(57)【要約】      （修正有）【課題】プロセス制御システムにおいて、安全機能に対して、見逃し誤り率を低減すると共に、マスカレード検出できる通信制御装置を提供する。【解決手段】データ受信側はデータをエコーバック送信してデータ送信元で照合して照合結果をデータ受信側に通知する。マスタ通信制御装置と出力回路に接続されるスレーブ通信制御装置より成り、マスタ通信制御装置は出力データを送信して、スレーブ通信制御装置は出力データのエコーバックを送信して、マスタ通信制御装置は出力データとエコーバックを照合して一致するときはスレーブ通信制御装置に出力を許可する。マスタ通信制御装置と入力回路に接続されるスレーブ通信制御装置より成り、スレーブ通信制御装置は入力データを送信して、マスタ通信制御装置は入力データのエコーバックを送信して、スレーブ通信制御装置は入力データとエコーバックを照合して一致するときはマスタ通信制御装置に入力を許可する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信先の通信制御装置に少なくとも一部はシリアル伝送となる回線を介してデータを送信し、前記送信先の制御装置から前記回線を介して前記送信したデータを受信し、前記送信したデータと前記受信したデータを照合し、前記照合結果に基づいて、前記送信先の通信制御装置に前記回線を介して前記既に送信したデータの出力許可を示す出力許可情報を送信する通信制御方法。
【請求項２】
送信先の通信制御装置に少なくとも一部はシリアル伝送となる回線を介して、制御対象を制御する制御データを送信し、前記送信先の制御装置から前記回線を介して前記送信した制御データを受信し、前記送信した制御データと前記受信した制御データを照合し、前記照合結果に基づいて、前記送信先の通信制御装置に前記回線を介して、前記既に送信した制御データを制御対象に対して出力許可を示す出力許可情報を送信する通信制御方法。
【請求項３】
送信先の通信制御装置に対して少なくとも一部はシリアル伝送となる回線を介して、通信先を示す通信先識別情報と通信元を示す通信元識別情報と共に、制御対象を制御する制御データを送信し、前記送信先の制御装置から前記回線を介して、通信先を示す通信先識別情報と通信元を示す通信元識別情報と共に、前記送信した制御データを受信し、前記送信した識別情報と前記受信した識別情報を照合すると共に、前記送信した制御データと前記受信した制御データを照合し、前記照合結果に基づいて、前記送信先の通信制御装置に対して前記回線を介して、前記既に送信した制御データを制御対象に対して出力許可を示す出力許可情報を送信する通信制御方法。
【請求項４】
請求項３において、送信先の通信制御装置から、出力の実行に関する情報を受信する通信制御方法。
【請求項５】
請求項３において、送信先の通信制御装置から送信要求を示す信号を受信してから、前記制御対象を制御する制御データを送信する通信制御方法。
【請求項６】
請求項３において、送信情報及び受信情報に安全フラグ情報を含み、前記送信先の通信制御装置は、前記安全レベルに応じて情報を送信する通信制御方法。
【請求項７】
請求項３において、前記照合結果に基づいて、前記送信データと前記受信データが一致しない場合、通信を中止する通信制御方法。
【請求項８】
送信先の通信制御装置に対して少なくとも一部はシリアル伝送となる回線を介して、通信先を示す通信先識別情報と通信元を示す通信元識別情報と共に、制御対象を制御する制御データを送信する手段と、前記送信先の制御装置から前記回線を介して、通信先を示す通信先識別情報と通信元を示す通信元識別情報と共に、前記送信した制御データを受信する手段と、前記送信した識別情報と前記受信した識別情報を照合すると共に、前記送信した制御データと前記受信した制御データを照合する手段と、前記照合結果に基づいて、前記送信先の通信制御装置に対して前記回線を介して、前記既に送信した制御データを制御対象に対して出力許可を示す出力許可情報を送信する手段を有することを特徴とする通信制御装置。
【請求項９】
送信元の通信制御装置は、送信先の通信制御装置に対して少なくとも一部はシリアル伝送となる回線を介して、通信先を示す通信先識別情報と通信元を示す通信元識別情報と共に、制御対象を制御する制御データを送信し、前記送信先の制御装置は、前記元の通信制御装置に対して、前記回線を介して、通信先を示す通信先識別情報と通信元を示す通信元識別情報と共に、前記受信した制御データを送信し、送信元の通信制御装置は、送信した識別情報と受信した識別情報を照合すると共に、送信した制御データと受信した制御データを照合し、前記照合結果に基づいて、前記送信先の通信制御装置に前記回線を介して、前記既に送信した制御データを制御対象に対して出力許可を示す出力許可情報を送信する通信制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信制御方法，通信制御装置及び通信制御システムに係り、特に、プロセス制御システムにおいて入出力データを通信の際に安全性が必要な通信制御方法，通信制御装置及び通信制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロセス制御システムにおいて、プラント本来の機能（一般機能）の制御だけに留まらず、人命，環境に対する安全機能の制御に対してもプログラマブルな電子的に制御する装置を使用する要求が高まっている。安全機能制御では安全性が要求されており、そのため、装置間のデータ通信に対する安全性の指標の１つに誤り検出符合を使用して誤り検出を行っている。
【０００３】
この他、機能安全規格ＩＥＣ６１５０８ドラフトでは安全を阻害する要因として通信路の再送信，損失，挿入，誤った順，遅延，マスカレード（偽装）があり、これらへの対策が必要とされている。これらは誤り検出でも検出できない確率である見逃し誤り率の低減が要求されており、安全性を実現するため、システムに重大な影響を与える安全データの照合を行う技術が考え付かれた。このような技術は、例えば、特開昭６１−１３４１３５号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３４１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術はデータ送信元で照合を行っていないため、安全性改善に限界がある。また機能安全におけるデータ通信にマスカレード（偽装）検出は必須である。
【０００６】
本発明の目的は、安全機能に対して、見逃し誤り率を低減すると共に、マスカレード検出できる通信制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、送信先の通信制御装置に少なくとも一部はシリアル伝送となる回線を介してデータを送信し、送信先の制御装置から回線を介して送信したデータを受信し、送信したデータと受信したデータを照合し、照合結果に基づいて、送信先の通信制御装置に回線を介して既に送信したデータの出力許可を示す出力許可情報を送信するように構成した。
【０００８】
より具体的には、データ送信側装置とデータ受信側装置と前記装置間をシリアル接続する回線より成る通信システムにおいて、前記データ受信側装置は受信したデータをエコーバック送信して、前記データ送信側装置でデータとエコーバックを照合し、結果を送信して、前記データ受信側装置は前記照合結果によりデータの有効性を判断するように構成した。
【０００９】
より具体的には、マスタ通信制御装置と出力回路に接続されるスレーブ通信制御装置より成る通信制御装置において、前記マスタ通信制御装置は出力データを送信して、前記スレーブ通信制御装置は前記出力データのエコーバックを送信して、前記マスタ通信制御装置は前記出力データと前記エコーバックを照合して一致するときは前記スレーブ通信制御装置に出力を許可するように構成した。
【００１０】
また、マスタ通信制御装置と入力回路に接続されるスレーブ通信制御装置より成る通信制御装置において、前記スレーブ通信制御装置は入力データを送信して、前記マスタ通信制御装置は前記入力データのエコーバックを送信して、前記スレーブ通信制御装置は前記入力データと前記エコーバックを照合して一致するときは前記マスタ通信制御装置に入力を許可するように構成した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安全機能に対して、見逃し誤り率を低減すると共に、マスカレード検出を実現できる。
【００１２】
ハンドシェーク通信，フレームの送信元・送信先アドレスの確認，データとエコーバックの照合により、マスカレード検出を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施例の通信制御装置を用いたシステムを図１に示す。ＣＰＵ１０，１１，通信制御装置２０，２１，２２，２３，回線３，出力回路４２，入力回路４３，制御対象５から成る。通信制御装置２０，２１はマスタ通信制御装置Ｍ０，Ｍ１である。通信制御装置２２，２３はスレーブ通信制御装置Ｓ２，Ｓ３である。回線３はシリアル回線のマルチドロップ接続であり、各通信制御装置は自分が送信していないときは、常に受信監視している。
【００１５】
通信制御装置２０の詳細を図２に示す。マスタ／スレーブ選択２０１により、この通信制御装置がマスタ通信制御装置であるかスレーブ通信制御装置であるかを選択できる。ノード番号２０２はこの通信制御装置の回線上のＩＤであり、回線３に接続されている他の通信制御装置のノード番号とは異なる番号を設定しなければならない。ＣＰＵ１０との接続はメモリ２０９を介する。メモリ２０９は２ポートＲＡＭである。回線３はシリアル回線であるため、送受信回路２０４は、回線に送信する前にパラレルデータをシリアルに変換し、回線から受信後にシリアルデータをパラレルデータに変換する。なお、回線３は、全部がシリアル回線でなくても、一部がシリアル回線であれば良いことはもちろんである。
【００１６】
通信制御装置２１は通信制御装置２０と同様である。
【００１７】
通信制御装置２２の詳細を図３に示す。通信制御装置２０と同様であるが、メモリ229を介して出力回路４２が接続されている。
【００１８】
通信制御装置２３の詳細を図４に示す。通信制御装置２０と同様であるが、メモリ239を介して入力回路４３が接続されている。
【００１９】
ＣＰＵ１０から出力回路４２までの出力データの通信手順を図５のタイムチャートにより説明する。
【００２０】
ＣＰＵ１０は定期的に出力データをメモリ２０９に書き込む（ｔ１）。
【００２１】
送信側の通信制御装置２０は定期的に出力データを送信する。制御回路２０３は通信先ノード番号２０３２にスレーブ通信制御装置２２のノード番号である「２」を保存し、フレームＯＲＥＱ１を生成するため、ＤＭＡＣ２０８に出力データを送信バッファ２０５に転送するように指示して、転送後、送受信回路２０４に送信要求する（ｔ２）。
【００２２】
通信制御装置２０はフレームＯＲＥＱ１を回線３に送信し、送信終了後にレスポンスタイマ２０３１を起動する（ｔ３）。
【００２３】
受信側の通信制御装置２２はフレームＯＲＥＱ１を受信して、受信バッファ２２７に取り込む。フレームの送信先アドレスが自分宛を示す「２」かつ、制御フィールドがＯＲ１なら、制御回路２２３は通信先ノード番号２２３２にフレームの送信元アドレス「０」を保存する。受信バッファ２２７に書き込みされている出力データをデータバッファ2210に転送し、また、フレームＯＡＣＫ１を生成するため、受信バッファ２２７に書き込まれている出力データを送信バッファ２２５に転送する（ｔ４）。
【００２４】
通信制御装置２２はフレームＯＡＣＫ１を回線３に送信し、送信終了後にレスポンスタイマ２２３１を起動する。通信制御装置２０はフレームＯＡＣＫ１を受信して、受信バッファ２０７に取り込む。受信終了後、フレームの送信先アドレスが自分宛を示す「０」かつ、送信元アドレスが通信先ノード番号２０３２と一致かつ、制御フィールドがＯＡ１かつ送信バッファ２０５の出力データと受信バッファ２０７の出力データ(エコーバック)を照合器２０６で照合して一致しているなら、レスポンスタイマ２０３１を停止する(ｔ５)。制御回路２０３はフレームＯＲＥＱ２を送信バッファ２０５に書き込む（ｔ６）。
【００２５】
通信制御装置２０はフレームＯＲＥＱ２を回線３に送信し、送信終了後にレスポンスタイマ２０３１を起動する（ｔ７）。
【００２６】
通信制御装置２２はフレームＯＲＥＱ２を受信して、受信バッファ２２７に取り込む。フレームの送信先アドレスが自分宛を示す「２」かつ、送信元アドレスが通信先ノード番号２２３２と一致かつ、制御フィールドがＯＲ２なら、レスポンスタイマ２２３１を停止する。制御回路２２３はデータバッファに書き込まれている出力データをメモリ２２９に書き込むようにＤＭＡＣ２２８に指示する（ｔ８）。フレームＯＡＣＫ２を送信バッファ２２５に書き込む（ｔ９）。
【００２７】
通信制御装置２２はフレームＯＡＣＫ２を回線３に送信する。通信制御装置２０はフレームＯＡＣＫ２を受信して、受信バッファ２０７に取り込む。受信終了後、フレームの送信先アドレスが自分宛を示す「０」かつ、送信元アドレスが通信先ノード番号２０３２と一致かつ、制御フィールドがＯＡ２なら、レスポンスタイマ２０３１を停止する(ｔ１０)。その後、次のデータ通信を実行する。
【００２８】
出力回路４２は定期的にメモリ２２９を読出し、出力データを出力する（ｔ１１）。
【００２９】
以上の動作により、転送した出力データが誤っていないことを確認してから出力することができる。
【００３０】
通信手順の中でマスタ通信制御装置，スレーブ通信制御装置共に、受信フレームの送信先アドレス，送信元アドレス，制御フィールド，データ等の確認する部分が期待値でないときは、受信フレームを無視し、レスポンスタイマがタイムアウトするまで期待値を受信するまで受信フレームを待つ。
【００３１】
マスタ通信制御装置でレスポンスタイマがタイムアウトした場合は、現在のデータ通信を中止して、次のデータ通信を実行する。
【００３２】
スレーブ通信制御装置でレスポンスタイマがタイムアウトした場合は、現在のデータ通信を中止して、次のデータ通信を待つ。
【００３３】
次に入力回路４３からＣＰＵ１０までの入力データの通信手順を図６のタイムチャートにより説明する。
【００３４】
図５との違いは、データの転送方向が逆であるため、データを含むフレームの順序が異なること、データ照合のタイミングが異なることである。アドレス，制御フィールドの確認，タイムアウト監視は図５と同じ手順であるため、以下の説明には省略する。
【００３５】
入力回路４３は定期的に入力データをメモリ２３９に書き込む（ｕ１）。
【００３６】
通信制御装置２０は定期的に入力要求のフレームを送信する。図５と同様の処理を行うが、フレームＩＲＥＱ１にはデータを含まない（ｕ２，ｕ３）。
【００３７】
通信制御装置２３はフレームＩＡＣＫ１に入力データを含め送信する（ｕ４，ｕ５）。
【００３８】
通信制御装置２０はフレームＩＲＥＱ２に入力データ（エコーバック）を含め送信する（ｕ６，ｕ７）。
【００３９】
通信制御装置２３は、送信バッファ２３５の入力データと受信バッファ２３７の入力データ（エコーバック）を照合器２３６で照合して一致ならフレームＩＡＣＫ２を送信する（ｕ８，ｕ９）。
【００４０】
通信制御装置２０はフレームＩＡＣＫ２を受信してから、入力データをメモリ２０９に書き込む（ｕ１０）。
【００４１】
ＣＰＵ１０は定期的にメモリ２０９を読み出す（ｕ１１）。
【００４２】
以上説明したように、安全機能に係わる、入力データ，出力データの通信に対して、見逃し誤り率を低減すると共に、マスカレード検出を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例のシステム。
【図２】本発明の実施例の通信制御装置（マスタ通信制御装置）。
【図３】本発明の実施例の通信制御装置（出力回路に接続されるスレーブ通信制御装置）。
【図４】本発明の実施例の通信制御装置（入力回路に接続されるスレーブ通信制御装置）。
【図５】本発明の実施例の出力データ通信手順のタイムチャート。
【図６】本発明の実施例の入力データ通信手順のタイムチャート。
【符号の説明】
【００４４】
３…回線、５…制御対象、１０…ＣＰＵ、２０，２１…通信制御装置（マスタ通信制御装置）、２２，２３…通信制御装置（スレーブ通信制御装置）、４２…出力回路、４３…入力回路、２０３…制御回路、２０５…送信バッファ、２０６…照合器、２０７…受信バッファ、２０１０…データバッファ、２０３１…レスポンスタイマ、２０３２…通信先ノード番号。
【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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