(57)【要約】【課題】複数の伝送速度を選択可能なネットワークの伝送経路割付作業における作業時間及び作業ミスを低減できる伝送経路設計支援装置を提供することを目的とする。【解決手段】伝送経路設計支援装置１０は、伝送信号毎に伝送速度を選択可能な複数のネットワークとネットワーク間を接続する中継機器とを含むネットワーク構成に関する。候補経路検索部１４は、ネットワーク構成情報および検索条件に基づいて、信号出力元の機器から信号入力先の機器までの伝送経路群を検索する。最適経路算出部１５は、伝送経路群から、目標伝送時間以内、かつ、選択されたネットワークの伝送速度が最も遅い伝送経路を算出する。【選択図】図６
2019016980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送信号毎に伝送速度を選択可能な複数のネットワークとネットワーク間を接続する中継機器とを含むネットワーク構成に関する伝送経路設計支援装置であって、
前記複数のネットワークのそれぞれについて接続先機器および選択可能な複数の伝送速度が定められ、前記中継機器のそれぞれについて接続先ネットワークおよび伝送速度が定められたネットワーク構成情報を記憶するネットワーク構成情報記憶部と、
伝送信号毎に、前記複数のネットワークのうち１のネットワークに接続された信号出力元の機器と、他のネットワークに接続された信号入力先の機器と、目標伝送時間とを含む検索条件を記憶する検索条件記憶部と、
前記ネットワーク構成情報および前記検索条件に基づいて、前記信号出力元の機器から前記信号入力先の機器までの伝送経路群を検索する候補経路検索部と、
前記伝送経路群から、前記目標伝送時間以内、かつ、選択されたネットワークの伝送速度が最も遅い伝送経路を算出する最適経路算出部と、
を備えることを特徴とする伝送経路設計支援装置。
【請求項２】
前記複数のネットワークのそれぞれは、伝送信号を記憶するメモリを有する複数のノードを有し、ノード間でメモリを同期することで仮想的に同一メモリ空間を共有するコモンメモリを備えるネットワークであり、伝送信号毎に異なる同期速度を選択できること、
を特徴とする請求項１記載の伝送経路設計支援装置。
【請求項３】
前記検索条件は、信号を中継する前記中継機器の指定をさらに含み、
前記伝送経路群は、前記信号出力元の機器から前記信号入力先の機器までに前記中継機器を介する経路であること、
を特徴とする請求項１又は２記載の伝送経路設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、伝送経路設計支援装置に関する。特に、伝送信号毎に伝送速度を選択可能な複数のネットワークとネットワーク間を接続する中継機器とを含むネットワーク構成における伝送経路設計支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設プラントの制御機器について、新規格の制御機器に一括で更新することを一括更新と呼び、既設設備の一部のみを更新することを分割更新と呼ぶ。分割更新では、既設の制御用ネットワークと更新後規格の制御用ネットワークとが混在し、その両者に使用される信号が存在する。異なる制御用ネットワーク間を接続する中継機器はゲートウェイ（ＧＷ）と呼ばれる。鉄鋼プラントでは、ゲートウェイは主に既設の制御用ネットワークと新設の制御用ネットワークとを接続し、制御用プログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ）や入出力ＩＯ局（以下、ＩＯ）間の入出力信号の転写を行っている。このように新旧ネットワーク同士を接続するゲートウェイを活用することで、既設プラント資産を活用、残留したまま、更新作業をスムーズに行うことができる。
【０００３】
新旧ネットワーク双方で使用される信号については、信号出力元の機器（出力機器）から信号入力先の機器（入力機器）に到達させる必要があるため、出力機器と入力機器の間の新旧ネットワークおよび信号を中継するゲートウェイを通るように伝送経路が設計される。従来の伝送経路設計では、設計者が、各信号の要求仕様に応じて各ネットワークや各中継機器の伝送遅延を考慮して信号の伝送時間を計算し、要求される目標伝送時間に適合する伝送経路を都度設計している。
【０００４】
特許文献１には、地図上の経路計算を自動化する手法として、交通信号を考慮して地図情報から最短時間で目的地に到着できる経路を選択する車載用ナビゲーションシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３１５２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したようなプラント制御用ネットワークでは、複数の定周期速度（高速、中速、低速）で入出力信号の送受信処理が可能であり、各速度に割付可能な信号数には制限がある。そのため、従来の伝送経路設計では、設計者が都度手作業で、ネットワークの伝送速度を選定し、出力機器から入力機器までの伝送経路を抽出し、信号の伝送時間を計算し、目標伝送時間を満たしうる伝送経路を信号毎に探していた。ネットワークや中継機器の増加、ネットワーク数の増加に伴う速度選定の組み合わせの増加、信号数の増加により伝送経路設計は複雑化する。その結果、設計に膨大な作業時間が必要になり、ヒューマンエラーによる設計ミスの発生の原因にもなっていた。
【０００７】
また、ネットワークの速度毎に割付可能な信号数は決められているため、特許文献１の手法で、安易に最短時間の伝送経路を選択すれば、高速な伝送経路から割り付けられた結果、信号割付全体として目標伝送時間を満たしうる信号数が少なくなり、要求される信号のすべてを割り付けることができない。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複数の伝送速度を選択可能なネットワークの伝送経路割付作業における作業時間及び作業ミスを低減できる伝送経路設計支援装置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】
【０００９】
本発明の実施形態に係る伝送経路設計支援装置は、上記の目的を達成するため次のように構成される。
【００１０】
伝送経路設計支援装置は、伝送信号毎に伝送速度を選択可能な複数のネットワークとネットワーク間を接続する中継機器とを含むネットワーク構成に関する。伝送経路設計支援装置は、ネットワーク構成情報記憶部、検索条件記憶部、候補経路検索部、最適経路算出部を備える。
ネットワーク構成情報記憶部は、複数のネットワークのそれぞれについて接続先機器および選択可能な複数の伝送速度が定められ、中継機器のそれぞれについて接続先ネットワークおよび伝送速度が定められたネットワーク構成情報を記憶する。
検索条件記憶部は、伝送信号毎に、複数のネットワークのうち１のネットワークに接続された信号出力元の機器と、他のネットワークに接続された信号入力先の機器と、目標伝送時間とを含む検索条件を記憶する。
候補経路検索部は、ネットワーク構成情報および検索条件に基づいて、信号出力元の機器から信号入力先の機器までの伝送経路群を検索する。
最適経路算出部は、伝送経路群から、目標伝送時間以内、かつ、選択されたネットワークの伝送速度が最も遅い伝送経路を算出する。
【００１１】
これによれば、要求される目標伝送時間以内かつ目標伝送時間に最も近い伝送経路を算出して最適経路とすることができる。ネットワークの伝送速度が遅いものから優先して採用されるため、多くの信号が目標伝送時間以内に伝送できるように伝送経路を割り付けることができる。
【００１２】
好ましくは、複数のネットワークのそれぞれは、伝送信号を記憶するメモリを有する複数のノードを有し、ノード間でメモリを同期することで仮想的に同一メモリ空間を共有するコモンメモリを備えるネットワークであり、伝送信号毎に異なる同期速度を選択できる。
【００１３】
好ましくは、上述の検索条件は、信号を中継する中継機器の指定をさらに含む。上述の伝送経路群は、信号出力元の機器から信号入力先の機器までに中継機器を介する経路である。
【発明の効果】
【００１４】
本実施形態に係る伝送経路設計支援装置によれば、複数の伝送速度を選択可能なネットワークの伝送経路割付作業における作業時間及び作業ミスを低減できる。さらには伝送経路の割付や要求を満たす経路であるか否かの正否判定の自動化が可能となり、伝送経路の自動割付など設計業務の効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るネットワーク構成例を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る伝送経路設計支援装置の機能ブロック図である。
【図３】ネットワーク構成情報の一例について説明するための図である。
【図４】検索条件の一例について説明するための図である。
【図５】最適経路の画面表示例について説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る伝送経路設計支援装置が実行する処理ルーチンのフローチャートである。
【図７】ネットワーク構成の変形例を示す図である。
【図８】伝送経路設計支援装置が有する処理回路のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
実施の形態１．
（ネットワーク構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るネットワーク構成例を説明するための図である。図１において、第１ネットワーク１および第２ネットワーク２は既設のネットワークであり、第３ネットワーク３は新設のネットワークである。各ネットワークは、プラントを構成する制御機器間の入出力信号を伝送するための制御用伝送ネットワークである。
【００１８】
第１ＰＬＣ４は、第１ネットワーク１に接続した既設の制御装置である。第２ＰＬＣ５は、第２ネットワーク２に接続した既設の制御装置であると共に、第２ネットワーク２と第３ネットワーク３とを接続するゲートウェイとしての機能も有する。第３ＰＬＣ６は、既設設備の一部を新設のネットワークに分割更新した制御装置であり、第３ネットワーク３に接続している。
【００１９】
ゲートウェイ（以下、ＧＷ）は、異なる種類のネットワーク間で信号を転写する。第１ＧＷ７は、第１ネットワーク１と第２ネットワーク２との間で入出力信号を転写する。第２ＧＷ８は、第１ネットワーク１と第３ネットワーク３との間で入出力信号を転写する。ＩＯ９は、第２ネットワーク２に接続した既設の入出力ＩＯ局である。
【００２０】
なお、図１に示すネットワーク構成は一例であって、伝送信号毎に伝送速度を選択可能な複数のネットワークを備え、ネットワーク間が少なくとも１つの中継機器（ＧＷやＰＬＣ）で接続されたネットワーク構成であればよい。各ネットワークに接続されるＰＬＣやＩＯの数もこれに限定されるものではない。
【００２１】
各ネットワークは、高信頼性とリアルタイム性を実現するために、コモンメモリ方式によるスキャン伝送（周期的な同報伝送）でデータの同時性を確保可能なネットワークである。具体的には、各ネットワークは、伝送信号を記憶するメモリを有する複数のノードを有し、ノード間でメモリを同期する（各メモリの情報を周期的に交換する）ことで仮想的に同一メモリ空間を共有するコモンメモリを備えるネットワークである。メモリの同期により信号を伝送することができる。また、伝送信号毎に異なる同期速度（高速モード、中速モード、低速モード）を選択できる。速度毎に割付可能な信号数は決まっているため、すべての信号について目標伝送時間を満たすように割り付ける設計作業は容易ではない。本実施形態に係る伝送経路設計支援装置は、このような伝送経路割付作業における作業時間及び作業ミスを低減するためのものである。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る伝送経路設計支援装置の機能ブロック図である。伝送経路設計支援装置１０は、記憶部１１、ネットワーク構成情報設定部１２、検索条件設定部１３、候補経路検索部１４、最適経路算出部１５、結果登録・表示部１６を備える。
【００２３】
記憶部１１は、ネットワーク構成情報、検索条件、検索結果を記憶する各記憶部として機能する。
【００２４】
まず、ネットワーク構成情報について説明する。図３は、ネットワーク構成情報の一例について説明するための図である。ネットワーク構成情報には、複数のネットワークのそれぞれについて接続先機器および選択可能な複数の伝送速度（伝送処理に要する時間，速度周期）が定められている。例えば、図３には第１ネットワークについて、接続先機器（第１ＰＬＣ４，第１ＧＷ７，第２ＧＷ８）および複数の伝送速度（１０ｍｓｅｃ（高速モード），２０ｍｓｅｃ（中速モード），３０ｍｓｅｃ（低速モード））が定義されている。加えて、ネットワーク構成情報には、中継機器（ＧＷ，ＰＬＣ）のそれぞれについて接続先ネットワークおよび伝送速度が定められている。例えば、図３には第１ＧＷ７について、接続先ネットワーク（第１ネットワーク１，第２ネットワーク２）および伝送速度（２０ｍｓｅｃ）が定義されている。
【００２５】
次に、検索条件について説明する。図４は、検索条件の一例について説明するための図である。検索条件は、伝送信号毎に、複数のネットワークのうち１のネットワークに接続された信号出力元の機器と、他のネットワークに接続された信号入力先の機器と、目標伝送時間とを含む。好ましくは、信号を中継する中継機器の指定をさらに含む。例えば、図４には、入出力信号名（ＡＡＡ，ＢＢＢ）について、第１ネットワーク１に接続された出力機器（第１ＰＬＣ４）と、第２ネットワーク２に接続された入力機器（第２ＰＬＣ）と、信号を中継する中継機器（第１ＧＷ７）の指定と、目標伝送時間（４０ｍｓｅｃ）が検索条件として設定されている。
【００２６】
図２に戻り説明を続ける。ネットワーク構成情報設定部１２は、図３に示すようなネットワーク構成情報を追加・編集可能なユーザインターフェースを備え、オペレータにより操作される。検索条件設定部１３は、図４に示すような検索条件を追加・編集可能なユーザインターフェースを備え、オペレータにより操作される。
【００２７】
候補経路検索部１４の処理は、オペレータの操作により開始される。候補経路検索部１４は、記憶部１１からネットワーク構成情報および検索条件を読み出し、これらに基づいて信号出力元の機器から信号入力先の機器までの伝送経路群を検索する。各伝送経路は、同一ネットワークや中継機器をループしないものとする。例えば、図４には入出力信号名（ＡＡＡ，ＢＢＢ）について、出力機器（第１ＰＬＣ４）、入力機器（第２ＰＬＣ５）、中継機器（第１ＧＷ）が定められている。図３を参照して、出力機器である第１ＰＬＣ４から順に、第１ネットワーク１、指定中継機器である第１ＧＷ７、第２ネットワーク２、入力機器である第２ＰＬＣ５を通る順路が検索できる。さらに各ネットワークは３つの伝送速度（速度モード）を選択可能であるため、得られる伝送経路の数は、速度モードの組み合わせ数となる。
【００２８】
最適経路算出部１５は、候補経路検索部１４により検索された伝送経路群から、目標伝送時間以内、かつ、選択されたネットワークの伝送速度が最も遅い伝送経路を算出する。すなわち、目標伝送時間以内であって目標伝送時間に最も近い伝送経路を算出して最適経路とすることができる。例えば、図４の入出力信号名（ＡＡＡ，ＢＢＢ）について、目標伝送時間以内となる伝送経路を算出する。要求を満たす「第１の伝送経路」は、第１ＧＷ７の伝送時間は２０ｍｓｅｃであるため、第１ネットワーク１で１０ｍｓｅｃ（高速）、第２ネットワーク２で５ｍｓｅｃ（高速）を選択した場合の、合計伝送時間が３５ｍｓｅｃとなる経路である。「第２の伝送経路」は、第１ネットワーク１で１０ｍｓｅｃ（高速）、第２ネットワーク２で１０ｍｓｅｃ（中速）を選択した場合の合計伝送時間が４０ｍｓｅｃとなる経路である。そして、これらのうち目標伝送時間に最も近いのは、第１ネットワーク１で１０ｍｓｅｃ（高速）、第２ネットワーク２で１０ｍｓｅｃ（中速）を選択する「第２の伝送経路」であり、このように選択された伝送経路を最適経路とする。
【００２９】
結果登録・表示部１６は、検索結果を記憶部１１に登録すると共に画面に表示する。記憶部１１には、検索結果として最適経路の伝送時間結果、正否判定、最適経路（各ネットワークにおいて選択される速度モードを含む情報）が登録される。正否判定は、目標伝送時間を満たしうる経路が発見された場合に「○」、発見されなかった場合に「×」となる。例えば、図４の結果欄には入出力信号名（ＡＡＡ，ＢＢＢ）について最適経路の伝送時間結果（４０ｍｓｅｃ）と正否判定（○）が登録される。
【００３０】
記憶部１１に登録された検索結果は、図４に示す表形式や図５に示す画像形式で画面に表示される。画面は後述する図８の表示装置１０７が備える。図５には、図４の入出力信号名（ＡＡＡ，ＢＢＢ）についての検索結果のうち最適経路がグラフィカルに表示されている。図５にはネットワーク構成図上に最短経路を示す矢印２０、選択されたネットワークの速度モードを表す吹き出し２１、２２が表示される。このように、最適経路の検索結果を自動的かつ視覚的にオペレータに提供することで、伝送経路の設計を支援することができる。
【００３１】
（フローチャート）
図６は、上述の動作を実現するために、伝送経路設計支援装置１０が実行する最適経路検索ルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、オペレータによる操作により開始される。
【００３２】
まず、候補経路検索部１４は、記憶部１１からネットワーク構成情報を読み込む（ステップＳ１００）。ネットワーク構成情報には上述した図３に示すような情報が登録されている。続けて、候補経路検索部１４は、記憶部１１から図４に示すような検索条件を読み込む（ステップＳ１０５）。以降の処理は、図４の各行に登録されている検索条件について実行される。
【００３３】
その後、候補経路検索部１４は、ステップＳ１００およびステップＳ１０５で読み込んだネットワーク構成情報（図３）および検索条件（図４）に基づいて信号出力元の機器から信号入力先の機器までの伝送経路の探索を開始する（ステップＳ１１０）。検索過程で、検索条件に中継機器が指定されているか否かが判定される（ステップＳ１１５，図４のＦ列）。指定中継機器がある場合は、指定中継機器を通過する経路のみリストアップする（ステップＳ１２０）。指定がない場合は、ループしない範囲ですべての経路をリストアップする（ステップＳ１２５）。各ネットワークの伝送速度は複数の速度モードから選択できるため、伝送経路は、選択された速度モードの組み合わせ毎に別経路としてリストアップされる。
【００３４】
次に、最適経路算出部１５は、リストアップされた伝送経路群から目標伝送時間以内、かつ、選択されたネットワークの伝送速度が最も遅い伝送経路を算出する。すなわち、目標伝送時間以内であって目標伝送時間に最も近い伝送経路が算出される（ステップＳ１３０）。条件を満たす経路が存在する場合、当該経路を最適経路とする（ステップＳ１３５）。この場合、上述した正否判定は「○」となる。一方、条件を満たす経路が存在しない場合、目標伝送時間以内に信号を伝送可能な経路が存在せず、上述した正否判定は「×」となる（ステップＳ１４０）。
【００３５】
その後、結果登録・表示部１６は、検索結果として最適経路の伝送時間結果、正否判定、最適経路（各ネットワークで選択すべき速度モードを含む）を記憶部１１に登録する。さらに、結果登録・表示部１６は、検索結果を図４に示す表形式や図５に示す画像形式で画面に表示する（ステップＳ１４５）。
【００３６】
（効果）
以上説明したように、本実施形態に係る伝送経路設計支援装置１０によれば、要求される目標伝送時間以内かつ目標伝送時間に最も近い伝送経路を算出して最適経路とすることができる。ネットワークの伝送速度が遅いものから優先して採用されるため、多くの信号が目標伝送時間以内に伝送できるように伝送経路を割り付けることができる。そのため、多数の信号についての伝送経路割付作業における作業時間及び作業ミスを低減できる。さらには伝送経路の割付や要求を満たす経路であるか否かの正否判定の自動化が可能となり、伝送経路の自動割付など設計業務の効率化が図れる。
【００３７】
（変形例）
ところで、上述した図２のネットワーク構成情報設定部１２は、図３に示すネットワーク構成情報を追加・編集することができる。好ましくは、ネットワーク構成情報設定部１２は、追加・編集されたネットワーク構成情報に基づいて、あらかじめ登録したグラフィック部品を図７のパレット２３上に自動配置し、ネットワーク構成図を更新する手段を備える。グラフィック部品はネットワーク、各種機器（ＧＷ，ＰＬＣ，ＩＯ）、配線である。図７に示すネットワーク構成図は、図１に示すネットワーク構成図に、第１ネットワーク１と第３ネットワーク３とを接続する新規の第３ＧＷ２４を追加した例であり、このようなネットワーク構成図を記憶しておくことで、上述した検索結果の画面表示に用いることができる。
【００３８】
（ハードウェア構成例）
伝送経路設計支援装置１０のハードウェア構成について図８を参照しつつ説明する。図８は、図２の伝送経路設計支援装置１０が有する処理回路のハードウェア構成例を示すブロック図である。図２に示す伝送経路設計支援装置１０の各部は、当該装置が有する機能の一部を示し、各機能は処理回路により実現される。例えば、処理回路は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、入出力インターフェース１０４、システムバス１０５、入力装置１０６、表示装置１０７、ストレージ１０８を備えたコンピュータである。
【００３９】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２やＲＡＭ１０３に格納されたプログラムやデータなどを用いて各種の演算処理を実行する処理装置である。ＲＯＭ１０２は、コンピュータに各機能を実現させるための基本プログラムや環境ファイルなどを記憶する読み取り専用の記憶装置である。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムおよび各プログラムの実行に必要なデータを記憶する主記憶装置であり、高速な読み出しと書き込みが可能である。入出力インターフェース１０４は、各種のハードウェアとシステムバス１０５との接続を仲介する装置である。システムバス１０５は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３および入出力インターフェース１０４で共有される情報伝達路である。
【００４０】
また、入出力インターフェース１０４には、入力装置１０６、表示装置１０７、ストレージ１０８などのハードウェアが接続されている。入力装置１０６は、オペレータによる入力を処理する装置であり、例えばキーボードやマウスである。上述した各部の処理は、入力装置１０６からの入力を起点として実行される。表示装置１０７は、例えばディスプレイである。ストレージ１０８は、プログラムやデータを蓄積する大容量の補助記憶装置であり、例えばハードディスク装置や不揮発性の半導体メモリなどである。記憶部１１は、ＲＡＭ１０３および／またはストレージ１０８により実現されている。
【符号の説明】
【００４１】
１  第１ネットワーク
２  第２ネットワーク
３  第３ネットワーク
４  第１ＰＬＣ
５  第２ＰＬＣ
６  第３ＰＬＣ
７  第１ＧＷ
８  第２ＧＷ
９  ＩＯ
１０  伝送経路設計支援装置
１１  記憶部
１２  ネットワーク構成情報設定部
１３  検索条件設定部
１４  候補経路検索部
１５  最適経路算出部
１６  結果登録・表示部
２１，２２  吹き出し
２３  パレット
２４  第３ＧＷ
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  入出力インターフェース
１０５  システムバス
１０６  入力装置
１０７  表示装置
１０８  ストレージ
【図１】
2019016980.tif 000003
【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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【図７】
2019016980.tif 000009
【図８】
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