、
前記第一の遠隔入出力装置と同一の構成であり、前記１系回線と前記２系回線から要求データフレームを受信し、前記１系回線と前記２系回線に同時に応答データフレームを送信する第二の遠隔入出力装置と、
前記第二の遠隔入出力装置の前記１系回線に接続されて前記第五の変換装置の前記送信側端子から前記要求データフレームを受信する第七の変換装置と、
前記第二の遠隔入出力装置の前記１系回線に接続されて前記応答データフレームを送信側端子に出力する第八の変換装置と、
前記第二の遠隔入出力装置の前記２系回線に接続されて前記第六の変換装置の前記受信側端子に前記応答データフレームを出力する第九の変換装置と、
前記第二の遠隔入出力装置の前記２系回線に接続されて前記第二の変換装置の前記送信側端子から前記要求データフレームを受信する第十の変換装置と
を具備する制御システム。
【請求項２】
更に、
前記第一のＣＰＵ装置と同一の構成であり、１系回線と２系回線に同時に要求データフレームを送信し、前記１系回線と前記２系回線から応答データフレームを受信する第二のＣＰＵ装置と、
前記第二のＣＰＵ装置の前記１系回線に接続されて前記要求データフレームを送信側端子から前記第九の変換装置へ出力し、前記応答データフレームを前記第三の変換装置から受信側端子を通じて受信する第十一の変換装置と、
前記第二のＣＰＵ装置の前記２系回線に接続されて前記要求データフレームを送信側端子から前記第四の変換装置へ出力し、前記応答データフレームを前記第十の変換装置から受信側端子を通じて受信する第十二の変換装置と
を具備する請求項１記載の制御システム。
【請求項３】
前記第三の変換装置は、前記第一の変換装置から前記要求データフレームを受信すると前記第十一の変換装置に前記要求データフレームを送信するものであり、
前記第四の変換装置は、前記第十二の変換装置から前記要求データフレームを受信すると前記第二の変換装置に前記要求データフレームを送信するものであり、
前記第九の変換装置は、前記第十一の変換装置から前記要求データフレームを受信すると前記第一の変換装置に前記要求データフレームを送信するものであり、
前記第十の変換装置は、前記第二の変換装置から前記要求データフレームを受信すると前記第十二の変換装置に前記要求データフレームを送信するものである、請求項２記載の制御システム。
【請求項４】
１系回線と２系回線に同時に要求データフレームを送信し、前記１系回線と前記２系回線から応答データフレームを受信するＣＰＵ装置と、
前記ＣＰＵ装置の前記１系回線に接続されて前記要求データフレームを送信側端子に出力し、前記応答データフレームを受信側端子から受信する第一の変換装置と、
前記ＣＰＵ装置の前記２系回線に接続されて前記要求データフレームを送信側端子に出力し、前記応答データフレームを受信側端子から受信する第二の変換装置と、
前記第一の変換装置に到達する前記要求データフレーム及び前記応答データフレームの種別を判定する第一のフレーム判定部と、
前記ＣＰＵ装置から前記要求データフレームが送信されたことを前記第一のフレーム判定部が検出すると、前記第一のフレーム判定部によってその旨を記載される第一の要求フレーム送信フラグレジスタと、
前記第一の要求フレーム送信フラグレジスタが前記ＣＰＵ装置から前記要求データフレームが送信されたことを記載されている状態において、外部から前記要求データフレームが到達したことを前記第一のフレーム判定部が検出すると、前記第一のフレーム判定部によってその旨を記載される第一の要求フレーム一巡フラグレジスタと、
前記第一の要求フレーム一巡フラグレジスタが外部から前記要求データフレームが到達したことを記載されている状態において、外部から前記応答データフレームが到達したことを前記第一のフレーム判定部が検出すると、前記第一のフレーム判定部によってその旨を記載される第一の応答フレーム受信フラグレジスタと、
前記第二の変換装置に到達する前記要求データフレーム及び前記応答データフレームの種別を判定する第二のフレーム判定部と、
前記ＣＰＵ装置から前記要求データフレームが送信されたことを前記第二のフレーム判定部が検出すると、前記第二のフレーム判定部によってその旨を記載される第二の要求フレーム送信フラグレジスタと、
前記第二の要求フレーム送信フラグレジスタが前記ＣＰＵ装置から前記要求データフレームが送信されたことを記載されている状態において、外部から前記要求データフレームが到達したことを前記第二のフレーム判定部が検出すると、前記第二のフレーム判定部によってその旨を記載される第二の要求フレーム一巡フラグレジスタと、
前記第二の要求フレーム一巡フラグレジスタが外部から前記要求データフレームが到達したことを記載されている状態において、外部から前記応答データフレームが到達したことを前記第二のフレーム判定部が検出すると、前記第一のフレーム判定部によってその旨を記載される第二の応答フレーム受信フラグレジスタと、
前記ＣＰＵ装置が前記要求データフレームを出力してから前記応答データフレームが受信されるまでの時間を計測するタイマと
を具備するＣＰＵユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システム及びこれに用いられるＣＰＵユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼プラントや原子力発電所等の、安全確保が最優先される現場に用いられる制御システムは、可用性（ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ：その対象が障害に対してどれだけ強いかを示す観点。稼働率。）に対する要求が厳しい。もし、システムが何らかの障害によって止まってしまうと、大事故に繋がる恐れが大きいからである。
なお、本発明に関係すると思われる先行技術を、特許文献１に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００９−０４２９３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまで、制御システムは制御対象にシーケンス制御やフィードバック制御を実行する一つの遠隔入出力ユニット（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｕｎｉｔ、以下「ＲＩＯユニット」と略す）に対し、シーケンス制御やフィードバック制御を命令する一つのＣＰＵユニットが接続される、という構成が採られていた。しかしながら、ＣＰＵユニットは低負荷であるにも拘らずＲＩＯユニット毎に設置しなければならないので、制御システム全体のコストアップの要因であった。
そこで、本出願人は複数のＲＩＯユニットの制御を可能にさせるように、ＣＰＵユニットを改良した。データフレームに送信元アドレスと送信先アドレスを持たせて、複数の通信相手から目的の通信相手を特定できるようにした。
【０００５】
しかしながら、ネットワーク上に複数の制御対象が現れると、単に回線を二重化しただけでは、可用性が低下してしまうことが判った。
例えば、ＣＰＵユニットに対して複数のＲＩＯユニットが一直線上に接続されるネットワーク構成では、途中のネットワーク回線が切断されると、末端のＲＩＯユニットが通信ができなくなる状態に陥る可能性が最も高くなってしまう。
本発明はかかる課題を解決し、可用性を向上させると共に回線異常箇所の特定を可能とする、通信装置及び制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の制御システムは、１系回線と２系回線に同時に要求データフレームを送信し、１系回線と２系回線から応答データフレームを受信する第一のＣＰＵ装置と、第一のＣＰＵ装置の１系回線に接続されて要求データフレームを送信側端子に出力し、応答データフレームを受信側端子から受信する第一の変換装置と、第一のＣＰＵ装置の２系回線に接続されて要求データフレームを送信側端子に出力し、応答データフレームを受信側端子から受信する第二の変換装置と、制御対象に設けられる操作子とセンサが接続され、１系回線と２系回線から要求データフレームを受信し、１系回線と２系回線に同時に応答データフレームを送信する第一の遠隔入出力装置と、第一の遠隔入出力装置の１系回線に接続されて第一の変換装置の送信側端子から要求データフレームを受信する第三の変換装置と、第一の遠隔入出力装置の１系回線に接続されて応答データフレームを送信側端子に出力する第四の変換装置と、第一の遠隔入出力装置の２系回線に接続されて第二の変換装置の受信側端子に応答データフレームを出力する第五の変換装置と、第一の遠隔入出力装置の２系回線に接続されて要求データフレームを受信する第六の変換装置と、第一の遠隔入出力装置と同一の構成であり、１系回線と２系回線から要求データフレームを受信し、１系回線と２系回線に同時に応答データフレームを送信する第二の遠隔入出力装置と、第二の遠隔入出力装置の１系回線に接続されて第五の変換装置の送信側端子から要求データフレームを受信する第七の変換装置と、第二の遠隔入出力装置の１系回線に接続されて応答データフレームを送信側端子に出力する第八の変換装置と、第二の遠隔入出力装置の２系回線に接続されて第六の変換装置の受信側端子に応答データフレームを出力する第九の変換装置と、第二の遠隔入出力装置の２系回線に接続されて第二の変換装置の送信側端子から要求データフレームを受信する第十の変換装置とを具備する。
【０００７】
制御システムは、第一のＣＰＵ装置と各遠隔入出力装置との間に、データフレームの転送方向が互いに逆になる１系回線のループと２系回線のループを形成した。このように制御システムのネットワークを形成することで、一箇所に集中して発生する回線故障に対し、高い耐障害性を有するので、強力な可用性を提供できる。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明のＣＰＵユニットは、１系回線と２系回線に同時に要求データフレームを送信し、１系回線と２系回線から応答データフレームを受信するＣＰＵ装置と、ＣＰＵ装置の１系回線に接続されて要求データフレームを送信側端子に出力し、応答データフレームを受信側端子から受信する第一の変換装置と、ＣＰＵ装置の２系回線に接続されて要求データフレームを送信側端子に出力し、応答データフレームを受信側端子から受信する第二の変換装置と、第一の変換装置に到達する要求データフレーム及び応答データフレームの種別を判定する第一のフレーム判定部と、ＣＰＵ装置から要求データフレームが送信されたことを第一のフレーム判定部が検出すると、第一のフレーム判定部によってその旨を記載される第一の要求フレーム送信フラグレジスタと、第一の要求フレーム送信フラグレジスタがＣＰＵ装置から要求データフレームが送信されたことを記載されている状態において、外部から要求データフレームが到達したことを第一のフレーム判定部が検出すると、第一のフレーム判定部によってその旨を記載される第一の要求フレーム一巡フラグレジスタと、第一の要求フレーム一巡フラグレジスタが外部から要求データフレームが到達したことを記載されている状態において、外部から応答データフレームが到達したことを第一のフレーム判定部が検出すると、第一のフレーム判定部によってその旨を記載される第一の応答フレーム受信フラグレジスタと、第二の変換装置に到達する要求データフレーム及び応答データフレームの種別を判定する第二のフレーム判定部と、ＣＰＵ装置から要求データフレームが送信されたことを第二のフレーム判定部が検出すると、第二のフレーム判定部によってその旨を記載される第二の要求フレーム送信フラグレジスタと、第二の要求フレーム送信フラグレジスタがＣＰＵ装置から要求データフレームが送信されたことを記載されている状態において、外部から要求データフレームが到達したことを第二のフレーム判定部が検出すると、第二のフレーム判定部によってその旨を記載される第二の要求フレーム一巡フラグレジスタと、第二の要求フレーム一巡フラグレジスタが外部から要求データフレームが到達したことを記載されている状態において、外部から応答データフレームが到達したことを第二のフレーム判定部が検出すると、第一のフレーム判定部によってその旨を記載される第二の応答フレーム受信フラグレジスタと、ＣＰＵ装置が要求データフレームを出力してから応答データフレームが受信されるまでの時間を計測するタイマとを具備する。
【０００９】
リング状ネットワークのタイムアウトを三つのフラグレジスタで確認することで、ネットワーク上のどの箇所で故障が発生したのかを特定し易くできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、可用性を向上させると共に回線異常箇所の特定を可能とする、通信装置及び制御システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の例である、プラント制御システムの全体像を示すブロック図である。
【図２】主系ＣＰＵユニットのブロック図である。
【図３】データフレームのフォーマットを示す図である。
【図４】指令装置が主系ＣＰＵユニットから受信するフラグレジスタの内容の例を示す表と、指令装置が主系ＣＰＵユニットから受信するフラグレジスタの内容を図示しないＲＡＭに格納する際の一例を示す図である。
【図５】主系ＣＰＵユニットの動作のフローチャートである。
【図６】プラント制御システムの正常時の通信タイムチャートである。
【図７】プラント制御システムの異常時の通信タイムチャートである。
【図８】１系回線に属するフラグレジスタの内容と、回線異常の発生した箇所との関係を示す図である。
【図９】２系回線に属するフラグレジスタの内容と、回線異常の発生した箇所との関係を示す図である。
【図１０】１系回線及び２系回線に属するフラグレジスタの内容と、回線異常の発生した箇所との関係を示す図である。
【図１１】１系回線及び２系回線に属するフラグレジスタの内容と、異常の発生した箇所との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《システム全体像》
図１乃至図５を用いて、本発明の実施形態の例である、プラント制御システムの全体像を説明する。
図１は、本発明の実施形態の例である、プラント制御システムの全体像を示すブロック図である。
プラント制御システム１０１は、制御対象１０２に適切な制御を実行するためのシステムである。
制御対象１０２は、主系ＣＰＵユニット１０３から送信されるデータフレームによって制御されると共に、制御対象１０２に設けられている複数のセンサ１０４ａ、１０４ｂ及び１０４ｃが発する信号を、主系ＣＰＵユニット１０３が受信して、操作子１０５ａ、１０５ｂ及び１０５ｃを制御するための、次の制御サイクルに反映させる。
【００１３】
図１の主系ＣＰＵユニット１０３と制御対象１０２との間には、センサ１０４ａ、１０４ｂ及び１０４ｃと、操作子１０５ａ、１０５ｂ及び１０５ｃのインターフェースとして、三つの遠隔入出力ユニット（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｕｎｉｔ、以下「ＲＩＯユニット」と略す）、第一ＲＩＯユニット１０６、第二ＲＩＯユニット１０７、第三ＲＩＯユニット１０８が設けられている。
ＲＩＯユニットの数は、制御対象１０２に設けられる操作子及びセンサの数に応じて増減される。
【００１４】
プラント制御システム１０１の、制御信号を送受信する制御回線は、二重化されている。
主系ＣＰＵユニット１０３の内部には、ＣＰＵ装置１０９から二本の制御回線ＥＬ１１０及びＥＬ１１１が引き出され、夫々の制御回線に電気光変換装置が接続される。制御回線ＥＬ１１０には電気光変換装置１１２が、制御回線ＥＬ１１１には電気光変換装置１１２と全く同じ構成の電気光変換装置１１３が接続されている。図１では紙面の都合上、電気光変換装置に「Ｅ／Ｏ装置」との略称を用いている。これ以降、二つの制御回線をそれぞれ「１系回線」「２系回線」と呼ぶ。
【００１５】
電気光変換装置１１２は、光ケーブルを用いたネットワークで周知の光電変換器の一種であり、ＣＰＵ装置１０９とは電気的に接続され、第一ＲＩＯユニット１０６及び第三ＲＩＯユニット１０８とは光ケーブルにて接続される。電気光変換装置１１２は、一方の光ケーブルから入力される信号を電気信号に変換して出力すると共に、電気信号を受信すると光信号に変換してもう一方の光ケーブルに出力する。
ＣＰＵ装置１０９は、１系回線に属する制御回線ＥＬ１１０と、２系回線に属する制御回線ＥＬ１１１に夫々全く同じ要求データフレームを送信し、その後、後述するＲＩＯユニット内のＲＩＯ装置から送信される応答データフレームを１系回線と２系回線の両方から受信する。
【００１６】
第一ＲＩＯユニット１０６及び第三ＲＩＯユニット１０８は全く同じ構成である。ここでは第一ＲＩＯユニット１０６を例に、内部構成を説明する。
第一ＲＩＯユニット１０６の内部には、遠隔入出力装置（以下「ＲＩＯ装置」と略す）１１４から１系回線と２系回線の、二本の制御回線が引き出されている。
ＲＩＯ装置１１４から、１系回線の主系ＣＰＵユニット１０３に接続される側には、反射型電気光変換装置１１５が接続される。
ＲＩＯ装置１１４から、２系回線の主系ＣＰＵユニット１０３に接続される側には、反射型電気光変換装置１１５と全く同じ構成の反射型電気光変換装置１１６が接続される。
図１では紙面の都合上、反射型電気光変換装置１１５及び反射型電気光変換装置１１６に「反射Ｅ／Ｏ装置」との略称を用いている。
【００１７】
また、ＲＩＯ装置１１４から、１系回線の第二ＲＩＯユニット１０７に接続される側には、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２と同様の電気光変換装置１１７が接続される。
同様に、ＲＩＯ装置１１４から、２系回線の第二ＲＩＯユニット１０７に接続される側には、電気光変換装置１１７と全く同じ構成の電気光変換装置１１８が接続される。
反射型電気光変換装置１１５は、前述の電気光変換装置１１２と同様の、光ケーブルを用いたネットワークで周知の光電変換器の一種である。電気光変換装置との相違点は、光ケーブルを通じて入力される信号を、そのままもう一方の光ケーブルを通じて出力する点である。
つまり、第一ＲＩＯユニット１０６及び第三ＲＩＯユニット１０８は、主系ＣＰＵユニット１０３に接続される側には反射型電気光変換装置が設けられ、第二ＲＩＯユニット１０７に接続される側には電気光変換装置が設けられている。
【００１８】
第二ＲＩＯユニット１０７は、第一ＲＩＯユニット１０６及び第三ＲＩＯユニット１０８の間に接続される。
第二ＲＩＯユニット１０７の内部は、反射型電気光変換装置ではなく電気光変換装置で構成されている点以外は、第一ＲＩＯユニット１０６及び第三ＲＩＯユニット１０８と等しい。
【００１９】
全ての電気光変換装置と反射型電気光変換装置には、二本の光ケーブルが接続される。夫々の光ケーブルは、一方がデータフレームを送信する専用のケーブルであり、もう一方がデータフレームを受信する専用のケーブルである。これ以降、電気光変換装置と反射型電気光変換装置の、データフレームを送信する専用の光ケーブルが接続される側の端子を「送信側端子」と呼び、データフレームを受信する専用の光ケーブルが接続される側の端子を「受信側端子」と呼ぶ。
【００２０】
主系ＣＰＵユニット１０３と、第一ＲＩＯユニット１０６、第二ＲＩＯユニット１０７及び第三ＲＩＯユニット１０８は、夫々光ケーブルで接続されている。
主系ＣＰＵユニット１０３の１系回線側の電気光変換装置１１２の送信側端子は、光ケーブルＳ１によって、第一ＲＩＯユニット１０６の１系回線側の反射型電気光変換装置１１５の受信側端子に接続されている。
第一ＲＩＯユニット１０６の１系回線側の電気光変換装置１１７の送信側端子は、光ケーブルＳ２によって、第二ＲＩＯユニット１０７の１系回線側の電気光変換装置１２０の受信側端子に接続されている。
第二ＲＩＯユニット１０７の１系回線側の電気光変換装置１２２の送信側端子は、光ケーブルＳ３によって、第三ＲＩＯユニット１０８の１系回線側の電気光変換装置１２５の受信側端子に接続されている。
第三ＲＩＯユニット１０８の１系回線側の反射型電気光変換装置１２７の送信側端子は、光ケーブルＳ４によって、主系ＣＰＵユニット１０３の１系回線側の電気光変換装置１１２の受信側端子に接続されている。
【００２１】
以上の説明で判るように、主系ＣＰＵユニット１０３から、第一ＲＩＯユニット１０６、第二ＲＩＯユニット１０７、そして第三ＲＩＯユニット１０８を経て、再び主系ＣＰＵユニット１０３に戻る、１系回線のループが形成されている。
主系ＣＰＵユニット１０３が送信する要求データフレームは、１系回線を上記の経路で伝送され、送信先となるＲＩＯユニットに到達する。そして、当該ＲＩＯユニットが送信する応答データフレームは、１系回線を上記の経路で伝送され、送信先となる主系ＣＰＵユニット１０３に到達する。
【００２２】
なお、上記の説明では言及していなかったが、第一ＲＩＯユニット１０６の１系回線側の電気光変換装置１１７の受信側端子は、光ケーブルＵ２によって、第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３１２０の送信側端子に接続されている。
第二ＲＩＯユニット１０７の１系回線側の電気光変換装置１２２の受信側端子は、光ケーブルＵ３によって、第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２５の送信側端子に接続されている。
これらの、１系回線のループ方向を逆行する方向に接続されている光ケーブルは、第一ＲＩＯユニット１０６の１系回線側の反射型電気光変換装置１１５の送信側端子に接続される従系ＣＰＵユニット１２９が、データフレームをスヌープするために設けられていると共に、主系ＣＰＵユニット１０３が故障して、従系ＣＰＵユニット１２９が代わりに動作する場合に、１系回線に要求フレーム及び応答データフレームを転送する際に用いる。
【００２３】
主系ＣＰＵユニット１０３の２系回線側の電気光変換装置１１３の送信側端子は、光ケーブルＴ４によって、第三ＲＩＯユニット１０８の２系回線側の反射型電気光変換装置１２８の受信側端子に接続されている。
第三ＲＩＯユニット１０８の２系回線側の電気光変換装置１２６の送信側端子は、光ケーブルＴ３によって、第二ＲＩＯユニット１０７の２系回線側の電気光変換装置１２３の受信側端子に接続されている。
第二ＲＩＯユニット１０７の２系回線側の電気光変換装置１２１の送信側端子は、光ケーブルＴ２によって、第一ＲＩＯユニット１０６の２系回線側の電気光変換装置１１８の受信側端子に接続されている。
第一ＲＩＯユニット１０６の２系回線側の反射型電気光変換装置１１６の送信側端子は、光ケーブルＴ１によって、主系ＣＰＵユニット１０３の２系回線側の電気光変換装置１１３の受信側端子に接続されている。
【００２４】
以上の説明で判るように、主系ＣＰＵユニット１０３から、第三ＲＩＯユニット１０８、第二ＲＩＯユニット１０７、そして第一ＲＩＯユニット１０６を経て、再び主系ＣＰＵユニット１０３に戻る、２系回線のループが形成されている。
主系ＣＰＵユニット１０３が送信する要求データフレームは、２系回線を上記の経路で伝送され、送信先となるＲＩＯユニットに到達する。そして、当該ＲＩＯユニットが送信する応答データフレームは、２系回線を上記の経路で伝送され、送信先となる主系ＣＰＵユニット１０３に到達する。
【００２５】
なお、上記の説明では言及していなかったが、第三ＲＩＯユニット１０８の２系回線側の電気光変換装置１２６の受信側端子は、光ケーブルＶ３によって、第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３の送信側端子に接続されている。
第二ＲＩＯユニット１０７の２系回線側の電気光変換装置１２１の受信側端子は、光ケーブルＶ２によって、第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１８の送信側端子に接続されている。
これらの、２系回線のループ方向を逆行する方向に接続されている光ケーブルは、第三ＲＩＯユニット１０８の２系回線側の反射型電気光変換装置１２８の送信側端子に接続される従系ＣＰＵユニット１２９が、データフレームをスヌープするために設けられていると共に、主系ＣＰＵユニット１０３が故障して、従系ＣＰＵユニット１２９が代わりに動作する場合に、２系回線に要求フレーム及び応答データフレームを転送する際に用いる。
【００２６】
以上の説明で判るように、１系回線と２系回線はそれぞれリングを構成し、主系ＣＰＵユニット１０３或は各ＲＩＯユニットから送信されるデータフレームは、それぞれの回線系を逆方向に回転する。このように、データフレームの送信方向が二つの回線で逆方向に構成されていることにより、システム全体の耐故障性能を向上させている。
一例を挙げる。
第一ＲＩＯユニット１０６と第二ＲＩＯユニット１０７との間に接続されている光ケーブルＳ２、光ケーブルＵ２、光ケーブルＴ２及び光ケーブルＶ２の４本が全て断線してしまった状態で、主系ＣＰＵユニット１０３と第二ＲＩＯユニット１０７との通信を考える。
この場合、主系ＣＰＵユニット１０３が送信する要求データフレームは、光ケーブルＳ２が断線しているので、１系回線を通じては第二ＲＩＯユニット１０７に到達できない。しかし、２系回線を通じては第二ＲＩＯユニット１０７に到達することができる。そして、第二ＲＩＯユニット１０７が送信する応答データフレームは、光ケーブルＴ２が断線しているので、２系回線を通じては主系ＣＰＵユニット１０３に到達できない。しかし、１系回線を通じては主系ＣＰＵユニット１０３に到達することができる。
【００２７】
従来技術の、非リング形状のネットワークシステムでは、如何に二重化を行っても、このようなある経路上の全ての光ケーブルの断線に対しては無力であり、十分な可用性を提供できなかった。本実施形態のプラント制御システム１０１では、二重のリング形状のネットワークを形成し、データフレームが互いに逆方向に回転するように流れるので、どこかの経路上の箇所で全ての回線が断線しても、送信元から送信先へ、またその逆方向へも、データフレームを送受信できる。
【００２８】
また、別の一例として、第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５に接続されている光ケーブルＳ１、光ケーブルＵ１、光ケーブルＴ１及び光ケーブルＶ１の４本の光ケーブルが全て断線してしまった状態で、主系ＣＰＵユニット１０３と第二ＲＩＯユニット１０７との通信を考える。
この場合も、先に説明した第一ＲＩＯユニット１０６と第二ＲＩＯユニット１０７との間の４本の光ケーブルが全て断線してしまった状態の場合と同様に、主系ＣＰＵユニット１０３が送信する要求データフレームは、光ケーブルＳ１が断線しているので、１系回線を通じては第二ＲＩＯユニット１０７に到達できない。しかし、２系回線を通じては第二ＲＩＯユニット１０７に到達することができる。そして、第二ＲＩＯユニット１０７が送信する応答データフレームは、光ケーブルＴ１が断線しているので、２系回線を通じては主系ＣＰＵユニット１０３に到達できない。しかし、１系回線を通じては主系ＣＰＵユニット１０３に到達することができる。
【００２９】
それでは、別の一例として、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２に接続されている光ケーブルＳ１と光ケーブルＳ４、及び電気光変換装置１１３に接続されている光ケーブルＴ１と光ケーブルＴ４の、４本の光ケーブルが全て断線してしまった状態ではどうなるか。そのときは、従系ＣＰＵユニット１２９が主系ＣＰＵユニット１０３に代わって稼動することとなる。
【００３０】
このように、本実施形態のプラント制御システム１０１では、主系及び従系のＣＰＵユニットと、全てのＲＩＯユニットについて、最大４本の光ケーブルが切断されていても、通信を維持することができる。
特に、回線故障はある一箇所にまとまって物理的障害が発生することが多いことから、本実施形態のプラント制御システム１０１は、そのような一箇所に集中して発生する回線故障に対し、高い耐障害性を有するので、強力な可用性を提供できる。
【００３１】
以上、図１を説明することで本実施形態のプラント制御システム１０１が有する優れた可用性が説明できた。しかし、プラント制御システム１０１は、可用性のみならず、高い障害復旧性能も要求される。障害が発生しても通信が維持できるだけでは、次に障害が発生したら直ぐに致命的な通信不能状態に陥る可能性が高い。このために、プラント制御システム１０１に障害が発生したら、障害が発生したという事実と、障害が発生した場所という情報を操作者等が瞬時に把握できる必要がある。
本実施形態のプラント制御システム１０１は、リング形状ネットワークの特性を利用して、高い障害検出機能も有する。この障害検出機能をも含め、本実施形態のプラント制御システム１０１の詳細を更に説明する。
【００３２】
図２は主系ＣＰＵユニット１０３のブロック図である。前述の通り、主系ＣＰＵユニット１０３と従系ＣＰＵユニット１２９は全く同じ構成であるが、ここでは主系ＣＰＵユニット１０３を例示して説明する。
主系ＣＰＵユニット１０３は、制御対象１０２にシーケンス制御やフィードバック制御を実行する。このために、ＣＰＵ装置１０９は制御対象１０２の具体的に制御を行いたい箇所のＲＩＯユニットへ送る要求データフレームを生成して、１系回線及び２系回線に同時に送信すると共に、ＲＩＯユニットから送信された応答データフレームを受信する。
ＣＰＵ装置１０９の１系回線に属する制御回線ＥＬ１１０には、電気光変換装置１１２が接続されている。この電気光変換装置１１２には、フレーム判定部２０２が接続されている。フレーム判定部２０２は、データフレームの種別を判別して、その判別結果に応じて三つのフラグレジスタを操作する。
【００３３】
先ず、ＣＰＵ装置１０９は要求データフレームを送信する前に、バス２０３を通じて、予め要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５及び応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の論理を「偽」に初期化する。
次に、ＣＰＵ装置１０９によってＲＩＯユニットへ要求データフレームが送信されると、フレーム判定部２０２は要求フレーム送信フラグレジスタ２０４の論理を「偽」から「真」へ転換する（フラグを上げる）。このとき、フレーム判定部２０２は要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５が下がっていることを確認して、当該要求データフレームがＣＰＵ装置１０９からＲＩＯユニットへ送信されたものであることを認識する。
【００３４】
ＲＩＯユニットを経由してＣＰＵ装置１０９に要求データフレームが１系回線上を一巡して戻ってくると、フレーム判定部２０２は要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５を上げる。このとき、フレーム判定部２０２は要求フレーム送信フラグレジスタ２０４が上がっていることを確認して、当該要求データフレームがＲＩＯユニットからＣＰＵ装置１０９に返信されたもの（ＣＰＵ装置１０９が受信するもの）であることを認識する。
ＲＩＯユニットからＣＰＵ装置１０９へ応答データフレームを送信すると、フレーム判定部２０２は応答フレーム受信フラグレジスタ２０６を上げる。
以上、プラント制御システム１０１を構成する全ての光ケーブル及びＲＩＯユニットが正常に通信可能な状態を維持している時には、フレーム判定部２０２は要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５、そして応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の順にフラグを上げる。
【００３５】
以上に説明した内容は、１系回線における機能ブロックの説明であった。２系回線にも前述の１系回線で説明したものと同じ機能ブロックが存在する。電気光変換装置１１２、フレーム判定部２０２、要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５及び応答フレーム受信フラグレジスタ２０６と等しい機能ブロックは２系回線にも設けられており、電気光変換装置１１３、フレーム判定部２０７、要求フレーム送信フラグレジスタ２０８、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０９及び応答フレーム受信フラグレジスタ２１０として存在し、１系回線に設けられている各機能ブロックと全く同じ動作をする。
【００３６】
ＣＰＵ装置１０９が、要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５及び応答フレーム受信フラグレジスタ２０６を監視する時間を規定するために、バス２０３上にタイマ２１１が接続されている。ＣＰＵ装置１０９は最初に要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５及び応答フレーム受信フラグレジスタ２０６を初期化して、次に要求データフレームを送信するとタイマ２１１を稼動させる。タイマ２１１が予め定められた時間を計時したら、ＣＰＵ装置１０９は要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５及び応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容を確認する。規定時間内にフラグレジスタが上がっていれば、当該データフレームが正常に伝送されたことが判る。
ＣＰＵ装置１０９は、この三つのフラグレジスタの内容を、指令通信路１３１を介して指令装置１３２に送信する。指令装置１３２はフラグレジスタの内容から、現在のネットワークが正常な状態にあるのか、或は異常状態であるのか、その異常発生箇所は何処なのかをできる限り解析して、操作者に提示する。
【００３７】
図２中にも示してあるが、紙面の都合上、これ以降に説明する図４、図８、図９、図１０及び図１１では、要求フレーム送信フラグレジスタ２０４を「ＲＥＱＴ」と、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５を「ＲＥＱＲ」と、応答フレーム受信フラグレジスタ２０６を「ＡＣＫＲ」と略す。
【００３８】
図３は、データフレームのフォーマットを示す図である。データフレームは、その先頭から「スタートフラグ」、「送信先アドレス」、「送信元アドレス」、「タイプ」、「データ」そして「エンドフラグ」という構成要素よりなる。
「スタートフラグ」はデータフレームの先頭を示す。例えば、他の構成要素と一致しない特定のビット列よりなる。ＣＰＵ装置１０９とＲＩＯ装置は、このスタートフラグを検出して、データフレームが来たことを認識する。
「送信先アドレス」は送信先を示すアドレスである。ＣＰＵ装置１０９またはＲＩＯ装置は、これが自分のアドレスと一致するなら受信し、不一致なら受信しない。なお、全てのＣＰＵ装置１０９とＲＩＯ装置は重複しないユニークなアドレスを持つ。
「送信元アドレス」は送信元を示すアドレスである。つまり、このフレームを送信するＣＰＵ装置１０９またはＲＩＯ装置が、自分のアドレスをここに載せて送信する。
「タイプ」は要求フレーム（ＲＥＱ）と応答フレーム（ＡＣＫ）の区別を記載する。ＣＰＵ装置１０９（回線親局）は要求データフレームを送信し、応答するＲＩＯ（回線子局）は応答フレームで返信する。
「データ」は入力データまたは出力データを載せる箇所である。
「エンドフラグ」はフレームの終了を示す。これもスタートフラグ同様、他の構成要素と一致しない特定のビット列よりなる。
【００３９】
図４（ａ）は、指令装置１３２が主系ＣＰＵユニット１０３から受信するフラグレジスタの内容の例を示す表であり、図４（ｂ）は、指令装置１３２が主系ＣＰＵユニット１０３から受信するフラグレジスタの内容を図示しないＲＡＭに格納する際の一例を示す図である。
指令装置１３２は、図４（ａ）に示すように、ＲＩＯユニット別に、要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５及び応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容が、１系と２系とでそれぞれ読み取られる。
なお、指令装置１３２内部の図示しないＲＡＭには、これらフラグレジスタの内容は、例えば図４（ｂ）に示すように「ＲＩＯユニット番号」フィールド、「要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５又は応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の種別」フィールド、「１系回線又は２系回線の種別」フィールド、「フラグレジスタの内容」フィールドの、四つのフィールドのテーブルで格納される。或は、引数が「ＲＩＯ番号」、「要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５又は応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の区別」及び「１系又は２系の区別」の三つである配列変数の値として格納される。また、「ＲＩＯユニット番号」フィールドは、本来ならＲＩＯユニットのアドレスが格納されるべきだが、説明の便宜上「番号」と読み替えている。
図４（ａ）及び（ｂ）の各フラグレジスタの内容の欄にある「ＯＫ」は、当該フラグレジスタが論理の「真」であることを示す。
【００４０】
《動作》
図５は、主系ＣＰＵユニット１０３の動作のフローチャートである。主系ＣＰＵユニット１０３は各ＲＩＯユニットとの回線の状態を迅速に把握するため、制御対象１０２に特に制御する内容がない場合でも、何も実行しないことを示すダミーの要求データフレームを作成して、各ＲＩＯユニットへ送信する。いわば周知のポーリングである。
処理を開始すると（Ｓ５０１）、ＣＰＵ装置１０９は最初に要求データフレームの送信対象を１番目のＲＩＯユニットに定める（Ｓ５０２）。
これ以降はループ動作である。次に、ＣＰＵ装置１０９は１系及び２系の要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５及び応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の論理を「偽」に初期化すると共に、タイマ２１１をリセットする（Ｓ５０３）。そして、送信対象となるＲＩＯユニットに要求データフレームを送信し（Ｓ５０４）、タイマ２１１を起動する（Ｓ５０５）。
【００４１】
ＣＰＵ装置１０９は、ステップＳ５０５で起動したタイマ２１１を監視して、規定の時間が経過したか否かを確認する（Ｓ５０６）。規定の時間が経過したら（Ｓ５０６のＹＥＳ）、ＣＰＵ装置１０９は、１系回線に属する要求フレーム送信フラグレジスタ２０４、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５及び応答フレーム受信フラグレジスタ２０６と、２系回線に属する要求フレーム送信フラグレジスタ２０８、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０９及び応答フレーム受信フラグレジスタ２１０を読み取り、ＣＰＵ装置１０９内の図示しないＲＡＭに設けられた検出表に、その内容を書き出す（Ｓ５０７）。そして、ＣＰＵ装置１０９は要求データフレームの送信対象を次のＲＩＯユニットに定める（Ｓ５０８）。
次に、ＣＰＵ装置１０９は全てのＲＩＯユニットとの通信を完了したか否かを確認する（Ｓ５０９）。もし、未だ通信を済ませていないＲＩＯユニットが残っているなら（Ｓ５０９のＮＯ）、再びステップＳ５０３に戻って同様の処理を繰り返す。全てのＲＩＯユニットとの通信を完了したのであれば（Ｓ５０９のＹＥＳ）、ＣＰＵ装置１０９は一連の処理を終了する（Ｓ５１０）。
【００４２】
図６は、プラント制御システム１０１の、正常時の通信タイムチャートである。全てのＣＰＵユニット及びＲＩＯユニット、そして回線が健常な状態で、主系ＣＰＵユニット１０３から第一ＲＩＯユニット１０６へ要求データフレームを送信した後、第一ＲＩＯユニット１０６が応答データフレームを送信して主系ＣＰＵユニット１０３に到達する様子を説明する図である。図６中、「ＲＥＱ」は要求データフレームを示し、「ＡＣＫ」は応答データフレームを示す。
［要求データフレームの送信］
ＣＰＵ装置１０９は、同一の内容の要求データフレームを１系回線及び２系回線に同時に送信する（Ｓ６０１）。
ＣＰＵ装置１０９が送信した要求データフレームは、１系回線に属する制御回線ＥＬ１１０を通じて電気光変換装置１１２に到達する（Ｓ６０２）。このとき、フレーム判定部２０２は要求フレーム送信フラグレジスタ２０４を論理の「真」に転換する（フラグを上げる）。
【００４３】
主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２が転送する要求データフレームは、光ケーブルＳ１を通じて第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５に到達する（Ｓ６０３）。
第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１１４に到達すると共に、第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１７にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１１４は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していることを認識し、データに含まれている命令等を解釈し、実行する。この、ＲＩＯ装置１１４が要求データフレーム内のデータを実行した結果、センサ１０４ａから得られる実行結果が、後述する応答フレームとなる。
【００４４】
第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１７が転送する要求データフレームは、光ケーブルＳ２を通じて第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２０に到達する（Ｓ６０４）。
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２０が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１１９に到達すると共に、第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２２にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１１９は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、要求データフレームを読み捨てる。
【００４５】
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２２が転送する要求データフレームは、光ケーブルＳ３を通じて第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２５に到達する（Ｓ６０５）。
第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２５が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１２４に到達すると共に、第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２７にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１２４は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、要求データフレームを読み捨てる。
【００４６】
第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２７が転送する要求データフレームは、光ケーブルＳ４を通じて主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２に到達する（Ｓ６０６）。このとき、フレーム判定部２０２は要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５を論理の「真」に転換する（フラグを上げる）と共に、ＣＰＵ装置１０９への要求データフレームの送信をせずに読み捨てる。
【００４７】
以上、主系ＣＰＵユニット１０３から送信された要求データフレームは、１系回線上を第一ＲＩＯユニット１０６、第二ＲＩＯユニット１０７、そして第三ＲＩＯユニット１０８と順に転送されて、主系ＣＰＵユニット１０３に戻され、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２で破棄される。
【００４８】
一方、ステップＳ６０２の後、第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５は、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２から受信した要求データフレームを、光ケーブルＵ１を通じて従系ＣＰＵユニット１２９の電気光変換装置１３３にも送り出す（Ｓ６０７）。この動作によって、従系ＣＰＵユニット１２９は１系回線上の要求データフレームのスヌープを遂行できる。
【００４９】
ステップＳ６０１の後、ＣＰＵ装置１０９が送信した要求データフレームは、２系回線に属する制御回線ＥＬ１１１を通じて電気光変換装置１１３に到達する（Ｓ６０８）。このとき、フレーム判定部２０２は要求フレーム送信フラグレジスタ２０８を論理の「真」に転換する（フラグを上げる）。
主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３が転送する要求データフレームは、光ケーブルＴ４を通じて第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２８に到達する（Ｓ６０９）。
第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２８が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１２４に到達すると共に、第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２６にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１２４は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、要求データフレームを読み捨てる。
【００５０】
第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２６が転送する要求データフレームは、光ケーブルＴ３を通じて第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３に到達する（Ｓ６１０）。
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１１９に到達すると共に、第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２１にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１１９は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、要求データフレームを読み捨てる。
【００５１】
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２１が転送する要求データフレームは、光ケーブルＴ２を通じて第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１８に到達する（Ｓ６１１）。
第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１８が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１１４に到達すると共に、第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１６にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１１４は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していることを認識し、データに含まれている命令等を解釈し、実行する。この、ＲＩＯ装置１１４が要求データフレーム内のデータを実行した結果、センサ１０４ａから得られる実行結果が、後述する応答フレームとなる。
【００５２】
第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１６が転送する要求データフレームは、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３に到達する（Ｓ６１２）。このとき、フレーム判定部２０２は要求フレーム一巡フラグレジスタ２０９を論理の「真」に転換する（フラグを上げる）と共に、ＣＰＵ装置１０９への要求データフレームの送信をせずに読み捨てる。
以上、主系ＣＰＵユニット１０３から送信された要求データフレームは、２系回線上を第三ＲＩＯユニット１０８、第二ＲＩＯユニット１０７、そして第一ＲＩＯユニット１０６と順に転送されて、主系ＣＰＵユニット１０３に戻され、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３で破棄される。
【００５３】
一方、ステップＳ６１１の後、第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２８は、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３から受信した要求データフレームを、光ケーブルＶ４を通じて従系ＣＰＵユニット１２９の電気光変換装置１３４にも送り出す（Ｓ６１３）。この動作によって、従系ＣＰＵユニット１２９は２系回線上の要求データフレームのスヌープを遂行できる。
【００５４】
［応答データフレームの受信］
先のステップＳ６０３及びＳ６１１にて、二つの要求データフレームを受信した第一ＲＩＯユニット１０６のＲＩＯ装置１１４は、そのうちの一つであるステップＳ６０３において受信した要求データフレームを読み取り、制御を実行する。そして、実行結果をセンサ１０４ａから得ると、これをデータ化して応答データフレームを作成し、１系回線と２系回線に同時に送信する（Ｓ６１４）。
第一ＲＩＯユニット１０６のＲＩＯ装置１１４が送信した応答データフレームは、１系電気回線を通じて電気光変換装置１１７と反射型電気光変換装置１１５に到達する。
【００５５】
第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１７が転送する応答データフレームは、光ケーブルＳ２を通じて第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２２に到達する（Ｓ６１５）。
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２０が転送する応答データフレームは、ＲＩＯ装置１１９に到達すると共に、第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２２に到達する。このとき、ＲＩＯ装置１１９は応答データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、応答データフレームを読み捨てる。
【００５６】
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２２が転送する応答データフレームは、光ケーブルＳ３を通じて第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２５に到達する（Ｓ６１６）。
第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２５が転送する応答データフレームは、ＲＩＯ装置１２４に到達すると共に、第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２７にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１２４は応答データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、応答データフレームを読み捨てる。
【００５７】
第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２７が転送する応答データフレームは、光ケーブルＳ４を通じて主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２に到達する（Ｓ６１７）。すると、フレーム判定部２０２は応答フレーム受信フラグレジスタ２０６を論理の「真」に転換して（フラグを上げる）、応答データフレームをＣＰＵ装置１０９へ送信する（Ｓ６１８）。
以上、第一ＲＩＯユニット１０６から送信された応答データフレームは、１系回線上を第二ＲＩＯユニット１０７、そして第三ＲＩＯユニット１０８と順に転送されて、主系ＣＰＵユニット１０３のＣＰＵ装置１０９に到達する。
【００５８】
一方、ステップＳ６１４の後、第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５は、第一ＲＩＯユニット１０６のＲＩＯ装置１１４から受信した応答データフレームを、従系ＣＰＵユニット１２９の電気光変換装置１３３にも送り出す（Ｓ６１９）。この動作によって、従系ＣＰＵユニット１２９は１系回線上の応答データフレームのスヌープを遂行できる。
【００５９】
ステップＳ６１４の後、第一ＲＩＯユニット１０６のＲＩＯ装置１１４が送信した応答データフレームは、２系電気回線を通じて反射型電気光変換装置１１６と電気光変換装置１１８に到達する。
第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１６が転送する応答データフレームは、光ケーブルＴ１を通じて主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３に到達する（Ｓ６２０）。すると、フレーム判定部２０７は応答フレーム受信フラグレジスタ２１０を論理の「真」に転換して（フラグを上げる）、応答データフレームをＣＰＵ装置１０９へ送信する（Ｓ６２１）。
【００６０】
一方、ステップＳ６１４の後、第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１８が転送する応答データフレームは、光ケーブルＶ２を通じて第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２１に到達する（Ｓ６２２）。
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２１が転送する応答データフレームは、ＲＩＯ装置１１９に到達すると共に、第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１１９は応答データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、応答データフレームを読み捨てる。
【００６１】
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３が転送する応答データフレームは、光ケーブルＶ３を通じて第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２６に到達する（Ｓ６２３）。
第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２６が転送する応答データフレームは、ＲＩＯ装置１２４に到達すると共に、第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２８にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１２４は応答データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、応答データフレームを読み捨てる。
【００６２】
第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２８が転送する応答データフレームは、光ケーブルＶ４を通じて従系ＣＰＵユニット１２９の電気光変換装置１３４に到達する（Ｓ６２４）。
以上の動作によって、従系ＣＰＵユニット１２９は２系回線上の応答データフレームのスヌープを遂行できる。
【００６３】
図７は、プラント制御システム１０１の、回線故障が発生した時、すなわち異常時の通信タイムチャートである。回線故障はあらゆる箇所で発生し得るが、図７では一例として、第一ＲＩＯユニット１０６と第二ＲＩＯユニット１０７との間に接続されている光ケーブルＳ２、光ケーブルＴ２、光ケーブルＵ２及び光ケーブルＶ２の、四本の光ケーブルが全て断線してしまった場合を想定して、要求データフレーム及び応答データフレームがどのような経路で転送されるのかを説明する。
【００６４】
［要求データフレームの送信］
ＣＰＵ装置１０９は、同一の内容の要求データフレームを１系回線及び２系回線に同時に送信する（Ｓ７０１）。
ＣＰＵ装置１０９が送信した要求データフレームは、１系回線に属する制御回線ＥＬ１１０を通じて電気光変換装置１１２に到達する（Ｓ７０２）。このとき、フレーム判定部２０２は要求フレーム送信フラグレジスタ２０４を論理の「真」に転換する（フラグを上げる）。
【００６５】
主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２が転送する要求データフレームは、光ケーブルＳ１を通じて第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５に到達する（Ｓ７０３）。
第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１１４に到達すると共に、第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１７にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１１４は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していることを認識し、データに含まれている命令等を解釈し、実行する。この、ＲＩＯ装置１１４が要求データフレーム内のデータを実行した結果、センサ１０４ａから得られる実行結果が、後述する応答フレームとなる。
【００６６】
第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１７が転送しようとする要求データフレームは、光ケーブルが断線しているため、ＲＩＯ装置１１９には到達しない。したがって、図６のステップＳ６０４のような動作は発生しない（Ｓ７０４）。これ以降も同様に、図６のステップＳ６０５のような動作（Ｓ７０５）も、ステップＳ６０６のような動作（Ｓ７０６）も発生しないので、要求データフレームは主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２には到達しない。したがって、フレーム判定部２０２はタイマ２１１が計測する規定時間内に、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５を論理の「真」に転換しない（フラグは下がったまま）。
【００６７】
以上、主系ＣＰＵユニット１０３から送信された要求データフレームは、１系回線上を第一ＲＩＯユニット１０６へ転送されるものの、第一ＲＩＯユニット１０６と第二ＲＩＯユニット１０７との間の回線故障によって、第二ＲＩＯユニット１０７と第三ＲＩＯユニット１０８とを経由して、主系ＣＰＵユニット１０３に戻ることができない。ＣＰＵ装置１０９は、この回線異常が、規定時間内に要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５が上がらなかったことによって知ることとなる。
【００６８】
一方、ステップＳ７０２の後、第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５は、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２から受信した要求データフレームを、光ケーブルＵ１を通じて従系ＣＰＵユニット１２９の電気光変換装置１３３にも送り出す（Ｓ７０７）。この動作によって、従系ＣＰＵユニット１２９は１系回線上の要求データフレームのスヌープを遂行できる。つまり、図７で想定した回線故障はスヌープ動作自体には影響を及ぼさない。
【００６９】
ステップＳ７０１の後、ＣＰＵ装置１０９が送信した要求データフレームは、２系回線に属する制御回線ＥＬ１１１を通じて電気光変換装置１１３に到達する（Ｓ７０８）。このとき、フレーム判定部２０７は要求フレーム送信フラグレジスタ２０８を論理の「真」に転換する（フラグを上げる）。
【００７０】
主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３が転送する要求データフレームは、光ケーブルＴ４を通じて第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２８に到達する（Ｓ７０９）。
第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２８が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１２４に到達すると共に、第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２６にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１２４は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、要求データフレームを読み捨てる。
【００７１】
第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２６が転送する要求データフレームは、光ケーブルＴ３を通じて第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３に到達する（Ｓ７１０）。
第二ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置１２３が転送する要求データフレームは、ＲＩＯ装置１１９に到達すると共に、第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２１にも到達する。このとき、ＲＩＯ装置１１９は要求データフレームの送信先アドレスが自らのアドレスと一致していないことを認識し、要求データフレームを読み捨てる。
【００７２】
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２１が転送しようとする要求データフレームは、光ケーブルＴ２が断線しているため、第一ＲＩＯユニット１０６には到達しない。したがって、図６のステップＳ６１１のような動作は発生しない（Ｓ７１１）。これ以降も同様に、図６のステップＳ６１２のような動作（Ｓ７１２）も発生しないので、要求データフレームは主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３には到達しない。したがって、フレーム判定部２０７はタイマ２１１が計測する規定時間内に、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０９を論理の「真」に転換しない（フラグは下がったまま）。
【００７３】
以上、主系ＣＰＵユニット１０３から送信された要求データフレームは、２系回線上を第三ＲＩＯユニット１０８を経由して第二ＲＩＯユニット１０７へ転送されるものの、第二ＲＩＯユニット１０７と第一ＲＩＯユニット１０６との間の光ケーブルＴ２の回線故障によって、第一ＲＩＯユニット１０６に到達することができない。ＣＰＵ装置１０９は、この回線異常が、規定時間内に要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５が上がらなかったことによって知ることとなる。
【００７４】
一方、ステップＳ７１１の後、第三ＲＩＯユニット１０８の反射型電気光変換装置１２８は、主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３から受信した要求データフレームを、光ケーブルＶ４を通じて従系ＣＰＵユニット１２９の電気光変換装置１３４にも送り出す（Ｓ７１３）。この動作によって、従系ＣＰＵユニット１２９は２系回線上の要求データフレームのスヌープを遂行できる。
つまり、図７で想定した回線故障はスヌープ動作自体には影響を及ぼさない。
【００７５】
この回線故障では、１系回線では送信先である第一ＲＩＯユニット１０６に要求データフレームを送信することはできたが、２系回線では第一ＲＩＯユニット１０６に要求データフレームを送信することはできなかった。リング状ネットワークを二重化して、それぞれのフレーム伝送方向を逆にすることで、本実施形態のプラント制御システム１０１は回線故障が発生しても制御動作に支障を来たさずに稼動し続けることができる。そして、その故障の結果が要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５に反映される。
【００７６】
［応答データフレームの受信］
先のステップＳ７０３にて、要求データフレームを受信した第一ＲＩＯユニット１０６のＲＩＯ装置１１４は、ステップＳ７０３において受信した要求データフレームを読み取り、制御を実行する。そして、実行結果をセンサ１０４ａから得ると、これをデータ化して応答データフレームを作成し、１系回線と２系回線に同時に送信する（Ｓ７１４）。
【００７７】
第一ＲＩＯユニット１０６のＲＩＯ装置１１４が送信した応答データフレームは、１系電気回線を通じて電気光変換装置１１７と反射型電気光変換装置１１５に到達する。
第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１７が転送しようとする応答データフレームは、光ケーブルＳ２が断線しているため、第二ＲＩＯユニット１０７には到達しない。したがって、図６のステップＳ６１５のような動作は発生しない（Ｓ７０４）。これ以降も同様に、図６のステップＳ６１６のような動作（Ｓ７１６）も、ステップＳ６１７のような動作（Ｓ７１７）も、ステップＳ６１８のような動作（Ｓ７１７）も発生しないので、応答データフレームは主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２には到達しない。したがって、フレーム判定部２０２はタイマ２１１が計測する規定時間内に、応答フレーム受信フラグレジスタ２０６を論理の「真」に転換しない（フラグは下がったまま）。
【００７８】
以上、第一ＲＩＯユニット１０６から送信された応答データフレームは、１系回線上では第一ＲＩＯユニット１０６と第二ＲＩＯユニット１０７との間の回線故障によって、第二ＲＩＯユニット１０７と第三ＲＩＯユニット１０８とを経由して、主系ＣＰＵユニット１０３に到達することができない。ＣＰＵ装置１０９は、この回線異常が、規定時間内に応答フレーム受信フラグレジスタ２０６が上がらなかったことによって知ることとなる。
【００７９】
一方、ステップＳ７１４の後、第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５は、第一ＲＩＯユニット１０６のＲＩＯ装置１１４から受信した応答データフレームを、従系ＣＰＵユニット１２９の電気光変換装置１３３にも送り出す（Ｓ７１９）。この動作によって、従系ＣＰＵユニット１２９は１系回線上の応答データフレームのスヌープを遂行できる。つまり、図７で想定した回線故障はスヌープ動作自体には影響を及ぼさない。
【００８０】
ステップＳ７１４の後、第一ＲＩＯユニット１０６のＲＩＯ装置１１４が送信した応答データフレームは、２系電気回線を通じて反射型電気光変換装置１１６と電気光変換装置１１８に到達する。
第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１６が転送する応答データフレームは、光ケーブルＴ１を通じて主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１３に到達する（Ｓ７２０）。すると、フレーム判定部２０７は応答フレーム受信フラグレジスタ２１０を論理の「真」に転換して（フラグを上げる）、応答データフレームをＣＰＵ装置１０９へ送信する（Ｓ７２１）。
【００８１】
一方、ステップＳ７１４の後、第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置１１８が転送しようとする応答データフレームは、光ケーブルＶ２が断線しているため、ＲＩＯ装置１１９には到達しない。したがって、図６のステップＳ６２２のような動作は発生しない（Ｓ７２２）。これ以降も同様に、図６のステップＳ６２３のような動作（Ｓ７２３）も、ステップＳ６２４のような動作（Ｓ７２４）も発生しないので、応答データフレームは従系ＣＰＵユニット１２９の電気光変換装置１３４には到達しない。
以上の動作によって、従系ＣＰＵユニット１２９は２系回線上の応答データフレームのスヌープを遂行できない。
【００８２】
この回線故障では、１系回線では送信先である第一ＲＩＯユニット１０６に応答データフレームを送信することはできなかったものの、２系回線では主系ＣＰＵユニット１０３に応答データフレームを送信することはできた。また、従系ＣＰＵユニット１２９によるスヌープは、１系回線ではスヌープを遂行できたが、２系回線ではスヌープが遂行できなかった。リング状ネットワークを二重化して、それぞれのフレーム伝送方向を逆にすることで、本実施形態のプラント制御システム１０１は回線故障が発生しても制御動作に支障を来たさずに稼動し続けることができる。そして、その故障の結果が応答フレーム受信フラグレジスタ２０６に反映される。
【００８３】
《故障判断》
以上に説明したように、主系ＣＰＵユニット１０３は図５のフローチャートに従ってポーリング動作を行うと、その結果が図２の六つのフラグレジスタに反映される。指令装置１３２は主系ＣＰＵユニット１０３（或は、主系ＣＰＵユニット１０３が故障していたら従系ＣＰＵユニット１２９）から指令通信路１３１を通じて、図４（ａ）に示したようなフラグレジスタの内容を受け取ると、図４（ｂ）に示したような形式で図示しないＲＡＭ内に保持し、回線故障の有無とその故障箇所の特定或は推定を行う。
【００８４】
これより、フラグレジスタの内容で、具体的に故障箇所の特定或は推定を行う方法を示す。
図８は、１系回線に属するフラグレジスタの内容と、回線異常の発生した箇所との関係を示す図である。図１の１系回線に属する光ケーブルＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４の、いずれか一本が断線した場合に、各フラグレジスタがどのような内容になるのかを示す。
先ず、いずれの光ケーブルも断線すれば、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５は必ずタイムアウトになるので、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５の内容は論理の「偽」のままである。図８では説明を判り易くするため、この現象を「１系回線のタイムアウト」という意味の「１系Ｔ．Ｏ．」という略称に置換している。
【００８５】
主系ＣＰＵユニット１０３と第一ＲＩＯユニット１０６とを結ぶ光ケーブルＳ１が断線した場合、第一ＲＩＯユニット１０６乃至第三ＲＩＯユニット１０８を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達する回線経路に故障は存在しないので、いずれの応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の結果も「ＯＫ」（論理の「真」）となる。
【００８６】
第一ＲＩＯユニット１０６と第二ＲＩＯユニット１０７とを結ぶ光ケーブルＳ２が断線した場合、第一ＲＩＯユニット１０６から送信される応答データフレームは光ケーブルＳ２の断線で到達できないものの、第二ＲＩＯユニット１０７及び第三ＲＩＯユニット１０８を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達する回線経路に故障は存在しないので、第一ＲＩＯユニット１０６の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の結果のみ「１系Ｔ．Ｏ．」となる。
【００８７】
第二ＲＩＯユニット１０７と第三ＲＩＯユニット１０８とを結ぶ光ケーブルＳ３が断線した場合、第一ＲＩＯユニット１０６及び第二ＲＩＯユニット１０７から送信される応答データフレームは光ケーブルＳ３の断線で到達できないものの、第三ＲＩＯユニット１０８を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達する回線経路に故障は存在しないので、第一ＲＩＯユニット１０６及び第二ＲＩＯユニット１０７の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の結果が「１系Ｔ．Ｏ．」となる。
【００８８】
第三ＲＩＯユニット１０８と主系ＣＰＵユニット１０３とを結ぶ光ケーブルＳ４が断線した場合、第一ＲＩＯユニット１０６、第二ＲＩＯユニット１０７及び第三ＲＩＯユニット１０８から送信される応答データフレームは全て光ケーブルＳ４の断線で到達できなくなるので、第一ＲＩＯユニット１０６、第二ＲＩＯユニット１０７及び第三ＲＩＯユニット１０８の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の結果が「１系Ｔ．Ｏ．」となる。
【００８９】
図９は、２系回線に属するフラグレジスタの内容と、回線異常の発生した箇所との関係を示す図である。図１の２系回線に属する光ケーブルＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４の、いずれか一本が断線した場合に、各フラグレジスタがどのような内容になるのかを示す。
先ず、いずれの光ケーブルも断線すれば、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５は必ずタイムアウトになるので、要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５の内容は論理の「偽」のままである。図９では説明を判り易くするため、この現象を「２系回線のタイムアウト」という意味の「２系Ｔ．Ｏ．」という略称に置換している。
【００９０】
主系ＣＰＵユニット１０３と第一ＲＩＯユニット１０６とを結ぶ光ケーブルＴ１が断線した場合、第三ＲＩＯユニット１０８、第二ＲＩＯユニット１０７及び第一ＲＩＯユニット１０６、から送信される応答データフレームは全て光ケーブルＴ１の断線で到達できなくなるので、第一ＲＩＯユニット１０６、第二ＲＩＯユニット１０７及び第三ＲＩＯユニット１０８の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の結果が「１系Ｔ．Ｏ．」となる。
【００９１】
第一ＲＩＯユニット１０６と第二ＲＩＯユニット１０７とを結ぶ光ケーブルＴ２が断線した場合、第三ＲＩＯユニット１０８及び第二ＲＩＯユニット１０７から送信される応答データフレームは光ケーブルＴ３の断線で到達できないものの、第一ＲＩＯユニット１０６を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達する回線経路に故障は存在しないので、第二ＲＩＯユニット１０７及び第三ＲＩＯユニット１０８の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の結果が「２系Ｔ．Ｏ．」となる。
【００９２】
第二ＲＩＯユニット１０７と第三ＲＩＯユニット１０８とを結ぶ光ケーブルＴ３が断線した場合、第三ＲＩＯユニット１０８から送信される応答データフレームは光ケーブルＴ２の断線で到達できないものの、第二ＲＩＯユニット１０７及び第一ＲＩＯユニット１０６を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達する回線経路に故障は存在しないので、第三ＲＩＯユニット１０８の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の結果のみ「２系Ｔ．Ｏ．」となる。
【００９３】
第三ＲＩＯユニット１０８と主系ＣＰＵユニット１０３とを結ぶ光ケーブルＴ４が断線した場合、第三ＲＩＯユニット１０８乃至第一ＲＩＯユニット１０６を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達する回線経路に故障は存在しないので、いずれの応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の結果も「ＯＫ」（論理の「真」）となる。
【００９４】
次に、図８と図９の内容を踏まえた上で、二本の光ケーブルが断線した場合を想定して、異常箇所を特定或は推定する手順を説明する。
図１０は、１系回線及び２系回線に属するフラグレジスタの内容と、回線異常の発生した箇所との関係を示す図である。
【００９５】
主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２と第一ＲＩＯユニット１０６の反射型電気光変換装置１１５との間に接続されている光ケーブルが断線した場合、光ケーブルＳ１と光ケーブルＴ１が断線することとなる。この場合、図８と図９の関係から、異常箇所はそれぞれ光ケーブルＳ１と光ケーブルＴ１であるものと、極めて高い確度で推定できる。
【００９６】
第一ＲＩＯユニット１０６の電気光変換装置と第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３とに接続されている光ケーブルが断線した場合、光ケーブルＳ２と光ケーブルＴ２が断線することとなる。この場合、図８と図９の関係から、異常箇所はそれぞれ光ケーブルＳ２と光ケーブルＴ２であるものと、極めて高い確度で推定できる。
【００９７】
第二ＲＩＯユニット１０７の電気光変換装置１２３と第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置とに接続されている光ケーブルが断線した場合、光ケーブルＳ３と光ケーブルＴ３が断線することとなる。この場合、図８と図９の関係から、異常箇所はそれぞれ光ケーブルＳ３と光ケーブルＴ３であるものと、極めて高い確度で推定できる。
【００９８】
第三ＲＩＯユニット１０８の電気光変換装置と主系ＣＰＵユニット１０３の電気光変換装置１１２とに接続されている光ケーブルが断線した場合、
光ケーブルＳ４と光ケーブルＴ４が断線することとなる。この場合、図８と図９の関係から、異常箇所はそれぞれ光ケーブルＳ４と光ケーブルＴ４であるものと、極めて高い確度で推定できる。
【００９９】
主系ＣＰＵユニット１０３から第一ＲＩＯユニット１０６及び第三ＲＩＯユニット１０８に接続されている光ケーブルが断線した場合、光ケーブルＳ１と光ケーブルＳ４が断線することとなる。この場合、１系回線は完全に主系ＣＰＵユニット１０３から切り離されてしまうので、全ての応答フレーム受信フラグレジスタが「１系Ｔ．Ｏ．」となり、結果として図８の光ケーブルＳ４が断線した時の結果になってしまうものの、２系回線には障害が存在しないので、２系回線の方は全て「異常なし」という判断結果になる。この場合、推定故障箇所である光ケーブルＳ４を復旧させると、今度は光ケーブルＳ１のみの異常状態となる。そして、改めて光ケーブルＳ１も復旧させる必要が判明する。
【０１００】
同様に、従系ＣＰＵユニット１２９から第一ＲＩＯユニット１０６及び第三ＲＩＯユニット１０８に接続されている光ケーブルが断線した場合、光ケーブルＴ１と光ケーブルＴ４が断線することとなる。この場合、２系回線は完全に主系ＣＰＵユニット１０３から切り離されてしまうので、全てのフラグレジスタが「２系Ｔ．Ｏ．」となり、結果として図９の光ケーブルＴ１が断線した時の結果になってしまうものの、１系回線には障害が存在しないので、１系回線の方は全て「異常なし」という判断結果になる。この場合、推定故障箇所である光ケーブルＴ１を復旧させると、今度は光ケーブルＴ４のみの異常状態となる。そして、改めて光ケーブルＴ４も復旧させる必要が判明する。
【０１０１】
次に、回線ではなく、ＲＩＯユニット自体が電源断等で故障した場合を想定して、異常箇所を特定或は推定する手順を説明する。
図１１は、１系回線及び２系回線に属するフラグレジスタの内容と、異常の発生した箇所との関係を示す図である。
第一ＲＩＯユニット１０６が電源断等で機能不全に陥った場合、主系ＣＰＵユニット１０３は１系回線及び２系回線共に、第一ＲＩＯユニット１０６との通信は全くできない。したがって、第一ＲＩＯユニット１０６の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容は、１系回線及び２系回線とも「１系Ｔ．Ｏ．」及び「２系Ｔ．Ｏ．」となる。その一方で、第二ＲＩＯユニット１０７と第三ＲＩＯユニット１０８が発する応答データフレームは、２系回線を通じては主系ＣＰＵユニット１０３に到達できないものの、１系回線を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達できる。したがって、第二ＲＩＯユニット１０７及び第三ＲＩＯユニット１０８の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容は、１系回線は「ＯＫ」であり、２系回線は「２系Ｔ．Ｏ．」となる。
以上のような場合、推定故障箇所は図８及び図９から「光ケーブルＳ２」と「光ケーブルＴ１」となるが、このような組み合わせでほぼ同時に断線に起因する回線故障が発生することは可能性として低いので、光ケーブルＳ２と光ケーブルＴ１に挟まれたもの、すなわち第一ＲＩＯユニット１０６の故障を疑うこととなる。
【０１０２】
第二ＲＩＯユニット１０７が電源断等で機能不全に陥った場合、主系ＣＰＵユニット１０３は１系回線及び２系回線共に、第二ＲＩＯユニット１０７との通信は全くできない。したがって、第二ＲＩＯユニット１０７の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容は、１系回線及び２系回線とも「１系Ｔ．Ｏ．」及び「２系Ｔ．Ｏ．」となる。その一方で、第三ＲＩＯユニット１０８が発する応答データフレームは、２系回線を通じては主系ＣＰＵユニット１０３に到達できないものの、１系回線を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達できる。同様に、第一ＲＩＯユニット１０６が発する応答データフレームは、１系回線を通じては主系ＣＰＵユニット１０３に到達できないものの、２系回線を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達できる。したがって、第一ＲＩＯユニット１０６の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容は、１系回線は「１系Ｔ．Ｏ．」であり、２系回線は「ＯＫ」となる。そして、第三ＲＩＯユニット１０８の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容は、１系回線は「ＯＫ」であり、２系回線は「２系Ｔ．Ｏ．」となる。
以上のような場合、推定故障箇所は図８及び図９から「光ケーブルＳ３」と「光ケーブルＴ２」となるが、このような組み合わせでほぼ同時に断線に起因する回線故障が発生することは可能性として低いので、光ケーブルＳ３と光ケーブルＴ２に挟まれたもの、すなわち第二ＲＩＯユニット１０７の故障を疑うこととなる。
【０１０３】
第三ＲＩＯユニット１０８が電源断等で機能不全に陥った場合、主系ＣＰＵユニット１０３は１系回線及び２系回線共に、第三ＲＩＯユニット１０８との通信は全くできない。したがって、第三ＲＩＯユニット１０８の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容は、１系回線及び２系回線とも「１系Ｔ．Ｏ．」及び「２系Ｔ．Ｏ．」となる。その一方で、第一ＲＩＯユニット１０６と第二ＲＩＯユニット１０７が発する応答データフレームは、１系回線を通じては主系ＣＰＵユニット１０３に到達できないものの、２系回線を通じて主系ＣＰＵユニット１０３に到達できる。したがって、第一ＲＩＯユニット１０６及び第二ＲＩＯユニット１０７の応答フレーム受信フラグレジスタ２０６の内容は、１系回線は「１系Ｔ．Ｏ．」であり、２系回線は「ＯＫ」となる。
以上のような場合、推定故障箇所は図８及び図９から「光ケーブルＳ４」と「光ケーブルＴ３」となるが、このような組み合わせでほぼ同時に断線に起因する回線故障が発生することは可能性として低いので、光ケーブルＳ４と光ケーブルＴ３に挟まれたもの、すなわち第三ＲＩＯユニット１０８の故障を疑うこととなる。
【０１０４】
指令装置１３２は、図８、図９、図１０及び図１１のリストを内包し、故障の有無、故障が発生したと推定する箇所を使用者に提示する。
【０１０５】
上述の実施形態は、以下のような種々の変更が可能である。
（１）三つのフラグレジスタに代えて、カウンタを用いることができる。
要求フレーム送信フラグレジスタ２０４は、制御回線ＥＬ１１０の健常性を確認するフラグレジスタである。要求フレーム一巡フラグレジスタ２０５は、１系回線全体の健常性を確認するフラグレジスタである。応答フレーム受信フラグレジスタ２０６は、１系回線上の部分的な健常性を確認するフラグレジスタである。
以上の内容から、三つのフラグレジスタに代えて、カウンタの値が「０」なら制御回線ＥＬ１１０の異常、カウンタの値が「１」なら１系回線全体の異常、カウンタの値が「２」なら１系回線の部分的な異常、カウンタの値が「３」なら１系回線の正常、として、カウンタを利用することができる。
【０１０６】
本実施形態ではプラント制御システムを開示した。
プラント制御システムは、主系ＣＰＵユニットと各ＲＩＯユニットとの間に、データフレームの転送方向が互いに逆になる１系回線のループと２系回線のループを形成した。更に、主系ＣＰＵユニットに接続されるＲＩＯユニットには反射型電気光変換装置を用いて、従系ＣＰＵユニットも接続される構成とした。この、従系ＣＰＵユニットと各ＲＩＯユニットとの間に形成される１系回線のループと２系回線のループは、主系ＣＰＵユニットと各ＲＩＯユニットとの間のループとは逆方向になっている。このようにプラント制御システムのネットワークを形成することで、一箇所に集中して発生する回線故障に対し、高い耐障害性を有するので、強力な可用性を提供できる。
また、データフレームが規定時間内に到達したか否かを検証するフラグレジスタとタイマをＣＰＵユニット内に設けることで、故障箇所の特定又は推定を確実に遂行できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０１…プラント制御システム、１０２…制御対象、１０３…主系ＣＰＵユニット、１０４ａ…センサ、１０５ａ…操作子、１０６…第一ＲＩＯユニット、１０７…第二ＲＩＯユニット、１０８…第三ＲＩＯユニット、１０９…ＣＰＵ装置、１１２…電気光変換装置、１１３…電気光変換装置、１１４…ＲＩＯ装置、１１５…反射型電気光変換装置、１１６…反射型電気光変換装置、１１７…電気光変換装置、１１８…電気光変換装置、１１９…ＲＩＯ装置、１２０…電気光変換装置、１２１…電気光変換装置、１２２…電気光変換装置、１２３…電気光変換装置、１２４…ＲＩＯ装置、１２５…電気光変換装置、１２６…電気光変換装置、１２７…電気光変換装置、１２７…反射型電気光変換装置、１２８…反射型電気光変換装置、１２９…従系ＣＰＵユニット、１３１…指令通信路、１３２…指令装置、１３３…電気光変換装置、１３４…電気光変換装置、２０２…フレーム判定部、２０３…バス、２０４…要求フレーム送信フラグレジスタ、２０５…要求フレーム一巡フラグレジスタ、２０６…応答フレーム受信フラグレジスタ、２０７…フレーム判定部、２０８…要求フレーム送信フラグレジスタ、２０９…要求フレーム一巡フラグレジスタ、２１０…応答フレーム受信フラグレジスタ、２１１…タイマ、ＥＬ１１０…制御回線、ＥＬ１１１…制御回線、Ｓ１…光ケーブル、Ｓ２…光ケーブル、Ｓ３…光ケーブル、Ｓ４…光ケーブル、Ｔ１…光ケーブル、Ｔ２…光ケーブル、Ｔ３…光ケーブル、Ｔ４…光ケーブル、Ｕ１…光ケーブル、Ｕ２…光ケーブル、Ｕ３…光ケーブル、Ｖ１…光ケーブル、Ｖ２…光ケーブル、Ｖ３…光ケーブル、Ｖ４…光ケーブル
【図１】
2011113415.tif 000003
【図２】
2011113415.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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