特開 2022-182368 制御システム及び制御システムの誤接続診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022182368

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】制御システム及び制御システムの誤接続診断方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 13/00 20060101AFI20221201BHJP

   H04L 12/28 20060101ALI20221201BHJP

   G05B 9/02 20060101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

H04L13/00 311

H04L12/28 200M

G05B9/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021089886

(22)【出願日】2021-05-28

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 圭輔

(72)【発明者】

【氏名】白石 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】大谷 辰幸

【テーマコード（参考）】

5H209

5K033

5K035

【Ｆターム（参考）】

5H209AA02

5H209BB13

5H209DD11

5H209GG11

5H209HH02

5H209SS01

5K033AA05

5K033BA03

5K033DA11

5K033DB20

5K033EA03

5K035AA03

5K035BB02

5K035JJ04

5K035KK04

5K035MM03

5K035MM07

(57)【要約】

【課題】可用性のために通信回線を多重化し、先着優先で通信フレームを処理する制御システムであっても、誤接続の有無及び誤接続の箇所を検出できるようにする。
【解決手段】本発明の制御システムは、親局となる演算装置（Ｐ０１）と子局となる複数の通信装置（Ａ００，Ｂ００，Ｃ００）とが二重化された通信回線（Ｌ１，Ｌ２）により接続され、各通信回線の通信フレームを先着優先で処理する。演算装置（Ｐ０１）は、通信回線に通信フレームを送出する際に、送出するポートの系統情報を通信フレームに載せるとともに、系統ごとに通信フレームの受信をマスクする。通信装置（Ａ００，Ｂ００，Ｃ００）は、通信回線に通信フレームを送出する際に、送出するポートの系統情報を通信フレームに載せ、通信フレームを受信したポートの系統情報と、受信した通信フレームに載っているポートの系統情報とが不一致の場合に、不一致の旨を表示器（Ａ６０，Ｂ６０，Ｃ６０）表示する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

親局となる演算装置と子局となる複数の通信装置とが多重化された通信回線により接続され、各通信回線の通信フレームを先着優先で処理する制御システムであって、
前記演算装置は、
前記通信回線に通信フレームを送出する際に、送出するポートの系統情報を前記通信フレームに載せる第１の機能、及び、
系統ごとに通信フレームの受信をマスクする第２の機能を有し、
前記複数の通信装置は、
前記通信回線に通信フレームを送出する際に、送出するポートの系統情報を前記通信フレームに載せる第３の機能、及び、
通信フレームを受信したポートの系統情報と、受信した前記通信フレームに載っているポートの系統情報とが不一致の場合に、不一致である旨を告知する第４の機能を有する
ことを特徴とする制御システム。

【請求項2】

前記演算装置は、前記第２の機能によって片方の系統の通信フレームの受信をマスクした状態で前記複数の通信装置に通信フレームを送出する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。

【請求項3】

前記複数の通信装置は、通信フレームの受信に対する応答として、前記第３の機能によってポートの系統情報を載せた通信フレームを前記演算装置に返答し、
前記演算装置は、通信回線の系統ごとに収集した通信フレーム内のポートの系統情報に基づいて、通信回線の誤接続の有無及び誤接続の箇所を判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の制御システム。

【請求項4】

親局となる演算装置と子局となる複数の通信装置とが多重化された通信回線により接続され、各通信回線の通信フレームを先着優先で処理する制御システムの誤接続診断方法であって、
多重化された通信回線が、１系の通信回線及び２系の通信回線であるとき、
前記演算装置において、２系の通信回線の通信フレームの受信をマスクした状態で、１系の通信回線及び２系の通信回線に接続されているすべての通信装置に対してリードまたはライトを実施し、１系の通信回線からの応答フレームのポート情報を収集し、
次いで、１系の通信回線の通信フレームの受信をマスクした状態で、１系の通信回線及び２系の通信回線に接続されているすべての通信装置に対してリードまたはライトを実施し、２系の通信回線からの応答フレームのポート情報を収集し、
次いで、通信回線の系統ごとに収集した通信フレーム内のポートの系統情報に基づいて、通信回線の誤接続の有無及び誤接続の箇所を判定する
ことを特徴とする制御システムの誤接続診断方法。

【請求項5】

通信装置を活線交換して通信回線に接続した際に、
通信フレームを受信したポートの系統情報と、受信した前記通信フレームに載っているポートの系統情報とが不一致であるとき、活線交換した前記通信装置について通信回線の誤接続の有無を判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の制御システムの誤接続診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御システム及び制御システムの誤接続診断方法に関し、特に、可用性のために通信回線が多重化された制御システム、及び、当該制御システムの誤接続診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発電プラントなどの制御システムでは、制御装置間を接続する通信回線が断線するなどした際に通信不可となり制御が停止してしまうことを防ぐために、通信回線を多重化（例えば、二重化）することがある。通信回線の多重化により、１つの通信回線に断線などが生じても制御を継続することができる。

【0003】

一方、ネットワークの分野では、通信ポート間でポートの情報を交換することにより、回線の接続状態を自動的に判断できる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、「異なるネットワーク素子に隣接して配置されている少なくとも２つのポート間の物理的な相互接続を自動的に判断する一つまたはそれ以上のコントローラを具備している。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－２３６３４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載の技術のように、通信ポートの情報を通信フレームに付与し、装置間で情報をやり取りすることにより、ネットワークの接続状態を自動的に把握する場合、可用性のために通信回線を多重化し、先着優先で通信フレームを処理する制御システムでは、先着した系の情報しか取得できないという課題に直面する。その結果、可用性のために通信回線を多重化し、先着優先で通信フレームを処理する制御システムでは、通信回線の誤接続の有無及び誤接続の箇所を検出することができないことになる。

【0006】

そこで、本発明は、可用性のために通信回線を多重化し、先着優先で通信フレームを処理するシステムの場合であっても、通信回線の誤接続の有無及び誤接続の箇所を検出することができる制御システム及び当該制御システムの誤接続診断方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、
親局となる演算装置と子局となる複数の通信装置とが多重化された通信回線により接続され、各通信回線の通信フレームを先着優先で処理する制御システムにおいて、
演算装置は、通信回線に通信フレームを送出する際に、送出するポートの系統情報を通信フレームに載せるとともに、系統ごとに通信フレームの受信をマスクする。
通信装置は、通信回線に通信フレームを送出する際に、送出するポートの系統情報を通信フレームに載せ、通信フレームを受信したポートの系統情報と、受信した通信フレームに載っているポートの系統情報とが不一致の場合に、不一致の旨を告知する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、可用性のために通信回線を多重化し、先着優先で通信フレームを処理する制御システムにおいても、通信回線の誤接続の有無及び誤接続の箇所を検出することができる。

【0009】

尚、上記した以外の課題、構成、及び、効果は、以下の実施の形態の説明によって明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る制御システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。

【図2】通信フレームのフォーマットを示す図である。

【図3】プラント運転開始前に実施する通信回線の誤接続診断の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】通信回線の誤接続のケース１（子局での誤接続）を例示する図である。

【図5】通信回線の誤接続のケース２（親局での誤接続）を例示する図である。

【図6】プラント運転開始後に通信装置を活線交換する場合の通信回線の誤接続診断の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態（実施形態）について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

【0012】

［可用性が求められる制御システムについて］
可用性が求められる制御システム、例えば、発電プラントなどの制御システムでは、制御継続性が重要視されており、１つの装置や通信回線に故障や断線等が発生した場合でも制御が継続できるように、各装置や通信回線を多重化する（例えば、二重化する）ことがある。また、通信回線を多重化する場合、処理を簡単化するために、各通信回線に同じ内容の通信フレームを送信し、受信側では、先着した通信フレームについて優先して処理を行う（所謂、先着優先）という方法が採用されることがある。

【0013】

この先着優先の方法を採用した制御システムでは、ある装置に接続される２つの通信回線を互い違いに誤接続してしまった場合であっても、通信については正常に行えることになるために、誤接続していることに気づくことができない。そして、誤接続の状態でプラントの運転を開始してしまうと、一方の系で回線異常が起きたときに、もう一方の系の回線異常であるように見えてしまい、回線交換の際に、正常な系の回線を交換してしまう可能性がある。そのため、プラント運転を開始する前に、通信回線を誤接続していないかを確認する必要がある。しかし、通信回線の誤接続については、作業員がプラント内の通信回線を一つ一つ確認する作業となるために、誤接続の確認作業に多大な工数を要することになる。

【0014】

［本発明の実施形態に係る制御システム］
本発明の実施形態に係る制御システムは、例えば、発電プラントなどのプラント制御システムであり、可用性のために通信回線を多重化（例えば、二重化）し、先着優先で通信フレームを処理する構成となっている。そして、この構成の制御システムにおいても、通信回線の誤接続の有無と誤接続の箇所を検出することができるようにするために、以下に説明するシステム構成を採る。

【0015】

（システム構成）
図１は、本発明の実施形態に係る制御システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る制御システムは、大きくは、親局（Ｐ００）と、複数の子局、例えば３つの子局（Ａ００、Ｂ００、Ｃ００）とから構成されている。

【0016】

親局（Ｐ００）と３つの子局（Ａ００、Ｂ００、Ｃ００）とは、２つの通信回線、具体的には、１系の通信回線（Ｌ１）と２系の通信回線（Ｌ２）とによって電気的に接続されている。通信回線に故障や断線等が無い正常な状態では、１系の通信回線（Ｌ１）は、演算装置（Ｐ０１）のポート１（Ｐ１１）と、通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）のポート１（Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１）との間に電気的に接続される。２系の通信回線（Ｌ２）は、演算装置（Ｐ０１）のポート２（Ｐ１２）と、通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）のポート２（Ａ１２、Ｂ１２、Ｃ１２）との間に電気的に接続される。

【0017】

本実施形態に係る制御システムにおいて、親局（Ｐ００）は、演算装置（Ｐ０１）から構成されている。親局（Ｐ００）である演算装置（Ｐ０１）は、ポート１（Ｐ１１）、ポート２（Ｐ１２）、マスクスイッチ（Ｐ２１）、及び、マスクスイッチ（Ｐ２２）を有している。マスクスイッチ（Ｐ２１）は、１系マスク指示信号（Ｐ３１）に応答することにより、ポート1（Ｐ１１）から入力される通信フレームをマスクする機能（第２の機能）を持っている。マスクスイッチ（Ｐ２２）は、２系マスク指示信号（Ｐ３２）に応答することにより、ポート２（Ｐ１２）から入力される通信フレームをマスクする機能（第２の機能）を持っている。尚、図１では、マスクスイッチ（Ｐ２１）及びマスクスイッチ（Ｐ２２）を、「ＳＷ」として図示している。

【0018】

演算装置（Ｐ０１）は、ポート情報挿入部（Ｐ４１、Ｐ４２）、先着優先部（Ｐ５０）、通信制御部（Ｐ６０）、及び、演算部（Ｐ７０）の各機能部を備えている。ポート情報挿入部（Ｐ４１、Ｐ４２）は、通信フレームにポート情報を挿入する機能（第１の機能）を持っている。先着優先判定部（Ｐ５０）は、先着した系の通信フレームを優先して後段に渡す機能を持っている。通信制御部（Ｐ６０）は、装置間の通信を制御する機能を持っている。演算部（Ｐ７０）は、通信制御部（Ｐ６０）に対して通信の種別と宛先アドレス及びデータを指示する機能を持っている。

【0019】

演算装置（Ｐ０１）におけるポート情報挿入部（Ｐ４１、Ｐ４２）、先着優先部（Ｐ５０）、通信制御部（Ｐ６０）、及び、演算部（Ｐ７０）の各機能部については、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより、ソフトウェアで実行するマイクロコンピュータによって実現することができる。また、上記の各機能部について、その一部または全部を、例えば集積回路で設計することにより、ハードウェアで実現することもできる。

【0020】

尚、マスクスイッチ（Ｐ２１）を駆動する１系マスク指示信号（Ｐ３１）、及び、マスクスイッチ（Ｐ２２）を駆動する２系マスク指示信号（Ｐ３２）は、例えば、演算部（Ｐ７０）で生成される信号である。演算部（Ｐ７０）は、１系マスク指示信号（Ｐ３１）及び２系マスク指示信号（Ｐ３２）を、必要に応じて有効にする。

【0021】

子局（Ａ００、Ｂ００、Ｃ００）は、通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）、及び、入出力装置（Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４、Ａ０２、Ｂ０３、Ｂ０４、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）から構成されている。

【0022】

通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）は、ポート１（Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１）、ポート２（Ａ１２、Ｂ１２、Ｃ１２）、及び、表示器（Ａ６０、Ｂ６０、Ｃ６０）を有している。表示器（Ａ６０、Ｂ６０、Ｃ６０）としては、例えば、点灯／消灯によって状態を簡単に告知（表示出力）するＬＥＤ（発光ダイオード）などを用いることができる。

【0023】

通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）は、さらに、ポート情報チェック部（Ａ２１、Ａ２２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｃ２１、Ｃ２２）、及び、ポート情報挿入部（Ａ３１、Ａ３２、Ｂ３１、Ｂ３２、Ｃ３１、Ｃ３２）の各機能部を備えている。

【0024】

ポート情報チェック部（Ａ２１、Ａ２２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｃ２１、Ｃ２２）は、各ポートで受信した通信フレームに対して、自身のポートの系統と、通信フレームに載っているポート情報の系統とが一致しているか否かチェックする機能を持っている。ポート情報チェック部（Ａ２１、Ａ２２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｃ２１、Ｃ２２）は、さらに、不一致の場合に不一致である旨を、例えば表示器（Ａ６０、Ｂ６０、Ｃ６０）による表示にて告知する機能（第４の機能）を持っている。ポート情報挿入部（Ａ３１、Ａ３２、Ｂ３１、Ｂ３２、Ｃ３１、Ｃ３２）は、各ポートの手前で通信フレームにポート情報を挿入する機能（第３の機能）を持っている。

【0025】

通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）は、さらに、先着優先判定部（Ａ４０，Ｂ４０，Ｃ４０）、及び、通信制御部（Ａ４０，Ｂ４０，Ｃ４０）の各機能部を備えている。先着優先判定部（Ａ４０，Ｂ４０，Ｃ４０）は、先着した系の通信フレームを優先して後段に渡す機能を持っている。通信制御部（Ａ４０，Ｂ４０，Ｃ４０）は、受信した通信フレームの種別やアドレス及びデータに応じて、入出力装置（Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４、Ｂ０２、Ｂ０３、Ｂ０４、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）との間でデータのやり取りを行う機能を持っている。通信制御部（Ａ５０、Ｂ５０、Ｃ５０）は、さらに、通信フレームの受信に対して応答するために通信フレームを作成し、ポート１（Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１）、ポート２（Ａ１２、Ｂ１２、Ｃ１２）を介して通信回線（Ｌ１、Ｌ２）に通信フレームを送出する機能を持っている。

【0026】

通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）において、ポート情報チェック部（Ａ２１、Ａ２２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｃ２１、Ｃ２２）、ポート情報挿入部（Ａ３１、Ａ３２、Ｂ３１、Ｂ３２、Ｃ３１、Ｃ３２）、先着優先判定部（Ａ４０，Ｂ４０，Ｃ４０）、及び、通信制御部（Ａ４０，Ｂ４０，Ｃ４０）の各機能部については、その一部または全部を、例えば集積回路で設計することにより、ハードウェアで実現することができる。ただし、ハードウェア構成に限られるものではなく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより、ソフトウェアで実行するマイクロコンピュータによって実現することもできる。

【0027】

尚、ここでは、１つの親局（Ｐ００）に対して３つの子局（Ａ００、Ｂ００、Ｃ００）が接続された制御システムを例示したが、任意の数の子局を接続することが可能である。同様に、子局の入出力装置についても任意の数の入出力装置を１つの子局に持つことが可能である。

【0028】

（通信動作）
続いて、図１に示した本実施形態に係る制御システムの通信動作について説明する。本実施形態に係る制御システムにおける通信は、親局（Ｐ００）である演算装置（Ｐ０１）がマスターとなり、３つの子局（Ａ００、Ｂ００、Ｃ００）の各通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）がスレーブとなって実施される。

【0029】

演算装置（Ｐ０１）内の演算部（Ｐ７０）は、装置間の通信を制御する通信制御部（Ｐ６０）に対して、通信の種別と宛先アドレス及びデータを指示する。通信制御部（Ｐ６０）は、演算部（Ｐ７０）からの指示に応じて通信フレームを作成し、作成した通信フレームを、ポート１（Ｐ１１）及びポート２（Ｐ２２）を介して１系の通信回線（Ｌ１）及び２系の通信回線（Ｌ２）に送出する。

【0030】

演算装置（Ｐ０１）では、ポート情報挿入部（Ｐ４１、Ｐ４２）の機能によって、各ポートの手前で通信フレームに対してポート情報の挿入が行われる。図２の（１），（３）に、演算装置（Ｐ０１）が送出する通信フレームのフォーマットの一例を示す。

【0031】

図２の（１）は、リード要求を行う通信フレームのフォーマット例である。リード要求を行う通信フレームは、開始フラグ（Ｆ００）、モードエリア（Ｆ０１）、ポート情報エリア（Ｆ０２）、アドレスエリア（Ｆ０３）、データサイズエリア（Ｆ０６）、ＣＲＣエリア（Ｆ０７）、及び、終了フラグ（Ｆ０８）で構成される。

【0032】

リード要求を行う通信フレームにおいて、開始フラグ（Ｆ００）は、フレームの先頭を示すフラグである。モードエリア（Ｆ０１）は、ライト／リード、要求／応答を表すフラグである。ポート情報エリア（Ｆ０２）は、送出したポートの系統を示すエリアである。アドレスエリア（Ｆ０３）には、送信先アドレス（Ｆ０４）及び送信元アドレス（Ｆ０５）が含まれている。データサイズエリア（Ｆ０６）は、リードするデータの大きさを指定するエリアである。ＣＲＣエリア（Ｆ０７）は、フレームの健全性を保障するエリアである。終了フラグ（Ｆ０８）は、フレームの終わりを示すフラグである。

【0033】

図２の（３）は、ライト要求を行う通信フレームのフォーマットである。ライト要求を行う通信フレームは、開始フラグ（Ｆ２０）、モードエリア（Ｆ２１）、ポート情報エリア（Ｆ２２）、アドレスエリア（Ｆ２３）、データサイズエリア（Ｆ２６）、ライトデータエリア（Ｆ２７）、ＣＲＣエリア（Ｆ２８）、及び、終了フラグ（Ｆ２９）で構成される。

【0034】

ライト要求を行う通信フレームにおいて、開始フラグ（Ｆ２０）は、フレームの先頭を示すフラグである。モードエリア（Ｆ２１）は、ライト／リード、要求／応答を表すエリアである。ポート情報エリア（Ｆ２２）は、送出したポートの系統を示すエリアである。アドレスエリア（Ｆ２３）には、送信先アドレス（Ｆ２４）及び送信元アドレス（Ｆ２５）が含まれている。データサイズエリア（Ｆ２６）は、ライトするデータの大きさを指定するエリアである。ライトデータエリア（Ｆ２７）は、ライトするデータを載せるエリアである。ＣＲＣエリア（Ｆ２８）は、フレームの健全性を保障するエリアである。終了フラグ（Ｆ２９）フレームの終わりを示すフラグである。

【0035】

ここで、１系の通信回線（Ｌ１）に送る通信フレームと、２系の通信回線（Ｌ２）に送る通信フレームとの間で相違があるのは、ポート情報エリア（Ｆ０２、Ｆ２２）とＣＲＣエリア（Ｆ０７、Ｆ２８）のみであり、その他のエリアは同一となる。ＣＲＣエリア（Ｆ０７、Ｆ２８）が異なるのは、ポート情報エリア（Ｆ０２、Ｆ２２）も含めてＣＲＣのコードを生成するためである。

【0036】

子局（Ａ００、Ｂ００、Ｃ００）の通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）は、ポート１（Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１）、ポート２（Ａ１２、Ｂ１２、Ｃ１２）を介して通信フレームを受信すると、先着優先判定部（Ａ４０、Ｂ４０、Ｃ４０）の機能により、先着した系の通信フレームのみを選択して出力することで、通信制御部（Ａ５０、Ｂ５０、Ｃ５０）に渡す。

【0037】

通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）は、ポート情報チェック部（Ａ２１、Ａ２２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｃ２１、Ｃ２２）の機能により、各ポートで受信した通信フレームに対して、自身のポート情報の系統と、通信フレームに載っているポート情報の系統とが一致しているか否かチェックする。そして、ポート情報チェック部（Ａ２１、Ａ２２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｃ２１、Ｃ２２）は、両系統が異なっている場合は、不一致の旨を表示器（Ａ６０、Ｂ６０、Ｃ６０）での表示出力にて作業者に告知する。

【0038】

尚、表示器（Ａ６０、Ｂ６０、Ｃ６０）は、自身のポート情報の系統と、通信フレームに載っているポート情報の系統とが不一致の旨を、例えばＬＥＤの点灯によって作業者に告知する告知手段の一例である。ただし、当該告知手段としては、表示器（Ａ６０、Ｂ６０、Ｃ６０）による表示出力に限られるものではなく、例えば音声出力によって告知するようにすることも可能である。

【0039】

通信制御部（Ａ５０、Ｂ５０、Ｃ５０）は、受信した通信フレームの種別やアドレス及びデータに応じて、入出力装置（Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４、Ｂ０２、Ｂ０３、Ｂ０４、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）とデータのやり取りを行う。その後、通信制御部（Ａ５０、Ｂ５０、Ｃ５０）は、通信フレームの受信に対して応答するために通信フレームを作成し、作成した通信フレームを、ポート１（Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１）、ポート２（Ａ１２、Ｂ１２、Ｃ１２）を介して１系の通信回線（Ｌ１）及び２系の通信回線（Ｌ２）に送出する。

【0040】

通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）では、ポート情報挿入部（Ａ３１、Ａ３２、Ｂ３１、Ｂ３２、Ｃ３１、Ｃ３２）の機能によって、各ポートの手前で通信フレームに対してポート情報の挿入が行われる。図２の（２），（４）に、通信装置（Ａ０１、Ｂ０１、Ｃ０１）が送出する通信フレームのフォーマットの一例を示す。

【0041】

図２の（２）は、リード応答を行う通信フレームのフォーマットである。リード応答を行う通信フレームは、開始フラグ（Ｆ１０）、モードエリア（Ｆ１１）、ポート情報エリア（Ｆ１２）、アドレスエリア（Ｆ１３）、リードデータエリア（Ｆ１６）、ＣＲＣエリア（Ｆ１７）、及び、終了フラグ（Ｆ１８）で構成される。

【0042】

リード応答を行う通信フレームにおいて、開始フラグ（Ｆ１０）は、フレームの先頭を示すフラグである。モードエリア（Ｆ１１）は、ライト／リード、要求／応答を表すエリアである。ポート情報エリア（Ｆ１２）は、送出したポートの系統を示すエリアである。アドレスエリア（Ｆ１３）には、送信先アドレス（Ｆ１４）及び送信元アドレス（Ｆ１５）が含まれている。リードデータエリア（Ｆ１６）は、リードしたデータを載せるエリアである。ＣＲＣエリア（Ｆ１７）は、フレームの健全性を保障するエリアである。終了フラグ（Ｆ１８）は、フレームの終わりを示すフラグである。

【0043】

図２の（４）は、ライト応答を行う通信フレームのフォーマットである。ライト応答を行う通信フレームは、開始フラグ（Ｆ３０）、モードエリア（Ｆ３１）、ポート情報エリア（Ｆ３２）、アドレスエリア（Ｆ３３）、ＣＲＣエリア（Ｆ３６）、及び、終了フラグ（Ｆ３７）で構成される。

【0044】

ライト応答を行う通信フレームにおいて、開始フラグ（Ｆ３０）は、フレームの先頭を示すフラグである。モードエリア（Ｆ３１）は、ライト／リード、要求／応答を表すエリアである。ポート情報エリア（Ｆ３２）は、送出したポートの系統を示すエリアである。アドレスエリア（Ｆ３３）、ＣＲＣエリア（Ｆ３６）には、送信先アドレス（Ｆ３４）及び送信元アドレス（Ｆ３５）が含まれている。終了フラグ（Ｆ３７）は、フレームの終わりを示すフラグである。

【0045】

ここで、１系の通信回線（Ｌ１）に送る通信フレームと、２系の通信回線（Ｌ２）に送る通信フレームとの間で相違があるのは、ポート情報エリア（Ｆ１２、Ｆ３２）とＣＲＣエリア（Ｆ１７、Ｆ３６）のみであり、その他のエリアは同一となる。ＣＲＣエリア（Ｆ１７、Ｆ３６）が異なるのは、ポート情報エリア（Ｆ１２、Ｆ３２）も含めてＣＲＣのコードを生成するためである。

【0046】

親局（Ｐ００）である演算装置（Ｐ０１）は、ポート１（Ｐ１１）及びポート２（Ｐ１２）を介して通信フレームを受信すると、先着優先判定部（Ｐ５０）の機能により、先着した系の通信フレームのみを選択して出力し、通信制御部（Ｐ６０）に渡す。通信制御部（Ｐ６０）は、受信した通信フレームのデータを演算部（Ｐ７０）に渡す。

【0047】

上述した一連の動作が、図１に示した本実施形態に係る制御システムにおける通信動作である。

【0048】

（プラント運転開始前に実施する誤接続診断方法）
次に、プラント運転開始前に実施する通信回線の誤接続診断方法を説明する。この誤接続診断方法では、各装置間の配線が完了した段階で、１系の通信回線（Ｌ１）と２系の通信回線（Ｌ２）との間での通信回線の誤接続箇所の有無を診断するために、各通信装置のポート情報を収集して誤接続の診断を実施する。図３は、プラント運転開始前に実施する通信回線の誤接続診断の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0049】

先ず、演算装置（Ｐ０１）は、２系マスク信号（Ｐ３２）を有効にし、マスクスイッチ（Ｐ２２）によって２系の通信フレームの受信をマスクする（ステップＳ０１）。次に、演算装置（Ｐ０１）は、１系の通信回線（Ｌ１）及び２系の通信回線（Ｌ２）に接続されているすべての通信装置に対してリードまたはライトを実施し、１系の通信回線（Ｌ１）からの応答フレームのポート情報を収集する（ステップＳ０２）。このとき、ステップＳ０１の処理で２系の通信フレームの受信をマスクしているため、ステップＳ０２の処理では、１系の通信回線（Ｌ１）からの応答フレームのポート情報を収集することができる。

【0050】

次に、演算装置（Ｐ０１）は、１系マスク信号（Ｐ３１）を有効にし、マスクスイッチ（Ｐ２１）によって１系の通信フレームの受信をマスクする（ステップＳ０３）。次に、演算装置（Ｐ０１）は、１系の通信回線（Ｌ１）及び２系の通信回線（Ｌ２）に接続されているすべての通信装置に対してリードまたはライトを実施し、２系の通信回線（Ｌ２）からの応答フレームのポート情報を収集する（ステップＳ０４）。このとき、ステップＳ０３の処理で１系の通信フレームの受信をマスクしているため、ステップＳ０４の処理では、２系の通信回線（Ｌ２）からの応答フレームのポート情報を収集することができる。

【0051】

次に、演算装置（Ｐ０１）は、ステップＳ０２及びステップＳ０４で収集したポート情報に基づいて、通信回線の系統とポート情報の系統とがすべて一致しているか否かを判断し（ステップＳ０５）、すべて一致している場合は（Ｓ０５のＹＥＳ）、通信回線に誤接続の箇所が無いと判断して、通信回線の誤接続診断のための一連の処理を終了する。

【0052】

演算装置（Ｐ０１）は、通信回線の系統とポート情報の系統とに一致しない箇所がある場合は（Ｓ０５のＮＯ）、一致しない箇所がある旨を表示器（Ａ６０、Ｂ６０、Ｃ６０）による表示出力にて作業員に告知し、通信回線の誤接続箇所の修復指示を発する（ステップＳ０６）。この修復指示を受けて、作業員は現場にて回線接続を確認し、通信回線の誤接続箇所を修復する処理を実行することになる。そして、誤接続箇所の修復が完了すると、作業員は、例えば所定のスイッチ（図示せず）を操作することにより、誤接続箇所の修復が完了した旨を演算装置（Ｐ０１）に通知する。

【0053】

演算装置（Ｐ０１）は、作業員からの修復完了通知を待機し（ステップＳ０７）、作業員から修復完了の通知があれば（Ｓ０７のＹＥＳ）、ステップＳ０１に戻り、再度、通信回線の誤接続診断を実施する。

【0054】

演算装置（Ｐ０１）は、上述した一連の通信回線の誤接続診断のための処理を、ステップＳ０５の処理において、通信回線の系統とポート情報の系統とがすべて一致すると判断するまで、即ち、通信回線に誤接続箇所が無いと判断するまで繰り返して実行する。

【0055】

尚、ステップＳ０５の処理において、通信回線の系統とポート情報の系統とに不一致があると判断した場合に（Ｓ０５のＮＯ）、収集結果を参照することにより、どの箇所で誤接続があったかを判定することができる。図４に、誤接続のケース１（子局での誤接続）を示し、図５に、誤接続のケース２（親局での誤接続）を示す。

【0056】

図４（１）は、子局２（Ｂ００）で誤接続があった場合を例示している。この誤接続の例の場合、子局２（Ｂ００）のポート１（Ｂ１１）に２系の通信回線（Ｌ２）が、ポート２（Ｂ１２）に１系の通信回線（Ｌ１）が互い違いに接続されている。このときのポート情報取集結果の例を図４（２）に示しており、子局２（Ｂ００）の収集結果のみが不一致となる。つまり、ポート情報の収集結果を見たときにいくつかの子局に不一致があるが、一致している子局もある場合には、不一致となった子局で誤接続していると判断することができる。

【0057】

図５（１）は、親局（Ｐ００）で誤接続があった場合を例示している。この誤接続の例の場合、親局（Ｐ００）のポート１（Ｐ１１）に２系の通信回線（Ｌ２）が、ポート２（Ｐ１２）に１系の通信回線（Ｌ１）が互い違いに接続されている。このときのポート情報取集結果の例を図５（２）に示しており、すべての子局で収集結果が不一致となる。つまり、ポート情報の収集結果を見たときにすべての子局が不一致の場合には、親局で誤接続していると判断することができる。

【0058】

このように、図３のフローチャートに示す一連の通信回線の誤接続診断処理によって演算装置（Ｐ０１）に収集されたポート情報を見ることで、作業員が現地で一つ一つ誤接続の有無を確認することなく、通信回線の誤接続の有無と誤接続の箇所を容易に判断することが可能となる。

【0059】

（プラント運転開始後に通信装置を活線交換する場合の誤接続診断方法）
次に、プラント運転開始後に通信装置を活線交換する場合の通信回線の誤接続検出方法について説明する。ここでは、子局１（Ａ００）の通信装置（Ａ０１）を活線交換するケースを例示する。図６は、プラント運転開始後に通信装置を活線交換する場合の通信回線の誤接続診断の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0060】

通信装置（Ａ０１）のポート１（Ａ１１）に２系の通信回線（Ｌ２）が、ポート２（Ａ１２）に１系の通信回線（Ｌ１）が互い違いに接続されている状態で、通信装置（Ａ０１）を活線交換すると、通信装置（Ａ０１）のポート１（Ａ１１）は２系のポート情報が載った通信フレームを受信する（ステップＳ１１）。

【0061】

このとき、通信装置（Ａ０１）は、ポート１（Ａ１１）で受信した通信フレームに対して、ポート情報チェック部（Ａ２１）の機能により、自身のポートの系統（１系）と、通信フレームに載っているポート情報（２系）の系統とが一致しているか否かをチェックし（ステップＳ１２）、一致している場合には（Ｓ１２のＹＥＳ）、活線交換する場合の誤接続診断のための一連の処理を終了する。

【0062】

通信装置（Ａ０１）は、自身のポートの系統（１系）と、通信フレームに載っているポート情報（２系）の系統とが異なっている場合には（Ｓ１２のＮＯ）、その旨を表示器（Ａ６０）に表示させる（ステップＳ１３）。この表示を受けて、作業員は、通信装置（Ａ０１）に通信回線の誤接続があると判断し、現場にて回線接続を確認し、誤接続箇所を修復する処理を実行する。この修復処理の実行により、ステップＳ１２では、自身のポートの系統（１系）と、通信フレームに載っているポート情報（２系）の系統とが一致していると判断される。

【0063】

ここでは、通信装置（Ａ０１）のポート１（Ａ１１）について説明したが、ポート２（Ａ１２）についても同様である。通信装置（Ａ０１）を活線交換した作業員は、表示器（Ａ６０）の表示を受けて、通信装置（Ａ０１）に通信回線の誤接続があると判断し、誤接続箇所の修復を行うことができる。

【0064】

［変形例］
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するためにシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。

【0065】

また、上述した実施形態では、制御システムとして、発電プラントなどのプラント制御システムを例に挙げて説明したが、本発明は、プラント制御システムへの適用に限られるものではなく、交通インフラなど、可用性のために通信回線を多重化し、先着優先で通信フレームを処理する制御システム全般に対して適用可能である。

【符号の説明】

【0066】

Ｐ００…親局、Ｐ０１…演算装置、Ｐ１１…演算装置のポート１、Ｐ１２…演算装置のポート２、Ｐ２１…１系マスクスイッチ、Ｐ２２…２系マスクスイッチ、Ｐ３１…１系マスク信号、Ｐ３２…２系マスク信号、Ｐ４１，Ｐ４２…演算装置のポート情報挿入部、Ｐ５０…演算装置の先着優先判定部、Ｐ６０…演算装置の通信制御部、Ｐ７０…演算装置の演算部、Ａ００，Ｂ００，Ｃ００…子局、Ａ０１，Ｂ０１，Ｃ０１…通信装置、Ａ０２，Ａ０３，Ａ０４，Ｂ０２，Ｂ０３，Ｂ０４，Ｃ０２，Ｃ０３，Ｃ０４…入出力装置、Ａ１１，Ｂ１１，Ｃ１１…通信装置のポート１、Ａ１２，Ｂ１２，Ｃ１２…通信装置のポート２、Ａ２１，Ａ２２，Ｂ２１，Ｂ２２，Ｃ２１，Ｃ２２…通信装置のポート情報チェック部、Ａ３１，Ａ３２，Ｂ３１，Ｂ３２，Ｃ３１，Ｃ３２…通信装置のポート情報挿入部、Ａ４０，Ｂ４０，Ｃ４０…通信装置の先着優先判定部、Ａ５０，Ｂ５０，Ｃ５０…通信装置の通信制御部、Ａ６０，Ｂ６０，Ｃ６０…表示器、Ｌ１…１系の通信回線、Ｌ２…２系の通信回線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】