网络管理装置、管理方法以及记录介质与流程

本发明涉及一种对包含主机(master)装置及从机(slave)装置等节点(node)的网络(network)进行管理的管理装置、管理方法以及记录介质。

背景技术：

在工厂自动化(factoryautomation，fa)中，通过工业用网络系统来对设置在工场内的生产设备进行控制，所述工业用网络系统包含进行生产设备的数据收集及控制的各种从机装置、与对多个从机装置进行集中管理的主机装置等节点。

当因某些原因导致生产线发生异常而生产线停止时，必须确定异常部位以尽早恢复生产线。作为用于支持生产线恢复的技术，例如可列举专利文献1所记载的技术。在专利文献1中，揭示了一种掌握发生了异常的i/o单元的位置的技术。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2017-68324号公报

技术实现要素：

[发明所要解决的问题]

在工场内的工业用网络系统中，连接有多个从机装置。对于工业用网络系统中所发生的异常中的、通信电缆或连接器的品质异常或者因电气噪声(noise)造成的通信异常等引起的暂时性的断线等网络的物理问题，难以立即确认真正的原因部位。

例如，考虑在主机装置与生产线上的多个从机装置之间的网络连接的某处产生异常，而发生暂时性的断线的情况(case)。在此种异常的情况下，会造成下述状况，即，位于通信异常部位(断线部位)下游的所有从机装置成为连接错误，表示装置异常的发光二极管(lightemittingdiode，led)等警告灯一齐点亮。作为各从机装置侧，也只能将错误的内容作为发生中的错误而全部报告给主机装置侧，报告给主机装置侧的错误日志的内容变得庞大。这是因为，在通信异常中，以某一个连接错误为起点，起因于此，其他种类的错误也会在各从机装置中发生。

而且，在错误日志中，尽管将识别节点的地址即节点地址的信息与错误名相关联而记载着错误的内容，但难以掌握具有报告了错误的节点地址的从机装置实际配置在生产线上的何处。

此种状况下，运用及维护网络的工程师(engineer)必须修复网络异常而使生产线尽早恢复。但是，由于错误日志的内容庞大，或者难以掌握一齐点亮警告灯的生产线上的多个从机装置中的、成为通信异常起点的从机装置实际上配置在何处，因此对于网络的物理问题，难以立即确定真正的原因部位。

本发明的课题在于提供一种支持从异常恢复的网络管理装置。

[解决问题的技术手段]

本发明的管理装置对网络进行管理，所述网络包含主机装置及连接于所述主机装置的从机装置，所述管理装置包括：网络结构图显示部，基于由用户所制作的设计上的所述网络的设计信息，来显示网络结构图；状态信息获取部，获取与所述从机装置的状态相关的状态信息；以及状态显示部，基于所述状态信息，在所述网络结构图上跟所述从机装置相关联地显示所述状态。

而且，优选的是，在所述管理装置中，所述状态信息是与发生中的异常相关的信息，所述状态显示部是基于与所述异常相关的信息，在所述网络结构图上，跟所述从机装置相关联地显示所述异常。

而且，优选的是，所述管理装置包括：信息显示部，根据针对与所述异常相关联地显示的所述从机装置的规定操作，显示与在所述从机装置中正在发生的异常相关的信息。

而且，理想的是，所述管理装置包括：实际结构信息获取部，从所述主机装置获取实际的所述网络的实际结构信息；以及断线检测部，基于所述实际结构信息与所述设计信息的比较，来检测与所述网络的断线相关的信息，获取与所述断线相关的信息来作为所述状态信息。

而且，理想的是，在所述管理装置中，所述网络结构图显示部基于与所述断线相关的信息，在所述网络结构图上可辨别地显示所述断线的位置。

理想的是，本发明的管理方法对网络进行管理，所述网络包含主机装置及连接于所述主机装置的从机装置，所述管理方法包括：网络结构图显示步骤，基于由用户所制作的设计上的所述网络的设计信息，来显示网络结构图；状态信息获取步骤，获取与所述从机装置的状态相关的状态信息；以及状态显示步骤，基于所述状态信息，在所述网络结构图上跟所述从机装置相关联地显示所述状态。

而且，下述管理程序及记录介质也属于本发明的技术范围，所述管理程序用于使计算机作为所述管理装置发挥功能，其中，所述管理程序用于使计算机作为所述网络结构图显示部、所述状态信息获取部及所述状态显示部发挥功能，所述记录介质记录有所述管理程序且计算机可读取。

[发明的效果]

根据本发明，可提供一种支持从异常恢复的网络管理装置。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的工业用网络系统的概略结构的框图。

图2是表示本发明的一实施方式的管理装置的概略结构的框图。

图3是网络结构图的一例。

图4是表示在网络结构图中，对与在某节点处正在发生的异常相关的详细信息进行提示框(tooltip)显示的状态的图。

图5是表示本发明的一实施方式的管理方法中的处理流程的流程图。

图6是表示本发明的一实施方式的管理方法中的处理流程的流程图。

图7是表示本发明的一实施方式的管理方法中的处理流程的流程图。

符号的说明

1：主机装置

2：从机装置

3：管理装置

4：电缆

31：通信部

32：问题排查控制部

321：状态信息获取部

33：网络管理部

331：网络结构图显示部

332：状态显示部

333：实际结构信息获取部

334：断线检测部

335：信息显示部

34：存储部

35：存储部

36：辅助存储部

100：工业用网络系统

d1：全事件日志

d2：节点状态信息

d3：网络结构信息

d4：实际结构信息

d5：网络断线信息

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。以下的实施方式中，对遵照以太网控制自动化技术(ethernetforcontrolautomationtechnology，ethercat(注册商标))规格的网络系统中的管理装置进行说明，但本发明的对象并不限于此。只要是具备一台以上的节点的网络系统，均可适用本发明。

(系统的整体结构)

图1是表示本发明的一实施方式的工业用网络系统100的概略结构的框图。工业用网络系统100包括：网络，包含主机装置1及连接于主机装置1的从机装置2；以及管理装置3，连接于主机装置1。主机装置1与从机装置2利用适合于ethercat通信的电缆4而连接，从机装置2彼此也利用适合于ethercat通信的电缆4而连接。主机装置1与管理装置3通过基于有线或无线的ethernet(注册商标)通信或通用串行总线(universalserialbus，usb)通信而连接。另外，例示的本实施方式中，对连接于主机装置1的节点全部为从机装置2的情况进行说明。

主机装置1是对从机装置2进行集中管理的装置，例如包含可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，plc)。主机装置1将用于进行序列控制的控制命令发送至从机装置2，由此来控制从机装置2，并且自从机装置2接受各种数据，由此来进行从机装置2的状态监控。

而且，主机装置1每当自身装置发生规定事态(事件)时，将使事态的发生时刻与确定事态的信息相关联的事件日志记录到内置的非易失性存储器中。本实施方式中的事态被分类为与通信问题等异常相关的系统事件、及因来自用户的操作而发生的访问事件(accessevent)。

从机装置2是进行生产设备的数据收集及控制的装置，进行与来自主机装置1的控制命令相应的生产设备的控制动作、或所接收的控制命令的改写及返回处理。作为从机装置2，包含从机终端(slaveterminal)、nx单元、cj单元、io-link设备、电源单元、马达单元、计数器(counter)单元、图像单元、通信单元、i/o单元等。从机装置2通过有线或无线适当连接于生产设备。作为生产设备，包含传感器、按钮、限位开关(limitswitch)等输入装置或灯(lamp)等输出装置。

从机装置2是与主机装置1同样地，每当自身装置发生规定事态时，将使事态的发生时刻与确定事态的信息相关联的事件日志记录到内置的非易失性存储器中。

另外，可连接于主机装置1的从机装置2的台数及拓扑结构(topology)并无特别限定。本实施方式中，一台主机装置1可连接最大512台从机装置2，根据从机装置2间的联动或配线的情况，可适用串列状、环(ring)状、树(tree)状或星(star)状等所有的拓扑结构。而且，作为节点，除了主机装置1及从机装置2以外，还可包含集线器(hub)装置。

(管理装置)

图2是表示本发明的一实施方式的管理装置3的概略结构的框图。管理装置3是对主机装置1及从机装置2的网络进行管理的计算机，例如可包含通用的个人计算机(personalcomputer)。作为硬件结构，管理装置3例如包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)(中央运算处理装置)、主存储装置(存储器(memory))、辅助存储装置(硬盘(harddisk)、固态硬盘(solidstatedrive，ssd)等)、显示装置及输入装置(键盘(keyboard)、鼠标(mouse)等)。

而且，作为功能块(block)，管理装置3包括通信部31、问题排查(troubleshoot)控制部32、网络管理部33、问题排查用的存储部34、网络管理用的存储部35及辅助存储部36。通信部31、问题排查控制部32及网络管理部33是通过将保存在辅助存储装置中的管理程序(省略图示)读出至主存储装置中，并由cpu予以执行而实现。管理程序既可记录在只读光盘(compactdisk-readonlymemory，cd-rom)等非暂时性的计算机可读取的记录介质中，也可通过使管理装置3读取所述记录介质而将管理程序安装(install)至管理装置3中。或者，也可经由国际互联网(internet)等通信网络而将管理程序的代码(code)下载(download)至管理装置3中。

存储部34及存储部35可设定在主存储装置中。而且，辅助存储部36可设定在辅助存储装置中。

通信部31是供管理装置3与主机装置1进行通信的通信单元。例如，通信部31具有根据主机装置1来切换通信协议的功能、定时收发事件日志等相关数据以便定时监控正在节点中发生的异常的功能、进行用于从各节点获取事件日志的收发处理的功能等。

问题排查控制部32具有对包含主机装置1及从机装置2的网络的各种问题的消除进行支持的功能。为了实现此功能，问题排查控制部32包括状态信息获取部321。

状态信息获取部321是从各从机装置2获取事件日志，提取各节点的状态信息的功能块。如上所述，在各从机装置2中，记录有将自身装置中发生的事态的发生时刻与确定事态的信息相关联的事件日志。通过用户启动控制程序并进行规定的操作(例如按下问题排查按钮)，从而状态信息获取部321能够从直接或间接连接于管理装置3的所有节点获取事件日志。所获取的事件日志作为全事件日志d1而保存于存储部34中。状态信息获取部321能够从所保存的全事件日志d1中，提取与各节点的状态相关的信息。所提取的信息作为节点状态信息d2而保存于存储部34中。

另外，本实施方式中，状态信息获取部321也可获取记录在从机装置2中的所有事件日志，但由于记录在从机终端、nx单元、cj单元及io-link设备中的事件日志并非与后述的通信异常相关的事件日志，因此也可设为不获取的结构。而且，状态信息获取部321也可获取存储在主机装置1的事件日志中的、发生源为“ethercat主机功能模块”者。

事件日志中包含项目、日期时间、重要度、发生源、发生源详细、事件名及事件代码(eventcode)。本实施方式中，在事件日志自身中，设定有表示异常有无的例如布尔(boolean)值的标记，根据标记的值，能够识别是否为发生中的异常。

日期时间是各节点中的事态的发生时刻。本实施方式中，发生时刻是以年月日及时分秒来表示，但发生时刻的显示形态并不限定于此。项目，重要度、发生源、发生源详细、事件名及事件代码是确定事态的信息。具体而言，项目是被分配给i/o项目映射(mapping)的i/o数据。重要度是表示各节点所探测出的事态的重要度的信息，重要度越高，则对系统的影响越大，相对于恢复的紧急度也越高。作为重要度信息的一例，按照由高到低的顺序，例如为全停止故障、部分停止故障及轻度故障等。发生源是表示探测到事态发生的节点的信息，是与节点的连接种类相应的例如ethercat或ethernet等的信息。发生源详细是确定发生了事态的节点的信息(节点地址等)。事件名是事态的种类。事件代码是根据事态的种类而预先由系统分配给节点事态的代码，以十六进制八位数表示。另外，确定事态的信息并不限定于这些。

网络管理部33具有支持用户对网络的状态管理的功能。为了实现此功能，网络管理部33包括网络结构图显示部331、状态显示部332、实际结构信息获取部333、断线检测部334及信息显示部335。

另外，本实施方式中，在管理装置3的辅助存储部36中，预先保存有由用户所制作的表示设计上的网络结构的网络结构信息d3以作为工程文件(projectfile)。

在网络结构信息d3中，记述有构成网络系统100的各从机装置2的简档(profile)信息、从机连接信息、地址信息等。所谓简档信息，是指用于识别从机装置2的机型的信息，例如包含从机装置的产品代码(productcode)、商家(vendor)id、修订(revision)编号等。所谓从机连接信息，是指用于理解从机装置的连接结构(拓扑结构(topology))的信息，例如包含确定从机装置的连接目标装置及端口的信息等。所谓地址信息，是指表示被分配给从机装置的节点地址的值的信息。

另外，在辅助存储部36中，除了此种网络结构信息以外，还可保存记录有从机装置的每个机型的固有信息的从机信息文件。在从机信息文件中，例如包含产品代码、商家id、修订编号，端口数、端口的种类等信息。

网络结构图显示部331是显示表示节点的连接关系的网络结构图的功能块。网络结构图显示部331参照保存在辅助存储部36中的网络结构信息d3，以图形方式显示图3中例示的网络结构图。在网络结构图中，网络中所含的节点是以图标(icon)来表示，它们呈树(tree)显示。而且，在各图标的附近，显示有节点地址及节点的机型名。另外，网络结构图的具体显示形态并不限定于此，只要用户能够直观地掌握网络结构即可。

例如图3所例示的网络结构图中，在节点地址e002～e006的各节点的附近，显示有表示节点状态的图标e1。在例示的形态中，在节点地址e004、e005的节点处，显示有表示正在正常动作的图标，在节点地址e002、e006、e003的节点处，显示有表示发生了某些异常的图标。进而，在节点地址e002的节点附近，显示有表示发生中的异常的图标e2，节点e002与节点e001之间的连接线e3是可识别为断线状态地予以显示。另外，图3所例示的形态中，图标e2是指部分停止故障的图标。

由此，用户通过所显示的图标e1的种类的不同，能够容易地掌握节点的状态。而且，用户能够容易地掌握在显示有图标e2的节点中正发生异常。而且，用户能够容易地掌握在连接线e3的位置处通信停止而为断线状态。通信停止位置是在网络的物理问题中，应恢复的优先级高的部位。通过在网络结构图中以图形方式来显示通信停止位置，原因部位的确定也变得容易。

另外，在网络结构图上显示节点状态的形态、显示发生中的异常的形态、及显示断线状态的形态并不限定于所述。例如，可适用对所述图标或连接线进行闪烁显示或强调显示的形态。

状态显示部332是将与各节点的状态相关的信息跟各节点相关联地显示于网络结构图上的功能块。与各节点的状态相关的信息为节点状态信息d2，在本实施方式中，此信息是由状态信息获取部321予以提取并保存于存储部34中。作为所显示的形态，例如在对应的节点的图标附近显示图标。图标的种类能够根据状态的内容或程度而变化。

实际结构信息获取部333是获取实机的网络结构的信息(实际结构信息)的功能块。本实施方式中，在实际构建的工业用网络系统100中，通过主机装置1进行网络扫描(scan)处理，从而收集各从机装置2的信息，生成实际结构信息。实际结构信息获取部333从主机装置1接收所述实际结构信息，并作为图2所示的实际结构信息d4而读出至存储部35中。

实际结构信息d4的格式(format)对应于网络结构信息d3的格式。不同之处在于：网络结构信息d3是由用户所制作的设计上的信息，与此相对，实际结构信息d4是在实际构建的工业用网络系统100中，基于主机装置1从各从机装置2实际收集的信息而生成。

网络扫描处理例如是通过以下的四个步骤而执行。在以下的与各步骤的处理相关的说明中，将ethercat规格的网络作为一例进行说明。

在第1步骤中，主机装置1对连接于主机装置1的从机装置2的台数(节点数)进行判别。为了判别节点数，主机装置1对网络发布广播命令(broadcastcommand，brd)。广播命令的响应数相当于连接于主机装置1的节点数。例如在ethercat规格中规定了：位于网络内的所有节点(所有的ethercat从机)响应广播命令。

在第2步骤中，主机装置1从网络上的各节点获取节点地址的信息、与在各节点中建立了连接的通信端口的信息。为了获取信息，主机装置1对各节点发布自动增量物理读取(autoincrementphysicalread，aprd)命令。

例如在ethercat规格中规定了：节点的通信端口最大为四个；节点在规定的寄存器(register)中保持各通信端口的状态；以及节点在规定的寄存器中保持节点地址。aprd命令是在ethercat规格中，用于寄存器的读出的命令。读出是通过根据位置地址(positionaddress)(表示从主机装置1数起的连接台数的地址)来确定节点而进行。

在第3步骤中，主机装置1根据在第2步骤中获取的通信端口的信息、与数据包巡回顺序的规则(rule)，来制作网络的拓扑结构。

例如在ethercat规格中规定了：节点的in通信端口为0号端口。而且规定了：数据包在通信端口巡回的顺序为0号端口、3号端口、1号端口及2号端口的顺序。

在第4步骤中，主机装置1从网络上的各节点获取用于确定节点的机型的信息。为了获取信息，主机装置1对各节点发布所述aprd命令。

例如在ethercat规格中规定了：节点在寄存器上保持商家id、产品代码、修订代码，以作为确定机型的信息。

通过以上的四个步骤，进行网络扫描处理，生成网络的实际结构信息d4。

断线检测部334是通过比较设计上的网络结构信息d3与实机的实际结构信息d4，来检测网络的断线位置的功能块。检测结果作为图2所示的网络断线信息d5而保存在存储部35中。

另外，从机装置2有时会因例如维护等理由，而从网络暂时拆卸(脱离)。从机装置2在从维护恢复时，能够重新加入网络。本实施方式中，此种暂时性的脱离造成的断线能够不判断为断线而进行处理。脱离的从机装置2的信息能够作为仍连接于网络者，而保留在实际结构信息d4中。

信息显示部335是根据针对在网络结构图上可辨别地显示的节点的规定操作，来显示与在所述节点中发生的事态相关的信息的功能块。例如图4所例示，当鼠标悬停(mouseover)于显示有表示发生中的异常的图标e2的节点地址e002的节点的图标时，信息显示部335从全事件日志d1中获取与经鼠标悬停的图标对应的节点的事件日志，并如符号e4所示，对与在所述节点中正在发生的异常相关的详细信息(事件代码、事件名的一览)进行提示框显示。由此，用户能够通过简单的操作来掌握在各节点中正在发生何种异常。因此，在节点中正在发生的异常的分析作业变得更为容易。另外，图4所例示的形态中，图标e2是指轻度故障的图标。

另外，针对节点的规定操作只要是选择所期望的节点的操作，则并无特别限定，例如也可为针对节点的点击或轻击(tap)等。

(管理方法)

图5～图7是表示对包含主机装置1及从机装置2的网络进行管理的管理方法中的处理流程的流程图。所述图中，表示了管理装置3及主机装置1中的处理流程。

首先，当用户在管理装置3中启动管理程序而打开工程文件时(s1)，网络管理部33启动，网络结构图显示部331将保存在辅助存储部36中的网络结构信息d3读出至存储部35中(s2)。继而，当用户在管理程序的画面上按下在线按钮(onlinebutton)(省略图示)时，通信部31开始与主机装置1的通信(s3)。

继而，在管理装置3中，当用户在管理程序的画面上按下问题排查按钮(省略图示)时，问题排查控制部32启动(s4)。随后，网络结构图显示部331基于网络结构信息d3来显示网络结构图(s5)。

随后，状态信息获取部321指示主机装置1及各从机装置2收集状态信息(s6)。与此相应地，主机装置1及各从机装置2将记录于自身装置的事件日志发送至管理装置3(s31)。由此，状态信息获取部321获取与各节点(各从机装置2)及主机装置1相关的全事件日志d1并保存至存储部34中。进而，状态信息获取部321从所获取的全事件日志d1中提取与各节点的状态相关的信息，并作为节点状态信息d2而保存于存储部34中(s7)。

随后，状态显示部332基于节点状态信息d2，将与各节点的状态相关的信息跟各节点相关联地显示于网络结构图上(s8)。

在图3所例示的网络结构图中，显示有表示节点状态的图标e1。而且，在网络结构图中，显示有表示发生中的异常的图标e2。用户能够根据所显示的图标e1的种类的不同，来容易地掌握节点的状态。

另一方面，在主机装置1中，进行网络扫描处理(s32)，由此，能够收集各从机装置2的信息，并将实际结构信息保存于自身装置中(s33)。另外，s32及s33的处理在任意时机均能够进行。

继而，实际结构信息获取部333指示主机装置1发送实际结构信息(s9)。与此相应地，主机装置1将保存于自身装置的实际结构信息发送至管理装置3(s34)。由此，实际结构信息获取部333获取实际结构信息d4并保存于存储部35中(s10)。

随后，断线检测部334对网络结构信息d3与实际结构信息d4进行比较，由此来提取与网络的断线相关的信息d5，并作为网络断线信息d5而保存至存储部35中(s11)。基于网络断线信息d5，网络结构图显示部331将断线的位置可辨别地显示于网络结构图上(s12)。

在图3所例示的网络结构图中，可辨别地显示了连接线e3为断线状态。由此，用户能够容易地掌握在连接线e3的位置处通信停止而为断线状态。

进而，当鼠标悬停于相关联地显示有状态信息的节点的图标时(s13及s14中为是(yes))，信息显示部335获取与经鼠标悬停的图标对应的节点的事件日志，并对与在所述节点中正在发生的异常相关的详细信息进行提示框显示(s15)。

由此，用户能够通过简单的操作来掌握在各节点处正在发生何种异常。因此，在节点中正在发生的异常的分析作业变得更为容易。

(附注事项)

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于所述实施方式，可在不脱离其主旨的范围内进行各种变更，例如，将所述实施方式中揭示的技术手段适当组合所得的形态也属于本发明的技术范围。

所述实施方式中，基于存储在管理装置3的辅助存储部36中的网络结构信息d3而显示有网络结构图，但本发明并不限定于此。例如，也可获取保存在主机装置1中的网络结构信息，并基于所获取的网络结构信息来显示网络结构图。

所述实施方式中，信息显示部335通过鼠标悬停进行提示框显示的对象是表示轻度故障的图标e2，但进行提示框显示的对象图标并不限定于此。进行提示框显示的图标e2的种类并不限定于表示轻度故障者，也可在鼠标悬停于表示重要度更高的全停止故障或部分停止故障的图标时进行提示框显示。