(57)【要約】  プログラマブルロジックコントローラ（１０）は、二重化の相手方である他のプログラマブルロジックコントローラ（１０）の状態を監視する状態監視部（１２）と、自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報をスレーブ機器（１０３）に送信し、自局が制御系である場合には、制御系であるプログラマブルロジックコントローラ（１０）宛てにスレーブ機器（１０３）から送信された制御データを受信し、自局が待機系である場合には、他のプログラマブルロジックコントローラ（１０）の障害を検出したら、自局を制御系に切り替える系切替制御部（１１）とを有する。
2016170614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他のプログラマブルロジックコントローラと二重化され、制御系である時にはスレーブ機器から受信した制御データを用いて前記スレーブ機器を制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
二重化の相手方である前記他のプログラマブルロジックコントローラの状態を監視する状態監視部と、
自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報を前記スレーブ機器に送信し、自局が制御系である場合には、制御系であるプログラマブルロジックコントローラ宛てに前記スレーブ機器から送信された前記制御データを受信し、自局が待機系である場合には、前記他のプログラマブルロジックコントローラの障害を検出したら、自局を制御系に切り替える系切替制御部とを有することを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項２】
前記ステータス情報を、フレームのヘッダ部に含めて前記スレーブ機器へ送信することを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラのうちの制御系によって制御データに基づいて制御されるスレーブ機器であって、
前記二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラの双方から、自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報を受信し、前記ステータス情報に含まれる情報に基づいて、前記二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラのうちの制御系に前記制御データを送信する制御データ送信部を備えることを特徴とするスレーブ機器。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のプログラマブルロジックコントローラと、請求項３に記載のスレーブ機器とを備えた二重化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スレーブ局から受信したデータを用いてスレーブ局を制御するマスタ局となるプログラマブルロジックコントローラ、スレーブ局となるスレーブ機器及び二重化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プログラマブルロジックコントローラを二重化し、信頼性を向上させる方法が知られている。二重化されたプログラマブルロジックコントローラは、一方が制御系となり、他方が待機系となって動作する。【０００３】
プログラマブルロジックコントローラがスレーブ局を制御するマスタ局となる二重化システムでは、待機系から制御系に切り替わったプログラマブルロジックコントローラがスレーブ局の制御を継続するためには、待機系から制御系に切り替わったプログラマブルロジックコントローラは、制御系であったプログラマブルロジックコントローラがスレーブ局から受信していたデータと同じデータを用いてスレーブ局を制御する必要がある。【０００４】
待機系のプログラマブルロジックコントローラに制御系と同じデータを保持させる手法は、制御系と待機系とにスレーブ局から同じデータを送信することが知られている。また、特許文献１には、制御系から待機系に定期的にデータを転送する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２２１９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、待機系のプログラマブルロジックコントローラに制御系と同じデータを保持させる手法では、系の切替が発生した時点で、制御系に変わったプログラマブルロジックコントローラがスレーブ局から受信して保持しているデータが、以前制御系であったプログラマブルロジックコントローラがスレーブ局から受信して保持しているデータよりも古いデータである可能性がある。すなわち、制御系と待機系との切替が発生すると、制御系に切り替わったプログラマブルロジックコントローラによって過去データを用いてスレーブ局の制御が行われてしまう可能性があるという問題があった。【０００７】
また、特許文献１に開示される手法では、マスタ局である制御系のプログラマブルロジックコントローラによってスレーブ局が正常に制御されていても制御系から待機系へデータ転送する処理が必要であるため、制御系のプログラマブルロジックコントローラの処理負荷が増大し、スキャンタイムが延びるという問題がある。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スレーブ局を制御するマスタ局となる場合に、待機系から制御系に切り替わった際に過去データを用いてスレーブ局の制御が行われることを、制御系の処理負荷を増大させることなく防止したプログラマブルロジックコントローラを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、他のプログラマブルロジックコントローラと二重化され、制御系である時にはスレーブ機器から受信した制御データを用いてスレーブ機器を制御するプログラマブルロジックコントローラであって、二重化の相手方である他のプログラマブルロジックコントローラの状態を監視する状態監視部と、自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報をスレーブ機器に送信し、自局が制御系である場合には、制御系であるプログラマブルロジックコントローラ宛てにスレーブ機器から送信された制御データを受信し、自局が待機系である場合には、他のプログラマブルロジックコントローラの障害を検出したら、自局を制御系に切り替える系切替制御部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、スレーブ局を制御するマスタ局となる場合に、待機系から制御系に切り替わった際に過去データを用いてスレーブ局の制御が行われることを、制御系の処理負荷を増大させることなく防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラ及びスレーブ機器を用いた二重化システムの構成を示す図
【図２】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラのハードウェア構成を示す図
【図３】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラがスレーブ機器に送信するデータ構造の一例を示す図
【図４】実施の形態にかかるスレーブ機器のハードウェア構成を示す図
【図５】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを用いた二重化システムの動作の流れを示すシーケンス図
【図６】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを用いた二重化システムにおける系切替時のタイミングチャート
【図７】実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラ及びスレーブ機器を用いた二重化システムの別の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラ、スレーブ機器及び二重化システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラ及びスレーブ機器を用いた二重化システムの構成を示す図である。二重化システム１００は、一方が制御系であり他方が待機系であるプログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２と、プログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２のうち制御系になっている方によって制御されるスレーブ機器１０３と、プログラマブルロジックコントローラ１０１とスレーブ機器１０３とを接続するネットワーク３１と、プログラマブルロジックコントローラ１０２とスレーブ機器１０３とを接続するネットワーク３２とを有する。二重化システム１００においては、プログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２は、スレーブ局であるスレーブ機器１０３を制御するマスタ局であり、スレーブ機器１０３は、マスタ局であるプログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２によって制御されるスレーブ局である。プログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２は、二重化され、制御系である時にはスレーブ局であるスレーブ機器１０３から受信した制御データを用いてスレーブ機器１０３を制御する。スレーブ機器１０３は、マスタ局によって制御されるスレーブ局となりうる機器全般を意味しており、特定の機器に限定されない。スレーブ機器１０３の具体例には、リモート入出力ユニット又はヘッドユニットを挙げることができる。
【００１４】
なお、プログラマブルロジックコントローラ１０１とプログラマブルロジックコントローラ１０２とは構成が同じであるため、以下の説明においては、両者を区別する必要がある場合にのみ両者を区別してプログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２と表記し、両者を区別する必要のない共通事項の説明ではプログラマブルロジックコントローラ１０と表記する。以下に説明するプログラマブルロジックコントローラ内部の構成要素についても、プログラマブルロジックコントローラ１０１の構成要素であるか、プログラマブルロジックコントローラ１０２の構成要素であるかを区別する必要がある場合のみ符号に１又は２の下付数字を付すものとする。
【００１５】
プログラマブルロジックコントローラ１０は、制御系と待機系との切替を制御する系切替制御部１１と、二重化の相手方のプログラマブルロジックコントローラ１０の状態を監視する状態監視部１２とを有する。
【００１６】
図２は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラのハードウェア構成を示す図である。プログラマブルロジックコントローラ１０は、プログラムを実行する演算装置２１と、演算装置２１がワークエリアに用いるメモリ２２と、プログラム及びデータを記憶する記憶装置２３と、スレーブ機器１０３との通信用のネットワーク通信装置２４と、プログラマブルロジックコントローラ同士の通信用の機器間通信装置２５とを有する。
【００１７】
演算装置２１には、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を適用できる。メモリ２２には、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）を適用できる。記憶装置２３には、不揮発性半導体メモリを適用できる。図１に示した系切替制御部１１は、演算装置２１がメモリ２２をワークエリアに用いて、ソフトウェアを実行し、ネットワーク通信装置２４を用いてスレーブ機器１０３と通信することによって実現される。また、複数の演算装置及び複数のメモリが連携して上記機能を実行してもよい。図１に示した状態監視部１２は、演算装置２１がメモリ２２をワークエリアに用いて、ソフトウェアを実行し、機器間通信装置２５を用いて二重化の相手方であるプログラマブルロジックコントローラ１０と通信することによって実現される。また、複数の演算装置及び複数のメモリが連携して上記機能を実行してもよい。
【００１８】
系切替制御部１１１は、プログラマブルロジックコントローラ１０１が制御系か待機系かを示す情報を含むステータス情報Ｓ１を定期的にスレーブ機器１０３に送信する。系切替制御部１１２は、プログラマブルロジックコントローラ１０２が制御系か待機系かを示す情報を含むステータス情報Ｓ２を定期的にスレーブ機器１０３に送信する。図３は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラがスレーブ機器に送信するデータ構造の一例を示す図である。プログラマブルロジックコントローラがスレーブ機器に送信するデータは、ヘッダ部とデータ部とで構成されており、ヘッダ部には、制御系か待機系かを示す情報を有するステータス情報が含まれている。ヘッダ部にステータス情報を含めることにより、スレーブ機器１０３は、データ部の中を見なくてもステータス情報を取得することができ、スレーブ機器１０３での処理負荷を低減できる。
【００１９】
図１に示すように、スレーブ機器１０３は、制御データ５１を格納する制御データ格納部５２と、プログラマブルロジックコントローラ１０から受信したステータス情報に含まれる情報に基づいて、二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２のうちの制御系である方に制御データ５１を送信する制御データ送信部５３を有する。
【００２０】
図４は、実施の形態にかかるスレーブ機器のハードウェア構成を示す図である。スレーブ機器１０３は、プログラムを実行する演算装置４１と、演算装置４１がワークエリアに用いるメモリ４２と、プログラム及び制御データ５１を記憶する記憶装置４３と、プログラマブルロジックコントローラ１０との通信用のネットワーク通信装置４４とを有する。
【００２１】
演算装置４１には、ＣＰＵを適用できる。メモリ４２には、ＲＡＭを適用できる。記憶装置４３には、不揮発性半導体メモリを適用できる。図１に示した制御データ格納部５２は、記憶装置４３によって実現される。図１に示した制御データ送信部５３は、演算装置４１がメモリ４２をワークエリアに用いて、ソフトウェアを実行し、ネットワーク通信装置４４を用いてプログラマブルロジックコントローラ１０と通信することによって実現される。また、複数の演算装置及び複数のメモリが連携して上記機能を実行してもよい。
【００２２】
図５は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを用いた二重化システムの動作の流れを示すシーケンス図である。ここではプログラマブルロジックコントローラ１０１が制御系である場合を例とするが、プログラマブルロジックコントローラ１０２が制御系である場合の動作も同様である。ステップＳ１１で、系切替制御部１１１は、スレーブ機器１０３にステータス情報を送信する。ステップＳ１２で、系切替制御部１１２は、スレーブ機器１０３にステータス情報を送信する。ステップＳ１３で、制御データ送信部５３は、プログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２のどちらが制御系であるかを確認する。ステップＳ１４で制御データ送信部５３は、制御系であるプログラマブルロジックコントローラ１０１に制御データを送信する。ステップＳ１５でプログラマブルロジックコントローラ１０１は、スレーブ機器１０３から受信した制御データを用いてスレーブ機器１０３を制御する。
【００２３】
なお、プログラマブルロジックコントローラ１０２が制御系である場合には、ステップＳ１４での制御データの送信先がプログラマブルロジックコントローラ１０２になり、ステップＳ１５ではプログラマブルロジックコントローラ１０２がスレーブ機器１０３を制御することになる。
【００２４】
図６は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを用いた二重化システムにおける系切替時のタイミングチャートである。時刻ｔ１において、データＣを用いてスレーブ機器１０３を制御していたプログラマブルロジックコントローラ１０１に故障が発生し、スレーブ機器１０３の制御を継続できない状態となる。プログラマブルロジックコントローラ１０１の状態監視部１２１は、プログラマブルロジックコントローラ１０１に故障が発生したことを検出し、系切替制御部１１１は、プログラマブルロジックコントローラ１０１を制御系から待機系に切り替える。また、プログラマブルロジックコントローラ１０２の状態監視部１２２は、プログラマブルロジックコントローラ１０１に故障が発生したことを検出し、系切替制御部１１２は、プログラマブルロジックコントローラ１０２を待機系から制御系に切り替える。
【００２５】
時刻ｔ２において、系切替制御部１１２は、プログラマブルロジックコントローラ１０２が制御系であることを示す情報を含むステータス情報Ｓ２をスレーブ機器１０３に送信する。系切替制御部１１２は、時刻ｔ３において、制御用のデータであるデータＣをスレーブ機器１０３から受信する。よって、時刻ｔ３以降、プログラマブルロジックコントローラ１０２によりデータＣを用いてスレーブ機器１０３が制御される。
【００２６】
実施の形態にかかる二重化システムは、二重化の相手方である他のプログラマブルロジックコントローラ１０の状態を監視する状態監視部１２と、自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報をスレーブ機器１０３に送信し、自局が制御系である場合には、制御系であるプログラマブルロジックコントローラ宛てにスレーブ機器１０３から送信された制御データを受信し、自局が待機系である場合には、他のプログラマブルロジックコントローラの障害を検出したら、自局を制御系に切り替える系切替制御部１１とを有するプログラマブルロジックコントローラ１０を有する。また、実施の形態にかかる二重化システムは、二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラ１０の双方から、自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報を受信し、ステータス情報に含まれる情報に基づいて、二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラ１０のうちの制御系に制御データを送信する制御データ送信部５３を備えたスレーブ機器１０３を有する。このため、スレーブ機器１０３の制御が正常に行われている間に制御系のプログラマブルロジックコントローラ１０の処理負荷を増大させることはない。また、待機系から制御系に切り替わったプログラマブルロジックコントローラが過去データを用いてスレーブ機器を制御する事態が発生することはない。
【００２７】
実施の形態にかかる二重化システムを製造設備の制御に用いることにより、マスタ局が過去データを用いてスレーブ局を制御することに起因する製造不良が発生することを防止し、製品の歩留まりを向上させることができる。また、マスタ局が過去データを用いてスレーブ局を制御することに起因する製造設備の故障を防止し、製造設備の長寿命化を実現できる。
【００２８】
なお、上記の説明においては、二重化されたプログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２が異なるネットワーク３１，３２を通じてスレーブ機器１０３に接続されているとしたが、二重化されたプログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２は、同一のネットワークを通じてスレーブ機器１０３に接続されてもよい。図７は、実施の形態にかかるプログラマブルロジックコントローラを用いた二重化システムの構成を示す図である。二重化されたプログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２は、同一のネットワーク３３を通じてスレーブ機器１０３に接続されている。二重化されたプログラマブルロジックコントローラ１０１，１０２を、同一のネットワーク３３を通じてスレーブ機器１０３に接続しても、上記の説明と同様の動作で系の切替が可能である。
【００２９】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０，１０１，１０２  プログラマブルロジックコントローラ、１１，１１１，１１２  系切替制御部、１２，１２１，１２２  状態監視部、２１，４１  演算装置、２２，４２  メモリ、２３，４３  記憶装置、２４，４４  ネットワーク通信装置、２５  機器間通信装置、３１，３２，３３  ネットワーク、５１  制御データ、５２  制御データ格納部、５３  制御データ送信部、１０３  スレーブ機器。
【図１】
2016170614.tif 000003
【図２】
2016170614.tif 000004
【図３】
2016170614.tif 000005
【図４】
2016170614.tif 000006
【図５】
2016170614.tif 000007
【図６】
2016170614.tif 000008
【図７】
2016170614.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月9日(2016.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他のプログラマブルロジックコントローラと二重化され、制御系である時にはスレーブ機器から受信した制御データを用いて前記スレーブ機器を制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
二重化の相手方である前記他のプログラマブルロジックコントローラの状態を監視する状態監視部と、
自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報を前記スレーブ機器に送信し、自局が制御系である場合には、制御系であるプログラマブルロジックコントローラ宛てに前記スレーブ機器から系の切り替え後に送信された前記制御データを受信し、自局が待機系である場合には、前記他のプログラマブルロジックコントローラの障害を検出したら、自局を制御系に切り替える系切替制御部とを有することを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項２】
前記ステータス情報を、フレームのヘッダ部に含めて前記スレーブ機器へ送信することを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラのうちの制御系によって制御データに基づいて制御されるスレーブ機器であって、
前記二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラの双方から、自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報を定期的に受信し、前記ステータス情報に含まれる情報に基づいて、前記二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラのうちの制御系のみに前記制御データを送信する制御データ送信部を備えることを特徴とするスレーブ機器。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のプログラマブルロジックコントローラと、請求項３に記載のスレーブ機器とを備えた二重化システム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月17日(2017.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラのうちの制御系によって制御データに基づいて制御されるスレーブ機器であって、
前記二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラの双方から、自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報を定期的に受信し、前記ステータス情報に含まれる情報に基づいて、前記二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラのうちの制御系のみに前記制御データを送信する制御データ送信部を備えることを特徴とするスレーブ機器。
【請求項２】
請求項１に記載のスレーブ機器と、他のプログラマブルロジックコントローラと二重化され、制御系である時には前記スレーブ機器から受信した制御データを用いて前記スレーブ機器を制御するプログラマブルロジックコントローラとを備えた二重化システムであって、
前記プログラマブルロジックコントローラは、
二重化の相手方である前記他のプログラマブルロジックコントローラの状態を監視する状態監視部と、
自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報を前記スレーブ機器に送信し、自局が制御系である場合には、制御系であるプログラマブルロジックコントローラ宛てに前記スレーブ機器から系の切り替え後に送信された前記制御データを受信し、自局が待機系である場合には、前記他のプログラマブルロジックコントローラの障害を検出したら、自局を制御系に切り替える系切替制御部とを有することを特徴とする二重化システム。
【請求項３】
前記プログラマブルロジックコントローラは、前記ステータス情報を、フレームのヘッダ部に含めて前記スレーブ機器へ送信することを特徴とする請求項２に記載の二重化システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、スレーブ局となるスレーブ機器及び二重化システムに関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マスタ局となるプログラマブルロジックコントローラが待機系から制御系に切り替わった際に、過去データを用いて制御が行われることを防止したスレーブ機器を得ることを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラのうちの制御系によって制御データに基づいて制御されるスレーブ機器であって、二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラの双方から、自局が制御系であるか待機系であるかを示す情報を含むステータス情報を定期的に受信し、ステータス情報に含まれる情報に基づいて、二重化された二つのプログラマブルロジックコントローラのうちの制御系のみに制御データを送信する制御データ送信部を備える。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明にかかるスレーブ機器は、マスタ局となるプログラマブルロジックコントローラが待機系から制御系に切り替わった際に、過去データを用いて制御が行われることを防止できるという効果を奏する。
【国際調査報告】
2016170614.tif 000010
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2016170614.tif 000012
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