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JP5701459B1 - プログラマブルコントローラおよびプログラマブルコントローラシステム - Google Patents

プログラマブルコントローラおよびプログラマブルコントローラシステム Download PDF

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Abstract

PLC(10)は、他のPLCと汎用ネットワークを介して接続される通信部(101)と、自PLC(10)の第1ネットワーク設定情報と前記他のPLCから送られてくる第2ネットワーク設定情報とが同一であるかを判定する設定内容判定部(106)と、前記第1ネットワーク設定情報と前記第2ネットワーク設定情報とが同一である場合に、前記自PLC(10)の第1システム構成情報と前記他のPLCの第2システム構成情報とを比較し、前記他のPLCと二重化システムを構築するのに必要な構成が一致するかを判定するシステム構成判定部(107)と、前記構成が一致する場合に、前記自PLC(10)が制御系であるか待機系であるかを決定し、前記制御系であると決定した場合には前記第1ネットワーク設定情報をそのままとし、前記待機系であると決定した場合には、前記第1ネットワーク設定情報の内容を変更する制御系−待機系設定部(108)と、を備える。

Description

この発明は、プログラマブルコントローラおよびプログラマブルコントローラシステムに関するものである。
プログラマブルコントローラを有する制御システムで二重化システムを構築する場合には、専用のデータ等値化ユニットと、2つの系のデータ等値化ユニット間を接続し、それぞれの系の死活状態を監視するための信号線を持つ専用ケーブルと、を用意していた(たとえば、特許文献1参照)。
特許第5000620号公報
特許文献1に記載の方法で二重化システムを構築するためには、通信用に敷設するネットワークとは別の専用ケーブルを用意することとなり、保守部品として確保する種類が増えてしまうという問題点があった。
また、二重化システム構築時には、制御系としてふるまう側のシステムに対する設定と、待機系としてふるまう側のシステムに対する設定と、は、待機系と制御系との間の切替えを行う系切替え時にそれまでの処理を継続するために同一にする必要がある。しかし、ネットワーク設定に関して同一の設定にした場合には、通信に必要なアドレスなどの設定が衝突してしまい、通信を行うことができなくなる。そのため、二重化システム構築時は、制御系で動作する場合のアドレスと、待機系で動作する場合のアドレスの両方を設定し、制御系で動作するか、待機系で動作するか決定した後に、決定した系の設定を適用する処理を行わなければならなかった。そして、このような二重化システムの設定を行うCPU(Central Processing Unit)ユニットについては従来提案されていなかった。
さらに、汎用ネットワークを二重化システムに適用するためには、二重化システムを構成する相互のシステムの死活状態を監視する仕組みが必要である。しかし、汎用ネットワークで二重化システムを構築する場合の相互のシステムの死活状態を監視する仕組みについては従来提案されていなかった。
この発明は上記に鑑みてなされたもので、2台のプログラマブルコントローラ間がネットワークで接続された場合に、通常のシステムとして使用するのか、または二重化システムとして使用するのかを判定し、判定結果に基づいてシステムの設定を行うことができるプログラマブルコントローラおよびプログラマブルコントローラシステムを得ることを目的とする。
上記目的を達成するため、この発明にかかるプログラマブルコントローラは、2台のプログラマブルコントローラが、汎用ネットワークを介して接続されるプログラマブルコントローラシステムで使用されるプログラマブルコントローラにおいて、他のプログラマブルコントローラと前記汎用ネットワークを介して接続される通信部と、電源がオンにされた場合に、自プログラマブルコントローラに設定されている第1ネットワーク設定情報と、前記自プログラマブルコントローラのシステム構成を示す第1システム構成情報と、を前記通信部を介して前記他のプログラマブルコントローラに送信する初期設定処理部と、前記第1ネットワーク設定情報と、前記他のプログラマブルコントローラから送られてくる第2ネットワーク設定情報と、が同一であるかを判定する設定内容判定部と、前記第1ネットワーク設定情報と前記第2ネットワーク設定情報とが同一である場合に、前記第1システム構成情報と、前記他のプログラマブルコントローラから送られてくる前記他のプログラマブルコントローラのシステム構成を示す第2システム構成情報と、を比較し、前記他のプログラマブルコントローラと二重化システムを構築するのに必要な構成が一致するかを判定するシステム構成判定部と、前記構成が一致する場合に、前記自プログラマブルコントローラが制御系であるか待機系であるかを決定し、前記制御系であると決定した場合には前記第1ネットワーク設定情報をそのままとし、前記待機系であると決定した場合には、前記第1ネットワーク設定情報の内容を変更する制御系−待機系設定部と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、2つのプログラマブルコントローラが互いに送信するネットワーク設定情報を用いて、2つのネットワーク設定情報が衝突したかしないかで二重化システムとして機能させるか否かを設定するようにした。また、ネットワーク設定情報が衝突した場合には、2つのプログラマブルコントローラのシステム構成情報を用いて、二重化システムを構築するのにシステム構成が同一であるかを判定し、さらに同一である場合には制御系として機能させるのか、待機系として機能させるのか、を決定し、それに基づいてネットワーク設定情報を変更するようにした。これによって、二重化システムの構築において、制御系/待機系の設定を人手によることなく自動的に決定し、その結果に基づいてネットワーク設定を行うことができるという効果を有する。
図1は、実施の形態1による二重化システムの構成の一例を模式的に示す図である。 図2は、実施の形態1によるPLCの機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。 図3は、ネットワーク設定情報の一例を示す図である。 図4は、システム構成情報の一例を示す図である。 図5は、製品固有情報の一例を示す図である。 図6は、システム構成情報の他の例を示す図である。 図7は、実施の形態1による二重化システムの構築処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図8は、実施の形態1による二重化システムの構成の他の例を模式的に示す図である。 図9は、ネットワーク設定情報の他の例を示す図である。 図10は、実施の形態2によるPLCの機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。 図11は、実施の形態2による二重化システムでの状態監視部のさらに詳細な構成を模式的に示すブロック図である。 図12は、PLCの動作の概略を示すフローチャートである。 図13は、異常発生時の二重化システムとしての動作を示す図である。
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかるプログラマブルコントローラおよびプログラマブルコントローラシステムを詳細に説明する。なお、これら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。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による二重化システムの構成の一例を模式的に示す図である。二重化システムは、同じネットワーク設定およびシステム構成を有する2つのプログラマブルコントローラ(以下、PLCという)10A,10Bがネットワーク(通信回線)21を介して接続される構成を有する。ここで、PLC10Aは制御系PLC(以下、制御系という)として機能し、PLC10Bは待機系PLC(以下、待機系という)として機能するものとする。また、ネットワーク21として、汎用ネットワークを用いることができる。
PLC10Aは、各ユニットに電源を供給する電源ユニット12Aと、PLC10Aでの入出力制御や演算処理を行うCPUユニット13Aと、他のPLC10Bなどとネットワーク21を介して通信を行うネットワークユニット14Aと、制御対象からの制御結果を受信する入力ユニットおよびCPUユニット13Aからの指示によって制御対象に出力を行う出力ユニットなどの他のユニット15A,16Aとが、たとえばバスを内蔵するベースユニット11Aを介して接続される。
PLC10Bも、同様に、電源ユニット12Bと、CPUユニット13Bと、ネットワークユニット14Bと、他のユニット15B,16Bとがベースユニット11Bに装着される構成を有している。なお、二重化システムでは、制御系のシステム構成と待機系のシステム構成とが同じになる。すなわち、待機系となるPLC10Bのベースユニット11Bに装着されるユニットは、制御系となるPLC10Aのベースユニット11Aに装着されるユニットと同一となる。そして、制御系のネットワークユニット14Aと待機系のネットワークユニット14Bとがネットワーク(二重化システム用ネットワーク)21を介して接続される。
なお、図示していないが、制御系の入力ユニットと待機系の入力ユニットは、同じ機器にケーブルを介して接続され、制御系の出力ユニットと待機系の出力ユニットは、同じ機器にケーブルを介して接続されているものとする。
二重化システムでは、システム構築時に2つの系(PLC10A,PLC10B)のネットワーク設定が同じであり、二重化システムのネットワーク設定時に待機系のネットワーク設定が制御系のネットワーク設定と異なるように変更される。この実施の形態では、2つの系がネットワーク21に接続されると、それぞれのシステム構成とネットワーク設定とが同じである場合に、二重化システムを構築する設定を行うPLC10A,10Bについて説明する。
図2は、実施の形態1によるPLCの機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。なお、この図2では、二重化システムの構築判定を行う際に関係する処理部について示している。PLC10は、通信部101と、ネットワーク設定情報記憶部102と、システム構成情報記憶部103と、製品固有情報記憶部104と、初期設定処理部105と、設定内容判定部106と、システム構成判定部107と、制御系−待機系設定部108と、等値化処理部109と、を有する。
通信部101は、他のPLC10との間で、所定のプロトコルにしたがって通信を行う。図1で説明したように、この実施の形態では、ネットワークユニット14A,14B間が汎用ネットワークで接続される。そのため、ネットワークユニット14A,14B間においては、使用される汎用ネットワークに対応するプロトコルにしたがって、通信が行われる。通信部101は、図1のネットワークユニット14A,14Bが有する機能となる。
ネットワーク設定情報記憶部102は、PLC10に対して他のPLC10などと通信が可能となるように設定されたネットワーク設定情報を記憶する。ネットワーク設定情報は、同一のネットワークで本来異なる値を設定しなければ通信を行うことができない値であり、たとえばネットワークユニット14A,14Bに設定されたIP(Internet Protocol)アドレス、または図示しない制御ネットワークに接続されるネットワークユニットに設定された局番などを例示することができる。ネットワーク設定情報記憶部102は、たとえば図1のネットワークユニット14A,14Bが有する機能となる。
図3は、ネットワーク設定情報の一例を示す図である。ここでは、図1の二重化システムにおける各PLC10A,10Bのネットワーク設定情報の一例を示している。たとえば、図3(a)は、PLC10Aのネットワーク設定情報を示し、図3(b)は、PLC10Bのネットワーク設定情報を示している。ここでは、ネットワーク設定情報として、ネットワークユニット14A,14Bに設定されたIPアドレスが格納されているものとする。なお、二重化システムを構成する2つのPLC10A,10B間では、ネットワーク設定情報は、同一となるように二重化システムを構築するユーザによって設定される。
システム構成情報記憶部103は、PLC10における各ユニットの接続状態などのシステム構成を示すシステム構成情報を記憶する。システム構成情報は、ベースユニット11A,11Bの各スロットの位置(スロット番号)に、装着されているユニットの種類、型名を識別する情報を対応付けたものである。システム構成情報記憶部103は、たとえば図1のCPUユニット13A,13Bが有する機能としてもよいし、ネットワークユニット14A,14Bが有する機能としてもよいし、他のユニットが有する機能としてもよい。
図4は、システム構成情報の一例を示す図である。ここでも、図1の二重化システムにおける各PLC10A,10Bのシステム構成情報の一例を示している。たとえば、図4(a)は、PLC10Aのシステム構成情報を示し、図4(b)は、PLC10Bのシステム構成情報を示している。図4に示されるように、システム構成情報として、ベースユニット11A,11Bの各スロットに装着されているユニットの製品型名が登録されている。また、ここでは、2つのPLC10A,10Bのシステム構成情報が等しいものとする。
製品固有情報記憶部104は、PLC10に固有の製品固有情報を記憶する。製品固有情報として、たとえば各ユニットに対して製造品ごとに付加される番号である製造情報、またはネットワークユニット14A,14Bの場合にはMAC(Media Access Control)アドレスなどのネットワーク固有番号を例示することができる。なお、製品固有情報としては、整数(16進数を含む)のような大小を決定することができる情報とする。
図5は、製品固有情報の一例を示す図である。ここでも、図1の二重化システムにおける各PLC10A,10Bの製品固有情報の一例を示している。たとえば、図5(a)は、PLC10Aの製品固有情報を示し、図5(b)は、PLC10Bの製品固有情報を示している。図5に示されるように、製品固有情報として、CPUユニット13A,13Bまたはネットワークユニット14A,14Bを一意に識別する製造情報、ネットワークユニット14A,14Bに対して付されたネットワーク固有アドレスが含まれている。
初期設定処理部105は、PLC10の電源がオンにされた場合に、ネットワーク設定情報記憶部102中のネットワーク設定情報と、システム構成情報記憶部103中のシステム構成情報と、製品固有情報記憶部104中の製品固有情報と、を他のPLC10に通信部101を介して送信する。たとえば、ネットワーク設定情報をブロードキャストで送信する。このようにブロードキャストで送信することで、他のPLC10のネットワーク設定アドレスが自PLC10のものと同じであったとしても、ネットワーク設定情報を相手側に送信することが可能になる。初期設定処理部105は、図1のCPUユニット13A,13Bに設けられてもよいし、ネットワークユニット14A,14Bに設けられてもよい。
設定内容判定部106は、通信部101で受信した他のPLC10のネットワーク設定情報と自PLC10のネットワーク設定情報とを比較し、ネットワーク設定情報が衝突したか(同一であるか)を判定する。ネットワーク設定情報が同一でない場合には、ネットワーク21で接続された2つのPLC10は、二重化システムを構成するものではなく、通常のPLC10として動作させる。また、ネットワーク設定情報が同一の場合には、他のPLC10と二重化システムを構築するものと判定する。設定内容判定部106は、図1のCPUユニット13A,13Bに設けられてもよいし、ネットワークユニット14A,14Bに設けられてもよい。
システム構成判定部107は、設定内容判定部106によって自PLC10が二重化システムを構築するものであると判定された場合に、通信部101で受信した他のPLC10のシステム構成情報と自PLC10のシステム構成情報とを比較し、自PLC10と衝突した他のPLC10のシステム構成が同一であるかを判定する。そして、システム構成が同一である場合には、二重化システムとして動作させるものと判定し、制御系−待機系設定部108に二重化システム構築の指示を与える。また、システム構成が同一でない場合には、エラーを通知する。エラー通知の内容としては、たとえば自PLC10と他のPLC10のシステム構成を再度確認する旨のメッセージなどを例示することができる。システム構成判定部107は、図1のCPUユニット13A,13Bに設けられる。
二重化システムを構築する場合には、たとえば図1の2つのPLC10A,10Bを構成するCPUユニット13A,13Bおよびネットワークユニット14A,14Aを含むユニットは通常同一の製品によって構築され、またこれらの各ユニットが配置されるベースユニット11A,11B上の位置(スロット位置)も同一となる。そのため、2つのPLC10A,10Bのシステム構成情報を比較することで、二重化システムとして動作させるものであるか否かを判断することが可能となる。
ただし、ベースユニット11A,11Bに装着されるユニット(入力ユニットまたは出力ユニットなど)には、制御に使用されないものも存在する。そのため、2つのPLC10A,10Bの構成が二重化システムを構築するものかどうかを判定するには、二重化システムを構築するのに必要なCPUユニット13A,13Bおよびネットワークユニット14A,14Bを比較し、これらが同一である場合に、二重化システムとして動作させるものであるか否かを判断することも可能である。なお、ベースユニット11A,11Bも二重化システムを構築するのに必要なユニットとして加えてもよい。
また、システム構成情報に、二重化システムの構成に必要か否かを示す情報を付加してもよい。図6は、システム構成情報の他の例を示す図である。ここでも、図1の二重化システムにおける各PLC10A,10Bのネットワーク設定情報の一例を示している。たとえば、図6(a)は、PLC10Aのネットワーク設定情報を示し、図6(b)は、PLC10Bのネットワーク設定情報を示している。図6に示されるように、システム構成情報には、ベースユニット11A,11Bの種類を識別する製品型名、ベースユニット11A,11Bの各スロットに装着されているユニットの種類を識別する製品型名と、二重化に必要か否かを示す二重化要否情報が含まれる。図では、二重化要否情報が〇で示されるものが二重化に必要なユニットであり、×が二重化に必要でないユニットであることを示している。このようなシステム構成情報で、2つのPLC10A,10Bを二重化システムとして動作させるのか否かを判断する場合には、二重化要否情報が必要であることを示すものについてのみ比較を行えばよい。
制御系−待機系設定部108は、システム構成判定部107で二重化システムとして動作させるものであると判定された場合に、自PLC10の製品固有情報を他のPLC10の製品固有情報とを用いて、自PLC10が制御系となるのか待機系となるのかを決定する。そして、自PLC10が制御系となる場合には、ネットワーク設定情報をそのまま使用し、待機系となる場合には、ネットワーク設定情報を変更する。
制御系−待機系設定部108は、大小比較が可能な2つの製品固有情報を用いて、たとえば自PLC10の製品固有情報の方が大きい場合には制御系と決定し、小さい場合には待機系と決定する。なお、乱数発生器によって生成された乱数を製品固有情報として相互に通知し、この乱数の大小によって制御系/待機系を決定してもよい。また、これは一例であり、制御系/待機系の決定に際し、自PLC10の製品固有情報が他のPLC10のものよりも小さい場合に制御系と決定し、大きい場合に待機系と決定してもよい。
また、自PLC10が待機系であると決定された場合には、ネットワーク設定情報中のネットワーク設定アドレスに所定の数を加算し、新たなネットワーク設定アドレスを設定する。制御系−待機系設定部108は、図1のCPUユニット13A,13Bに設けられる。
等値化処理部109は、自PLCが制御系である場合に、制御系で使用されるデータを、待機系にも略リアルタイムで送信する等値化処理を行う。等値化処理部109は、図1のネットワーク21(汎用ネットワーク)の通信タイミングに合わせてデータの同期を行う。等値化処理部109は、図1のネットワークユニット14A,14Bに設けられる。
つぎに、このような構成におけるPLC10での二重化システム構築処理について説明する。図7は、実施の形態1による二重化システムの構築処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、図1のPLC10Aでの処理を例として挙げて説明する。基本的には、PLC10Bでの処理もPLC10Aでの処理と同様である。
まず、ネットワーク21で接続された2つのPLC10A,10Bの電源がオンにされると、PLC10Aの初期設定処理部105は、ネットワーク設定情報、システム構成情報および製品固有情報を通信部101を介してたとえばブロードキャストで送信する。そして、通信部101を介して他のPLC10Bからネットワーク設定情報、システム構成情報および製品固有情報を受信する(ステップS11)。
ついで、設定内容判定部106は、受信したネットワーク設定情報と、ネットワーク設定情報記憶部102中のネットワーク設定情報とを比較し、両者の内容が衝突するか(同一であるか)を判定する(ステップS12)。2つのネットワーク設定情報が衝突しない場合(ステップS12でNoの場合)には、設定内容判定部106は、2つのPLC10A,10Bは、二重化システムとして構成されるものではなく、通常のPLCシステムとして動作させ(ステップS13)、処理が終了する。
一方、2つのネットワーク設定情報が衝突する場合(ステップS12でYesの場合)には、システム構成判定部107は、衝突した2つのPLC10A,10Bのシステム構成が同一であるかを判定する(ステップS14)。ここでは、システム構成判定部107は、システム構成情報記憶部103に記憶されている自PLC10Aのシステム構成情報とステップS11で受信した他のPLC10Bのシステム構成情報とを比較する。また、この比較に当たって、上記したように、システム構成情報中のベースユニット11A,11B、CPUユニット13A,13Bおよびネットワークユニット14A,14Bの種類で比較してもよいし、システム構成情報のすべての内容で比較してもよいし、図6のように二重化要否情報が要を示すユニットのみで比較してもよい。
2つのPLC10A,10Bのシステム構成が同一ではない場合(ステップS14でNoの場合)には、システム構成判定部107は、エラー通知を行い(ステップS15)、処理を終了する。このエラー通知では、たとえば、二重化システムを構築すべきであるのに、2つのPLC10A,10Bのシステム構成が同一でない旨の通知を行う。
一方、2つのPLC10A,10Bのシステム構成が同一である場合(ステップS14でYesの場合)には、制御系−待機系設定部108は、製品固有情報を用いて、自PLC10Aが制御系であるのか、待機系であるのかを決定する処理を行う(ステップS16)。
制御系/待機系決定処理として、たとえば、自PLC10AのCPUユニット13Aの製品情報と他のPLC10BのCPUユニット13Bの製品情報とを比較し、自PLC10AのCPUユニット13Aの製品情報の方が大きい場合には自PLC10Aを制御系と決定し、自PLC10AのCPUユニット13Aの製品情報方が小さい場合には自PLC10Aを待機系と決定する。制御系/待機系を決定する際の製品情報の大小関係を逆にしてもよい。また、CPUユニット13A,13Bの製品情報ではなく、ネットワークユニット14A,14Bの製品情報を用いてもよいし、MACアドレスなどのネットワーク固有アドレスを用いてもよい。
また、自PLC10Aを制御系に設定する際の優先度を製品固有情報に含ませて、この優先度を比較することによって制御系/待機系を決定してもよい。たとえば、制御系に設定する際の優先度として、CPUユニット13A,13Bまたはネットワークユニット14A,14Bなどのバージョン情報を用いることができる。同じ種類の製品でもバージョンが新しければ機能が改善なされており、古いバージョンに比較して不具合が改善されていることが多い。そのため、バージョンが新しい方に高い優先度を設定することで、制御系に、機能改善がなされ、不具合がより少ないPLC10を用いることが可能になる。このような優先度は、システム設計者によって任意に設定することができる。そして、このような優先度を製品固有情報に含ませることで、システム設計者が好むPLC10を制御系として使用することができるようになる。
その後、制御系−待機系設定部108は、ステップS16で決定された結果に基づいて、CPUユニット13Aに対して制御系または待機系を設定する(ステップS17)。また、制御系−待機系設定部108は、自PLC10Aが制御系である場合(ステップS18でYesの場合)には、設定されたネットワーク設定アドレスをそのまま使用する(ステップS19)。また、制御系−待機系設定部108は、自PLC10Aが待機系である場合(ステップS18でNoの場合)には、設定されたネットワーク設定アドレスを変更する(ステップS20)。たとえば、設定されたネットワーク設定アドレスに「1」を加算したものをネットワーク設定アドレスとして用いる。これによって、自PLC10Aと他のPLC10Bとの間でネットワーク設定アドレスの衝突が回避され、2つのPLC10A,10B間で通信を行うことが可能になる。
ステップS19またはS20の後、PLC10Aはネットワーク21を介して接続された他のPLC10Bと通信を開始する(ステップS21)。通信が開始されると、たとえば等値化処理部109によって、通信を開始したネットワーク21を使用して、二重化必要なデータ等値化処理が行われる。以上で、PLC10での二重化システム構築処理が終了する。
なお、制御系の入力ユニットと待機系の入力ユニットが同じ機器にケーブルを介して接続されている場合には、機器からの情報は、制御系と待機系の入力ユニットに送られる。また、制御系の出力ユニットと待機系の出力ユニットが同じ機器にケーブルを介して接続されている場合には、制御系の出力ユニットのみ機器に情報を出力し、待機系の出力ユニットは機器に対して情報を出力しない。このようにして、制御系と待機系との間でデータの同一性が保たれることになる。
上述した説明では、図1に示される形の二重化システムの場合を例に挙げた。しかし、各PLCにさらに制御ネットワークが接続される構成の二重化システムの場合もある。図8は、実施の形態1による二重化システムの構成の他の例を模式的に示す図である。図8では、ベースユニット11Aに電源ユニット12A、CPUユニット13A、ネットワークユニット14A、ネットワークユニット17Aおよび他のユニット16Aが装着されたPLC10Aと、このPLC10Aと同一の構成を有するPLC10Bと、で二重化システムが構築されている。2つのPLC10A,10Bのネットワークユニット14A,14B間は、二重化システム用ネットワーク(通信回線)21で接続されている。また、2つのPLC10A,10Bのネットワークユニット17A,17Bには制御ネットワーク22が接続されている。制御ネットワーク22には、複数のネットワークリモート局31A〜31Cが接続されている。
このような二重化システムにおけるネットワーク設定情報は、二重化システム用ネットワーク21で接続されるネットワークユニット14A,14Bの第1ネットワーク設定アドレスと、制御ネットワーク22で接続されるネットワークユニット17A,17Bの第2ネットワーク設定アドレスと、を含む。図9は、ネットワーク設定情報の他の例を示す図である。このネットワーク設定情報は、図8の二重化システムの構成の場合の一例を示している。また、図9(a)は、PLC10Aのネットワーク設定情報であり、図9(b)は、PLC10Bのネットワーク設定情報である。
図9に示されるように、二重化システム用ネットワーク21で接続されるネットワークユニット14A,14Bのネットワーク設定アドレスは、図3と同様であり、たとえばIPアドレスが設定されることになる。また、制御ネットワーク22に接続されるネットワークユニット17A,17Bのネットワーク設定アドレスは局番となっている。この例では、2つの局番1、局番2が設定されている。たとえば局番1は、自PLC10A,10Bが制御系の場合に使用される局番であり、局番2は、自PLC10A,10Bが待機系の場合に使用される局番である。
このような構成の場合には、図7のステップS19で自PLC10Aが制御系である場合には、制御系−待機系設定部108は、二重化システム用ネットワーク21で接続されるネットワークユニット14Aのネットワーク設定アドレスはそのままの設定とするが、制御ネットワーク22に接続されるネットワークユニット17Aのネットワーク設定アドレス(局番)については、制御系の局番に設定される。一方、図7のステップS20で自PLC10Aが制御系でない場合には、制御系−待機系設定部108は、二重化システム用ネットワーク21で接続されるネットワークユニット14Aのネットワーク設定アドレスが変更され、制御ネットワーク22に接続されるネットワークユニット17Aのネットワーク設定アドレス(局番)については、待機系の局番に設定される。
なお、ネットワーク設定を変更せずに通信を行うことができる場合には、ステップS19,S20でネットワーク設定情報を修正せずに、すなわちステップS19,S20の処理を省略して、通信を開始してもよい。このような場合は、たとえば1対1で接続されたネットワーク構成において、設定されたアドレスを使用せず、双方がブロードキャストによって相手側にデータを送信することができるネットワークで接続されている場合である。
実施の形態1では、2つのPLC10A,10Bがネットワーク21で接続され、電源がオンの状態にされたときに、自PLC10Aと他PLC10Bのネットワーク設定情報が衝突したかしないかで二重化システムとして機能させるか否かを設定するようにした。また、ネットワーク設定情報が衝突した場合には、自PLC10Aと他PLC10Bのシステム構成情報を用いて、二重化システムを構築するのにシステム構成が同一であるかを判定し、さらに同一である場合には自PLC10Aを制御系として機能させるのか、待機系として機能させるのか、を決定し、それに基づいてネットワーク設定情報を変更するようにした。これによって、二重化システムの構築において、制御系/待機系の設定を人手によることなく自動的に決定し、その結果に基づいてネットワーク設定を行うことができるという効果を有する。
実施の形態2.
実施の形態1では、システム構築時における二重化システムのネットワーク設定を自動で行う構成について説明した。実施の形態2では、制御系−待機系間でのネットワーク状態の監視、およびPLC内でのCPUユニット−ネットワークユニット間の監視に基づいた制御系から待機系への切り替えについて説明する。
図10は、実施の形態2によるPLCの機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。このPLC10は、実施の形態1の構成に加えて、自PLC10と相手系PLC10の状態を監視する状態監視部110と、状態監視部110によって自PLC10または相手系PLC10に異常が発生した場合に、二重化システムの状態をどのようにするかを判断し、決定する異常発生時処理部111と、をさらに備える。なお、実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図11は、実施の形態2による二重化システムでの状態監視部のさらに詳細な構成を模式的に示すブロック図である。ここでは、PLC10Aを制御系とし、PLC10Bを待機系としている。この図に示されるように、制御系と待機系ともに、CPUユニット13A,13Bは、自PLC10A,10Bのネットワークユニット14A,14Bの死活状態を監視するネットワークユニット状態監視部121A,121Bを有し、ネットワークユニット14A,14Bは、自PLC10A,10BのCPUユニット13A,13Bの死活状態を監視するCPUユニット状態監視部122A,122Bと、相手系のPLC10B,10Aのネットワークユニット14B,14Aの死活状態を監視する相手系ネットワーク状態監視部123A,123Bと、を有する。相手系ネットワーク状態監視部123A,123Bは、ネットワークユニット14A,14B間を接続するネットワーク21(汎用ネットワーク)を介して相手系のネットワークユニット14A,14Bに対して監視を行う。このとき、相手系ネットワーク状態監視部123A,123Bは、ネットワーク21(汎用ネットワーク)の通信タイミングに合わせて状態監視を行う。
ネットワークユニット状態監視部121A,121B、CPUユニット状態監視部122A,122Bおよび相手系ネットワーク状態監視部123A,123Bは、定期的に監視相手の所定の記憶領域に異なる値の書き込みを行い、書き込みを行う際にその記憶領域に記憶されている値を読み出し、所定の回数書き込みを行うたびに読み出される値が同じ値である場合には、相手側のユニットが動作していない状態(異常状態)であると判断する。また、書き込みを行うたびに読み出される値が異なる場合には、相手側のユニットは正常に動作している状態であると判断する。
図12は、PLCの動作の概略を示すフローチャートである。この図に示されるように、PLC10A,10Bでは、最初にイニシャル処理を実行した(ステップS31)後、一連の制御手順が記述されたシーケンスプログラムを実行し(ステップS32)、さらに、シーケンスプログラムによる演算の実行結果の出力処理や演算を行うためのデータの入力処理などのシステム処理を行う(ステップS33)。そして、このステップS32のシーケンスプログラム実行処理とステップS33のシステム処理を繰り返し実行する。
CPUユニット13A,13Bによるネットワークユニット状態監視部121A,121Bとネットワークユニット14A,14BのCPUユニット状態監視部122A,122Bによる状態監視処理は、たとえばステップS33のシステム処理のときに行われる。
また、図12では、ステップS31〜S33の処理と並行して、ネットワークユニット14A,14Bの相手系ネットワーク状態監視部123A,123Bによる状態監視処理が行われる(ステップS34)。そのため、相手系PLC10B,10Aの状態監視は、CPUユニット13A,13Bで行われる処理とは独立した周期で実行される。すなわち、CPUユニット13A,13Bで行われるサイクリック処理とは関係なく実行することができる。なお、ここでサイクリック処理とは、CPUユニットが、PLCが備える種々のユニットを動作させて産業用機器を制御するためのプログラムであるユーザプログラムの実行と、実行結果の出力と、ユーザプログラムが使用する値などの入力値の取得と、を所定の周期で繰り返す処理のことをいう。
なお、ステップS34では、相手系ネットワークユニット14A,14Bの状態監視処理が行われているが、これに加えて等値化処理を行ってもよい。これによって、等値化処理もCPUユニット13A,13Bで行われる処理とは独立した周期で実行されることになる。
ここで、ネットワークユニット状態監視部121A,121B、CPUユニット状態監視部122A,122Bおよび相手系ネットワーク状態監視部123A,123Bによって、監視対象の異常が検出された場合の二重化システムの動作状態の制御について説明する。
図13は、異常発生時の二重化システムとしての動作を示す図である。なお、以下では、PLC10Aが制御系であるとし、PLC10Bが待機系であるとする。制御系のCPUユニット13Aのネットワークユニット状態監視部121Aで異常が検出された場合、すなわち制御系のネットワークユニット14Aが異常である場合には、異常発生時処理部111は、現在の制御系−待機系での処理状態を維持する。
制御系のネットワークユニット14AのCPUユニット状態監視部122Aで異常が検出された場合、すなわち制御系のCPUユニット13Aが異常である場合には、異常発生時処理部111は、PLC10Aを現在の制御系から待機系に切り替える。またこのとき、PLC10Bでは現在の待機系から制御系に切り替える処理を行う。図1のような二重化システムの場合には、ネットワークユニット14A,14Bの制御系/待機系の設定を切り替えるのみでよいが、図8のような二重化システムの場合には、上記のほかに制御ネットワーク22を構成するネットワークユニット17A,17Bの局番を切り替える処理も行われる。すなわち、ネットワークリモート局31A〜31Cが制御系のPLCと通信できるように、局番の切り替えが行われる。たとえば、制御ネットワーク22では、PLC10A,10Bの制御系のネットワークユニット17A,17Bに設定される局番(たとえば図9の局番1)と、待機系のネットワークユニット17A,17Bに設定される局番(たとえば図9の局番2)と、が予め定められており、制御系−待機系の切り替えの際に、これらの局番の切り替えを行う。
制御系のネットワークユニット14Aの相手系ネットワーク状態監視部123Aで異常が検出された場合、すなわち待機系のネットワークユニット14Bが異常である場合には、異常発生時処理部111は、現在の制御系−待機系での処理状態を維持する。
待機系のネットワークユニット14Bの相手系ネットワーク状態監視部123Bで異常が検出された場合、すなわち制御系のネットワークユニット14Aが異常である場合には、異常発生時処理部111は、現在の制御系−待機系での処理状態を維持する。
待機系のネットワークユニット14BのCPUユニット状態監視部122Bで異常が検出された場合、すなわち待機系のCPUユニット13Bが異常である場合には、異常発生時処理部111は、PLC10Bの現在の待機系から制御系への切り替えを禁止する。これは、待機系のCPUユニット13Bに異常が発生した状態では、制御系から待機系への切り替えを行うことが出できないからである。その結果、異常発生時処理部111は、たとえばその後に制御系のCPUユニット13Aに異常が発生した場合でも、待機系への切り替えを行わない。
待機系のCPUユニット13Bのネットワークユニット状態監視部121Bで異常が検出された場合、すなわち待機系のネットワークユニット14Bが異常である場合には、異常発生時処理部111は、現在の制御系−待機系での処理状態を維持する。
なお、上記では説明した状態監視部110は、図1の二重化システムの場合の例であり、CPUユニット13A,13Bと二重化システム用ネットワーク(ネットワーク21)で通信を行うネットワークユニット14A,14Bに設けられる場合を説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、図8の二重化システムの場合には、状態監視部110は、CPUユニット13A,13Bと二重化システム用ネットワーク(ネットワーク21)で通信を行うネットワークユニット14A,14Bのほかに、制御ネットワーク22で通信を行うネットワークユニット17A,17Bに設けるようにしてもよい。このような構成によって、ネットワークユニット17A,17Bの状態監視を行うネットワークユニットを増やすことができ、異常検出の信頼性を高めることができる。
この実施の形態2では、自PLC10A内のCPUユニット13Aと相手系PLC10Bのネットワークユニット14Bの死活監視を行う状態監視部110をネットワークユニット14Aに設け、自PLC10A内のネットワークユニット14Aの死活監視を行う状態監視部110をCPUユニット13Aに設けた。これによって、自PLC10Aまたは相手系PLC10Bの状態監視を行う専用のユニットをPLC10Aに設けずに、CPUユニット13Aとネットワークユニット14Aによる異常監視が可能になるという効果を有する。
また、ネットワークユニット14Aに設けた状態監視部110は、CPUユニット13Aでの周期的な処理と並行して状態監視処理を行うことができるので、CPUユニット13Aでの処理時間に影響されることなく、自PLC10AのCPUユニット13Aの状態と相手系PLC10Bのネットワークユニット14Bの状態とを監視することができるという効果を有する。
以上のように、この発明にかかるプログラマブルコントローラは、2つのプログラマブルコントローラを用いて二重化システムを構築する場合に有用である。
10,10A,10B PLC(プログラマブルコントローラ)、11A,11B ベースユニット、12A,12B 電源ユニット、13A,13B CPUユニット、14A,14B,17A,17B ネットワークユニット、15A,16A,15B,16B
ユニット、21 ネットワーク(二重化システム用ネットワーク)、22 制御ネットワーク、31A〜31C ネットワークリモート局、101 通信部、102 ネットワーク設定情報記憶部、103 システム構成情報記憶部、104 製品固有情報記憶部、105 初期設定処理部、106 設定内容判定部、107 システム構成判定部、108 制御系−待機系設定部、109 等値化処理部、110 状態監視部、111 異常発生時処理部、121A,121B ネットワークユニット状態監視部、122A,122B CPUユニット状態監視部、123A,123B 相手系ネットワーク状態監視部。

Claims (13)

  1. 2台のプログラマブルコントローラが、汎用ネットワークを介して接続されるプログラマブルコントローラシステムで使用されるプログラマブルコントローラにおいて、
    他のプログラマブルコントローラと前記汎用ネットワークを介して接続される通信部と、
    電源がオンにされた場合に、自プログラマブルコントローラに設定されている第1ネットワーク設定情報と、前記自プログラマブルコントローラのシステム構成を示す第1システム構成情報と、を前記通信部を介して前記他のプログラマブルコントローラに送信する初期設定処理部と、
    前記第1ネットワーク設定情報と、前記他のプログラマブルコントローラから送られてくる第2ネットワーク設定情報と、が同一であるかを判定する設定内容判定部と、
    前記第1ネットワーク設定情報と前記第2ネットワーク設定情報とが同一である場合に、前記第1システム構成情報と、前記他のプログラマブルコントローラから送られてくる前記他のプログラマブルコントローラのシステム構成を示す第2システム構成情報と、を比較し、前記他のプログラマブルコントローラと二重化システムを構築するのに必要な構成が一致するかを判定するシステム構成判定部と、
    前記構成が一致する場合に、前記自プログラマブルコントローラが制御系であるか待機系であるかを決定し、前記制御系であると決定した場合には前記第1ネットワーク設定情報をそのままとし、前記待機系であると決定した場合には、前記第1ネットワーク設定情報の内容を変更する制御系−待機系設定部と、
    を備えることを特徴とするプログラマブルコントローラ。
  2. 前記初期設定処理部は、前記自プログラマブルコントローラが保持し、数値で表される第1製品固有情報を、前記第1ネットワーク設定情報と前記第1システム構成情報とともに送信し、
    前記制御系−待機系設定部は、前記第1製品固有情報と、前記他のプログラマブルコントローラが保持し、数値で表される第2製品固有情報と、を比較し、前記第1製品固有情報の前記第2製品固有情報に対する大小によって、前記制御系または前記待機系の決定を行うことを特徴とする請求項1に記載のプログラマブルコントローラ。
  3. 前記第1製品固有情報と前記第2製品固有情報は、前記プログラマブルコントローラに対して付された固有の整数であることを特徴とする請求項に記載のプログラマブルコントローラ。
  4. 前記第1製品固有情報と前記第2製品固有情報は、前記プログラマブルコントローラに対して一意に設定されるネットワーク固定アドレスであることを特徴とする請求項に記載のプログラマブルコントローラ。
  5. 前記自プログラマブルコントローラは、ベースユニット上に、CPUユニットおよびネットワークユニットを含むユニットが装着される構成を有し、
    前記第1システム構成情報と前記第2システム構成情報は、各前記プログラマブルコントローラでの各前記ユニットについて、前記ベースユニット上での配置位置と、前記ユニットの種類と、を含むユニット情報を有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コントローラ。
  6. 前記システム構成判定部は、前記第1システム構成情報中と前記第2システム構成情報中の前記CPUユニットと前記ネットワークユニットの前記ユニット情報を用いて判定を行うことを特徴とする請求項に記載のプログラマブルコントローラ。
  7. 前記第1システム構成情報と前記第2システム構成情報は、各前記ユニットについて、前記二重化システムに必要な構成であるか否かを示す二重化要否情報をさらに有し、
    前記システム構成判定部は、前記二重化要否情報が前記二重化システムに必要な構成である前記ユニット情報を用いて判定を行うことを特徴とする請求項に記載のプログラマブルコントローラ。
  8. 前記自プログラマブルコントローラでの動作状態と、前記他のプログラマブルコントローラの動作状態と、を監視する状態監視部と、
    前記状態監視部による監視結果に基づいて、前記二重化システムでの前記制御系と前記待機系と動作状態の制御を行う異常発生時処理部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のプログラマブルコントローラ。
  9. 各前記プログラマブルコントローラは、ベースユニット上に、CPUユニットおよびネットワークユニットを含むユニットが装着される構成を有し、
    前記状態監視部は、
    前記CPUユニットに設けられる前記ネットワークユニットの動作状態を監視するネットワークユニット状態監視部と、
    前記ネットワークユニットに設けられる前記CPUユニットの動作状態を監視するCPUユニット状態監視部と、
    前記ネットワークユニットに設けられる前記他のプログラマブルコントローラの前記ネットワークユニットの動作状態を監視する相手系ネットワーク状態監視部と、
    を備え、
    前記ネットワークユニット状態監視部と前記CPUユニット状態監視部は、前記CPUユニットで実行されるサイクリック処理の中で状態監視を行い、
    前記相手系ネットワーク状態監視部は、前記サイクリック処理とは独立して前記汎用ネットワークを介して状態監視を行うことを特徴とする請求項に記載のプログラマブルコントローラ。
  10. 前記他のプログラマブルコントローラとの間で、前記汎用ネットワークを介してデータの同期を行う等値化処理部をさらに備えることを特徴とする請求項に記載のプログラマブルコントローラ。
  11. 前記設定内容判定部は、前記第1ネットワーク設定情報と前記第2ネットワーク設定情報とが同一でない場合に、前記他のプログラマブルコントローラとは前記二重化システムを構築しないと判定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コントローラ。
  12. 前記システム構成判定部は、前記第1システム構成情報と前記第2システム構成情報の前記二重化システムを構築するのに必要な構成が一致しない場合に、エラーを通知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コントローラ。
  13. 2台のプログラマブルコントローラが、汎用ネットワークを介して接続されるプログラマブルコントローラシステムにおいて、
    それぞれの前記プログラマブルコントローラは、
    他のプログラマブルコントローラと前記汎用ネットワークを介して接続される通信部と、
    電源がオンにされた場合に、自プログラマブルコントローラに設定されている第1ネットワーク設定情報と、前記自プログラマブルコントローラのシステム構成を示す第1システム構成情報と、を前記通信部を介して前記他のプログラマブルコントローラに送信する初期設定処理部と、
    前記第1ネットワーク設定情報と、前記他のプログラマブルコントローラから送られてくる第2ネットワーク設定情報と、が同一であるかを判定する設定内容判定部と、
    前記第1ネットワーク設定情報と前記第2ネットワーク設定情報とが同一である場合に、前記第1システム構成情報と、前記他のプログラマブルコントローラから送られてくる前記他のプログラマブルコントローラのシステム構成を示す第2システム構成情報と、を比較し、前記他のプログラマブルコントローラと二重化システムを構築するのに必要な構成が一致するかを判定するシステム構成判定部と、
    前記構成が一致する場合に、前記自プログラマブルコントローラが制御系であるか待機系であるかを決定し、前記制御系であると決定した場合には前記第1ネットワーク設定情報をそのままとし、前記待機系であると決定した場合には、前記第1ネットワーク設定情報の内容を変更する制御系−待機系設定部と、
    を備えることを特徴とするプログラマブルコントローラシステム。
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