网络管理装置、管理方法、管理程序以及记录介质与流程

1.本发明涉及一种对包括主机装置及从机装置等节点的网络进行管理的管理装置、管理方法以及管理程序。


背景技术：

2.在工厂自动化(factory automation，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括进行生产设备的数据收集及控制的各种从机(slave)装置、及对多个从机装置进行集中管理的主机(master)装置等节点(node)。
3.制造线等工厂的生产设备中的故障大多是与网络的通信有关的问题。若产生与网络的通信有关的问题，则会一并产生与系统上同时运行的运动控制及安全控制等的应用程序有关的问题。
4.作为解决此种网络的通信故障的一个手段，采取的是通过将多个从机装置间的连接设为环形拓扑(ring topology)来确保网络的冗余性。然而，为了构成环形拓扑，需要将通信电缆呈环状配线，必需的配线部位增加，结果产生了配线复杂且难以理解的问题。
5.作为支援包含环形拓扑的各种连接形态的网络结构的设计的技术，例如可列举专利文献1所记载的技术。在专利文献1中，公开了一种设计包括可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)等设备的控制系统的系统结构的技术。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本专利特开2010
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272034号公报


技术实现要素：

9.发明所要解决的问题
10.在支援网络结构的设计的技术中，通过在进行设计的编辑器上将配线适当地连接，在设计上的网络结构中，能够以环形拓扑显示从机装置间的连接形态。然而，用户为了确认是否按照目标正确地对欲构成环形拓扑的实机的从机装置设定了冗余配线，需要在实机中以目视确认从机装置间的配线、或者进行通信电缆的断线测试。
11.本发明的课题在于提供一种支援实机的网络结构中的环形拓扑的设定的管理装置。
12.解决问题的技术手段
13.本发明的管理装置是对网络进行管理的管理装置，所述网络包括主机装置及连接于所述主机装置的多个从机装置，所述管理装置的特征在于，包括：实际结构信息获取部，自所述主机装置获取实际的所述网络的实际结构信息；及环形拓扑检测部，基于所述实际结构信息，检测包括多个所述从机装置的环形拓扑，并将所述环形拓扑以能够识别的方式显示在基于所述实际结构信息而显示的实际网络结构图上。
14.另外，在所述管理装置中，优选的是所述实际结构信息包含各所述从机装置的从
机连接信息，各所述从机连接信息包含端口间连接信息，所述环形拓扑检测部基于所述从机连接信息中所含的所述端口间连接信息，检测所述环形拓扑。
15.另外，在所述管理装置中，优选的是所述环形拓扑检测部基于表示各所述从机装置的每个机型的固有信息的从机信息，针对构成所述环形拓扑的各所述从机装置，判断环形拓扑是否被支持。
16.另外，在所述管理装置中，优选的是所述环形拓扑检测部将环形拓扑不被支持的所述从机装置以能够识别的方式显示在基于所述实际结构信息而显示的实际网络结构图上。
17.本发明的管理方法是对网络进行管理的管理方法，所述网络包括主机装置及连接于所述主机装置的多个从机装置，所述管理方法的特征在于，包括：实际结构信息获取步骤，自所述主机装置获取实际的所述网络的实际结构信息；及环形拓扑检测步骤，基于所述实际结构信息，检测包括多个所述从机装置的环形拓扑，并将所述环形拓扑以能够识别的方式显示在基于所述实际结构信息而显示的实际网络结构图上。
18.另外，下述管理程序以及记录介质也属于本发明的技术范围，所述管理程序是用于使计算机作为所述管理装置发挥功能的管理程序，且所述管理程序用于使计算机作为所述实际结构信息获取部及所述环形拓扑检测部发挥功能；所述记录介质能够由计算机读取，且记录有所述管理程序。
19.发明的效果
20.根据本发明，可提供一种支援实机的网络结构中的环形拓扑的设定的管理装置。
附图说明
21.图1是表示本发明一实施方式的工业用网络系统100的概略结构的框图。
22.图2是表示本发明一实施方式的管理装置3的概略结构的框图。
23.图3是检测到环形拓扑时的画面显示的一例。
24.图4是在环形拓扑内连接有环形拓扑不被支持的从机装置时的画面显示的一例。
25.图5是表示本发明一实施方式的管理方法中的处理流程的流程图。
26.图6是表示本发明一实施方式的管理方法中的处理流程的流程图。
具体实施方式
27.以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。在以下的实施方式中，对遵照以太网控制自动化技术(ethernet for control automation technology，ethercat(注册商标))标准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。只要是包括一台以上的节点的网络系统，均可应用本发明。
28.(系统的整体结构)
29.图1是表示本发明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，包括主机装置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(universal serial bus，usb)通信而
连接。此外，在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。
30.主机装置1是对从机装置2进行集中管理的装置，例如包括可编程逻辑控制器(programmable logic controller，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的状态监视。
31.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送处理。作为从机装置2，包括从机终端(slave terminal)、nx单元、cj单元、输入输出
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链接(io
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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、输入/输出(input/output，i/o)单元等。从机装置2通过有线或无线适宜地连接于生产设备。作为生产设备，包括传感器、按钮、限位开关(limit switch)等输入装置或灯(lamp)等输出装置。
32.此外，可连接于主机装置1的从机装置2的台数及拓扑并无特别限定。在本实施方式中，一台主机装置1最多可连接512台从机装置2，根据从机装置2间的联动或配线的情况，可应用串列状、环状、树(tree)状或星(star)状等所有的拓扑。另外，作为节点，除了主机装置1及从机装置2以外，还可包括集线器(hub)装置。
33.(管理装置)
34.图2是表示本发明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，例如可包括通用的个人计算机(personal computer)。作为硬件结构，管理装置3例如包括中央处理器(central processing unit，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(hard disk)、固态硬盘(solid state drive，ssd)等)、显示装置及输入装置(键盘(keyboard)、鼠标(mouse)等)。
35.另外，作为功能块(block)，管理装置3包括通信部31、故障排除控制部32、网络管理部33、网络管理用的存储部35以及辅助存储部36。通信部31、故障排除控制部32以及网络管理部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(compact disk
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read only memory，cd
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rom)等非暂时性的能够由计算机读取的记录介质中，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。
36.存储部35可设定在主存储装置中。另外，辅助存储部36可设定在辅助存储装置中。
37.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、进行用于自各节点获取事件日志的收发处理的功能等。
38.故障排除控制部32具有支援与包括主机装置1以及从机装置2的网络有关的各种故障的解除的功能。
39.网络管理部33具有支援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、实际结构信息获取部332以及环形拓扑检测部333。
40.在本实施方式中，在管理装置3的辅助存储部36中预先保存有网络结构信息d1及
从机信息d2，所述网络结构信息d1作为工程文件(project file)而记述有由用户所制作的设计上的网络结构，所述从机信息d2记述有构成工业用网络系统100的各从机装置2的每个机型的固有信息。
41.在网络结构信息d1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(product code)(型号)、供应商(vendor)识别码(identification，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)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、端口间的连接信息、与环形拓扑的状态有关的信息等。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。
42.从机信息d2是由各从机装置2的供应商例如以xml形式等格式(format)所预先制作的文件。从机信息d2包含简档信息及端口信息。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(型号)、供应商id、修订编号、环形拓扑支持的有无等。所谓端口信息，是指与从机装置2所保有的端口有关的信息，例如包含端口的数量、端口类别、支持环形拓扑的起点端口/终点端口的信息等信息。此外，由于从机信息d2是由各从机装置2的供应商所制作的文件，因此环形拓扑支持的有无、支持环形拓扑的起点端口/终点端口的信息就各从机装置而言为固有的信息(即，各从机装置的规格)。
43.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d1，以图形方式(graphical)显示图3以及图4的图中左侧所例示的网络结构图41。在网络结构图41中，网络中所含的节点是以图标(icon)来表示，它们通过连接线51呈树(tree)显示。另外，在各图标的附近，显示有节点地址及节点的机型名。此外，网络结构图41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。
44.另外，在本实施方式中，网络结构图显示部331参照后述的实际结构信息d3，以图形方式显示图3以及图4的图中中央所例示的实际网络结构图42。
45.实际结构信息获取部332是获取实机的网络结构的信息(实际结构信息)的功能块。在本实施方式中，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332自主机装置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d3而读出至存储部35中。
46.实际结构信息d3的格式(format)对应于网络结构信息d1的格式。不同之处在于：网络结构信息d1是由用户所制作的设计上的信息，与此相对，实际结构信息d3是在实际构建的工业用网络系统100中，基于主机装置1自各从机装置2实际收集的信息而生成。即，与网络结构信息d1同样地，在实际结构信息d3中记述有构成网络系统100的各从机装置2的简档信息、从机连接信息、地址信息等。从机连接信息包含用以确定作为从机装置的连接目的地的装置及端口的信息、端口间的连接信息等。
47.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有关的说明中，将ethercat标准的网络作为一例进行说明。
48.在第一步骤中，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(broadcast command，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标准中规定了：网络内存在的所有节点(所有的ethercat从机)响应广播命令。
49.在第二步骤中，主机装置1自网络上的各节点获取节点地址的信息、及在各节点中建立了连接的通信端口的信息。通信端口的信息包含端口间的连接信息。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(auto increment physical read，aprd)命令。
50.例如在ethercat标准中规定了：节点的通信端口最多为四个；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标准中，用于寄存器的读出的命令。读出是通过以位置地址(position address)(表示自主机装置1数起的连接台数的地址)确定节点来进行。
51.在第三步骤中，主机装置1根据在第二步骤中获取的通信端口的信息、及数据包巡回顺序的规则(rule)，来制作网络的拓扑。
52.例如在ethercat标准中规定了：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。
53.在第四步骤中，主机装置1自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。
54.例如在ethercat标准中规定了：节点在寄存器上保持供应商id、产品代码、修订代码，以作为用以确定机型的信息。
55.通过以上的四个步骤，进行网络扫描处理，由主机装置1生成网络的实际结构信息d3。主机装置1基于自网络上的各节点获取的用于确定节点的机型的信息及端口间的连接信息，生成网络的实际结构信息d3。
56.环形拓扑检测部333是基于实际结构信息d3，在实际构建的工业用网络系统100中检测包括多个从机装置2的环形拓扑的功能块。
57.图3是检测到环形拓扑时的画面显示的一例，图4是在环形拓扑内连接有环形拓扑不被支持的从机装置时的画面显示的一例。
58.参照图3以及图4，更具体地说明环形拓扑检测部333检测包括多个从机装置2的环形拓扑的步骤。
59.环形拓扑检测部333基于实际结构信息d3内所含的从机连接信息中端口间的连接信息来检测环形拓扑。环形拓扑检测部333在检测环形拓扑时，针对多个从机装置2间的端口，按照自输入端口至输出端口的顺序追踪输入端口与输出端口的连接关系。以此方式依序追踪端口的连接关系，检测在数据包的流动顺序中位于上游的从机装置2的输出端口与位于下游的从机装置2的输出端口经连接的部位，将此部位作为利用通信电缆形成了物理结线的环形拓扑。
60.在图3所示的例子中，在实机的网络结构中，节点地址e001的输出端口与节点地址e003的输出端口经连接，从而环形拓扑检测部333检测到自节点地址e001的节点开始，在节点地址e002节点以及节点地址e003的节点中构成了环形拓扑。
61.在检测到环形拓扑的情况下，环形拓扑检测部333将构成了环形拓扑的节点的位置以能够识别的方式显示在实际网络结构图42上。另外，环形拓扑检测部333将值“有效”设置至网络结构信息d1内的、成为环形拓扑的起点的从机装置(节点)的与环形拓扑的状态有关的信息。
62.在图3所示的例子中，环形拓扑检测部333在实际网络结构图42上的树显示中，使用双划线52显示表示各节点间的连接的线，由此示出自节点地址e001的节点开始，节点地址e002的节点以及节点地址e003的节点构成了环形拓扑。节点地址e003的节点的输出端口与节点地址e001的输出端口x3之间也使用双划线52显示。另外，在图3所示的例子中，为了表示已构成环形拓扑，环形拓扑检测部333在节点地址e001的节点的输出端口x2以及输出端口x3的附近显示意指已构成环形拓扑的显示53。由此，用户针对欲构成环形拓扑的实机的从机装置2，可通过实际网络结构图42上的图形显示而容易地掌握设定了冗余配线的部位。因此，实机的网络结构中的环形拓扑的设定作业变得更加容易。
63.此外，在实际网络结构图42上显示环形拓扑的形态并不限定于上述形态。例如，可应用使相应的图标、连接线闪烁显示或突出显示等形态。
64.另外，环形拓扑检测部333针对已被判断为以通信电缆所形成的物理结线的形式构成了环形拓扑的各从机装置2，判断环形拓扑是否被支持。例如，环形拓扑检测部333基于从机信息d2内所含的简档信息中环形拓扑支持的有无，判断环形拓扑是否被支持。或者，环形拓扑检测部333基于从机信息d2内所含的端口信息中支持环形拓扑的起点端口/终点端口的信息，判断环形拓扑是否被支持。
65.环形拓扑检测部333当判断为在环形拓扑内连接有环形拓扑不被支持的从机装置2时，将环形拓扑不被支持的所述从机装置2以能够识别的方式显示在实际网络结构图42上。
66.在图4所示的例子中，在节点地址e003的节点的附近显示有图标55，从而以能够识别的方式显示了节点地址e003的节点不支持环形拓扑。此外，在图4所例示的形态中，图标55是警告含义的图标。由此，用户可通过实际网络结构图42上的图形显示，容易地掌握以通信电缆所形成的物理结线的形式构成了环形拓扑的实机的从机装置中环形拓扑不被支持的从机装置。另外，用户可在使工业用网络系统实际工作之前掌握环形拓扑不被支持从而有可能因在环形拓扑中的使用而产生故障的从机装置。因此，实机的网络结构中的环形拓扑的设定作业变得更加容易。
67.此外，在实际网络结构图42上显示环形拓扑不被支持的节点的形态并不限定于上述形态。例如，可应用使相应的图标、连接线闪烁显示或突出显示等形态。
68.(管理方法)
69.图5以及图6是表示对包括主机装置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。在所述图中，示出了管理装置3及主机装置1中的处理流程。
70.首先，用户在包括主机装置1以及从机装置2的网络中构成环形拓扑。作为制造线中的准备，用户在主机装置1与多个从机装置2之间连接通信电缆。针对希望通过环形拓扑实现冗余性功能的从机装置2，通过追加连接通信电缆来进行环形拓扑状的追加配线。
71.接着，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d1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(online button)(省略图示)时，通信部31开始与主机装置1的通信(s3)。
72.继而，在管理装置3中，当用户在管理程序的画面上按下故障排除按钮(省略图示)时，故障排除控制部32启动(s4)。然后，网络结构图显示部331基于网络结构信息d1来显示
网络结构图41(s5)。
73.继而，实际结构信息获取部332向主机装置1指示实际结构信息的发送(s6)。与此相应地，主机装置1通过进行网络扫描处理(s31)而收集各从机装置2的信息，并将实际结构信息保存在自身装置中(s32)。主机装置1将自身装置中所保存的实际结构信息发送至管理装置3(s33)。由此，实际结构信息获取部332获取实际结构信息d3并保存在存储部35中(s7)。然后，网络结构图显示部331基于实际结构信息d3，显示实际网络结构图42(s8)。
74.继而，环形拓扑检测部333基于实际结构信息d3，在实际构建的工业用网络系统100中检测包括多个从机装置2的环形拓扑(s9)。环形拓扑检测部333将构成了环形拓扑的节点的位置以能够识别的方式显示在实际网络结构图42上(s10)。在图3所例示的实际网络结构图42上，使用双划线52显示了已构成环形拓扑的各节点间的连接。由此，用户针对欲构成环形拓扑的实机的从机装置，可通过实际网络结构图42上的图形显示而容易地掌握设定了冗余配线的部位。
75.另外，环形拓扑检测部333针对构成了环形拓扑的各节点，判断环形拓扑是否被支持(s11)。环形拓扑检测部333将环形拓扑不被支持的从机装置2以能够识别的方式显示在实际网络结构图42上(s12)。在图4所例示的实际网络结构图42上，在环形拓扑不被支持的从机装置2的附近显示有警告含义的图标55。由此，用户可通过实际网络结构图42上的图形显示，容易地掌握以通信电缆所形成的物理结线的形式构成了环形拓扑的实机的从机装置中环形拓扑不被支持的从机装置。
76.(其他形态)
77.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，将所述实施方式中公开的技术手段适宜地组合所得的形态也属于本发明的技术范围。
78.在所述实施方式中，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d1而显示有网络结构图41，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41。
79.符号的说明
80.1：主机装置
81.2：从机装置
82.3：管理装置
83.4：电缆
84.31：通信部
85.32：故障排除控制部
86.33：网络管理部
87.331：网络结构图显示部
88.332：实际结构信息获取部
89.333：环形拓扑检测部
90.35：存储部
91.36：辅助存储部
92.41：网络结构图
93.42：实际网络结构图
94.100：工业用网络系统
95.d1：网络结构信息
96.d2：从机信息
97.d3：实际结构信息