阅读说明：本技术 控制系统以及控制方法 (Control system and control method ) 是由 泽田成宪 于 2018-07-03 设计创作，主要内容包括：控制系统(1)包括控制器(11)、作为折返通信装置的控制器(12)、第一通信路径及第二通信路径。控制器(11)生成对从机装置(21、22、23)的控制用帧并予以发送。控制器(12)进行控制用帧的折返通信。第一通信路径是在控制器(11)与控制器(12)之间使用通信线缆(31、32、33、34)来连接多个从机装置(21、22、23)。第二通信路径是经由通信线缆(35)来连接控制器(11)与控制器(12)。(A control system (1) includes a controller (11), a controller (12) as a return communication device, a first communication path, and a second communication path. The controller (11) generates and transmits a control frame to the slave devices (21, 22, 23). A controller (12) performs return communication of a control frame. The first communication path is a path for connecting the plurality of slave devices (21, 22, 23) between the controller (11) and the controller (12) by using communication cables (31, 32, 33, 34). The second communication path connects the controller (11) and the controller (12) via a communication cable (35).)

控制系统以及控制方法

技术领域

本发明涉及一种包括控制器(controller)和从机(slave)装置的控制系统。

背景技术

当前，工厂自动化(Factory Automation，FA)系统已得到广泛实用化。FA系统包括控制器和多个从机装置。多个从机装置是测量器、开关(switch)或控制用驱动器(driver)等，在控制用驱动器连接有控制对象设备。控制器对多个从机装置发送控制数据。而且，控制器从多个从机装置接收测量数据等，生成下个控制循环(cycle)中的控制数据。

控制器与多个从机装置例如专利文献1所示，通过通信线缆(cable)等而连接，遵循以太网(Ethernet)(注册商标)或者以太网控制自动化技术(EtherCAT)(注册商标)的网络规格来对所述的各数据进行通信。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-35664号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，以往的结构中，在通信线缆发生破损时、或者通信线缆从控制器或从机装置的端口脱落等时，对从机装置的控制将停止。

由此，无法使FA系统的各设备进行所期望的动作，例如将会导致利用所述FA系统所制造的产品的不良品的产生。而且，若伴随控制器的停止，而使利用所述控制器来控制动作的所有设备停止，则会导致生产性下降。

因此，本发明的目的在于提供一种控制技术，即使产生了与通信线缆相关的通信不良，也能够抑制对从机装置的控制的停止。

解决问题的技术手段

所述控制系统包括控制器、折返通信装置、第一通信路径及第二通信路径。控制器生成对从机装置的控制用帧并予以发送。折返通信装置进行控制用帧的折返通信。第一通信路径是在控制器与折返通信装置之间使用第一通信线缆来连接从机装置。第二通信路径是经由第二通信线缆来连接控制器与折返通信装置。

所述结构中，即使在第一通信路径的中途产生了断线等，也可经由第二通信路径来对控制用帧进行通信。

而且，所述控制系统中，控制器包括第一收发部，所述第一收发部在第一通信路径与第二通信路径中收发所述控制用帧。第一收发部对从第一通信路径接收的控制用帧进行分析，若控制用帧未通过连接于第一通信路径的所有从机装置，则将控制用帧发送至第二通信路径。

所述结构中，经由第二通信路径和折返通信装置来将控制用帧发送至第一通信路径的断线部位之前的从机装置。并且，控制器能够获取在所有从机装置中经更新的控制用帧。

而且，所述控制系统中，折返通信装置包括第二收发部，所述第二收发部在第一通信路径与第二通信路径中收发控制用帧。第二收发部对通过了所有从机装置的控制用帧进行复制。

所述结构中，即使在第一通信路径中存在断线部位，也可通过折返通信装置来将通过了所有从机装置的控制用帧予以保存或转发至外部。

发明的效果

根据本发明，即使产生了与通信线缆相关的通信不良，也能够抑制对从机装置的控制的停止。

附图说明

图1是表示控制系统中的装置结构的图。

图2是表示控制器中的硬件结构的框图。

图3是表示控制器中的与数据通信相关的结构的框图。

图4是表示控制用数据的概略数据结构的图。

图5是表示用于存储控制用帧的数据通信的概要的图。

图6是表示运行模式(run mode)的控制器的数据传输状态的图。

图7是表示运行模式的控制器所执行的概略处理的流程图。

图8是表示数据获取模式的控制器的数据传输状态的图。

图9是表示数据获取模式的控制器所执行的概略处理的流程图。

图10是表示由运行模式的控制器所进行的诊断用帧的发送处理的流程图。

图11是表示由数据获取模式的控制器所进行的诊断用帧的接收、转发处理的流程图。

图12是表示控制系统中的装置结构的图。

图13是表示运行模式的控制器的数据传输状态的图。

图14是表示数据获取模式的控制器的数据传输状态的图。

图15是表示控制器的冗余化的概要的一例的图。

图16是表示从数据获取模式切换为运行模式时的控制器的数据传输状态的图。

图17表示仅通过信标(beacon)的响应来判断切换的第一形态。

图18表示仅通过信标的响应来判断切换的第二形态。

图19表示通过控制用帧的观测结果和信标的响应来判断切换的形态。

图20是表示切换为运行模式后的控制器的数据传输状态的图。

图21是表示连接于控制用网络的两个控制器的模式切换中的数据传输状态的图。

图22是表示两个控制器所执行的模式切换的概略处理的流程图。

图23是表示可通过线缆的冗余化来应对的事例的一例的图。

图24是与线缆的冗余化对应的运行模式的控制器的处理的流程图。

图25是与线缆的冗余化对应的数据获取模式的控制器的处理的流程图。

图26是表示通过数据获取模式的控制器执行异常探测时的控制系统中的装置结构的图。

图27是表示数据获取模式的控制器中的与数据通信相关的结构的框图。

具体实施方式

参照图来说明本发明的实施方式的控制系统及控制方法。本实施方式中，作为控制系统，以FA(工厂自动化)系统为例，具体而言，以遵循具有作为网络规格的EtherCAT(以太网控制自动化技术)(注册商标)的控制用网络的FA系统为例进行说明。但是，对于以与EatherCAT相同的网络规格执行通信的其他控制系统，也能够适用本申请发明的结构。

(控制系统的结构)

图1是表示控制系统中的装置结构的图。如图1所示，控制系统1包括控制器11、控制器12、多个从机装置21、22、23、多个通信线缆31、32、33、34、35、数据库装置40及用户接口(user interface)装置(UI装置)50与信息通信用网络60。控制器12对应于本发明的“折返通信装置”。通信线缆31、32、33、34对应于本发明的“第一通信线缆”，通信线缆35对应于本发明的“第二通信线缆”。

数据库装置40保存以下所示的控制用帧或诊断用帧。并且，数据库装置40使用由控制系统1所获取并保存的控制用帧或诊断用帧，来执行与控制用网络的异常探测相关的处理。例如，由数据库装置40所执行的与异常探测相关的处理包含异常诊断、异常通知、异常预兆推测、数据跟踪(data trace)及控制用网络的负载监控中的至少一个，可通过已知的方法来实现。

UI装置50进行用户程序向控制器11及控制器12的转发。另外，也能够在UI装置50中制作用户程序。而且，UI装置50对控制器11及控制器12进行控制值或处理的设定。

控制器11经由通信线缆31连接于从机装置21。从机装置21经由通信线缆32连接于从机装置22。从机装置22经由通信线缆33连接于从机装置23。从机装置23经由通信线缆34连接于控制器12。

即，控制器11、从机装置21、从机装置22、从机装置23及控制器12依序连接成线(line)状。换言之，将控制器11作为第一端，将控制器12作为第二端，从第一端朝向第二端依序连接有多个从机装置21、22、23。而且，控制器12经由通信线缆35连接于控制器11。通过这些通信线缆的连接形态，构成控制用网络的现场总线(field bus)。在所述控制用网络中，数据遵循利用Ethernet(注册商标)的EtherCAT(注册商标)的网络规格来通信。另外，具体的通信内容将后述。

控制器11、控制器12、数据库装置40及UI装置50经由信息通信用网络60而连接。信息通信用网络60是遵循Ethernet等通用的网络规格来进行通信，在控制器11、控制器12、数据库装置40及UI装置50间实现数据链路(data link)。另外，本发明的控制系统1只要至少具有控制用网络的部分即可。

(控制器的结构)

控制器11与控制器12包含相同的结构。图2是表示控制器中的硬件结构的框图。另外，图2中，由于控制器11与控制器12为相同的结构，因而以控制器10进行说明。

如图2所示，控制器10包括CPU101、收发部102、上位通信部103、共享存储器104、程序存储器105及系统总线(system bus)110。收发部102、上位通信部103、共享存储器104及程序存储器105通过系统总线110而连接。

收发部102是通过专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)等来实现，是通过与CPU101独立的专用IC来实现。另外，收发部102也可通过现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)等来实现。收发部102连接于控制用网络，执行控制帧的收发。

上位通信部103是通过通用的通信用IC来实现。上位通信部103连接于信息通信用网络60，经由信息通信用网络60来执行收发。

共享存储器104存储有来自信息通信用网络60的控制用的各种数据、构成控制用帧的超文本预处理器数据对象(PHP Data Objects，PDO)数据等。所谓PDO数据，包含数据群，所述数据群包含针对多个从机装置21、22、23的输出数据与来自多个从机装置21、22、23的输入数据。

在程序存储器105中，存储有记载了控制器10的基本控制的系统程序、从UI装置50写入的控制用的用户程序。用户程序既可在后述的运行模式的控制器与数据获取模式的控制器中不同，也可为能够选择性地实现所述运行模式与数据获取模式这两种模式者。

图3是表示控制器中的与数据通信相关的结构的框图。图4是表示控制用数据的概略数据结构的图。

如图3所示，CPU101实现可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)控制、EtherCAT堆栈、以太驱动器、上位通信用以太驱动器。

EtherCAT堆栈、以太驱动器、上位通信用以太驱动器是通过CPU101从程序存储器105中读出系统程序并予以执行而实现。PLC控制是通过CPU101从程序存储器105读出控制用的用户程序并予以执行而实现。

PLC控制是使用存储在共享存储器104中的数据来生成PDO数据。即，PLC控制是使用来自各从机装置21、22、23的测量值等输入数据、基于所述输入数据的运算结果、用户程序及来自UI装置50的控制信息等，来生成PDO数据。如图4所示，PDO数据包含从机装置21用的数据区域DG21、从机装置22用的数据区域DG22、从机装置23用的数据区域DG23，从机装置21用的数据区域DG21是针对从机装置21的输出数据及来自从机装置21的输入数据的写入区域，从机装置22用的数据区域DG22是针对从机装置22的输出数据及来自从机装置22的输入数据的写入区域，从机装置23用的数据区域DG23是针对从机装置23的输出数据及来自从机装置23的输入数据的写入区域。另外，在从机装置21、22、23中，若从机装置是传感器等不需要输入数据而输出数据为控制所需的装置，则针对所述从机装置的数据区域仅为来自从机装置的输出数据的写入区域。另一方面，在从机装置21、22、23中，若从机装置是开关等输入数据为控制所需而输出数据并非控制所需的装置，则针对所述从机装置的数据区域仅为针对从机装置的输入数据的写入区域。

PLC控制执行控制用数据的发送调度(scheduling)。PLC控制将PDO数据交给EtherCAT堆栈。而且，PLC控制从来自EtherCAT堆栈的PDO数据中提取与从机装置21、22、23关联的输入数据，并存储至共享存储器104。

EtherCAT堆栈对PDO数据附加EtherCAT标头(header)(图4的ECH)，并交给以太驱动器。相反地，EtherCAT堆栈从来自以太驱动器的帧数据(图4的ECH+PDO)中提取PDO数据，并交给PLC控制。

以太驱动器对来自EtherCAT堆栈的帧数据(图4的ECH+PDO)附加Ehernet标头(图4的EH)及CRC数据(图4的CRC)，并作为控制用帧而输出至收发部102的发送部121。相反地，以太驱动器从来自收发部102的接收部122的控制用帧(图4所示的数据)中提取与EtherCAT对应的帧数据(图4的ECH+PDO)，并交给EtherCAT堆栈。

另外，CPU101是通过上位通信用以太驱动器来执行经由上位通信部103的、针对信息通信用网络60的收发。由此，CPU101经由信息通信用网络60来接收来自UI装置50的系统程序或用户程序、各种数据，并存储至程序存储器105或共享存储器104。所述针对信息通信用网络60的通信遵循通用的以太网等，省略说明。

(收发部102的结构)

收发部102包括发送部121、接收部122及IF(接口)123。发送部121与接收部122分别通过独立的IC来实现。IF123实现对通信线缆的物理连接，具有至少两个端口(port)。

发送部121将来自CPU101的控制用帧经由IF123而发送至控制用网络。此时，发送部121对控制用帧赋予时戳(time stamp)并予以发送。而且，发送部121对于来自接下来所示的接收部122的经复制的控制用帧，也能够经由IF123而发送至控制用网络。进而，发送部121能够生成后述的诊断用帧，并在规定的时刻，经由IF123而发送至控制用网络。

接收部122将经由IF123而从控制用网络接收的控制用帧交给CPU101。接收部122也能够复制控制用帧。接收部122也能够将复制的控制用帧转发至发送部121或上位通信部13。此时，接收部122在复制的控制用帧的转发时，并不经由CPU101而是直接转发至发送部121或上位通信部13。

(异常探测)

图5是表示用于存储控制用帧的数据通信的概要的图。图5中，粗箭头表示了控制用帧的流向。

在用于异常探测的控制用帧的收集处理中，将控制器11设定为运行模式，将控制器12设定为数据获取模式。控制器11对应于本发明的“第一控制器”，控制器12对应于本发明的“第二控制器”。

运行模式的控制器11执行控制用帧的收发的调度管理、使用来自各从机装置21、22、23输入数据的运算、基于所述运算结果的输出数据的生成以及控制用帧的生成。即，运行模式的控制器11高速执行基于使用控制用网络的循环通信的、与多个从机装置21、22、23的控制用数据通信。

数据获取模式的控制器12不执行控制器11那样的、针对多个从机装置21、22、23的控制用数据通信的管理，而是接收控制用帧，并转发至信息通信用网络60的数据库装置40。

控制器11一旦生成图4所示的控制用帧，便发送至控制用网络。即，控制器11经由通信线缆31来发送控制用帧。

从机装置21经由通信线缆31来接收控制用帧。从机装置21获取控制用帧中所记载的从机装置21用的输出数据，并将由从机装置21所获取的输入数据写入至控制用帧。另外，从机装置21基于输出数据来控制与从机装置21连接的控制对象装置。而且，从机装置21从控制对象装置获取测量值，作为下个控制周期的输入数据。

从机装置21对控制用帧赋予时戳。从机装置21经由通信线缆32来发送控制用帧。

从机装置22经由通信线缆32来接收控制用帧。从机装置22获取控制用帧中所记载的从机装置22用的输出数据，并将由从机装置22所获取的输入数据写入至控制用帧。另外，从机装置22基于输出数据来控制与从机装置22连接的控制对象装置。而且，从机装置22从控制对象装置获取测量值，作为下个控制周期的输入数据。

从机装置22对控制用帧赋予时戳。从机装置22经由通信线缆33来发送控制用帧。

从机装置23经由通信线缆33来接收控制用帧。从机装置23获取控制用帧中记载的从机装置23用的输出数据，并将由从机装置23所获取的输入数据写入至控制用帧。另外，从机装置23基于输出数据来控制与从机装置23连接的控制对象装置。而且，从机装置23从控制对象装置获取测量值，作为下个控制周期的输入数据。

从机装置23对控制用帧赋予时戳。从机装置23经由通信线缆34来发送控制用帧。

控制器12经由通信线缆34来接收控制用帧。控制器12复制控制用帧，并经由通信线缆35予以发送。此时，控制器12对控制用帧赋予时戳。所述控制用帧是经由通信线缆35而由控制器11予以接收。而且，控制器12将复制的控制用帧发送至经由信息通信用网络60而连接的数据库装置40。

(运行模式的控制器11的具体处理)

被设定为运行模式的控制器11具体执行以下的处理。运行模式的设定例如是通过来自UI装置50的控制命令等来执行。图6是表示运行模式的控制器的数据传输状态的图。运行模式的控制器11的收发部102对应于本发明的“第一收发部”。

控制器11中，CPU101如上所述，使用存储在共享存储器104中的数据群，通过PLC控制、EtherCAT堆栈及以太驱动器来生成控制用帧。所述控制用帧的生成处理是根据通过PLC控制而决定的控制周期来执行。CPU101将控制用帧输出至收发部102的发送部121。

发送部121根据所述控制周期，经由IF123而将控制用帧发送至通信线缆31。

另一方面，控制器11中，收发部102的接收部122经由通信线缆35及IF123来接收从控制用网络返回的控制用帧。接收部122将控制用帧输出至CPU101。

CPU101如上所述，通过以太驱动器、EtherCAT堆栈及PLC控制而从控制用帧中提取PDO数据。CPU101将PDO数据存储至共享存储器104中。另外，CPU101也可从PDO数据中提取来自多个从机装置21、22、23的输入数据，仅将输入数据存储至共享存储器104中。

控制器11对应于所述控制周期来反复执行所述控制用帧的生成、收发以及从控制用网络返回的PDO数据的存储。

即，控制器11执行图7所示的处理。图7是表示运行模式的控制器所执行的概略处理的流程图。另外，图7所示的处理是由CPU101与收发部102来执行，但也能仅由CPU101来执行。

如图7所示，控制器11从共享存储器104中读出包含前次的PDO数据的、此次的控制用帧所需的数据群(S101)。控制器11使用这些数据群来生成此次的PDO数据(S102)。控制器11使用PDO数据来生成控制用帧(S103)。控制器11根据控制周期来设定发送时刻(S104)。控制器11与发送时刻同步地发送控制用帧(S105)。控制器11接收从控制用网络返回的控制用帧(S106)。控制器11从返回的控制用帧中提取PDO数据(S107)。控制器11将PDO数据写入共享存储器104(S108)。控制器11一旦结束这些处理，便返回步骤S101，重复处理。

(数据获取模式的控制器12的具体处理)

被设定为数据获取模式的控制器12具体执行以下处理。数据获取模式的设定例如是根据来自UI装置50的控制命令等而执行。图8是表示数据获取模式的控制器的数据传输状态的图。数据获取模式的控制器12的收发部102'对应于本发明的“第二收发部”。

控制器12中，收发部102'的接收部122'经由通信线缆34及IF123'，接收从控制用网络发送来的，即，已通过所有从机装置21、22、23而来的控制用帧。接收部122'复制控制用帧。接收部122'将控制用帧输出至CPU101'，并且输出至发送部121'。输入至CPU101'的PDO数据是与CPU101同样地存储在共享存储器104中。

发送部121'经由IF123'向通信线缆35输出控制用帧。即，由接收部122'与发送部121'来执行控制用网络中的控制用帧的折返。

而且，接收部122'将控制用帧转发至上位通信部103'。所述转发例如使用直接存储器访问(Direct Memory Access，DMA)转发方式。上位通信部103'经由IF130'，将控制用帧转发至信息通信用网络60的数据库装置40。另外，此时，控制器12对控制用帧赋予时戳。

控制器12每当接收控制用帧时，执行所述控制用帧的折返、及向信息通信用网络60的转发。

即，控制器12执行图9所示的处理。图9是表示数据获取模式的控制器所执行的概略处理的流程图。另外，图9所示的处理是由CPU101'与收发部102'来执行，但也可仅由CPU101'来执行。

如图9所示，控制器12接收从控制用网络送来的控制用帧(S201)。控制器12复制控制用帧(S202)。控制器12将控制用帧返回至控制用网络(S203)。控制器12将控制用帧转发至信息通信用网络60的数据库装置40(S211)。控制器12从控制用帧中提取PDO数据(S221)，并存储至共享存储器104'(S222)。另外，若不需要后述的控制器的冗余化，则控制器12也可不进行PDO数据的提取、存储。

如上所述，控制系统1中，运行模式的控制器11不进行异常探测用的控制用帧的保存、向信息通信用网络60的转发。即，运行莫式的控制器11专门执行针对多个从机装置21、22、23的循环控制。

另一方面，数据获取模式的控制器12不进行控制用帧的收发管理。即，数据获取模式的控制器12专门执行异常探测用的控制用帧的保存、向信息通信用网络60的转发。

借助如上所述的结构，控制系统1既能与利用控制用网络来通信的数据量无关而切实地进行控制用帧在控制器与多个从机装置之间的通信，又能抑制异常探测用的控制用帧的获取量的下降。

而且，控制系统1中，数据获取模式的控制器12是以运行模式的控制器11为起点而连接于多个从机装置21、22、23的目标。因此，控制器12能够接收包含在此次的控制周期中所有从机装置21、22、23已更新的PDO数据的控制用帧。由此，控制器12能够有效率地获取被更新为最新状态的控制用帧。

进而，控制系统1中，控制器包含CPU与收发部，因此能够抑制所述控制用帧的折返延迟，能够抑制因连接数据获取模式的控制器引起的控制周期的长周期化。而且，在将控制用帧转发至信息通信用网络60的数据库装置40时不使用CPU，CPU的负载得以减轻。

(诊断用帧的发送、保存)

另外，所述结构及处理中，表示了对根据控制周期来周期性地通信的控制用帧进行保存、转发的形态，但也能够生成诊断用帧，并保存、转发所述诊断用帧。

图10是表示由运行模式的控制器所进行的诊断用帧的发送处理的流程图。如图10所示，控制器11生成诊断用帧(S121)。控制器11检测是否为诊断用帧的发送时机(timing)。诊断用帧的发送时机是预先设定为规定的时间间隔，或者根据来自UI装置50的诊断用帧的发送请求而决定。若为诊断用帧的发送时机(S122：是(YES))，且为控制用帧的发送过程中(S123：否(NO))，则控制器11将诊断用帧发送至控制用网络(S124)。

图11是表示由数据获取模式的控制器所进行的诊断用帧的接收、转发处理的流程图。如图11所示，控制器12接收诊断用帧(S231)。控制器12将诊断用帧转发至信息通信用网络60的数据库装置40(S232)。此时，控制器12一旦检测到是诊断用帧，则也可不进行像所述的控制用帧那样的复制与折返。

借助如上所述的结构及处理，控制系统1既能切实地进行控制器与多个从机装置的控制用帧的通信，又能转发、保存异常探测用的诊断用帧。因此，能够更多地获取异常探测用的帧数据，且能够获取能实现详细的异常探测的数据。

进而，通过使所述控制器11中的诊断用帧的发送处理由收发部102来执行，从而能够抑制因使用诊断用帧造成的控制器11的CPU101的处理负载的增加。

而且，所述说明中，表示了控制器11不将控制用帧及诊断用帧转发至信息通信用网络60的数据库装置40的形态。但是，控制器11也可将控制用帧及诊断用帧转发至信息通信用网络60的数据库装置40。但是，通过不将控制用帧及诊断用帧转发至信息通信用网络60的数据库装置40，能够确保控制器11的CPU101与UI装置50经由信息通信用网络60的通信频带。因此，能够切实且高速地执行UI装置50与控制器11的CPU101之间的控制用数据的通信。

另外，所述说明中，控制器11与控制器12是经由通信线缆35而连接。但是，通信线缆35也可省略。图12是表示控制系统中的装置结构的图。如图12所示，控制系统1A包括控制器11A、控制器12A、多个从机装置21、22、23、多个通信线缆31、32、33、34、数据库装置40及用户接口装置(UI装置)50与信息通信用网络60。图12所示的控制系统1A具有相对于图1所示的控制系统1而省略了通信线缆35的结构。因此，以下，仅对与图1所示的控制系统不同的、新的说明所需的部位进行说明。

控制器11A、从机装置21、从机装置22、从机装置23及控制器12A依序连接成线状。换言之，将控制器11A作为第一端，将控制器12A作为第二端，从第一端朝向第二端而依序连接有多个从机装置21、22、23。但是，控制器11A与控制器12A并非直接连接。此时，从控制器11A发送并到达控制器12A的控制用帧经控制器12A折返，依序经由从机装置23、从机装置22、从机装置21而返回控制器11A。

(运行模式的控制器11A的具体处理)

被设定为运行模式的控制器11A具体执行以下处理。图13是表示运行模式的控制器的数据传输状态的图。

控制器11A中，CPU101如上所述，使用存储在共享存储器104中的数据群，通过PLC控制、EtherCAT堆栈及以太驱动器而生成控制用帧。所述控制用帧的生成处理是根据通过PLC控制而决定的控制周期来执行。CPU101将控制用帧输出至收发部102的发送部121。

发送部121根据所述控制周期，经由IF123来向通信线缆31发送控制用帧。

另一方面，控制器11中，收发部102的接收部122经由通信线缆31及IF123来接收从控制用网络返回的控制用帧。接收部122将控制用帧输出至CPU101。

(数据获取模式的控制器12A的具体处理)

被设定为数据获取模式的控制器12A具体执行以下处理。图14是表示数据获取模式的控制器的数据传输状态的图。

控制器12A中，收发部102'的接收部122'经由通信线缆34及IF123'，接收从控制用网络发送来的控制用帧。接收部122'复制控制用帧。接收部122'将控制用帧输出至CPU101'，并且输出至发送部121'。

发送部121'经由IF123'向通信线缆34输出控制用帧。即，由接收部122'与发送部121'来执行控制用网络中的控制用帧的折返。

而且，接收部122'将控制用帧转发至上位通信部103'。所述转发例如使用直接存储器访问(Direct Memory Access，DMA)转发方式。上位通信部103'经由IF130'向信息通信用网络60的数据库装置40转发控制用帧。另外，此时，控制器12对控制用帧赋予时戳。

控制器12每当接收控制用帧时，执行所述控制用帧的折返、及向信息通信用网络60的转发。

如上所述结构的控制系统1A也既能与利用控制用网络来通信的数据量无关而切实地进行控制用帧在控制器与多个从机装置之间的通信，又能抑制异常探测用的控制用帧的获取量的下降。

(控制器的冗余化)

包含所述结构的控制系统1能支持控制器的冗余化。所谓控制器的冗余化，概略而言，是指下述结构，即：在具有多个从机装置21、22、23的控制用网络的两端，分别连接能够进行控制用帧的生成、收发的控制器(与图1、图12同样的结构)。并且，在控制器的冗余化中，利用两端控制器中的其中任一者来作为控制用帧的生成、调度管理用。

图15是表示控制器的冗余化的概要的一例的图。图15中表示了下述形态：控制器11在执行运行模式的过程中发生了故障，控制器12从数据获取模式切换为运行模式。图15中，黑色的粗箭头表示信标的传输状态，白色的粗箭头表示控制用帧的传输状态。

如图15所示，控制器12经由信息通信用网络60对控制器11发送信标。若无与信标的响应，则控制器12从数据获取模式(图15中为P模式)切换为运行模式(图15中为R模式)。并且，控制器12生成针对多个从机装置21、22、23所连接的控制用网络的控制用帧，并将控制用帧发送至所述控制用网络。若为所述结构，则即使CPU101发生了故障，控制器11也能通过收发部102来实现控制用帧的折返通信。

(从数据获取模式切换为运行模式的控制器12的具体处理)

图16是表示从数据获取模式切换为运行模式时的控制器的数据传输状态的图。图16中，黑色的粗箭头表示信标的传输状态，白色的粗箭头表示控制用帧的传输状态。

控制器12在被设定为数据获取模式的期间，逐次执行所述控制用帧的复制、折返、信息通信用网络60的数据库装置40、及PDO数据向共享存储器104中的存储。

在这些处理的同时，控制器12的CPU101在PLC控制中生成信标。此时，CPU101是以预先设定的动作确认用周期来生成信标。动作确认用周期被设定为控制用网络的控制周期的常数倍(例如2倍至5倍左右)。另外，所述常数是一例，也可为其他值。而且，CPU101在跨及规定时间而无来自收发部102的控制用帧的输出时，则探测为控制用帧的输出已停止，生成信标。

上位通信用以太驱动器对所述信标附加将控制器11作为接收目标的Ehernet标头，并输出至上位通信部103。上位通信部103经由IF130将信标输出至信息通信用网络60。

若无法检测信标的响应信号，则控制器12的CPU101中的PLC控制执行从数据获取模式向运行模式的切换。

具体而言，控制器12执行以下的图17、图18、图19中的任一者所示的处理。

图17是表示从数据获取模式切换为运行模式的控制器所执行的概略处理的流程图。图17表示仅通过信标的响应来判断切换的第一形态。

如图17所示，控制器12接收从机信息，即，连接于控制用网络的多个从机装置21、22、23的信息(S300)。如上所述的多个从机装置21、22、23的信息是在控制器11构建控制用网络时被获取，从控制器11发送，由控制器12接收。另外，所述处理是针对从数据获取模式向运行模式的切换处理的事前处理，并非从数据获取模式向运行模式的切换处理中的必要处理，也可通过其他方法来实现。

控制器12生成信标，并经由信息通信用网络60而发送至控制器11(S301)。若有针对信标的响应信号(S302：否)，则控制器12以所述动作确认用的周期来重复信标的发送。

若无针对信标的响应信号(S302：是)，则控制器12从数据获取模式切换为运行模式(S303)。

图18是表示从数据获取模式切换为运行模式的控制器所执行的概略处理的流程图。图18表示仅通过信标的响应来判断切换的第二形态。

如图18所示，控制器12生成信标，并经由信息通信用网络60而发送至控制器11(S301)。若有针对信标的响应信号(S302：否)，则控制器12以所述动作确认用的周期来重复信标的发送。

若无针对信标的响应信号(S302：是)，则控制器12对针对信标发送无响应的次数进行增量计数(count up)(S311)。若计数值尚未达到切换阈值(S312：否)，则控制器12以所述动作确认用的周期重复信标的发送。

若计数值达到切换阈值(S312：是)，则控制器12从数据获取模式切换为运行模式(S303)。

通过使用图18的处理，因经由信息通信用网络60的信标的通信错误(error)等引起的模式误切换得到抑制。

图19是表示从数据获取模式切换为运行模式的控制器所执行的概略处理的流程图。图19表示通过控制用帧的观测结果与信标的响应来判断切换的形态。

控制器12观测控制用帧(S401)。若已接收控制用帧(S402：否)，则控制器12重复控制用帧的观测。

若在规定时间未能收到控制用帧(S402：是)，则控制器12生成信标，并经由信息通信用网络60而发送至控制器11(S301)。此处，规定时间例如是控制周期的常数倍。若有针对信标的响应信号(S302：否)，则控制器12以所述动作确认用的周期来重复信标的发送。

若无针对信标的响应信号(S302：是)，则控制器12从数据获取模式切换为运行模式(S303)。

通过使用图19的处理，能够根据控制用网络中的控制用帧的通信状态与经由信息通信用网络60的信标，来探测控制器11的故障等。由此，针对控制器11的探测精度提高。

如上所述，当从数据获取模式切换为运行模式时，控制器12执行图20所示的处理。图20是表示切换为运行模式后的控制器的数据传输状态的图。所述图20所示的处理相对于图6所示的处理，处理的主体由控制器11变为控制器12。因此，对于详细的处理省略说明。即，控制器12在切换为运行模式时，在控制用网络中执行与控制器11所执行的处理同样的处理。

如上所述，通过使用所述结构及处理，即使控制器11因故障等而无法进行控制用帧的生成、调度管理，也能通过控制器12来继续使用控制用网络的控制。即，几乎不会产生借助控制用网络进行的控制的停止期间。

此时，控制器12如上所述，在数据获取模式时将PDO数据存储至共享存储器104中。因此，控制器12在切换为运行模式时，已保持有至此为止的PDO数据。由此，控制器12能够快速且切实地进行控制用帧的生成。

进而，如上所述，控制器12在切换为运行模式之前，从控制器11获取多个从机装置21、22、23的信息并存储至共享存储器104中。由此，控制器12在切换后不需要重新从多个从机装置21、22、23获取多个从机装置21、22、23的信息。因此，能够更快速且切实地进行控制用帧的生成。

而且，在控制器11中，若CPU101发生了故障或失控而收发部102为正常，则在控制器11中由收发部102来复制控制用帧。继而，将所复制的控制用帧经由收发部102及上位通信部103而转发至信息通信用网络60的数据库装置40。由此，异常探测用的控制用帧的转发得以继续。

(控制器11与控制器12的模式切换的具体处理)

图21是表示连接于控制用网络的两个控制器的模式切换中的数据传输状态的图。图21中，黑色的粗箭头表示切换命令信号的传输状态，标影线的粗箭头表示切换确认信号的传输状态。

UI装置50经由信息通信用网络60来对正以运行模式进行动作的控制器11与正以数据获取模式进行动作的控制器12发送切换命令信号。控制器11与控制器12在收到切换命令信号时，经由信息通信用网络60来相互收发切换确认信号。

随后，控制器11停止运行模式而开始数据获取模式。而且，与此同步地，控制器12开始运行模式而停止数据获取模式。

图22是表示两个控制器所执行的模式切换的概略处理的流程图。

控制器11在收到切换命令信号时(S411)，针对控制器12，将作为切换确认信号的一种的控制停止预告信号发送至控制器12(S412)。在控制停止预告信号中，例如也可包含停止控制的时刻等。

控制器12一旦收到切换命令信号(S421)，便等待控制停止预告信号的接收，从而接收控制停止预告信号(S422)。控制器12对控制停止预告信号进行分析，将作为切换确认信号的一种的控制开始预告信号发送至控制器11(S423)。

控制器11一旦收到控制开始预告信号(S413)，便停止控制。由此，控制器11从运行模式切换为数据获取模式。随后，控制器11观测控制用帧，确认控制用帧的接收是否已执行(S415)。

控制器12在控制开始预告信号的发送后，观测控制用帧，确认再无控制用帧的接收(S424)。随后，控制器12从数据获取模式切换为运行模式，开始控制用帧的生成、向控制用网络的收发(S425)。

如上所述，控制系统1中，能够通过来自UI装置50的控制，来相互切换运行模式的控制器与数据获取模式的控制器。由此，例如能够一边继续多个从机装置21、22、23的控制，一边实现固件(firmware)的重写、升级(update)。例如，对数据获取模式的控制器12进行固件的重写，执行针对控制器11和控制器12的、运行模式与数据获取模式的切换。继而，对成为数据获取模式的控制器11进行固件的重写。

此时，数据获取模式的控制器几乎没有相对于对多个从机装置的控制的CPU101的负载。因此，能够高速且切实地进行固件的下载(download)与重写处理。

(线缆的冗余化)

包含所述结构的控制系统1能支持线缆的冗余化。所谓线缆的冗余化，概略而言，是指下述结构，即：将与具有多个从机装置21、22、23的控制用网络的两端连接的两个控制器以两条路径予以连接(与图1同样的结构)。

图23是表示可通过线缆的冗余化来应对的事例的一例的图。图23中，表示了连接从机装置22与从机装置23的通信线缆33发生了断线的情况。图15中，白色的粗箭头表示控制用帧的传输状态。

如图23所示，控制系统1具有：第一路径(route)，在控制器11与控制器12之间，使用多个通信线缆31、32、33、34来将多个从机装置21、22、23依序相连；以及第二路径，控制器11与控制器12通过通信线缆35直接连接。通常，控制器11经由第一路径来发送控制用帧。

此处，当通信线缆33发生了断线时，从控制器11发送的控制用帧经从机装置22折返。控制器11确认控制用帧的PDO或时戳。控制器11一旦检测到控制用帧未通过从机装置23，则将控制用帧折返至第二路径。控制用帧经由第二路径、控制器12而到达从机装置23。当自从机装置23观察从机装置22侧时，由于从机装置22未连接，因此从机装置23将控制用帧折返至控制器12侧。控制器12将所述控制用帧经由第二路径而折返至控制器11。

(运行模式的控制器的具体处理)

运行模式的控制器11具体执行以下处理。图24是与线缆的冗余化对应的运行模式的控制器的处理的流程图。

运行模式的控制器11以第一路径(在控制器11与控制器12之间，多个从机装置21、22、23相连的路径)来发送控制用帧(S501)。控制器11接收控制用帧(S502)。

控制器11对控制帧进行分析，检测是否存在未通过的从机装置。例如，控制器11基于各从机装置的时戳的有无、匹配性，来检测是否存在未通过的从机装置。

若无未通过的从机装置(S503：否)，则控制器11继续通常的控制，即，从第一路径发送控制用帧的控制。

若存在未通过的从机装置(S503：是)，则控制器11将控制用帧折返转发至第二路径(S504)。

(数据获取模式的控制器的具体处理)

数据获取模式的控制器12具体执行以下处理。图25是与线缆的冗余化对应的数据获取模式的控制器的处理的流程图。

数据获取模式的控制器12无法接收来自第一路径的控制用帧，而接收来自第二路径的控制用帧(S511)。控制器12将控制用帧折返转发至第一路径(S512)。控制器12接收来自第一路径的控制用帧(S513)。

控制器12将控制用帧折返转发至第二路径(S514)。

而且，控制器12将控制用帧转发至信息通信用网络60的数据库装置40(S511)。控制器12从控制用帧中提取PDO数据(S531)，并存储至共享存储器104'(S532)。

通过如上所述的结构及处理，即使在第一路径的中途存在断线等，控制器11也能够对所有的多个从机装置21、22、23发送控制用帧，并能够接收在所有的多个从机装置21、22、23中经更新的控制用帧。即，即使在第一路径的中途存在断线，也能继续控制器11对多个从机装置21、22、23的控制。这与断线的部位无关，当然，即使第二路径即通信线缆35存在断线，也能继续控制器11对多个从机装置21、22、23的控制。

(由数据获取模式的控制器所进行的异常探测)

所述结构中，表示了由连接于信息通信用网络60的数据库装置40来执行异常探测处理的形态。但是，也可由数据获取模式的控制器来进行异常探测的处理。

图26是表示由数据获取模式的控制器执行异常探测时的控制系统中的装置结构的图。图27是表示数据获取模式的控制器中的与数据通信相关的结构的框图。

图26所示的控制系统1B相对于图1所示的控制系统1，不同之处在于：取代控制器11而使用控制器11B，且取代控制器12而使用控制器12B；以及不需要数据库装置40。控制系统1B的其他结构与控制系统1同样，省略同样部位的说明。

控制器11B及控制器12B包含相同的结构，不同之处在于，相对于控制器11及控制器12而追加了图27所示的数据包分析器(packet analyzer)106。控制器11B与控制器12B以不同的模式而动作。例如，当控制器11B以所述的运行模式进行动作时，控制器12B则以所述的数据获取模式进行动作。

进而，控制器12B通过数据包分析器106来执行与由所述的数据库装置40所执行的异常探测相关的处理。由于控制器12B是以数据获取模式进行动作，因此即使进行异常探测，也不会对控制用网络的控制造成影响。因此，控制系统1B能够一边切实地执行对多个从机装置21、22、23的控制，一边仅利用连接于控制用网络的装置来执行异常探测。另外，此时，控制器12B只要对信息通信用网络60输出异常探测结果即可。例如，控制器12B经由信息通信用网络60来对UI装置50输出异常探测结果。UI装置50或操作UI装置50的操作员基于异常探测结果来决定针对控制器11B的命令等。

而且，数据包分析器106优选通过与CPU101'不同的专用IC例如ASIC来实现。由此，能够减轻数据获取模式的控制器12B的CPU101'的处理负载。

而且，此时，收发部102'优选通过DMA转发来将控制用帧转发给数据包分析器106。由此，CPU101'的负载得到进一步减轻。

另外，图26、图27的结构中，表示了将控制器11B及控制器12B这两者设为相同结构的形态，但也可仅使控制器12B具备数据包分析器106。

符号的说明

1、1A：控制系统

10、11、11A、11B、12、12A、12B：控制器

13：上位通信部

21、22、23：从机装置

31、32、33、34、35：通信线缆

40：数据库装置

50：UI装置

60：信息通信用网络

101、101'：CPU

102、102'：收发部

103、103'：上位通信部

104、104'：共享存储器

105、105'：程序存储器

106：数据包分析器

110：系统总线

121：发送部

122：接收部

123、130：IF