(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２のアクチュエータの各アクチュエーション運動を規定する第１および第２の要求制御信号を発生するように構成された中央制御装置と、
前記中央制御装置と通信している第１および第２のスレーブと、
それぞれの伝搬遅延パラメータに基づいてタイミングを各スレーブにおいて設定するように構成されたタイミング機構と、なお前記タイミング機構は、前記第１および第２のスレーブの各々においてアクチュエータ時間が同時に発生するように、前記第１および第２のスレーブにおいて中央制御装置から第１および第２のスレーブへ通る情報に関する伝搬遅延パラメータに対応する時間の量だけサーボクロック信号の受信を遅延するように形成され、そして
前記中央制御装置と通信している前記第１および第２のスレーブが配置されるように構成されたデータネットワークとを具備し、
各スレーブが、
前記各要求制御信号に基づいたアクションをアクチュエータ時間において実施するようにそれぞれ構成された前記アクチュエータの少なくとも１つと、
中央制御装置と前記第１および第２のスレーブの各々との間の信号伝搬遅延に関連した少なくとも１つの各伝搬遅延パラメータを記憶するように構成されたメモリとを備えていることを特徴とする運動制御システム。
【請求項２】
前記第１および第２のスレーブはさらに、前記アクチュエータの各運動に関連した各パラメータをトランスデューサ時間に測定して各フィードバック信号を発生するように構成されたトランスデューサをそれぞれ備え、
前記中央制御装置は、前記第１および第２のアクチュエータの運動を示す前記各フィードバック信号を受信するように構成され、
前記タイミング機構は、前記トランスデューサ時間がスレーブで同時に発生するように、各伝搬遅延パラメータに基づいてタイミングを各スレーブにおいて設定するように構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のスレーブはさらに、前記第１のアクチュエータの運動に関連したパラメータをトランスデューサ時間に測定して第１のフィードバック信号を発生するように構成されたトランスデューサを含み、
前記中央制御装置は、前記第１のアクチュエータの運動を示す前記第１のフィードバック信号を受信するように構成され、
前記タイミング機構は、前記第１のスレーブにおける前記トランスデューサ時間がマスター時間に関して知られている時間に発生するように、第１の伝搬遅延パラメータに基づいてタイミングを前記第１のスレーブにおいて設定するように構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項４】
さらに、前記第１および前記第２のスレーブの少なくとも１つは電流／トルク制御装置を備えている請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記中央制御装置は、同期信号を発生するように構成された同期信号発生器を含み、
前記タイミング機構は、前記同期信号を受信するように構成された同期信号受信機を含んでいる請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記タイミング機構はさらに、
前記各伝搬遅延パラメータを前記同期信号の到達時間にそれぞれ加算して各アクチュエータに対するアクチュエータ時間を算出するように構成された加算器を含んでいる請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記各スレーブはさらに、ローカルクロックを含んでいる請求項５記載のシステム。
【請求項８】
前記タイミング機構はさらに、
前記同期信号と前記中央制御装置から各スレーブまでの前記データネットワークに沿った前記各伝搬時間とに基づいて前記ローカルクロックをそれぞれ設定するように構成されたローカルクロック設定機構を含んでいる請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記中央制御装置は、同期信号を発生するように構成された同期信号発生器を含み、
前記タイミング機構は、前記同期信号を受信するように構成された同期信号受信機を含んでいる請求項２記載のシステム。
【請求項１０】
前記タイミング機構は、
前記各伝搬遅延パラメータを前記同期信号の到達時間にそれぞれ加算して、前記アクチュエータ時間および前記トランスデューサ時間の少なくとも１つを算出するように構成された加算器を含んでいる請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記各スレーブはさらにローカルクロックを含み、
前記タイミング機構はさらに、前記同期信号と前記中央制御装置から各スレーブまでの前記データネットワークに沿った前記伝搬時間とに基づいて前記ローカルクロックを設定するように構成された各スレーブに設けられたローカルクロック設定機構を含んでいる請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記中央制御装置はマスター制御装置を含んでいる請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記データネットワークはツリートポロジーを含んでいる請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記データネットワークは、順方向および逆方向を有するリングトポロジーを含んでいる請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
前記リングトポロジーは全二重リングを含んでいる請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記中央制御装置はさらに、
信号を前記リングトポロジーに沿って送信するように構成された送信機と、
前記信号に対する回答を受信するように構成された受信機とを含んでおり、前記回答が前記リングトポロジーに沿って送信される請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
前記中央制御装置はさらに、
前記回答が前記受信機で受信されることのできる、前記リングトポロジーに順方向に沿った最も離れたスレーブを識別するように構成された識別装置を含んでいる請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記伝搬遅延パラメータメモリは、
順方向における前記中央制御装置から前記スレーブまでの前記順方向に沿った伝搬遅延に関連したパラメータを記憶するように構成された順方向通路伝搬遅延パラメータ部分と、
逆方向における前記中央制御装置から前記スレーブまでの前記逆方向に沿った伝搬遅延に関連したパラメータを記憶するように構成された逆方向通路伝搬遅延パラメータ部分とを含んでいる請求項１４記載のシステム。
【請求項１９】
前記中央制御装置は、前記第１および第２のスレーブを自動列挙するように構成されている請求項１記載のシステム。
【請求項２０】
前記中央制御装置はさらに、
問合せメッセージを前記データネットワークに沿って送信するように構成された問合せメッセージ送信機と、
前記問合せメッセージに対する回答を受信するように構成された回答メッセージ受信機とを含み、
前記第１および第２のスレーブの各々は、
前記問合せメッセージを前記中央制御装置から受信するように構成された問合せメッセージ受信機と、
受信された問合せメッセージに応答した回答メッセージを送信するように構成された回答メッセージ送信機とを含んでおり、前記回答メッセージが前記データネットワークに沿って送信され、前記回答メッセージが前記スレーブを列挙する請求項１記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１のスレーブはさらに、前記第１のスレーブがすでに列挙されている場合に前記問合せメッセージを前記第２のスレーブに送るように構成された中継器を含んでいる請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
前記第２のスレーブはさらに、前記第２のスレーブがすでに列挙されている場合に前記問合せメッセージを前記中央制御装置に送るように構成された中継器を含んでいる請求項２０記載のシステム。
【請求項２３】
前記問合せメッセージは順方向に送信され、
前記回答メッセージは逆方向に送信される請求項２０記載のシステム。
【請求項２４】
前記タイミング機構は、各スレーブに配置されている請求項１記載のシステム。
【請求項２５】
運動制御用システムにおける複数のアクチュエータの動作を同期させる方法において、
中央制御装置と前記複数のアクチュエータの各アクチュエータとの間の各伝搬遅延を決定し、
各アクチュエータに対して決定された前記各伝搬遅延に基づいて各アクチュエータの動作のタイミングを設定するステップを含み、ここで前記動作のタイミングを設定することは、各アクチュエータにおいてアクチュエータ時間が同時に発生するように、各アクチュエータにおいて中央制御装置から各アクチュエータへ通る情報に関する伝搬遅延パラメータに対応する時間の量だけサーボクロックメッセージの受信を遅延するように形成される同期方法。
【請求項２６】
前記タイミングを設定するステップにおいて、前記複数のアクチュエータの各アクチュエータの付勢を同時に開始させる請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記決定された各伝搬遅延に基づいて前記複数のアクチュエータのサーボアクチュエータに関連したトランスデューサの動作のタイミングを設定することをさらに含んでいる請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記動作のタイミングを設定することは、前記トランスデューサによる測定を同時に開始させる請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記中央制御装置から前記複数のアクチュエータの前記各アクチュエータに同期信号を送信するステップをさらに含んでいる請求項２５記載の方法。
【請求項３０】
前記複数のアクチュエータの各アクチュエータに対する前記各伝搬遅延に関連したパラメータを記憶するステップをさらに含んでいる請求項２５記載の方法。
【請求項３１】
前記決定するステップはさらに、
中央制御装置から前記複数のアクチュエータの前記アクチュエータを有するスレーブに対して問合せ信号を送信時間に送信し、
前記スレーブにおいて前記問合せ信号を受信し、
前記スレーブから前記中央制御装置に送信された回答信号により前記問合せ信号に応答し、
前記中央制御装置において前記応答信号を受信時間に受信し、
前記送信時間と前記受信時間の差に基づいて前記伝搬遅延を決定する請求項２５記載の方法。
【請求項３２】
前記決定するステップは、
前記中央制御装置と特定のアクチュエータとの間の先行するアクチュエータに対して予め定められた中継時間と、前記中央制御装置と前記特定のアクチュエータとの間の先行するリンクに対する伝搬時間とを加算して前記特定のアクチュエータの前記伝搬遅延を生成する請求項２５記載の方法。
【請求項３３】
前記動作のタイミングを設定するステップにおいて、
前記複数のアクチュエータの各アクチュエータの前記動作を前記決定された伝搬遅延だけ遅延させる請求項２５記載の方法。
【請求項３４】
運動制御用システムにおける中央制御装置により制御されている複数のスレーブを列挙する方法において、
制御装置とスレーブとをネットワークにおいてリンクし、
各スレーブにおいてそれぞれの伝搬遅延に基きタイミングを確立し、そして中央制御装置から各スレーブへ通る情報に関する伝搬遅延パラメータに対応する時間の量だけ各スレーブにおいてサーボクロックメッセージの受信を遅延するように形成されたタイミング機構により、スレーブの各々においてアクチュエータ時間が同時に発生するように、前記中央制御装置と前記複数のスレーブ中の各それぞれのスレーブとの間の伝搬遅延を決定し、
前記ネットワークに沿って中央制御装置から問合せメッセージを送信し、
前記ネットワークにおける前記複数のスレーブの１つのスレーブにおいて前記問合せメッセージを受信し、
前記スレーブから前記ネットワークに沿って前記中央制御装置に前記問合せメッセージに対する回答メッセージを送信し、前記回答メッセージが前記スレーブを列挙しており、
前記中央制御装置において前記回答メッセージを受信し、
前記ネットワークに沿って前記中央制御装置から前記問合せメッセージを再送信し、
前記再送信された問合せメッセージを前記列挙されたスレーブを通ってさらに別のスレーブに中継し、
前記さらに別のスレーブから前記列挙されたスレーブを通って前記中央制御装置に対して前記ネットワークに沿って前記問合せメッセージに対する別の回答メッセージを送信し、前記さらに別の回答メッセージが前記さらに別のスレーブを列挙していることを特徴とする方法。
【請求項３５】
前記問合せメッセージは第１の方向に送信され、前記回答メッセージは逆方向に送信される請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記リンクするステップは、中央制御装置とスレーブをリングネットワークに構成する請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記問合せメッセージを再送信し、前記問合せメッセージを中継し、別の回答メッセージを送信する前記ステップを、前記離れたスレーブが前記リングネットワーク中の最後のスレーブを含むまで反復し、
前記中央制御装置から前記リングネットワークに沿って前記問合せメッセージを送信し、
前記複数のスレーブにおける各スレーブを通って前記問合せメッセージを中継し、
中央制御装置において前記問合せメッセージを受信するステップをさらに含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
運動制御用システムの故障の場合に中央制御装置により制御されているリングネットワーク内の複数のスレーブにより動作を維持する方法において、
複数のそれぞれのスレーブにアドレスされた第１のメッセージを前記リングネットワークに沿って第１の方向に送信し、
送信された第１のメッセージに応答して前記複数のスレーブにより前記リングネットワークに沿って第２の方向に送信された第１の回答メッセージを監視し、
第１のメッセージが送信された各スレーブから第１の回答メッセージが受信されない場合、前記第１の回答メッセージが受信された第１のサブセットのスレーブを識別し、それに基づいて第１のサブセットのスレーブ以外の、第１の各回答メッセージが受信されなかった第２のサブセットのスレーブを決定し、
第１のメッセージが送信された各スレーブから第２の回答メッセージが受信されない場合、前記第２のサブセットのスレーブ中のそれぞれのスレーブにアドレスされた第２のメッセージを前記第２の方向に送信し、
前記第２のメッセージに応答して、前記第２のサブセットのスレーブの前記各スレーブにより送信された第２の回答メッセージを受信し、前記第２の回答メッセージが前記リンクネットワークに沿って前記第１の方向に伝送され、
前記第１のサブセットのスレーブにアドレスされた第３のメッセージを前記第１の方向に送信し、
前記第２のサブセットのスレーブにアドレスされた第４のメッセージを前記第２の方向に送信するステップを含んでいる方法。
【請求項３９】
前記リングネットワークは全二重リングネットワークを含んでいる請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
中央制御装置と複数のアクチュエータとの間の各伝搬遅延を決定する手段と、
各アクチュエータにおいてアクチュエータ時間が同時に発生するように、各アクチュエータにおける各それぞれの伝播遅延パラメータに基づき、各アクチュエータにおいてタイミングを確立するために、サーボクロックメッセージの受信を遅延する手段とを具備している運動制御システム。
【請求項４１】
ネットワークと、
前記ネットワークを介して互いに通信している中央制御装置および複数のスレーブと、そして、
少なくとも１つのタイミング機構とを具備しており、ここで前記タイミング機構は、各スレーブにおいて各スレーブに関するそれぞれの伝播遅延パラメータに基づきタイミングを確立し、そして、前記複数のスレーブの各々におけるアクチュエータ時間が同時に発生するように、前記複数のスレーブの各々において中央制御装置から前記複数のスレーブの各々へ通る情報に関する各それぞれの伝播遅延パラメータに対応する時間の量だけサーボクロックメッセージの受信を遅延するように形成されており、
ここで、前記中央制御装置は、
前記ネットワークに沿って中央制御装置から問合せメッセージを送信する手段と、
前記中央制御装置において回答メッセージを受信する手段とをさらに含み、そして、
前記スレーブの各々は、
前記リンクする手段により伝送された前記問合せメッセージを受信する手段と、
前記問合せメッセージに対する回答メッセージを前記リンクする手段に沿って前記スレーブから前記中央制御装置に送信する手段とをさらに含み、前記回答メッセージが前記スレーブを列挙し、
さらに別の問合せメッセージを前記列挙されたスレーブを通ってさらに別のスレーブに中継し、前記問合せメッセージに対する別の回答メッセージを前記ネットワークに沿って前記さらに別のスレーブから前記列挙されたスレーブを通って前記中央制御装置に中継する手段を備え、前記別の回答メッセージが前記さらに別のスレーブを列挙する自動列挙運動制御システム。
【請求項４２】
故障の場合に中央制御装置によりリングネットワークを介して制御される複数のスレーブを動作するシステムにおいて、
複数のそれぞれのスレーブにアドレスされた第１のメッセージを前記リングネットワークに沿って第１の方向に送信する手段と、
第１のメッセージを送信する前記手段によって送信された第１のメッセージに応答して前記複数のスレーブにより前記リングネットワークに沿って第２の方向に送信された第１の回答メッセージを監視する手段と、
第１のメッセージが送信された各スレーブから第１の回答メッセージが受信されない場合、前記第１の回答メッセージが受信された第１のサブセットのスレーブを識別し、それに基づいて第１のサブセットのスレーブ以外の、第１の各回答メッセージが受信されなかった第２のサブセットのスレーブを決定する手段と、
第１のメッセージが送信された各スレーブから第１の回答メッセージが受信されない場合、前記第２のサブセットのスレーブ中のそれぞれのスレーブにアドレスされた第２のメッセージを前記第２の方向に送信する手段と、
前記第２の方向に送信する前記手段によって送信された前記第２のメッセージに応答して、前記第２のサブセットのスレーブの前記スレーブのそれぞれにより送信された第２の回答メッセージを受信する手段とを具備しており、前記第２の回答メッセージが前記リンクネットワークに沿って前記第２の方向に伝送されるシステム。
【請求項４３】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項２５記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項４４】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項２６記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項４５】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項２７記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項４６】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項２８記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項４７】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項２９記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項４８】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項２９記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項４９】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３０記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５０】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３１記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５１】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３２記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５２】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３３記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５３】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３４記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５４】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３５記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５５】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３６記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５６】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３７記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５７】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３８記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５８】
コンピュータシステムによって実行されたとき、請求項３９記載の方法をコンピュータシステムに実施させるコンピュータシステム上で実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体。
【請求項５９】
データネットワークによって中央制御装置と通信するように構成されたスレーブにおいて、前記スレーブは、
前記中央制御装置と前記スレーブとの間において前記データネットワークによって生じた伝搬遅延に関連した遅延補正信号を記憶するように構成された遅延補正メモリと、
前記記憶された遅延補正信号に基づいて運動または力関連作用をアクチュエータ時間に実行するように構成されたアクチュエータと、そして
スレーブにおいて伝播遅延に基づきタイミングを確立し、そしてアクチュエータにおいてスレーブと中央制御装置との間を通る情報に関する伝播遅延信号に対応する時間の量だけサーボクロックメッセージの受信を遅延するように形成されているタイミング動作機構と、
を具備しているスレーブ。
【請求項６０】
前記伝搬遅延に関連した前記記憶された遅延補正信号を受信するように構成された遅延補正受信機をさらに具備している請求項５９記載のスレーブ。
【請求項６１】
スレーブ時間を維持するように構成されているスレーブクロックと、そして、
前記記憶された遅延補正信号に基づいて前記スレーブクロックのスレーブ時間を設定するように構成されているクロック設定機構とをさらに具備し、
前記アクチュエータ時間は前記設定されたスレーブ時間に基づいている請求項５９記載のスレーブ。
【請求項６２】
前記スレーブは全二重リングネットワークに接続され、前記遅延補正信号は順方向通路遅延補正信号と逆方向通路遅延補正信号とを含んでいる請求項５９記載のスレーブ。
【請求項６３】
前記遅延補正信号は順方向通路遅延補正信号を含んでいる請求項５９記載のスレーブ。
【請求項６４】
動作中に全二重データネットワークを介して中央制御装置と通信するように構成されたスレーブにおいて、前記スレーブは、
前記データネットワークによって第１の方向に沿って送信された第１の信号を受信するように構成された第１の受信機と、
前記データネットワークによって第２の方向に沿って送信された第２の信号を受信するように構成された第２の受信機と、
受信された前記第１の信号および前記第２の信号の一方に基づいたアクションを実行するように構成されたアクチュエータと、そして
スレーブと中央制御装置との間の伝播遅延パラメータに基づき、スレーブにおいてタイミングを確立し、そして、スレーブにおけるアクチュエーション時間を同時に発生するように、スレーブと中央制御装置との間を通る情報に関する伝播遅延信号に対応する時間の量だけサーボクロックメッセージの受信を遅延するように形成されたタイミング動作機構と、
を具備しているスレーブ。
【請求項６５】
前記第２の方向において前記第１の信号に応答するように構成された第１の回答送信機と、
前記第１の方向において前記第２の信号に応答するように構成された第２の回答送信機と、そして
前記第１の信号が受信されたとき前記第１の回答送信機を選択し、前記第２の信号が受信されたとき前記第２の回答送信機を選択するように構成されたセレクタとをさらに具備している請求項６４記載のスレーブ。
【請求項６６】
順方向通路遅延補正信号および逆方向通路遅延補正信号を記憶するように構成された遅延補正メモリをさらに具備し、
前記アクチュエータは、前記順方向通路遅延補正信号および前記逆方向通路遅延補正信号の選択された一方に基づいて前記運動または力関連作用をアクチュエータ時間に実行するように構成され、
前記セレクタはまた、前記第１の信号が受信されたとき前記順方向通路遅延補正信号を選択し、前記第２の信号が受信されたとき前記逆方向通路遅延補正信号を選択するように構成されている請求項６５記載のスレーブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複雑なマシンの運動の制御に関し、とくに、配線を最小にするが依然として集中制御システムのフレキシビリティを保持するように設計された改善されたシステム、方法およびコンピュータ読出し可能な命令に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを処理し、パッケージ化するために使用される装置のような最新の製造装置の中の素子の移動の制御は、速度および精度の両者に対する要求が増加したために非常に複雑になってきている。このような複雑さは、たとえば、サーボ運動制御システムにおいて使用されるフィードバック制御ループの構成において認められる。これらのサーボ制御システムは、複雑なマシンにおいて典型的に運動軸と呼ばれる臨界位置決めアクチュエータに対して使用される。
【０００３】
図１には、基本的なサーボ軸運動制御システム１０の一例が概略的に示されている。一般に所望の運動路プロフィールが、動作前に、あるいはシステム刺激に応答して運動計画装置１２で生成される。所望の運動プロフィールは、駆動装置１６によりモータ信号（または他のアクチュエータ信号）に変換される。駆動装置１６は一般に、デジタル運動プロフィールをアナログアクチュエータ駆動信号に変換するために必要とされるデジタル回路にアナログまたはパルス幅変調（ＰＷＭ）増幅器を組合せたものである。
【０００４】
所望の運動路プロフィールはいくつかの方法で表わされ、調整されることができる。たとえば、“要求された位置”は、アクチュエータ（および、または付勢された物体）の位置に関して表わされた所望の運動プロフィールである。その代りに、アクチュエータおよび、または付勢される物体の“要求された速度”や、速度と位置の組合せが使用されてもよい。位置測定装置は代表的に光学運動エンコーダであり、“実際の運動路プロフィール”（たとえば、モータ１５のシャフト、あるいはさらに精度の高い装置では実際の移動している部品の位置の“実際の位置”および、または“実際の速度”）を測定するために使用される。
【０００５】
種々の機械的または電気的なエラー原因（たとえば、バックラッシュ、部品の屈曲のような）のために、しばしば所望の運動プロフィールと実際の運動プロフィールとの間に相違が生じる。たとえば、駆動信号を調節するために位置／速度ループ中のＰＩＤ（比例積分微分）フィードバック１２０  を使用して、要求される位置と実際の位置との間のエラーを最小にすることができる。多くの高性能サーボ運動システムにおけるアルゴリズムは、ＰＩＤ制御より良好に動作する。サーボシステムはしばしば、機械的な共振を補償するフィルタと、調整された加速／減速プロフィールと、および運動システムの速度および精度の最適化を助ける別のソフトウェア集中制御素子とを含んでいる。
【０００６】
駆動装置１６に入力された制御信号は通常電圧信号であり、大部分のモータが入力電流に比例したトルクを発生する。したがって、駆動装置１６は、しばしば所望の位置および、または速度を表す入力電圧をモータトルクに対応した電流に変換しなければならない。この電圧−電流変換には別のフィードバック素子である電流ループ１１０  が必要であるが、この電流ループ１１０  は、線形増幅器の入出力間の簡単な配線からＰＷＭ増幅器の場合のかなり複雑なデジタル論理制御装置まで多様である。
【０００７】
最新の運動制御システムは、複雑なタスクを行うために同時に動作する必要のあるいくつかの素子（たとえば、アクチュエータ）を含んでいる可能性がある。換言すると、運動制御システムは、いくつかのサーボモータ１８（または別のアクチュエータ）を含み、したがっていくつかの制御軸を含んでいる可能性がある。運動すべき時期および場所をその軌道を使用して決定することを“運動計画”と呼んでいる。運動制御システムはまた各軸に対するカスケード制御方式を含み、そのカスケード中の素子は電流／トルク制御ループと、位置および、または速度制御ループとを含み、これらのループはカスケードの結合された、あるいは分離した部分のいずれでもよい。
【０００８】
デジタルネットワークのいくつかのタイプが運動制御に使用されるものとして示されている。これらのネットワークは、汎用データ送信用に設計されたが、後に運動制御に適用されたものと、とくに運動制御ネットワークとしての使用のために設計されたものの２つのグループに分けられることができる。
【０００９】
１．汎用ネットワーク
これらは一般に、データ通信またはマルチメディア用に設計され、マシン制御に適合されたネットワークである。データ通信ネットワークは、効率的で信頼できる方式で地点間を移動するデータ用のものであるが、それらは伝送タイムラインにほとんど、あるいは全く注意を払わない。たとえば、マルチメディアネットワークはＣＤプレーヤからオーディオ増幅器に８ｋＨｚでデータを送る。マルチメディアネットワークは平均送信速度を保証するが、データがマルチメディア機器の両端部でバッファされ、したがって伝送期間のずれに耐えることができるので、それらは厳密な周期性を提供しない。したがって、マルチメディアネットワークは、実時間運動制御ネットワークとしては理想的ではない。
【００１０】
［ＡＲＣＮＥＴ］
ＡＲＣＮＥＴは、このようなデータ通信ネットワークである。ＡＲＣＮＥＴに基づいた運動制御ネットワーク（ＡＴＡ／ＡＮＳＩ８７８．１，２および３）を有するいくつかの企業が知られている。ＡＲＣＮＥＴは、厳密なサイクルのメッセージ送信を行うように動作されることのできる中間速度のトークンバスネットワークである。しかしながら、ＡＲＣＮＥＴの使用には制限がある。第１の制限は、トルク／電流要求を送信するほど速くない適度なビット速度（１０Ｍビット／秒）である。さらに、基本的な再設計を行うことなく銅線によってＡＲＣＮＥＴの速度を１００Ｍビット／秒にアップグレードすることはできない。
【００１１】
ＡＲＣＮＥＴは撚線対の銅線を使用できるが、スクランブルは行われず、したがってデータ伝送により潜在的に電磁妨害が発生する可能性がある。ＡＲＣＮＥＴは、物理的リング（またはバス）として動作することができるが、リンクが切断された後では動作できない。それは、このような故障が発生した場所を報告することもできず、そのため自動的な遠隔故障診断ができない。ＡＲＣＮＥＴには自動列挙機構がなく、そのためマシンを作動させるために必要な時間が増加する。半二重回路であるＡＲＣＮＥＴは、コマンドおよびフィードバックデータを同時に伝送できない。ＡＲＣＮＥＴはトークンパッシング方式を使用する。トークンの損失はネットワークに対して構成プロセスの再スタートを要求し、そのときトークンは再度生成されるため、このような方式は、電磁妨害の場合に本質的に頑強性の面で時分割多重方式より劣っている。ＡＲＣＮＥＴは伝搬時間補正機構を有しておらず、したがって適度な数のノードが短いサイクル時間で使用された場合、著しいデータスキューを受けてしまう。
【００１２】
［ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  １３９４−１９９５およびｐｒＥＮ  １３９４ｂ］
このネットワークはマルチメディア用に設計されたものであり、ツリートポロジーを有する。提案された１３９４ｂバージョンはファイバおよび撚線対銅線の両方を有している。もっとも、両者ともに今のところいずれも実用には到っていない。このネットワークは、１００Ｍビット／秒以上の高速度で動作するように設計されている。
【００１３】
１３９４バージョンは循環的であるが、厳密な意味の循環的ではない。それは循環データに対する保証された速度を有するが、ネットワークトラフィックに応じて循環データの送信を遅延するようにされたものである。提案された１３９４バージョンは８ｋＨｚの循環速度に制限されているが、運動制御システム中のトルク／電流要求を更新するために１６ｋＨｚ以上の速度が要求される。１３９４ｂバージョンは、物理およびデータリンク層では全二重であるが、アプリケーション層では単に半二重で動作するものとして提案されている。換言すると、コマンドおよびフィードバックデータは同時に送信されることができない。提案された１３９４バージョンはリングとして動作することができないので、ケーブル損傷のような故障の場合には全ノードを動作させることができない。提案された１３９４バージョンは自動列挙およびノード発見機能を有しているが、残念ながらこれらの機能は“ホットプラグ可能”である（すなわち、新しいノードがプラグで接続されたり、あるいは外されたとき、ネットワークは再度列挙を行われる）。したがって、制御の軸を示すためにネットワーク内のノードの位置を確実に使用することができない。これは、動作中に別のノードが遮断された場合、この位置が変化するためである。提案された１３９４バージョンは、同期メッセージが異なった時間にネットワーク中の異なった地点で受信される状況に対処する時間補正機構を備えておらず、したがって適度な数のノードが短いサイクル時間により使用された場合に著しいデータスキューを受ける。しかしながら、既存の１３９４および提案された１３９４ｂバージョンは、同期メッセージの送信における遅延を補正する。
【００１４】
［イーサネット−ＩＥＥＥ８０２．３−１９９８］
この一般的なネットワークはデータ通信用であり、１００Ｍビット／秒以上で動作する積層ハブトポロジーを有している。本発明の１実施形態において、ネットワークを形成するためにポイントツーポイント物理層が使用されることができる。
【００１５】
イーサネットには、固有の循環メッセージがない。イーサネットはまた全二重リングとして動作されることができず、したがってあるリンクが切断された後に全てのノードを動作させる手段を有しない。このような故障が発生した場所を報告できるイーサネットネットワークは知られていないため、自動遠隔故障診断ができない。イーサネットは自動列挙に適した機構が欠けており、それは位置に基づいてノード番号を割当ることができないためである。イーサネットは通常半二重である。全二重動作は、費用と複雑さならびにスイッチ使用の一時的な不確実さを招く。イーサネットには時間補正機構がない。
【００１６】
２．とくに運動制御用に設計されたネットワーク
これらのネットワークの多くの技術的な詳細は特許登録されたものであり、いくつかのものだけが公開されている。わずか１９バイトのテレグラムサイズにより４つの軸に関する８ｋＨｚの更新速度を達成するかなり控え目な目的を満たすために必要とされる１０Ｍビット／秒を越えるバス速度を有しているのは、これらのネットワークうち２つだけである。
【００１７】
［ＳＥＲＣＯＳ］
循環的な時間ドメイン多重メッセージ送信の概念はＳＥＲＣＯＳネットワークから生じたものであり、その後ＩＥＣ６１４９１として分類された。ＳＥＲＣＯＳは単一の光ファイバリング上に構成され、半二重であり、１６Ｍビット／秒までの速度で動作することができる。このネットワークはマシンツールおよび自動車組立てラインのようなある産業分野で使用を許されているが、それにはいくつかの大きい制限がある。
【００１８】
２、３個以上のノードを有するネットワークにおいて、１６Ｍビット／秒までのＳＥＲＣＯＳビット速度のためにネットワーク循環時間が実質的に中程度の１ｍ秒に制限される。したがって、この中程度のネットワーク循環時間により、位置フィードバックループは運動制御装置において集中的に駆動されるのではなく、駆動装置で閉じられなければならない。したがって、ＳＥＲＣＯＳネットワークは、閉じた軸間結合（電子ギアボックスおよびカムの集中的な構成を含む）および軌道の高速（ｏｎ−ｔｈｅ  ｆｌｙ）変化の実行可能性を制限する。中程度のビット速度はまた、１６を越える軸が要求される多くの適用においてネットワークに取付けられる軸の数をほぼ１６に制限する。ＳＥＲＣＯＳは銅送信線では動作せず、そのために費用が著しく増加し、ネットワーク媒体がケーブルリトラクタのようなフレキシブルなトランキングによって経路設定される適用において問題を生じさせる。これは、ファイバが長期にわたる屈曲に弱い特性を有しているためである。さらにＳＥＲＣＯＳは、リンクの切断後に動作せず、故障が生じた場所の報告も行わない。最後に、ＳＥＲＣＯＳは自動列挙機構を持たず、ノードを識別するためにＤＩＰスイッチに依存している。
【００１９】
［ＭＡＣＲＯ］
ＭＡＣＲＯは、Ｄｅｌｔａ−Ｔａｕ社により導入されたプロプラエタリネットワークである。それは１００Ｍビットのデータを単一の光学リングで送信するためにＦＤＤＩ光ファイバ物理層を使用する。ＭＡＣＲＯはＣＲＣではなくチェックサムに基づいた弱いエラー検出機構を有している。１９９９年  ３月の明細書によるＭＡＣＲＯは、牽引距離が長くない（１００ｍ）銅媒体を有している。ＭＡＣＲＯはツリートポロジーで動作できず、あるいは故障の場合にも動作できず、ノード発見および自動列挙能力がない。ＭＡＣＲＯが時間補正機構を有しているかどうかは不明であり、したがって適度な数のノードが短いサイクル時間により使用された場合でも著しいデータスキューを受ける可能性がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、運動制御用のシステム、運動制御のためのシステムの使用方法、および運動制御システムにおいて集中的な制御を保持しながら配線の必要性を減少させた運動制御用のシステムを動作させるための命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらおよびその他の目的は、本発明による新しいシステムと、そのシステムを使用する方法と、運動制御用のシステムを動作させるための命令を記憶するコンピュータプログラム製品とを提供することにより達成される。この運動制御用のシステムは、第１および第２の各アクチュエータの付勢運動を規定する第１および第２の要求制御信号を発生するように構成された中央制御装置を備えており、第１および第２のノードがこの中央制御装置と通信しており、各ノードは、各要求制御信号に基づいたアクションをアクチュエータ時間において実行するようにそれぞれ構成された少なくとも１つのアクチュエータと、中央制御装置とノードとの間の信号伝搬遅延に関連付けられた少なくとも１つの各伝搬遅延パラメータを記憶するように構成されたメモリと、ノードにおけるアクチュエータ時間が同時に発生するようにタイミングを各ノードにおいて各伝搬遅延パラメータに基づいて設定するように構成されたタイミング機構と、中央制御装置と通信する第１および第２のノードを配置するように構成されたデータネットワークとを備えている。
【００２２】
したがって、データネットワークによって中央制御装置と通信するように構成されたノードは、データネットワークによる中央制御装置とノードとの間の伝搬遅延に関連した遅延補正信号を記憶するように構成された遅延補正メモリと、記憶された遅延補正信号に基づいて運動または力関連作用（ｆｏｒｃｅ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｆｆｏｒｔ）をアクチュエータ時間において実行するように構成されたアクチュエータとを含むことができる。その代わりに、動作中に全二重データネットワークによって中央制御装置と通信するように構成されたノードは、そのデータネットワークによって第１の方向に沿って送信された第１の信号を受信するように構成された第１の受信機と、そのデータネットワークによって第２の方向に沿って送信された第２の信号を受信するように構成された第２の受信機と、受信された第１の信号および第２の信号の１つに基づいてアクションを実行するように構成されたアクチュエータとを含んでいる。
【００２３】
したがって、運動制御用のシステムにおける複数のアクチュエータの動作は、中央制御装置と複数のアクチュエータの各アクチュエータとの間の各伝搬遅延を決定し、各アクチュエータに対して決定された各伝搬遅延に基づいて複数のアクチュエータの各アクチュエータの動作のタイミングを決定することにより同期されることができる。
【００２４】
運動制御用のシステム内の中央制御装置により制御される複数のノードは、中央制御装置とネットワーク中のノードとをリンクし、中央制御装置からネットワークに沿って問合せメッセージを送信し、そのネットワーク中の複数のノードの１つのノードにおいて問合せメッセージを受信し、問合せメッセージに対する応答メッセージをネットワークに沿ってノードから中央制御装置に送信し、応答メッセージがそのノードを列挙し、中央制御装置において応答メッセージを受信し、問合せメッセージを中央制御装置からネットワークに沿って再送信し、再送信された問合せメッセージを列挙されたノードを通って別のノードに中継し、問合せメッセージに対する別の応答メッセージをネットワークに沿って別のノードから列挙されたノードを通って中央制御装置に送信し、別の応答メッセージが別のノードを列挙することにより自動列挙されることができる。
【００２５】
さらに、中央制御装置により制御されるリングネットワーク中の複数のノードの動作は、故障の場合に、複数の受信ノードにアドレスされた第１のメッセージを前記リングネットワークに沿って第１の方向に送信し、送信された第１の応答メッセージに応答して前記複数のノードにより前記リングネットワークに沿って第２の方向に送信された第１の応答メッセージを監視し、第１のメッセージが送信された各ノードから第１の応答メッセージが受信されない場合、前記第１の応答メッセージが受信されたノードの第１のサブセットを識別し、それに基づいて、前記第１のサブセットのノード以外の、各第１の応答メッセージが受信されなかったノードの第２のサブセットを決定し、第１のメッセージが送信された各ノードから第１の応答メッセージが受信されない場合、前記第２のサブセットのノード中の各ノードにアドレスされた第２のメッセージを前記第２の方向に送信し、前記第２のメッセージに応答して前記第２のサブセットのノードの前記ノードのそれぞれによって送信された前記リングネットワークに沿って前記第１の方向に進行する第２の応答メッセージを受信し、前記第１のサブセットのノードにアドレスされた第３のメッセージを前記第１の方向に送信し、前記第２のサブセットのノードにアドレスされた第４のメッセージを前記第２の方向に送信することによって維持されることができる。
【００２６】
最後に、コンピュータシステムにより実行されたとき、そのコンピュータシステムに運動制御用システム中の複数のアクチュエータの動作を同期させることのできる、コンピュータシステム上において実行される命令を記憶するコンピュータ読出し可能な媒体は、運動制御用システム内の中央制御装置により制御されている複数のノードを自動列挙するか、あるいは上述のように中央制御装置により制御されているリングネットワーク中の複数のノードの故障の場合に動作を維持する。
【００２７】
本発明のその他の目的および利点は、図面および技術的な説明を考慮することにより明らかになるであろう。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、同じ参照符号がいくつかの図面において同じまたは対応した部品を一貫して示している。とくに図２を参照すると、カスケードの各素子を備えた一般的な２軸制御システムが示されている。各領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄおよび２Ｅは制御システムの素子を表している。すなわち、２Ａは例示的なシステムホストおよび人／機械インターフェースを示し、２Ｂは運動計画装置を示し、２Ｃは例示的な位置制御素子を示し、２Ｄは例示的な速度制御素子（フィードバックライン上の微分装置２４を含む）を示し、２Ｅは例示的な電流／トルク制御素子を示し、２Ｆは、たとえば信号増幅器２６、モータ／アクチュエータ２７、および位置、速度および、または加速度変換素子２８を含んでいてもよい例示的な駆動装置を示している。各制御素子へのフィードバックはＰＩＤ（比例積分微分）制御装置２５を含むものとして示されているが、種々の形態のデジタル補償素子が使用されてもよいことが理解されるべきである。使用される実際のデジタル補償素子は、カスケード中における制御素子の位置と制御システム用途とに依存する。
【００２９】
さらに、いくつかの運動制御システムは一連のディスクリートな信号をアクチュエータに供給することによって動作する。このような信号の例は、段階および方向ならびに時計方向／反時計方向信号である。これらのシステムにおいて、閉ループフィードバックは不要であり、また駆動装置における閉ループ制御も不要であり、駆動装置は運動制御装置からのディスクリートな信号によって制御される。これらのシステムは依然カスケードの素子の多くのものを有している。本発明に対してサーボ制御システムの例が使用されているが、閉ループフィードバックは本発明と一体の部分ではなく、本発明にはディスクリートなアクチュエータも明確に含まれている。
【００３０】
カスケードの各素子は図２においてディスクリートな装置として示されているが、最近の制御システムの構成では、これらの装置の１以上のものを組合せることが多い。たとえば、図１に関して説明したように、位置２Ｃおよび速度２Ｄの制御は単一の制御装置において結合されることができる。別の例として、運動制御システムの最も一般的な構成は中央処理装置で実行するプログラムを含む“運動制御装置”であり、いくつかの実施形態では、これはそれ自身が運動計画用の視覚システム、ディスプレイ等の別のマシン制御機能の監視も行っているシステムホスト（パーソナルコンピュータのような）と通信していてもよい。これらのシステムでは、運動計画の全てが“運動制御装置”中において実行されるだけでなく、カスケード制御構造の少なくとも一部分がこの運動制御装置において実施される。この運動制御装置で実施されるカスケード制御の部分は一般に、位置制御ループだけを含んでいるか、あるいは図２で２Ｃおよび２Ｄでそれぞれ示されている位置および速度の両制御ループを含んでいる。最高性能の既存の運動制御装置は専用の運動制御プロセッサ印刷回路カードによって形成され、関連した運動プログラミングインターフェースがシステムホストのバス上に配置されている。ホスト／ボードレベルで組合せられた運動制御装置は、図２中の装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃおよび２Ｄとして示されているタスクの全てを実行する。このような運動制御装置は一般に、集中運動制御システムと呼ばれている。これは、全ての運動計画決定が集中的に中央で行われ、全てのデータが集中的に収集され、ほとんど全ての制御ループが中央で閉じられるためである。したがって、図２の装置２Ｃまたは２Ｄの一方がこの運動制御装置で実施されるカスケード制御の程度を表している。実際の集中運動制御システムでは、制御信号は、運動制御装置から駆動装置に送られるアナログまたはパルス要求信号であり、位置フィードバック信号がモータ２７上のトランスデューサ２８から戻される（おそらく、駆動装置を介した経路で）。
【００３１】
これらは何千もの動作マシンにおいて運動制御システムの基本動作プラットフォームとして機能しているが、これらのプラットフォームには多くの欠点があることが認められている。第１に、ケーブル（要求ケーブル、フィードバックケーブルおよびＩ／Ｏケーブルとコネクタを加えたものであり、全体で１４乃至２０またはそれを上回る個数の端末に対する）の費用は非常に高額である。ケーブルの設置は、とくに多数の軸に対する制御信号がドラグチェーンまたはケーブルリトラクタを通って経路設定される場合、非常に困難であり、かさばったものとなる。たとえば、ドラグチェーンは一般に、ＸＹステージ上に懸垂されたマシンヘッドのような運動制御素子に信号が導かれなければならないときに使用される。したがって、ドラグチェーンはしばしば高速で移動される。マシンヘッド（採取／配置ヘッド等）においてサーボモータが使用された場合、ドラグチェーンは非常に多数の配線を有することになり、柔軟性に欠けた大型のものとなる。さらに、これらの運動制御システムには、増幅器またはモータからトランスデューサ（位置）フィードバック信号以外のデータを収集する機構がない。運動制御システムにおける問題のさらに別の例として、運動制御装置と駆動装置の間の距離は実際の関係において制限される。
【００３２】
これらおよびその他の理由のために、運動制御システムにおいてデジタルネットワークを採用する傾向が多くなっている。適切に構成されたデジタルネットワークは、軸当り１４乃至２０またはそれ以上のラインをモータ／駆動装置／位置センサからホストに導く必要性をなくす。それどころか、１つの薄い対のネットワークケーブルが全てのローカル制御ノードをホストに接続する。ローカルノードの使用により、１４乃至２０またはそれ以上のラインがモータの周囲の隣接領域に制限されることが可能になる。したがって、配線数および複雑さの減少は非常に劇的である。このようなシステムは一般に文献の中で“分散運動制御システム”と呼ばれている。もっとも、ネットワークは制御機能を中央に集中させ、あるいはそれらをノードに分散させるために使用されることができるため、“ネットワークされた制御システム”という用語のほうが正確である。
【００３３】
分散運動制御システムは基本的なカスケード制御構造を保持するが、２線デジタル通信路（例えば、ネットワーク）を図２中の装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄおよび２Ｅの少なくとも２つのものの間に挿入する。分散運動制御システムの設計において、カスケード制御システムにおけるネットワークの位置に関して多数の選択肢が存在する。種々の位置が全て同数のワイヤの減少を達成するが、システム設計と性能において大きい差が生じる。
【００３４】
ネットワークの第１の共通の位置は、図２の装置２Ａと２Ｂとの間である。この場合、装置２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅおよび２Ｆは、分離ネットワーク駆動装置に軸単位で分割される（図面において水平方向に）。この位置においてネットワークを使用することにより、各軸のカスケード制御の全てが関連した運動計画と一緒に駆動装置自身に移行する。結果的に得られた制御システム中の駆動装置は、“スマートドライブ”と呼ばれ、ネットワークがスマートドライブをホスト（図２の２Ａ）にリンクするために使用される。この構成は、各軸に対する運動計画および実際にカスケード制御が独立することが可能であるならば十分に動作することができる。換言すると、このアーキテクチャを使用可能にするために軸間結合（たとえば、調整された多軸運動を行うために必要な結合）はほとんど、あるいは全く必要ない。高速制御ループの全ては駆動装置中に位置しているため、ネットワークを横切って送信されるフィードバック信号は存在せず、中程度の帯域幅のネットワークが適切である。
【００３５】
しかしながら、多くのマシンおよび製造プロセスは、たとえば調整された多軸運動を実行し、電子ギアボックスを構成し、軌道を高速（ｏｎ−ｔｈｅ  ｆｌｙ）で変化させ、最適時間運動を行うために緊密な軸間結合を必要とする。このようなマシンの例には、電子的表面取付けコンポーネント用の採取および配置マシンや、半導体の処理およびパッケージ化をするために使用されるマシンが含まれる。このように場合、運動計画のために２以上の軸に沿った同時的なアクションが必要なだけでなく、カスケード制御システムによりある軸から別の軸への動作の受け渡しもまた行われる（簡明化のために図２には示されていない）。したがって、中央運動制御装置のフレキシビリティを保持することが重要であることが多い。
【００３６】
多数のスマートドライブを使用する多軸運動制御システムの構成には別の問題がある。第１の問題は、ドライブに余分な応答性を移転することによって余分なハードウェアが各ドライブに追加されることである。このハードウェアは、たとえば余分なプロセッサおよびメモリだけでなくＩ／Ｏおよびディスプレイのような別の特徴も含んでいる。したがって、このハードウェアおよびその機能はシステムレベルでほとんど未使用および、または冗長であるが、依然としてそれを購入しなければならず、ドライブにスペースを設けなければならない。第２の問題は、スマートドライブにおける近年の発達を示すものであるが、各スマートドライブに対して個々のプログラムを書込んで維持することが必要なことである。さらに、これは、全てのドライブに対して標準化されたプロクラミング環境が存在しないときに行われなければならない。よく知られている“Ｃ”（または別の高レベルのプログラミング環境）コンパイラはもはや利用可能なボードレベルの制御装置の主要なコンピュータメーカーにより提供されず、それらの不存在時にスマートドライブと通信する標準化された方法はない。別の大きな欠点は、スマートドライブが簡単な駆動装置より小型化し難いことである。このために、分散運動制御システムに対して可能な最適配線の減少を達成することが困難になる。高速ＳＭＴマシン用の採取／配置ヘッド上に取付けられるほど十分に小さい高性能のスマートドライブは存在せず、したがってこの適用ではスマートドライブによりドラグチェーン中の配線数は減少しない。
【００３７】
したがって、多軸制御システムの中央への制御機能の集中を維持せざるを得ない。所望の配線減少を達成するためにこの集中化モデルを保持する一方でドライブへのネットワーク接続を選定することは、ネットワークに余分な責任を課すために困難であるという問題が残っている。
【００３８】
ネットワークの第２の共通位置は、図２に示されている装置２Ｃと２Ｄとの間または装置２Ｄと２Ｅとの間である。この位置は制御機能の集中化を保持し、ネットワークだけを使用して配線の減少およびデータ収集を可能にする。これらの位置でネットワークを使用するとき、ネットワークは制御カスケードに沿って運動制御装置とドライブとの間に配置される。ネットワークはデジタルなので、運動制御システムは実際にはサンプリングされたデータシステムである。運動プランナは正規の速度（一般に１乃至４ｋＨｚの値）で要求を供給し、カスケード制御システム中の制御ループはさらに高速で（一般に位置ループとして１乃至４ｋＨｚで、速度ループとして２乃至８ｋＨｚで）動作し、電流ループは１６ｋＨｚ以上で動作する。
【００３９】
サンプリングデータシステムでは、可変的な転送遅延によって導入される不確かさを回避するように種々の素子が同期して動作することが望ましく、これは、サンプリングデータシステムネットワークにおいて共通ネットワーク時間基準が存在しなければならないことを意味する。共通ネットワーク時間を発生する１つの既知の方法は、運動制御装置がタイミング基準メッセージを規則的なインターバルで発生し、その後受信ノードがそれぞれこの信号を使用して、はるかに高いローカル周波数ソースから得られたローカルクロックを較正する。このローカルクロックは、ＰＷＭおよび任意のローカル制御ループに対するタイミング基準として使用される。一般に、位相ロックループを使用してネットワークタイミング基準の増倍が行われる。この理由から、ネットワークタイミング基準に関する任意のジッタが依存性のローカルクロックの全てに伝搬するために、厳密な循環メッセージ送信が要求される。さらに、物理的に大型のネットワーク（またはメッセージが多数の中継機を通過するもの）ではノードへの伝搬遅延が大きい可能性があり、あるノードと別のノードで異なり、これがノードクロックに遅延を導き、したがって非同時性を導く可能性が高い。
【００４０】
図３は、ケーブルにより全二重リングトポロジーで接続された本発明による運動制御用のネットワーク３０の一例を示している。示されているリングトポロジーは、各ノードにおいてハブまたは余分なポートが要求されないためにツリーより廉価であり、通常好ましい。この運動制御用ネットワーク３０の物理層は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．３−１９９８，２４−２６節で標準化されたような既知のデータ送信ネットワークに基づいていることができる。このＩＥＥＥ８０２．３−１９９８，２４−２６節で標準化されたものはＡＮＳＩ  Ｘ３．２６３−１９９５に基づいており、したがってファイバまたは銅の伝送媒体のいずれかを選択できる。このような物理層は一般に１００ＢＡＳＥ−Ｘとして知られているが、配線トポロジーはＩＥＥＥ８０２．３−１９９８，２４−２６節で標準化されたものに従わない。
【００４１】
運動制御用のネットワーク３０は、図３に示されているように一方の側がネットワークリンク２  により互いに接続され、他方の側がネットワークリンク１  および３  によりマスター（運動制御装置）３６に接続されている図３のノード（代わりにスレーブとも呼ばれる）３２および３４を含んでいる。さらに別のノードが別のリンクによりリングトポロジーに追加されることができる。さらに別のノードを追加すると、結果的にあるノードがマスター３６と接続されずに別のノードだけに接続されることになる。この例示的な実施形態のネットワーク３０は、厳密にマスター／スレーブ型である。マスター３６は全ての通信を開始する。スレーブノード３２および３４はマスター３６に応答し、互いには通信しない。マスター３６はまたノード３２および３４の１以上のものに放送することができる。
【００４２】
ノード３２および３４ならびにマスター３６はそれぞれ、Ｐ０ポート３１０  、Ｑポート３２０  、少なくとも１つのＰＨＹ（“物理エンティティ”）装置３３０  、およびＭＡＣ（“媒体アクセス制御装置”）３４０Ａ、３４０Ｂまたは３４０Ｃを含んでいる。ＰＨＹ装置３３０  は一側が送信／受信ポートに結合され、他方の側がＭＡＣ３４０  に結合されている。ＰＨＹ装置３３０  は、一部分はトランシーバであり、一部分はエンコーダ／デコーダであり、ポイントツーポイントリンクで信号を送受信する。したがって、ＰＨＹ装置３３０  はビットまたはシンボルのレベルで動作し、リングネットワーク３０を形成する選択された物理層の適切な規格に従った既成のシリコンまたはＩＰコアとして既製品で入手できる。ＭＡＣ３４０Ａ、３４０Ｂおよび３４０Ｃは、一側がプロセッサ（一般に）とメッセージ交換を行ない、他方の側がＰＨＹ３３０  とメッセージ交換を行うことのできるデジタル論理装置を構成する。ＭＡＣ３４０Ａ、３４０Ｂおよび３４０Ｃは、シンボルおよびメッセージのレベルで動作することができる。マスターＭＡＣ３４０ＣとスレーブＭＡＣ３４０Ａおよび３４０Ｂの機能は異なっている。
【００４３】
スレーブノードにおけるＭＡＣ３４０Ａおよび３４０Ｂはメッセージの発生装置として動作し、あるいはそれらは入ってきたメッセージを反復することができる。リングネットワーク３０において、Ｑポート３２０  上でＰＨＹ３３０  において受信されたメッセージはＰ０ポート３１０  におけるＰＨＹ３３０  を通って反復され、Ｐ０ポート３１０  上でＰＨＹ３３０  において受信されたメッセージはＱポート３２０  におけるＰＨＹ３３０  通って反復される。例示的な物理層はポイントツーポイントリンクだけをサポートする。すなわち、それはバスとして配線されることができず、これは一般にほぼ２０Ｍビットより高速で実行する全ての物理層について事実である。したがって、所定のリンクの端部以外のノードによって受信されるメッセージは、中継器を通って伝送され、再送信されなければならない。ネットワークは全二重なので、各方向に対して中継器が必要である。
【００４４】
ＭＡＣ装置３４０Ａ、３４０Ｂおよび３４０Ｃの中継器の機能は、各方向においてＦＩＦＯを使用して行われる（示されていない）。テレグラムを別のノードに送信すること以外に、ＦＩＦＯは別の２つの目的を達成する。第１に、それらは受信機のクロックドメインをローカルクロックドメイン（これは送信クロックでもある）から分離する。第２に、それらによって、送信クロックと受信クロックとの間の必然的なわずかな差がデータ損失を伴わずに許容されることが可能になる。
【００４５】
要求されるＦＩＦＯの深さは、クロック周波数間の最大矛盾（ｄｉｓｃｒｅｐａｎｃｙ）と、ＦＩＦＯ幅（通常４ビット幅であり、ＰＨＹ装置に依存する）と、最大パケット寸法とに依存する。
【００４６】
リングネットワーク３０における最後のリンクはリターンリンク３  と呼ばれる。リターンリンク３  は活動中のトラフィックに対して非常に冗長である。これは、全二重であるネットワーク３０がマスター３６のＰ０ポートを介して全てのスレーブ３２および３４と制限されていない通信を行うことを可能にするためである。しかしながら、マスター３６のＱポートへのリターンリンク３  は、マスター３６のＰ０ポートから送信されたパケットが完全リングネットワーク３０を通ってマスター３６のＱポートに送られていることをマスター３６が確認できるようにするために必要である。同様に、マスター３６のＱポートから送信されたパケットは、リングネットワーク３０を通ってマスター３６のＰ０ポートに到達する。故障状態の場合には、マスター３６のＰ０ポート３１０  およびＱポート３２０  で受信されることのできないメッセージを示すことにより故障の位置を推断することができる。
【００４７】
ネットワークリンク１  および３  、Ｐ０ポート３１０  およびＱポート３２０  は既成の入手可能なもの（ＰＨＹ、ケーブル、ファイバ、結合器／コネクタ）である。ＰＨＹ３３０  、ＦＩＦＯおよびＭＡＣ装置３４０  は、ＡＳＩＣのようなＦＰＧＡまたは他のデジタル論理装置において構成されることができる。自動応答機構、ローカルクロックを生成する位相ロックループ、ＦＰＴＣ／ＲＰＴＣ時間補正機構、ウォッチドッグタイマーによる切断リンクの検出およびそれに続くＭＳＴの代わりのＭＴＴの使用を含む全ての機能はデジタル的に実現される。
【００４８】
このようなネットワークシステム３０において、マスター（運動制御装置）３６はモータまたはアクチュエータノード３２および、または３４の電流／トルクフィードバック制御を行うことができる。たとえば、１６の軸を有する運動制御のためのネットワークシステム３０では、各方向において２４バイトの総テレグラムサイズによる１６ｋＨｚの更新速度は、少なくとも１００Ｍビット／秒のビット速度を有している。これは上述したネットワークシステム３０の能力の範囲内である。
【００４９】
リングネットワーク３０内におけるネットワーク通信は、要求信号を供給するためにマスター（運動制御装置）３６から規則的なインターバルで送られた短いパケットの形態およびフィードバックおよび監視データを供給するためにノード３２および３４からマスター３６に規則的なインターバルで送り返された短いパケットの形態である。ネットワーク３０が挿入された制御カスケード中の地点において規則的なインターバルが制御システムのループ速度と整列しなければならないだけでなく、全ての要求が同時に行われ、かつ全てのフィードバックが同時に得られるようにネットワーク時間が設定されなければならない。
【００５０】
図４には、マスター３６から送信されるテレグラム４  の一例が示されている。テレグラムは、アドレスフィールド４２、制御フィールド４３、データフィールド４４およびフレームチェックシーケンス４５を含んでいる。ストリームの開始４１および終了４６はテレグラムの輪郭を規定している。
【００５１】
各アドレスフィールド４２は、テレグラムの中のデータに対するあて先ノード（図２のスレーブノード３２および３４のような）を識別するために使用されることができる。各スレーブノードは少なくとも１つのスレーブアドレス、すなわちそのノードに対するベースアドレスを認識する。いくつかの実施形態において、ノードはたとえばサーボ軸のような２以上の制御エンティティを含んでいてもよい。これらの場合には、付加的な各制御エンティティに対する付加的なネットワークアドレスがスレーブノードに存在している。スレーブノードのベースアドレスはノード発見プロセス中に幾何学的に割当てられることができ、付加的な各制御エンティティに対する付加的なアドレスは、ベースアドレスに順次後続することができる。例えば、２つの４エンティティノードから構成されたネットワーク３０は、第１のノードにおいて［１，２，３，４］と列挙され、第２のノードで［５，６，７，８］と列挙されることができる。１実施形態において、アドレスフィールドは長さが１バイトであり、その意味（ソースノードのアドレスまたは行先のノードのアドレス）はテレグラムのタイプにしたがって変化する。
【００５２】
制御フィールド４３は、受信ノードに送信されているテレグラム４  のタイプを示すために使用されることができる。さらに、それはまたアドレスがどのように解釈されるかを示すことができる。図５には、異なったタイプのネットワークテレグラムの例が表の形態で列挙されている。便宜上、図５に示されているように慣例的な命名を採用することができ、増幅器に対してマスターから発信されたテレグラムはＭで始まっており、スレーブからのものはＡで始まっている。異なるテレグラムタイプはまた、運動制御用ネットワークの異なる動作状態（他の場合はフェーズと呼ばれる）と関連付けられることができる。当然ながら、ネットワークの能力を拡張するために付加される以下に示す付加的な機能またはその組合せを行う他のテレグラムタイプが追加されることができ、これは制御フィールド４３に表示されるものである。図５に示されている特定のテレグラムタイプは、本発明によるネットワークの通信能力のいくつかをさらに明らかにするために示されているに過ぎない。
【００５３】
テレグラム４  の各データフィールド４４は可変長を有し、マスター３６とノードとの間でデータの通信を行うために使用される。このデータは、たとえば運動制御のためのアクチュエータまたは付勢された物体の位置情報や、駆動信号自身を含むことができる。装置の発達に伴ってさらに広いデータフィールド４４を使用できることは当業者に明らかであるが、現在の物理層における最新のものでは、データフィールド４４の長さに好ましい限界が存在する。現在の限界は、たとえばフレームチェックシーケンスの効率、中継器ＦＩＦＯの深さ、ならびに他の経済的かつ動作上の考慮事項によって決定される。典型的な実施形態では、現時点で２０４８バイトが実際に使用可能である。
【００５４】
フレームチェックシーケンス４５は、一般に装置の誤動作および、または電気妨害のために生じるテレグラム４  中のエラーを識別するために使用される。本発明における使用に適したフレームチェックシーケンスは、ＩＥＥＥ８０２．３−１９９８の３．２．８節による３２ビットＣＲＣである。すなわち、
【数１】
0003588336.tif 000002
それは、このシーケンスが物理層におけるスクランブラの多項式と適合することが知られているためである。
【００５５】
図６の状態図に示されているように、ネットワーク動作には２つのフェーズ（または状態）、すなわち発見フェーズ６０と動作フェーズ６２がある。
発見フェーズ６０は、ノード（たとえば、図３のノード３２および３４のような）がマスター３６により発見され列挙される（たとえば、アドレスおよび別のネットワークパラメータを割当てられる）動作を示す。発見フェーズ６０中の通信は非同期的であり、スレーブは通常マスター３６から受信されたものに応答してテレグラムを送信する。
【００５６】
他方、動作フェーズ６２は周期的な通信によって特徴付けられる。たとえば、マスターは、位置／速度／トルク／電流要求（ＭＤＴ）を伝えるテレグラムが後続するタイミングテレグラム（たとえば、図５のＭＳＴ）を送り、スレーブが状態およびフィードバックデータを増幅器テレグラム（ＡＴ）として返送する。
【００５７】
ＡＴおよびＭＤＴのようなテレグラムが送られる正確な時間は、物理層の補正動作に対してある基準を満たさなければならない。しかしながら、両者間の関係は、適用ニーズを満たすように自由に選択されることができ、たとえば、ＭＤＴは所定のノードに対してＡＴの前、後、あるいはそれと同時に送られることができる。１実施形態において、全てのＡＴおよびＭＤＴは、タイミングが規則的に更新されることができるように次のＭＳＴの前に終了されなければならない。
【００５８】
ネットワークを発見フェーズ６０に戻すために動作フェーズ６２が中断されることができるが、発見フェーズ６０は常に動作フェーズ６２の前に行われる。スレーブノードはパワーアップの直後に発見されていない状態にある。それらはまた、たとえばスレーブがハイドパケット（ＭＨＴ）をネットワークにわたって伝搬する故障の発見後に、このパケットを送信したマスター３６によって通路６００  に沿ってこの状態に強制的に戻される。図７には、パワーアップ後の発見プロセスの前における簡単なリングネットワーク３０が示されている。パワーアップに続いて、スレーブ３２および３４ははじめはマスター３６によって発見されておらず、したがって破線で示されている。換言すると、マスター３６はスレーブ３２および３４の識別および、または列挙を行っていない。この時点で、マスターは図８に示されているようにＰ０ポートからネットワークリンク１  を介してＭＱＴ（図８に示されているマスター問合せテレグラム）を発生する。ネットワークにおける第１のスレーブ３４はＭＱＴを受信するが、スレーブ３４は発見されていないため、スレーブ３４はＭＱＴを伝送しない。その代わり、スレーブ３４は、マスター３６にそのスレーブ３４に関するある情報を提供するＡＡＴ（図９に示されている増幅器回答テレグラム）で応答する。この情報は通常はネットワークの動作に必要な情報であり、たとえばノードにより要求されるスレーブアドレスの数、制御エンティティの数またはタイプ等を含んでいる。
【００５９】
マスター３６によるＭＱＴの送信とスレーブ３４によるＡＡＴの受信との間の遅延は、物理層クロックに関連した不確実さに対して反復する可能性が高い。したがって、ＭＱＴの送信とＡＡＴの受信との間の遅延の時間を決定し、ＭＱＴを送信したときにスレーブ３４の既知の内部遅延を減算することによって、任意の介在しているノードにおいてケーブルおよび中継器により生じる伝搬遅延が自動化された手段により計算されることができる。スレーブ３４の既知の内部遅延には２つの要素がある。第１のものはスレーブ３４のＦＩＦＯによって発生する。これは固定した量であり、深さに依存する。第２のものは、ノードがＭＱＴに対してＡＡＴで自動的に応答するために要する時間である。これは、完全に同期した回路に対する固定数のクロックサイクルである。したがって、唯一の不確実さの要素は基準となるクロック（マスターおよびスレーブ）の分解能であり、そのドリフトおよび正確さである可能性は少ない。しかしながら、この既知の内部遅延は、その後特定のノード（図８および９中のノード３２のような）に対する順方向通路時間補正係数（ＦＰＴＣ）を計算するために使用される。ＦＰＴＣの決定後、マスターはそのＰ０ポートからＭＡＴ（図１０に示されているようなマスター割当てテレグラム）を出力する。したがって、ＭＡＴは利用可能性の最も低いネットワークアドレスをスレーブ３４に割当て、スレーブ３４に対するＦＰＴＣを設定する。スレーブ３４は別のＡＡＴ（図１１に示されているように）によりＭＡＴに応答して、ＭＡＴによって割当てられたアドレスがスレーブ３２によって許容されたことを確認する。図１１およびその後の全ての図面において、スレーブ３４はそれが列挙されたことを示すためにスレーブ３４Ｅ  として表示されている。
【００６０】
スレーブ３４Ｅの列挙後、マスター３６はそのＰ０ポートからＥＭＰＴ（図１２で示されているようなマスターポートテレグラム）を発信し、これはスレーブ３４ＥのＰ０ポートを付勢する。これはスレーブ３４Ｅに内部ＦＩＦＯを通してメッセージを中継させ、したがってスレーブ３２のようなリングネットワークのノードをさらに発見し列挙することが可能になる。この発見および列挙プロセスはスレーブ３４Ｅで行うようにスレーブ３２で進行する。（図１３で示されているように）ＭＱＴがスレーブ３４Ｅを経てスレーブ３２へ送信されるとき、ＦＰＴＣはスレーブ３４Ｅの中継器により生じる遅延を含んでいることに注意しなければならない。全ての説明では、スレーブ３２はこれが列挙されていることを示すためにスレーブ３２Ｅとして示される。したがって、発見、列挙、構成はここで説明したよりも多数のスレーブノードへ拡張されることができる。図面を簡潔にし明白にするため、さらに別のスレーブノードは省略されている。
【００６１】
１実施形態では、リングの全てのスレーブが発見され、列挙され、構成されたとき、（図１４で示されているように）リングが完成したか否かを決定し、ＭＱＴがマスター３６のＰ０ポートからマスター３６のＱポートへ伝送するのにかかる総時間が測定される。総遅延時間はその後、マスター３６によって帰還リンク３の遅延を計算するために使用される。マスター３６は最終リンク３の伝播遅延を含むネットワークのそれぞれのノードへの伝播遅延を記憶することができる。この情報を有して、マスター３６はその後、マスター３６のＱポートからネットワークの各ノードへの遅延を計算する。マスター３６のＱポートから各ノードへの遅延はＦＰＣＴに関して説明した方法と類似の方法で逆方向通路の補正時間（ＲＰＴＣ）を計算するために使用される。マスター３６はその後、図１５で示されているようにＭＣＴ（マスター構成テレグラム）を使用して特定のノードをターゲットとするアドレスセットにより各ノードのＲＰＴＣを各ノードに割当てることができ、図１６で示されているように割当を確証する回答を受信する。
【００６２】
別の実施形態では、発見、列挙、構成プロセスはＭＨＴを使用して全てのノードを隠すように命令し、その後マスター３６のＱポートを使用して前述のプロセスを反復することによって反復されることができる。例えば、このプロセスの第１のステップは図１７で示されているようにマスター３６のＱポートからＭＱＴを送信し、ノード３４を（再度）発見することを含んでいる。順方向および逆方向の伝播遅延はネットワークと全てのスレーブノードの中継器の動作能力を確実にするために比較されることができる。順方向および逆方向の伝播遅延は記憶され、平均されおよび／または必要なときに結合されることができる。
【００６３】
発見フェーズ６０の完了後、運動制御用のネットワークはその後動作フェーズ６２に入ることができる。これは例えばネットワークによるマスター３６からのＭＳＴ（マスター同期テレグラム）の伝送により示されることができる。ＭＳＴの主な目的はスレーブにタイミング基準を与えることであり、１つのＭＳＴの例示的な実施形態が図１８に示されている。スレーブにタイミング基準を示す別の方法はＭＴＴ（マスタータイミングテレグラム）の送信を含んでおり、これは幾つかのリンクまたは類似のネットワーク故障の場合に、リングネットワークトポロジの幾つかのノードにおけるＭＳＴの等価物を示す。
【００６４】
図１８で示されているＭＳＴは、アドレスフィールド１７２  、制御フィールド１７４  、データフィールド１７６  、ＦＣＳフィールド１７８  を含んでいる。これらのフィールドは、アドレスフィールド１７２  が、ＭＳＴが“放送”され（即ち全てのスレーブノードにより受信され使用され）、ＭＳＴのデータフィールド１７６  が空であることを示す点を除いて、図４のアドレスフィールド４２、制御フィールド４３、データフィールド４４、フレームチェックシーケンス４５に対応している。データの伝送ではなく、ＭＳＴは、スレーブノードが構成期間中のＦＰＴＣ（および／またはＲＰＴＣ）セットを考慮して、それぞれのクロックを同期するために使用されることができる時間の共通点を単に示す。
【００６５】
現在説明している動作フェーズ６２の実施形態では、ＭＤＴ（マスター要求テレグラム）を使用してデマンドは正確に１つのスレーブへ送信されることができる。例示的なＭＤＴが図１９に示されており、ここではアドレスフィールド１８２  は単一のスレーブノードを示し、データフィールド１７６  はアドレスフィールド１８２  で示された１つのスレーブノードに対する実行（ｒｕｎ  ）時間デマンドを含んでいる。Ｍ個のスレーブネットワークでは、Ｍ個の可能なアドレスがアドレスフィールド１８２  で発見され、各ＭＤＴは便宜上の目的でＭＤＴ１、ＭＤＴ２等として示されることができる。したがって、単一のＭＤＴは例えば所望の複数のスレーブノードを示すために１以上のさらに別の多数のアドレスを限定することによって複数または全てのスレーブノードへ同時にアドレスされることができる。
【００６６】
また動作フェーズでは、実行時間データ（例えばアクチュエイタおよび／またはフィードバック制御のための付勢されたオブジェクト位置）はＡＴ（スレーブテレグラム）を使用してスレーブノードからマスター３６へ戻されることができる。例示的なＡＴが図２０に示されている。これらのフィールドは、アドレスフィールド１９２  がＡＴのソースであるスレーブノードのアドレスを示す点を除いて、図４で示されている例示的なテレグラムのフィールドに対応している。さらに、データフィールド１９６  はノード統計１９６１とアプリケーションデータ１９６２との両者を含むことができ、ここでノード統計１９６１は（例えば最後のＭＳＴとＭＤＴが正確に受信されたか否かを示す等の）ネットワーク情報に関連し、アプリケーションデータ１９６２はスレーブノードの運動動作に関連する。好ましい実施形態ではＡＴは正確に１つのスレーブから実行時間データを検索し、したがってＭ個のスレーブネットワークでは、Ｍ個の可能なアドレスがアドレスフィールド１９２  で発見され、各ＡＴは便宜上の目的でＡＴ１、ＡＴ２等として示されることができる。したがって、他のＡＴは１つのスレーブが相互にまたはツリートポロジで通信するシステムにおける複数のスレーブノードからのデータを含むことができる。
【００６７】
通常の動作中の１つの例示的なメッセージルート設定方式が図２１で示されている。示されている例では、出力されるテレグラムＭＳＴとＭＤＴは最初にマスター３６のＰＯポートからスレーブ３２のＱポートへ進行する。これらはデュアルＰＨＹ素子により復号され、スレーブ３２のＭＡＣへ転送される。（ＭＳＴ等の）“放送”されるテレグラムでは、それぞれのＭＡＣはテレグラム情報を使用する。（ＭＤＴ等の）特定のスレーブノードへアドレスされるテレグラムでは、そのスレーブノードだけがテレグラムの情報で作用する。好ましい実施形態では、それぞれのテレグラムはリングネットワーク全体を通って伝送され、各スレーブノードはそれぞれのテレグラムを反復する。それ故、マスターはメッセージが全てのスレーブにより受信され反復された後に最終的なリンクを横切って戻されるそれに固有の出力メッセージを有する。このことによってマスター３６はリングネットワークの連続性を確認することができる。
【００６８】
戻される（マスター３６へ導かれる）テレグラムの例示的なルート設定構造が図２２に示されている。例示的な例では、マスター３６へ送られるテレグラムＡＴは最初にスレーブノードのＱポートからネットワークの先のノード（スレーブまたはマスター）へ送信される。テレグラムはネットワークリングトポロジ全体を完了する前にマスター３６に到達するので、幾つかの実施形態では、ＭＴＴ（マスターテールテレグラム）がマスターで発生され、マスターのＱポートから送信される、これは例えば機能的な逆方向通路を確認するために行われる。
【００６９】
したがって、他のメッセージルート設定構造は本発明において可能である。例えば、ルート設定の方向（“先のスレーブノード”と“次のスレーブノード”の指示）は任意である。メッセージルート設定はまたネットワークリンクおよび／またはスレーブノードにおける故障に応答して動作フェーズにおいて変更されてもよい。
【００７０】
図２３はスレーブノード３２Ｅと３４Ｅ間に故障があるリングトポロジを有するサンプルネットワークを示している。リングネットワーク中のリンクが遮断または故障している場合、メッセージを再度伝送することによってネットワークの十分な動作を維持することが可能である。この場合、ネットワークは１対のチェーントポロジへ縮退する。マスター３６がリング全体に沿って送信されている帰還テレグラムを受信できない（例えばマスター３６のＰ０ポートから送信されたＭＤＴがマスター３６のＱポートに戻らない）とすぐに、マスター３６はそのＱポートからＭＳＴおよびスレーブＭＤＴ等のテレグラムを送信できる。故障位置に応じて、任意のスレーブノードがそれらのＱポートではなくてそれらのＰ０ポートでＭＳＴを受信したならば、これらのスレーブは図２３で示されているようにそれらのＱポートではなくそれらのＰ０ポートを通して回答テレグラム（例えばＡＴ）を送信するように構成されている。この方法で、ネットワークは１つのリングではなく２つのスレンダーツリーの動作トポロジへ自動的に切換える。さらに、故障の存在と位置はマスター３６のＰ０ポートへテレグラムを送信しない（または反対に、マスター３６のＱポートへテレグラムを送信する）スレーブに着目することにより決定されることができる。したがって、両ポートで受信されるテレグラムはただ１つの故障が１つの位置だけに存在するか否かを決定するために比較されることができる。ネットワーク遮断がリンクの１つで生じたならば、破断されたリングネットワークは２つのスレンダーツリーとして十分に動作する状態を維持する。幾つかの応用では、機械を安全な状態（例えば停止アクチュエイタ運動）にし、すぐに修理を行うことが賢明である。
【００７１】
ネットワークを横切って正確に調整された制御を行うため、幾つかの形態のネットワークタイマーシステムを有することが必要である。ネットワークタイマーシステムもネットワーク通信の正確なスケジューリングに有効である。
【００７２】
調整された多軸運動はリングネットワークトポロジを通る信号の伝播遅延により複雑にされる。例えば、スレーブノードにおけるマスターから出力するテレグラム（例えばＭＳＴまたはＭＤＴ）の受信は例えば先のスレーブノードのケーブリング、ＰＨＹ、ＭＡＣ中継器を通る伝播時間により遅延される。それ故、物理的に大きいまたはリングに多数のノードを有する（または以下説明するようにそれらのツリーに多数の層（ｔｉｅｒ）を有する）ネットワークは最大の遅延を受ける。それ故、駆動装置へのデマンドの同時の供給を許容し、ネットワークを通って制御エンティティから同時に捕捉されたフィードバックを受信するための補正係数を導入することが望まれる。
【００７３】
伝播遅延はＰＨＹクロック速度と正確性により設定された不確定レベルまで反復可能である。前述したように、遅延は発見フェーズ中に測定されることができる。これらの伝播遅延を補償するように機能することができるネットワークタイマーシステムに２つの主要な素子が存在する。第１の素子はマスターにより送られる厳密な周期的ＭＳＴテレグラムであり、第２の素子は各スレーブに存在するローカル時間補正回路である。
【００７４】
第１の実施形態では、マスターはマスターから送信されたテレグラムがリングを廻って順方向と逆方向でスレーブに到達するまでにかかる時間に関する２つの異なる補正係数を各スレーブに送信する。これらの数量は順方向および逆方向通路時間補正またはＦＰＴＣおよびＲＰＴＣと呼ばれ、それらの送信は、例えば発見フェーズ６０中のＭＣＴを使用して実行されることができる。
【００７５】
動作フェーズ６２中に、ＭＳＴは周期を基礎としてマスター３６から送信される。ＭＳＴはネットワークの運動制御ノードの動作のための同期信号であり、他の機能の中で、ＭＳＴは各サーボループのための位置データの捕捉を同期する。各ノードは内部タイマーをＭＳＴ同期信号へ位相ロックする。
【００７６】
完成したネットワークリングトポロジによる動作の１実施形態では、ＭＳＴは連続的に動作するマスター同期信号であるので、各スレーブノードはその内部タイミングを調節するときオフセットとしてその固有のＦＰＴＣを使用できる。したがって、各ノードはＦＰＴＣが異なる時間に各ノードで受信されたときでさえも時間的に同期されることができる。実効的に、各ノードはＦＰＴＣ時間インターバルによりＭＳＴの受信を予測できる。したがって、全てのノードの内部タイミングは同時の同期に基づき、位置サンプリングと運動デマンドは同時に行われ、これは多軸の調整に対しては非常に重要である。同じプロセスはマスターへ戻されるデータの集収を、送信されるスレーブノードのＲＰＴＣ遅延によりオフセットするために使用されることができる。
【００７７】
ネットワークの故障状態の場合の動作に対する第２の実施形態では、ＭＳＴはマスター３６のＰ０とＱポートの両者から送信される。この場合、故障リンクがマスター３６にすぐ隣接していないならば、少なくとも１つのスレーブノード３６はそのＱポートではなくＰ０ポートでＭＳＴを受信する。図２５で示されているように、スレーブ３２Ｅとスレーブ３４Ｅとの間の遮断の場合、逆方向で送信されるＭＳＴはスレーブ３９Ｅ、３８Ｅ、３４Ｅにより受信される。したがってＦＰＴＣはスレーブ３９Ｅ、３８Ｅ、３４Ｅに対してはもはや適切ではなく、これらのスレーブは代わりにＲＰＴＣを使用しなければならない。
【００７８】
タイミング補正から得られる利点は図２６で示されている本発明の１実施形態によって示されることができる。ネットワーク制御装置（マスター３６）は運動計画機能と、位置ループの構成とその他の濾波および制御機能を典型的に実行するデジタルプロセッサとを含んでいる。ネットワークノード（スレーブ３２Ｅと３４Ｅ）はモータ駆動装置、位置フィードバックインターフェイス、運動関連Ｉ／Ｏインターフェイスを含んでいる。運動制御ネットワークノードはまた電流／トルク制御ループを実行するプロセッサも含むことができる。スレーブノード３２Ｅと３４Ｅマスター３６は共にネットワークインターフェイスを有する。
【００７９】
分かるように、駆動装置、モータ、位置フィードバック、Ｉ／Ｏ信号の全てはノードへ接続されている。これらのノードはモータおよびセンサに近接して位置されることができる。これらのノードへの配線は短く維持されることができる。ネットワークケーブルは１つの細いケーブルにより全てのノードをマスターへ接続する。優れたネットワークの速度および決定特性は全てのノードと運動制御システムの全ての軸の中央化されたソフトウェア制御を可能にする。さらに配線は従来技術のネットワーク化されていないシステムと比較して最小である。
【００８０】
動作フェーズ中、図２７で見られるようなタイミング図が図２６で示されているようなネットワークの動作を示すために使用されることができる。ＭＳＴは運動制御システムのスレーブノードをサーボサイクルクロック（サーボサイクルクロックに関連する周波数）へ同期するためにマスター３６により周期的に送信されることができる。非常に多くの情報が各サイクル中に転送されなければならないので、実際のネットワーク転送速度はＭＳＴ信号の周波数よりも多数倍高速度である。しかしながら、全てのネットワーク動作はＭＳＴ信号に位相ロックされることができる。１実施形態では、位置が運動制御システムで更新される速度はサーボサイクルクロック速度である。各軸の運動軌跡はマスター３６の運動計画機能により決定されることができ、サーボクロックの各チックで、運動軌跡の次の点を表している次の位置デマンドがスレーブノードの駆動装置へ与えられる。
【００８１】
複雑なサーボシステムでは、多数の機能が同期クロックの各クロックで実行されることができるが、最低３つの動作が各サイクルで行われなければならない。第１に、アクチュエイタおよび／または付勢されたオブジェクトの位置が捕捉されなければならない。第２に、この位置データはマスター３６に転送されなければならない。第３に、（このまたは先のクロックサイクルの位置データに基づいて計算されたフィードバック信号に全体的または部分的に基づいた）速度またはトルク或いは電流デマンドが駆動装置へ与えられなければならない。中央化された運動制御システムでは、これらの機能は各軸のサーボクロックの各チックに同期される。これは中央化された運動制御システムにより制御される高度に調整された多軸運動を可能にする。
【００８２】
図２７のタイミング図を特に参照すると、マスター制御プロセッサ３６に戻されるスレーブノード３２Ｅと３４Ｅの位置データの捕捉が示されている。示されているように、位置データは本発明の時間補正機能を使用して２つのノードで同時に捕捉されることができる。図２６で示されているように、２つのノードのシステムにおいてスレーブノード３４Ｅにおけるサーボクロック信号の受信は時間ＦＰＴＣ１の量だけ遅延され、スレーブノード３２Ｅにおけるサーボクロック信号の受信は時間ＦＰＴＣ２の量だけ遅延される。これらの遅延時間はマスター３６からスレーブ３２Ｅと３４Ｅへそれぞれ送られる情報の伝播遅延時間に対応する。したがって、各スレーブノードのサーボクロック信号の受信はマスター３６のサーボクロックと同一周波数であるが、時間的にオフセットされる。それぞれのＦＰＴＣは本発明のこの実施形態にしたがって各スレーブノードに前もって記憶されるので、各ノードは同一の実時間（しかしそのスレーブノードによるＭＳＴの受信に関して異なる時間）で次の位置更新を獲得する。
【００８３】
各スレーブノードの駆動装置による速度またはトルク或いは電流デマンドは同様に実現される（即ち適切なＦＰＴＣにより遅延される）。したがって、優れたネットワークはマスター３６のサーボクロックとの絶対的な同期を実現しながら、中央化された運動計画および位置制御を維持することが認められる。
【００８４】
スレーブノードで生じるアクティビティのタイミングに加えて、ループネットワークに沿ったテレグラムの伝送は例えばテレグラムのオーバーラップを阻止するために動作フェーズ６２でもスケジュールされなければならない。（前述の例示的な発見フェーズ６０中、ネットワークはセルフタイムにされるので、メッセージのスケジューリングは問題ではない。マスター３６は任意の時間にメッセージを送信し、スレーブはそのすぐ後にそれに応答する。）
動作フェーズ６２中、全てのメッセージは１サイクルベースで送信される。１実施形態では、マスター３６は１周期ベースでＭＳＴを送信し、ＭＴＴとＭＤＴはＭＳＴ帰還の開始に関して予め定められたオフセットで送信される。スレーブはそれらの時間補正されたローカルクロックを使用し、発見フェーズ６０中に決定されスレーブへ負荷されたオフセットでそれらのＡＴを放出する。
【００８５】
動作フェーズ６２中の２つの例示的なスケジューリング構造、即ち厳密なタイミングとフリータイミングを説明する。スケジューリングはマスター３６により共通して決定され、例えば個々のスレーブノードへアドレスされたＭＣＴを使用して発見フェーズ中にスレーブノードに構成されたタイミングパラメータを設定することにより実現される。
【００８６】
フリータイミングはテレグラムがＭＳＴ同期信号に関して特定の時間において特定のスレーブノードから送信されることを可能にする。テレグラムはこれらが十分な“ギャップ”（時間の隔たり）により相互から分離される限り任意の予め定められた順序で送信されることができる。図２８で示されているシステムでは、１例のＡＴの順序はＡＴ４、ギャップ、ＡＴ１、ギャップ、ＡＴ３、ギャップ、ＡＴ２である。ギャップはテレグラムが衝突せずにリングを廻ってどちらかの方向で伝播できるように選択されることができる。
【００８７】
任意のタイミング方式における絶対的な最小ギャップはＰＨＹ装置（例えば少なくとも４つのＩＤＬＥシンボル）により規定され、それによって第１にＰＨＹ内の位相ロックループタイマーのＭＳＴとの同期を確実にし、第２にＰＨＹ内のスクランブラの時間の再同期を可能にする。フリータイミングでは、このギャップは全ての状況下で考慮されなければならず、ノード間のクロック速度の差、即ち最も遠いノードからの（全てのケーブリングと中継器を含む）ネットワークを横切る伝播時間を可能にすることを含んでいる。伝播時間が十分に大きく、この許容性がない場合、ＡＴ４のヘッドはＡＴ１のテールと衝突する。
【００８８】
厳密なタイミングは最も効率的な帯域幅使用を実現するためにＡＴの送信時間を組織する。簡単なリングネットワークでは、ノードは先のノードからのＡＴがマスター３６へ送信された後（ＰＨＹの適切な時間ギャップ後）に続くようにスケジュールされている時間でそれらのＡＴを送信する。ＡＴがしたがって順番に送信され、ＱポートがマスターのＰ０ポートに接続されているノードが最初に送信し、その後、この送信を次のノードへ示し、第２のノードはその後、第２にマスター３６へ送信し、図２２では、これは３４Ｅとそれに続く３２Ｅに対応する。したがってＡＴ１が最初に送信され、それにＡＴ２が後続する等である。前述の厳密なタイミング方法の使用によって、ＰＨＹ装置により規定されたテレグラム間の最小のギャップが考慮され、衝突は固有に防止される。しかしながら、故障状態が存在すると、リングを廻るＡＴメッセージの方向は少なくとも幾つかのスレーブノードで逆にされ、厳密なタイミングレジメにより設定される送信時間は適切なメッセージ間タイミングギャップに関して保障されない。
【００８９】
代わりのネットワークトポロジは図２９で示されているように全二重通信ツリーである。全二重通信ツリーが使用されることができ、ここではリング配線は不便であり、または機械は固有にモジュール構造を有し、既存のネットワーク配線を妨害せずに予め配線されたサブシステムを取付けることが有効である。ツリーはモジュール式の機械に適合されるので、各モジュールは予め配線され、モジュールは既存の配線を妨害せずに機械に付加されることができる。
【００９０】
ツリーを構成するため、スレーブノードは通常の場合、Ｐ０ポートに加えて、Ｐ１，Ｐ２，…ＰＮ（  ３１０，  ３１１）として示された他のポートを具備する。各ＰＮポートはＱポート（３２０  ）への送信またはそこからの送信を反復することを可能にするために１対のＦＩＦＯを有する。
【００９１】
ツリー構造の好ましい実施形態では、ＱポートからスレーブノードＰＨＹで受信されたメッセージは各ポートＰ０，Ｐ１，Ｐ２，…ＰＮへ反復され、一方任意のＰＮポートからスレーブノードＰＨＹで受信されたメッセージはＰＨＹを通ってＱポートへ反復されるだけである。中継器機能はしたがって双方向であるが、ツリーを通ってマスターから送信されるメッセージはファンアウトし、一方スレーブから送信されたメッセージはマスターへ戻るが、簡単にする目的で、他のスレーブにはファンアウトに示されていない。ツリー構造の各リンクはＰＮコネクタからＱコネクタまで及ぶが、ＰＮコネクタの数、即ちファンアウトまたはツリーの層数には基本的限定はない。しかしながら実際には、ファンアウトとツリーの深さの両者は経済的な問題により限定されよう。
【００９２】
ツリー構造では、唯一の機能がツリーの深さを減少するようにファンアウトを増加することであるスレーブノードを有することが幾つかの実施形態で実際に有効であるが、このようなスレーブノードは制御エンティティをもたないように配置され、アドレスを支持する必要はない。この場合、このようなスレーブノードは中継するハブとして作用する。
【００９３】
ツリーの発見プロセスはリングに関して同一であるが、ある小さい変化が存在する。発見プロセスは各スレーブノードから取付けられている他のスレーブノードの数までファンアウトする。ＭＰＴは所定のスレーブのＰＮポートのうちアクティブのポートを制御し、したがってネットワークツリーの選択的な構造を一度に１つのノードで可能にする。
【００９４】
前述の厳密なタイミングとフリータイミングは共にツリーに応用可能である。しかしながら、厳密なタイミング方式はツリーネットワークでやや異なり、第１の層からのＡＴ（即ちマスターに最も近い）は逐次的に送信され、（マスター３６による構造フェーズ中に設定された時間で）オーバーラップせず、その後の第２の層からのＡＴも同様である。
【００９５】
本発明によるネットワークにより、設定された中央化された制御モデルのフレキシブル性を維持する運動制御システムの素子が、最高の性能レベルと最大の物理的寸法の機械の多軸制御システムに応用可能なネットワーク化された接続性に関連する全ての利点へリンクすることが分かるであろう。
【００９６】
前述の説明はこのようなネットワークを実行するための多数の特別な詳細を含んでいるが、これらの詳細は本発明の技術的範囲の限定としてではなく、その例示として解釈される。当業者に明白であるような多数の他の変化が可能である。
【００９７】
例えば、本発明によるネットワークは時間補正のための３つの技術、即ち補正なし、静的（ｓｔａｔｉｃ）補正、測定された補正の任意の技術を支持する。測定された補正は前述した好ましい技術であるが、さらに実現するのに簡単で廉価である代わりの補正は静的補正である。静的補正は所定のノードの遅延とノードにつながるケーブルの遅延を予め決定することにより行われる。マスターノードはその後、この値の動作の確認なしにスレーブに補正係数を割当てることができる。リングまたはツリーにさらに沿ったノードの補正係数は累積的である。静的補正データはスレーブノードのデータシート指数であるか、各装置に対して前もって測定された較正された値であり、ネットワークにわたって読み取られる。さらに、小さいネットワークでは、時間補正は完全に省略される。
【００９８】
ＭＳＴがマスターを出る瞬間の時間がサーボチックと整列し、そのサーボチックは、スレーブノードが位置または他のデータを捕捉する瞬間と整列し、或いはスレーブノードが新しいデマンド値を生じる瞬間と整列するようにネットワークは構成されているが、これらの瞬間は全てのスレーブで依然として同時的でありながら、特定化されたタイミングオフセットにより分離され、これは実用的な利点であることが理解されるであろう。
【００９９】
順方向（または逆方向）時間補正パラメータを、ＭＳＴの受信時間から減算することはスレーブ内の補正されたタイマーを実現する唯一の方法である。代わりに、同一の効果は位相ロックループを使用して実現されることができる。このような構造では、“真のローカルＭＳＴパルス”は“真のローカルＭＳＴパルス”と、ＦＰＴＣよりも少ないサイクル時間だけ遅延されている受信されたＭＳＴとの位相比較により発生される。
【０１００】
好ましい実施形態は前述したように発見フェーズを含んでいる。しかしながらネットワークはＤＩＰスイッチ、またはセッティングツールを伴った他の非揮発性メモリを使用してノードアドレスおよびタイミングパラメータの静割当を通して発見フェーズなしに、代わりに、しかし遥かに不具合に構成されることができる。
【０１０１】
さらに、前述の例示的なテレグラムの機能を結合することが可能である。例えば、ＭＳＴ内のデータフィールドは有効な情報を含むように変更される。別の例では、前述のＭＤＴデータを１つのスレーブアドレスへ伝送する。代わりに、１つのＭＤＴを使用し、この１つのＭＤＴテレグラム内に含まれる全てのスレーブの動作データ用にアレンジすることも可能である。
【０１０２】
前述の説明では、１つの物理的スレーブノード内の各制御エンティティは別々のノードアドレスを有する。代わりに、１を超える数の制御エンティティが物理ノードに存在する場合、回路とネットワーク利用との両者に関して、４つの別々にアドレスされたＭＤＴとしてではなくそのノードに対する単一のメッセージの全てのコマンドデータを送信することが可能である。同様に全てのフィードバック情報は１つのＡＴにまとめられることができる。
【０１０３】
前述の実施形態では、ノード統計フィールドは最後のＭＳＴとＭＤＴおよび他のネットワーク情報が正確に受信されたか否かを示す目的で保留される。代わりに、ノード統計フィールドはＡＴまたはこの目的で発明されたフリースタンディングテレグラムの他の場所に位置される。代わりにノード統計フィールドは完全に省略されることができる。
【０１０４】
前述のツリートポロジにおけるメッセージの特別なルート設定が簡単にする目的で選択される。代わりに、ＡＴメッセージは全てのノードに反映されることができる。メッセージをリング上のように循環させる、即ちトポロジはフリーであってもそれぞれのノードに入出することも可能である。
【０１０５】
したがって、物理層に特別な要求はないので、ネットワークはＩＥＥＥ  ８０２．３−１９９８  Ｃｌａｕｓｅｓ  ２４−２６以外の物理層に基づくことができる。ポイントツーポイント通信、全二重または半二重通信（全二重通信は２つの半二重通信リンクを使用して実現されるため）をサポートし、高いビット速度と低い固有のエラー率と良好なＥＭＣ特性を有する任意のこのような層が使用されることができる。使用されることができる物理層の１例はＩＥＥＥ  ８０２．３ａｂ−１９９９（“Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  ｏｖｅｒ  ｃｏｐｐｅｒ”）である。
【０１０６】
種々の形態のコンピュータの読取り可能な媒体はここで説明した１以上のシーケンスを実行する命令を記憶することを含んでいる。例えば命令は最初にマスター３６に挿入されることができる磁気ディスクで行われてもよい。マスター３６は本発明の全てまたは一部を実行するための命令を負荷することができる。コンピュータの読取り可能な媒体の普通の形態は、例えばハードディスク、フロッピーディスク、テープ、磁気−光ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭまたは任意の他の磁気媒体、ネットワーク接続にわたって送信されるアナログまたはデジタル信号、コンパクトディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ）、または任意の他の光媒体、パンチカード、ペーパーテープ、または穴の形態を有するその他の物理媒体、搬送波、またはコンピュータが読取り可能な任意の他の物理媒体を含んでいる。
【０１０７】
簡単に要約すると、運動制御用のシステム、運動制御用のシステムを使用する方法、本発明による運動制御用システムを動作する命令を記憶したコンピュータの読取り可能な媒体は伝播遅延を考慮するために補正機構を提供する。この運動制御用システムは全二重通信動作および／または厳密な循環メッセージングを含むことができる。この運動制御用システムはまた１６ｋＨｚ以上の速度において幾つかの駆動装置のトルク／電流デマンドを更新するのに十分な高速度のビット速度も提供する。さらに、この運動制御用システムはリングまたはツリートポロジの選択、ファイバまたは銅送信媒体（またはその組合わせ）の選択を与えることができ、および／または構成が廉価であり、（例えば頑丈で大きい接地電位差にわたって動作可能である）異なる運動装置と電磁的に競合する。さらに、この運動制御用システムは自動システム構成能力、ネットワーク故障の自動位置決定、多数の駆動装置におけるデマンドの同時的な供給、システム全体を通じての多数の駆動装置からのデータの同時的な獲得、および／または切断されたリンクまたは類似の故障の場合に十分に動作する（リング接続されたネットワークでの）能力を与えることができる。
【０１０８】
明らかに、本発明の多数の変更および変形が前述の説明を考慮して可能である。それ故、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内で、ここで特別に説明した以外の形態で本発明が実施されることが理解されよう。
【０１０９】
【図面の簡単な説明】
【図１】１軸運動制御システムの１例の概略図。
【図２】図１の２軸運動制御システム変形の縦続接続制御の層の１例を示す概略図。
【図３】ケーブルによりリングトポロジーで接続された例示的なシステムの概略図。
【図４】ネットワークテレグラムの例示的なフォーマットの概略図。
【図５】表の形態における異なったタイプのテレグラム網の１例を示す概略図。
【図６】運等制御用システムの例示的な状態図。
【図７】発見できないリングネットワークの簡単な一例を示す概略図。
【図８】例示的なネットワーク発見中の例示的なマスター問合せテレグラムの送信を示す概略図。
【図９】例示的なネットワーク発見中の例示的な応答テレグラムの送信を示す概略図。
【図１０】例示的なネットワーク発見中の例示的なマスター割当てテレグラムの送信を示す概略図。
【図１１】例示的なネットワーク発見中の例示的な第２の応答テレグラムの送信を示す概略図。
【図１２】例示的なネットワーク発見中の例示的なポートテレグラムの送信を示す概略図。
【図１３】例示的なネットワーク発見中のチェーンの中の次のノードの第２のマスター問合せテレグラムによるアクセスを示す概略図。
【図１４】例示的なネットワーク発見中の外方向リング遅延を決定するための例示的なタイミングプロセスの概略図。
【図１５】例示的なネットワーク発見中の第１のノードのＲＰＴＣを設定する例示的なプロセスを示す概略図。
【図１６】例示的なネットワーク発見中の第１のノードによるＲＰＴＣの例示的な確認を示す概略図。
【図１７】例示的なネットワーク発見中の例示的なマスター問合せテレグラムの逆方向の送信を示す概略図。
【図１８】マスター同期テレグラムの例示的なフォーマットを示す概略図。
【図１９】マスターデータテレグラムの例示的なフォーマットを示す概略図。
【図２０】増幅器テレグラムの例示的なフォーマットを示す概略図。
【図２１】動作フェーズ中に行われるリングネットワークでの例示的な外方向メッセージ送信を示す概略図。
【図２２】動作フェーズ中に行われるリングネットワークでの例示的な内方向メッセージ送信を示す概略図。
【図２３】動作フェーズ中に故障状態下で行われるリングネットワークにおける例示的な外方向メッセージ送信を示す概略図。
【図２４】動作フェーズ中に故障状態下で行われるリングネットワークにおける例示的な内方向メッセージ送信を示す概略図。
【図２５】故障状態下におけるネットワークタイミングの例示的な方法を示す概略図。
【図２６】簡単なリングネットワークの一例を示す概略図。
【図２７】多数のノードの同期動作を示すタイミング図。
【図２８】スケジューリング（厳密なタイミングおよび自由タイミング）を説明するために使用される簡単な別の例示的なリングネットワークの概略図。
【図２９】ツリーネットワークにおける動作フェーズ中の外方向メッセージ送信を示す概略図。
【図３０】ツリーネットワークにおける動作フェーズ中の内方向メッセージ送信を示す概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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