(57)【要約】【課題】  複数のサブネットワーク間の無線送信モードを適宜切り換えることができ、制御の簡素性と動作のリアルタイム性を担保することが可能な中継装置及びネットワークシステムを提供する。【解決手段】  中継装置２０は、各々に１以上の被駆動機械が有線接続された複数の中継局に、被駆動機械の動作に関するデータを無線送信する中継装置であって、中継局と無線接続可能な無線通信部２０６と、無線通信部２０６の送信モードについて、ブロードキャスト送信するブロードキャストモードと、選択された中継局にデータを送信する選択送信モードとを、無線通信の通信状態に応じて切り換える切換部２０８とを備える。【選択図】  図２
2014072537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々に１以上の被駆動機械が有線接続された複数の中継局に、該被駆動機械の動作に関するデータを無線送信する中継装置であって、
前記中継局と無線接続可能な無線通信部と、
前記無線通信部の送信モードについて、ブロードキャスト送信するブロードキャストモードと、選択された中継局にデータを送信する選択送信モードとを、無線通信の通信状態に応じて切り換える切換部と、を備えることを特徴とする中継装置。
【請求項２】
前記無線接続がＷｉ−Ｆｉ規格に準拠するものであり、前記有線接続がＣＡＮ規格に準拠するものであることを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
【請求項３】
前記無線通信の混雑度を検出する検出部をさらに備え、
前記切換部は、前記検出部によって検出された混雑度に基づいて、前記ブロードキャストモードと前記選択送信モードとを切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の中継装置。
【請求項４】
前記混雑度がコリジョン発生率からなり、前記ブロードキャストモード適用時に、前記切換部が、前記検出部によって検出されるコリジョン発生率が所定の閾値を超える場合に該ブロードキャストモードを前記選択送信モードに切り換えることを特徴とする請求項３に記載の中継装置。
【請求項５】
前記混雑度が前記複数の中継局の無線ノード数によって表され、前記ブロードキャストモード適用時に、前記切換部が、前記検出部によって検出される無線ノード数が所定の閾値を超える場合に該ブロードキャストモードを前記選択送信モードに切り換えることを特徴とする請求項３に記載の中継装置。
【請求項６】
前記混雑度が前記無線通信における回線使用率からなり、前記ブロードキャストモード適用時に、前記切換部が、前記検出部によって検出される回線使用率が所定の閾値を超える場合に該ブロードキャストモードを前記選択送信モードに切り換えることを特徴とする請求項３に記載の中継装置。
【請求項７】
ユーザ入力により前記切換部に前記ブロードキャストモードと前記選択送信モードを切り換えさせるユーザ入力部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の中継装置。
【請求項８】
前記中継局から受信されるＷｉ−Ｆｉ仕様フレームのデータをＣＡＮ仕様フレームのＣＡＮデータに変換する変換部と、
前記変換部によって変換されたＣＡＮデータに基づいて、有線接続される被駆動機械と通信する有線通信部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の中継装置。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれか１項に記載の中継装置を含むサブネットワークと、
前記複数の中継局を各々含む複数のサブネットワークと、を備え、
前記中継局は、
前記中継装置から受信されるデータに対して応答を返信する無線通信部と、
前記中継装置から受信されるデータをＷｉ−Ｆｉ仕様フレームのデータからＣＡＮ仕様フレームのＣＡＮデータに変換する変換部と、
前記変換部によって変換されたＣＡＮデータに基づいて、有線接続される被駆動機械と通信する有線通信部と、を備えることを特徴とするネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継装置、及び、該中継装置を用いたネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、中継装置が自機に有線接続される工作機械や産業機械（以下「工作機械等」又は単に「工作機械」という）を制御する産業用有線ネットワークが知られている。そのような産業用ネットワークのプロトコルは、近年では工場内の生産ラインにおける一群の工作機械等の制御に導入されるようになってきた。また、近年の無線ＬＡＮ技術の汎用化により、複数の工作機械群（サブネットワーク）を無線通信により接続するネットワークシステムが開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１は、各ノード内に複数のＩ／Ｏブリッジシステムが有線接続され、複数のノード間が無線リンクにより相互接続されるプロセス工場の構成を開示する（同文献図３、図４Ａ、図４Ｂ参照）。無線リンクは汎用の無線通信規格に従って確立される。また、特許文献２では、ＣＡＮシステムで接続された一群の織機（工作機械等）とオペレータの装置を無線通信で接続する構成を開示する（同文献図８参照）。各織機は無線モジュール及びそれと通信可能な内部ＣＡＮシステムを備える。オペレータは一台のパソコンから全ての織機の無線モジュールに対して同一チャネルで無線接続を確立して工場を監視する一方、一台の織機に対して専用チャネルで無線接続を確立してその織機で作業を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０２９２０号公報
【特許文献２】特許第３７５４４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術では、あるサブネットワークから他のサブネットワークにブロードキャストによりデータを送信する方式が用いられるため、簡素な構成で各ネットワーク要素を構成でき、簡便性が担保される。一方、特許文献２の技術では、特定のモジュールに対して専用のチャネルを確立してデータを送信する選択送信方式を用いるので、個々の織機（工作機械等）を少ない遅延で制御することができ、応答性が担保される。このように、従来の無線化された産業用ネットワークシステムでは、簡便性の確保、応答性の確保といった特定のネットワーク条件のみを満足するような固定的なデータ送信方式が採用されていた。
【０００６】
ところで、近年では、無線ＬＡＮ技術やＣＡＮ等の有線通信技術の進歩により、より多くの中継装置やそれに接続される工作機械等が１つのネットワークに含まれる傾向にある。産業用ネットワークシステムにおいては、構成の簡素性とともに、機器制御への適用、及びその高速化への要求により、ネットワークシステムの動作における応答性又はリアルタイム性が一層求められるようになってきている。しかしながら、従来では、通信方式がブロードキャスト、選択送信等に固定されているため、ネットワークシステムにおける応答性又はリアルタイム性、簡便性等への要求に柔軟に応えることができなかった。また、産業用ネットワークシステム内での通信状態は時々刻々と変化するが、その変化に対して動的に対応することができなかった。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、産業用ネットワーク内の複数のサブネットワーク間の無線通信方式を適宜切り換えることができ、制御の簡素性と共に動作のリアルタイム性を担保することが可能な中継装置及びネットワークシステム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】
【０００８】
本発明に係る中継装置は、各々に１以上の被駆動機械が有線接続された複数の中継局に、被駆動機械の動作に関するデータを無線送信する中継装置であって、中継局と無線接続可能な無線通信部と、無線通信部の送信モードについて、ブロードキャスト送信するブロードキャストモードと、選択された中継局にデータを送信する選択送信モードとを、無線通信の通信状態に応じて切り換える切換部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る中継装置では、中継局（すなわち他の中継装置）にデータ送信する際の無線通信方式をブロードキャストと選択送信に切換可能な構成としたので、通信の状況に応じて適切な通信方式を適用することができ、応答性、簡便性等への要求に柔軟に応えることが可能となる。
【００１０】
本発明に係る中継装置では、無線接続がＷｉ−Ｆｉ（登録商標、以下同様）規格に準拠するものであり、有線接続がＣＡＮ規格に準拠するものとすることが好ましい。
【００１１】
この構成により、サブネットワーク間の通信及びサブネットワーク内の通信に汎用性の高い規格のものを用いたので、本発明の中継装置の汎用性及び適合性、すなわち導入容易性を確保することが可能となる。
【００１２】
本発明に係る中継装置では、無線通信の混雑度を検出する検出部をさらに備え、切換部が、検出部によって検出された混雑度に基づいて、ブロードキャストモードと選択送信モードとを切り換えることが好ましい。
【００１３】
この構成により、無線通信の混雑度が低い場合にはブロードキャストモードを適用し、混雑度が高い場合には選択送信モードを適用することができる。これにより、リアルタイム性と簡素性を両立できる。すなわち、混雑度が低い場合には、ブロードキャストにより簡素な制御構成によりデータを送信して、中継装置の処理負荷を軽減することができる。一方、混雑度が高い場合には、選択送信により、送信データに無関係なサブネットワークからの不要なＡｃｋをなくし、応答性（すなわち、リアルタイム性）を向上することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る中継装置では、混雑度がコリジョン発生率からなり、ブロードキャストモード適用時に、切換部が、検出部によって検出されるコリジョン発生率が所定の閾値を超える場合にブロードキャストモードを選択送信モードに切り換えることが好ましい。
【００１５】
この構成により、ネットワークにおける遅延の直接の原因となり得るコリジョン発生率に基づいて送信モード切換を行うので、より通信状態を反映した送信モード切換制御を行うことが可能となる。
【００１６】
本発明に係る中継装置では、混雑度が複数の中継局の無線ノード数によって表され、ブロードキャストモード適用時に、切換部が、検出部によって検出される無線ノード数が所定の閾値を超える場合にブロードキャストモードを選択送信モードに切り換えることが好ましい。
【００１７】
この構成では、ネットワークシステム内の無線ノード数を検出する構成は複雑な演算等を要しないので、簡素な送信モード切換制御を行うことが可能となる。
【００１８】
本発明に係る中継装置では、混雑度が無線通信における回線使用率からなり、ブロードキャストモード適用時に、切換部が、検出部によって検出される回線使用率が所定の閾値を超える場合にブロードキャストモードを選択送信モードに切り換えることが好ましい。
【００１９】
この構成により、ネットワークにおける遅延の直接の原因となり得る回線使用率の増加に基づいて送信モード切換を行うので、より通信状態を反映した送信モード切換制御を行うことが可能となる。
【００２０】
本発明に係る中継装置では、ユーザ入力により切換部にブロードキャストモードと選択送信モードを切り換えさせるユーザ入力部をさらに備えることが好ましい。
【００２１】
この構成により、ユーザの経験則等に従って適時に送信モード切換を行うことができるので、送信モード切換に更なる柔軟性を与え、使い勝手のよい中継装置を提供することが可能となる。
【００２２】
本発明に係る中継装置では、中継局から受信されるＷｉ−Ｆｉ仕様フレームのデータをＣＡＮ仕様フレームのＣＡＮデータに変換する変換部と、変換部によって変換されたＣＡＮデータに基づいて、有線接続される被駆動機械と通信する有線通信部と、をさらに備えることができる。
【００２３】
このようにすれば、中継装置をマスタとしてもスレーブとしても選択することができるので、種々のネットワークシステムに容易かつ柔軟に導入することが可能となる。すなわち、このような中継装置を用いて構成したネットワークシステムにおいては、サブネットワークの追加又は削除があっても送信参照テーブルを書き換えるだけで容易かつ迅速にネットワークシステムを再構成することが可能となる。
【００２４】
本発明に係るネットワークシステムは、上記の中継装置を含むサブネットワークと、複数の中継局を各々含む複数のサブネットワークと、を備え、中継局が、中継装置から受信されるデータに対して応答を返信する無線通信部と、中継装置から受信されるデータをＷｉ−Ｆｉ仕様フレームのデータからＣＡＮ仕様フレームのＣＡＮデータに変換する変換部と、変換部によって変換されたＣＡＮデータに基づいて、有線接続される被駆動機械と通信する有線通信部と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係るネットワークシステムでは、上記の種々の特徴を有する中継装置を用いてネットワークシステムを構成したので、簡素な構成でネットワークシステムにおける動作のリアルタイム性を向上するとともに導入容易なシステムを実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複数のサブネットワーク間の無線通信方式を適宜切り換えることができ、制御の簡素性と動作のリアルタイム性を担保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係るネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る中継装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る中継装置に記憶される送信参照テーブルを示す図である。
【図４Ａ】Ｗｉ−Ｆｉ仕様フレームを説明する図である。
【図４Ｂ】Ｗｉ−Ｆｉ仕様フレームを説明する図である。
【図５】実施形態に係るスレーブ側中継装置を説明するブロック図である。
【図６】ＣＡＮ仕様フレームを説明する図である。
【図７】実施形態に係るネットワークシステムの動作を示すフローチャートである。
【図８】変形例に係るネットワークシステムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。まず、図１を参照して実施形態に係るネットワークシステムの構成を説明する。図１はネットワークシステム１の構成を示すブロック図である。
【００２９】
ネットワークシステム１は、サブネットワーク２、３、４及び５を備える。なお、以降において、説明の便宜上、サブネットワーク２をマスタ側のサブネットワークとし、サブネットワーク３、４及び５をスレーブ側のサブネットワークとする。マスタ側のサブネットワーク２はマスタとなる中継装置２０を備え、スレーブ側のサブネットワーク３〜５はスレーブとなる中継装置３０〜５０をそれぞれ備え、各中継装置間でＷｉ−Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）規格に準拠した無線通信を確立することができる。なお、本実施形態では３個のスレーブ側サブネットワークを例示して説明するが、２個であってもよいし、４個以上であってもよい。なお、本明細書においては、区別のため、必要に応じて中継装置を中継局ともいうが、実質的には同一のものである。
【００３０】
各サブネットワーク２〜５は中継装置に有線接続された１以上の工作機械（被駆動機械）を有し、サブネットワーク内でＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）規格に準拠した有線ネットワークが構成されている。すなわち、サブネットワーク３は、中継装置３０にコントロールバス３９で接続された工作機械３２及び３４を有し、工作機械３２及び３４は中継装置３０からのＣＡＮ仕様フレームのデータ（以下、「ＣＡＮデータ」という）を受信して動作する。サブネットワーク４も、中継装置４０にコントロールバス４９で接続された工作機械４２を有し、工作機械４２は中継装置４０からのＣＡＮデータを受信して動作する。同様に、サブネットワーク５も、中継装置５０にコントロールバス５９で接続された工作機械５２、５４及び５６を有し、工作機械５２、５４及び５６は中継装置５０からのＣＡＮデータを受信して動作する。なお、サブネットワーク２も、中継装置２０にコントロールバス２９で接続された工作機械２２を有するが、中継装置２０がマスタ専用である場合には工作機械が接続されていなくてもよい。
【００３１】
詳細を後述するように、Ｗｉ−Ｆｉ仕様フレームのデータ（以下、「Ｗｉ−Ｆｉデータ」という）が、例えば中継装置２０から中継装置３０に送信されると、中継装置３０はＷｉ−Ｆｉ規格に従って肯定応答（以下、「Ａｃｋ」という）を中継装置２０に返信する。一方、中継装置３０はＷｉ−ＦｉデータからＣＡＮデータを抽出して配下の工作機械３２及び３４に送信する。工作機械３２及び３４は、受信したＣＡＮデータが自機に関係するものである場合はそのＣＡＮデータに基づく動作を行う。中継装置２０はブロードキャスト又は特定の中継装置に対して送信を行う選択送信のいずれかによりＷｉ−Ｆｉデータを他の中継装置に送信する。
【００３２】
図２はマスタ側のサブネットワーク２の中継装置２０のブロック図である。同図に示すように、中継装置２０は、ＣＰＵ２０１、メモリ２０２、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）２０３、参照テーブル（ＬＵＴ）記憶部２０４、フレーム生成部２０５、無線通信部２０６、混雑度検出部２０７、切換部２０８、フレーム変換部２１１、及び有線送信部２１２を備え、これらはシステムバス２１９によって相互接続されている。
【００３３】
ＣＰＵ２０１、メモリ２０２、及び入出力インターフェイス２０３は、システムバス２１９を介してデータの入出力が可能に接続されている。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０２にロードされたプログラム及びデータを読み込んで、以下に説明する各構成要素を統合的に制御することができる。
【００３４】
参照テーブル記憶部２０４は、図３に示すように、ネットワークシステム１内に接続され得る工作機械に送信されるＣＡＮデータ（通信データ）の内容を識別するＩＤと、そのＩＤで特定されるＣＡＮデータを選択的に受信・取得する工作機械と有線接続された中継装置の受信アドレス（ＭＡＣアドレス）との対応を示す送信参照テーブル２０４ａを保持する。送信参照テーブル２０４ａには、例えばＩＤ０１の対応宛先アドレスが中継装置３０及び５０であり、ＩＤ０２の対応宛先アドレスが中継装置４０であることが記述され、他のＩＤについても同様に対応関係が記述される。なお、本実施形態では、予め作成された送信参照テーブル２０４ａが参照テーブル記憶部２０４に保持され、ネットワークシステムの変更に従って適宜更新されるものとする。なお、図３から分かるように、１つのＩＤを複数の中継装置又は工作機械が共有していてもよい。
【００３５】
図２に戻り、フレーム生成部２０５は、ＣＡＮデータ及びそれに関連する中継装置の受信アドレス（ＭＡＣアドレス）をＷｉ−Ｆｉフレームに埋め込んでＷｉ−Ｆｉデータを生成する。図４Ａに示すＩＥＥＥ８０２．１１フレーム（Ｄａｔａフィールド）を参照すると、ブロードキャストモード及び選択送信モードのいずれの場合においても、送信すべきＩＤに対応するデータがＤａｔａフィールドに書き込まれる。すなわち、１つのパケットに１６バイトのＣＡＮ用データが最大２２９０バイトまで書き込まれる。図４Ｂに示すＩＥＥＥ８０２．１１フレーム（ヘッダフィールド）を参照すると、ブロードキャストモードにおいては、ブロードキャスト用の設定値がヘッダフィールドに書き込まれ、選択送信モードにおいては、宛先アドレス（すなわち、送信参照テーブル２０４ａで指定された受信アドレス）がＡｄｄｒｅｓｓ１に書き込まれ、送信元アドレス（すなわち、中継装置２０のアドレス）がＡｄｄｒｅｓｓ２に書き込まれる。このように、汎用の通信規格を利用して両モードの無線接続を確立することができるので、本発明の導入容易性が確保される。
【００３６】
図２に戻り、無線通信部２０６は送信部Ｔｘ及び受信部Ｒｘを備え、他の中継装置３０、４０及び５０とＷｉ−Ｆｉデータを送受信することができる。すなわち、無線通信部２０６は、特許請求の範囲に記載の無線通信部として機能する。切換部２０８は、無線送信部２０６によるデータ送信モードをブロードキャストモードと選択送信モードとに切り換える。すなわち、切換部２０８は、特許請求の範囲に記載の切換部として機能する。
【００３７】
ここで、ブロードキャスト方式と選択送信方式の特徴は以下の通りである。ブロードキャスト方式では制御構成が簡素なものとなるが、輻輳制御等が困難なため、応答性が要求されるシステムには適用が難しい。産業用ネットワークは、遅延が一定間隔に発生することを前提として構成されるが、そもそもＷｉ−Ｆｉ等の無線ＬＡＮ技術においては、そのような一定間隔の遅延は保証されない。より具体的には、Ｗｉ−Ｆｉ通信においては、データを受信したスレーブ側の中継局は、その受信データが配下の工作機械の動作に関係するか否かにかかわらず、Ａｃｋ（例えばアプリケーション層等で実装される受領確認を含む。以下同様）を送信元の中継装置に返すことになる。従って、例えば中継装置２０がデータをブロードキャストすると、中継装置２０からの送信データを必要とするスレーブ側中継装置が例えば中継装置５０だけの場合であっても（例えばＩＤ０４の場合）、全中継装置３０、４０及び５０がそれぞれＡｃｋを中継装置２０に返すことになる。このような状態が継続すると遅延が累積し、ネットワークシステム内のリアルタイム性が満たされなくなる。一方、選択送信方式では送信が制限される結果としてＡｃｋの返信が制限されるので、コリジョン発生数は最小限（マスタースレーブ構成による集中制御の場合には理論的にはゼロ）となり、通信リソースの使用効率は高くなる。しかし、送信すべき宛先アドレスの検索やフレーム形成等が必要となり、また送受信間のパケットのやり取りが増加するため、構成及び動作が複雑なものとなる。これにより、かえってマスタ側中継装置の処理負荷が増し、遅延の原因となってしまう場合がある。本発明の中継装置は、このようなブロードキャスト方式と選択送信方式の性質を考慮して最適な方式を適時に採用するものである。
【００３８】
例えば送信参照テーブル２０４ａからＩＤ０１が選択される場合を想定すると、ブロードキャストモードが適用される場合には、ＩＤ０１に対応するＣＡＮ用データは、対応受信アドレスにかかわらず中継装置３０、４０及び５０に送信される。一方、選択送信モードが適用される場合には、ＩＤ０１に対応するＣＡＮ用データは、対応受信アドレスを有する中継装置３０及び５０のみに順次送信される。また、例えば送信参照テーブル２０４ａからＩＤ０４が選択される場合を想定すると、選択送信モードが適用される場合には、ＩＤ０４に対応するＣＡＮ用データは、対応受信アドレスを有する中継装置５０のみに送信される。
【００３９】
混雑度検出部２０７は、ネットワークシステム１内の無線通信の状態に基づいて、その混雑度を検出する。すなわち、混雑度検出部２０７は、特許請求の範囲に記載の検出部として機能する。この検出された混雑度に基づいて、切換部２０８は送信モードの切換を行うか否か、すなわち、ブロードキャストモードと選択送信モードのどちらを適用するのかを判断することができる。本実施形態では、混雑度検出部２０７は、コリジョン発生率をから混雑度を検出する第１の検出部２０７ａ、無線ノード数に基づいて混雑度を検出する第２の検出部２０７ｂ、及び回線使用率に基づいて混雑度を検出する第３の検出部２０７ｃを備える。
【００４０】
第１の検出部２０７ａは無線通信のコリジョン発生率を検出して混雑度を判定する。例えば無線通信部２０６がブロードキャストモードで送受信を行っている場合、トラフィックが増加するとそれに伴い、中継装置２０からの送信パケットと他のアクティブな中継装置からのＡｃｋパケットとのコリジョンが増加し得る。そこで、第１の検出部２０７ａは、再送信パケット数をコリジョン数としてカウントし、単位時間当たり（あるいは単位送信パケット数当たり）のコリジョン数に基づいてコリジョン発生率を検出する。すなわち、ブロードキャストモードが適用されている場合に、第１の検出部２０７ａによって検出されるコリジョン発生率が上限閾値を超えると、切換部２０８はブロードキャストモードを選択送信モードに切り換える。このように、システムにおける遅延の直接の原因となり得るコリジョン発生率に基づいて送信モード切換を行うので、通信状態を直接的に反映したモード切換制御を行うことができる。
【００４１】
逆に、選択送信モード適用時に、第１の検出部２０７ａによって検出されるコリジョン発生率が下限閾値未満となった場合に、切換部２０８が選択送信モードをブロードキャストモードに切り換えるようにしてもよい。混雑度が低い場合にはブロードキャストモードを適用して通信手順を減らすことにより、中継装置２０の処理負荷を軽減できる。ここで、選択送信モード適用時のコリジョン発生率は、ブロードキャストモード適用時のコリジョン発生率に対して大幅に低下することが予想されるので、下限閾値は上限閾値よりも大幅に低減させておくことが望ましい。これにより、送信モードがブロードキャストモードと選択送信モードの間を頻繁に行き来する現象を防止することができる。
【００４２】
第２の検出部２０７ｂは無線通信における無線ノード数（すなわちスレーブ側のサブネットワークの中継装置の総数）に基づいて混雑度を検出する。ここで無線ノード数の検出は静的なものであってもよいし動的なものであってもよい。静的な検出の例として、無線ノード数は、ネットワークシステム１の設計時に予めユーザにより登録されるようにしてもよい。また、動的な検出の例として、各中継装置が起動又はログインした際の信号が中継装置２０に受信されるようにして、ネットワーク１の動作中に第２の検出部２０７ｂがその信号の受信数により無線ノード数をカウントするようにしてもよい。あるいは、スレーブ側の中継装置が自機がアクティブであることを示す信号を周期的に発信するようにして、第２の検出部２０７ｂがその信号の受信数により無線ノード数をカウントするようにしてもよい。ブロードキャストモード適用時に、無線ノード数が上限閾値を超えた場合に、切換部２０８はブロードキャストモードを選択送信モードに切り換えることができる。このように、ネットワークシステム内の無線ノード数を検出する構成は複雑な演算等を要しないので、簡素な切換制御を行うことができる。
【００４３】
逆に、選択送信モード適用時に、第２の検出部２０７ｂによって検出される無線ノード数が下限閾値未満となった場合に、切換部２０８が選択送信モードをブロードキャストモードに切り換えるようにしてもよい。
【００４４】
第３の検出部２０７ｃは無線通信の回線使用率を検出して混雑度を判定する。例えばブロードキャストモードが適用されている場合に、第３の検出部２０７ｃは送信パケット数、受信パケット数、又は送信及び受信パケット数をカウントし、単位時間当たりのカウント値から回線使用率を検出する。検出される回線使用率が上限閾値を超えると、切換部２０８はブロードキャストモードを選択送信モードに切り換える。このように、システムにおける遅延の直接の原因となり得る回線使用率に基づいて送信モード切換を行うので、通信状態を直接的に反映したモード切換制御を行うことができる。
【００４５】
第１の検出部２０７ａの場合と同様に、選択送信モード適用時に、第３の検出部２０７ｃによって検出される回線使用率が下限閾値未満となった場合に、切換部２０８が選択送信モードをブロードキャストモードに切り換えるようにしてもよい。ここで、選択送信モード適用時の回線使用率は、ブロードキャストモード適用時の回線使用率に対して大幅に低下することが予想されるので、下限閾値は上限閾値よりも大幅に低減させておくことが望ましい。これにより、送信モードがブロードキャストモードと選択送信モードの間を頻繁に行き来する現象を防止することができる。
【００４６】
このように、検出部２０７が無線通信の混雑度を検出し、切換部２０８が、各検出部によって検出された混雑度が高い場合には選択送信モードを適用し、混雑度が低い場合にはブロードキャストモードを適用することができる。これにより、無線送信の状況に応じて最適な送信モードを適用することが可能となる。すなわち、混雑度が低い場合（すなわち遅延が許容できる程度の場合、又は所望のレベルのリアルタイム性が確保されている場合）には、ブロードキャストにより簡素な構成でデータを送信して、特にマスタとなる中継装置２０の処理負荷を軽減することができる。また、前述したように、混雑度が低い場合にはブロードキャストを適用した方が遅延が少ない場合もある。一方、混雑度が高い場合には、選択送信により、送信データに無関係なサブネットワークからの不要なＡｃｋをなくし、所望の応答性、すなわちリアルタイム性を確保することができる。このように、送信モードをブロードキャストモードと選択送信モードに切り換えることによって柔軟なネットワークシステムを構築することができる。
【００４７】
なお、上記の各閾値の具体的な値は無線送信における遅延をどの程度許容するかによって適宜決定される。また、第１〜第３の検出部２０７ａ〜２０７ｃは、選択的にいずれか１つ又は２つが用いられるようにしてもよいし、いずれか２つの組合せが用いられるようにしてもよい。また、各検出部の検出結果乃至はそれに基づく切換判断結果の論理和により送信モード切換を決定する構成（すなわち、いずれか１つの結果が閾値を超えた場合にモード切換を行う構成）としてもよい。あるいは、各検出部の検出結果乃至はそれに基づく切換判断結果の論理積を用いて送信モード切換を決定する構成（すなわち、２以上の結果が閾値を超えた場合にモード切換を行う構成）としてもよい。
【００４８】
またさらに、上記では混雑度を表すパラメータとして、コリジョン発生率、無線ノード数及び回線使用率を用いたが、ネットワークシステムの遅延又はリアルタイム性に関する指標であればパラメータは上記の３つに限られない。例えばパラメータを予測遅延としてもよい。この場合、中継装置２０がデータを送信する前に、送信しようとするデータの内容及び過去の送信履歴に基づいて予測遅延を算出し、予測遅延が閾値以下の場合にはブロードキャストモードを適用し、閾値を超える場合には選択送信モードを適用するようにしてもよい。上記のデータの内容には、データ量、無線ノード（中継装置）数等が含まれる。また、中継装置２０が、送信しようとするデータについて、ブロードキャストモードを適用した場合の予測遅延及び選択送信モードを適用した場合の予測遅延の双方を算出し、その差が所定値未満の場合にはブロードキャストモードを適用し、その差が所定値以上の場合には選択送信モードを適用するようにしてもよい。これにより、選択送信モードの効果がより得られそうな場合にのみ選択送信モードを適用することができる。
【００４９】
また、ブロードキャストモードと選択送信モードの中間的なモードとして、半選択送信モードを設けてもよい。半選択送信モードでは、送信参照テーブル２０４ａにおいて、宛先アドレス数が閾値を超えるＩＤについてはブロードキャストモードで送信し、宛先アドレス数が閾値以下のＩＤについては選択送信モードで送信することができる。例えば、スレーブとなる中継装置数が１０台であり閾値が５台の場合、あるＩＤに対して送信すべき中継装置が６台以上の場合はブロードキャストモードが適用され、５台以下の場合には選択送信モードが適用されるようにすることができる。これは、送信先となる中継装置が少ないほど選択送信モードを適用する利益が大きい（不要なＡｃｋをなくす効果が大きい）という考え方に基づくものである。また、上記各検出部で検出される検出値に応じて閾値を変動させるようにしてもよい。すなわち、混雑度が上昇した場合には閾値を上げてより多くのＩＤのデータを選択送信により送信し、混雑度が低下した場合には閾値を下げてより多くのＩＤのデータをブロードキャストにより送信するようにしてもよい。
【００５０】
上記では無線通信の混雑度に基づいて送信モードを切り換える構成としたが、入出力インターフェイス２０３（ユーザ入力部）によって入力されるユーザ入力により、切換部２０８がブロードキャストモードと選択送信モードを切り換えることができるようにしてもよい。例えばユーザの経験則から、データ量や無線ノード数を勘案してブロードキャストモードと選択送信モードを切り換えることができるようにしてもよい。あるいは、試験的に又は特殊な小ロット生産用に少数のサブネットワークをアクティブにするような場合に、一次的にいずれかの送信モードを強制適用するようにしてもよい。このような手動の切換構成を設けることにより、さらに柔軟なネットワークシステムの構築が可能となると共に、使い勝手の良い中継装置を実現することができる。
【００５１】
なお、中継装置２０がマスタ専用の中継装置であって配下の工作機械がない場合には、フレーム変換部２１１及び有線通信部２１２はなくてもよい。従って、フレーム変換部及び有線通信部に関してはスレーブ側の動作において詳しく説明する。
【００５２】
図５を参照して、スレーブ側のサブネットワーク３〜５の中継装置３０〜５０について説明する。ここでは、スレーブ側のサブネットワーク３〜５を代表してサブネットワーク３の中継装置３０について説明する。同図に示すように、中継装置３０は、ＣＰＵ３０１、メモリ３０２、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）３０３、参照テーブル（ＬＵＴ）記憶部３０４、フレーム生成部３０５、無線通信部３０６、混雑度検出部３０７、切換部３０８、フレーム変換部３１１、及び有線送信部３１２を備え、これらはシステムバス３１９によって相互接続されている。各要素は前述した中継装置２０の対応する要素と同様の構成及び機能を有するが、中継装置３０がスレーブ専用の中継装置である場合は、図５に点線で示すように、ＬＵＴ記憶部３０４、フレーム生成部３０５、混雑度検出部３０７及び切換部３０８はなくてもよい。
【００５３】
無線通信部３０６は送信部Ｔｘ及び受信部Ｒｘを備え、他の中継装置２０、４０及び５０とＷｉ−Ｆｉデータを送受信することができる。本実施形態では、中継装置３０の無線通信部３０６は基本的には中継装置２０の無線通信部２０６と通信する。中継装置２０がブロードキャストモードでデータを送信した場合、及び中継装置３０を選択して選択送信モードによってデータ（すなわち、ＩＥＥＥ８０２．１１ヘッダフィールドのＡｄｄｒｅｓｓ１に中継装置３０のアドレスが書き込まれたデータ）を送信した場合、無線通信部３０６はそのデータを受信する。言い換えると、中継装置２０が中継装置３０を選択せずにデータを送信した場合（例えば中継装置２０が送信参照テーブル２０４ａのＩＤ０４等を選択した場合）には、無線通信部３０６はそのデータを受信しない。無線通信部３０６は無線通信部２０６からのＷｉ−Ｆｉデータを受信したときのみ、Ｗｉ−Ｆｉ規格に従ってＡｃｋを無線通信部２０６に返信する。また、無線通信部３０６は、無線通信部２０６からＷｉ−Ｆｉデータを受信したときに、工作機械３２，３４から受信して保持しているデータ等を無線通信部２０６（中継装置２０）に送信する。
【００５４】
フレーム変換部３１１は、受信したＷｉ−ＦｉデータをＣＡＮデータに変換する。具体的には、受信したＷｉ−Ｆｉデータのデータフィールドに書き込まれているＣＡＮ用データ（図４Ａ参照）を抽出し、図６に示すＣＡＮフレームフォーマット（データフレームの標準フォーマット）を作成する。同図に示すように、ＣＡＮフレームフォーマットのデータフレームは、データフレームの開始を表すスタートオブフレーム（ＳＯＦ）、データの内容を識別するとともに、データの優先順位を表すアービトレーションＩＤ（ＩＤ）フィールド（調停フィールド）、予約ビットとデータのバイト数を表すコントロールフィールド（制御フィールド）、データの中身となる０〜８バイトのデータフィールド、フレームの伝送誤りをチェックするＣＲＣフィールド、正常受信した確認の合図を表すＡＣＫフィールド、及びデータフレームの終了を表すエンドオブフレーム（ＥＯＦ）からなる。フレーム変換部３１１は、Ｗｉ−Ｆｉデータから抽出したＣＡＮ用データをデータフィールドに埋め込み、ＡＣＫフィールドのＡＣＫスロットをレセシブレベルに設定する。
【００５５】
有線通信部３１２は送信部ｔｘ及び受信部ｒｘを備え、配下の工作機械と通信する。すなわち、有線通信部３１２は、特許請求の範囲に記載の有線通信部として機能する。有線通信部３１２は、フレーム変換部３１１によって作成されたＣＡＮデータをコントロールバス３９に出力し、ＣＡＮデータは中継装置３０の配下の工作機械３２及び３４によって受信される。工作機械３２及び３４は、ＣＡＮフレームにおけるＡＣＫフィールドのＡＣＫスロットをドミナントレベルに設定して中継装置３０にＡＣＫを返す。また、工作機械３２及び３４は、ＣＡＮフレームのデータフィールドに記述されたデータについて、ＩＤに基づいてデータの内容を識別し、自機の動作に関するデータのみに従って各動作を行う。ここから分かるように、サブネットワーク内ではそのサブネットワークに無関係なＷｉ−Ｆｉデータを受信した場合でも、中継装置のフレーム変換部及び有線通信部が動作し、中継装置と配下の工作機械との間で少なくともＡＣＫのやり取りが発生する。従って、中継装置２０がブロードキャストモードを適用している間は、サブネットワーク同士の無信リンクにおけるＡｃｋのやり取りだけでなく、サブネットワーク内の有線リンクにおけるＡＣＫのやり取りも発生していることに留意すべきである。すなわち、選択送信モードが適用されると、サブネットワーク間の無線通信リンクにおけるにおけるＡｃｋのやり取りだけでなく、サブネットワーク内の有線通信リンクでのＡＣＫのやり取り等といった動作もなくすことができる。
【００５６】
なお、上述の説明から分かるように、本実施形態では、各中継装置２０〜５０はマスタとしてもスレーブとしても選択することができる。すなわち、本実施形態では、マスタースレーブ関係を任意に確立／切換え可能になっている。ここで、中継装置３０〜５０がマスタとして動作する場合、中継装置２０が保有する送信参照テーブル２０４ａと中継装置３０〜５０が保有する送信参照テーブルは共通の送信参照テーブルであってもよいし（但し、自機のアドレスの記載についてはこの限りでない）、異なる送信参照テーブルであってもよい。
【００５７】
各参照テーブル記憶部が異なる送信参照テーブルを有する場合として、例えば工場内の生産ラインにおいて、あるサブネットワークの参照テーブル記憶部が、その生産ラインの後段にあるサブネットワークのＩＤに関する送信参照テーブルのみを有するようにしてもよい。これにより、選択送信モードにおける送信参照テーブルの検索処理の負荷を軽減することができる。
【００５８】
このように、本発明の中継装置はマスタとしてもスレーブとしても選択することができるので、種々のネットワークシステムに容易かつ柔軟に導入することが可能となる。すなわち、ネットワークシステムにおいて、サブネットワークの追加又は削除があっても送信参照テーブルを書き換えるだけで容易かつ迅速にネットワークシステムを再構成することができる。
【００５９】
引き続いて、図７を参照して、ネットワークシステム１の動作について説明する。図７は、中継装置２０におけるネットワークシステム１のブロードキャスト及び選択送信の切換処理を示すフロー図である。この処理は、主にＣＰＵ２０１によって行われる。
【００６０】
中継装置２０が起動すると、ステップＳ１０１で、自動切換又は手動切換が選択される。すなわち、切換部２０８による切換が、検出部２０７からの検出結果に基づいて自動で行われるのか、入出力インターフェイス２０３からのユーザ入力に基づいて手動で行わるのかが決定される。この設定初期値は、例えば初回起動時はデフォルトの設定であり、次回以降は前回終了時の設定であればよい。切換態様を表す設定値Ａ／Ｍが自動切換の設定値Ａｔの場合には、処理はステップＳ１０２に進み、手動切換の設定値Ｍｎの場合には、処理はステップＳ１７０に進む。
【００６１】
ステップＳ１０２で、切換部２０８による自動切換の判断が、第１の検出部２０７ａで検出されるコリジョン発生率に基づくのか否かが判断される。切換判断基準のパラメータ設定値Ｐがコリジョン発生率Ｃａｖである場合には、処理はステップＳ１１０に進み、それ以外の場合には、処理はステップＳ１０３に進む。このパラメータ設定値Ｐは、初回起動時はデフォルトの設定であり、次回以降は前回終了時の設定であればよい。
【００６２】
ステップＳ１０３で、切換部２０８による自動切換の判断が、第２の検出部２０７ｂで検出される無線ノード数に基づくのか否かが判断される。切換判断基準のパラメータ設定値Ｐが無線ノード数Ｎｃである場合には、処理はステップＳ１３０に進み、それ以外の場合、すなわち、パラメータ設定値Ｐが回線使用率Ｌａｖである場合には、処理はステップＳ１５０に進む。
【００６３】
ステップＳ１１０で、送信モードがブロードキャストモードであるのか否かが判断される。送信モード設定値Ｍは、初回起動時はデフォルトの設定であり、次回以降は前回終了時の設定であればよい。送信モード設定値Ｍがブロードキャストモードの設定値Ｂｒである場合にはステップＳ１１１に進み、ブロードキャストモードによる送信が適用される。それ以外の場合、すなわち送信モード設定値Ｍが選択送信モードの設定値Ｓｅｌである場合にはステップはＳ１１２に進み、選択送信モードによる送信が適用される。
【００６４】
ステップＳ１１１の後のステップＳ１１３、及びステップＳ１１２の後のステップＳ１１４で、検出部２０７ａによってコリジョン数がカウントされる。処理はそれぞれステップＳ１１５及びＳ１１６に進む。
【００６５】
ステップＳ１１５及びＳ１１６で、他の切換判断基準のパラメータ設定値が入力されていた場合には、処理はステップＳ１０２に戻り、それ以外の場合には、処理はそれぞれステップＳ１１７及びＳ１１８に進む。他の切換判断基準の設定値は、ユーザの手動入力によるものであってもよいし、後述するタイマの終了後に、順にコリジョン発生率→無線ノード数→回線使用率のように自動で巡回的に変更されるものであってもよい。
【００６６】
ステップＳ１１７及びＳ１１８で、ユーザによる手動切換設定の入力があったか否かが判断される。手動切換の設定値Ｍｎを指示するユーザ入力があった場合には、タイマがリセットされて処理はステップＳ１７０に進み、それ以外の場合には、処理はそれぞれステップＳ１１９及びＳ１２０に進む。
【００６７】
ステップＳ１１９及びＳ１２０で、タイマにより各モードが開始されてからの経過時間がカウントされる（すなわちタイマがインクリメント又はディクリメントされて設定値と比較される、以下同じ）。所定時間（例えば１０分）が経過していなければ、処理はそれぞれステップＳ１１３又はＳ１１４に戻る。所定時間が経過していれば、処理はそれぞれステップＳ１２１又はＳ１２２に進み、タイマがリセットされる。なお、ステップＳ１１９における所定時間とステップＳ１２０における所定時間は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００６８】
ステップＳ１２１において、ステップＳ１１３でカウントされたコリジョン数と上記所定時間からコリジョン発生率Ｃａｖが算出され、コリジョン発生率Ｃａｖが上限閾値Ｃｔ１を超えるか否かが判断される。コリジョン発生率Ｃａｖが上限閾値Ｃｔ１を超える場合には、処理はステップＳ１２３に進む。コリジョン発生率Ｃａｖが上限閾値Ｃｔ１以下の場合には、処理はステップＳ１１３に戻る。ステップＳ１２３で、送信モード設定値ＭがブロードキャストモードＢｒから選択送信モードＳｅｌに切り換えられる。
【００６９】
ステップＳ１２２において、ステップＳ１１４でカウントされたコリジョン数と上記所定時間からコリジョン発生率Ｃａｖが算出され、コリジョン発生率Ｃａｖが下限閾値Ｃｔ０未満であるか否かが判断される。コリジョン発生率Ｃａｖが下限閾値Ｃｔ０未満である場合には、処理はステップＳ１２４に進む。コリジョン発生率Ｃａｖが下限閾値Ｃｔ０以上の場合には、処理はステップＳ１１４に戻る。ステップＳ１２４で、送信モード設定値Ｍが選択送信モードＳｅｌからブロードキャストモードＢｒに切り換えられる。
【００７０】
なお、送信モードＭの選択送信モードＳｅｌからブロードキャストモードＢｒへの自動切換は省略してもよい。すなわち、ステップＳ１１４、Ｓ１１６、Ｓ１２０、Ｓ１２２及びＳ１２４を省略し、処理がステップＳ１１２の次にステップＳ１１６及びＳ１１８に進み、ステップＳ１１８で手動切換モードを検出しない限り（ステップＳ１１８、Ｎｏ）、ステップＳ１１２に戻るようにしてもよい。この場合、処理がステップＳ１１６から他の切換判断基準のフローに移行するか、ステップＳ１１８から手動切換のフローに移行しない限り、選択送信モードが継続することになる。
【００７１】
ステップＳ１３０で、送信モードがブロードキャストモードであるのか否かが判断される。送信モード設定値Ｍは、初回起動時はデフォルトの設定であり、次回以降は前回終了時の設定であればよい。送信モード設定値Ｍがブロードキャストモードの設定値Ｂｒである場合にはステップＳ１３１に進み、ブロードキャストモードによる送信が適用される。それ以外の場合、すなわち送信モード設定値Ｍが選択送信モードの設定値Ｓｅｌである場合にはステップはＳ１３２に進み、選択送信モードによる送信が適用される。
【００７２】
ステップＳ１３１の後のステップＳ１３３、及びステップＳ１３２の後のステップＳ１３４で、検出部２０７ｂによって無線ノード数Ｎｃが検出される。処理はそれぞれステップＳ１４１及びＳ１４２に進む。
【００７３】
ステップＳ１４１において、ステップＳ１３３で検出された無線ノード数Ｎｃが上限閾値Ｎｔ１を超えるか否かが判断され、無線ノード数Ｎｃが上限閾値Ｎｔ１を超える場合には、処理はステップＳ１４３に進む。ステップＳ１４３で、送信モード設定値ＭがブロードキャストモードＢｒから選択送信モードＳｅｌに切り換えられる。ステップＳ１４１において無線ノード数Ｎｃが上限閾値Ｎｔ１以下の場合には、処理はステップＳ１４５に進む。
【００７４】
ステップＳ１４２において、ステップＳ１３４で検出された無線ノード数Ｎｃが下限閾値Ｎｔ０未満であるか否かが判断され、無線ノード数Ｎｃが下限閾値Ｎｔ０未満である場合には、処理はステップＳ１４４に進む。ステップＳ１４４で、送信モード設定値Ｍが選択送信モードＳｅｌからブロードキャストモードＢｒに切り換えられる。ステップＳ１４２において無線ノード数Ｎｃが下限閾値Ｎｔ０以上の場合には、処理はステップＳ１４５に進む。
【００７５】
ステップＳ１４５で、他の切換判断基準のパラメータ設定値が入力されていた場合には、処理はステップＳ１０２に戻り、それ以外の場合には、処理はステップＳ１４６に進む。他の切換判断基準の設定値は、ユーザの手動入力によるものであってもよいし、後述するタイマの終了後に、順に無線ノード数→回線使用率→コリジョン発生率のように自動で巡回的に変更されるものであってもよい。
【００７６】
ステップＳ１４６で、ユーザによる手動切換設定の入力があったか否かが判断される。手動切換の設定値Ｍｎを指示するユーザ入力があった場合には、タイマがリセットされて処理はステップＳ１７０に進み、それ以外の場合には、処理はステップＳ１３０に戻る。
【００７７】
なお、送信モードＭの選択送信モードＳｅｌからブロードキャストモードＢｒへの自動切換は省略してもよい。すなわち、ステップＳ１３４、Ｓ１４２及びＳ１４４を省略し、処理がステップＳ１１２の次に直接ステップＳ１４５に進むようにしてもよい。この場合、処理がステップＳ１４５から他の切換判断基準のフローに移行するか、ステップＳ１４６から手動切換のフローに移行しない限り、選択送信モードが継続することになる。
【００７８】
ステップＳ１５０で、送信モードがブロードキャストモードであるのか否かが判断される。送信モード設定値Ｍは、初回起動時はデフォルトの設定であり、次回以降は前回終了時の設定であればよい。送信モード設定値Ｍがブロードキャストモードの設定値Ｂｒである場合にはステップＳ１５１に進み、ブロードキャストモードによる送信が適用される。それ以外の場合、すなわち送信モード設定値Ｍが選択送信モードの設定値Ｓｅｌである場合にはステップはＳ１５２に進み、選択送信モードによる送信が適用される。
【００７９】
ステップＳ１５１の後のステップＳ１５３、及びステップＳ１５２の後のステップＳ１５４で、検出部２０７ｃによって、例えば受信パケット数がカウントされる。処理はそれぞれステップＳ１５５及びＳ１５６に進む。
【００８０】
ステップＳ１５５及びＳ１５６で、他の切換判断基準のパラメータ設定値が入力されていた場合には、処理はステップＳ１０２に戻り、それ以外の場合には、処理はそれぞれステップＳ１５７及びＳ１５８に進む。他の切換判断基準の設定値は、ユーザの手動入力によるものであってもよいし、後述するタイマの終了後に、順に回線使用率→コリジョン発生率→無線ノード数のように自動で巡回的に変更されるものであってもよい。
【００８１】
ステップＳ１５７及びＳ１５８で、ユーザによる手動切換設定の入力があったか否かが判断される。手動切換の設定値Ｍｎを指示するユーザ入力があった場合には、タイマがリセットされて処理はステップＳ１７０に進み、それ以外の場合には、処理はそれぞれステップＳ１５９及びＳ１６０に進む。
【００８２】
ステップＳ１５９及びＳ１６０で、タイマにより各モードが開始されてからの経過時間がカウントされる。所定時間（例えば１０分）が経過していなければ、処理はそれぞれステップＳ１５３又はＳ１５４に戻る。所定時間が経過していれば、処理はそれぞれステップＳ１６１又はＳ１６２に進み、タイマがリセットされる。なお、ステップＳ１１９における所定時間とステップＳ１２０における所定時間は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００８３】
ステップＳ１６１において、ステップＳ１５３でカウントされた受信パケット数と上記所定時間から回線使用率Ｌａｖが算出され、回線使用率Ｌａｖが上限閾値Ｌｔ１を超えるか否かが判断される。回線使用率Ｌａｖが上限閾値Ｌｔ１を超える場合には、処理はステップＳ１６３に進む。回線使用率Ｌａｖが上限閾値Ｌｔ１以下の場合には、処理はステップＳ１５３に戻る。ステップＳ１６３で、送信モード設定値ＭがブロードキャストモードＢｒから選択送信モードＳｅｌに切り換えられる。
【００８４】
ステップＳ１６２において、ステップＳ１１４でカウントされた受信パケット数と上記所定時間から回線使用率Ｌａｖが算出され、回線使用率Ｌａｖが下限閾値Ｌｔ０未満であるか否かが判断される。回線使用率Ｌａｖが下限閾値Ｌｔ０未満である場合には、処理はステップＳ１６４に進む。ステップＳ１６２において回線使用率Ｌａｖが下限閾値Ｌｔ０以上の場合には、処理はステップＳ１５４に戻る。ステップＳ１６４で、送信モード設定値Ｍが選択送信モードＳｅｌからブロードキャストモードＢｒに切り換えられる。
【００８５】
なお、送信モードＭの選択送信モードＳｅｌからブロードキャストモードＢｒへの自動切換は省略してもよい。すなわち、ステップＳ１５４、Ｓ１５６、Ｓ１６０、Ｓ１６２及びＳ１６４を省略し、処理がステップＳ１５２の次にステップＳ１５６及びＳ１５８に進み、ステップＳ１５８で手動切換モードを検出しない限り（ステップＳ１５８、Ｎｏ）、ステップＳ１５２に戻るようにしてもよい。この場合、処理がステップＳ１５６から他の切換判断基準のフローに移行するか、ステップＳ１５８から手動切換のフローに移行しない限り、選択送信モードが継続することになる。
【００８６】
ステップＳ１７０においても、送信モードがブロードキャストモードであるのか否かが判断される。送信モード設定値Ｍは、初回起動時はデフォルトの設定であり、次回以降は前回終了時の設定であればよい。送信モード設定値Ｍがブロードキャストモードの設定値Ｂｒである場合にはステップＳ１７１に進み、ブロードキャストモードによる送信が適用される。それ以外の場合、すなわち送信モード設定値Ｍが選択送信モードの設定値Ｓｅｌである場合にはステップはＳ１７２に進み、選択送信モードによる送信が適用される。
【００８７】
ステップＳ１８１で、入出力インターフェイスからのユーザによる送信モード切換の有無が判断される。ユーザによる送信モード切換指令があった場合には、処理はステップＳ１８２に進む。ステップＳ１８２で、送信モード設定値Ｍが現在と異なる値に書き換えられた後、処理はステップＳ１８６に進む。すなわち、設定値Ｍが選択送信モードの設定値Ｓｅｌであればブロードキャストモードの設定値Ｂｒに、ブロードキャストモードの設定値Ｂｒであれば選択送信モードの設定値Ｓｅｌに書き換えられる。ステップＳ１８１においてユーザによる送信モード切換指令が検出されない場合には、処理はステップＳ１８６に進む。
【００８８】
ステップＳ１８６で、設定値Ａ／Ｍとして自動切換の設定値Ａｔが入力された場合には、処理はステップＳ１０２に進み、それ以外の場合には、処理はステップＳ１７０に戻る。
【００８９】
なお、図７に示すフローチャートにおいては、コリジョン発生率の検出及び回線使用率の検出が単位時間毎に行われる構成を示したが、コリジョン発生率又は回線使用率の移動平均が検出されて切換の判断に用いられる構成としてもよい。
【００９０】
また、図７に示すフローチャートにおいては、送信モード切換の判断基準パラメータとしてコリジョン発生率Ｃａｖ、無線ノード数Ｎｃ及び回線使用率Ｌａｖが選択的に適用される構成を示したが、これらの判断基準の全てを１つのフローで判断する構成としてもよい。図８は、このような変形例に係る処理を示すフローチャートである。この処理も、主にＣＰＵ２０１によって行われる。
【００９１】
ステップＳ２０１で、切換態様を表す設定値Ａ／Ｍが自動切換の設定値Ａｔの場合には、処理はステップＳ２１０に進み、手動切換の設定値Ｍｎの場合には、処理はステップＳ１７０に進む。図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１７０〜Ｓ１８６の手動切換に関する処理は、図７のステップＳ１７０〜Ｓ１８６と同様であるので説明を省略する。
【００９２】
ステップＳ２１０で、送信モードがブロードキャストモードであるのか否かが判断される。送信モード設定値Ｍは、初回起動時はデフォルトの設定であり、次回以降は前回終了時の設定であればよい。送信モード設定値Ｍがブロードキャストモードの設定値Ｂｒである場合にはステップＳ２１１に進み、ブロードキャストモードによる送信が適用される。それ以外の場合、すなわち送信モード設定値Ｍが選択送信モードの設定値Ｓｅｌである場合にはステップはＳ２５１に進み、選択送信モードによる送信が適用される。
【００９３】
ステップＳ２１１の後のステップＳ２２０において、検出部２０７ｂによって無線ノード数Ｎｃが検出される。ステップＳ２２１において、ステップＳ２２０で検出された無線ノード数Ｎｃが上限閾値Ｎｔ１を超えるか否かが判断され、無線ノード数Ｎｃが上限閾値Ｎｔ１を超える場合には、処理はステップＳ２４０に進む。無線ノード数Ｎｃが上限閾値Ｎｔ１以下の場合には、処理はステップＳ２３０に進む。
【００９４】
ステップＳ２３０で、検出部２０７ａによってコリジョン数がカウントされ、ステップＳ２３１で、検出部２０７ｃによって受信パケット数がカウントされる。
【００９５】
ステップＳ２３２で、ユーザによる手動切換設定の入力があったか否かが判断される。手動切換の設定値Ｍｎを指示するユーザ入力があった場合には、タイマがリセットされて処理はステップＳ１７０に進み、それ以外の場合には、処理はステップＳ２３３に進む。
【００９６】
ステップＳ２３３で、タイマにより各モードが開始されてからの経過時間がカウントされ、所定時間（例えば１０分）が経過していなければ処理はステップＳ２２０に戻り、経過していれば処理はステップＳ２３４に進み、タイマがリセットされる。
【００９７】
ステップＳ２３４において、ステップＳ２３０でカウントされたコリジョン数と上記所定時間からコリジョン発生率Ｃａｖが算出され、コリジョン発生率Ｃａｖが上限閾値Ｃｔ１を超えるか否かが判断される。コリジョン発生率Ｃａｖが上限閾値Ｃｔ１を超える場合には、処理はステップＳ２４０に進む。コリジョン発生率Ｃａｖが上限閾値Ｃｔ１以下の場合には、処理はステップＳ２３５に進む。
【００９８】
ステップＳ２３５において、ステップＳ２３１でカウントされた受信パケット数と上記所定時間から回線使用率Ｌａｖが算出され、回線使用率Ｌａｖが上限閾値Ｌｔ１を超えるか否かが判断される。回線使用率Ｌａｖが上限閾値Ｌｔ１を超える場合には、処理はステップＳ２４０に進む。回線使用率Ｌａｖが上限閾値Ｌｔ１以下の場合には、処理はステップＳ２２０に戻る。
【００９９】
ステップＳ２４０で、送信モード設定値ＭがブロードキャストモードＢｒから選択送信モードＳｅｌに切り換えられると共にタイマがリセットされる。その後処理はステップＳ２５１に進み、選択送信モードが適用される。
【０１００】
ステップＳ２５１の後のステップＳ２６０において、検出部２０７ａによってコリジョン数がカウントされ、ステップＳ２６１で、検出部２０７ｃによって受信パケット数がカウントされる。
【０１０１】
ステップＳ２６２で、ユーザによる手動切換設定の入力があったか否かが判断される。手動切換の設定値Ｍｎを指示するユーザ入力があった場合には、タイマがリセットされて処理はステップＳ１７０に進み、それ以外の場合には、処理はステップＳ２６３に進む。
【０１０２】
ステップＳ２６３で、タイマにより各モードが開始されてからの経過時間がカウントされ、所定時間（例えば１０分）が経過していなければ処理はステップＳ２６０に戻り、経過していれば処理はステップＳ２６４に進む。
【０１０３】
ステップＳ２６４において、ステップＳ２６０でカウントされたコリジョン数と上記所定時間からコリジョン発生率Ｃａｖが算出され、コリジョン発生率Ｃａｖが下限閾値Ｃｔ０未満であるか否かが判断される。コリジョン発生率Ｃａｖが下限閾値Ｃｔ０未満である場合には、処理はステップＳ２６０に戻る。コリジョン発生率Ｃａｖが下限閾値Ｃｔ０以上の場合には、処理はステップＳ２６５に進む。
【０１０４】
ステップＳ２６５において、ステップＳ２６１でカウントされた受信パケット数と上記所定時間から回線使用率Ｌａｖが算出され、回線使用率Ｌａｖが下限閾値Ｌｔ０未満であるか否かが判断される。回線使用率Ｌａｖが下限閾値Ｌｔ０未満の場合には、処理はステップＳ２７０に進む。回線使用率Ｌａｖが下限閾値Ｌｔ０以上の場合には、処理はステップＳ２６０に戻る。
【０１０５】
ステップＳ２７０で、検出部２０７ｂによって無線ノード数Ｎｃが検出される。ステップＳ２７１において、ステップＳ２７０で検出された無線ノード数Ｎｃが下限閾値Ｎｔ０未満であるか否かが判断され、無線ノード数Ｎｃが下限閾値Ｎｔ０未満である場合には、処理はステップＳ２８０に進む。無線ノード数Ｎｃが下限閾値Ｎｔ０以上の場合には、処理はステップＳ２６０に戻る。
【０１０６】
ステップＳ２８０では、送信モード設定値Ｍが選択送信モードＳｅｌからブロードキャストモードＢｒに切り換えられると共にタイマがリセットされる。その後処理はステップＳ２１１に進み、ブロードキャストモードが適用される。
【０１０７】
なお、ステップＳ２６０、Ｓ２６０、Ｓ２６４、Ｓ２６５、Ｓ２７０、Ｓ２７１及びＳ２８０を省略して、処理がステップＳ２５１の次にステップＳ２６２及びＳ２８０に進み、ステップＳ２６２で手動切換モードを検出しない限り（ステップＳ２６２、Ｎｏ）、ステップＳ２５１に戻るようにしてもよい。この場合、選択送信モードからブロードキャストモードへの切換は専らステップＳ２９０を経由した手動切換によるものとなる。
【０１０８】
上述のように、図８に示すフローにおいては、ブロードキャストモードから選択送信モードへの切換が各混雑度検出値の論理和に基づいて判断され、選択送信モードからブロードキャストモードへの切換が各混雑度検出値の論理積に基づいて判断される。これは、選択送信モードをより積極的に適用する考え方によるものであるが、各検出値の論理和若しくは論理積又はその組合せはネットワークシステムの性質、設計思想、中継装置の性能等を考慮して適宜定められればよい。
【０１０９】
上述のように、本実施形態に係る中継装置２０及びネットワークシステム１によると、複数のサブネットワーク２〜５間の無線送信モードを適宜切り換えることにより制御の簡素性と動作のリアルタイム性を担保することが可能となる。また、本実施形態に係る中継装置２０は、例えば従来的なブロードキャストのみを採用する中継装置と容易に置き換えることができる。特に、本実施形態に係る中継装置２０は、従来的な中継装置から、ＯＳＩ参照モデルにおけるアプリケーション層の変更のみで構成することができる。従って、既設のネットワークシステム及びサブネットワークに大掛かりな改修等をもたらさずに本発明を安価に導入でき、有利である。
【０１１０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、各中継装置２０〜５０が直接無線通信する構成（アドホック・モード）を示したが、アクセスポイントを介して通信する場合にも本発明を適用することができる。
【０１１１】
また、上記実施形態においては、サブネットワーク２〜５間の無線通信接続がＷｉ−Ｆｉ規格に準拠する構成を示したが、他の無線通信規格に準拠する中継装置及びそれを用いるネットワークシステムにも本発明は適用可能である。
【０１１２】
また、上記実施形態においては、各サブネットワーク２〜５がＣＡＮネットワークを採用する構成を示したが、各サブネットワークがＤｅｖｉｃｅＮｅｔ等の他の産業用ネットワークを採用する場合の中継装置及びそれを用いるネットワークシステムにも本発明は適用可能である。
【０１１３】
また、上記実施形態においては、中継装置又は中継局に有線接続される被駆動機械として工作機械を示したが、被駆動機械は上記産業ネットワークワークの規格に準拠したデータにより駆動されるものであれば、検査機械、搬送機械、計測器、計算機、空調機、音響機器等どのような機械であってもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１  ネットワークシステム
２、３、４、５  サブネットワーク
２０、３０、４０、５０  中継装置
２２、３２、３４、４２、５２、５４、５６  工作機械
２０１、３０１  ＣＰＵ
２０２、３０２  メモリ
２０３、３０３  入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）
２０４、３０４  参照テーブル（ＬＵＴ）記憶部
２０４ａ  送信参照テーブル
２０５、３０５  フレーム生成部
２０６、３０６  無線通信部
２０７、３０７  混雑度検出部
２０７ａ  第１の検出部
２０７ｂ  第２の検出部
２０７ｃ  第３の検出部
２０８、３０８  切換部
２１１、３１１  フレーム変換部
２１２、３１２  有線通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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