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，为了在编辑器上正确构成环形拓扑，与实机同样地，需要在编辑器上正确地将复杂且难以理解的通信电缆的配线连接成环状。另外，存在以下状况：在设计阶段中在编辑器上构成了环形拓扑且欲对实机的从机装置进行配线，结果未注意到设计阶段中编辑器上的配线的误连接，无法对实机的从机装置正确地设定冗余配线。
11.本发明的课题在于提供一种支援设计上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，包括环形拓扑判定部，所述环形拓扑判定部基于由用户所制作的设计上的所述网络的结构信息、及表示各所述从机装置的每个机型的固有信息的从机信息，判定能否生成包括多个所述从机装置的环形拓扑。
14.另外，在所述管理装置中，优选的是所述从机信息包含各所述从机装置的端口信息，各所述端口信息包含支持环形拓扑的环起点端口以及环终点端口的信息，所述环形拓扑判定部基于所述端口信息中所含的所述环起点端口以及所述环终点端口的信息，判定能否生成所述环形拓扑。
15.另外，在所述管理装置中，优选的是所述环形拓扑判定部向用户提示欲生成所述环形拓扑的所述环起点端口及所述环终点端口的信息。
16.另外，在所述管理装置中，优选的是所述环形拓扑判定部将所述环形拓扑的位置以能够识别的方式显示在基于所述结构信息而显示的网络结构图上。
17.另外，在所述管理装置中，优选的是所述环形拓扑判定部基于所述从机信息，针对构成所述环形拓扑的各所述从机装置，判定环形拓扑是否被支持。
18.另外，在所述管理装置中，优选的是所述环形拓扑判定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结构信息而显示的网络结构图上。
19.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，包括环形拓扑判定步骤，所述环形拓扑判定步骤基于由用户所制作的设计上的所述网络的结构信息、及表示各所述从机装置的每个机型的固有信息的从机信息，判定能否生成包括多个所述从机装置的环形拓扑，所述从机信息包含所述各从机装置的端口信息，所述各端口信息包含支持环形拓扑的环起点端口以及环终点端口的信息，所述环形拓扑判定步骤基于所述端口信息中所含的所述环起点端口以及环终点端口的信息，判定能否生成所述环形拓扑。
20.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环形拓扑判定部发挥功能；所述记录介质能够由计算机读取，且记录有所述管理程序。
21.发明的效果
22.根据本发明，可提供一种支援设计上的网络结构中的环形拓扑的设定的管理装置。
附图说明
23.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。
24.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。
25.图3是用于说明环形拓扑内的从机装置以及端口的名称的示意图。
26.图4是在编辑器上设定环形拓扑时的一系列画面显示的一例。
27.图5是在编辑器上设定环形拓扑时的一系列画面显示的一例。
28.图6是在编辑器上设定环形拓扑时的一系列画面显示的一例。
29.图7是在编辑器上设定环形拓扑时的一系列画面显示的一例。
30.图8是在编辑器上设定环形拓扑时的一系列画面显示的一例。
31.图9是在编辑器上解除环形拓扑的设定时的画面显示的一例。
32.图10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。
具体实施方式
33.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。
34.(系统的整体结构)
35.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。
36.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。
37.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。
38.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。
39.(管理装置)
40.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)。
41.另外，作为功能块(block)，管理装置3包括通信部31、设计支援控制部32、网络管理部33、网络管理用的存储部(省略图示)以及辅助存储部36。通信部31、设计支援控制部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。
42.存储部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。
43.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。
44.设计支援控制部32具有在包括主机装置1以及从机装置2的网络与使用管理装置3的用户之间控制管理装置3的动作的功能。
45.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以及环形拓扑判定部332。
46.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。
47.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。
48.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)。
49.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4至图9中例示的网络结构图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、连接线52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。
50.环形拓扑判定部332是具有以下功能的功能块：针对由网络结构信息d1表示的工业用网络系统，判定能否生成包括多个从机装置2的环形拓扑的功能；及针对构成环形拓扑的各从机装置，判定环形拓扑是否被支持的功能。环形拓扑判定部332基于由用户所制作的设计上的网络结构信息d1、及表示各从机装置2的每个机型的固有信息的从机信息d2，进行与能否生成包括多个从机装置2的环形拓扑有关的判定，且基于从机信息d2进行与环形拓
扑是否被支持有关的判定。
51.以下，详细说明环形拓扑判定部332的功能。首先，参照图3，对以下的说明中使用的与环形拓扑有关的术语进行说明。接着，参照图4至图9，更具体地说明环形拓扑判定部332具有的所述功能。
52.·
与环形拓扑有关的术语的说明
53.图3是用于说明环形拓扑内的从机装置以及端口的名称的示意图。
54.在图3中例示性地图示了五台从机装置2(2a～2e)。在图示的例子中，三台从机装置2a～2c被连接成环状。将呈环状连接从机装置2a～从机装置2c的形态称为环形拓扑，将呈环状连接从机装置2a～从机装置2c的电缆4(4a)称为环形拓扑的干线。在图示的例子中，其余的两台从机装置2d、2e相对于构成环形拓扑的从机装置2b呈串联状连接。将连接构成环形拓扑的从机装置2b与从机装置2d、从机装置2e的电缆4(4b)称为环形拓扑的支线。
55.在图示的例子中，将从机装置2a称为环形拓扑的起点从机，将从机装置2c称为环形拓扑的终端从机。另外，在图示的端口间的连接关系中，将从机装置2a的端口x2称为环形拓扑的起点端口，将从机装置2a的端口x3称为环形拓扑的终点端口。此外，所谓从机装置的终端端口，意指从机装置2具有的各个端口中拓扑巡回顺序为最终的端口。
56.·
在编辑器上设定环形拓扑
57.图4至图8是在编辑器上设定环形拓扑时的一系列画面显示的一例。
58.参照图4以及图5。在网络结构图41中，网络中所含的节点是以图标来表示，它们通过连接线51呈树显示。用户在网络结构图41上选择欲设定成环形拓扑的起点的从机装置(节点)，并经由上下文菜单(context menu)45向环形拓扑判定部332通知欲以所选择的从机装置为起点构成环形拓扑的意旨。在图示的例子中，选择了节点地址e001的节点，环形拓扑判定部332判定是否能够以节点地址e001的节点为起点来生成环形拓扑。
59.·
与能否生成环形拓扑有关的判定
60.环形拓扑判定部332自网络结构信息d1获取所选择的从机装置的产品代码(型号)、供应商id、修订编号等简档信息。
61.继而，环形拓扑判定部332基于所选择的从机装置的简档信息，自从机信息d2获取与所选择的从机装置有关的、包含支持环形拓扑的起点端口/终点端口的信息的端口信息。此外，在无法获取起点端口的信息的情况下，环形拓扑判定部332判断为根本无法将所选择的从机装置设为环形拓扑的起点，并使上下文菜单45成为无效显示。
62.继而，环形拓扑判定部332基于网络结构信息d1内所含的从机连接信息的端口间的连接信息，判断环形拓扑的终点端口是否为空闲端口。在图示的例子中，针对节点地址e001的端口x3，判断是否为空闲端口。在环形拓扑的终点端口不为空闲端口的情况下，环形拓扑判定部332使上下文菜单45成为无效显示。具体来说，环形拓扑判定部332在对环形拓扑的终点端口是否为空闲端口进行判断时，针对多个从机装置2间的端口，以所选择的从机装置为起点，按照自输入端口至输入端口的顺序追踪输入端口与输出端口的连接关系。
63.参照图6。环形拓扑判定部332使用关于所选择的从机装置而获取的支持环形拓扑的起点端口/终点端口的信息，显示确认对话框46。在确认对话框46中，显示欲使得环形拓扑所引起的电缆的冗余性有效的起点端口/终点端口的信息、以及确认消息。在图示的例子中，节点地址e001的端口x2为起点端口，端口x3为终点端口。
64.通过显示确认对话框46，环形拓扑判定部332向用户确认电缆冗余性的有效化(能否生成环形拓扑)。另外，通过在确认对话框46中显示分支从机上的端口名，防止由用户进行的错误设定。另外，通过在确认对话框46中作为确认消息而显示使电缆冗余性有效所带来的影响，向用户事先通知有可能对构成环形拓扑的各从机装置2的各个中正在运行的控制程序产生影响。
65.通过由用户按下确认对话框46中的“ok”按钮，用户向环形拓扑判定部332指示电缆冗余性的有效化。环形拓扑判定部332以所选择的从机装置为起点，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，并基于起点端口/终点端口的信息构成环形拓扑。即，环形拓扑判定部332自网络结构信息d1获取连接于起点端口以下的从机装置的终端端口，将所述从机装置的终端端口与环形拓扑的终点端口连接而构成环形拓扑。在构成环形拓扑之后，环形拓扑判定部332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。
66.在图4至图6所示的例子中，环形拓扑判定部332自节点地址e001的节点开始，在节点地址e003的节点以及节点地址e005的节点中构成环形拓扑。另外，环形拓扑判定部332将值“有效”设置至网络结构信息d1内的、节点地址e001的节点的与环形拓扑的状态有关的信息。
67.参照图7。环形拓扑判定部332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网络结构图41上。
68.在图7所示的例子中，环形拓扑判定部332在网络结构图41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e003的节点以及节点地址e005的节点构成了环形拓扑。节点地址e005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7所示的例子中，为了表示已构成环形拓扑，环形拓扑判定部332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编辑器上的从机装置2，可通过设计上的网络结构图41上的图形显示而容易地掌握设定了冗余配线的部位。因此，设计上的网络结构中的环形拓扑的设定作业变得更加容易。
69.此外，在网络结构图41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。
70.·
与有无环形拓扑的支持有关的判定
71.参照图8。环形拓扑判定部332针对在编辑器上构成了环形拓扑的各节点，判断环形拓扑是否被支持。
72.首先，为了确定出要进行判定的节点，环形拓扑判定部332自网络结构信息d1，获取自环形拓扑的起点从机至终端从机的各从机装置的产品代码(型号)、供应商id、修订编号等简档信息。接着，环形拓扑判定部332针对根据所获取的简档信息确定机型的、自环形拓扑的起点从机至终端从机的各从机装置，基于从机信息d2判定环形拓扑的支持的有无。
73.例如，环形拓扑判定部332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，环形拓扑判定部332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。
74.环形拓扑判定部332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网络结构图41上。
75.在图8所示的例子中示出了以下状况：用户错误地或不经意地欲使用因装置的规格而环形拓扑不被支持的节点地址e007的节点来构成环形拓扑。用户欲自节点地址e001的节点开始，在节点地址e003的节点、节点地址e005的节点以及节点地址e007的节点中构成环形拓扑。然而，在图8所示的例子中，在节点地址e007的节点的附近显示有图标55，从而以能够识别的方式显示出节点地址e007的节点不支持环形拓扑。另外，在图8所示的例子中，还以提示框(tooltip)方式显示了消息56，所述消息56表示在环形拓扑内连接有环形拓扑不被支持的节点的意旨。此外，在图8所例示的形态中，图标55是警告含义的图标。由此，用户可通过设计上的网络结构图41上的图形显示，容易地掌握欲构成环形拓扑的编辑器上的从机装置中环形拓扑不被支持的从机装置。因此，设计上的网络结构中的环形拓扑的设定作业变得更加容易。
76.此外，在网络结构图41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。
77.·
在编辑器上解除环形拓扑
78.图9是在编辑器上解除环形拓扑的设定时的画面显示的一例。
79.用户在网络结构图41上选择欲解除环形拓扑的设定的从机装置，并经由上下文菜单47，向环形拓扑判定部332通知欲解除以所选择的从机装置为起点而构成的环形拓扑的意旨。在图示的例子中，选择了节点地址e001的节点，从而环形拓扑判定部332解除以节点地址e001的节点为起点而构成的环形拓扑的设定。
80.环形拓扑判定部332使用关于所选择的从机装置而获取的支持环形拓扑的起点端口/终点端口的信息，显示确认对话框(未图示)。在确认对话框中，显示欲使得环形拓扑所引起的电缆的冗余性无效的起点端口/终点端口的信息、以及确认消息。通过由用户按下确认对话框中的“ok”按钮，用户向环形拓扑判定部332指示电缆冗余性的无效化。
81.然后，环形拓扑判定部332将值“无效”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的与环形拓扑的状态有关的信息。另外，环形拓扑判定部332在网络结构图41上的树显示中，使用意指通常的连接的连接线51来显示表示构成了环形拓扑的各节点间的连接的双划线52，由此将环形拓扑的设定已解除的情况能够识别地显示在网络结构图41上。另外，当在环形拓扑内连接有环形拓扑不被支持的节点而显示有表示此意旨的图标55或消息56时，环形拓扑判定部332清除图标55以及消息56的显示。
82.(管理方法)
83.图10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中在编辑器上设定环形拓扑时的处理流程。
84.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d1读出至存储部(省略图示)中(s2)。继而，在管理装置3中，当用户在管理程序的画面上按下编辑器启动按钮(省略图示)时，设计支援控制部32启动(s3)。然后，网络结构图显示部331基于网络结构信息d1显示网络结构图41(s4)。
85.在网络结构图41上，若用户向管理装置3指示电缆冗余性的有效化，则环形拓扑判定部332基于网络结构信息d1以及从机信息d2，进行与能否生成环形拓扑有关的判定(s5)，
并将在编辑器上构成了环形拓扑的节点的位置能够识别地显示在网络结构图41上(s6)。由此，用户针对欲构成环形拓扑的编辑器上的从机装置2，可通过设计上的网络结构图41上的图形显示而容易地掌握设定了冗余配线的部位。因此，设计上的网络结构中的环形拓扑的设定作业变得更加容易。
86.另外，环形拓扑判定部332基于从机信息d2，进行与有无环形拓扑的支持有关的判定，并针对在编辑器上构成了环形拓扑的各节点，判断环形拓扑是否被支持(s7)。环形拓扑判定部332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设计上的网络结构图41上(s8)。由此，用户可通过设计上的网络结构图41上的图形显示，容易地掌握欲构成环形拓扑的编辑器上的从机装置中环形拓扑不被支持的从机装置。因此，设计上的网络结构中的环形拓扑的设定作业变得更加容易。
87.(其他形态)
88.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。
89.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。
90.符号的说明
91.1：主机装置
92.2(2a～2g)：从机装置
93.3：管理装置
94.4(4a、4b)：电缆
95.31：通信部
96.32：设计支援控制部
97.33：网络管理部
98.331：网络结构图显示部
99.332：环形拓扑判定部
100.36：辅助存储部
101.41：网络结构图
102.100：工业用网络系统
103.d1：网络结构信息
104.d2：从机信息