特許 6337469 通信システム及び通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6337469

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】通信システム及び通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/43 20060101AFI20180528BHJP

   H04L 12/46 20060101ALI20180528BHJP

   H04L 12/44 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/43

   H04L12/46 V

   H04L12/44 300

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-273597(P2013-273597)

(22)【出願日】2013年12月27日

(65)【公開番号】特開2015-128265(P2015-128265A)

(43)【公開日】2015年7月9日

【審査請求日】2016年10月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100093861

【弁理士】

【氏名又は名称】大賀 眞司

(74)【代理人】

【識別番号】100129218

【弁理士】

【氏名又は名称】百本 宏之

(72)【発明者】

【氏名】鎮目 大

(72)【発明者】

【氏名】新妻 素直

(72)【発明者】

【氏名】山上 淳二

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 正伸

【審査官】 野元 久道

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１６７７０３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／４３

Ｈ０４Ｌ １２／４４

Ｈ０４Ｌ １２／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マスタ−スレーブ方式の通信プロトコルが適用された通信システムにおいて、
ネットワークに接続された複数のマスタ装置と、
前記複数のマスタ装置がそれぞれ接続されたスイッチ装置と、
それぞれ前記ネットワークに接続された複数のスレーブ装置と
を備え、
前記複数のマスタ装置は、
前記複数のスレーブ装置のうちの一部又は全部を通信対象とする所定フォーマットの通信フレームをそれぞれ異なる周期で前記スイッチ装置に送信し、
前記スイッチ装置は、
各前記マスタ装置からそれぞれ与えられる前記通信フレームを、当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に対応するタグ制御情報を付加して前記ネットワーク上の次段の前記スレーブ装置に転送し、
各前記スレーブ装置は、
受信した前記通信フレームが自己を通信対象とする場合には、当該通信フレームにおける自己に割り当てられた領域から情報を読み出し又は当該領域に情報を書き込んだ後に当該通信フレームを次段の前記スレーブ装置に転送し、受信した前記通信フレームが自己を通信対象としない場合には、当該通信フレームをそのまま次段のスレーブ装置に転送し、
前記スイッチ装置は、
前記ネットワーク上で転送されてきた前記通信フレームを、当該通信フレームに付加されている前記タグ制御情報に対応する当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に転送する
ことを特徴とする通信システム。

【請求項2】

前記スイッチ装置は、
前記通信フレームに付加されている前記タグ制御情報を削除した上で、当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に転送する
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。

【請求項3】

前記スイッチ装置は、
ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１Ｑで標準化された仮想ＬＡＮ（Local Area Network）に対応したマネージドスイッチである
ことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。

【請求項4】

各前記マスタ装置がそれぞれ通信対象とする前記スレーブ装置が、前記マスタ装置間で重複しないように設定された
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。

【請求項5】

マスタ−スレーブ方式の通信プロトコルが適用された通信システムに適用される通信方法において、
前記通信システムは、
ネットワークに接続された複数のマスタ装置と、
前記複数のマスタ装置がそれぞれ接続されたスイッチ装置と、
それぞれ前記ネットワークを構成する複数のスレーブ装置とを有し、
前記複数のマスタ装置が、前記複数のスレーブ装置のうちの一部又は全部を通信対象とする所定フォーマットの通信フレームをそれぞれ異なる周期で前記スイッチ装置に送信する第１のステップと、
前記スイッチ装置が、各前記マスタ装置からそれぞれ与えられる前記通信フレームを、当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に対応するタグ制御情報を付加して前記ネットワーク上の次段の前記スレーブ装置に転送する第２のステップと、
各前記スレーブ装置が、受信した前記通信フレームが自己を通信対象とする場合には、当該通信フレームにおける自己に割り当てられた領域から情報を読み出し又は当該領域に情報を書き込んだ後に当該通信フレームを次段の前記スレーブ装置に転送し、受信した前記通信フレームが自己を通信対象としない場合には、当該通信フレームをそのまま次段のスレーブ装置に転送する第３のステップと、
前記スイッチ装置が、前記ネットワーク上で転送されてきた前記通信フレームを、当該通信フレームに付加されている前記タグ制御情報に対応する当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に転送する第４のステップと
を備えることを特徴とする通信方法。

【請求項6】

前記第４のステップにおいて、前記スイッチ装置は、
前記通信フレームに付加されている前記タグ制御情報を削除した上で、当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に転送する
ことを特徴とする請求項５に記載の通信方法。

【請求項7】

前記スイッチ装置は、
ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１Ｑで標準化された仮想ＬＡＮ（Local Area Network）に対応したマネージドスイッチである
ことを特徴とする請求項６に記載の通信方法。

【請求項8】

各前記マスタ装置がそれぞれ通信対象とする前記スレーブ装置が、前記マスタ装置間で重複しないように設定された
ことを特徴とする請求項５に記載の通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信システム及び通信方法に関し、例えばリモートＩ／Ｏネットワークに適用して好適なものである。

【背景技術】

【0002】

近年、マスタ−スレーブ方式の通信方式として、イーサネット（登録商標）ベースのフィールドバスシステムであるイーサキャット（Ether CAT：Ether for Control Automation Technology）（登録商標）が注目されている。

【0003】

イーサキャット（登録商標）では、ネットワーク上を定期的に流れる通信フレーム（以下、これを定周期フレームと呼ぶ）を各スレーブがオンザフライで処理する。具体的に、各スレーブは、定周期フレームを受信すると、その定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域にデータを読み書きすると同時にその通信フレームを次のスレーブにフォワードする。

【0004】

スレーブにおけるデータの送受信処理は、そのスレーブに搭載されたイーサキャット（登録商標）スレーブコントローラにより高速に行われる。このためスレーブのネットワークパフォーマンスはそのスレーブのマイコン性能に依存しない。通常、各スレーブ内における定周期フレームの遅延は数〔ns〕程度しかなく、これによりデータ伝送の高速性とリアルタイム性とが確保されている。

【0005】

このようなイーサキャット（登録商標）のデータ伝送の高速性及びリアルタイム性はリアルタイム制御が必要な工場やプラント等において有用であり、近年では、イーサキャット（登録商標）を適用した通信システムのリアルタイム性等を保証するための種々の発明が多く提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−７７７５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上述したイーサキャット（登録商標）等のマスタ−スレーブ方式の産業用プロトコルを利用したリモートＩ／Ｏシステムなどでは、ネットワーク上に存在する各スレーブに対して１つのマスタからのみ通信を行っている。

【0008】

このため要求される通信周期がスレーブごとに異なる場合には、すべてのスレーブとの通信周期を、要求される通信周期が最も速いスレーブの当該通信周期に統一するか、又は、要求される通信周期ごとにスレーブのネットワークを分ける必要があった。

【0009】

しかしながら、スレーブの台数が多い場合、マスタにおける処理負荷が増大し、通信周期が遅延するなどのシステム全体としての性能が悪化する問題がある。またネットワークを分ける場合、ネットワークトポロジの複雑化によるシステムの設置コストが増大したり、構成機器が増えるなどの問題がある。

【0010】

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ネットワークを分けることなく、スレーブごとにそのスレーブについて要求される通信周期に応じた適切な通信周期で通信を行い得る通信システム及び通信方法を提案しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

かかる課題を解決するため本発明においては、マスタ−スレーブ方式の通信プロトコルが適用された通信システムにおいて、ネットワークに接続された複数のマスタ装置と、前記複数のマスタ装置がそれぞれ接続されたスイッチ装置と、それぞれ前記ネットワークに接続された複数のスレーブ装置とを設け、前記複数のマスタ装置は、前記複数のスレーブ装置のうちの一部又は全部を通信対象とする所定フォーマットの通信フレームをそれぞれ異なる周期で前記スイッチ装置に送信し、前記スイッチ装置は、各前記マスタ装置からそれぞれ与えられる前記通信フレームを、当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に対応するタグ制御情報を付加して前記ネットワーク上の次段の前記スレーブ装置に転送し、各前記スレーブ装置は、受信した前記通信フレームが自己を通信対象とする場合には、当該通信フレームにおける自己に割り当てられた領域から情報を読み出し又は当該領域に情報を書き込んだ後に当該通信フレームを次段の前記スレーブ装置に転送し、受信した前記通信フレームが自己を通信対象としない場合には、当該通信フレームをそのまま次段のスレーブ装置に転送し、前記スイッチ装置は、前記ネットワーク上で転送されてきた前記通信フレームを、当該通信フレームに付加されている前記タグ制御情報に対応する当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に転送するようにした。

【0012】

また本発明においては、マスタ−スレーブ方式の通信プロトコルが適用された通信システムに適用される通信方法において、前記通信システムは、ネットワークに接続された複数のマスタ装置と、前記複数のマスタ装置がそれぞれ接続されたスイッチ装置と、それぞれ前記ネットワークを構成する複数のスレーブ装置とを有し、前記複数のマスタ装置が、前記複数のスレーブ装置のうちの一部又は全部を通信対象とする所定フォーマットの通信フレームをそれぞれ異なる周期で前記スイッチ装置に送信する第１のステップと、前記スイッチ装置が、各前記マスタ装置からそれぞれ与えられる前記通信フレームを、当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に対応するタグ制御情報を付加して前記ネットワーク上の次段の前記スレーブ装置に転送する第２のステップと、各前記スレーブ装置が、受信した前記通信フレームが自己を通信対象とする場合には、当該通信フレームにおける自己に割り当てられた領域から情報を読み出し又は当該領域に情報を書き込んだ後に当該通信フレームを次段の前記スレーブ装置に転送し、受信した前記通信フレームが自己を通信対象としない場合には、当該通信フレームをそのまま次段のスレーブ装置に転送する第３のステップと、前記スイッチ装置が、前記ネットワーク上で転送されてきた前記通信フレームを、当該通信フレームに付加されている前記タグ制御情報に対応する当該通信フレームの送信元の前記マスタ装置に転送する第４のステップとを設けるようにした。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ネットワークを分けることなく、スレーブ装置ごとにそのスレーブ装置について要求される通信周期に応じた適切な通信周期で通信を行い得る通信システム及び通信方法を実現できる。

【0014】

また本発明によれば、任意のタイミング及び異なる周期で各スレーブ装置と通信を行うことができるため、システム全体としての機能性及び性能の拡張性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施の形態によるリモートＩ／Ｏシステムの全体構成を示すブロック図である。

【図2】（Ａ）−（Ｅ）は、イーサキャット（登録商標）プロトコルにおける定周期フレームのフレームフォーマットを示す概念図であり、（Ｆ）及び（Ｇ）は、タグ制御情報が付加された定周期フレームのフレームフォーマットを示す概念図である。

【図3】高速用制御装置の説明に供するブロック図である。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、高速用制御装置の説明に供する概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

【0017】

（１）本実施の形態によるリモートＩ／Ｏシステムの構成
図１は、ガスタービン発電プラント用のリモートＩ／Ｏシステム１の概略構成を示す。このリモートＩ／Ｏシステム１は、通信プロトコルとしてイーサキャット（登録商標）プロトコルが適用された通信システムであり、制御室内に設置された冗長化された２つの制御装置（以下、これらを第１及び第２の制御装置と呼ぶ）２Ａ，２Ｂを備えて構成される。

【0018】

第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂは、ガスタービン発電プラント全体を制御する制御装置であり、それぞれメインＣＰＵ（Central Processing Unit）１０Ａ，１０Ｂと、第１のマスタＣＰＵ１１Ａ，１１Ｂと、第２のマスタＣＰＵ１２Ａ，１２Ｂとを備える。

【0019】

メインＣＰＵ１０Ａ，１０Ｂは、第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂ全体の動作制御を司るプロセッサであり、内部バス１３Ａ，１３Ｂを介して接続された第１のマスタＣＰＵ１１Ａ，１１Ｂ及び第２のマスタＣＰＵ１２Ａ，１２Ｂにより収集されたリモートサイトの各種センサのセンサ出力と、図示しないメモリに格納された各種プログラムとに基づいて、リモートサイトに設置されたガスタービン（図示せず）を制御するための各種制御処理を実行する。

【0020】

第１のマスタＣＰＵ１１Ａ，１１Ｂ及び第２のマスタＣＰＵ１２Ａ，１２Ｂは、接続されたＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂにおいてマスタとして機能するプロセッサである。第１のマスタＣＰＵ１１Ａ，１１Ｂには、リング型のネットワークトポロジを有するＡ系のネットワーク３Ａが接続され、第２のマスタＣＰＵ１２Ａ，１２Ｂには、リング型のネットワークトポロジを有するＢ系のネットワーク３Ｂが接続される。

【0021】

Ａ系のネットワーク３Ａは、それぞれ制御室内に配置された第１及び第２のスイッチングハブ２０Ａ，２１Ａ並びに第１及び第４のメディアコンバータ２２Ａ，２５Ａと、リモートサイトに配置された第２及び第３のメディアコンバータ２３Ａ，２４Ａ並びにＡＩ（Analog Input）スレーブ２６Ａ、ＡＯ（Analog Output）スレーブ２７Ａ、ＤＩ（Digital Input）スレーブ２８Ａ及びＤＯ（Digital Output）スレーブ２９Ａとを備えて構成される。

【0022】

そして第１のスイッチングハブ２０Ａ及び第１の制御装置２Ａの第１のマスタＣＰＵ１１Ａ間と、第１のスイッチングハブ２０Ａ及び第２の制御装置２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ｂ間と、第２のスイッチングハブ２１Ａ及び第１の制御装置２Ａの第１のマスタＣＰＵ１１Ａ間と、第２のスイッチングハブ２１Ａ及び第２の制御装置２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ｂ間とは、それぞれ100BASE-TXケーブル等のイーサネット（登録商標）カテゴリ５以上のケーブルを介して接続されている。

【0023】

同様に、第１のスイッチングハブ２０Ａ及び第１のメディアコンバータ２２Ａ間と、第２のメディアコンバータ２３Ａ及びＡＩスレーブ２６Ａ間と、ＡＩスレーブ２６Ａ及びＡＯスレーブ２７Ａ間と、ＡＯスレーブ２７Ａ及びＤＩスレーブ２８Ａ間と、ＤＩスレーブ２８Ａ及びＤＯスレーブ２９Ａ間と、ＤＯスレーブ２９Ａ及び第３のメディアコンバータ２４Ａ間と、第４のメディアコンバータ２５Ａ及び第２のスイッチングハブ２１Ａ間も、イーサネット（登録商標）カテゴリ５以上のケーブルを介して接続されている。

【0024】

これに対して第１のメディアコンバータ２２Ａ及び第２のメディアコンバータ２３Ａ間と、第３のメディアコンバータ２４Ａ及び第４のメディアコンバータ２５Ａ間とは、それぞれ100BASE-FXケーブル等の光ケーブル３２を介して接続されており、これによりリモートサイトが制御室から離反した場所に存在する場合においても、制御室及びリモートサイト間における通信時の信号の減衰を低く抑え得るようになされている。

【0025】

Ｂ系のネットワーク３Ｂも、Ａ系のネットワーク３Ａと同様に、それぞれ制御室内に配置された第１及び第２のスイッチングハブ２０Ｂ，２１Ｂ並びに第１及び第４のメディアコンバータ２２Ｂ，２５Ｂと、リモートサイトに配置された第２及び第３のメディアコンバータ２３Ｂ，２４Ｂ並びにＡＩスレーブ２６Ｂ、ＡＯスレーブ２７Ｂ、ＤＩスレーブ２８Ｂ及びＤＯスレーブ２９Ｂとを備えて構成される。

【0026】

そして第１のスイッチングハブ２０Ｂ及び第１の制御装置２Ａの第２のマスタＣＰＵ１２Ａ間と、第１のスイッチングハブ２０Ｂ及び第２の制御装置２Ｂの第２のマスタＣＰＵ１２Ｂ間と、第２のスイッチングハブ２１Ｂ及び第１の制御装置２Ａの第２のマスタＣＰＵ１２Ａ間と、第２のスイッチングハブ２１Ｂ及び第２の制御装置２Ｂの第２のマスタＣＰＵ１２Ｂ間とが、それぞれイーサネット（登録商標）カテゴリ５以上のケーブルを介して接続され、他のスレーブ間がＡ系のネットワーク３Ａと同様に相互に接続されている。

【0027】

第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂ及び第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂは、イーサキャット（登録商標）スレーブコントローラが搭載されたスイッチ装置である。また第１〜第４のメディアコンバータ２２Ａ〜２５Ａ，２２Ｂ〜２５Ｂは、いずれもイーサキャット（登録商標）スレーブコントローラが搭載された光伝送装置である。

【0028】

ＡＩスレーブ２６Ａ，２６Ｂ、ＡＯスレーブ２７Ａ，２７Ｂ、ＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂ及びＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂは、それぞれイーサキャット（登録商標）スレーブコントローラが搭載されたＩ／Ｏスレーブである。なお、以下においては、適宜、ＡＩスレーブ２６Ａ、ＡＯスレーブ２７Ａ、ＤＩスレーブ２８Ａ及びＤＯスレーブ２９ＡをまとめてＩ／Ｏスレーブ３０Ａと呼び、ＡＩスレーブ２６Ｂ、ＡＯスレーブ２７Ｂ、ＤＩスレーブ２８Ｂ及びＤＯスレーブ２９ＢをまとめてＩ／Ｏスレーブ３０Ｂと呼ぶ。

【0029】

ＡＩスレーブ２６Ａ，２６Ｂは、リモートサイト側に配置された各アナログセンサにそれぞれ対応させてＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂ上にそれぞれ１又は複数設けられる。ＡＩスレーブ２６Ａ，２６Ｂは、アナログ／ディジタル変換器（図示せず）を備えて構成され、対応する信号分配器３１を介して与えられる対応するアナログセンサのセンサ出力をディジタル変換し、かくして得られたディジタル化されたセンサ出力（以下、これをセンサ情報と呼ぶ）を、後述のように第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂの第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂから送信される定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域に格納する機能を有する。なお、ここで言う「定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域」とは、図２（Ｃ）について後述する自スレーブ用のイーサキャットデータグラム（EtherCAT Datagram）を指す。以下においても同様である。

【0030】

またＡＯスレーブ２７Ａ，２７Ｂは、リモートサイト側に配置されたアクチュエータ等の制御対象のアナログ機器にそれぞれ対応させてＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂ上にそれぞれ１又は複数設けられる。ＡＯスレーブ２７Ａ，２７Ｂは、ディジタル／アナログ変換器を備えて構成され、後述のように定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域に格納されている制御情報を読み出してアナログ変換し、かくして得られたアナログ制御情報を対応する信号分配器３１に送出する機能を有する。この場合、信号分配器３１は、Ａ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの対応するＡＯスレーブ２７Ａ，２７Ｂからそれぞれ与えられるアナログ制御情報の平均値を算出して、算出結果を対応する制御対象のアナログ機器に送信する。ただし、信号分配器３１がＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの対応するＡＯスレーブ２７Ａ，２７Ｂからそれぞれ与えられるアナログ制御情報のうちの値が大きい又は小さい方や、予め定められた一方のネットワーク３Ａ，３ＢのＡＯスレーブ２７Ａ，２７Ｂから与えられるアナログ制御情報のみを対応する制御対象のアナログ機器に送信するようにしても良い。

【0031】

ＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂは、リモートサイト側に配置された各ディジタルセンサにそれぞれ対応させてＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂ上にそれぞれ１又は複数設けられる。ＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂは、対応する信号分配器３１を介して与えられる対応するディジタルセンサのセンサ出力（センサ情報）を定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域に格納する機能を有する。

【0032】

ＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂは、リモートサイト側に配置された制御対象のディジタル機器にそれぞれ対応させてＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂ上にそれぞれ１又は複数設けられる。ＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂは、後述のように定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域に格納されている制御情報を読み出して対応する信号分配器３１に送出する機能を有する。この場合、信号分配器３１は、Ａ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの対応するＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂからそれぞれ与えられる制御情報の平均値を算出して、算出結果を対応する制御対象のディジタル機器に送信する。ただし、信号分配器３１がＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの対応するＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂからそれぞれ与えられる制御情報のうちの値が大きい方又は小さい方や、予め定められた一方のネットワーク３Ａ，３ＢのＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂから与えられる制御情報のみを対応する制御対象のディジタル機器に送信するようにしても良い。

【0033】

かかる構成を有するリモートＩ／Ｏシステム１において、Ａ系のネットワーク３Ａにおける第１の制御装置２Ａの第１のマスタＣＰＵ１１Ａと、第２の制御装置２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ｂとの間の主従関係や、Ｂ系のネットワーク３Ｂにおける第１の制御装置２Ａの第２のマスタＣＰＵ１２Ａと、第２の制御装置２Ｂの第２のマスタＣＰＵ１２Ｂとの間の主従関係は、主従切替え器４により制御される。主従切替え器４は、通常時、第１の制御装置２Ａの第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１２Ａをそれぞれ主系に設定し、第２の制御装置２Ｂの第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｂ，１２Ｂをそれぞれ従系に設定する。

【0034】

主系に設定された第１の制御装置２Ａの第１のマスタＣＰＵ１１Ａは、通常時、Ａ系のネットワーク３Ａ上に存在するすべてのＩ／Ｏスレーブ３０Ａを通信対象とする、イーサキャット（登録商標）規格で規定された定周期フレームを一定周期（例えば４〔ms〕周期）でＡ系のネットワーク３Ａの第１のスイッチングハブ２０Ａに送信する。また第１のスイッチングハブ２０Ａは、第１の制御装置２Ａから送信される定周期フレームを第２の制御装置２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ｂ及びＡ系のネットワーク３Ａの第１のメディアコンバータ２２Ａに転送する。

【0035】

第１のメディアコンバータ２２Ａは、第１のスイッチングハブ２０Ａから転送される定周期フレームを光信号に変換し、この光信号を光ケーブル３２を介して第２のメディアコンバータ２３Ａに送信する。また第２のメディアコンバータ２３Ａは、第１のメディアコンバータ２２Ａから送信される光信号を電気信号に変換し、かくして得られた定周期フレームをＡＩスレーブ２６Ａに転送する。

【0036】

ＡＩスレーブ２６Ａは、定周期フレームを受信すると、その定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域に、前回の定周期フレームを転送し終えてから今回の定周期フレームを受信するまでの間に取得したセンサ情報を格納する。そしてＡＩスレーブ２６Ａは、かかるセンサ情報を格納した定周期フレームを次段のスレーブ（図１ではＡＯスレーブ２７Ａ）に転送する。

【0037】

またＡＯスレーブ２７Ａは、定周期フレームを受信すると、その定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域に格納されている制御情報を読み出し、読み出した制御情報をアナログ変換して対応する信号分配器３１に送出すると共に、その定周期フレームを次段のスレーブ（図１ではＤＩスレーブ２８Ａ）に転送する。

【0038】

ＤＩスレーブ２８Ａは、定周期フレームを受信すると、その定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域に、前回の定周期フレームを転送し終えてから今回の定周期フレームを受信するまでの間に取得したセンサ情報を格納する。そしてＤＩスレーブ２８Ａは、かかるセンサ情報を格納した定周期フレームを次段のスレーブ（図１ではＤＯスレーブ２９Ａ）に転送する。

【0039】

またＤＯスレーブ２９Ａは、定周期フレームを受信すると、受信した定周期フレーム内の自己に割り当てられた領域に格納されている制御情報を読み出し、読み出した制御情報を対応する信号分配器３１に送出すると共に、その定周期フレームを次段のスレーブ（図１では第３のメディアコンバータ２４Ａ）に転送する。

【0040】

第３のメディアコンバータ２４Ａは、受信した定周期フレームを光信号に変換し、この光信号を光ケーブル３２を介して制御室内の第４のメディアコンバータ２５Ａに送信する。また第４のメディアコンバータ２５Ａは、第３のメディアコンバータ２４Ａから送信される光信号を電気信号に変換し、かくして得られた定周期フレームを第２のスイッチングハブ２１Ａに転送する。

【0041】

第２のスイッチングハブ２１Ａは、第４のメディアコンバータ２５Ａから転送される定周期フレームを、第１の制御装置２Ａの第１のマスタＣＰＵ１１Ａ及び第２の制御装置２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ｂに送出する。そして定周期フレームを受信した第１の制御装置２Ａの第１のマスタＣＰＵ１１Ａは、ＡＩスレーブ２６ＡやＤＩスレーブ２８Ａがその定周期フレームに格納したセンサ情報を読み出し、読み出したセンサ情報をメインＣＰＵ１０Ａに引き渡す。

【0042】

一方、このとき第１の制御装置２Ａの第２のマスタＣＰＵ１２Ａも、第１のマスタＣＰＵ１１Ａと同様に、Ｂ系のネットワーク３Ｂ上に存在するすべてのＩ／Ｏスレーブ３０Ｂを通信対象とする、イーサキャット（登録商標）規格で規定された定周期フレームを定期的に（第１のマスタＣＰＵ１１ＡがＡ系のネットワーク３Ａに定周期フレームを送信する周期と同じ周期で）Ｂ系のネットワーク３Ｂの第１のスイッチングハブ２０Ｂに送信する。またＢ系のネットワーク３Ｂの第１のスイッチングハブ２０Ｂは、かかる定周期フレームを第２の制御装置２Ｂの第２のマスタＣＰＵ１２Ｂ及びＢ系のネットワーク３Ｂの第１のメディアコンバータ２２Ｂに転送する。

【0043】

この結果、この定周期フレームが上述したＡ系のネットワーク３Ａと同様にＢ系のネットワーク３Ｂ上で順次転送されてＢ系の第２のスイッチングハブ２１Ｂを介して第１の制御装置２Ａの第２のマスタＣＰＵ１２Ａに戻る。かくして、この定周期フレームを受信した第１の制御装置２Ａの第２のマスタＣＰＵ１２Ａは、Ｂ系のネットワーク３Ｂ上のＡＩスレーブ２６ＢやＤＩスレーブ２８Ｂがその定周期フレームに格納したセンサ情報を読み出し、読み出したセンサ情報をメインＣＰＵ１０Ａに引き渡す。

【0044】

メインＣＰＵ１０Ａは、第１のマスタＣＰＵ１１Ａから与えられたセンサ情報と、第２のマスタＣＰＵ１１Ａから与えられたセンサ情報とに基づいてリモートサイトの各制御対象をそれぞれ所定状態に制御するためのコマンドやパラメータなどの制御情報を生成し、生成した制御情報を第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１２Ａに引き渡す。かくして第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１２Ａは、それぞれこれらの制御情報を対応する領域にそれぞれ格納した定周期フレームを生成し、生成した定周期フレームを次の送信タイミングでＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂに送信する。

【0045】

このようにして第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂは、リモートサイトに配置された各アナログセンサ又は各ディジタルセンサのセンサ出力に基づいて、リモートサイトの各制御対象を所定状態にそれぞれ制御する。

【0046】

他方、このとき従系に設定された第２の制御装置２Ｂでは、Ａ系のネットワーク３Ａの第２のスイッチングハブ２１Ａから第１のマスタＣＰＵ１１Ｂに送信される定周期フレームと、Ｂ系のネットワーク３Ｂの第２のスイッチングハブ２１Ｂから第２のマスタＣＰＵ１２Ｂに送信される定周期フレームとに基づいて上述の第１の制御装置２Ａと同様の処理が実行される。

【0047】

ただし、第２の制御装置２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ｂ及び第２のマスタＣＰＵ１２Ｂは、かかる処理により生成した上述の制御情報が格納された定周期フレームを第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂに送信することなく破棄する。従って、リモートＩ／Ｏシステム１では、通常時、主系に設定された第１の制御装置２Ａの第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１２Ａからそれぞれ出力される定周期フレームのみがＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂ上で伝送される。

【0048】

一方、主従切替え器４は、主系に設定されている第１の制御装置２Ａの第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１２Ａに障害が発生した場合、その障害が発生した第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１２Ａが接続されているＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂのマスタを第２の制御装置２Ｂの第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ｂ，１２Ｂとするよう第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂの主従の設定を切り替える。

【0049】

そして主系に切り替えられた第２の制御装置２Ｂの第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ｂ，１２Ｂは、この後、上述のように生成した定周期フレームをＡ系又はＢ系の第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂに送信し、これに対して従系に切り替えられた第１の制御装置２Ａの第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１２Ａは、この後、生成した定周期フレームを第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂに送信することなく破棄する。この結果、第１の制御装置２Ａの第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ａ，１２Ａと、第２の制御装置２Ｂの対応する第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ｂ，１２Ｂとの主従関係が切り替えられた場合には、主系に切り替えられた第２の制御装置２Ｂの第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ｂ，１２Ｂから出力される定周期フレームのみが対応するＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂ上で伝送されることになる。

【0050】

以上の構成に加えて本実施の形態によるリモートＩ／Ｏシステム１の場合、制御室には、第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂに加えて高速用制御装置２Ｃが設置されている。この高速用制御装置２Ｃは、高速な周期での制御が求められる制御対象を制御する制御装置であり、内部バス１３Ｃを介して接続されたメインＣＰＵ１０Ｃと、第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃとを備えて構成される。

【0051】

メインＣＰＵ１０Ｃは、高速用制御装置２Ｃ全体の動作制御を司るプロセッサであり、第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃにより収集されたリモートサイト側の対応するセンサのセンサ出力と、図示しないメモリに格納された各種プログラムとに基づいて、リモートサイトに設置されたガスタービン（図示せず）を制御するための制御処理を実行する。

【0052】

なお、以下の説明においては、「高速な周期での制御が求められる制御対象」は、特定のＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂから送信されるディジタルセンサのセンサ出力に基づいて制御されるべき、いずれかのＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂと接続されたディジタル機器であるものとする。従って、高速用制御装置２Ｃにおいて、第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃは、それぞれＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの特定のＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂからのみセンサ情報を収集し、メインＣＰＵ１０Ｃは、これら第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃが収集したセンサ情報にのみ基づいて高速な周期での制御が求められる制御対象のみを制御するものとする。

【0053】

第１のマスタＣＰＵ１１Ｃ及び第２のマスタＣＰＵ１２Ｃは、接続されたＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂにおいてマスタとして機能するプロセッサである。第１のマスタＣＰＵ１１Ｃは、イーサネット（登録商標）カテゴリ５以上のケーブルを介してＡ系のネットワーク３Ａの第１及び第２のスイッチングハブ２０Ａ，２１Ａとそれぞれ接続され、第２のマスタＣＰＵ１２Ｃは、同じくイーサネット（登録商標）カテゴリ５以上のケーブルを介してＢ系のネットワーク３Ｂの第１及び第２のスイッチングハブ２０Ｂ，２１Ｂとそれぞれ接続されている。

【0054】

そして第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃは、それぞれ特定のＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂ及び特定のＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂのみを通信対象とした定周期フレームを、第１又は第２の制御装置２Ａ，２ＢがＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂに送信する定周期フレームの送信周期（４〔ms〕）よりも速い周期（例えば１〔ms〕）でＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂに送信する。

【0055】

このため本リモートＩ／Ｏシステム１では、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１Ｑで標準化された仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ：Virtual Local Area Network）機能を利用して、第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂ及び各スレーブ間の通信と、高速用制御装置２Ｃ並びに特定のＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂ及び特定のＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂ間の通信とが相互に影響を与えないように、Ａ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂ及び第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂにおいて所定の処理を実行する。

【0056】

具体的に、本リモートＩ／Ｏシステム１では、かかる第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂ及び第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂとして、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで標準化された仮想ＬＡＮに対応したマネージドスイッチが使用される。そして第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂ及び第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂの各ポートのうち、第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂのいずれかと接続された各ポートはそれぞれ第１の仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ＃１）ポートに設定され、高速用制御装置２Ｃと接続されたポートは第２の仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ＃２）ポートに設定される。また第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂの第１のメディアコンバータ２２Ａ，２２Ｂと接続されるポートと、第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂの第４のメディアコンバータ２５Ａ，２５Ｂと接続されるポートとは、タグ仮想ＬＡＮポートに設定される。

【0057】

そして第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂは、第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂから第１の仮想ＬＡＮポートに送信される定周期フレームに対して第１の仮想ＬＡＮに対応したタグ制御情報を付加する一方、高速用制御装置２Ｃから第２の仮想ＬＡＮポートに送信される定周期フレームに対して第２の仮想ＬＡＮに対応したタグ制御情報を付加して第１のメディアコンバータ２２Ａ，２２Ｂに出力する（ポート仮想ＬＡＮからタグ仮想ＬＡＮへの変換処理）。この場合、各スレーブ（第１〜第４のメディアコンバータ２２Ａ〜２５Ａ，２２Ｂ〜２５Ｂと、各Ｉ／Ｏスレーブ３０Ａ，３０Ｂ）は、定周期フレームに付加されたタグ制御情報を無視して必要な処理を実行する。

【0058】

なお第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂは、バッファメモリ（図示せず）を備えており、第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂから第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂへの定周期フレームの送信タイミングと、高速用制御装置２Ｃから第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂへの定周期フレームの送信タイミングとが重なった場合には、後から受信した定周期フレームをバッファメモリに格納（バッファリング）しながら、先に受信した定周期フレームに対する処理を実行し、当該先に受信した定周期フレームに対する処理が完了した後に、後から受信した定周期フレームに対する処理を実行する。

【0059】

また第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂは、第４のメディアコンバータ２５Ａ，２５Ｂから定周期フレームが転送されてくると、当該定周期フレーム内のタグ制御情報を参照して、当該タグ制御情報が第１の仮想ＬＡＮに対応するものである場合には、その定周期フレームからタグ制御情報を削除した上で当該定周期フレームを第１の仮想ＬＡＮポートを介して第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂに転送する一方、参照したタグ制御情報が第２の仮想ＬＡＮに対応するものである場合には、その定周期フレームからタグ制御情報を削除した上で当該定周期フレームを第２の仮想ＬＡＮポートを介して高速用制御装置２Ｃに転送する（タグ仮想ＬＡＮからポート仮想ＬＡＮへの変換処理）。

【0060】

以上により、Ａ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂにおいて、ブロードキャストドメインが第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂと、高速用制御装置２Ｃとで分割され、第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂでは通常の二重化と同様の定周期フレームのみが受信され、高速用制御装置２Ｃでは自己が送出した定周期フレームのみが受信されることとなる。

【0061】

なお本実施の形態の場合、Ａ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの初期化や、障害発生時のＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂのバススキャンは、主系に設定された第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂのみが実行し、高速用制御装置２Ｃは実行しない。

【0062】

ここで、第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ａ，１１Ｂや第２のマスタＣＰＵ１２Ａ，１２Ｂから出力される定周期フレームのフレームフォーマットを図２（Ａ）〜（Ｅ）に示し、第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂによりタグ制御情報が付加された定周期フレームのフレームフォーマットを図２（Ｆ）及び（Ｇ）に示す。

【0063】

図２（Ａ）に示すように、定周期フレームは、14バイトのイーサネット（登録商標）ヘッダフィールド（Ethernet（登録商標） Header）と、最大1500バイトのイーサネット（登録商標）データフィールド（Ethernet（登録商標） Data）と、４バイトのＦＣＳ（Frame Check Sequence）フィールド（FCS）とから構成される。そしてイーサネット（登録商標）ヘッダフィールドには、その定周期フレームのあて先や送信元のアドレスが格納され、ＦＣＳフィールドには、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）コード等の定周期フレームの誤り検査用の情報が格納される。

【0064】

またイーサネット（登録商標）データフィールドは、図２（Ｂ）に示すように、11ビットのデータ長フィールド（Length）と、１ビットのリザーブフィールド（Reserve）と、４ビットのタイプフィールド（Ty）と、44〜1498バイトのイーサキャット（登録商標）データグラムフィールド（1…n EtherCAT Datagrams）とから構成される。そしてイーサキャットデータグラムフィールドには、図２（Ｃ）に示すように、その定周期フレームの送信対象となる各スレーブにそれぞれ対応付けられた１又は複数のイーサキャット用のフレーム（以下、これをイーサキャットデータグラムと呼ぶ）が格納され、データ長フィールドには、イーサキャットデータグラムフィールドに格納されているすべてのイーサキャットデータグラムの合計データ長が格納される。またリザーブフィールドには通常「０」に設定されたフラグが格納され、タイプフィールドには、イーサキャットデータグラムフィールドに格納されたデータのタイプを表すコード（イーサキャットの場合は「0x1」）が格納される。

【0065】

各イーサキャットデータグラムフィールドは、図２（Ｄ）に示すように、10バイトのデータグラムヘッダフィールド（Datagram Header）と、最大1486バイトのデータフィールド（Data）と、２バイトのＷＫＣ（Working Counter）フィールドとから構成される。そして、データフィールドには、マスタ（第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ａ，１１Ｂや第２のマスタＣＰＵ１２Ａ，１２Ｂ）が対応するスレーブに送信するデータ（本実施の形態においては上述の制御情報）、又は、そのスレーブがマスタに送信すべきデータ（本実施の形態においては上述のセンサ情報）が格納される。またＷＫＣフィールドには、イーサキャットデータグラムによって正常に処理された処理数に応じたカウント値が格納される。

【0066】

さらにデータグラムヘッダフィールドは、図２（Ｅ）に示すように、８ビットのコマンドフィールド（Cmd）と、８ビットのインデックスフィールド（Idx）と、32ビットのアドレスフィールド（Address）と、11ビットのデータタイプフィールド（Len）と、３ビットのリザーブフィールド（R）と、１ビットの循環有無ビットフィールド（C）と、１ビットの継続有無ビットフィールド（M）と、16ビットのイーサキャット割込みリクエストレジスタフィールド（IRQ）とから構成される。

【0067】

そしてコマンドフィールドには、マスタが対応するスレーブに発行したイーサキャットコマンドのコマンドタイプを表すコードが格納され、インデックスフィールドには、マスタからスレーブに送信すべきデータ又はスレーブからマスタに送信すべき情報が複数の定周期フレームに分割して格納される場合におけるそのデータの順番を表すインデックス番号が格納される。またアドレスフィールドには、対応するスレーブのアドレスが格納され、データタイプフィールドには、そのデータグラムヘッダに続くデータグラムのデータタイプが格納される。

【0068】

さらに循環有無ビットフィールドには、その定周期フレームが既に対応するスレーブを循環しているか否かを表すフラグが格納される。そして、このフラグは、その定周期フレームが対応するスレーブを循環していない場合には「０」に設定され、その定周期フレームが対応するスレーブを既に循環している場合には、当該スレーブにより「１」に更新される。

【0069】

また継続有無ビットフィールドには、そのデータグラムがその定周期フレームのイーサキャットデータグラムフィールド（図２（Ｂ））に格納された最後のデータグラムであるか否かを表すフラグが格納される。このフラグは、そのイーサキャットデータグラムがその定周期フレームのイーサキャットデータグラムフィールドに格納された最後のイーサキャットデータグラムである場合には「０」に設定され、最後のイーサキャットデータグラムでない場合には「１」に設定される。さらにイーサキャット割込みリクエストレジスタフィールドは、割込みリクエストを格納するレジスタとして利用される。

【0070】

一方、第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂは、第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂの第１のマスタＣＰＵ１１Ａ，１１Ｂや第２のマスタＣＰＵ１２Ａ，１２Ｂから与えられる図２（Ａ）に示すフレームフォーマットの定周期フレームに対して、図２（Ｆ）に示すように、イーサネット（登録商標）ヘッダフィールド（Ethernet（登録商標） Header）及びイーサネット（登録商標）データフィールド（Ethernet（登録商標） Data）間に２バイトのタグ制御情報（TCI：Tag Control Information）を付加する。

【0071】

このタグ制御情報は、図２（Ｇ）に示すように、３ビットのＰＣＰ（Priority Code Point）フィールド（PCP）と、１ビットのＣＦＩ（Canonical Format Indicator）フィールド（CFI）と、１２ビットの仮想ＬＡＮ ＩＤフィールド（VID）とから構成される。

【0072】

そしてＰＣＰフィールドには、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑで定義された優先度（０〜７）が格納され、ＣＦＩフィールドにはＭＡＣ（Media Access Control）アドレスが正規フォーマットであるか否かを表すフラグが格納される。なおイーサキャット（登録商標）の場合、このフラグは常に「０」に設定される。また仮想ＬＡＮ ＩＤフィールドには、その定周期フレームが属する仮想ＬＡＮ（第１又は第２の仮想ＬＡＮ）のＩＤが格納される。

【0073】

従って、本実施の形態の場合、Ａ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂは、第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂから第１の仮想ＬＡＮポートに与えられた定周期フレームについては、かかる仮想ＬＡＮ ＩＤフィールドに第１の仮想ＬＡＮに対応するＩＤが格納されたタグ制御情報を付加し、高速用制御装置２Ｃから第２の仮想ＬＡＮポートに与えられた定周期フレームについては、かかる仮想ＬＡＮ ＩＤフィールドに第２の仮想ＬＡＮに対応するＩＤが格納されたタグ制御情報を付加する。

【0074】

またＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂは、第４のメディアコンバータ２５Ａ，２５Ｂから与えられた定周期フレームに付加されているタグ制御情報のうちの仮想ＬＡＮ ＩＤフィールドに格納されている仮想ＬＡＮ ＩＤを参照して、当該仮想ＬＡＮ ＩＤが第１の仮想ＬＡＮに対応するものである場合にはその定周期フレームを第１の仮想ＬＡＮポートを介して第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂに転送し、当該仮想ＬＡＮ ＩＤが第２の仮想ＬＡＮに対応するものである場合にはその定周期フレームを第２の仮想ＬＡＮポートを介して高速用制御装置２Ｃに転送する。

【0075】

（２）高速用制御装置の具体的な処理内容
次に、かかる高速用制御装置２Ｃの具体的な処理内容について説明する。

【0076】

本リモートＩ／Ｏシステム１では、第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂと、高速用制御装置２Ｃとは、共通のＥＮＩ（EtherCAT Network Information）ファイルと、マスタ二重化用の初期ファイルとを使用する。ここで、ＥＮＩファイルとは、ネットワーク３Ａ，３Ｂ上に存在するスレーブ数や各スレーブのアドレス、スレーブ間の接続関係などのネットワーク３Ａ，３Ｂの構成に関する情報（ネットワーク情報）が記載されたファイルである。

【0077】

ただし、高速用制御装置２Ｃが使用するＥＮＩファイルでは、定周期フレームの送信対象とすべきスレーブの定義の中から当該高速用制御装置２Ｃの通信対象とすべきＤＩスレーブ２８Ａ，２８ＢやＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂ以外の他のスレーブの定義がすべて消去される。なお、高速用制御装置２Ｃの通信対象とすべきＤＩスレーブ２８Ａ，２８ＢやＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂとは、高速な周期での制御が求められる各制御対象をそれぞれ制御するために必要なセンサ情報を出力する各ディジタルセンサとそれぞれ接続された各ＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂと、これらの制御対象と信号分配器３１を介してそれぞれ接続された各ＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂとを指す。

【0078】

そして高速用制御装置２Ｃの第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃは、このＥＮＩファイルに基づいて、定周期フレームの送信対象とすべきＤＩスレーブ２８Ａ，２８ＢやＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂのイーサキャットデータグラムのみが格納された（つまりそのＤＩスレーブ２８Ａ，２８ＢやＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂのみを送信対象とする）定周期フレームを生成する。

【0079】

例えば、図３に示すように、ネットワーク３Ａ，３Ｂ上に複数のＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂ及びＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂが存在する場合、第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂは、図４（Ａ）に示すように、各ＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂ及び各ＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ対応したイーサキャットデータグラムＥＤがすべて格納された定周期フレームＣＦを生成するのに対して、高速用制御装置２Ｃは、図４（Ｂ）に示すように、自己が保持するＥＮＩファイルにおいて定義されたＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂ及びＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂにそれぞれ対応したイーサキャットデータグラムＥＤのみが格納された定周期フレームＣＦを１〔ms〕周期で生成する。そして第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃは、生成した定周期フレームＣＦを自己に接続されたＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ送信する。

【0080】

この定周期フレームは、第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂにおいて第２の仮想ＬＡＮに対応するタグ制御情報が付加された後、Ａ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂ上で転送される。この際、その定周期フレーム内に対応するイーサキャットデータグラムが格納されたＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂ及びＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂのみにおいて当該イーサキャットデータグラムに対するセンサ情報の書き込みや制御情報の読み出しが行われ、他のスレーブでは定周期フレームは何らの処理も行われることなくそのまま次段のスレーブに転送される。そして、この定周期フレームは、やがて第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂに与えられ、当該第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂにおいてタグ制御情報が削除された後に高速用制御装置２Ｃ内の元の第１又は第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃに転送される。

【0081】

高速用制御装置２Ｃの第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃは、定周期フレームを受信すると、ＤＩスレーブ２８Ａがその定周期フレームに格納したセンサ情報を読み出し、読み出したセンサ情報をメインＣＰＵ１０Ｃに引き渡す。

【0082】

またメインＣＰＵ１０Ｃは、第１のマスタＣＰＵ１１Ｃから与えられたセンサ情報と、第２のマスタＣＰＵ１１Ｃから与えられたセンサ情報とに基づいて、高速用制御装置２Ｃに割り当てられた各制御対象をそれぞれ所定状態に制御するためのコマンドやパラメータなどの制御情報を生成し、生成した制御情報を第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃに引き渡す。

【0083】

かくして第１及び第２のマスタＣＰＵ１１Ｃ，１２Ｃは、それぞれこれらの制御情報を、これらの制御対象とそれぞれ接続されたＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂに対応するイーサキャットデータグラムにそれぞれ格納した定周期フレームを生成し、生成した定周期フレームを次の送信タイミングでＡ系又はＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂの第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂに送信する。

【0084】

このようにして高速用制御装置２Ｃは、リモートサイトに配置された特定のディジタルセンサのセンサ出力に基づいて、リモートサイトに設置された高速な周期での制御が求められる制御対象を所定状態にそれぞれ制御する。

【0085】

（３）本実施の形態の効果
以上のように本実施の形態のリモートＩ／Ｏシステム１では、高速用制御装置２Ｃが第１及び第２の制御装置２Ａ，２Ｂによる定周期フレームの送信周期よりも速い周期で定周期フレームをＡ系及びＢ系のネットワーク３Ａ，３Ｂに送信するため、高速な周期での制御が求められる制御対象を制御するために必要な通信周期で特定のＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂ及びＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂと通信を行うことができる。

【0086】

この場合において、本リモートＩ／Ｏシステム１では、高速な周期での制御が求められる制御対象を制御するために通信が必要なＤＩスレーブ２８Ａ，２８ＢやＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂを配置するネットワーク３Ａ，３Ｂと、他のスレーブが存在するネットワーク３Ａ，３Ｂとを分けておらず、従って、ネットワークトポロジの複雑化によるシステムの設置コストが増大したり、構成機器が増えることはない。

【0087】

よって本リモートＩ／Ｏシステム１によれば、システムの設置コストの増大や、ネットワーク構成の増大化及び煩雑化を回避しながら、スレーブごとにそのスレーブについて要求される通信周期に応じた適切な通信周期で通信を行うことができる。

【0088】

（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１のように構成されたガスタービン発電プラント用のリモートＩ／Ｏシステム１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成の通信システムに広く適用することができる。

【0089】

また上述の実施の形態においては、高速用制御装置２Ｃが特定のＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂからセンサ情報を収集し、収集したセンサ情報に基づいて生成した制御情報をＤＯスレーブ２９Ａ，２９Ｂに送信することにより高速な周期での制御が求められる制御対象を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、高速用制御装置２Ｃが単にセンサ情報をモニタリングするための用途で特定のＤＩスレーブ２８Ａ，２８Ｂからセンサ情報を収集するようにしても良い。

【0090】

さらに上述の実施の形態においては、主系に設定された第１又は第２の制御装置２Ａ、２Ｂがネットワーク３Ａ，３Ｂ上に設置されたすべてのＩ／Ｏスレーブ３０Ａ，３０Ｂを通信対象とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、主系に設定された第１又は第２の制御装置２Ａ、２Ｂが、高速用制御装置２Ｃの通信対象以外のＩ／Ｏスレーブ３０Ａ，３０Ｂのみを通信対象とするようにしても良い。このようにすることによって、第１又は第２の制御装置２Ａ、２Ｂの負荷（制御負荷や通信負荷）を第１又は第２の制御装置２Ａ、２Ｂと、高速用制御装置２Ｃとに分散させることができ、スレーブ数が増大化した場合においても通信周期や処理遅延時間などのシステム全体としての性能が悪化するのを有効に防止することができる。

【0091】

さらに上述の実施の形態においては、定周期フレームをネットワーク３Ａ，３Ｂに送信するマスタ装置が第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂと、高速用制御装置２Ｃとの２つだけである場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ネットワーク３Ａ，３Ｂ上のスレーブのうちの一部又は全部を通信対象とする定周期フレームをそれぞれ異なる周期で第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂに送信するマスタ装置を３つ以上設けるようにしても良い。要は、スレーブごとにそのスレーブについて要求される通信周期に応じた適切な通信周期で通信を行い得るようにするのであれば、ネットワーク３Ａ，３Ｂに定周期フレームを送信するマスタ装置の数は２つに限定されない。この場合において、各マスタ装置が通信対象とすべきスレーブ装置を、マスタ装置間で重複しない（同じスレーブ装置を複数のマスタ装置が通信対象としない）ように各マスタ装置にそれぞれ振り分けることによって、負荷（制御負荷や通信負荷）を各マスタ装置に分散させることができ、これによりスレーブ数が増大化した場合においても通信周期や処理遅延時間などのシステム全体としての性能が悪化するのを有効に防止することができる。

【0092】

さらに上述の実施の形態においては、仮想ＬＡＮごとのタグ制御情報を第１のスイッチングハブ２０Ａ，２０Ｂにおいて付加するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばマスタ装置（第１又は第２の制御装置２Ａ，２Ｂや高速用制御装置２Ｃ）において予め自己に対応付けられた識別情報やタグ制御情報を定周期フレームに格納又は付加しておき、第２のスイッチングハブ２１Ａ，２１Ｂにおいて、この識別情報やタグ制御情報に基づいて定周期フレームをその送信元のマスタ装置に振り分けるようにしても良い。

【0093】

さらに上述の実施の形態においては、本発明を通信プロトコルとしてイーサキャットプロトコルが適用された通信システムに適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、マスタ−スレーブ方式の通信プロトコルが適用されたこの他種々の通信システムに広く適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明は、マスタ−スレーブ方式の通信プロトコルが適用された通信システムに広く適用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１……リモートＩ／Ｏシステム、２Ａ，２Ｂ……制御装置、２Ｃ……高速用制御装置、３Ａ，３Ｂ……ネットワーク、４……主従切替え器、１０Ａ〜１０Ｃ……メインＣＰＵ、１１Ａ〜１１Ｃ，１２Ａ〜１２Ｃ……マスタＣＰＵ、２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ……スイッチングハブ、２２Ａ〜２５Ａ，２２Ｂ〜２５Ｂ……メディアコンバータ、２６Ａ，２６Ｂ……ＡＩスレーブ、２７Ａ，２７Ｂ……ＡＯスレーブ、２８Ａ，２８Ｂ……ＤＩスレーブ、２９Ａ，２９Ｂ……ＤＯスレーブ、３０Ａ，３０Ｂ……Ｉ／Ｏスレーブ、３１……信号分配器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】