通信系统、被控制设备以及通信系统的控制方法与流程

本发明涉及通信系统、被控制设备以及通信系统的控制方法。

背景技术：

出于通信的冗余性以及即时性的观点，在配备于工厂等中的设备的控制通信的网络中使用了ethercat(注册商标)(ethernetforcontrolautomationtechnology，用于控制自动化技术的以太网)等环型方式的通信标准。

在连接于ethercat的网络的装置中具有控制装置(一般来说也称作主控件)与被控制设备(一般来说也称作从控件)。ethercat的网络作为其一方式具有环型的拓扑。控制装置送出来的帧在被与控制装置邻接的被控制设备接收到之后，被从该被控制设备送出，并被与该被控制设备邻接的另一被控制设备接收。其帧随后逐个向邻接的被控制设备送出，最终由控制装置接收，从而在网络中循环。

专利文献1公开了一种涉及ethercat的网络中的故障产生时的路径切换的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4904399号公报

技术实现要素：

发明将要解决的课题

在专利文献1所公开的技术中，在具有环型的网络拓扑(也简称作拓扑)的网络的一个位置处产生了故障时，能够变更拓扑而继续进行通信。

然而，却存在如下问题：在网络的两个位置以上处产生了故障的情况下，或者在控制装置产生了故障的情况下等，不能维持通信。

本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于提供进一步提高了耐故障性的通信系统等，该通信系统构成环型方式的网络。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的通信系统具备：多个被控制设备，所述多个被控制设备分别具有第一接口和第二接口，该第一接口具有第一输入用端口以及第一输出用端口，且遵循ethercat标准，该第二接口具有第二输入用端口以及第二输出用端口，且遵循ethercat标准，所述ethercat是指用于控制自动化技术的以太网；第一网络，与所述多个被控制设备各自的所述第一接口连接；第二网络，与所述多个被控制设备各自的所述第二接口连接；主动控制装置，连接于所述第一网络，能够将用于控制所述多个被控制设备的第一控制数据向所述第一网络送出；备用控制装置，连接于所述第二网络，能够将用于控制所述多个被控制设备的第二控制数据向所述第二网络送出；以及主控制装置，进行使所述主动控制装置送出所述第一控制数据的第一控制，所述主控制装置还在送出的所述第一控制数据未到达所述多个被控制设备中的至少某一个的情况下，进行使所述备用控制装置送出所述第二控制数据的第二控制。

通过这样，通信系统在第一网络具有折返型的拓扑的情况下，即使在产生了主动控制装置的故障、或者第一网络上的一个位置的故障的情况下，也能够维持控制装置与多个被控制设备之间的通信。另外，通信系统在第一网络具有环型的拓扑的情况下，即使在产生了主动控制装置的故障、或者第一网络上的两个位置以上的故障的情况下，也能够维持控制装置与多个被控制设备之间的通信。这里，在简称为控制装置的情况下，意思是主动控制装置与备用控制装置中的至少一方。如此，通信系统能够构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络。

另外，也可以是，所述主动控制装置在所述第一控制中，从所述第一控制数据所含的信息中取得所述多个被控制设备中的、所述第一控制数据所到达的被控制设备的个数，且在判定为所取得的所述个数比所述多个被控制设备的个数小的情况下进行所述第二控制，所述第一控制数据为从所述第一网络接收到的数据。

通过这样，通信系统能够基于由被控制设备记录于在第一网络中循环的控制数据内的、表示该控制数据所到达的被控制设备的个数的信息，容易地判定第一控制数据是否到达了所有的被控制设备。由此，通信系统能够更容易地构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络。

另外，也可以是，所述主控制装置还判定是否在规定期间内接收到来自所述主动控制装置的通信包，且在判定为未在所述规定期间内接收所述通信包的情况下，进行所述第二控制。

通过这样，通信系统能够基于是否接收从主动控制装置接收的通信包而容易地判定主动控制装置是否正在正常地工作着。由此，通信系统能够更容易地构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络。

另外，也可以是，所述主控制装置在基于未在所述规定期间内从所述主动控制装置接收所述通信包而进行了所述第二控制之后，在新的规定期间内从所述主动控制装置接收到新的通信包时，进一步进行所述第一控制。

通过这样，通信系统在从通过主动控制装置与被控制设备进行通信的状态切换为通过备用控制装置与被控制装置进行通信的状态之后，能够基于是否接收来自主动控制装置的通信包而自动地返回到通过主动控制装置与被控制设备进行通信的状态。由此，通信系统能够使故障恢复了时的运用更为容易。

另外，也可以是，所述第一网络具有与所述主动控制装置和所述多个被控制设备各自的所述第一接口连接的环型的拓扑。

通过这样，通信系统通过具有环型的拓扑的第一网络，即使在产生了主动控制装置的故障、或者第一网络上的两个位置以上的故障的情况下，也能够维持控制装置与多个被控制设备之间的通信。

另外，也可以是，所述通信系统还具备：多个第二被控制设备，为与作为所述多个被控制设备的多个第一被控制设备不同的被控制设备，所述多个第二被控制设备分别具有第一接口和第二接口，该第一接口具有第一输入用端口以及第一输出用端口，且遵循ethercat标准，该第二接口具有第二输入用端口以及第二输出用端口，且遵循ethercat标准；第三网络，与所述多个第二被控制设备各自的所述第一接口连接；第四网络，与所述多个第二被控制设备各自的所述第二接口连接；以及第二主动控制装置，为与作为所述主动控制装置的第一主动控制装置不同的主动控制装置，所述第二主动控制装置被连接于所述第三网络，将用于控制所述多个第二被控制设备的第三控制数据向所述第三网络送出；所述备用控制装置还被连接于所述第四网络，将用于控制所述多个第二被控制设备的第四控制数据向所述第四网络送出，所述主控制装置还进行使所述第二主动控制装置送出所述第三控制数据的第三控制，在所述第三控制数据未到达所述多个第二被控制设备中的至少某一个的情况下，进行使所述备用控制装置送出所述第四控制数据的第四控制。

通过这样，通信系统通过单独网络分别进行从控制装置向多个第一被控制设备的通信和从控制装置向多个第二被控制设备的通信。由此，能够与比通过单一的网络与上述的被控制设备进行通信的情况多的被控制设备进行通信，另外，能够减少控制装置的处理负载。另外，多个第一被控制设备所使用的备用控制装置也可使用于多个第二被控制设备的控制。即，备用控制装置兼用于与多个第一被控制设备的通信以及与多个第二被控制设备的通信。由此，减少备用装置的个数，起到削减成本的效果。

另外，本发明的一方式的被控制设备具备：第一接口，具有第一输入用端口以及第一输出用端口，遵循ethercat标准，该ethercat是指用于控制自动化技术的以太网；以及第二接口，具有第二输入用端口以及第二输出用端口，遵循ethercat标准，所述第一接口经由第一网络连接于主动控制装置，该主动控制装置能够将用于控制所述被控制设备的第一控制数据向所述第一网络送出，所述第二接口经由第二网络连接于备用控制装置，该备用控制装置能够将用于控制所述被控制设备的第二控制数据向所述第二网络送出，所述被控制设备在接收到由所述主动控制装置送出的所述第一控制数据的情况下，按照基于接收到的所述第一控制数据的控制而动作，在接收到由所述备用控制装置送出的所述第二控制数据的情况下，按照基于接收到的所述第二控制数据的控制而动作。

由此，起到与上述通信系统相同的效果。

另外，在本发明的一方式的通信系统的控制方法中，所述通信系统具备：多个被控制设备，所述多个被控制设备分别具有第一接口和第二接口，该第一接口具有第一输入用端口以及第一输出用端口，且遵循ethercat标准，该ethercat是指用于控制自动化技术的以太网，该第二接口具有第二输入用端口以及第二输出用端口，且遵循ethercat标准；第一网络，与所述多个被控制设备各自的所述第一接口连接；第二网络，与所述多个被控制设备各自的所述第二接口连接；主动控制装置，连接于所述第一网络，能够将用于控制所述多个被控制设备的第一控制数据向所述第一网络送出；备用控制装置，连接于所述第二网络，能够将用于控制所述多个被控制设备的第二控制数据向所述第二网络送出；以及主控制装置，所述控制方法包含如下步骤：所述主控制装置进行使所述主动控制装置送出所述第一控制数据的第一控制；以及所述主控制装置在送出的所述第一控制数据未到达所述多个被控制设备中的至少某一个的情况下，进行使所述备用控制装置送出所述第二控制数据的第二控制。

由此，起到与上述通信系统相同的效果。

另外，本发明不仅能够作为装置而实现，还能够作为以构成其装置的处理机构为步骤的方法而实现、作为使计算机执行这些步骤的程序而实现、作为记录有该程序的计算机可读取的cd－rom等记录介质而实现、作为表示该程序的信息、数据或者信号而实现。而且，也可以将这些程序、信息、数据以及信号经由因特网等通信网络而分发。

发明效果

根据本发明，通信系统能够构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的通信系统的功能构成的框图。

图2是表示实施方式1所涉及的检测部所持有的日志的说明图。

图3是表示实施方式1所涉及的控制部所保持的id对应表的说明图。

图4是表示实施方式1所涉及的通信系统的控制方法的第一流程图。

图5是表示实施方式1所涉及的通信系统的控制方法的第二流程图。

图6是表示实施方式1所涉及的具有折返型的拓扑的通信系统的、无故障的情况下的通信路径的说明图。

图7是表示在实施方式1所涉及的具有折返型的拓扑的通信系统中产生了故障的情况下的通信路径的说明图。

图8是表示实施方式1所涉及的具有环型的拓扑的通信系统的、无故障的情况下的通信路径的说明图。

图9是表示实施方式1所涉及的具有环型的拓扑的通信系统的、产生了故障的情况下的通信路径的第一说明图。

图10是表示实施方式1所涉及的具有环型的拓扑的通信系统的、产生了故障的情况下的通信路径的第二说明图。

图11是表示实施方式1所涉及的具有环型的拓扑的通信系统的、产生了故障的情况下的通信路径的第三的说明图。

图12是表示实施方式2所涉及的的具有折返型的拓扑的通信系统的、无故障的情况下的通信路径的说明图。

图13是表示实施方式2所涉及的的具有环型的拓扑的通信系统的、无故障的情况下的通信路径的说明图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边具体地说明本发明的实施方式。

以下说明的实施方式均表示本发明的优选的一具体例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一个例子，并非旨在限定本发明。另外，关于以下的实施方式中的构成要素中的未记载于表示本发明的最上位概念的独立权利要求的构成要素，作为构成更优选的方式的任意构成要素来进行说明。

另外，存在对相同的构成要素标注相同的附图标记并省略说明的情况。

(实施方式1)

在本实施方式中，对构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络的通信系统等进行说明。

首先，对本实施方式所涉及的通信系统的构成进行说明。

图1是表示本实施方式所涉及的通信系统1的功能构成的框图。

如图1所示，通信系统1具备主控制装置10、控制装置20a以及20b、网络n、n1以及n2、被控制设备30a、30b以及30c。

通信系统1是用于控制被控制设备30a～30c的通信系统。通信系统1例如在配备于工厂等的设备的控制通信的网络中，被使用于在主控制装置与被控制设备之间进行的i/o控制(例如对传感器、马达等的控制)用的通信中。

主控制装置10是管理包含被控制设备30a～30c在内的设备整体的计算机，控制被控制设备30a～30c。具体而言，主控制装置10进行使控制装置20a送出控制数据的控制，而且在送出去的控制数据未到达被控制设备30a～30c中的至少某一个的情况下，进行使控制装置20b送出控制数据的控制。另外，也将控制装置20a送出的控制数据称作第一控制数据，并也将使控制装置20a送出控制数据控制称作第一控制。另外，也将控制装置20b送出的控制数据称作第二控制数据，也将使控制装置20b送出控制数据的控制称作第二控制。

控制装置20a是根据从主控制装置10接收到的控制命令控制被控制设备30a～30c的计算机。控制装置20a通过网络n1与被控制设备30a～30c的每一个连接着。控制装置20a根据从主控制装置10接收到的控制命令中所含的i/o控制的信息来决定使被控制设备30a～30c进行的具体性动作。而且，向网络n1送出包含用于使被控制设备30a～30c分别进行所决定出的动作的控制数据的通信包(也简称为包)。控制装置20a可通过pc(个人计算机)等硬件实现。另外，也将控制装置20a称作主动控制装置。

控制装置20b是具有与控制装置20a相同的功能的控制装置。控制装置20b被连接于网络n2。控制装置20b通过网络n2与被控制设备30a～30c的每一个连接，与控制装置20a相同，向网络n2送出所生成的控制数据。另外，也将控制装置20b称作备用控制装置。

网络n1是与控制装置20a的物理端口26(也简称作端口)以及被控制设备30a～30c的每一个连接的网络。网络n1是控制装置20a以及被控制设备30a～30c分别被菊花链连接(所谓的串珠连接)而形成的网络，其具体例是遵循ethercat的通信标准的网络。具体而言，控制装置20a的端口26与被控制设备30a的端口32利用通信链路l1(也简称为链路)连接，被控制设备30a的端口33与被控制设备30b的端口32利用链路l2连接，被控制设备30b的端口33与被控制设备30c的端口32利用链路l3连接。

另外，网络n1能够选择性地采取以控制装置20a为一端的折返型的拓扑(单行的拓扑)、以控制装置20a为环型的一部分的环型的拓扑(环状的拓扑)。图1所示的网络n1具有折返型的拓扑。

网络n2是与控制装置20b的端口26以及被控制设备30a～30c的每一个连接的网络，具有与网络n1相同的功能。

被控制设备30a例如是实施i/o控制(例如对于传感器、马达等的控制)处理的设备，按照基于主控制装置10的控制进行动作。

被控制设备30a具有两个通信if(接口)31以及34，通信if31连接于网络n1，通信if34连接于网络n2。被控制设备30a在接收到利用通信if31接收到的包的情况下，按照接收到的该包所含的控制数据进行动作，在接收到利用通信if34接收到的包的情况下，按照接收到的该包所含的控制数据进行动作。

被控制设备30b以及30c是具有与被控制设备30a相同的功能的被控制设备。被控制设备30b以及30c分别与被控制设备30a相独立地接收控制数据并独立动作。另外，虽然对通信系统1所具备的被控制设备为被控制设备30a、30b以及30c这三个的情况进行说明，但是并不局限于此，也可以是几十个或者几百个。

控制装置20a向网络n1送出去的包通过网络n1而被被控制设备30a所接收。然后，被控制设备30a取得接收到的包所含的定址到自装置的控制数据，按照所取得的控制数据进行动作。另外，被控制设备30a在持有应向控制装置20a发送的数据的情况下，将该数据包含在包内而向网络n1送出。送出的包由被控制设备30b接收，被同样进行处理而向网络n1送出。如此，控制装置20a送出去的包在网络n1中循环而返回控制装置20a。

控制装置20b以及网络n2作为在控制装置20a或者网络n1产生了故障的情况下、控制被控制设备30a～30c的备用系统(或者预备系统)的控制装置以及网络而发挥功能。与此相对，控制装置20a以及网络n1作为在通常的情况下控制被控制设备30a～30c的主动系统(或者应用系统)的控制装置以及网络而发挥功能。

接下来，对主控制装置10、控制装置20a以及20b、被控制设备各自的详细构成进行说明。

如图1所示，主控制装置10具备通信if11、生成部12、以及hb检测部13。

通信if11是可通信地连接于网络n的通信接口装置。通信if11通过网络n与控制装置20a以及20b各自的通信if21连接。通信if11的通信标准例如是遵循ieee802.3标准的有线lan(localareanetwork)、或者遵循ieee802.11a、b、g、n等标准的无线lan，但并不限定于这些。

生成部12是生成用于控制被控制设备30a～30c的每一个的控制命令的处理部。控制命令例如是表示i/o控制的信息，更具体而言，是表示使哪个设备进行何种动作的信息。生成部12通过处理器使用内存等来执行程序而实现。

生成部12将生成的控制命令经由通信if11向网络n送出。生成部12基于从hb检测部13接收的检测信息决定送出的控制命令的目的地。具体而言，生成部12参照hb检测部13所持有的心跳信号的日志14，判定是否在到当前时刻为止的规定时间(例如5秒钟左右)内接收了来自控制装置20a以及20b的每一个的心跳信号。然后，生成部12在基于在上述规定时间内接收到来自控制装置20a的心跳信号的情况判定为控制装置20a的动作是通常状态时，向控制装置20a发送控制命令，从而控制控制装置20a。另一方面，在基于未定期地接收到来自控制装置20a的心跳信号的情况判定为控制装置20a的动作是异常状态时，通过向控制装置20b发送控制命令，从而控制控制装置20b。另外，也可以是，在基于未定期地接收到来自控制装置20a的心跳信号的情况控制控制装置20b之后，接收到来自控制装置20a的心跳信号的情况下，自动地控制控制装置20a。这是为了使故障恢复了时的应用更容易。另一方面，也可以禁止如上述那样自动地控制控制装置20a。这是因为，若在故障的原因不明确的状况下就自动地使控制复原，则可能成为产生新故障的重要诱因。

另外，生成部12在从控制装置20a接收到切换信号的情况下，也将送出的控制命令的目的地从控制装置20a变更为控制装置20b。另外，切换信号是从控制装置20a朝向主控制装置10将控制命令的目的地从控制装置20a变更为控制装置20b的旨意的信号。

另外，生成部12管理可唯一地识别被控制设备30a～30c的每一个的标识符即共用id，使作为控制对象的被控制设备的共用id包含在控制命令中。

hb检测部13是检测来自控制装置20a以及20b的心跳信号的处理部。hb检测部13通过处理器使用内存等执行程序来实现。

hb检测部13监视通信if11是否从网络n接收控制装置20a以及20b定期地发送的心跳信号。然后，由于通信if11从网络n接收到心跳信号而检测心跳信号。hb检测部13一旦检测出心跳信号，就将表示检测出该心跳信号的时刻的信息和表示该心跳信号的发送源的信息储存于日志14。日志14通过内存(英文：memory)或者存储器(英文：storage)等存储装置来实现。

另外，hb检测部13也可以取代检测心跳信号而检测控制装置20a以及20b发送的某些包。如此，有不使用心跳信号这一专用的信号就能够得知控制装置20a以及20b的状态的优点。

接下来，对控制装置20a进行说明。

如图1所示，控制装置20a具备通信if21以及22、控制部23、设备检测部24、和hb生成部25。

通信if21是可通信地连接于网络n的通信接口装置。通信if21通过网络n与主控制装置10的通信if11连接。通信if21的通信标准例如是遵循ieee802.3标准的有线lan(localareanetwork)、或者遵循ieee802.11a、b、g、n等标准的无线lan，但并不限定于这些。

通信if22是可通信地连接于网络n1的通信接口装置。通信if22具备连接于网络n1的两个端口26以及27。通信if22在端口26以及27这两方为链路接通状态时使端口26以及27中的一方作为输入用端口发挥功能，使另一方作为输出用端口发挥功能。另外，在仅端口26以及27的一方为链路接通状态的情况下，使该一方的端口作为输入用端口以及输出用端口发挥功能。

控制部23是按照从主控制装置10接收到的控制命令控制被控制设备30a～30c的动作的处理部。控制部23通过处理器使用内存等执行程序而实现。

控制部23具体而言按照从主控制装置10接收到的控制计划决定使被控制设备30a～30c进行的具体性动作。然后，生成用于进行该动作的控制数据，将生成后的控制数据经由通信if22向网络n1送出。控制数据中包含由控制数据控制的被控制设备的id(也称作主动系统id)。之后就id会详细地进行说明。

设备检测部24是检测被控制设备30a～30c的个数的处理部。设备检测部24通过处理器使用内存等执行程序而实现。

设备检测部24在利用通信if22接收到在网络中循环过来的控制数据的情况下，基于所接收到的控制数据中所含的计数器检测该控制数据所到达过的被控制设备的个数。上述计数器例如能够使用ethercat的帧格式中的工作计数器，但并不限定于此，能够使用接收到的控制数据中所含的信息计算该控制数据所到达过的被控制设备的个数。然后，设备检测部24在控制数据所到达过的被控制设备的个数比被控制设备的总数少时，将切换信号向主控制装置10发送。这是因为，由于不能进行控制装置20a与被控制设备30a～30c的每一个之间的通信，因此使控制装置20b进行通信。另外，设为设备检测部24掌握着连接于网络n1的被控制设备30a～30c的总数、或者应连接的被控制设备30a～30c的总数。

hb生成部25是定期地生成心跳信号并将生成后的心跳信号经由通信if21向主控制装置10发送的处理部。心跳信号是表示控制装置20a正在正常地动作的信号，隔着规定时间间隔(例如5秒)生成并被发送到主控制装置10。心跳信号中包含唯一地确定控制装置20a的标识符，除此之外也可以包含任意的信息。另外，在从控制装置20a向主控制装置10定期地发送其他包的情况下，也可以由该包兼作心跳信号的作用。hb生成部25通过处理器使用内存等执行程序而实现。

另外，控制装置20b具有与控制装置20a相同的功能。控制装置20b的通信if22的连接目的地为网络n2。另外，在控制装置20b送出的控制数据中附带有与主动系统id不同的备用系统id。

接下来，对被控制设备30a进行说明。

如图1所示，被控制设备30a具备通信if31以及34和功能部37。

通信if31是能够通信地连接于网络n1的通信接口装置。通信if31具备连接于网络n1的两个端口32以及33。通信if31被分配了主动系统id。使端口32以及33作为输入用端口或者输出用端口发挥功能的方式与控制装置20a的通信if22相同。通信if31相当于第一接口。

通信if34是能够通信地连接于网络n2的通信接口装置。通信if34具备连接于网络n2的两个端口35以及36。通信if34被分配了备用系统id。使端口35以及36作为输入用端口或者输出用端口发挥功能的方式与控制装置20a的通信if22相同。通信if34相当于第二接口。

功能部37是发挥被控制设备30a的主要功能的处理部。功能部37在经由网络n1接收到由控制装置20a送出来的、包含自装置的id的控制数据的情况下，按照经由网络n1接收到的控制数据而动作，另外，在经由网络n2接收到由控制装置20b送出来的控制数据的情况下，按照经由网络n2接收到的控制数据而动作。功能部37具有使被控制设备30a进行i/o控制的功能等。功能部37通过处理器使用内存等执行程序而实现。

图2是表示本实施方式的hb检测部13持有的日志14的说明图。

如图2所示，日志14由一个以上的条目构成。一个条目与hb检测部13检测出的一个心跳信号相对应。各条目包含表示该心跳信号的接收时刻的信息和表示该心跳信号的发送源的信息。

例如在日志14中的期间t1所含的日志中，记录有从控制装置20a以及20b的每一个每隔5秒地检测出心跳信号的情况。由此，在期间t1，由生成部12判定控制装置20a以及20b的动作都为通常状态。

另外，在日志14中的期间t2所含的日志中，记录有从控制装置20b每隔5秒地检测出心跳信号的情况，未记录有检测出来自控制装置20a的心跳信号的情况。由此，在期间t2，由生成部12判定控制装置20a的动作为异常状态，控制装置20b的动作为通常状态。

图3是表示本实施方式的控制部23所保持着的id对应表的说明图。

如图3所示，id对应表将共用id和主动系统id以及备用系统id的每一个建立了对应。

例如共用id的00001与主动系统id的001建立了对应，另外，与备用系统id的257建立了对应。

控制装置20a的控制部23在经由通信if21从主控制装置10接收到控制命令的情况下，将接收到的控制命令所含的共用id转换为与该共用id建立了对应的主动系统id而生成控制数据。

另外，控制装置20b的控制部23在经由通信if21从主控制装置10接收到控制命令的情况下，将接收到的控制命令所含的共用id转换为与该共用id建立了对应的备用系统id而生成控制数据。

另外，控制装置20a的控制部23至少保持有id对应表中的共用id与主动系统id的列即可。另外，控制装置20b的控制部23至少保持有id对应表中的共用id与备用系统的列即可。

对如以上那样构成的通信系统1的动作进行说明。

图4是表示本实施方式的通信系统1中的主控制装置10的控制方法的第一流程图。

在步骤s101中，主控制装置10进行使控制装置20a送出控制数据的控制(换句话说是第一控制)。主控制装置10判定送出去的控制数据是否到达被控制设备30a～30c的每一个。在判定为送出去的控制数据到达被控制设备30a～30c的每一个的情况下(步骤s101中的“是”)再次执行步骤s101，在并非如此的情况下，换句话说是未到达被控制设备30a～30c中的至少某一个的情况下，进入步骤s102。

在步骤s102中，主控制装置10进行使控制装置20b送出控制数据的控制(换句话说是第二控制)。

之后，更具体地说明通信系统1的动作。

图5是表示本实施方式的通信系统1中的主控制装置10的控制方法的第二流程图。图5所示的流程图示出主控制装置10基于控制数据是否到达被控制设备、而从向控制装置20a发送了控制命令的状态(从下述步骤s201对应至步骤s205)变化为向控制装置20b发送控制命令的状态(从下述步骤s207对应至步骤s209)时的处理。

在步骤s201中，主控制装置10的生成部12参照日志14判定控制装置20a是否为通常状态。在判定为控制装置20a是通常状态的情况下(步骤s201中的“是”)，进入步骤s202，在并非如此的情况下(步骤s201中的“否”)，进入步骤s221。

在步骤s202中，主控制装置10的生成部12生成用于控制被控制设备30a～30c的控制命令，并将生成后的控制命令向控制装置20a发送。

在步骤s203中，控制装置20a接收在步骤s202中由主控制装置10发送出的控制命令。然后，控制装置20a的控制部23按照接收到的控制命令生成控制数据，将生成后的控制数据向网络n1送出。送出去的控制数据由被控制设备30a～30c依次传送，从而在网络n1中循环。

在步骤s204中，控制装置20a接收在网络n1中循环过来的控制数据。

在步骤s205中，控制装置20a的设备检测部24从在步骤s204中接收到的控制数据取得表示该控制数据所到达的被控制设备的个数的信息。然后，设备检测部24判定所取得的、控制数据所到达的被控制设备的个数是否与被控制设备30a～30c的总数一致。在判定为控制数据所到达的被控制设备的个数与被控制设备的总数一致的情况下(步骤s205中的“是”)，进入步骤s201。另一方面，判定为在控制数据所到达的被控制设备的个数与被控制设备的总数不同、更具体而言是比被控制设备的总数少的情况下(步骤s205中的“否”)，进入步骤s206。

在步骤s206中，控制装置20a的设备检测部24向主控制装置10发送切换信号。

在步骤s207中，主控制装置10将新的控制命令的目的地设定于控制装置20b。这是基于接收到在步骤s206中发送来的切换信号(步骤s206)、或者判断为控制装置20a不是通常状态并且控制装置20b是通常状态(步骤s221中的“是”)而完成的。另外，主控制装置10的生成部12生成用于控制被控制设备30a～30c的新的控制命令，并将所生成的控制命令向控制装置20b发送。

在步骤s208中，控制装置20b接收在步骤s207中由主控制装置10发送来的控制命令。然后，控制装置20b的控制部23按照接收到的控制命令生成控制数据，并将所生成的控制数据向网络n2送出。送出去的控制数据由被控制设备30a～30c依次传送，从而在网络n2中循环。

在步骤s209中，控制装置20b接收在网络n2中循环过来的控制数据。一旦结束步骤s209，就结束图5所示的一系列的处理。

在步骤s221中，主控制装置10的生成部12基于日志14判定控制装置20b是否为通常状态。在控制装置20b为通常状态的情况下(步骤s221中的“是”)，进入步骤s207，在并非如此的情况下(步骤s221中的“否”)，进入步骤s222。

在步骤s222中，主控制装置10的生成部12进行规定的错误处理。在控制装置20a以及20b都不是通常状态时、即不能对被控制设备30a～30c进行控制的状态时，进行步骤s222中的处理。规定的错误处理例如包括由通信或者警报器等通报给应用者或者留下记录等。也可以不进行规定的错误处理。一旦结束步骤s222的处理，则结束图5所示的一系列的处理。

另外，在结束了步骤s209之后，主控制装置10可以重复执行向控制装置20b发送控制命令(步骤s207)，也可以在产生了规定的事件的情况下变化为向控制装置20a重复发送控制命令(步骤s202)。规定的事件例如可以是经过了规定的时间、由应用者如上述那样进行了发送那样的设定变更等。

另外，在将控制装置20a与被控制设备30a连结的链路l1上产生了故障的情况下，控制装置20a不能向网络n1送出控制数据(步骤s202)。在这种情况下，控制装置20a的端口26成为链路断开状态。因此，控制装置20a的设备检测部24也可以基于控制装置20a的端口26成为链路断开状态，视为控制数据所到达的被控制设备的个数为零而进行步骤s205的判定，从而判定为控制数据所到达的被控制设备的个数与被控制设备的个数不相等。

之后，具体地说明在通信系统1中产生故障时的控制命令以及控制数据的通信路径。具体而言，对(1)具有折返型的拓扑的情况、以及(2)具有环型的拓扑的情况进行说明。另外，在说明中，以带括号的形式示出图5所示的步骤。

(1)具有折返型的拓扑的情况

图6是表示本实施方式所涉及的具有折返型的拓扑的通信系统1的、无故障的情况下的通信路径的说明图。在图6中，网络n1具有折返型的拓扑。在图6中，利用实线以及虚线示出控制数据的流动，在控制数据在相同的路径中向相反方向流动的情况下，按照其方向区分使用实线以及虚线。在之后的图中也使用相同的标记。以下，关于图6的说明，一边参照图5所示的各步骤一边进行说明。

在图6所示的通信系统1中，主控制装置10由于接收来自控制装置20a的心跳信号，因此向控制装置20a发送控制命令(步骤s202、s203)。由于网络n1的链路未产生故障，因此若控制装置20a向网络n1发送控制数据，则发送出的控制数据通过网络n1经由被控制设备30a、30b以及30c，在被控制设备30c折返，经由被控制设备30b以及30a返回到控制装置20a。控制装置20a从网络n1接收到的控制数据内的计数器是作为被控制设备30a、30b以及30c的个数的3个，与作为被控制设备的总数的3相等(步骤s205中的“是”)。由此，主控制装置10再次向控制装置20a发送控制命令。

图7是表示在本实施方式所涉及的具有折返型的拓扑的通信系统1中产生了故障的情况下的通信路径的说明图。具体而言，对控制装置20a产生了故障的情况(情形1)、将控制装置20a与被控制设备30a连结的链路l1产生了故障的情况(情形2)、以及将被控制设备30a与被控制设备30b连结的链路l2产生了故障的情况(情形3)进行说明。

在情形1的情况下，主控制装置10不接收来自控制装置20a的心跳信号，另外，接收来自控制装置20b的心跳信号。因此，主控制装置10的生成部12判定为控制装置20a不是通常状态(步骤s201中的“否”)，另外，判定为控制装置20b是通常状态(步骤s221中的“是”)。由此，主控制装置10向控制装置20b发送控制命令，控制装置20b向网络n2送出以及接收控制数据(步骤s207～s209)。

在情形2以及情形3的情况下，主控制装置10接收来自控制装置20a的心跳信号。因此，主控制装置10的生成部12判定为控制装置20a是通常状态(步骤s201中的“是”)。由此，主控制装置10向控制装置20a发送控制命令，控制装置20a向网络n1送出控制数据(步骤s202、s203)。从网络n1接收到的控制数据所到达的被控制设备的个数在情形2中是零，在情形3中，是作为被控制设备30a的个数的1，无论在哪个情形中，都与作为被控制设备的总数的3不同(步骤s205中的“否”)。

由此，主控制装置10向控制装置20b发送控制命令，控制装置20b向网络n2送出以及接收控制数据(步骤s207～s209)。

(2)具有环型的拓扑的情况

图8是表示本实施方式的具有环型的拓扑的通信系统1的、无故障的情况下的通信路径的说明图。在图8中，网络n1是具有环型的拓扑的网络。图8所示的网络n1通过对图1或者图6等所示的网络n1进一步追加了将被控制设备30c的端口33与控制装置20a的端口27连接的链路l4而成。

在图8所示的通信系统1中，主控制装置10接收来自控制装置20a的心跳信号，因此向控制装置20a发送控制命令(步骤s202、s203)。由于网络n1的链路未产生故障，因此若控制装置20a向网络n1发送控制数据，则发送出的控制数据通过网络n1经由被控制设备30a、30b以及30c返回到控制装置20a。控制装置20a从网络n1接收到的控制数据内的计数器是作为被控制设备30a、30b以及30c的个数的3，与作为被控制设备的总数的3相等(步骤s205中的“是”)。由此，主控制装置10再次向控制装置20a发送控制命令。

图9是表示在本实施方式的具有环型的拓扑的通信系统1中产生了故障的情况下的通信路径的第一说明图。具体而言，对在将控制装置20a与被控制设备30a连结的链路l1中产生了故障的情况进行说明。

主控制装置10接收来自控制装置20a的心跳信号。因此，主控制装置10的生成部12判定为控制装置20a是通常状态(步骤s201中的“是”)。由此，主控制装置10向控制装置20a发送控制命令，控制装置20a通过通信if21向网络n1送出控制数据(步骤s202、s203)。这里，在连接有端口26的链路l1中产生了故障时，控制装置20a利用端口27向网络n1送出控制数据。从网络n1接收到的控制数据内的计数器是作为被控制设备30a、30b以及30c的个数的3，与作为被控制设备的总数的3相等(步骤s205中的“是”)。由此，主控制装置10再次向控制装置20a发送控制命令。

图10是表示本实施方式的具有环型的拓扑的通信系统1的、产生了故障的情况下的通信路径的第二说明图。具体而言，对在将被控制设备30a与被控制设备30b连结的链路l2中产生了故障的情况进行说明。

主控制装置10接收来自控制装置20a的心跳信号。因此，主控制装置10的生成部12判定为控制装置20a是通常状态(步骤s201中的“是”)。由此，主控制装置10向控制装置20a发送控制命令，控制装置20a利用端口26向网络n1送出控制数据(步骤s202、s203)。这里，在链路l2中产生了故障时，通过控制装置20a的通信if21的控制，端口26与端口27分别作为折返型的拓扑，被识别为链路l1、l2、l3、l4连成一体的网络。然后，设备检测部24对于从网络n1接收到的控制数据所到达的被控制设备的个数，从端口26检测出1，从端口27检测出2，将从网络n1接收到的控制数据所到达的被控制设备的个数总体判断为3，与主控制装置10向控制装置20a发送控制命令的被控制设备的总数即3一致(步骤s205中的是)。由此，主控制装置10再次向控制装置20a发送控制命令。

图11是表示在本实施方式的具有环型的拓扑的通信系统1中产生了故障的情况下的通信路径的说明图。具体而言，说明控制装置20a产生了故障的情况(情形1)、以及将被控制设备30a与被控制设备30b连结的链路l2和将被控制设备30b与被控制设备30c连结的链路l3产生了故障的情况(情形2)。

在情形1的情况下，主控制装置10不接收来自控制装置20a的心跳信号，另外，接收来自控制装置20b的心跳信号。在该情况下，进行与上述说明过的图7中的情形1的情况相同的处理。其结果，主控制装置10向控制装置20b发送控制命令，控制装置20b向网络n2送出以及接收控制数据(步骤s207～s209)。

在情形2的情况下，主控制装置10接收来自控制装置20a的心跳信号。因此，主控制装置10的生成部12判定为控制装置20a是通常状态(步骤s201中的“是”)。由此，主控制装置10向控制装置20a发送控制命令，控制装置20a向网络n1送出控制数据(步骤s202、s203)。网络n1与图9所示的情况相同，被识别为链路l1、l2、l3、l4连成一体的网络，从网络n1接收到的控制数据所到达的被控制设备(被控制设备30a以及30c)的个数为2，与作为被控制设备的总数的3不同(步骤s205中的“否”)。

由此，主控制装置10向控制装置20b发送控制命令，控制装置20b向网络n2送出以及接收控制数据(步骤s207～s209)。

如以上那样，本实施方式所示的通信系统1在第一网络具有折返型的拓扑的情况下，即使在产生了主动控制装置的故障、或者第一网络上的一个位置的故障的情况下，也能够维持控制装置与多个被控制设备的通信。另外，通信系统在第一网络具有环型的拓扑的情况下，即使在产生了主动控制装置的故障、或者第一网络上的两个位置以上的故障的情况下，也能够维持控制装置与多个被控制设备的通信。这里，在简称为控制装置的情况下，意思是主动控制装置与备用控制装置中的至少一方。如此，通信系统能够构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络。

另外，通信系统能够基于由被控制设备记录于在第一网络中循环的控制数据内的、表示该控制数据所到达过的被控制设备的个数的信息，容易地判定第一控制数据是否到达了所有的被控制设备。由此，通信系统能够更容易地构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络。

另外，通信系统能够基于是否接收从主动控制装置接收的通信包而容易地判定主动控制装置是否正在正常地动作。由此，通信系统能够更容易地构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络。

另外，通信系统在从通过主动控制装置与被控制设备进行通信的状态切换为通过备用控制装置与被控制装置进行通信的状态之后，能够基于是否接收来自主动控制装置的通信包而自动地返回到通过主动控制装置与被控制设备进行通信的状态。由此，通信系统能够使故障恢复时的应用变得更为容易。

另外，通信系统通过具有环型的拓扑的第一网络，即使在产生了主动控制装置的故障、或者第一网络上的两个位置以上的故障的情况下，也能够维持控制装置与多个被控制设备的通信。

(实施方式2)

在本实施方式中，关于构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络的通信系统等，对被控制设备的个数比实施方式1中的情况多的情况下也能够使用的控制方法进行说明。

在实施方式1的通信系统1中，被控制设备的个数越多，控制装置20a或者20b的处理负载越高。因此，对减少控制装置20a或者20b的处理负载、并且能够连接更多的被控制设备的通信系统2进行说明。

例如在ethercat的通信标准中，允许在一个网络连接65535个被控制设备。然而，若考虑到控制装置20a的处理负载，则实质上可连接的被控制设备的个数比通信标准中允许的个数少，例如为255个左右。根据本实施方式的通信系统2，通过比只是具备两个通信系统1的情况简单的构成，能够增加实质上可连接的被控制设备的个数，例如为512个左右。

图12是表示本实施方式所涉及的具有折返型的拓扑的通信系统2的、无故障的情况下的通信路径的说明图。图13是表示本实施方式所涉及的具有环型的拓扑的通信系统2的、无故障的情况下的通信路径的说明图。

如图12以及图13所示，通信系统2具备主控制装置10、控制装置20a、20b以及20c、网络n1、n2、n3以及n4、被控制设备30a、30b、30c、30d、30e以及30f。

这里，控制装置20a相当于第一主动装置，控制装置20c相当于第二主动装置，网络n1、n2、n3以及n4分别相当于第一、第二、第三以及第四网络，被控制设备30a、30b以及30c相当于多个第一被控制设备，被控制设备30d、30e以及30f相当于多个第二被控制设备。

这里，关于主控制装置10、控制装置20a、被控制设备30a、30b以及30c、网络n1以及n2，由于与实施方式1中相同，因此省略详细的说明。

控制装置20c是按照从主控制装置10接收到的控制命令控制被控制设备30d～30f的计算机。控制装置20c通过网络n3与被控制设备30d～30f的每一个相连接。控制装置20c是具有与控制装置20a相同的功能的控制装置。控制装置20c通过网络n3与被控制设备30d～30f的每一个相连接，与控制装置20a相同地将生成后的控制数据向网络n3送出。

控制装置20b除了实施方式1中的控制装置20b的功能之外，通过端口27被连接于网络n4。而且，控制装置20b通过网络n4与被控制设备30d～30f的每一个相连接，与控制装置20a相同地将生成后的控制数据向网络n4送出。

网络n3是供控制装置20c以及被控制设备30d～30f的每一个连接的网络，具有与网络n1相同的功能。网络n3能够选择性地采用以控制装置20c为一端的折返型的拓扑(图12)、和以控制装置20c为环型的一部分的环型的拓扑(图13)。

网络n4是供控制装置20b的端口27以及被控制设备30d～30f的每一个连接的网络，具有与网络n3相同的功能。

主控制装置10对控制装置20a～20c以及被控制设备30a～30f进行控制。对于控制装置20a、控制装置20b的端口26、以及被控制设备30a～30c的控制与实施方式1中的主控制装置10相同。另外，主控制装置10与对于上述的控制装置20a等的控制相独立并且与该控制相同地对控制装置20c、控制装置20b的端口27、以及被控制设备30d～30f进行控制。即，主控制装置10进行使控制装置20c送出控制数据的控制，而且，在送出去的控制数据未到达被控制设备30d～30f中的至少某一个的情况下，进行使控制装置20b的端口27送出控制数据的控制。另外，也将控制装置20c送出的控制数据称作第三控制数据，也将使控制装置20c送出控制数据的控制称作第三控制。另外，也将控制装置20b的端口27送出的控制数据称作第四控制数据，也将使控制装置20b的端口27送出控制数据的控制称作第四控制。

其结果，在通信系统2具有折返型的拓扑的情况下，即使在产生了控制装置20c的故障、或者网络n3上的一个位置的故障的情况下，也能够维持被控制设备30d～30f的控制。即，通过从控制装置20b的端口27向网络n4送出控制数据，也能够维持被控制设备30d～30f的控制。

另外，在通信系统2具有环型的拓扑的情况下，即使在产生了控制装置20c的故障、或者网络n3上的两个位置以上的故障的情况下，也能够维持控制装置与被控制设备30d～30f之间的通信。即，通过从控制装置20b的端口27向网络n4送出控制数据，能够维持被控制设备30d～30f的控制。

如此，关于控制装置与被控制设备30a～30c的通信，控制装置20a以及网络n1作为主动系统发挥功能，控制装置20b的端口26以及网络n2作为备用系统发挥功能。另外，关于控制装置与被控制设备30d～30f的通信，控制装置20c以及网络n3作为主动系统发挥功能，控制装置20b的端口27以及网络n4作为备用系统发挥功能。这里，控制装置20b兼用作控制装置与被控制设备30a～30c之间的通信、以及控制装置与被控制设备30d～30f之间的通信这两方的备用系统的作用。假设没有这种作用的兼用，则需要具备两个备用系统的控制装置。由此，本实施方式的通信系统2与单纯具备两个实施方式1中的通信系统1的情况相比，成为更简单的构成。

而且，在从主控制装置10经由控制装置20a控制被控制设备30a～30c的同时，能够并行地从主控制装置10经由控制装置20c控制被控制设备30d～30f。其结果，能够与比实施方式1中的通信系统1多的被控制设备进行通信。

如以上那样，本实施方式的通信系统通过单独网络进行从控制装置向多个第一被控制设备的通信和从控制装置向多个第二被控制设备的通信。由此，能够与比通过单一的网络与上述的被控制设备通信的情况多的被控制设备进行通信，另外，能够减少控制装置的处理负载。另外，用于多个第一被控制设备的备用控制装置也可被使用于多个第二被控制设备的控制。即，备用控制装置兼用于与多个第一被控制设备的通信以及与多个第二被控制设备的通信。由此，减少备用装置的个数，起到削减成本的效果。

以上，基于实施方式说明了本发明的通信系统，但本发明并不限定于该实施方式。只要不脱离本发明的主旨，对本实施方式实施了本领域技术人员想到的各种变形的方式、将不同的实施方式中的构成要素组合而构建的方式也包含在本发明的范围内。

工业上的可利用性

本发明可应用于构成进一步提高了耐故障性的环型方式的网络的通信系统中。更具体而言，可应用于控制工业设备的通信系统等中。

附图标记说明

1、2通信系统

10主控制装置

11、21、22、31、34通信if

12生成部

13hb检测部

14日志

20a、20b、20c控制装置

23控制部

24设备检测部

25hb生成部

26、27、32、33、35、36端口

30a、30b、30c、30d、30e、30f被控制设备

37功能部

l1、l2、l3、l4链路

n、n1、n2、n3、n4网络

t1、t2期间