特許 7563245 制御装置、データ通信方法およびデータ通信プログラム

(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】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】制御装置、データ通信方法およびデータ通信プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/05 20060101AFI20241001BHJP

【ＦＩ】

G05B19/05 L

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021036472

(22)【出願日】2021-03-08

(65)【公開番号】P2022136724

(43)【公開日】2022-09-21

【審査請求日】2024-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤田 成憲

【審査官】田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０９６２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３０４５６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０４０９３４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００１８９８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御対象を制御するための制御装置であって、
複数のネットワークインターフェイスと、
前記複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスと、
制御演算に係るデータオブジェクトを管理する共有アドレス空間とを備え、
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、前記共有アドレス空間が管理するデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間をそれぞれ有しており、
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々は、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行う、制御装置。

【請求項2】

前記個別アドレス空間の各々は、前記共有アドレス空間が管理するデータオブジェクトの複製に加えて、各ＯＰＣ ＵＡインスタンスに固有のデータオブジェクトを管理する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスに対するアクセス権をそれぞれ管理する管理モジュールをさらに備える、請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記管理モジュールは、前記共有アドレス空間が管理するデータオブジェクトのうち同一のデータオブジェクトに対するアクセスの優先度に基づいて、前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスから当該同一のデータオブジェクトに対するそれぞれのアクセス権を決定する、請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記管理モジュールは、前記同一のデータオブジェクトに対する書き込み権限を、前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスのうち１つのＯＰＣ ＵＡインスタンスにのみ設定する、請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記アクセスの優先度は、ＩＥＥＥ８０２．１ ＴＳＮに従う優先度に従って決定される、請求項４または５に記載の制御装置。

【請求項7】

前記複数のネットワークインターフェイスのそれぞれのポートの状態を取得するポート状態制御部をさらに備え、
前記管理モジュールは、前記複数のネットワークインターフェイスのポートの状態に基づいて、アクセス権を決定する、請求項３～６のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項8】

前記ポート状態制御部は、前記複数のネットワークインターフェイスのポートの状態を変更するように構成される、請求項７に記載の制御装置。

【請求項9】

制御対象を制御するための制御装置におけるデータ通信方法であって、前記制御装置は複数のネットワークインターフェイスを有しており、
前記複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスを生成するステップと、
共有アドレス空間で制御演算に係るデータオブジェクトを管理するステップとを備え、前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、前記共有アドレス空間で管理されるデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間をそれぞれ有しており、
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々が、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行うステップを備える、データ通信方法。

【請求項10】

制御対象を制御するための制御装置で実行されるデータ通信プログラムであって、前記制御装置は複数のネットワークインターフェイスを有しており、前記データ通信プログラムは前記制御装置に、
前記複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスを生成するステップと、
共有アドレス空間で制御演算に係るデータオブジェクトを管理するステップとを実行させ、前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、前記共有アドレス空間で管理されるデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間をそれぞれ有しており、
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々が、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行うステップを実行させる、データ通信プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、制御装置、データ通信方法およびデータ通信プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な情報系ネットワークに採用されている標準的なネットワーク（例えば、イーサネット（登録商標））を産業分野のネットワークでも利用できるように拡張する取り組みが進行しつつある。例えば、デバイス間でデータ通信を行うための通信スタックとして、ＩＥＣ６２５４１として国際標準化されているＯＰＣ ＵＡ（OPC Unified Architecture）が普及しつつある。

【0003】

例えば、特許文献１（欧州特許第０３３５７２１８号明細書）は、ＯＰＣ－ＵＡプロトコルに従うクライエントデバイスおよびサーバデバイスとの間のデータ通信などを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】欧州特許第０３３５７２１８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などの制御装置にＯＰＣ ＵＡを実装した場合を考慮すると、レイヤ毎にネットワークインターフェイスが用意されることも多い。このような複数のネットワークインターフェイスを有する構成において、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を実現することについては何ら考慮されていない。

【0006】

本技術は、複数のネットワークインターフェイスを有する制御装置において、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を実現するための新規の構成を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本技術のある実施の形態に係る制御対象を制御するための制御装置は、複数のネットワークインターフェイスと、複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスと、制御演算に係るデータオブジェクトを管理する共有アドレス空間とを含む。複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、共有アドレス空間が管理するデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間をそれぞれ有している。複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々は、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行う。

【0008】

この構成によれば、制御演算に係る共通のデータオブジェクトに関して、複数の通信先との間でそれぞれＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行うことができる。

【0009】

個別アドレス空間の各々は、共有アドレス空間が管理するデータオブジェクトの複製に加えて、各ＯＰＣ ＵＡインスタンスに固有のデータオブジェクトを管理するようにしてもよい。この構成によれば、各ＯＰＣ ＵＡインスタンスで提供するサービスなどに応じたデータオブジェクトも管理できる。

【0010】

制御装置は、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスに対するアクセス権をそれぞれ管理する管理モジュールをさらに含んでいてもよい。この構成によれば、複数の通信先およびデータ通信の間で競合を避けるようなアクセス管理を実現できる。

【0011】

管理モジュールは、共有アドレス空間が管理するデータオブジェクトのうち同一のデータオブジェクトに対するアクセスの優先度に基づいて、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスから当該同一のデータオブジェクトに対するそれぞれのアクセス権を決定するようにしてもよい。この構成によれば、同一のデータオブジェクトに対するアクセスの優先度に基づいて、当該同一のデータオブジェクトに対するアクセスの競合などを回避できる。

【0012】

管理モジュールは、同一のデータオブジェクトに対する書き込み権限を、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスのうち１つのＯＰＣ ＵＡインスタンスにのみ設定するようにしてもよい。この構成によれば、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスのみが任意のデータオブジェクトに対する書き込みを許可されるので、書き込みの競合を回避できる。

【0013】

アクセスの優先度は、ＩＥＥＥ８０２．１ ＴＳＮに従う優先度に従って決定されてもよい。この構成によれば、ＩＥＥＥ８０２．１ ＴＳＮに従うフレーム転送のルールと整合したアクセスの優先度を設定できる。

【0014】

制御装置は、複数のネットワークインターフェイスのそれぞれのポートの状態を取得するポート状態制御部をさらに含んでいてもよい。管理モジュールは、複数のネットワークインターフェイスのポートの状態に基づいて、アクセス権を決定するようにしてもよい。この構成によれば、インターフェイスのポートの状態に基づいて、アクセス権を適切に決定できる。

【0015】

ポート状態制御部は、複数のネットワークインターフェイスのポートの状態を変更するように構成されてもよい。この構成によれば、アクセス権の設定や変更とともに、複数のネットワークインターフェイスのポートの状態を変更することができる。

【0016】

本技術の別の実施の形態によれば、制御対象を制御するための制御装置におけるデータ通信方法が提供される。制御装置は複数のネットワークインターフェイスを有している。データ通信方法は、複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスを生成するステップと、共有アドレス空間で制御演算に係るデータオブジェクトを管理するステップとを含む。複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、共有アドレス空間で管理されるデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間をそれぞれ有している。通信方法は、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々が、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行うステップを含む。

【0017】

本技術のさらに別の実施の形態によれば、制御対象を制御するための制御装置で実行されるデータ通信プログラムが提供される。制御装置は複数のネットワークインターフェイスを有している。データ通信プログラムは、制御装置に、複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスを生成するステップと、共有アドレス空間で制御演算に係るデータオブジェクトを管理するステップとを実行させる。複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、共有アドレス空間で管理されるデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間をそれぞれ有している。データ通信プログラムは、制御装置に、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々が、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行うステップを実行させる。

【発明の効果】

【0018】

本技術によれば、複数のネットワークインターフェイスを有する制御装置において、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を実現するための新規の構成を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態に係る制御システムの全体構成例を示す模式図である。

【図2】本実施の形態に係る制御装置のデータモデルを示す模式図である。

【図3】本実施の形態に係る制御装置におけるデータオブジェクトの共有方法を示す模式図である。

【図4】本実施の形態に係る制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図5】本実施の形態に係る制御装置におけるアクセス管理の一例を示す模式図である。

【図6】本実施の形態に係る制御装置におけるアクセス管理を実現するための機能構成のある局面を示す模式図である。

【図7】本実施の形態に係る制御装置におけるアクセス管理を実現するための機能構成の別の局面を示す模式図である。

【図8】本実施の形態に係る制御装置におけるアクセス管理に係る処理内容を説明するための図である。

【図9】本実施の形態に係る制御装置が生成するアクセス権設定の一例を示す図である。

【図10】本実施の形態に係る制御装置におけるデータ通信に係る処理手順を示すフローチャートである。

【図11】本実施の形態に係る制御装置におけるアクセス管理に係る処理手順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】

【0020】

本技術の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0021】

＜Ａ．適用例＞
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。

【0022】

図１は、本実施の形態に係る制御システム１の全体構成例を示す模式図である。図１を参照して、制御システム１は、制御装置１００－１，１００－２（以下、「制御装置１００」とも総称する。）と、上位装置２００とを含む。

【0023】

制御装置１００は、典型的には、制御対象を制御するためのＰＬＣ（Programmable Logic Controller）である。制御装置１００－１と制御装置１００－２との間は、ネットワーク４を介して接続されており、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信が可能になっている。より具体的には、制御装置１００の各々は、フィールドバス８を有している。フィールドバス８には、１または複数のフィールドデバイス１０が接続される。１または複数のフィールドデバイス１０は、フィールド信号を取得する入力デバイス、および、制御装置１００からの指示に従ってフィールドに対して何らかのアクションを行う出力デバイスあるいはアクチュエータを含む。

【0024】

上位装置２００は、例えば、制御装置１００からのデータを格納するデータベース、生産管理サーバ、認証サーバである。制御装置１００－１と上位装置２００との間は、ネットワーク２を介して接続されており、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信が可能になっている。

【0025】

図２は、本実施の形態に係る制御装置１００のデータモデルを示す模式図である。図２を参照して、制御装置１００は、制御対象を制御するための制御演算を担当するＰＬＣエンジン１７０と、データ通信の対象となるデータ群であるグローバル変数モジュール１７２と、データ通信に係る各種処理を担当するサービスモジュール１７４とを含む。

【0026】

グローバル変数モジュール１７２は、ＰＬＣエンジン１７０が実行する制御演算において参照可能な変数（入力変数、出力変数、内部変数など）のうち、外部への公開が指定されている変数（グローバル変数）を保持および更新する。

【0027】

サービスモジュール１７４は、リクエストに応じて、指定された処理を実行し、その結果を応答するといった、データ通信に必要な様々な処理を実行する。ＰＬＣエンジン１７０は、必要に応じて、サービスモジュール１７４と連携して指定された処理を実行する。

【0028】

制御装置１００は、複数のネットワークインターフェイス１０６－１，１０６－２（以下、「ネットワークインターフェイス１０６」とも総称する。）を有している。ネットワークインターフェイス１０６－１は、ネットワーク２を介して上位装置２００と接続されており、ネットワークインターフェイス１０６－２は、ネットワーク４を介して他の制御装置１００と接続されている。ネットワークインターフェイス１０６－１，１０６－２は、ポート１０８－１，１０８－２をそれぞれ論理的に有している。

【0029】

制御装置１００は、ネットワークインターフェイス１０６－１，１０６－２にそれぞれ対応付けられたＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１，１５０－２（以下、「ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０」とも総称する。）を有している。すなわち、制御装置１００は、２つのＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１，１５０－２を生成する処理を実行する。

【0030】

ＯＰＣ ＵＡで用いられるアプリケーション認証は、ＩＰアドレスに基づくクライエント・サーバ証明書で行われるため、２つのネットワークインターフェイス１０６－１，１０６－２にそれぞれ対応付けて、２つのＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１，１５０－２が必要となる。

【0031】

ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０の各々は、Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ、Ｐｕｂ／Ｓｕｂなどの各種処理および機能を実現するための処理実体である。ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０の各々は、上位装置２００または他の制御装置１００との間のＰｕｂ／Ｓｕｂ（Publisher/Subscriber）通信、ならびに、Ｒｅｑ／Ｒｅｓ（Request/Response）通信を担当する。Ｐｕｂ／Ｓｕｂ通信においては、周期的にデータがやり取りされる。Ｒｅｑ／Ｒｅｓ通信においては、イベント的にデータがやり取りされる。

【0032】

制御装置１００においては、２つのＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０との内部インターフェイスとして、共有アドレス空間１４２および管理モジュール１６０が配置される。すなわち、２つのＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０は、共有アドレス空間１４２を介して、グローバル変数モジュール１７２およびサービスモジュール１７４にアクセスする。ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１，１５０－２は、個別アドレス空間１５２－１，１５２－２を有している。個別アドレス空間１５２－１，１５２－２の各々は、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４の全部または一部の複製を有している。すなわち、個別アドレス空間１５２－１，１５２－２の各々は、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４を共有する。

【0033】

共有アドレス空間１４２は、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信において参照されるデータオブジェクト１４４を保持および格納する仮想空間である。より具体的には、共有アドレス空間１４２は、ＰＬＣエンジン１７０が実行する制御演算に係るデータオブジェクト１４４を管理する。すなわち、制御装置１００は、共有アドレス空間１４２で制御演算に係るデータオブジェクト１４４を管理する処理を実行する。

【0034】

ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１は、自身の個別アドレス空間１５２－１を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行う。同様に、そして、ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－２は、自身の個別アドレス空間１５２－２を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行う。このように、ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１およびＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－２は、互いに独立したアドレス空間を公開して、データ通信を行う。但し、個別アドレス空間１５２－１，１５２－２は、いずれも共有アドレス空間１４２を共有するので、実体としては、統合されたアドレス空間となっている。

【0035】

このように、制御装置１００においては、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１，１５０－２の各々が、自身の個別アドレス空間１５２－１，１５２－２を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行う。

【0036】

管理モジュール１６０は、ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１，１５０－２に対するアクセス権をそれぞれ管理する。すなわち、管理モジュール１６０は、ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１，１５０－２による共有アドレス空間１４２へのアクセスを管理する。

【0037】

図３は、本実施の形態に係る制御装置１００におけるデータオブジェクトの共有方法を示す模式図である。図３を参照して、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４の複製であるデータオブジェクト１５４－１およびデータオブジェクト１５４－２が個別アドレス空間１５２－１および個別アドレス空間１５２－２にそれぞれ配置される。すなわち、ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１の個別アドレス空間１５２－１が管理するデータオブジェクト１５４－１、および、ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－２の個別アドレス空間１５２－２が管理するデータオブジェクト１５４－２は、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４と実質的に同一である。

【0038】

このように、個別アドレス空間１５２－１および個別アドレス空間１５２－２は、共通のデータオブジェクトを管理する。データオブジェクト１５４－１およびデータオブジェクト１５４－２は、データオブジェクト１４４だけではなく、ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１とＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－２との間で共通なデータオブジェクトをさらに含んでいてもよい。

【0039】

ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０の各々から見ると、基本的には、他のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０が管理するデータオブジェクトにアクセスできないが、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４にはアクセスできることになる。

【0040】

データオブジェクト１４４およびデータオブジェクト１５４－１，１５４－２は、静的に事前に定義されたデータオブジェクトだけではなく、動的に変更されるデータオブジェクトを含んでいてもよい。すなわち、追加および削除されるデータオブジェクトについても反映される。

【0041】

個別アドレス空間１５２－１は、データオブジェクト１５４－１とは別に、固有データオブジェクト１５６－１を管理するようにしてもよい。同様に、個別アドレス空間１５２－２は、データオブジェクト１５４－２とは別に、固有データオブジェクト１５６－２を管理するようにしてもよい。固有データオブジェクト１５６－１および固有データオブジェクト１５６－２は、それぞれＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１およびＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－２に固有のデータオブジェクトである。このように、個別アドレス空間１５２－１，１５２－２の各々は、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４の複製に加えて、各ＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０に固有の固有データオブジェクト１５６を管理するようにしてもよい。

【0042】

なお、個別アドレス空間１５２－１が管理する固有データオブジェクト１５６－１、および、個別アドレス空間１５２－２が管理する固有データオブジェクト１５６－２を他方のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０に公開するようにしてもよい。公開によって、一方のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０から他方のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０の固有データオブジェクトにアクセスできる。

【0043】

本実施の形態に係る制御装置１００は、図２および図３に示すデータモデルを採用することで、複数の通信先との間でそれぞれＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を実現できる。

【0044】

＜Ｂ．ハードウェア構成例＞
次に、本実施の形態に係る制御装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。

【0045】

図４は、本実施の形態に係る制御装置１００のハードウェア構成例を示すブロック図である。図４を参照して、制御装置１００は、プロセッサ１０２と、主メモリ１０４と、ネットワークインターフェイス１０６－１，１０６－２と、ストレージ１１０と、内部バスインターフェイス１２０と、フィールドバスインターフェイス１２２と、メモリカードインターフェイス１２４とを含む。各コンポーネントは、バス１２８を介して電気的に接続されている。

【0046】

プロセッサ１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）などで構成され、ストレージ１１０に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ１０４に展開して実行することで、制御装置としての処理を実現する。

【0047】

ネットワークインターフェイス１０６－１，１０６－２は、任意のネットワークを介してデータ通信を担当する。ネットワークインターフェイス１０６－１，１０６－２は、ネットワークと物理的に接続するためのポート１０８－１，１０８－２を有している。ネットワークインターフェイス１０６は、例えば、イーサネット（登録商標）をベースにして、ネットワークが決定性のある挙動をするように改良されたＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers） ８０２．１ ＴＳＮ（Time Sensitive Networking）（以下、単に「ＴＳＮ」とも称す。）を利用してフレームを送受信するようにしてもよい。但し、通常のイーサネット（登録商標）に従うネットワークを用いることもできる。

【0048】

ストレージ１１０には、典型的には、制御装置としての機能を実現するためのシステムプログラム１１２と、制御装置が実行する制御ロジックを規定したユーザプログラム１１４とが格納される。システムプログラム１１２は、本実施の形態に係るデータ通信方法を実現するためのデータ通信プログラムを含む。ユーザプログラム１１４は、制御対象に応じて、ユーザが任意に設計および作成する。

【0049】

内部バスインターフェイス１２０は、制御装置１００に搭載されるＩ／Ｏユニット１３０との間でデータをやり取りする。フィールドバスインターフェイス１２２は、フィールドバス８を介したフィールドデバイスとの間でデータをやり取りする。

【0050】

メモリカードインターフェイス１２４は、メモリカード１２６を着脱可能に構成されており、メモリカード１２６に対してデータを書き込み、メモリカード１２６から各種データ（ユーザプログラムやトレースデータなど）を読み出すことが可能になっている。

【0051】

図４には、プロセッサ１０２がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードワイヤード回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）など）を用いて実装してもよい。あるいは、制御装置１００の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア（例えば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン）を用いて実現してもよい。このように、制御装置１００で実行される処理および提供する機能は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどを含む処理回路（processing circuitry）で実現してもよい。

【0052】

＜Ｃ．アクセス管理＞
次に、本実施の形態に係る制御装置１００におけるアクセス管理について説明する。

【0053】

上述したように、制御装置１００においては、複数のアクセス元から共有アドレス空間１４２に対してアクセスがなされる。このような複数のアクセス元からのアクセスを管理する必要がある。

【0054】

例えば、制御装置１００においては、ユニットあるいはポート毎にプロファイルが設定され、あるいは、同一のポートに対して複数のプロファイルを切り替えて反映することもある。そのため、データ通信の優先度あるいは重要度、および、データ通信の通信状態などに基づいて、アクセス権を管理することが好ましい。

【0055】

上述したように、複数のネットワークインターフェイス１０６を有する制御装置１００においては、ネットワークインターフェイス１０６毎にＯＰＣ ＵＡインスタンスが生成される。すなわち、それぞれのＯＰＣ ＵＡインスタンスが有している個別アドレス空間は、互いに独立したものでありが、複数の個別アドレス空間は、いずれも共有アドレス空間にアクセスすることになる。

【0056】

そのため、それぞれのＯＰＣ ＵＡインスタンスに適したアクセス権の管理が必要であるとともに、排他制御などのアクセスが衝突しないような仕組みも導入することが好ましい。さらに、データ通信の種類も複数存在するため、データ通信の種類に応じたアクセス権の管理も必要となる。

【0057】

そこで、本実施の形態に係る制御装置１００は、個別アドレス空間および共有アドレス空間を一体的に管理するとともに、データ通信の優先度やポートの状態などに応じて、適切なアクセス権の管理を実現する。

【0058】

さらに、ＴＳＮにおいては、８個の優先度が定義されており、各フレームに対して優先度を設定できる。例えば、制御装置１００で実行される制御演算に用いるデータに対する優先度は高く設定され、上位装置２００からのアクセスに対する優先度は低く設定される。すなわち、アクセス（データ通信）の優先度は、ＩＥＥＥ８０２．１ ＴＳＮに従う優先度に従って決定されてもよい。

【0059】

このような優先度を考慮して、優先度が相対的に高いアクセスを優先するようにしてもよい。この場合、同一のデータに対するアクセスが競合しないように、優先度が相対的に低いアクセスについては読み取り専用に設定してもよい。さらに、アクセスが競合しなくても、リセットなどの制御演算を停止するような操作については、書き込み禁止に設定してもよい。

【0060】

一方で、制御演算に用いるデータの通信が停止している場合であって、制御演算に対する影響が小さいと判断されるような場合には、アクセスできるように、書き込み禁止を解除してもよい。

【0061】

図５は、本実施の形態に係る制御装置１００におけるアクセス管理の一例を示す模式図である。図５を参照して、他の制御装置１００とのデータ通信を担当するＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－２の個別アドレス空間１５２－２から共有アドレス空間１４２へのアクセスは許可する一方で、上位装置２００とのデータ通信を担当するＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１の個別アドレス空間１５２－１から共有アドレス空間１４２へのアクセスは禁止してもよい。

【0062】

また、アドレス空間は、制御演算に用いるデータを送受信するＰｕｂ／Ｓｕｂ通信に関する情報を含む。このようなＰｕｂ／Ｓｕｂ通信に関する情報に対してアクセスすることで、データ通信を停止し、あるいは、通信設定を削除することも可能になる。そのため、このようなデータ通信に致命的な影響を与えるような操作については、状況に応じて、アクセスを禁止することが好ましい。

【0063】

例えば、セーフティ通信であれば、制御装置１００で実行されるセーフティロジック側からのみアクセスできるようにし、通信先の他の制御装置１００あるいは上位装置２００からのアクセスに対しては、書き込み禁止に設定してもよい。また、セーフティ通信中においては、通信設定を削除できないようにアクセスを制限するようにしてもよい。

【0064】

図６は、本実施の形態に係る制御装置１００におけるアクセス管理を実現するための機能構成のある局面を示す模式図である。図６を参照して、制御装置１００の管理モジュール１６０は、機能構成として、ポート状態制御エンジン１６２と、評価エンジン１６４と、アドレス空間制御エンジン１６８とを含む。

【0065】

ポート状態制御エンジン１６２は、ネットワークインターフェイス１０６のポート１０８の状態を取得する。また、ポート状態制御エンジン１６２は、ネットワークインターフェイス１０６との間でコマンドなどをやり取りするとともに、ネットワークインターフェイス１０６のポート１０８の状態を変更することもできる。

【0066】

評価エンジン１６４は、アドレス空間に対するアクセス権の設定および変更を担当する。評価エンジン１６４は、通信状態情報１６５と、優先度テーブル１６６と、アクセス権設定１６７とを含む。

【0067】

アドレス空間制御エンジン１６８は、評価エンジン１６４からの指示に従って、アドレス空間のアクセス権を設定あるいは変更する。

【0068】

図６を参照して、制御装置１００におけるアクセス権の変更に係る処理について説明する。図６には、ポート１０８の通信状態に応じて、アクセス権の設定あるいは変更が実行される場合の例を示す。

【0069】

ポート状態制御エンジン１６２は、ネットワークインターフェイス１０６の状態を監視して、ポート１０８の状態および状態変化を通信状態情報１６５に反映する（ステップＳ２）。通信状態情報１６５には、各ポートの通信状態が格納される。

【0070】

評価エンジン１６４は、通信状態情報１６５を参照して、アクセス権の変更要否を判断する（ステップＳ４）。評価エンジン１６４は、アクセス権の変更が必要と判断すると、通信状態情報１６５および優先度テーブル１６６を参照して、アクセス権設定１６７を更新する（ステップＳ６）。そして、評価エンジン１６４は、更新後のアクセス権設定１６７に基づいて、アクセス権の変更をアドレス空間制御エンジン１６８へ通知する（ステップＳ８）。

【0071】

アドレス空間制御エンジン１６８は、共有アドレス空間１４２および個別アドレス空間１５２－１，１５２－２のアクセス権を変更する（ステップＳ１０）。

【0072】

図７は、本実施の形態に係る制御装置１００におけるアクセス管理を実現するための機能構成の別の局面を示す模式図である。図７には、ネットワークインターフェイス１０６からの要求に応じて、アクセス権の設定あるいは変更が実行される場合の例を示す。

【0073】

図７を参照して、ポート状態制御エンジン１６２は、ネットワークインターフェイス１０６の状態を監視して、ポート１０８の状態および状態変化を通信状態情報１６５に反映する（ステップＳ１２）。

【0074】

ポート状態制御エンジン１６２は、ネットワークインターフェイス１０６からのポート状態変更要求を受信すると（ステップＳ１４）、アクセス権の見直し要求を評価エンジン１６４へ送信する（ステップＳ１６）。

【0075】

評価エンジン１６４は、通信状態情報１６５および優先度テーブル１６６を参照して、アクセス権設定１６７を更新する（ステップＳ１８）。そして、評価エンジン１６４は、更新後のアクセス権設定１６７に基づいて、アクセス権の変更をアドレス空間制御エンジン１６８へ通知する（ステップＳ２０）。

【0076】

アドレス空間制御エンジン１６８は、共有アドレス空間１４２および個別アドレス空間１５２－１，１５２－２のアクセス権を変更する（ステップＳ２２）。

【0077】

以上のような手順によって、アドレス空間のアクセス権が設定あるいは変更される。

【0078】

図８は、本実施の形態に係る制御装置１００におけるアクセス管理に係る処理内容を説明するための図である。図８を参照して、通信状態情報１６５には、対象のポート毎に通信状態が格納される。図８に示す例では、３つのポート（ポートＡ，Ｂ，Ｃ）の各々についての通信状態が示されている。

【0079】

より具体的には、通信状態情報１６５は、通信種類１６５２と、優先度１６５４と、状態１６５６とを含む。通信種類１６５２は、対応するポートを利用して行われている通信の種類を示す。優先度１６５４は、対応する通信の種類に設定されている優先度を示す。状態１６５６は、対応する通信の状態（運転中／停止中）を示す。

【0080】

優先度１６５４に格納される優先度テーブル１６６を参照して決定される。優先度テーブル１６６は、例えば、ＴＳＮにおいて定義されている８個の優先度に対応して設定されてもよいし、任意の優先度の区分を設定してもよい。

【0081】

より具体的には、優先度テーブル１６６は、優先度１６６２と、通信種類１６６４とを含む。優先度１６６２は、設定される優先度を示し、通信種類１６６４は、対応する通信の種類を示す。すなわち、優先度テーブル１６６は、通信の種類毎に定義された優先度を示す。

【0082】

優先度が最も高い通信に関するアクセス権設定１６７－１と、それ以外の通信に関するアクセス権設定１６７－２が用意されている。アクセス権設定１６７－１およびアクセス権設定１６７－２は、データオブジェクトに対応する変数毎にアクセス権を規定する。

【0083】

アクセス権設定１６７－１は、変数１６７２と、関連する通信１６７４と、動作中の優先度高の通信種類１６７６と、動作中の優先度高のアクセス権１６７８とを含む。

【0084】

変数１６７２は、外部への公開が指定されている変数（グローバル変数）を示す。変数１６７２に規定されている変数は、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４に含まれることになる。

【0085】

関連する通信１６７４には、対応する変数にアクセスすることが予定されている通信が利用するポートおよび当該通信の優先度が格納される。例えば、変数「ａａ」に対応付けられている「Ａの２」は、「ポートＡ」の優先度「２」の通信によるアクセス予定を示す。同様に、変数「ａｂ」に対応付けられている「Ａの２」および「Ｂの３」は、「ポートＡ」の優先度「２」の通信によるアクセス予定、および、「ポートＢ」の優先度「３」の通信によるアクセス予定を示す。

【0086】

動作中の優先度高の通信種類１６７６には、対応する変数にアクセスすることが予定されている１または複数の通信のうち、優先度が最も高い通信の通信種類が格納される。例えば、変数「ａａ」へのアクセスは、「ポートＡ」の優先度「２」の通信が予定されており、この通信は、優先度テーブル１６６の優先度「２」に対応する「モニタ」となる。

【0087】

一方、変数「ａｂ」へのアクセスは、「ポートＡ」の優先度「２」の通信、および、「ポートＢ」の優先度「３」の通信が予定されており、これらの通信のうち優先度が最も高いのは「３」となる。ことのき、優先度テーブル１６６の優先度「３」に対応する「イベント」が通信種類として格納される。

【0088】

なお、変数「ｃｃ」へのアクセスは、「ポートＣ」の優先度「７」の通信が予定されているが、当該通信は停止中であるため、通信種類は「なし」となる。

【0089】

動作中の優先度高のアクセス権１６７８には、優先度が最も高い通信に対応するポート、および、アクセス権（書き込み可能（Write/Read）または読み出し専用（Read Only））が格納される。例えば、変数「ａａ」には通信種類として「モニタ」が対応付けられており、「モニタ」に対応して、読み出し専用（Read Only）が設定される。同様に、変数「ａｂ」には通信種類として「イベント」が対応付けられており、「モニタ」に対応して、書き込み可能（Write/Read）が設定される。

【0090】

アクセス権設定１６７－２は、変数１６７２と、書き込み権限１６７９とを含む。変数１６７２には、アクセス権設定１６７－１の変数１６７２と同様の変数が格納される。書き込み権限１６７９には、アクセス権設定１６７－１の動作中の優先度高のアクセス権１６７８に応じたアクセス権（書き込み可能（Write/Read）または読み出し専用（Read Only））が格納される。

【0091】

図９は、本実施の形態に係る制御装置１００が生成するアクセス権設定１６７の一例を示す図である。図９を参照して、アクセス権設定１６７は、ポート（ＯＰＣ ＵＡインスタンス）毎のアクセス権（書き込み可能（Write/Read）または読み出し専用（Read Only））を変数毎に定義する。

【0092】

このように、管理モジュール１６０は、同一のデータオブジェクト（典型的には、上述したような変数）に対する書き込み権限を、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０のうち１つのＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０にのみ設定する。

【0093】

アドレス空間制御エンジン１６８は、図９に示すようなアクセス権設定１６７に従って、アドレス空間のアクセス権を設定する。

【0094】

上述したように、管理モジュール１６０は、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４のうち同一のデータオブジェクト（典型的には、上述したような変数）に対するアクセス（データ通信）の優先度に基づいて、複数のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０から当該同一のデータオブジェクトに対するそれぞれのアクセス権を決定する。また、管理モジュール１６０は、ネットワークインターフェイス１０６のポートの状態に基づいて、アクセス権を決定する。

【0095】

＜Ｄ．処理手順＞
次に、本実施の形態に係る制御装置１００が実行する処理について説明する。

【0096】

図１０は、本実施の形態に係る制御装置１００におけるデータ通信に係る処理手順を示すフローチャートである。図１０に示す各ステップは、典型的には、制御装置１００のプロセッサ１０２がシステムプログラム１１２を実行することで実現される。

【0097】

図１０を参照して、制御装置１００は、初期状態において、共有アドレス空間１４２を生成する（ステップＳ１００）とともに、ネットワークインターフェイス１０６－１，１０６－２にそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１，１５０－２を生成する（ステップＳ１０２）。

【0098】

制御周期が到来すると（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、制御装置１００は、制御演算を実行し（ステップＳ１０６）、制御演算の結果を共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４に反映する（ステップＳ１０８）。すなわち、制御装置１００は、共有アドレス空間１４２で制御演算に係るデータオブジェクト１４４を管理する。

【0099】

そして、制御装置１００は、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４を個別アドレス空間１５２－１が管理するデータオブジェクト１５４－１に反映し、共有アドレス空間１４２が管理するデータオブジェクト１４４を個別アドレス空間１５２－２が管理するデータオブジェクト１５４－２に反映する（ステップＳ１１０）。

【0100】

制御装置１００のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－１が個別アドレス空間１５２－１を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行うとともに、制御装置１００のＯＰＣ ＵＡインスタンス１５０－２が個別アドレス空間１５２－２を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行う（ステップＳ１１２）。そして、ステップＳ１０４以下の処理が繰り返される。

【0101】

なお、必要に応じて、以下に示すアクセス管理に係る処理が実行される。

【0102】

図１１は、本実施の形態に係る制御装置１００におけるアクセス管理に係る処理手順を示すフローチャートである。図１１に示す各ステップは、典型的には、制御装置１００のプロセッサ１０２がシステムプログラム１１２を実行することで実現される。

【0103】

図１１を参照して、制御装置１００は、ネットワークインターフェイス１０６の状態を監視して、ポート１０８の状態を通信状態情報１６５に反映する（ステップＳ２００）。続いて、制御装置１００は、アクセス権の変更要否を判断すべき条件が成立したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。

【0104】

アクセス権の変更要否を判断すべき条件としては、例えば、通信状態情報１６５に格納された通信状態が変更された場合、および、ネットワークインターフェイス１０６からの要求を受けた場合などを含む。

【0105】

アクセス権の変更要否を判断すべき条件が成立していなければ（ステップＳ２０２においてＮＯ）、ステップＳ２００以下の処理が繰り返される。

【0106】

アクセス権の変更要否を判断すべき条件が成立していれば（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、制御装置１００は、通信状態情報１６５および優先度テーブル１６６を参照して、変数毎に優先度が最も高いポートおよびアクセス権を決定し（ステップＳ２０４）、変数毎およびポート毎にアクセス権を規定したアクセス権設定１６７を決定する（ステップＳ２０６）。そして、制御装置１００は、決定したアクセス権設定１６７に従って、アドレス空間のアクセス権を設定する（ステップＳ２０８）。そして、ステップＳ２００以下の処理が繰り返される。

【0107】

＜Ｅ．その他の実施の形態＞
上述の説明においては、ＰＬＣなどの制御装置に複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスを実装した構成例を示すが、実装される装置は、制御装置に限らず、ＨＭＩ（Human Machine Interface）やＩＰＣ（Industrial Personal Computer）などであってもよい。

【0108】

また、ＯＰＣ ＵＡインスタンスの数についても３つ以上であってもよい。

【0109】

＜Ｆ．付記＞
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。

【0110】

［構成１］
制御対象を制御するための制御装置（１００）であって、
複数のネットワークインターフェイス（１０８－１，１０８－２）と、
前記複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンス（１５０－１，１５０－２）と、
制御演算に係るデータオブジェクトを管理する共有アドレス空間（１４２）とを備え、
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、前記共有アドレス空間が管理するデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間（１５２－１，１５２－２）をそれぞれ有しており、
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々は、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行う、制御装置。

【0111】

［構成２］
前記個別アドレス空間の各々は、前記共有アドレス空間が管理するデータオブジェクト（１４４）の複製（１５４）に加えて、各ＯＰＣ ＵＡインスタンスに固有のデータオブジェクト（１５６）を管理する、構成１に記載の制御装置。

【0112】

［構成３］
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスに対するアクセス権をそれぞれ管理する管理モジュール（１６０）をさらに備える、構成１または２に記載の制御装置。

【0113】

［構成４］
前記管理モジュールは、前記共有アドレス空間が管理するデータオブジェクトのうち同一のデータオブジェクトに対するアクセスの優先度に基づいて、前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスから当該同一のデータオブジェクトに対するそれぞれのアクセス権を決定する、構成３に記載の制御装置。

【0114】

［構成５］
前記管理モジュールは、前記同一のデータオブジェクトに対する書き込み権限を、前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスのうち１つのＯＰＣ ＵＡインスタンスにのみ設定する、構成４に記載の制御装置。

【0115】

［構成６］
前記アクセスの優先度は、ＩＥＥＥ８０２．１ ＴＳＮに従う優先度に従って決定される、構成４または５に記載の制御装置。

【0116】

［構成７］
前記複数のネットワークインターフェイスのそれぞれのポートの状態を取得するポート状態制御部（１６２）をさらに備え、
前記管理モジュールは、前記複数のネットワークインターフェイスのポートの状態に基づいて、アクセス権を決定する、構成３～６のいずれか１項に記載の制御装置。

【0117】

［構成８］
前記ポート状態制御部は、前記複数のネットワークインターフェイスのポートの状態を変更するように構成される、構成７に記載の制御装置。

【0118】

［構成９］
制御対象を制御するための制御装置（１００）におけるデータ通信方法であって、前記制御装置は複数のネットワークインターフェイス（１０８－１，１０８－２）を有しており、
前記複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンス（１５０－１，１５０－２）を生成するステップ（Ｓ１０２）と、
共有アドレス空間で制御演算に係るデータオブジェクトを管理するステップ（Ｓ１０８）とを備え、前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、前記共有アドレス空間で管理されるデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間（１５２－１，１５２－２）をそれぞれ有しており、
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々が、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行うステップ（Ｓ１１２）を備える、データ通信方法。

【0119】

［構成１０］
制御対象を制御するための制御装置（１００）で実行されるデータ通信プログラム（１１２）であって、前記制御装置は複数のネットワークインターフェイス（１０８－１，１０８－２）を有しており、前記データ通信プログラムは前記制御装置に、
前記複数のネットワークインターフェイスにそれぞれ対応付けられた複数のＯＰＣ ＵＡインスタンス（１５０－１，１５０－２）を生成するステップ（Ｓ１０２）と、
共有アドレス空間で制御演算に係るデータオブジェクトを管理するステップ（Ｓ１０８）とを実行させ、前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスは、前記共有アドレス空間で管理されるデータオブジェクトを共有する個別アドレス空間（１５２－１，１５２－２）をそれぞれ有しており、
前記複数のＯＰＣ ＵＡインスタンスの各々が、自身の個別アドレス空間を用いて、ＯＰＣ ＵＡに従うデータ通信を行うステップ（Ｓ１１２）を実行させる、データ通信プログラム。

【0120】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0121】

１ 制御システム、２，４ ネットワーク、８ フィールドバス、１０ フィールドデバイス、１００ 制御装置、１０２ プロセッサ、１０４ 主メモリ、１０６ ネットワークインターフェイス、１０８ ポート、１１０ ストレージ、１１２ システムプログラム、１１４ ユーザプログラム、１２０ 内部バスインターフェイス、１２２ フィールドバスインターフェイス、１２４ メモリカードインターフェイス、１２６ メモリカード、１２８ バス、１３０ Ｉ／Ｏユニット、１４２ 共有アドレス空間、１４４，１５４ データオブジェクト、１５０ ＯＰＣ ＵＡインスタンス、１５２ 個別アドレス空間、１５６ 固有データオブジェクト、１６０ 管理モジュール、１６２ ポート状態制御エンジン、１６４ 評価エンジン、１６５ 通信状態情報、１６６ 優先度テーブル、１６７ アクセス権設定、１６８ アドレス空間制御エンジン、１７０ ＰＬＣエンジン、１７２ グローバル変数モジュール、１７４ サービスモジュール、２００ 上位装置、１６５２，１６６４，１６７６ 通信種類、１６５４，１６６２ 優先度、１６５６ 状態、１６７２ 変数、１６７４ 通信、１６７８ アクセス権、１６７９ 書き込み権限。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】