制御システム及び制御装置群の更新方法
【課題】更新対象の制御装置群による制御機能を確保しつつ新たな制御装置群への更新を進めることが可能な制御システムを提供する。
【解決手段】第１の制御プログラムに従って制御対象機器６０の動作を制御する第１の制御装置群１０と、第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って制御対象機器６０の動作を制御する第２の制御装置群２０と、第１の制御装置群１０を相互に接続する第１のネットワーク３０と、第２の制御装置群２０を相互に接続する第２のネットワーク４０とを制御システム１に設ける。第１の制御装置群１０による制御対象機器６０の動作制御と、第２の制御装置群２０による制御対象機器６０の動作制御とを切り替え可能とする。
【解決手段】第１の制御プログラムに従って制御対象機器６０の動作を制御する第１の制御装置群１０と、第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って制御対象機器６０の動作を制御する第２の制御装置群２０と、第１の制御装置群１０を相互に接続する第１のネットワーク３０と、第２の制御装置群２０を相互に接続する第２のネットワーク４０とを制御システム１に設ける。第１の制御装置群１０による制御対象機器６０の動作制御と、第２の制御装置群２０による制御対象機器６０の動作制御とを切り替え可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場の生産ライン等を制御するための制御システム及びその制御システムに含まれる制御装置群の更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場の生産ライン等では制御装置を利用することにより、生産の自動化、いわゆるファクトリーオートメーションが実現されている。この種の制御システムとしては、機能毎に制御コンピュータを分散配置したＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍの略）と、生産ラインに組み込まれる電磁弁、モータ等の制御対象機器のシーケンス制御を担当するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒの略）とを組み合わせたシステム等が提案されている。この種の制御システムにおいて、部分的な障害が発生しても生産ライン全体を停止させる必要がないように、システムを多重化した構成も種々提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０９４０１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７３８７５号公報
【特許文献３】特開平０６−１６１７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の制御システムでは、制御装置の老朽化等の理由から制御装置群の更新が必要となった場合、生産ラインを停止して制御装置群を交換し、新たな制御装置群による動作確認、不具合の修正といった諸作業を経て新たな制御装置群による生産を開始する必要がある。この場合、従前の制御装置群の撤去から新たな制御装置群の設置完了までの間は生産ラインを稼働させることができず、生産が一定期間停止する。しかしながら、牛乳等の日配品（製造したその日に出荷する製品）を生産するラインでは日単位といった短い周期で生産を繰り返す必要があるため、制御装置の更新に必要な停止時間を連続して確保することができない場合がある。制御装置群を多重化した従来の制御システムは、各制御装置群が同一のプログラムに従って動作するものであり、制御装置群の更新時には同様の問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、更新対象の制御装置群による制御機能を確保しつつ新たな制御装置群への更新を進めることが可能な制御システム及び制御装置群の更新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】
【０００５】
本発明の制御システムは、第１の制御プログラムに従って制御対象機器（６０）の動作を制御する第１の制御装置群（１０）と、前記第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って前記制御対象機器の動作を制御する第２の制御装置群（２０）と、前記第１の制御装置群を相互に接続する第１のネットワーク（３０）と、前記第２の制御装置群を相互に接続する第２のネットワーク（４０）とを備え、前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御とを切り替え可能とすることにより、上述した課題を解決する。
【０００６】
本発明の制御システムによれば、例えば第１の制御装置群を更新されるべき既存の制御装置群、第２の制御装置群を新規に設置されるべき制御装置群とすれば、第１の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれを第１のネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を従来通りに制御する状態と、第２の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれを第２のネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を制御する状態とを使い分けることができる。そして、第２の制御装置群にて制御対象機器を制御することにより、その第２の制御装置群の制御動作の確認、不具合修正といった作業を実施することができる。これにより、既存の制御装置群の制御機能を確保しつつ、新たな制御装置群への更新を進めることができる。例えば、第１の制御装置群が生産ラインの制御対象機器の動作を制御するものであれば、生産が必要な期間には第１の制御装置群の制御機能を利用して生産ラインを稼働させ、生産を停止できる期間には第２の制御装置群の制御機能を利用して生産ラインの試運転を実施し、それにより第２の制御装置群による動作制御内容の確認、不具合修正等を行うことができる。
【０００７】
本発明の制御システムの一形態においては、前記第１の制御装置群と前記第２の制御装置群とを接続する第３のネットワーク（５０）をさらに備え、前記第１の制御装置群又は前記第２の制御装置群のいずれか一方の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御が、前記第３のネットワーク及び他方の制御装置群を介して実行されてもよい。
【０００８】
この形態によれば、第１の制御装置群又は第２の制御装置群に制御対象機器が接続されていれば、第２の制御装置群又は第１の制御装置群に制御対象機器が直接的に接続されていない状態であっても、一方の制御装置群を制御主体として、その制御装置群から第３のネットワーク及び他方の制御装置群を介して制御対象機器の動作を制御することができる。これにより、制御装置群を更新する際の制御装置群と制御対象機器との接続形態に関する制約が緩和され、更新作業の自由度が高まる。
【０００９】
第３のネットワークを設ける形態においては、さらに、前記第１の制御装置群に含まれる複数の制御装置（１１ａ〜１１ｉ）のそれぞれが、各制御装置に割り当てられた複数の制御対象機器のそれぞれを個別に制御するように構成され、前記第２の制御装置群は、前記第１の制御装置群に含まれる前記複数の制御装置のそれぞれと１：１に対応付けられた複数の制御装置（２１ａ〜２１ｉ）を含み、前記第３のネットワークが前記第１の制御装置群の制御装置と前記第２の制御装置群の制御装置とをそれらの対応関係に従って１：１で接続してもよい。
【００１０】
この形態によれば、第１の制御装置群の複数の制御装置と、第２の制御装置群の複数の制御装置とを１：１に設けることにより、第３のネットワークを介して接続された一対の制御装置を、特定の制御対象機器に対する新旧の制御装置の組として位置付けることができる。このため、更新の前後における制御装置と制御対象機器との対応関係が変化せず、更新作業に要する手間が軽減でき、かつ、更新中の制御動作の切り替えも容易に行うことができる。
【００１１】
さらに、上記の形態においては、前記第３のネットワークを介して接続される前記第１の制御装置群の制御装置及び前記第２の制御装置群の制御装置のそれぞれが、同一の制御対象機器のシーケンス制御を実行するＰＬＣであってもよい。これにより、制御対象機器に対する専用コントローラとして設置されている既存のＰＬＣの制御機能を確保しつつＰＬＣの更新を進めることができる。
【００１２】
本発明の制御システムにおいては、前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御との切り替えがソフトウエアスイッチ（１３、２３）により実現されてもよい。ソフトウエアスイッチにより切り替えを行うことにより、第１の制御装置群と第２の制御装置群との間で制御主体を切り替える操作を容易に行うことができ、また、更新に伴うハードウエア装置の設置の負担が軽減される。
【００１３】
本発明の制御装置群の更新方法は、第１の制御プログラムに従って制御対象機器（６０）の動作を制御する第１の制御装置群（１０）と、第１の制御装置群を相互に接続する第１のネットワーク（３０）とを備えた旧システムを、前記第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って前記制御対象機器の動作を制御する第２の制御装置群（２０）と、第２の制御装置群を相互に接続する第２のネットワーク（４０）とを備えた新システムへと更新する制御装置群の更新方法であって、前記第１の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御とを切り替え可能とし、前記第１の制御装置群により前記制御対象機器の動作を制御しつつ、前記第２の制御装置群の設置に必要な作業を進める状態と、前記第２の制御装置群により前記制御対象機器の動作を制御して該第２の制御装置群による前記制御対象機器の動作を確認する状態とを交互に切り替えて前記旧システムから前記新システムへの更新を進めることにより、上述した課題を解決する。
【００１４】
本発明の更新方法によれば、第１の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれを第１のネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を従来通りに制御する状態と、第２の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれを第２のネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を制御する状態とを使い分けることができる。そして、第２の制御装置群による制御対象機器の制御を必要に応じて実行することにより、その第２の制御装置群の制御動作の確認、不具合修正といった作業を実施することができる。これにより、第１の制御装置群の制御機能を確保しつつ、第２の制御装置群への更新を進めることができる。
【００１５】
なお、本発明の更新方法においては、前記第１の制御装置群と前記第２の制御装置群とを接続する第３のネットワーク（５０）をさらに設置し、前記第１の制御装置群又は前記第２の制御装置群のいずれか一方の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御を、前記第３のネットワーク及び他方の制御装置群を介して実行してもよい。前記第１の制御装置群に含まれる複数の制御装置（１１ａ〜１１ｉ）のそれぞれを、各制御装置に割り当てられた複数の制御対象機器のそれぞれを個別に制御するように構成し、前記第２の制御装置群は、前記第１の制御装置群に含まれる前記複数の制御装置のそれぞれと１：１に対応付けられた複数の制御装置（２１ａ〜２１ｉ）を含むものとし、前記第３のネットワークが前記第１の制御装置群の制御装置と前記第２の制御装置群の制御装置とをそれらの対応関係に従って１：１で接続するものとしてもよい。さらに、前記第３のネットワークを介して接続される前記第１の制御装置群の制御装置及び前記第２の制御装置群の制御装置のそれぞれを、同一の制御対象機器のシーケンス制御を実行するＰＬＣとしてもよい。前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御との切り替えをソフトウエアスイッチ（１３、２３）により実現してもよい。
【００１６】
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１７】
以上に説明したように、本発明の制御システム及び制御装置群の更新方法によれば、既存の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれをネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を従来通りに制御する状態と、新たに設置すべき制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれをネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を制御する状態とを使い分けることが可能となる。そして、新たに設置すべき制御装置群にて制御対象機器を制御することにより、その制御装置群の制御動作の確認、不具合修正といった作業を実施することができる。これにより、既存の制御装置群の制御機能を確保しつつ、新たな制御装置群への更新を進めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一形態に係る制御システムを示す。制御システム１は工場の生産ラインに設けられる各種の制御対象機器の動作を制御することにより、生産ラインを所定の手順で動作させるために設けられている。生産ラインは例えば牛乳等の日配品を生産するものである。制御システム１は、第１の制御装置群１０と、第２の制御装置群２０とを備えている。第１の制御装置群１０は、生産ラインの動作を制御する目的で従来から設置されている更新対象の制御装置群である。その第１の制御装置群１０は、複数台（図では９台）のＰＬＣ１１ａ〜１１ｉを備えている。ＰＬＣ１１ａ〜１１ｉ（以下、参照符号１１で代表することがある。）は、ＣＰＵ及びそのＣＰＵの動作に必要なメモリ等の周辺装置を含んだコンピュータユニットの一種であり、メモリに記憶された所定の制御プログラム（第１の制御プログラムに相当する。）をＣＰＵが実行することにより特定の制御対象機器をシーケンス制御する専用コントローラとして構成されている。制御対象機器としては、例えばポンプ、電磁弁、モータ等がある。制御対象機器はＰＬＣ１１毎に異なっており、各ＰＬＣ１１にインストールされる制御プログラムも制御対象機器に与えるべき動作に応じた制御対象機器毎の専用プログラムである。
【００１９】
ＰＬＣ１１は第１のネットワーク３０にて相互に接続されている。ネットワーク３０にはＰＬＣ用に開発された各種の専用ネットワークを利用することができる。第１の制御装置群１０に対しては、上位監視制御装置としてのパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する。）３１、３２が設けられている。ＰＣ３１、３２は上位ネットワーク３３を介して互いに接続され、かつ一方のＰＣ３２はシリアル回線３４を介してＰＬＣ１１ａに接続されている。さらに、ＰＣ３２は、ＰＬＣ１１ａを中継点として、ネットワーク３０を介して他のＰＬＣ１１ｂ〜１１ｉにも接続されている。上位ネットワーク３３には例えばイーサネット（登録商標）を利用することができる。ＰＣ３１、３２はＰＬＣ１１に対する動作指示、ＰＬＣ１１の動作状況の監視等を行う。ＰＣ３１、３２からＰＬＣ１１に対して動作指示を与えることにより、各ＰＬＣ１１がそれぞれにインストールされた制御プログラムに従って制御対象機器のシーケンス制御を実行する。これにより、生産ラインを稼働させて日配品の生産を行うことができる。
【００２０】
一方、第２の制御装置群２０は、第１の制御装置群１０に代えて生産ラインの動作を制御する目的で生産ラインに新たに設置される制御装置群である。その第２の制御装置群２０は複数台（図では１０台）のＰＬＣ２１ａ〜２１ｊを備えている。ＰＬＣ２１ａ〜２１ｊ（以下、参照符号２１で代表することがある。）も、ＣＰＵ及びそのＣＰＵの動作に必要なメモリ等の周辺装置を含んだコンピュータユニットの一種である。また、ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉは、メモリに記憶された所定の制御プログラム（第２の制御プログラムに相当する。）をＣＰＵが実行することにより特定の制御対象機器をシーケンス制御する専用コントローラとして構成されている。ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉによる制御対象機器は第１の制御装置群１０におけるＰＬＣ１１ａ〜１１ｉのそれらと同じである。ＰＬＣ２１ｊについては後述する。
【００２１】
ＰＬＣ２１は第２のネットワーク４０にて相互に接続されている。ネットワーク４０にはＰＬＣ用に開発された各種の専用ネットワークを利用することができる。第２の制御装置群２０に対しては、上位監視制御装置としてのＰＣ４１、４２、４３が設けられている。ＰＣ４１〜４３は上位ネットワーク４４を介して互いに接続され、かつシリアル回線４５を介してＰＬＣ２１ｊに接続される。さらに、ＰＣ４１〜４３は、ＰＬＣ２１ｊを中継点として、ネットワーク４０を介して他のＰＬＣ２１ａ〜２１ｉにも接続されている。ＰＣ４１、４２、４３はＰＬＣ２１に対する動作指示、ＰＬＣ２１の動作状況の監視等を行う。ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉのそれぞれに生産ライン上の制御対象機器を接続し、ＰＣ４１〜４３からＰＬＣ２１ａ〜２１ｉに対して動作指示を与えることにより、ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉがそれぞれにインストールされた制御プログラムに従って制御対象機器のシーケンス制御を実行する。これにより、生産ラインを稼働させて日配品の生産を行うことができる。なお、上位ネットワーク４４には例えばイーサネット（登録商標）を利用することができる。上位ネットワーク４４には、プリンタ４６等の周辺機器がさらに接続される。ＰＣ４１〜４３には無停電電源４７がバックアップ電源として接続されている。
【００２２】
ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉは、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１ａ〜１１ｉと１：１に対応付けて設けられている。対をなすＰＬＣ同士は第３のネットワーク５０を介して相互に接続されている。第３のネットワーク５０にはＰＬＣ用に開発された各種の専用ネットワークを利用してよい。ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉは、対応する第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１ａ〜１１ｉと同一の制御対象機器をシーケンス制御するために用意されている。例えば、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１ａが、生産ラインに設けられた特定のモータをシーケンス制御するための専用コントローラである場合、そのＰＬＣ１１ａとネットワーク５０で接続されたＰＬＣ２１ａも同一モータをシーケンス制御するための専用コントローラとして設けられている。一方、ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉにインストールされている制御プログラムは、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１にインストールされている制御プログラムとは機能が異なる。第２の制御装置群２０は第１の制御装置群１０の置き換え用であるため、その第２の制御装置群２０に含まれるＰＬＣ２１ａ〜２１ｉの制御プログラムには、第１の制御装置群１０による制御機能の向上、拡張、変更等を実現するように適宜の追加、変更が加えられている。なお、ＰＣ４１〜４３に接続されたＰＬＣ２１ｊは、ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉの動作監視のために設けられたものである。第１の制御装置群１０においてはＰＬＣ２１ｊに対応するＰＬＣが存在せず、ＰＬＣ１１ａがその機能を兼ねている。
【００２３】
図２は、第１の制御装置群１０に設けられた１台のＰＬＣ１１（ＰＬＣ１１ａ〜１１ｉのいずれか一つ）、及びそのＰＬＣ１１と対をなす第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１（ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉのいずれか一つ）のそれぞれの内部構成を示す機能ブロック図である。ＰＬＣ１１には、ＣＰＵ及び制御プログラムの組み合わせによって実現される論理的装置として動作制御部１２、及び切替部１３が設けられている。動作制御部１２は制御プログラムに従って制御対象機器６０のシーケンス制御を実行する主体として機能する。切替部１３は、ＰＣ３１又は３２から与えられる切替指示に従って、動作制御部１２の動作モードを生産モードとＩＯモードとの間で切り替えるソフトウエアスイッチとして機能する。切替部１３によって生産モードが指示された場合、動作制御部１２はＰＬＣ１１の制御プログラムに従って制御対象機器６０のシーケンス動作を制御する。一方、切替部１３によってＩＯモードが指示された場合、動作制御部１２は第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１の入力インターフェース及び出力インターフェースの一部として機能する。
【００２４】
また、ＰＬＣ１１には、センサ等の入力機器６１からの信号を動作制御部１２に入力するための入力インターフェース（図ではＩＦと表示。以下同様。）１４、動作制御部１２からの動作指示を制御対象機器６０に出力するための出力インターフェース１５、ＰＬＣ１１をネットワーク３０に接続するためのネットワーク制御部１６、及びＰＬＣ１１をネットワーク５０に接続するための装置間通信制御部１７が設けられている。ネットワーク制御部１６は、動作制御部１２及び切替部１３のそれぞれとネットワーク３０との間におけるデータ通信を制御し、装置間通信制御部１７は、ネットワーク５０を介した動作制御部１２とＰＬＣ２１との間のデータ通信を制御する。
【００２５】
一方、ＰＬＣ２１には、ＣＰＵ及び制御プログラムの組み合わせによって実現される論理的装置として動作制御部２２、及び切替部２３が設けられている。動作制御部２２は制御プログラムに従って制御対象機器６０のシーケンス制御を実行する主体として機能する。切替部２３は、ＰＣ４１〜４３のいずれかから与えられる切替指示に従って、動作制御部２２の動作制御機能を有効化又は無効化するソフトウエアスイッチとして機能する。切替部２３によって制御機能が有効化された場合、動作制御部２２はＰＬＣ２１の制御プログラムに従って制御対象機器６０のシーケンス動作を制御する。一方、切替部２３によって制御機能が無効化された場合、動作制御部２２による制御は行われない。
【００２６】
また、ＰＬＣ２１には、センサ等の入力機器６１からの信号を動作制御部２２に入力するための入力インターフェース２４、動作制御部２２からの動作指示を制御対象機器６０に出力するための出力インターフェース２５、ＰＬＣ２１をネットワーク４０に接続するためのネットワーク制御部２６、及びＰＬＣ２１をネットワーク５０に接続するための装置間通信制御部２７が設けられている。ネットワーク制御部２６は、動作制御部２２及び切替部２３のそれぞれとネットワーク４０との間におけるデータ通信を制御し、装置間通信制御部２７は、ネットワーク５０を介した動作制御部２２とＰＬＣ１１との間のデータ通信を制御する。なお、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１の入力インターフェース１４及び出力インターフェース１５に入力機器６１及び制御対象機器６０が接続されている状態では、入力インターフェース２４及び出力インターフェース２５に入力機器６１及び制御対象機器６０を接続する必要はない。
【００２７】
上述した本形態の制御システム１では、生産ラインに対して全ての構成要素が同時的に設置されるものではない。すなわち、第１の制御装置群１０及びこれと組み合わされるべき第１のネットワーク３０、ＰＣ３１、３２、上位ネットワーク３３及びシリアル回線３４が先行して設置され、これらを利用して生産ラインの動作が制御されて生産が繰り返される。以下では、この段階を更新前段階と呼び、その更新前段階で設置されている構成要素の集合を旧システムと便宜的に呼ぶ。そして、第１の制御装置群１０の老朽化、仕様変更等によりそれらの更新が必要となった段階で、第２の制御装置群２０及びこれと組み合わされるべき第２のネットワーク４０、ＰＣ４１〜４３、上位ネットワーク４４、シリアル回線４５等が設置される。この段階を更新段階と呼ぶ。図１の形態はこの更新段階における制御システム１を示すものである。そして、第２の制御装置群２０を利用した生産が実用可能となった段階で第１の制御装置群１０等が撤去される。以下では、この段階を更新後段階と呼び、その更新後段階で設置されている構成要素の集合を新システムと便宜的に呼ぶ。
【００２８】
次に、図３を参照して、旧システムから図１の制御システム１を経由して新システムへとシステムを更新する手順を説明する。日配品の生産ラインでは、生産期間（ラインの稼働期間）と停止期間とが定期的に繰り返されることから、本形態の制御システム１による更新作業ではこれらの期間を使い分けて作業を進める。まず、更新段階の初期では、旧システムによって生産ラインを稼働させて生産を実施する。そして、生産ラインが停止期間に入ると、まず旧システムに対する追加、修正といった作業を実施する。
【００２９】
すなわち、更新前段階において、旧システムに含まれるＰＬＣ１１は切替部１３を必要としない。従って、本形態の制御システム１を経由した更新が予定されていない限り、切替部１３及び動作制御部１２のモード切替機能は旧システムのＰＬＣ１１に用意されていないことが通例である。そこで、更新段階初期では、各ＰＬＣ１１において、切替部１３を構成する機能、動作制御部１２を生産モード又はＩＯモードで選択的に動作させる機能、及び切替部１３の指示に応じて動作制御部１２の動作モードを変化させる機能が追加されるように、ＰＬＣ１１にインストールされた制御プログラムに追加又は修正を施す必要がある。また、第３のネットワーク５０をＰＬＣ１１と接続するための装置間通信制御部１７についても各ＰＬＣ１１に新たに追加する必要がある。これらの作業を更新段階初期でかつ生産ラインの停止期間に実施する必要がある。
【００３０】
また、新システムに関しては、更新段階初期であっても、生産ラインの稼働に影響が及ばない設置作業等を併行して実施することができる。例えば、第２の制御装置群２０の設置、第２のネットワーク４０の構築、ＰＣ４１〜４３の設置、上位ネットワーク４４の構築、シリアル回線４５の接続、及びＰＬＣ２１に対する制御プログラムのインストール等を生産ラインの稼働と併行して実施してよい。また、第３のネットワーク５０の構築に関しては生産ラインの停止期間に実施する。
【００３１】
旧システムに対する追加、修正作業が完了してＰＬＣ１１の動作制御部１２のモードが切り替え可能となった後、旧システムに関しては、生産期間でＰＬＣ１１の動作制御部１２を生産モードに切り替えて生産ラインを稼働させ、停止期間ではＰＬＣ１１の動作制御部１２をＩＯモードに切り替える。これにより、生産期間においては旧システムの制御機能を利用して生産ラインを稼働させることができる。一方、新システムの設置が完了した場合、その新システムに関しては、生産期間において動作制御部２２の制御機能を無効化しておく。これにより、旧システムを利用した生産に対して、新システムが影響を与えるおそれを排除することができる。なお、図３では、一回の停止期間で旧システムの追加、修正作業等が完了するものとしたが、これらの作業が複数回の停止期間に分けて行われてよいことは勿論である。また、新システムの設置作業等の完了時期は必ずしも旧システムの追加、修正等の作業の完了時期と同時的でなくてよい。
【００３２】
旧システムの追加、修正といった作業が完了し、かつ新システムについてもその設置が完了した後は、生産ラインの停止期間への移行に伴って、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１の動作モードをＩＯモードに切り替える一方、第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１の制御機能を有効化する。そして、ＰＬＣ２１の制御プログラムを実行させ、それらのＰＬＣ２１からの動作指令をＰＬＣ１１を介して制御対象機器６０に与えることにより、ＰＬＣ２１の制御機能を利用した生産ラインの試運転を実施する。これにより、停止期間において第２の制御装置群２０の動作制御の適否を確認することができる。そして、次の生産期間に入る際には旧システムのＰＬＣ１１を生産モードに切り替えて生産ラインを稼働させる一方で、新システムのＰＬＣ２１の制御機能を無効化する。その生産期間には、新システムのＰＬＣ２１の不具合修正等を実施することができる。そして、次の停止期間で再度生産ラインの試運転を実施して動作確認等を行えばよい。
【００３３】
以上のような手順を繰り返すことにより、生産期間における生産を確保しつつ、停止期間では新システムのＰＬＣ２１の制御機能を利用して生産ラインの試運転を実施し、その試運転を通じて不具合修正等を施すことにより、新システムの構築を進めることができる。新システムが完成し、ＰＬＣ２１を利用した生産が可能となった後は旧システムを撤去することができる。なお、旧システムの構成要素のうち、新システムでも利用するもの、例えば制御対象機器６０、入力機器６１については当然ながら撤去不要である。制御対象機器６０はＰＬＣ２０の出力インターフェース２５に、入力機器６１はＰＬＣ２１の入力インターフェース２４にそれぞれ接続すればよい。第３のネットワーク５０は更新後段階において不要であり、撤去してよい。なお、生産ラインの停止期間において、ＰＬＣ２１の動作制御部２２の制御機能を適宜に無効化して作業を実施してよいことは勿論である。
【００３４】
本発明は以上の形態に限ることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、ＰＬＣ１１、２１の個数は生産ラインに応じて適宜に変更してよい。第１の制御装置群及び第２の制御装置群はＰＬＣを用いたものに限らず、適宜の制御装置の集合によりこれらを構成してよい。上記の形態では、第１の制御装置群を第２の制御装置に対する入力インターフェース、及び出力インターフェースとして機能させることにより、第１の制御装置群のＰＬＣ１１と制御対象機器６０及び入力機器６１との接続を維持しつつ、第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１への入力機器６１の信号の入力、及びＰＬＣ２１による制御対象機器６０の動作制御を可能としている。しかしながら、図２に想像線で示したように、停止期間において第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１に入力機器６１及び制御対象機器６０を付け替え、生産期間において第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１を第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１に対する入力インターフェース及び出力インターフェースとして機能させてもよい。この場合でも、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１の制御機能を利用して生産ラインを稼働させることができる。さらに、入力機器６１及び制御対象機器６０を第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１及び第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１のそれぞれに並列的に接続し、ＰＬＣ１１、２１と入力機器６１及び制御対象機器６０との間に、第１の制御装置群１０と第２の制御装置群２０との間で接続先を択一的に選択可能な切替装置をさらに設けてもよい。その切替装置はハードウエアによる物理的装置として構成してもよいし、ソフトウエアによる論理的装置として構成してもよい。さらに、切替装置を別途設置する場合には、第３のネットワーク５０を省略することも可能である。なお、制御装置群１０、２０のＰＬＣ１１、２１のそれぞれは制御対象機器６０と接続されてその制御対象機器６０の動作を制御するものであればよく、制御において参照すべき情報の入力手段としての入力機器６１が接続されていることを必ずしも必要としない。
【００３５】
本発明は、日配品の生産ラインに限らず、各種の物品の生産ラインに適用できる。さらに、本発明は生産ラインに限らず、ネットワークを介して相互に接続された制御装置群によって制御対象機器の動作制御を行う限りにおいて、各種の制御システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一形態に係る制御システムの構成を示す図。
【図２】図１の制御システムに含まれる第１の制御装置群のＰＬＣ、及び第２の制御装置群のＰＬＣのそれぞれの内部構成を示す機能ブロック図。
【図３】制御システムを利用した更新手順の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１ 制御システム
１０ 第１の制御装置群
１１ａ〜１１ｉ ＰＬＣ
１２ 動作制御部
１３ 切替部
２０ 第２の制御装置群
２１ａ〜２１ｊ ＰＬＣ
２２ 動作制御部
２３ 切替部
３０ ネットワーク（第１のネットワーク）
４０ ネットワーク（第２のネットワーク）
５０ ネットワーク（第３のネットワーク）
６０ 制御対象機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場の生産ライン等を制御するための制御システム及びその制御システムに含まれる制御装置群の更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場の生産ライン等では制御装置を利用することにより、生産の自動化、いわゆるファクトリーオートメーションが実現されている。この種の制御システムとしては、機能毎に制御コンピュータを分散配置したＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍの略）と、生産ラインに組み込まれる電磁弁、モータ等の制御対象機器のシーケンス制御を担当するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒの略）とを組み合わせたシステム等が提案されている。この種の制御システムにおいて、部分的な障害が発生しても生産ライン全体を停止させる必要がないように、システムを多重化した構成も種々提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０９４０１号公報
【特許文献２】特開２００３−２７３８７５号公報
【特許文献３】特開平０６−１６１７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の制御システムでは、制御装置の老朽化等の理由から制御装置群の更新が必要となった場合、生産ラインを停止して制御装置群を交換し、新たな制御装置群による動作確認、不具合の修正といった諸作業を経て新たな制御装置群による生産を開始する必要がある。この場合、従前の制御装置群の撤去から新たな制御装置群の設置完了までの間は生産ラインを稼働させることができず、生産が一定期間停止する。しかしながら、牛乳等の日配品（製造したその日に出荷する製品）を生産するラインでは日単位といった短い周期で生産を繰り返す必要があるため、制御装置の更新に必要な停止時間を連続して確保することができない場合がある。制御装置群を多重化した従来の制御システムは、各制御装置群が同一のプログラムに従って動作するものであり、制御装置群の更新時には同様の問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、更新対象の制御装置群による制御機能を確保しつつ新たな制御装置群への更新を進めることが可能な制御システム及び制御装置群の更新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】
【０００５】
本発明の制御システムは、第１の制御プログラムに従って制御対象機器（６０）の動作を制御する第１の制御装置群（１０）と、前記第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って前記制御対象機器の動作を制御する第２の制御装置群（２０）と、前記第１の制御装置群を相互に接続する第１のネットワーク（３０）と、前記第２の制御装置群を相互に接続する第２のネットワーク（４０）とを備え、前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御とを切り替え可能とすることにより、上述した課題を解決する。
【０００６】
本発明の制御システムによれば、例えば第１の制御装置群を更新されるべき既存の制御装置群、第２の制御装置群を新規に設置されるべき制御装置群とすれば、第１の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれを第１のネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を従来通りに制御する状態と、第２の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれを第２のネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を制御する状態とを使い分けることができる。そして、第２の制御装置群にて制御対象機器を制御することにより、その第２の制御装置群の制御動作の確認、不具合修正といった作業を実施することができる。これにより、既存の制御装置群の制御機能を確保しつつ、新たな制御装置群への更新を進めることができる。例えば、第１の制御装置群が生産ラインの制御対象機器の動作を制御するものであれば、生産が必要な期間には第１の制御装置群の制御機能を利用して生産ラインを稼働させ、生産を停止できる期間には第２の制御装置群の制御機能を利用して生産ラインの試運転を実施し、それにより第２の制御装置群による動作制御内容の確認、不具合修正等を行うことができる。
【０００７】
本発明の制御システムの一形態においては、前記第１の制御装置群と前記第２の制御装置群とを接続する第３のネットワーク（５０）をさらに備え、前記第１の制御装置群又は前記第２の制御装置群のいずれか一方の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御が、前記第３のネットワーク及び他方の制御装置群を介して実行されてもよい。
【０００８】
この形態によれば、第１の制御装置群又は第２の制御装置群に制御対象機器が接続されていれば、第２の制御装置群又は第１の制御装置群に制御対象機器が直接的に接続されていない状態であっても、一方の制御装置群を制御主体として、その制御装置群から第３のネットワーク及び他方の制御装置群を介して制御対象機器の動作を制御することができる。これにより、制御装置群を更新する際の制御装置群と制御対象機器との接続形態に関する制約が緩和され、更新作業の自由度が高まる。
【０００９】
第３のネットワークを設ける形態においては、さらに、前記第１の制御装置群に含まれる複数の制御装置（１１ａ〜１１ｉ）のそれぞれが、各制御装置に割り当てられた複数の制御対象機器のそれぞれを個別に制御するように構成され、前記第２の制御装置群は、前記第１の制御装置群に含まれる前記複数の制御装置のそれぞれと１：１に対応付けられた複数の制御装置（２１ａ〜２１ｉ）を含み、前記第３のネットワークが前記第１の制御装置群の制御装置と前記第２の制御装置群の制御装置とをそれらの対応関係に従って１：１で接続してもよい。
【００１０】
この形態によれば、第１の制御装置群の複数の制御装置と、第２の制御装置群の複数の制御装置とを１：１に設けることにより、第３のネットワークを介して接続された一対の制御装置を、特定の制御対象機器に対する新旧の制御装置の組として位置付けることができる。このため、更新の前後における制御装置と制御対象機器との対応関係が変化せず、更新作業に要する手間が軽減でき、かつ、更新中の制御動作の切り替えも容易に行うことができる。
【００１１】
さらに、上記の形態においては、前記第３のネットワークを介して接続される前記第１の制御装置群の制御装置及び前記第２の制御装置群の制御装置のそれぞれが、同一の制御対象機器のシーケンス制御を実行するＰＬＣであってもよい。これにより、制御対象機器に対する専用コントローラとして設置されている既存のＰＬＣの制御機能を確保しつつＰＬＣの更新を進めることができる。
【００１２】
本発明の制御システムにおいては、前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御との切り替えがソフトウエアスイッチ（１３、２３）により実現されてもよい。ソフトウエアスイッチにより切り替えを行うことにより、第１の制御装置群と第２の制御装置群との間で制御主体を切り替える操作を容易に行うことができ、また、更新に伴うハードウエア装置の設置の負担が軽減される。
【００１３】
本発明の制御装置群の更新方法は、第１の制御プログラムに従って制御対象機器（６０）の動作を制御する第１の制御装置群（１０）と、第１の制御装置群を相互に接続する第１のネットワーク（３０）とを備えた旧システムを、前記第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って前記制御対象機器の動作を制御する第２の制御装置群（２０）と、第２の制御装置群を相互に接続する第２のネットワーク（４０）とを備えた新システムへと更新する制御装置群の更新方法であって、前記第１の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御とを切り替え可能とし、前記第１の制御装置群により前記制御対象機器の動作を制御しつつ、前記第２の制御装置群の設置に必要な作業を進める状態と、前記第２の制御装置群により前記制御対象機器の動作を制御して該第２の制御装置群による前記制御対象機器の動作を確認する状態とを交互に切り替えて前記旧システムから前記新システムへの更新を進めることにより、上述した課題を解決する。
【００１４】
本発明の更新方法によれば、第１の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれを第１のネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を従来通りに制御する状態と、第２の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれを第２のネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を制御する状態とを使い分けることができる。そして、第２の制御装置群による制御対象機器の制御を必要に応じて実行することにより、その第２の制御装置群の制御動作の確認、不具合修正といった作業を実施することができる。これにより、第１の制御装置群の制御機能を確保しつつ、第２の制御装置群への更新を進めることができる。
【００１５】
なお、本発明の更新方法においては、前記第１の制御装置群と前記第２の制御装置群とを接続する第３のネットワーク（５０）をさらに設置し、前記第１の制御装置群又は前記第２の制御装置群のいずれか一方の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御を、前記第３のネットワーク及び他方の制御装置群を介して実行してもよい。前記第１の制御装置群に含まれる複数の制御装置（１１ａ〜１１ｉ）のそれぞれを、各制御装置に割り当てられた複数の制御対象機器のそれぞれを個別に制御するように構成し、前記第２の制御装置群は、前記第１の制御装置群に含まれる前記複数の制御装置のそれぞれと１：１に対応付けられた複数の制御装置（２１ａ〜２１ｉ）を含むものとし、前記第３のネットワークが前記第１の制御装置群の制御装置と前記第２の制御装置群の制御装置とをそれらの対応関係に従って１：１で接続するものとしてもよい。さらに、前記第３のネットワークを介して接続される前記第１の制御装置群の制御装置及び前記第２の制御装置群の制御装置のそれぞれを、同一の制御対象機器のシーケンス制御を実行するＰＬＣとしてもよい。前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御との切り替えをソフトウエアスイッチ（１３、２３）により実現してもよい。
【００１６】
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１７】
以上に説明したように、本発明の制御システム及び制御装置群の更新方法によれば、既存の制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれをネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を従来通りに制御する状態と、新たに設置すべき制御装置群に含まれる制御装置のそれぞれをネットワークを介して連係させつつ、その制御装置群を制御主体として制御対象機器の動作を制御する状態とを使い分けることが可能となる。そして、新たに設置すべき制御装置群にて制御対象機器を制御することにより、その制御装置群の制御動作の確認、不具合修正といった作業を実施することができる。これにより、既存の制御装置群の制御機能を確保しつつ、新たな制御装置群への更新を進めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の一形態に係る制御システムを示す。制御システム１は工場の生産ラインに設けられる各種の制御対象機器の動作を制御することにより、生産ラインを所定の手順で動作させるために設けられている。生産ラインは例えば牛乳等の日配品を生産するものである。制御システム１は、第１の制御装置群１０と、第２の制御装置群２０とを備えている。第１の制御装置群１０は、生産ラインの動作を制御する目的で従来から設置されている更新対象の制御装置群である。その第１の制御装置群１０は、複数台（図では９台）のＰＬＣ１１ａ〜１１ｉを備えている。ＰＬＣ１１ａ〜１１ｉ（以下、参照符号１１で代表することがある。）は、ＣＰＵ及びそのＣＰＵの動作に必要なメモリ等の周辺装置を含んだコンピュータユニットの一種であり、メモリに記憶された所定の制御プログラム（第１の制御プログラムに相当する。）をＣＰＵが実行することにより特定の制御対象機器をシーケンス制御する専用コントローラとして構成されている。制御対象機器としては、例えばポンプ、電磁弁、モータ等がある。制御対象機器はＰＬＣ１１毎に異なっており、各ＰＬＣ１１にインストールされる制御プログラムも制御対象機器に与えるべき動作に応じた制御対象機器毎の専用プログラムである。
【００１９】
ＰＬＣ１１は第１のネットワーク３０にて相互に接続されている。ネットワーク３０にはＰＬＣ用に開発された各種の専用ネットワークを利用することができる。第１の制御装置群１０に対しては、上位監視制御装置としてのパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する。）３１、３２が設けられている。ＰＣ３１、３２は上位ネットワーク３３を介して互いに接続され、かつ一方のＰＣ３２はシリアル回線３４を介してＰＬＣ１１ａに接続されている。さらに、ＰＣ３２は、ＰＬＣ１１ａを中継点として、ネットワーク３０を介して他のＰＬＣ１１ｂ〜１１ｉにも接続されている。上位ネットワーク３３には例えばイーサネット（登録商標）を利用することができる。ＰＣ３１、３２はＰＬＣ１１に対する動作指示、ＰＬＣ１１の動作状況の監視等を行う。ＰＣ３１、３２からＰＬＣ１１に対して動作指示を与えることにより、各ＰＬＣ１１がそれぞれにインストールされた制御プログラムに従って制御対象機器のシーケンス制御を実行する。これにより、生産ラインを稼働させて日配品の生産を行うことができる。
【００２０】
一方、第２の制御装置群２０は、第１の制御装置群１０に代えて生産ラインの動作を制御する目的で生産ラインに新たに設置される制御装置群である。その第２の制御装置群２０は複数台（図では１０台）のＰＬＣ２１ａ〜２１ｊを備えている。ＰＬＣ２１ａ〜２１ｊ（以下、参照符号２１で代表することがある。）も、ＣＰＵ及びそのＣＰＵの動作に必要なメモリ等の周辺装置を含んだコンピュータユニットの一種である。また、ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉは、メモリに記憶された所定の制御プログラム（第２の制御プログラムに相当する。）をＣＰＵが実行することにより特定の制御対象機器をシーケンス制御する専用コントローラとして構成されている。ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉによる制御対象機器は第１の制御装置群１０におけるＰＬＣ１１ａ〜１１ｉのそれらと同じである。ＰＬＣ２１ｊについては後述する。
【００２１】
ＰＬＣ２１は第２のネットワーク４０にて相互に接続されている。ネットワーク４０にはＰＬＣ用に開発された各種の専用ネットワークを利用することができる。第２の制御装置群２０に対しては、上位監視制御装置としてのＰＣ４１、４２、４３が設けられている。ＰＣ４１〜４３は上位ネットワーク４４を介して互いに接続され、かつシリアル回線４５を介してＰＬＣ２１ｊに接続される。さらに、ＰＣ４１〜４３は、ＰＬＣ２１ｊを中継点として、ネットワーク４０を介して他のＰＬＣ２１ａ〜２１ｉにも接続されている。ＰＣ４１、４２、４３はＰＬＣ２１に対する動作指示、ＰＬＣ２１の動作状況の監視等を行う。ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉのそれぞれに生産ライン上の制御対象機器を接続し、ＰＣ４１〜４３からＰＬＣ２１ａ〜２１ｉに対して動作指示を与えることにより、ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉがそれぞれにインストールされた制御プログラムに従って制御対象機器のシーケンス制御を実行する。これにより、生産ラインを稼働させて日配品の生産を行うことができる。なお、上位ネットワーク４４には例えばイーサネット（登録商標）を利用することができる。上位ネットワーク４４には、プリンタ４６等の周辺機器がさらに接続される。ＰＣ４１〜４３には無停電電源４７がバックアップ電源として接続されている。
【００２２】
ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉは、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１ａ〜１１ｉと１：１に対応付けて設けられている。対をなすＰＬＣ同士は第３のネットワーク５０を介して相互に接続されている。第３のネットワーク５０にはＰＬＣ用に開発された各種の専用ネットワークを利用してよい。ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉは、対応する第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１ａ〜１１ｉと同一の制御対象機器をシーケンス制御するために用意されている。例えば、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１ａが、生産ラインに設けられた特定のモータをシーケンス制御するための専用コントローラである場合、そのＰＬＣ１１ａとネットワーク５０で接続されたＰＬＣ２１ａも同一モータをシーケンス制御するための専用コントローラとして設けられている。一方、ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉにインストールされている制御プログラムは、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１にインストールされている制御プログラムとは機能が異なる。第２の制御装置群２０は第１の制御装置群１０の置き換え用であるため、その第２の制御装置群２０に含まれるＰＬＣ２１ａ〜２１ｉの制御プログラムには、第１の制御装置群１０による制御機能の向上、拡張、変更等を実現するように適宜の追加、変更が加えられている。なお、ＰＣ４１〜４３に接続されたＰＬＣ２１ｊは、ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉの動作監視のために設けられたものである。第１の制御装置群１０においてはＰＬＣ２１ｊに対応するＰＬＣが存在せず、ＰＬＣ１１ａがその機能を兼ねている。
【００２３】
図２は、第１の制御装置群１０に設けられた１台のＰＬＣ１１（ＰＬＣ１１ａ〜１１ｉのいずれか一つ）、及びそのＰＬＣ１１と対をなす第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１（ＰＬＣ２１ａ〜２１ｉのいずれか一つ）のそれぞれの内部構成を示す機能ブロック図である。ＰＬＣ１１には、ＣＰＵ及び制御プログラムの組み合わせによって実現される論理的装置として動作制御部１２、及び切替部１３が設けられている。動作制御部１２は制御プログラムに従って制御対象機器６０のシーケンス制御を実行する主体として機能する。切替部１３は、ＰＣ３１又は３２から与えられる切替指示に従って、動作制御部１２の動作モードを生産モードとＩＯモードとの間で切り替えるソフトウエアスイッチとして機能する。切替部１３によって生産モードが指示された場合、動作制御部１２はＰＬＣ１１の制御プログラムに従って制御対象機器６０のシーケンス動作を制御する。一方、切替部１３によってＩＯモードが指示された場合、動作制御部１２は第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１の入力インターフェース及び出力インターフェースの一部として機能する。
【００２４】
また、ＰＬＣ１１には、センサ等の入力機器６１からの信号を動作制御部１２に入力するための入力インターフェース（図ではＩＦと表示。以下同様。）１４、動作制御部１２からの動作指示を制御対象機器６０に出力するための出力インターフェース１５、ＰＬＣ１１をネットワーク３０に接続するためのネットワーク制御部１６、及びＰＬＣ１１をネットワーク５０に接続するための装置間通信制御部１７が設けられている。ネットワーク制御部１６は、動作制御部１２及び切替部１３のそれぞれとネットワーク３０との間におけるデータ通信を制御し、装置間通信制御部１７は、ネットワーク５０を介した動作制御部１２とＰＬＣ２１との間のデータ通信を制御する。
【００２５】
一方、ＰＬＣ２１には、ＣＰＵ及び制御プログラムの組み合わせによって実現される論理的装置として動作制御部２２、及び切替部２３が設けられている。動作制御部２２は制御プログラムに従って制御対象機器６０のシーケンス制御を実行する主体として機能する。切替部２３は、ＰＣ４１〜４３のいずれかから与えられる切替指示に従って、動作制御部２２の動作制御機能を有効化又は無効化するソフトウエアスイッチとして機能する。切替部２３によって制御機能が有効化された場合、動作制御部２２はＰＬＣ２１の制御プログラムに従って制御対象機器６０のシーケンス動作を制御する。一方、切替部２３によって制御機能が無効化された場合、動作制御部２２による制御は行われない。
【００２６】
また、ＰＬＣ２１には、センサ等の入力機器６１からの信号を動作制御部２２に入力するための入力インターフェース２４、動作制御部２２からの動作指示を制御対象機器６０に出力するための出力インターフェース２５、ＰＬＣ２１をネットワーク４０に接続するためのネットワーク制御部２６、及びＰＬＣ２１をネットワーク５０に接続するための装置間通信制御部２７が設けられている。ネットワーク制御部２６は、動作制御部２２及び切替部２３のそれぞれとネットワーク４０との間におけるデータ通信を制御し、装置間通信制御部２７は、ネットワーク５０を介した動作制御部２２とＰＬＣ１１との間のデータ通信を制御する。なお、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１の入力インターフェース１４及び出力インターフェース１５に入力機器６１及び制御対象機器６０が接続されている状態では、入力インターフェース２４及び出力インターフェース２５に入力機器６１及び制御対象機器６０を接続する必要はない。
【００２７】
上述した本形態の制御システム１では、生産ラインに対して全ての構成要素が同時的に設置されるものではない。すなわち、第１の制御装置群１０及びこれと組み合わされるべき第１のネットワーク３０、ＰＣ３１、３２、上位ネットワーク３３及びシリアル回線３４が先行して設置され、これらを利用して生産ラインの動作が制御されて生産が繰り返される。以下では、この段階を更新前段階と呼び、その更新前段階で設置されている構成要素の集合を旧システムと便宜的に呼ぶ。そして、第１の制御装置群１０の老朽化、仕様変更等によりそれらの更新が必要となった段階で、第２の制御装置群２０及びこれと組み合わされるべき第２のネットワーク４０、ＰＣ４１〜４３、上位ネットワーク４４、シリアル回線４５等が設置される。この段階を更新段階と呼ぶ。図１の形態はこの更新段階における制御システム１を示すものである。そして、第２の制御装置群２０を利用した生産が実用可能となった段階で第１の制御装置群１０等が撤去される。以下では、この段階を更新後段階と呼び、その更新後段階で設置されている構成要素の集合を新システムと便宜的に呼ぶ。
【００２８】
次に、図３を参照して、旧システムから図１の制御システム１を経由して新システムへとシステムを更新する手順を説明する。日配品の生産ラインでは、生産期間（ラインの稼働期間）と停止期間とが定期的に繰り返されることから、本形態の制御システム１による更新作業ではこれらの期間を使い分けて作業を進める。まず、更新段階の初期では、旧システムによって生産ラインを稼働させて生産を実施する。そして、生産ラインが停止期間に入ると、まず旧システムに対する追加、修正といった作業を実施する。
【００２９】
すなわち、更新前段階において、旧システムに含まれるＰＬＣ１１は切替部１３を必要としない。従って、本形態の制御システム１を経由した更新が予定されていない限り、切替部１３及び動作制御部１２のモード切替機能は旧システムのＰＬＣ１１に用意されていないことが通例である。そこで、更新段階初期では、各ＰＬＣ１１において、切替部１３を構成する機能、動作制御部１２を生産モード又はＩＯモードで選択的に動作させる機能、及び切替部１３の指示に応じて動作制御部１２の動作モードを変化させる機能が追加されるように、ＰＬＣ１１にインストールされた制御プログラムに追加又は修正を施す必要がある。また、第３のネットワーク５０をＰＬＣ１１と接続するための装置間通信制御部１７についても各ＰＬＣ１１に新たに追加する必要がある。これらの作業を更新段階初期でかつ生産ラインの停止期間に実施する必要がある。
【００３０】
また、新システムに関しては、更新段階初期であっても、生産ラインの稼働に影響が及ばない設置作業等を併行して実施することができる。例えば、第２の制御装置群２０の設置、第２のネットワーク４０の構築、ＰＣ４１〜４３の設置、上位ネットワーク４４の構築、シリアル回線４５の接続、及びＰＬＣ２１に対する制御プログラムのインストール等を生産ラインの稼働と併行して実施してよい。また、第３のネットワーク５０の構築に関しては生産ラインの停止期間に実施する。
【００３１】
旧システムに対する追加、修正作業が完了してＰＬＣ１１の動作制御部１２のモードが切り替え可能となった後、旧システムに関しては、生産期間でＰＬＣ１１の動作制御部１２を生産モードに切り替えて生産ラインを稼働させ、停止期間ではＰＬＣ１１の動作制御部１２をＩＯモードに切り替える。これにより、生産期間においては旧システムの制御機能を利用して生産ラインを稼働させることができる。一方、新システムの設置が完了した場合、その新システムに関しては、生産期間において動作制御部２２の制御機能を無効化しておく。これにより、旧システムを利用した生産に対して、新システムが影響を与えるおそれを排除することができる。なお、図３では、一回の停止期間で旧システムの追加、修正作業等が完了するものとしたが、これらの作業が複数回の停止期間に分けて行われてよいことは勿論である。また、新システムの設置作業等の完了時期は必ずしも旧システムの追加、修正等の作業の完了時期と同時的でなくてよい。
【００３２】
旧システムの追加、修正といった作業が完了し、かつ新システムについてもその設置が完了した後は、生産ラインの停止期間への移行に伴って、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１の動作モードをＩＯモードに切り替える一方、第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１の制御機能を有効化する。そして、ＰＬＣ２１の制御プログラムを実行させ、それらのＰＬＣ２１からの動作指令をＰＬＣ１１を介して制御対象機器６０に与えることにより、ＰＬＣ２１の制御機能を利用した生産ラインの試運転を実施する。これにより、停止期間において第２の制御装置群２０の動作制御の適否を確認することができる。そして、次の生産期間に入る際には旧システムのＰＬＣ１１を生産モードに切り替えて生産ラインを稼働させる一方で、新システムのＰＬＣ２１の制御機能を無効化する。その生産期間には、新システムのＰＬＣ２１の不具合修正等を実施することができる。そして、次の停止期間で再度生産ラインの試運転を実施して動作確認等を行えばよい。
【００３３】
以上のような手順を繰り返すことにより、生産期間における生産を確保しつつ、停止期間では新システムのＰＬＣ２１の制御機能を利用して生産ラインの試運転を実施し、その試運転を通じて不具合修正等を施すことにより、新システムの構築を進めることができる。新システムが完成し、ＰＬＣ２１を利用した生産が可能となった後は旧システムを撤去することができる。なお、旧システムの構成要素のうち、新システムでも利用するもの、例えば制御対象機器６０、入力機器６１については当然ながら撤去不要である。制御対象機器６０はＰＬＣ２０の出力インターフェース２５に、入力機器６１はＰＬＣ２１の入力インターフェース２４にそれぞれ接続すればよい。第３のネットワーク５０は更新後段階において不要であり、撤去してよい。なお、生産ラインの停止期間において、ＰＬＣ２１の動作制御部２２の制御機能を適宜に無効化して作業を実施してよいことは勿論である。
【００３４】
本発明は以上の形態に限ることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、ＰＬＣ１１、２１の個数は生産ラインに応じて適宜に変更してよい。第１の制御装置群及び第２の制御装置群はＰＬＣを用いたものに限らず、適宜の制御装置の集合によりこれらを構成してよい。上記の形態では、第１の制御装置群を第２の制御装置に対する入力インターフェース、及び出力インターフェースとして機能させることにより、第１の制御装置群のＰＬＣ１１と制御対象機器６０及び入力機器６１との接続を維持しつつ、第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１への入力機器６１の信号の入力、及びＰＬＣ２１による制御対象機器６０の動作制御を可能としている。しかしながら、図２に想像線で示したように、停止期間において第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１に入力機器６１及び制御対象機器６０を付け替え、生産期間において第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１を第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１に対する入力インターフェース及び出力インターフェースとして機能させてもよい。この場合でも、第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１の制御機能を利用して生産ラインを稼働させることができる。さらに、入力機器６１及び制御対象機器６０を第１の制御装置群１０のＰＬＣ１１及び第２の制御装置群２０のＰＬＣ２１のそれぞれに並列的に接続し、ＰＬＣ１１、２１と入力機器６１及び制御対象機器６０との間に、第１の制御装置群１０と第２の制御装置群２０との間で接続先を択一的に選択可能な切替装置をさらに設けてもよい。その切替装置はハードウエアによる物理的装置として構成してもよいし、ソフトウエアによる論理的装置として構成してもよい。さらに、切替装置を別途設置する場合には、第３のネットワーク５０を省略することも可能である。なお、制御装置群１０、２０のＰＬＣ１１、２１のそれぞれは制御対象機器６０と接続されてその制御対象機器６０の動作を制御するものであればよく、制御において参照すべき情報の入力手段としての入力機器６１が接続されていることを必ずしも必要としない。
【００３５】
本発明は、日配品の生産ラインに限らず、各種の物品の生産ラインに適用できる。さらに、本発明は生産ラインに限らず、ネットワークを介して相互に接続された制御装置群によって制御対象機器の動作制御を行う限りにおいて、各種の制御システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一形態に係る制御システムの構成を示す図。
【図２】図１の制御システムに含まれる第１の制御装置群のＰＬＣ、及び第２の制御装置群のＰＬＣのそれぞれの内部構成を示す機能ブロック図。
【図３】制御システムを利用した更新手順の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１ 制御システム
１０ 第１の制御装置群
１１ａ〜１１ｉ ＰＬＣ
１２ 動作制御部
１３ 切替部
２０ 第２の制御装置群
２１ａ〜２１ｊ ＰＬＣ
２２ 動作制御部
２３ 切替部
３０ ネットワーク（第１のネットワーク）
４０ ネットワーク（第２のネットワーク）
５０ ネットワーク（第３のネットワーク）
６０ 制御対象機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の制御プログラムに従って制御対象機器の動作を制御する第１の制御装置群と、前記第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って前記制御対象機器の動作を制御する第２の制御装置群と、前記第１の制御装置群を相互に接続する第１のネットワークと、前記第２の制御装置群を相互に接続する第２のネットワークと、を備え、前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御とを切り替え可能としたことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記第１の制御装置群と前記第２の制御装置群とを接続する第３のネットワークをさらに備え、前記第１の制御装置群又は前記第２の制御装置群のいずれか一方の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御が、前記第３のネットワーク及び他方の制御装置群を介して実行され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】
前記第１の制御装置群に含まれる複数の制御装置のそれぞれが、各制御装置に割り当てられた複数の制御対象機器のそれぞれを個別に制御するように構成され、前記第２の制御装置群は、前記第１の制御装置群に含まれる前記複数の制御装置のそれぞれと１：１に対応付けられた複数の制御装置を含み、前記第３のネットワークが前記第１の制御装置群の制御装置と前記第２の制御装置群の制御装置とをそれらの対応関係に従って１：１で接続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】
前記第３のネットワークを介して接続される前記第１の制御装置群の制御装置及び前記第２の制御装置群の制御装置のそれぞれが、同一の制御対象機器のシーケンス制御を実行するＰＬＣであることを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御との切り替えがソフトウエアスイッチにより実現されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項６】
第１の制御プログラムに従って制御対象機器の動作を制御する第１の制御装置群と、第１の制御装置群を相互に接続する第１のネットワークとを備えた旧システムを、前記第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って前記制御対象機器の動作を制御する第２の制御装置群と、第２の制御装置群を相互に接続する第２のネットワークとを備えた新システムへと更新する制御装置群の更新方法であって、
前記第１の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御とを切り替え可能とし、
前記第１の制御装置群により前記制御対象機器の動作を制御しつつ、前記第２の制御装置群の設置に必要な作業を進める状態と、前記第２の制御装置群により前記制御対象機器の動作を制御して該第２の制御装置群による前記制御対象機器の動作を確認する状態とを交互に切り替えて前記旧システムから前記新システムへの更新を進める、
ことを特徴とする制御装置群の更新方法。
【請求項１】
第１の制御プログラムに従って制御対象機器の動作を制御する第１の制御装置群と、前記第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って前記制御対象機器の動作を制御する第２の制御装置群と、前記第１の制御装置群を相互に接続する第１のネットワークと、前記第２の制御装置群を相互に接続する第２のネットワークと、を備え、前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御とを切り替え可能としたことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記第１の制御装置群と前記第２の制御装置群とを接続する第３のネットワークをさらに備え、前記第１の制御装置群又は前記第２の制御装置群のいずれか一方の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御が、前記第３のネットワーク及び他方の制御装置群を介して実行され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】
前記第１の制御装置群に含まれる複数の制御装置のそれぞれが、各制御装置に割り当てられた複数の制御対象機器のそれぞれを個別に制御するように構成され、前記第２の制御装置群は、前記第１の制御装置群に含まれる前記複数の制御装置のそれぞれと１：１に対応付けられた複数の制御装置を含み、前記第３のネットワークが前記第１の制御装置群の制御装置と前記第２の制御装置群の制御装置とをそれらの対応関係に従って１：１で接続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】
前記第３のネットワークを介して接続される前記第１の制御装置群の制御装置及び前記第２の制御装置群の制御装置のそれぞれが、同一の制御対象機器のシーケンス制御を実行するＰＬＣであることを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記第１の制御装置群による前記制御対象機器の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御との切り替えがソフトウエアスイッチにより実現されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項６】
第１の制御プログラムに従って制御対象機器の動作を制御する第１の制御装置群と、第１の制御装置群を相互に接続する第１のネットワークとを備えた旧システムを、前記第１の制御プログラムとは機能が異なる第２の制御プログラムに従って前記制御対象機器の動作を制御する第２の制御装置群と、第２の制御装置群を相互に接続する第２のネットワークとを備えた新システムへと更新する制御装置群の更新方法であって、
前記第１の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御と、前記第２の制御装置群による前記制御対象機器群の動作制御とを切り替え可能とし、
前記第１の制御装置群により前記制御対象機器の動作を制御しつつ、前記第２の制御装置群の設置に必要な作業を進める状態と、前記第２の制御装置群により前記制御対象機器の動作を制御して該第２の制御装置群による前記制御対象機器の動作を確認する状態とを交互に切り替えて前記旧システムから前記新システムへの更新を進める、
ことを特徴とする制御装置群の更新方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３０４６７８（Ｐ２００７−３０４６７８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２９９０９（Ｐ２００６−１２９９０９）
【出願日】平成１８年５月９日（２００６．５．９）
【出願人】（３９２０３２１００）キリンエンジニアリング株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月９日（２００６．５．９）
【出願人】（３９２０３２１００）キリンエンジニアリング株式会社 (54)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]