JP7203558B2 - 通信システム、制御方法及び通信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、通信システム、制御方法及び通信モジュールに関し、特に、リング型ネットワークで接続する通信システム、制御方法及び通信モジュールに関する。

近年、製品を製造する工場等では、リング型ネットワーク構成が可能なＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）等のフィールドネットワークを用いて、工作機械又は半導体製造装置を自動制御する技術が利用されている。例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴでは、ネットワーク及びスレーブ装置は一台のマスタ装置によって制御されており、そのマスタ装置が故障した場合、工場のラインが停止して製品の製造が遅延する。これに対して、マスタ装置を二重化することにより、一台のマスタ装置が故障した場合でも工場のラインを継続させることが可能となる。

第１のマスタユニットおよび第２のマスタユニットと、少なくとも１つのスレーブユニットとが、二重導線構造を介して互いに接続されている通信システムが開示されている。この通信システムにおいて、第２のマスタユニットは、制御ユニットと受信ユニットと送信ユニットとの間を切換接続するマスタ結合装置を備える。マスタ結合装置は、第１の動作モードにおいて、第１のマスタユニットからのデータ信号が二重導線構造上で受信されると、制御ユニットを受信ユニットおよび送信ユニットから分離する。一方、マスタ結合装置は、第２の動作モードにおいて、第１のマスタユニットからのデータ信号の二重導線構造上での受信が中断されると、制御ユニットを受信ユニットおよび送信ユニットに接続させて、二重導線構造上でのデータ伝送を行う（特許文献１を参照）。

また、複数のマスタ装置と、各マスタ装置とそれぞれ接続され、１又は複数のスレーブ装置が接続されたリング型のネットワークトポロジを有する複数のネットワークと、マスタ装置の主従を切り替える主従切替え器とを有する通信システムが開示されている。この通信システムにおいて、主従切替え器は、主系に設定されたマスタ装置に障害が発生した場合に、マスタ装置の主系及び従系を切り替える（特許文献２を参照）。

特表２０１０－５１０７４１号公報 特開２０１５－１２７９２６号公報

リング型ネットワークと通信接続する通信システムにおいて、よりシンプルな構成を有しつつ可用性を担保することが望まれている。

通信システム、制御方法及び通信モジュールの目的は、リング型ネットワークと通信接続する通信システムにおいて、よりシンプルな構成を有しつつ可用性を担保することを可能とすることにある。

実施形態の一側面に係る通信システムは、リング型ネットワークと通信接続する二つのマスタ装置を有する通信システムであって、二つのマスタ装置のそれぞれは、リング型ネットワークから受信した受信データを処理する処理部と、リング型ネットワークから受信した受信データを処理部に送る運用モード、及び、リング型ネットワークから受信した受信データを処理部に送らずにリング型ネットワークに転送する予備モードの内の何れか一方の動作モードで動作する通信部と、当該マスタ装置の異常を検出する検出部と、通信部の動作モードが運用モードであるときに検出部が異常を検出した場合、他方のマスタ装置に切り替え要求信号を送信し且つ通信部の動作モードを運用モードから予備モードに切り替え、通信部の動作モードが予備モードであるときに他方のマスタ装置から切り替え要求信号を受信した場合、通信部の動作モードを予備モードから運用モードに切り替える制御部と、を有する。

また、実施形態の一側面に係る制御方法は、リング型ネットワークと通信接続する二つのマスタ装置を有する通信システムの制御方法であって、二つのマスタ装置のそれぞれは、リング型ネットワークから受信した受信データを処理する処理部と、リング型ネットワークから受信した受信データを処理部に送る運用モード、及び、リング型ネットワークから受信した受信データを処理部に送らずにリング型ネットワークに転送する予備モードの内の何れか一方の動作モードで動作する通信部と、を有し、二つのマスタ装置の内の一方のマスタ装置の通信部の動作モードが運用モードであり、且つ、他方のマスタ装置の通信部の動作モードが予備モードであるときに、一方のマスタ装置が、一方のマスタ装置の異常を検出した場合、他方のマスタ装置に切り替え要求信号を送信し且つ一方のマスタ装置の通信部の動作モードを運用モードから予備モードに切り替え、他方のマスタ装置が、一方のマスタ装置から切り替え要求信号を受信した場合、他方のマスタ装置の通信部の動作モードを予備モードから運用モードに切り替えることを含む。

また、実施形態の一側面に係る通信モジュールは、リング型ネットワークと通信接続するマスタ装置に装着される通信モジュールであって、リング型ネットワークから受信した受信データを処理する処理部と、リング型ネットワークから受信した受信データを処理部に送る運用モード、及び、リング型ネットワークから受信した受信データを処理部に送らずにリング型ネットワークに転送する予備モードの内の何れか一方の動作モードで動作する通信回路と、マスタ装置の制御部からの指示に従って、動作モードを切り替える切り替え回路と、を有する。

本実施形態によれば、通信システム、制御方法及び通信モジュールは、リング型ネットワークと通信接続する通信システムにおいて、よりシンプルな構成を有しつつ可用性を担保することが可能となる。

実施形態に従った通信システム１の構成図を示す図である。 通信システム１の概略構成を示す図である。 通信モジュール１２０の概略構成を示す図である。 通信モジュール１２０の概略構成を示す図である。 記憶装置１０３及びＣＰＵ１０４の概略構成を示す図である。 第１メモリ１１３及び第１プロセッサ１１４の概略構成を示す図である。 検出処理の動作を示すフローチャートである。 制御処理の動作を示すフローチャートである。 処理装置１３０の概略構成を示すブロック図である。

以下、本開示の一側面に係る通信システム、制御方法及び通信モジュールについて図を参照しつつ説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、実施形態に従った通信システム１の一例の構成図である。

図１に示す通信システム１は、所定の製品を製造するための製造システムである。以下では、製造システムを通信システム１の例として説明するが、通信システム１は、交通管制システム、商品管理システム等の製造システム以外のシステムでもよい。通信システム１は、搬送ベルト１１と、搬送モータ１２と、一又は複数の発光器１３及び受光器１４と、ロボット１５と、複数のマスタ装置１００及び２００とを有する。

搬送ベルト１１は、搭載された加工物Ｔを、ロボット１５によって加工される位置まで搬送する。搬送モータ１２は、搬送ベルト１１を駆動するためのモータである。

各発光器１３及び受光器１４は、搬送ベルト１１の搬送方向と直交する方向において、搬送ベルト１１を挟んで相互に対向するように配置される。各発光器１３は、各受光器１４に向けて赤外光を放射し、各受光器１４は、受光した赤外光の光量に応じた電気信号に変換する。これにより、各発光器１３及び受光器１４は、各発光器１３及び受光器１４が配置された位置の間に加工物Ｔが存在する場合に、加工物Ｔを検出するセンサとして動作する。

ロボット１５は、アーム１６及び操作部１７を有し、搬送ベルト１１によって搬送された加工物Ｔに対して所定の加工処理を実行する。アーム１６の関節部には、アーム１６を駆動するための一又は複数のサーボモータ１８が設けられている。

マスタ装置１００、２００、搬送モータ１２、受光器１４及びサーボモータ１８は、リング型ネットワークＮを介して相互に通信接続している。搬送モータ１２、受光器１４及びサーボモータ１８は、スレーブ装置の一例である。マスタ装置１００、２００は、運用モード及び予備モードの内の何れか一方の動作モードで動作する。マスタ装置１００、２００の内の一方は運用モードで動作し、他方は予備モードで動作する。運用モードで動作するマスタ装置１００は、リング型ネットワークＮを介して、受光器１４から受信した電気信号に従って、搬送ベルト１１によって搬送された加工物Ｔの位置を検出する。そして、運用モードで動作するマスタ装置１００は、リング型ネットワークＮを介して、搬送モータ１２を制御して加工物Ｔの位置を調整するとともに、サーボモータ１８を制御して加工物Ｔに対する所定の加工処理をロボット１５に実行させる。

図２は、通信システム１の概略構成を示す図である。

図２に示すように、通信システム１は、複数のマスタ装置１００、２００と、一又は複数のスレーブ装置３００、４００とを有する。各マスタ装置１００、２００及び各スレーブ装置３００、４００は、リング型ネットワークＮと通信接続し、リング型ネットワークＮを介して相互に信号を送受信する。リング型ネットワークＮは、例えばＥｔｈｅｒＣＡＴネットワーク等のフィールドネットワークである。リング型ネットワークＮは、ＩＮＴＥＲＢＵＳ（登録商標）、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥ（登録商標）等のＥｔｈｅｒＣＡＴネットワーク以外のネットワークでもよい。

各スレーブ装置３００、４００は、例えば図１に示した搬送モータ１２、受光器１４又はサーボモータ１８等である。各スレーブ装置３００、４００は、リング型ネットワークＮを介して各マスタ装置１００、２００に、所定の通知を示す通知信号を送信する。または、各スレーブ装置３００、４００は、リング型ネットワークＮを介して各マスタ装置１００、２００から所定の指示を示す指示信号を受信し、受信した指示信号に従って所定の処理を実行する。

各マスタ装置１００、２００の構成は、同様であるため、以下では代表してマスタ装置１００の構成について説明する。マスタ装置１００は、入力装置１０１、表示装置１０２、記憶装置１０３、ＣＰＵ１０４（Central Processing Unit）、制御モジュール１１０及び通信モジュール１２０等を有する。入力装置１０１、表示装置１０２、記憶装置１０３、ＣＰＵ１０４、制御モジュール１１０及び通信モジュール１２０は、バスＢを介して相互に接続される。

入力装置１０１は、タッチパネル式の操作装置又はテンキー、ボタン等の操作装置及び操作装置から信号を取得するインタフェース回路を有し、利用者の操作に応じた信号をＣＰＵ１０４に出力する。

表示装置１０２は、液晶、有機ＥＬ等から構成されるディスプレイ及びディスプレイに画像データを出力するインタフェース回路を有し、ＣＰＵ１０４と接続されてＣＰＵ１０４から出力された画像データをディスプレイに表示する。

記憶装置１０３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、又はフレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を有する。また、記憶装置１０３には、マスタ装置１００の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置１０３にインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory）等である。また、記憶装置１０３は、データとして、マスタ装置１００の通信モジュール１２０の通信装置の動作モードを記憶する。動作モードの初期値は、利用者によって事前に設定される。

ＣＰＵ１０４は、予め記憶装置１０３に記憶されているプログラムに基づいて動作する。なお、ＣＰＵ１０４に代えて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等が用いられてよい。また、ＣＰＵ１０４に代えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programming Gate Array）等が用いられてもよい。ＣＰＵ１０４は、入力装置１０１、表示装置１０２、記憶装置１０３、制御モジュール１１０及び通信モジュール１２０等と接続され、これらの各部を制御する。ＣＰＵ１０４は、マスタ装置１００の異常の検出等を行う。

制御モジュール１１０は、第１インタフェース装置１１１、第１通信装置１１２、第１メモリ１１３及び第１プロセッサ１１４等を有する。

第１インタフェース装置１１１は、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）等の規格に従って、バスＢを介してＣＰＵ１０４と通信するためのインタフェース回路を有する。第１インタフェース装置１１１は、ＣＰＵ１０４と、通信モジュール１２０と、制御モジュール１１０に含まれる各デバイスとの間のデータの送受信を制御する。

第１通信装置１１２は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等に準じる通信回路を有し、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル等を用いて他のマスタ装置２００の第１通信装置１１２と通信接続し、各種のデータ及び情報を送受信する。なお、第１通信装置１１２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のシリアルバスに準じるインタフェース回路を有し、ＵＳＢケーブルを用いて他のマスタ装置２００の第１通信装置１１２と通信接続してもよい。第１通信装置１１２は、第２通信部の一例である。

第１メモリ１１３は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置等を有する。第１メモリ１１３には、制御モジュール１１０の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置１０３を介して第１メモリ１１３にインストールされてもよい。また、第１メモリ１１３は、データとして、マスタ装置１００の通信モジュール１２０の通信装置の動作モードを記憶する。動作モードの初期値は、利用者によって事前に設定される。

第１プロセッサ１１４は、予め第１メモリ１１３に記憶されているプログラムに基づいて動作する。第１プロセッサ１１４は、例えばＡＲＭプロセッサ等の組込型プロセッサである。なお、第１プロセッサ１１４として、ＤＳＰ、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等が用いられてもよい。第１プロセッサ１１４は、第１インタフェース装置１１１、第１通信装置１１２及び第１メモリ１１３等と接続され、これらの各部を制御する。第１プロセッサ１１４は、マスタ装置１００の異常の検出、動作モードの切り替え制御等を行う。

図３Ａ及び図３Ｂは、通信モジュール１２０の概略構成を示す図である。図３Ａは、運用モードで動作時の通信モジュール１２０の概略構成を示し、図３Ｂは、予備モードで動作時の通信モジュール１２０の概略構成を示す。

通信モジュール１２０は、例えば通信カードであり、マスタ装置１００に装着されて使用される。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、通信モジュール１２０は、第２インタフェース装置１２１、第２通信装置１２２、第２メモリ１２３、第２プロセッサ１２４及び複数の通信ポート１２５等を有する。

第２インタフェース装置１２１は、第１インタフェース装置１１１と同様のインタフェース回路を有し、ＣＰＵ１０４と、制御モジュール１１０と、通信モジュール１２０に含まれる各デバイスとの間のデータの送受信を制御する。

第２通信装置１２２は、通信部の一例である。第２通信装置１２２は、リング型ネットワークＮと通信接続するための規格に準じる通信回路を有し、通信ポート１２５を介してリング型ネットワークＮと通信接続する。リング型ネットワークＮと通信接続するための規格は、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、ＩＮＴＥＲＢＵＳ、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥ等である。第２通信装置１２２は、リング型ネットワークＮを介して他のマスタ装置２００及びスレーブ装置３００、４００と通信接続し、各種のデータ及び情報を送受信する。第２通信装置１２２は、通信回路１２６と、切り替え回路１２７とを有する。

通信回路１２６は、運用モード及び予備モードの内の何れか一方の動作モードで動作する。図３Ａに示すように、運用モードでは、通信回路１２６は、一方の通信ポート１２５を介してリング型ネットワークＮから受信した受信データを第２プロセッサ１２４に送る。そして、通信回路１２６は、第２プロセッサ１２４から受け取った送信データを他方の通信ポート１２５を介してリング型ネットワークＮに送信する。一方、図３Ｂに示すように、予備モードでは、通信回路１２６は、一方の通信ポート１２５を介してリング型ネットワークＮから受信した受信データを第２プロセッサ１２４に送らずに、他方の通信ポート１２５を介してリング型ネットワークＮに転送する。即ち、通信回路１２６は、リング型ネットワークＮから受信した受信データをパススルーする。リング型ネットワークＮに転送された受信データは、他のマスタ装置２００に転送される。

切り替え回路１２７は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、制御モジュール１１０の第１プロセッサ１１４からの指示に従って、第２通信装置１２２の動作モードを運用モードと予備モードの間で切り替える。切り替え回路１２７は、運用モードでは、リング型ネットワークＮから受信した受信データを第２プロセッサ１２４に送り、第２プロセッサ１２４から受け取った送信データをリング型ネットワークＮに送信するように通信回路１２６を切り替える。一方、切り替え回路１２７は、予備モードでは、一方のリング型ネットワークＮから受信した受信データを第２プロセッサ１２４に送らずにリング型ネットワークＮに転送するように通信回路１２６を切り替える。

第２メモリ１２３は、第１メモリ１１３と同様のメモリ装置等を有する。第２メモリ１２３には、通信モジュール１２０の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶装置１０３を介して第２メモリ１２３にインストールされてもよい。また、第２メモリ１２３は、データとして、マスタ装置１００の第２通信装置１２２の動作モードを記憶する。動作モードの初期値は、利用者によって事前に設定される。

第２プロセッサ１２４は、第１プロセッサ１１４と同様のプロセッサであり、予め第２メモリ１２３に記憶されているプログラムに基づいて動作する。なお、第２プロセッサ１２４として、ＤＳＰ、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等が用いられてもよい。第２プロセッサ１２４は、第２インタフェース装置１２１、第２通信装置１２２及び第２メモリ１２３等と接続され、これらの各部を制御する。

第２プロセッサ１２４は、処理部の一例であり、通信回路１２６を介してリング型ネットワークＮから受信した受信データを処理する。例えば、第２プロセッサ１２４は、リング型ネットワークＮ及び第２通信装置１２２を介してスレーブ装置から受信した受信データである通知信号に従って、対象物の状態を検出する。また、第２プロセッサ１２４は、検出した対象物の状態に応じて、スレーブ装置に実行させる処理を決定し、決定した処理を実行させるための指示信号である送信データを第２通信装置１２２及びリング型ネットワークＮを介してスレーブ装置に送信する。

また、第２プロセッサ１２４は、制御モジュール１１０の第１プロセッサ１１４からの指示に従って、第２通信装置１２２の動作モードを運用モードと予備モードの間で切り替えるように、切り替え回路１２７を設定する。また、第２プロセッサ１２４は、マスタ装置１００の起動時に、第２メモリ１２３に記憶された動作モードで動作するように、切り替え回路１２７を設定する。

図４Ａは、記憶装置１０３及びＣＰＵ１０４の概略構成を示す図である。

図４Ａに示すように記憶装置１０３には、第１検出プログラム１０５及び受付プログラム１０６等の各プログラムが記憶される。これらの各プログラムは、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実装される機能モジュールである。ＣＰＵ１０４は、記憶装置１０３に記憶された各プログラムを読み取り、読み取った各プログラムに従って動作する。これにより、ＣＰＵ１０４は、第１検出部１０７及び受付部１０８として機能する。

図４Ｂは、第１メモリ１１３及び第１プロセッサ１１４の概略構成を示す図である。

図４Ｂに示すように第１メモリ１１３には、第２検出プログラム１１５及び制御プログラム１１６等の各プログラムが記憶される。これらの各プログラムは、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実装される機能モジュールである。第１プロセッサ１１４は、第１メモリ１１３に記憶された各プログラムを読み取り、読み取った各プログラムに従って動作する。これにより、第１プロセッサ１１４は、第２検出部１１７及び制御部１１８として機能する。

図５は、マスタ装置１００による検出処理の動作を示すフローチャートである。以下、図５に示したフローチャートを参照しつつ、マスタ装置１００の動作を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、予め記憶装置１０３に記憶されているプログラムに基づき主にＣＰＵ１０４によりマスタ装置１００の各要素と協働して実行される。

最初に、第１検出部１０７は、記憶装置１０３から動作モードを読み出し、第２通信装置１２２の動作モードが運用モードであるか予備モードであるかを判定する（ステップＳ１０１）。動作モードが予備モードである場合、第１検出部１０７は、特に処理を実行せず、動作モードが運用モードに変化するまで待機する。

一方、動作モードが運用モードである場合、第１検出部１０７は、マスタ装置１００のソフトウェア異常を検出したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。第１検出部１０７は、定期的に、マスタ装置１００が実行する各プロセスの死活監視、各プロセスのプロセッサ使用率監視、記憶装置１０３のメモリ容量監視、又は、ディスク容量監視の内の少なくとも何れかを実行する。そして、第１検出部１０７は、監視結果に基づいて、マスタ装置１００のソフトウェア異常を検出する。第１検出部１０７は、所定のプロセスが停止している場合、所定のプロセスのプロセッサ使用率が閾値以上である場合、メモリ空き容量が所定容量未満である場合、又は、ディスク空き容量が所定容量未満である場合、ソフトウェア異常が発生したと判定する。ソフトウェア異常を検出した場合、第１検出部１０７は、処理をステップＳ１０４へ移行する。

一方、ソフトウェア異常が検出されなかった場合、受付部１０８は、所定のトリガを受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。受付部１０８は、利用者により入力装置１０１を用いて、動作モードを運用モードから予備モードに切り替えるための切り替え指定が入力された場合、入力された切り替え指定を所定のトリガとして受け付ける。また、受付部１０８は、所定のタイマから、運用モードでの動作時間が所定時間を超えたことが通知された場合、その通知を所定のトリガとして受け付けてもよい。所定のトリガを受け付けなかった場合、受付部１０８は、特に処理を実行せず、処理をステップＳ１０１へ戻す。

一方、ソフトウェア異常が検出された場合、又は、所定のトリガが受け付けられた場合、第１検出部１０７又は受付部１０８は、動作モードを運用モードから予備モードに切り替えるための切り替え通知信号を制御モジュール１１０に送信する（ステップＳ１０４）。また、第１検出部１０７又は受付部１０８は、記憶装置１０３に記憶された動作モードを運用モードから予備モードに更新し、処理をステップＳ１０１へ戻す。

図６は、マスタ装置１００による制御処理の動作を示すフローチャートである。以下、図６に示したフローチャートを参照しつつ、マスタ装置１００の動作を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、予め第１メモリ１１３に記憶されているプログラムに基づき主に第１プロセッサ１１４によりマスタ装置１００の各要素と協働して実行される。

最初に、制御部１１８は、第１メモリ１１３から動作モードを読み出し、第２通信装置１２２の動作モードが運用モードであるか予備モードであるかを判定する（ステップＳ２０１）。動作モードが予備モードである場合、制御部１１８は、処理をステップＳ２０６へ移行する。

一方、動作モードが運用モードである場合、制御部１１８は、第１インタフェース装置１１１を介してＣＰＵ１０４から切り替え通知信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。切り替え通知信号を受信した場合、制御部１１８は、処理をステップＳ２０４へ移行する。

一方、制御部１１８が切り替え通知信号を受信していない場合、第２検出部１１７は、マスタ装置１００のハードウェア異常を検出したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。第２検出部１１７は、定期的に、ファン回転数監視、温度監視、電圧監視、ＯＳ（Operating System）の死活監視又は通信モジュール１２０の死活監視の内の少なくとも何れかを実行する。ファン回転数監視は、マスタ装置１００に設けられた冷却用ファンの回転数の監視である。温度監視は、マスタ装置１００の装置内部の温度、又は、ＣＰＵ１０４の温度の監視である。電圧監視は、マスタ装置１００に供給されている電圧の監視である。第２検出部１１７は、監視結果に基づいて、マスタ装置１００のハードウェア異常を検出する。第２検出部１１７は、ファンの回転数が所定回転数未満である場合、温度が所定温度範囲外である場合、電圧が所定電圧範囲外である場合、ＯＳが停止している場合、又は、通信モジュール１２０が停止している場合、ハードウェア異常が発生したと判定する。ハードウェア異常が検出されなかった場合、制御部１１８は、特に処理を実行せず、処理をステップＳ２０１へ戻す。

一方、切り替え通知信号を受信した場合、又は、ハードウェア異常が検出された場合、制御部１１８は、第１通信装置１１２を介して他方のマスタ装置２００に切り替え要求信号を送信する（ステップＳ２０４）。切り替え要求信号は、動作モードを予備モードから運用モードに切り替えることを要求するための信号である。他方のマスタ装置２００の制御部１１８は、第１通信装置１１２を介してマスタ装置１００から切り替え要求信号を受信した場合、マスタ装置２００の第２通信装置１２２の動作モードを予備モードから運用モードに切り替える。

次に、制御部１１８は、第２通信装置１２２の動作モードを運用モードから予備モードに切り替え（ステップＳ２０５）、処理をステップＳ２０１へ戻す。制御部１１８は、動作モードを運用モードから予備モードに切り替えるための第１切り替え指示信号を第１インタフェース装置１１１を介して通信モジュール１２０に送信する。また、制御部１１８は、第１メモリ１１３に記憶された動作モードを運用モードから予備モードに更新する。

通信モジュール１２０の第２プロセッサ１２４は、第２インタフェース装置１２１を介して制御部１１８から第１切り替え指示信号を受信した場合、第２通信装置１２２の動作モードを運用モードから予備モードに切り替えるように切り替え回路１２７を設定する。これにより、切り替え回路１２７は、制御部１１８からの指示に従って、第２通信装置１２２の動作モードを切り替える。また、第２プロセッサ１２４は、第２メモリ１２３に記憶された動作モードを運用モードから予備モードに更新する。

一方、ステップＳ２０１において、動作モードが予備モードであった場合、制御部１１８は、第１通信装置１１２を介して他方のマスタ装置２００から切り替え要求信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。切り替え要求信号を受信していない場合、制御部１１８は、特に処理を実行せず、処理をステップＳ２０１へ戻す。

一方、切り替え要求信号を受信した場合、制御部１１８は、第２通信装置１２２の動作モードを予備モードから運用モードに切り替え（ステップＳ２０７）、処理をステップＳ２０１へ戻す。制御部１１８は、動作モードを予備モードから運用モードに切り替えるための第２切り替え指示信号を第１インタフェース装置１１１を介して通信モジュール１２０に送信する。また、制御部１１８は、第１メモリ１１３に記憶された動作モードを予備モードから運用モードに更新する。

通信モジュール１２０の第２プロセッサ１２４は、第２インタフェース装置１２１を介して制御部１１８から第２切り替え指示信号を受信した場合、第２通信装置１２２の動作モードを予備モードから運用モードに切り替えるように、切り替え回路１２７を設定する。また、第２プロセッサ１２４は、第２メモリ１２３に記憶された動作モードを予備モードから運用モードに更新する。

さらに、制御部１１８は、第１インタフェース装置１１１を介してＣＰＵ１０４に切り替え要求信号を受信した旨を通知する。ＣＰＵ１０４は、制御部１１８から切り替え要求信号を受信した旨が通知されると、記憶装置１０３に記憶された動作モードを予備モードから運用モードに更新する。

このように、制御部１１８は、動作モードが運用モードであるときに第１検出部１０７又は第２検出部１１７が異常を検出した場合、予備モードで動作中のマスタ装置２００に切り替え要求信号を送信し且つ動作モードを運用モードから予備モードに切り替える。また、制御部１１８は、動作モードが運用モードであるときに受付部１０８が所定のトリガを受け付けた場合も、予備モードで動作中のマスタ装置２００に切り替え要求信号を送信し且つ動作モードを運用モードから予備モードに切り替える。動作モードを予備モードに切り替えたマスタ装置は、以降、各スレーブ装置から受信した受信データを処理せずに動作モードを運用モードに切り替えたマスタ装置２００に転送する（パススルー）。

一方、制御部１１８は、動作モードが予備モードであるときに運用モードで動作中のマスタ装置２００から切り替え要求信号を受信した場合、動作モードを予備モードから運用モードに切り替える。動作モードを運用モードに切り替えたマスタ装置は、以降、各スレーブ装置から受信した受信データを処理する。

なお、仮に、二つのマスタ装置の内の一方のマスタ装置が受信データを転送（パススルー）できなくなった場合でも、ＥｔｈｅｒＣＡＴのケーブル冗長性機能により、他方のマスタ装置と各スレーブ装置との間の通信は継続される。したがって、運用モードで動作中のマスタ装置が故障し、故障したマスタ装置の動作モードが予備モードに切り替わった後、利用者は、マスタ装置と各スレーブ装置との間の通信を停止させずに、故障したマスタ装置の修理又は交換が可能である。

以上詳述したように、図５及び図６に示したフローチャートに従って動作することによって、マスタ装置１００は、スレーブ装置３００、４００から受信データを処理する運用モードと、受信データを処理せずに転送する予備モードとを切り替えて動作する。これにより、通信システム１は、ネットワークを二重化したり、特別な切り替え機構を設けることなく、単一のリング型ネットワークのみを用いて、受信データを処理するマスタ装置を切り替えることが可能となった。したがって、通信システム１は、よりシンプルな構成を有しつつ可用性を担保することが可能となった。

また、通信システム１は、運用モードで動作中のマスタ装置に各種の異常が発生した場合に、運用モードで動作させるマスタ装置を自動的に切り替える。これにより、通信システム１は、マスタ装置が故障した場合の通信システム１のダウンタイムを最小限に抑えることが可能となる。

また、通信システム１は、利用者により切り替えが指定された場合にも、運用モードで動作させるマスタ装置を切り替える。これにより、利用者は、運用モードで動作させるマスタ装置をメンテナンス等のために交換する場合に、運用モードで動作させるマスタ装置を容易に切り替えることが可能となり、通信システム１は、利用者の利便性を向上させることが可能となる。

また、通信システム１は、運用モードでの動作時間が所定時間を超えた場合にも、運用モードで動作させるマスタ装置を切り替える。これにより、通信システム１は、マスタ装置の予防交換を適切に行うことが可能となる。

また、通信システム１において、マスタ装置１００及び２００は、通信モジュール１２０を含めて、同一の構成を有する。そのため、通信システム１では、部品の共通化を図ることが可能となり、保守部品の管理及び保守作業を容易にしつつ、システム全体として低コスト化を図ることが可能となる。

また、通信システム１では、ネットワーク自体が二重化されず、特別な切り替え機構も設けられていないため、利用者は、ネットワークの構成変更、予備のマスタ装置又はスレーブ装置の追加等を容易に行うことができる。

図７は、他の実施形態に係るマスタ装置における制御モジュール１３０の概略構成を示すブロック図である。

制御モジュール１３０は、ＣＰＵ１０４及び制御モジュール１１０の代わりに、検出処理及び制御処理を実行する。制御モジュール１３０は、第１インタフェース装置１１１、第１通信装置１１２及び第１メモリ１１３に加えて、検出回路１３１、受付回路１３２及び制御回路１３３等を有する。

検出回路１３１は、検出部の一例であり、第１検出部１０７及び第２検出部１１７と同様の機能を有する。検出回路１３１は、第１インタフェース装置１１１を介してマスタ装置の各種異常を検出し、検出結果を制御回路１３３に出力する。

受付回路１３２は、受付部の一例であり、受付部１０８と同様の機能を有する。受付回路１３２は、第１インタフェース装置１１１を介して入力装置１０１又は所定のタイマから所定のトリガを受信し、受信結果を制御回路１３３に出力する。

制御回路１３３は、制御部の一例であり、制御部１１８と同様の機能を有する。制御回路１３３は、検出回路１３１から検出結果を受信し、受付回路１３２から受信結果を受信し、第１メモリ１１３から動作モードを読み出し、第１通信装置１１２を介して他のマスタ装置２００から切り替え要求信号を受信する。制御回路１３３は、取得した各情報に基づいて、第２通信装置１２２の動作モードを決定し、各切り替え指示信号を第１インタフェース装置１１１を介して通信モジュール１２０に送信する。

以上詳述したように、通信システム１は、制御モジュール１３０を用いる場合も、よりシンプルな構成を有しつつ可用性を担保することが可能となった。

以上、好適な実施形態について説明してきたが、実施形態はこれらに限定されない。例えば、マスタ装置１００は、運用モードで動作中に発生した異常の種類に応じて、動作モードを切り替えるか否かを決定してもよい。その場合、マスタ装置１００は、記憶装置１０３に、運用モードで動作させるマスタ装置を切り替えるための異常の種類を予め記憶しておく。図５のステップＳ１０２において、第１検出部１０７は、検出した異常の種類が、記憶装置１０３に記憶された異常の種類と一致する場合に限り、処理をステップＳ１０４へ移行する。同様に、マスタ装置１００は、第１メモリ１１３に、運用モードで動作させるマスタ装置を切り替えるための異常の種類を予め記憶しておく。図６のステップＳ２０３において、第２検出部１１７は、検出した異常の種類が、第１メモリ１１３に記憶された異常の種類と一致する場合に限り、処理をステップＳ２０４へ移行する。これにより、マスタ装置１００は、運用モードで動作させるマスタ装置を切り替える条件を柔軟に変更することが可能となる。

また、図５のステップＳ１０２において、第１検出部１０７は、異常を検出した場合、検出した異常の履歴を記憶装置１０３に記憶し、記憶装置１０３に記憶された履歴に基づいて、動作モードを切り替えるか否かを決定してもよい。例えば、第１検出部１０７は、履歴に基づいて、第１の異常が発生してから第２の異常が発生したことを検出した場合に限り、処理をステップＳ１０４へ移行する。同様に、図６のステップＳ２０３において、第２検出部１１７は、異常を検出した場合、検出した異常の履歴を第１メモリ１１３に記憶し、第１メモリ１１３に記憶された履歴に基づいて、動作モードを切り替えるか否かを決定してもよい。例えば、第２検出部１１７は、履歴に基づいて、第１の異常が発生してから第２の異常が発生したことを検出した場合に限り、処理をステップＳ２０４へ移行する。これにより、マスタ装置１００は、運用モードで動作させるマスタ装置を切り替える条件を柔軟に変更することが可能となる。

また、通信モジュール１２０の第２プロセッサ１２４の代わりに、制御モジュール１１０の第１プロセッサ１１４が、受信データを処理する処理部として動作してもよい。その場合、第２プロセッサ１２４は、第２インタフェース装置１２１及び第１インタフェース装置１１１を介して第１プロセッサ１１４に受信データを送信する。一方、第１プロセッサ１１４は、第１インタフェース装置１１１及び第２インタフェース装置１２１を介して第２プロセッサ１２４に送信データを送信する。

１ 通信システム
１００、２００ マスタ装置
１０７ 第１検出部
１０８ 受付部
１１７ 第２検出部
１１８ 制御部
１２０ 通信モジュール
１２２ 第２通信装置
１２４ 第２プロセッサ
１２６ 通信回路
１２７ 切り替え回路

Claims (5)

1. リング型ネットワークと通信接続する二つのマスタ装置を有する通信システムであって、
   前記二つのマスタ装置のそれぞれは、
   前記リング型ネットワークから受信した受信データを処理する処理部と、
   ＥｔｈｅｒＣＡＴ、又は、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥの規格に準じた通信回路を有し、前記リング型ネットワークから受信した受信データを前記処理部に送る運用モード、及び、前記リング型ネットワークから受信した受信データを前記処理部に送らずに前記リング型ネットワークに転送する予備モードの内の何れか一方の動作モードで動作する通信部と、
   Ｅｔｈｅｒｎｅｔの規格に準じた第２通信回路を有する第２通信部と、
   当該マスタ装置の異常を検出する検出部と、
   前記通信部の動作モードが前記運用モードであるときに前記検出部が異常を検出した場合、前記第２通信部を介して他方のマスタ装置に切り替え要求信号を送信し且つ前記通信部の動作モードを前記運用モードから前記予備モードに切り替え、前記通信部の動作モードが前記予備モードであるときに前記第２通信部を介して前記他方のマスタ装置から切り替え要求信号を受信した場合、前記通信部の動作モードを前記予備モードから前記運用モードに切り替える制御部と、
   を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記二つのマスタ装置のそれぞれは、所定のトリガを受け付ける受付部をさらに有し、
   前記制御部は、前記通信部の動作モードが前記運用モードであるときに前記受付部が前記所定のトリガを受け付けた場合、前記他方のマスタ装置に前記切り替え要求信号を送信し且つ前記通信部の動作モードを前記運用モードから前記予備モードに切り替える、請求項１に記載の通信システム。
3. 前記リング型ネットワークは、ＥｔｈｅｒＣＡＴネットワークである、請求項１または２に記載の通信システム。
4. リング型ネットワークと通信接続する二つのマスタ装置を有する通信システムの制御方法であって、
   前記二つのマスタ装置のそれぞれは、
   前記リング型ネットワークから受信した受信データを処理する処理部と、
   ＥｔｈｅｒＣＡＴ、又は、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥの規格に準じた通信回路を有し、前記リング型ネットワークから受信した受信データを前記処理部に送る運用モード、及び、前記リング型ネットワークから受信した受信データを前記処理部に送らずに前記リング型ネットワークに転送する予備モードの内の何れか一方の動作モードで動作する通信部と、
   Ｅｔｈｅｒｎｅｔの規格に準じた第２通信回路を有する第２通信部と、を有し、
   前記二つのマスタ装置の内の一方のマスタ装置の通信部の動作モードが前記運用モードであり、且つ、他方のマスタ装置の通信部の動作モードが前記予備モードであるときに、
   前記一方のマスタ装置が、前記一方のマスタ装置の異常を検出した場合、前記第２通信部を介して前記他方のマスタ装置に切り替え要求信号を送信し且つ前記一方のマスタ装置の通信部の動作モードを前記運用モードから前記予備モードに切り替え、
   前記他方のマスタ装置が、前記第２通信部を介して前記一方のマスタ装置から前記切り替え要求信号を受信した場合、前記他方のマスタ装置の通信部の動作モードを前記予備モードから前記運用モードに切り替える、
   ことを含むことを特徴とする制御方法。
5. リング型ネットワークと通信接続するマスタ装置に装着される通信モジュールであって、
   前記リング型ネットワークから受信した受信データを処理する処理部と、
   ＥｔｈｅｒＣＡＴ、又は、ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥの規格に準じた通信回路であって、前記リング型ネットワークから受信した受信データを前記処理部に送る運用モード、及び、前記リング型ネットワークから受信した受信データを前記処理部に送らずに前記リング型ネットワークに転送する予備モードの内の何れか一方の動作モードで動作する通信回路と、
   前記マスタ装置の制御部からの指示に従って、動作モードを切り替える切り替え回路と、を有し、
   前記マスタ装置の制御部は、前記通信回路の動作モードが前記運用モードであるときに当該マスタ装置の異常が検出された場合、Ｅｔｈｅｒｎｅｔの規格に準じた第２通信回路を介して他のマスタ装置に切り替え要求信号を送信し且つ前記通信回路の動作モードを前記運用モードから前記予備モードに切り替え、前記通信回路の動作モードが前記予備モードであるときに前記第２通信回路を介して他のマスタ装置から切り替え要求信号を受信した場合、前記通信回路の動作モードを前記予備モードから前記運用モードに切り替える、
   ことを特徴とする通信モジュール。

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