(57)【要約】インターフェース装置ならびにマスター・スレーブ構造を有する通信システム。本発明にかかる通信システムは、第１伝送路と第２伝送路とから成る双方向の二重環状構造を介してマスター装置が複数のスレーブ装置に直列に接続されているマスター・スレーブ構造を有する通信システムであって、マスター装置の送信装置から受信した情報信号を第１伝送路および第２伝送路を介して別々かつ逆方向に伝送する第１切替装置を有するインターフェース装置を備えている。また、このインターフェース装置は、第１伝送路および第２伝送路を介して互いに逆方向に伝送されてきた情報信号をマスター装置の受信装置に送信する第２切替装置を備えている。
2009534963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスター装置（１）と複数のスレーブ装置とが第１伝送路（２１）と第２伝送路（２２）とを備えた双方向方式で動作する２重環状構造（２）を介して直列に接続されているマスター・スレーブ構造を有する通信システムに備えられるインターフェース装置（４）であって、
上記マスター装置（１）の送信装置（１１）に接続された入力端子（４１１）と、上記第１伝送路（２１）に接続された第１出力端子（４１２）と、上記第２伝送路（２２）に接続された第２出力端子（４２３）とを備え、上記マスター装置（１）の受信装置に受信させる情報信号を分離して上記第１伝送路（２１）と上記第２伝送路（２２）とに互いに逆向きに出力する第１切替装置（４１）と、
上記第１伝送路（２１）に接続された第１入力端子（４２１）と、上記第２伝送路（２２）に接続された第２入力端子（４２２）と、上記マスター装置（１）の受信装置（１２）に接続された出力端子（４２３）とを備え、上記第１伝送路（２１）および上記第２伝送路（２２）を介して互いに逆向きに伝送されてきた２つの情報信号を上記マスター装置（１）の上記受信装置（１２）へ伝送するように形成された第２切替装置（４２）とを備えていることを特徴とするインターフェース装置。
【請求項２】
上記第１切替装置（４１）は、上記マスター装置（１）の上記送信装置（１１）から送信された情報信号を上記第１伝送路（２１）と上記第２伝送路（２２）とに互いに逆向きに送信するために、上記情報信号の複製を生成することを特徴とする請求項１に記載のインターフェース装置。
【請求項３】
上記第１切替装置（４１）は、上記マスター装置（１）の上記送信装置（１１）から送信された情報信号を上記第１伝送路（２１）または上記第２伝送路（２２）に送信するために、上記情報信号に含まれるアドレス情報を評価することを特徴とする請求項１に記載のインターフェース装置。
【請求項４】
上記第２切替装置（４２）は、上記第１伝送路（３１）および上記第２伝送路（２２）を介して互いに逆方向に伝送される２つの情報信号を評価することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインターフェース装置。
【請求項５】
上記第２切替装置（４２）は、上記第１伝送路（２１）および上記第２伝送路（２２）を介して互いに逆方向に伝送される２つの情報信号を上記マスター装置（１）の上記受信装置（１２）へ連続的に送信することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインターフェース装置。
【請求項６】
上記第２切替装置（４２）は、ＦＩＦＯ機構からなることを特徴とする請求項５に記載のインターフェース装置。
【請求項７】
マスター装置（１）と、複数のスレーブ装置（３）と、第１伝送路（２１）と第２伝送路（２２）とを備えた双方向方式で動作する２重環状構造（２）と、上記２重環状構造（２）を介して上記マスター装置（１）と複数の上記スレーブ装置（３）とを直列に接続するインターフェース装置（４）とを備えた、マスター・スレーブ構造を有する通信システムであって、
上記マスター装置（１）は、
情報信号を送信する送信装置（１１）と、情報信号を受信する受信装置（１２）と、上記送信装置に接続された送信制御部（１６）と、上記受信装置に接続された受信制御部（１８）とを備え、
上記インターフェース装置（４）は、
上記マスター装置（１）の上記送信装置（１１）に接続された入力端子（４１１）と、上記第１伝送路（２１）に接続された第１出力端子（４２１）と、上記第２伝送路（２２）に接続された第２出力端子（４１２）とを有する第１切替装置（４１）と、
上記第１伝送路（２１）に接続された第１入力端子（４２１）と、上記第２伝送路（２２）に接続された第２入力端子（４２２）と、上記マスター装置（１）の送信装置（１２）に接続された出力端子（４２３）とを有する第２切替装置（４２）とを備え、
各スレーブ装置（３）は、
上記第１伝送路（２１）を伝送される情報信号を受信するために上記第１伝送路（２１）に接続された第１受信装置（３１）と、情報信号を上記第１伝送路（２１）に送信するために上記第１伝送路（２１）に接続された第１送信装置（３２）と、上記第２伝送路（２２）を伝送される情報信号を受信するために上記第２伝送路（２２）に接続された第２受信装置（３３）と、情報信号を上記第２伝送路（２２）に送信するために上記第２伝送路（２２）に接続された第２送信装置（３４）と、入力端子と所定の処理を施した情報信号を出力するための出力端子とを有する処理装置（３５）と、接続切替装置（３７）とを備えており、
上記マスター装置（１）の送信制御装置（１６）は、接続されている上記各スレーブ装置に対応するデータ領域を有する、同一のデータフィールドからなる２つの情報信号と、互いに異なるアドレスフィールドとを、上記送信装置（１１）を介してインターフェース装置（４）の第１切替装置（４１）に送信し、
上記インターフェース装置（４）の上記第１切替装置（４１）は、上記アドレスフィールドの内容に基づいて一方の情報信号を上記第１伝送路（２１）に送信し、他方の情報信号を上記第２伝送路（２２）に送信し、
上記各スレーブ装置の接続切替装置（３７）は、
通常モードにおいては、上記処理装置（３５）の入力端子を上記第１受信装置（３１）に接続し、上記処理装置（３５）の出力端子を上記第１送信装置（３２）と、上記第２受信装置（３３）と上記第２送信装置（３４）との間とに接続し、
上記第１送信装置（３２）および／または上記第２受信装置（３３）の障害モードにおいては、上記処理装置（３５）の入力端子を上記第１受信装置（３１）に接続し、上記処理装置（３５）の出力端子を上記第２送信装置（３４）に接続し、
上記第１受信装置（３１）および／または上記第２送信装置（３４）の障害モードにおいては、上記処理装置（３５）の入力端子を上記第２受信装置（３３）に接続し、上記処理装置（３５）の出力端子を上記第１送信装置（３２）に接続し、
上記各スレーブ装置の処理装置（３５）は、入力された情報信号を出力する前にこの情報信号における当該処理装置（３５）に対応するデータ領域に対して所定の処理を施し、
上記インターフェース装置（４）の上記第２切替装置（４２）は、上記第１伝送路（２１）および上記第２伝送路（２２）を介して互いに逆方向に伝送される２つの情報信号を、上記マスター装置（１）の上記受信装置（１２）に連続的に送信し、
上記マスター装置（１）の受信制御装置（１８）は、上記受信装置によって受信した上記２つの情報信号のデータ領域を重畳させることを特徴とする通信システム。
【請求項８】
上記マスター装置（１）の上記送信制御装置（１６）は、上記２つの情報信号に、予め定めた値を設定したカウンタフィールドを付加し、
上記スレーブ装置（３）の上記処理装置（３５）は、上記情報信号を出力する前に上記カウンタフィールドの値を予め定めた値だけ変更し、
上記マスター装置（１）の上記受信制御装置（１８）は、受信した２つの情報信号のカウンタフィールドの値を評価することを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
上記マスター装置の上記受信制御装置（１８）は、受信した情報信号のカウンタフィールドの値を合計することを特徴とする請求項８に記載の通信システム。
【請求項１０】
マスター装置（１）と、複数のスレーブ装置（３）と、第１伝送路（２１）と第２伝送路（２２）とを備えた双方向方式で動作する２重環状構造（２）と、上記２重環状構造（２）を介してマスター装置（１）と複数のスレーブ装置（３）とを直列に接続するインターフェース装置（４１）とを備えた、マスター・スレーブ構造を有する通信システムであって、
上記マスター装置（１）は、
情報信号を送信する送信装置（１１）と、情報信号を受信する受信装置（１２）と、上記送信装置に接続された送信制御部（１６）と、上記受信装置に接続された受信制御部（１８）とを備え、
インターフェース装置（４）は、
上記マスター装置（１）の上記送信装置（１１）に接続された入力端子（４１１）と、上記第１伝送路（２１）に接続された第１出力端子（４１２）と、上記第２伝送路（２２）に接続された第２出力端子（４２２）とを有する第１切替装置（４１）と、
上記第１伝送路（２１）に接続された第１入力端子（４２１）と、上記第２伝送路（２２）に接続された第２入力端子（４２２）と、上記マスター装置（１）の送信装置（１２）に接続された出力端子（４２３）とを有する第２切替装置（４２）とを備え、
各スレーブ装置（３）は、
上記第１伝送路（２１）を伝送される情報信号を受信するために上記第１伝送路（２１）に接続された第１受信装置（３１）と、情報信号を上記第１伝送路（２１）に送信するために上記第１伝送路（２１）に接続された第１送信装置（３２）と、上記第２伝送路（２２）を伝送される情報信号を受信するために上記第２伝送路（２２）に接続された第２受信装置（３３）と、情報信号を上記第２伝送路（２２）に送信するために上記第２伝送路（２２）に接続された第２送信装置（３４）と、入力端子と所定の処理を施した情報信号を出力するための出力端子とを有する処理装置（３５）と、接続切替装置（３７）とを備えており、
上記マスター装置（１）の送信制御装置（１６）は、接続されている上記各スレーブ装置に対応するデータ領域を有するデータフィールドを有する情報信号を、上記送信装置（１１）を介して上記インターフェース装置（４）の上記第１切替装置（４１）に送信し、
上記インターフェース装置（４）の上記第１切替装置（４１）は、上記マスター装置（１）の上記送信装置（１１）から受信した情報信号の複製を生成し、一方の情報信号を上記第１伝送路（２１）に送信し、他方の情報信号を上記第２伝送路（２２）に送信し、
上記各スレーブ装置の上記接続切替装置（３７）は、
通常モードにおいては、上記処理装置（３５）の入力端子を上記第１受信装置（３１）に接続し、上記処理装置（３５）の出力端子を上記第１送信装置（３２）と、上記第２受信装置（３３）と上記第２送信装置（３４）との間とに接続し、
上記第１送信装置（３２）および／または上記第２受信装置（３３）の障害モードにおいては、上記処理装置（３５）の入力端子を上記第１受信装置（３１）に接続し、上記処理装置（３５）の出力端子を上記第２送信装置（３４）に接続し、
上記第１受信装置（３１）および／または上記第２送信装置（３４）の障害モードにおいては、上記処理装置（３５）の入力端子を上記第２受信装置（３３）に接続し、上記処理装置（３５）の出力端子を上記第１送信装置（３２）に接続し、
上記各スレーブ装置の上記処理装置（３５）は、入力された情報信号を出力する前にこの情報信号における対応するデータ領域に対して所定の処理を施し、
上記インターフェース装置（４）の上記第２切替装置（４２）は、上記第１伝送路（２１）および上記第２伝送路（２２）を介して互いに逆方向に伝送されてきた２つの情報信号のデータ領域を重畳させて上記マスター装置（１）の上記受信装置（１２）に出力し、
上記マスター装置（１）の受信制御装置（１８）は、上記受信装置によって受信した情報信号を評価することを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
上記マスター装置（１）の上記送信制御装置（１６）は、上記情報信号に、予め定めた値を設定したカウンタフィールドを付加し、
上記スレーブ装置（３）の上記処理装置（３５）は、上記情報信号を出力する前に上記カウンタフィールドの値を予め定めた値だけ変更し、
上記インターフェース装置（４）の上記第２切替装置（４２）は、受信した上記２つの情報信号を重畳させるときに、これら各情報信号における上記カウンタフィールドの値を合計し、
上記マスター装置（１）の受信装置（１８）は、受信した情報信号におけるカウンタフィールドの値を情報信号毎に評価することを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１２】
上記第２切替装置（４２）は、ＦＩＦＯ機構からなることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１３】
上記スレーブ装置（３）の上記接続切替装置（３７）は、
上記第１受信装置（３１）に接続された第１入力端子と、上記第２受信装置（３３）に接続された第２入力端子と、上記処理装置（３５）の入力端子に接続された出力端子とを有する第１マルチプレクサ（３８）と、
上記第２受信装置（３３）に接続された第１入力端子と、上記処理装置（３５）の出力端子に接続された第２入力端子と、上記第２送信装置（３４）に接続された出力端子とを有する第２マルチプレクサ（３９）とを備え、
上記第１マルチプレクサ（３８）は、
通常モードにおいては、当該第１マルチプレクサ（３８）の上記第１入力端子と当該第１マルチプレクサ（３８）の上記出力端子とを接続し、
上記第１受信装置（３１）および／または上記第２送信装置（３４）の障害モードにおいては、当該第１マルチプレクサ（３８）の上記第２入力端子と当該第１マルチプレクサ（３８）の上記出力端子とを接続し、
上記第２マルチプレクサ（３９）は、
通常モードにおいては、当該第２マルチプレクサ（３９）の上記第１入力端子と当該第２マルチプレクサ（３９）の上記出力端子とを接続し、
上記第１送信装置（３２）および／または上記第２受信装置（３３）の障害モードにおいては、当該第２マルチプレクサ（３９）の上記第２入力端子と当該第２マルチプレクサ（３９）の上記出力端子とを接続することを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１４】
上記スレーブ装置（３）の上記第１送信装置（３２）と上記第２送信装置（３４）、および／または、上記スレーブ装置（３）の上記第１受信装置（３１）と上記第２受信装置（３３）は、接続されている伝送路の接続障害を検知し、その検知結果に応じた障害モードを開始することを特徴とする請求項７から１３のいずれか１項に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、マスター・スレーブ構造(主従構造)を有する通信システムにおいて双方向(contra-sense)の二重環状構造(double-ring structures)方式によって複数のスレーブ装置(slave unit)同士を互いに接続するインターフェース装置、および上記通信システムに関するものである。
【０００２】
製造自動化技術において、入出力部、変換器、バルブ、および、効率的なリアルタイム通信システムを介して自動化(automation)、操作(engineering)、可視表示(visual display)を行うシステムと自動的に通信するオペレーター端末などのような離れて配置された周辺機器においてシリアルバスシステムが使用される機会が多くなっている。このような構成では、全てのユーザーがシリアルバス（好ましくはフィールドバス）を介してネットワーク化されており、データの授受は一般にマスター・スレーブ関係の原理に基づいてバスを介して行われる。
【０００３】
バスシステムにおいて、能動的なバスユーザー(active bus users、通常は制御装置)はバスアクセス権(bus access authorization)を有しており、バス上のデータ移動を決定する。上記の能動的なバスユーザーは、シリアルバスシステムではマスター装置(master units)と呼ばれる。これに対して、受動的なバスユーザー(passive bus users)は一般に周辺機器装置である。受動的なバスユーザーはバスアクセス権を持たない。すなわち、受動的なバスユーザーは、単に、受け取った情報信号についての受領確認、あるいはマスター装置に対する情報信号の送信要求のみを送信できる。上記の受動的なバスユーザーは、シリアルバスシステムではスレーブ装置(slave units)と呼ばれる。
【０００４】
複雑なケーブル接続を避けるため、マスター・スレーブ構造を有するフィールドバスは一般に環状構造を有しており、すべてのバスユーザーは環状伝送路に接続されている。マスター装置によって生成された情報信号はマスター装置によって環状伝送路に送出される。その情報信号は環状伝送路に直列に接続されたスレーブ装置を次々に伝送され、マスター装置に再度受け取られて評価される。マスター・スレーブシステム(master-slave systems)が複数のマスター装置を備えていてもよい。
【０００５】
一般に、情報信号はマスター装置によって制御データや有用データ(useful data)で構成されるパケットデータとして形成される。上記情報信号としては、同時に毎秒１００Ｍｂｉｔ程度の伝送速度で１５００バイトまでの大きさを持つパケットデータを規定しているイーサネット（登録商標）規格に基づくことが好ましい。マスター装置によって送出されたイーサネットメッセージが環状型伝送路を伝送される際に、環状型伝送路に接続されている各スレーブ装置は有用データをイーサネットメッセージとともに伝送する。
【０００６】
一般に、環状構造を有するマスター・スレーブ通信システムでは、マスター装置がデータ注入点としての送信装置やデータ抽出点としての受信装置を有している。個々のスレーブ装置は回路を形成するために伝送路上で互いに接続されている。各ユーザーは両隣の２つのユーザーに接続されており始端と末端のユーザーはマスター装置に接続されている。パケットデータはマスター装置の送信装置を介してマスター装置に接続されている１番目のスレーブ装置に送信され、そのスレーブ装置から次のスレーブ装置へと伝送路上にある末端のスレーブ装置に届くまで１方向に伝送され、その後マスター装置の受信装置へ戻ってくる。各スレーブ装置は、１つ前のユーザーから送信されたパケットデータを受信するための受信装置を有するインターフェースと、パケットデータを次のユーザーに送信するための送信装置を有するインターフェースと、上記受信装置と上記送信装置との間に設けられた、スレーブ装置を通過するデータパケットに対する処理、すなわち、有用データをそのスレーブ装置に割り当てられたパケットデータとデータ交換する処理を行う処理部とを備えている。
【０００７】
ここで、マスター・スレーブ構造を有する環状型通信システムは、マスター装置が物理的な配線を有し、この配線上に複数のスレーブ装置が接続されており、伝送媒体が２重配線構造を有し、各スレーブ装置が送信装置および受信装置と組み合わされた２つのポートを有し、伝送路上における１つ前のスレーブ装置の出力ポートにおいて送信装置と受信装置とが接続されるように設計される場合が多い。マスター装置の送信装置を介して第１配線へ注入されたパケットデータは、この第１配線の先にあるスレーブ装置によって処理され、第２配線を介した返送路上に接続されているマスター装置の受信装置に単純に転送される。
【０００８】
特に製造や処理の自動化に用いられる場合、マスター・スレーブ通信システムに対する主な要求は、高い故障許容(fault tolerance)を有していることである。すなわち、故障が発生した場合であっても、必要とされる機能（例えば製品(workpiece)の製造）を維持できる能力が求められる。ここで、製造に支障をきたすことなく乗り越えられなければならない通信システム上の障害には、パケットデータの損傷、および全伝送路上におけるの障害（例えば伝送媒体の物理的な分断など）がある。
【０００９】
マスター・スレーブ通信システムにおいて故障許容を達成するために、特に伝送路の障害、すなわち全伝送路における障害に対する故障許容を達成するために、双方向の二重環状構造がよく用いられる。マスター装置が複数のスレーブ装置に対して互いに逆向きの信号伝送を行う２つの伝送路を介して直列に接続されているマスター・スレーブ構造を有する通信システムは、ＵＳ４,６６３,７４８に開示されている。このＵＳ４,６６３,７４８には、マスター装置が両方の伝送路に対してパケットデータを同時に送出すること、および、スレーブ装置がこれら２つの伝送路を介して伝送されるメッセージデータを処理するために、これら２つの伝送路に接続された２つの処理装置を有することが記載されている。さらに、両方の環状伝送路上の信号を監視することにより、接続障害（例えば通信線の断線）が発生した場合に、それに応じて、上記の接続障害に起因して通信システムにおけるより大きな部分やシステム全体に障害が生じることを防止するように通信システムを切り替えて通信システムを再構成する接続切替装置(actuable coupling units)が各ユーザーに備えられている。
【００１０】
また、ＤＥ１０３１２９０７には、各伝送路上のデータの伝送方向に対して、まず処理装置が配置され、そして次に２入力１出力を有するマルチプレクサーが配置された構成のスレーブ装置が開示されている。このマルチプレクサーは上記の２入力がスレーブ装置における２つの処理装置とそれぞれ接続されており、上記の１出力が伝送路に接続されている。障害の無い通常の動作では、マルチプレクサーにおける上記の２つの入力はそれぞれ対応する伝送路上に配置される。しかし、障害モード(fault mode)では、伝送路上で接続障害が発生した場合、他方の伝送路上の処理装置に接続される。このスレーブ装置の設計によれば、障害発生時に、通信システムを本質的にリアルタイムで再構成することができる。
【００１１】
２つの伝送路にパケットデータを送出するために、制御装置に接続された送信装置と受信装置とをマスター装置にそれぞれ２つ備えた２重環状構造を有する故障許容マスター・スレーブ通信システムには、機器密度の増大（high hardware）やマスター装置における切り替え機構の複雑化を伴うため、製造コストが大幅に増大するという問題がある。各スレーブ装置についても、伝送されてくるパケットデータに対する処理を行うための２つの処理装置を備える必要があることから、同様の問題がある。また、通常の動作の場合に、各スレーブ装置が、２つの処理装置を通った２つのパケットデータのうちのいずれを用いて装置制御を行うかを決める必要があるので、高いデータ伝送率を求められる通信システムの使用を大きく制限してしまうという問題がある。さらに、２重環状型の従来の故障許容通信システムには、マスター装置が、接続障害に対して別々に応答し、通常モード(normal mode)から障害モード(fault mode)に切り替える必要があるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、二重環状構造を介してマスター装置と複数のスレーブ装置とが直列に接続されているマスター・スレーブ構造を有する通信システムおよび当該通信システムに用いるインターフェースにおいて、ハードウェアおよび切り替え機構の複雑さを最小限に抑制するとともに、２重環状形態において接続障害が発生した場合にリアルタイムでシステムを再構築可能にすることにある。
【００１３】
上記の目的は、請求項１に記載したインターフェース装置、請求項７に記載した通信システム、および請求項１０に記載した通信システムによって達成される。好ましい形態は従属請求項に記載されている。
【００１４】
本発明によると、第１伝送路および第２伝送路から成る双方向の二重環状構造を介してマスター装置と複数のスレーブ装置が直列に接続されたマスター・スレーブ構造を有する通信システムのためのインターフェースを提供できる。このインターフェース装置は、マスター装置の送信装置に接続された入力端子と、第１伝送路に接続された第１出力端子と、第２伝送路に接続された第２出力端子とを有する第１切替装置を備えている。この第１切替装置は、マスター装置の送信装置から受信した情報信号を、互い分離されており、逆向きの伝送を行う第１伝送路と第２伝送路とに出力する。また、上記インターフェース装置は、第１伝送路に接続された第１入力端子と、第２伝送路に接続された第２入力端子と、マスター装置の受信装置に接続された出力端子とを有する第２切替装置を備えている。この第２切替装置は、第１伝送路と第２伝送路上とを互いに逆向きに伝送されてきた２つの情報信号をマスター装置の受信装置へ転送する。
【００１５】
上記の構成によれば、２重環状型の故障許容通信システムにおけるマスター装置とスレーブ装置との間のインターフェース装置において、ハードウェアおよびソフトウェアの構成を簡略化し、それにより製造コストを大幅に低減できる。本発明のインターフェース装置を用いることにより、単一環状型の通信システムに用いられている、送信装置および受信装置のみを備えた従来のマスター装置を二重環状型の通信システムに用いることができる。本発明のインターフェース装置は、単一環状型として設計されたマスター装置を用いる場合であっても、パケットデータを二重環状構造における互いに逆向きの２つの伝送路に伝送することができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、インターフェース装置が、マスター装置の送信装置から受信した情報信号を二重環状構造における第１伝送路および第２伝送路に対して互いに逆向きに分離して伝送するために、上記情報信号の複製を生成する。互いに逆向きの伝送を行う２つの伝送路に２つの同一のパケットデータを伝送することにより、接続障害に関して高い故障許容を有する二重環状構造を実現できる。
【００１７】
このことは、インターフェース装置の第１切替装置が、マスター装置から受信した情報信号を第１伝送路および第２伝送路に交互に伝送するために、上記情報信号に含まれるアドレス情報を評価する第２の好ましい実施形態にもあてはまる。上記の構成によれば、互いに同一な２つの情報信号を、互いに逆向きに二重環状構造を介して伝送させることができる。これにより、高い故障許容を実現できる。後述するさらに好ましい実施形態では、インターフェース装置の第２切替装置は、第１伝送路および第２伝送路を互いに逆向きに伝送されてきた２つの情報信号を評価する。これにより、予備構成（redundancy）を用いる場合、すなわち接続障害が生じて各スレーブ装置が障害モードに変更されて通信システムが再構成される場合に、簡易な方法で通信システムの動作を保証することができる。
【００１８】
ただし、これに限らず、インターフェース装置の第２切替装置が、第１伝送路および第２伝送路を介して受信した２つのデータパケットをマスター装置の受信装置に連続的に送信し、マスター装置においてこれら２つのパケットデータを評価するようにしてもよい。インターフェース装置内で評価するのではなく、マスター装置内で評価を行う場合であっても、障害が発生したときに予備構成を用いることができる。なお、インターフェース装置の第２切替装置は、マスター装置に連続的に返送される情報信号同士の衝突が生じることを避けるために、ＦＩＦＯ機構で構成されることが好ましい。
【００１９】
本発明のマスター・スレーブ構造を有する通信システムにおいて、マスター装置が、同一のデータフィールドを有し、かつ互いに異なるアドレスフィールドを有する２つの情報信号をマスター装置の送信装置を介してインターフェース装置の第１切替装置に送信させる送信制御装置を備えていてもよい。なお、上記データフィールドは、各スレーブ装置に対応するデータ領域を有していてもよい。インターフェース装置の第１切替装置は、アドレスフィールドの内容に基づいて、一方の情報信号を第１伝送路に出力し、他方の情報信号を第２伝送路に出力する。二重環状構造内に配置される各スレーブ装置において、接続切替装置は、通常モードでは、処理装置の入力端子と第１受信装置とを接続し、処理装置の出力端子を第１送信装置、および第２受信装置と第２送信装置との間に接続する。第１送信装置および／または第２受信装置において障害が生じた場合、処理装置の入力端子は第１受信装置に接続され、処理装置の出力端子は第２受信装置に接続される。一方、第１受信装置および／または第２送信装置において障害が生じた場合、処理装置の入力端子は第２受信装置に接続され、処理装置の出力端子は第１送信装置に接続される。なお、各スレーブ装置の処理装置は、当該処理装置内を通過する情報信号における当該スレーブ装置に対応するデータ領域に対して処理を行う。インターフェース装置の第２切替装置では、互いに逆向きに伝送されてきた２つの情報信号をマスター装置の受信装置へ連続的に送信する。マスター装置の受信制御装置は受信装置から受け取った２つの情報信号のデータフィールドを重畳させる。上記の構成によれば、接続障害が発生した場合に障害の発生箇所に隣接するスレーブ装置におけるデータパケットの伝送経路を迅速に変更することができ、また、障害が発生した場合であってもマスター装置の受信制御装置において情報の損失を確実に避けるために２つのパケットデータを重畳させるようになっているので、高い故障許容を有する通信システムを容易に実現できる。
【００２０】
上記の構成に代えて、マスター装置の送信装置から送信された情報信号の複製を生成する機能と、スレーブ装置が障害モードであるときに、データの損失を確実に避けるため、上記の２つの情報信号を重畳させる機能とを有するインターフェース装置を用いることによっても、上記のような高い故障許容を実現できる。
【００２１】
特に、障害が生じて通信システムの再構成が行われているときに、通信システムに障害が生じているか否かを監視するために、本発明の好ましい実施形態では、情報信号にカウンタフィールドを付加する。このカウンタフィールドには、予め決められた値が設定されており、スレーブ装置の処理装置を通過するときにこの処理装置によって予め決められた値だけ変更される。インターフェース装置の第２切替装置、あるいはマスター装置の受信制御部は、逆方向に伝送されてきた２つの情報信号におけるカウンタフィールドの値を合計する。そして、この合計値を評価することにより、通信システムにおいて接続障害が生じているか否か、あるいはスレーブ装置が故障しているか否かをそれぞれ評価する。
【００２２】
自動化技術では、分散されて配置された周辺機器装置と、自動化、管理、および表示を行うシステムとの間における通信にフィールドバスシステム(field bus systems)を用いることが多くなっている。フィールドバスシステムは、例えば、電気配線(electrical line)、導光路(optical waveguide)、あるいは無線ケーブル(radio cable)などからなるシリアルバスを有する。全てのバスユーザーはこのフィールドバスに接続されており、能動的なバスユーザーと受動的なバスユーザーとに区別されている。フィールドバスシステム上の能動的なバスユーザーは、バス上のデータ交信(data traffic)を決定するマスター装置である。上記のようなマスター装置は、例えば製造工程におけるプロセス・コントロールコンピューター（工程制御コンピュータ）として用いられる工業用のパーソナルコンピュータである。マスター装置は、バスアクセス権(bus access authorization)を有しており、外部からの要求がなくてもフィールドバスにデータを出力することができる。バスシステム上の受動的なバスユーザーは、例えば入出力装置、バルブ、駆動装置、変換器などの周辺機器装置である。これらはスレーブ装置として使用され、バスアクセス権を持たない。すなわち、これらのスレーブ装置は、情報信号の受信確認、あるいは情報信号の送信要求をマスター装置に伝送することしかできない。
【００２３】
マスター・スレーブシステムにおいてデータ伝送のために用いる通信規格はイーサネットの概念からなることが好ましい。イーサネット通信システムでは、伝送されるデータはあらかじめ決められた形式を有するパケットデータ（これ以降ではメッセージとも呼ぶ）に入れられる。イーサネットメッセージは、開始識別子(start identifier)、目的地や起点の位置、パケットデータのタイプ(data packet type)や障害機構（fault mechanism）を持つ制御データに加えて、有用なデータを１５００バイト程度のデータ長を持つことができる。
【００２４】
マスター・スレーブ構造を有するイーサネット通信システムでは、環状構造を形成するために、各スレーブ装置は伝送媒体を介して両隣と接続されており、最初のユーザーと最後のユーザーはマスター装置に接続されていることが好ましい。この構成では、データはマスター装置から最初に隣接するスレーブ装置に伝送され、そこから次のスレーブ装置へ伝送され、最後のスレーブ装置からマスター装置に戻るように一方向に伝送される。
【００２５】
特に通信システム上の接続障害（例えばケーブルの分断のようなスレーブ装置を有する伝送系全体の障害）に対する高い故障許容を保証するために、互いに逆方向の伝送を行う２つの伝送路を有するマスター・スレーブ構造の通信システムがよく用いられる。互いに逆向きに伝送を行う二重環状構造により、接続障害が生じている場合であっても通信システムの機能を維持するために、接続障害が生じた場合に通信システムの構成を変更（再構成）することができる。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態にかかる故障許容通信システムの基本的な回路図である。この通信システムは、二重環状構造２を有するインターフェース装置４を介してＮ個のスレーブ装置３に対して直列に接続されたマスター装置１を備えている。二重環状構造２は接続されているスレーブ装置３を互いに逆向きに進む２つの単一方向伝送路２１,２１を備えている。
【００２７】
インターフェース装置４は、第１切替装置４１と第２切替装置４２とを備えている。第１切替装置４１は、入力端子４１１を介してマスター装置１の送信装置ＴＸ１１と接続されている。第１切替装置４１の第１出力端子４１２は第１伝送路２１と接続され、第１切替装置４１の第２出力端子４１３は第２伝送路２２と接続されている。インターフェース装置４の第２切替装置４２は、第１入力端子４２１を介して第１伝送路２１と接続されており、第２入力端子４２２を介して第２伝送路２２と接続されている。インターフェース装置４の第２スイッチ装置４２の出力端子４２３は、マスター装置１の受信装置ＲＸ１２と接続されている。マスター装置１の送信装置１１は、第１制御線１５を介して送信制御装置１６と接続されている。受信装置１２は、第２制御線１７を介して受信制御装置１８と接続されている。
【００２８】
各スレーブ装置３は、第１伝送路２１を介して１つ前のユーザーから送られてくるイーサネットメッセージを受信するための第１受信装置ＲＸ３１を有するインターフェースと、第１伝送路２１を介して上記イーサネットメッセージを次のユーザーへ転送するための第１送信装置ＴＸ３２を有するインターフェースとを備えている。さらに、各スレーブ装置３は、第２伝送路２２を介して１つ前のユーザーから伝送されるイーサネットメッセージを受信するための第２受信装置ＲＸ３３を有するインターフェースと、上記イーサネットメッセージを次のユーザーに転送するための第２送信装置ＴＸ３４を有するインターフェースとを備えている。さらに、各スレーブ装置３は、第１受信装置ＲＸ３１、第２受信装置ＲＸ３２、第１送信装置ＴＸ３３、および第２送信装置ＴＸ３４の間に接続された、処理装置３５と接続切替装置(actuable coupling unit)３７とを備えている。
【００２９】
図２は、スレーブ装置３の基本的な回路図をより詳細に示している。スレーブ装置３では、第１伝送路２１に接続されている第１受信装置ＲＸ３１と第２伝送路２２に接続されている第２送信装置ＴＸ３４とがポート０に配置されている。また、第２伝送路２２に接続されている第２受信装置ＲＸ３３と第１伝送路２１に接続されている第１送信装置ＴＸ３２とがポート１に配置されている。
【００３０】
接続切替装置３７は、それぞれ２-１-マルチプレクサー(２-１-multiplexers)として設計された第１切替スイッチ３８と第２切替スイッチ３９とを備えている。受信装置３１、送信装置３２、受信装置３３、送信装置３４は、マルチプレクサー３８、マルチプレクサー３９、および処理装置３５は、ネットワーク配線４０を介して図２に矢印で示したように相互に連結されている。
【００３１】
第１受信装置ＲＸ３１の出力端子は、第１マルチプレクサー３８の第１入力端子に接続されている。第１マルチプレクサー３８の第２入力端子は、第２受信装置ＲＸ３３に接続されている。第１マルチプレクサー３８の出力端子は処理装置３５に接続されている。第２マルチプレクサー３９の第１入力端子は第２受信装置ＲＸ３３に接続され、第２入力端子は処理装置３５の出力端子に接続されている。第２マルチプレクサー３９の出力端子は第２送信装置ＴＸ３４に接続されている。また、処理装置３５の出力端子はネットワーク通信線４０を介して第１送信装置ＴＸ３２に接続されている。
【００３２】
図１Ａに示すように、通信システムの障害の無い通常モード時には、同一のイーサネットメッセージが第１伝送路２１と第２伝送路２２とにそれぞれ出力される。この場合、全てのスレーブ装置３における接続切替装置３７は、処理装置３５の入力端子を第１受信装置ＲＸ３１に接続し、処理装置３５の出力端子を第１送信装置ＴＸ３２に接続し、第２受信装置ＲＸ３３を第２送信装置ＴＸ３４に接続する。これにより、上記２つのメッセージは接続されたスレーブ装置３を互いに逆方向に通過する。
【００３３】
スレーブ装置３の上記の動作モードでは、常に、第１伝送路２１と第２伝送路２２を互いに逆向きに伝送される２つの同一のメッセージがスレーブ装置を通過する。ただし、接続切替装置３７は、第１伝送路２１を介して伝送されたメッセージに対してのみ処理装置３５で処理を行わせ、第２伝送路２２を介して伝送されてきたメッセージについてはスレーブ装置３を単に通過させる。
【００３４】
本発明の構成では、障害の無い通常モード時には、切替可能な２つの２-１-マルチプレクサー３８，３９を有する接続切替装置３７は、２つの伝送路２１，２２を同時に逆方向に伝送される２つの同一のメッセージのうち、スレーブ装置３の処理装置３５が伝送路２１を介して伝送されるメッセージのみに処理を施すように制御される。第２伝送路２２を伝送されるメッセージは何も変更されずに元に戻される。
【００３５】
本発明の通信システムは、各スレーブ装置３がインターフェースおよび互いに逆向きに通信する二重環状構造を介してマスター装置に対して直列に接続されたマスター・スレーブ構造を有し、各スレーブ装置３は処理装置３５を１つのみ備えており、障害、すなわち接続障害が発生した場合に、通信システム全体の動作を維持するために、個々のスレーブ装置内の伝送路の構成を変更可能になっている。
【００３６】
図１Ｂは、スレーブ装置Ｍとスレーブ装置Ｍ＋１の間において二重伝送路に障害が生じた場合を示している。図１Ｃは、スレーブ装置Ｍが完全に故障した場合を示しており、これはスレーブ装置Ｍ−１とスレーブ装置Ｍとの間およびスレーブ装置Ｍとスレーブ装置Ｍ＋１との間の２箇所で二重伝送路に障害が発生した場合に相当する。二重通信線で上記のような障害が発生した場合、スレーブ装置３内の接続切替装置３７は、第１伝送路２１または第２伝送路２２を介して伝送されるメッセージが常にスレーブ装置３内の処理装置３５を通過し、他方の伝送路を介してマスター装置１に送り戻されるように動作する。
【００３７】
図１Ｂに示したようにスレーブ装置Ｍとスレーブ装置Ｍ＋１の間で二重伝送路の障害が生じた場合、スレーブ装置Ｍとスレーブ装置Ｍ＋１は変形されるのに対して、スレーブ装置１〜Ｍ−１およびＭ＋２〜Ｎは通常モードと同様である。図１Ｃに示したようにスレーブ装置Ｍが完全に故障した場合、スレーブ装置１〜Ｍ−２およびＭ＋２〜Ｎは通常モードと同様であるのに対して、スレーブ装置Ｍ−１およびＭ＋１は変形される。
【００３８】
なお、上記の変形はスレーブ装置３内の２つのポート０と１において行われることが好ましい。これらの２つのポート０と１は、従来から公知の検出処理を用いてスレーブ装置が隣接したスレーブ装置と通信可能であるか否かを検出する。ポート０またはポート１によって接続障害が検出された場合、検出された接続障害に対応する障害モードが実行され、スレーブ装置内の接続切替装置３７が上述したように切替を行う。
【００３９】
図１Ｂに示したスレーブ装置Ｍのポート１において二重伝送路の障害が発生した場合の障害モード、および図１Ｃに示したスレーブ装置Ｍ−１のポート１において装置故障が発生した場合の障害モードでは、図１Ｂに示したスレーブ装置Ｍおよび図１Ｃに示したスレーブ装置Ｍ−１の接続切替装置３７は、処理装置３５の入力端子を第１受信装置ＲＸ３１に接続し、処理装置３５の出力端子を第２送信装置ＲＸ３４に接続する。これにより、第１伝送路２１上を伝送されるメッセージは処理装置３５を介して第２伝送路２２へ送り戻される。図２に示したスレーブ装置３のような第１マルチプレクサー３８と第２マルチプレクサー３９とを有する接続切替装置３７の場合、第２マルチプレクサー３９の第２入力端子が当該第２マルチプレクサー３９の出力端子に接続される。一方で、第１マルチプレクサー３８は通常モードのままである。
【００４０】
スレーブ装置３内のポート０が障害モードの場合、つまり図１Ｂに示したスレーブ装置Ｍ＋１において隣接するスレーブ装置との二重伝送路の障害が発生し、当該スレーブ装置Ｍ＋１における第１受信装置ＲＸ１および／または第２送信装置ＴＸ３４がそれを検知した場合、および図１Ｃに示したスレーブ装置Ｍ＋１において装置故障が発生し、当該スレーブ装置Ｍ＋１における第１受信装置ＲＸ１および／または第２送信装置ＴＸ３４がそれを検知した場合、図１Ｂのスレーブ装置Ｍ＋１および図１Ｃのスレーブ装置Ｍ＋１における処理装置３５の入力端子は第２受信装置ＲＸ３３に接続され、処理装置３５の出力端子は第１送信装置３２に接続される。これにより、処理装置３５で処理されたメッセージは第１伝送路２１に戻される。図２に示した形態の接続切替装置３７の場合、第２マルチプレクサー３９は通常モードのままであるのに対して、第１マルチプレクサー３８では第２入力端子が当該第１マルチプレクサー３８の出力端子に接続される。
【００４１】
本発明によれば、接続障害がある場合であっても通信システムの動作を保証するために、二重環状構造や簡単な構成の接続切替装置の補助により、処理装置を１つのみを持つスレーブ装置内の通信システムを変形する。予備構成においてスレーブ装置がメッセージに対して行う処理は通常モードの場合と同じである。
【００４２】
本発明は、図１Ｂおよび図１Ｃに示したような隣接するユーザー間において２つの伝送路が遮断される二重伝送路障害に限らず、一方の伝送路のみが遮断される単一接続障害の場合であっても、その接続障害を検知し、接続障害が生じている箇所に隣接するユーザーを障害に応じて変形することにより、通信システムの動作を維持することができる。
【００４３】
スレーブ装置３は、処理装置３５を１つのみ備えている構成なので、２つの処理装置を有するスレーブ装置と比較して、いずれの処理装置を用いてメッセージの処理を行うかを決定する必要がないという利点がある。
【００４４】
ハードウェアの費用を抑制しつつ高い故障許容を実現するために、特にマスター装置において、障害の無い通常モード時の処理と、接続障害時に個々のスレーブ装置を変型することによって通信システムの動作が維持される障害モードの場合の処理とで、第１伝送路２１および第２伝送路２２を互いに逆方向に伝送されるメッセージに対する処理が大きく異ならないようになっている。本発明によると、スレーブ装置は前述の方法で設計することができる。ただし、これに限らず、上記の構成とは異なる切り替え機構を有するスレーブ装置を、二重環状構造を有するマスター・スレーブシステムの一部に用いてもよい。
【００４５】
本発明では、単一環状構造に用いられる送信装置ＴＸ１１と受信装置ＲＸ１２とをそれぞれ１つのみ備えたマスター・スレーブ装置１を二重環状構造の故障許容のために用いることもできる。これは、本発明のインターフェース装置４を挿入することによって達成される。インターフェース装置４の第１切替装置４１は、マスター装置１の送信装置ＴＸ１１から入力端子４１１を介して受信したメッセージを、互いに逆方向に伝送するために、第１出力端子４１２を介して第１伝送路２１に出力し、第２出力４１３を介して第２伝送路２２に出力する。また、インターフェース装置４の第２切替装置４２は、第１入力端子４２１および第２入力端子４２２を介して第１伝送路２１および第２伝送路２２から受信した互いに逆向きに伝送されてきたメッセージを、出力端子４２３を介してマスター装置１の受信装置ＲＸ１２へ伝送する。
【００４６】
本発明では、高い故障許容を達成するために、同一のメッセージを第１伝送路２１と第２伝送路２２とに出力する。本発明の一実施形態では、マスター装置１の送信制御装置１６が、接続されているスレーブ装置に対応するデータ領域を有する同一のデータフィールドを有し、かつ異なるアドレスフィールドを有する２つのメッセージを、送信装置ＴＸ１１を介してインターフェース装置の第１切替装置４１へ送信する。インターフェース装置４の第１切替装置４１は、アドレスフィールドの内容に基づいて、一方のメッセージを第１伝送路２１に出力し、他方のメッセージを第２伝送路２２に出力する。最も単純な例として、アドレスフィールドを、２つの伝送路２１、２２をそれぞれ“０”、“１”として符号化した１ビットフィールド(1 bit field)としてもよい。
【００４７】
スレーブ装置３の処理装置３５は、通常モードおよび障害モードのいずれの場合にも、
上述した本発明の方法で互いに逆方向に伝送される２つのメッセージのうちの一方のメッセージにおける当該スレーブ装置３に対応するデータ領域に対して処理を施す。
【００４８】
インターフェース装置４の第２切替装置４２は、互いに逆向きに第１伝送路と第２伝送路２１とを伝送されてきた２つのメッセージをマスター装置１の受信装置ＲＸ１２に伝送する。この目的のために、インターフェース装置４の第２切替装置４２は、２つの入力端子４２１および４２２を介して受信したメッセージを入力されるＦＩＦＯ機構から成ることが好ましい。ＦＩＦＯ機構に入力された２つのメッセージは、インターフェース装置４の出力端子４２３を介してマスター装置１の受信装置ＲＸ１２へ伝送される。ＦＩＦＯ機構を用いることによって、マスター装置１へメッセージを伝送する間に起こる可能性のあるメッセージ同士の衝突を防止できる。マスター装置１は、受信した２つのメッセージを受信制御装置１８に転送し、単一のメッセージにするために重畳させる。この処理は、両方のメッセージにおける有効なデータを１ビットずつ論理演算(OR-ing)することによって行われることが好ましい。
【００４９】
なお、上記の構成に代えて、インターフェース装置４が情報処理機能を持つようにしてもよい。この場合、インターフェース装置４の第１切替装置４１が、送信制御装置１６によって送信装置ＴＸ１１を介してインターフェース装置４に伝送されたメッセージの複製を生成し、一方のメッセージを第１伝送路２１に出力し、他方のメッセージを第２伝送路２２に出力する。また、スレーブ装置３内の処理装置３５は、伝送されてきた２つのメッセージのうちの一方におけるデータ領域に対する処理を行う。また、２つのメッセージはインターフェース装置４における第２切替装置４２の第１入力端子４２１および第２入力端子４２２を介して受信され、重畳される。この重畳処理は、両方のメッセージの有効なデータを１ビットずつ論理演算(OR-ing)することによって順番に実行されることが好ましい。重畳によって得られたメッセージは出力端子４２３を介して第２切替装置４２からマスター装置１の受信装置ＲＸ１２へ伝送され、受信制御装置１８によって評価される。
【００５０】
特に、接続障害やスレーブ装置全体の故障が発生し、個々のスレーブ装置を障害モードに切り替えて通信システムを変形している場合、伝送されてきた各メッセージにおけるカウンタフィールドの値は互いに異なる。そこで、通信システム上の障害を検出するために、伝送されてきた各メッセージにおけるカウンタフィールドの値を比較する。より好ましくは、カウンタフィールドの値をメッセージ毎に合計した値を比較する。上述したように、伝送される２つのメッセージは、マスター装置１の送信制御装置１６によって生成され、アドレスフィールドを備えている。このアドレスフィールドに基づいてインターフェース装置４の第１切替装置４１が一方のメッセージを第１伝送路２１に出力し、他方のメッセージを第２伝送路２２へ出力する。あるいは、インターフェース装置４の第１切替装置４１がマスター装置から受信したメッセージの複製を生成し、これら２つのメッセージを互いに逆向きに分離して伝送するために、第１伝送路２１と第２伝送路２２とに出力する。なお、これら２つのメッセージは、カウンタフィールドに予め決められた値を設定されている。スレーブ装置３の処理装置３５は、メッセージが通過する際に、カウンタフィールドの値をあらかじめ決められた数値だけ変更する。
【００５１】
その後、インターフェース装置４の第２切替装置４２は、２つの受信したメッセージをマスター装置１に伝送する。２つのメッセージにおけるカウンタフィールドの値はマスター装置１の受信制御装置１８で評価される。これら２つのメッセージにおけるカウンタフィールドの値を合計した値に基づいて、接続されている全てのスレーブ装置が動作しているか否かを判定することができる。あるいは、インターフェース装置４が情報処理機能を有する構成としてもよい。この場合、受信したメッセージが第２切替装置４２ですでに論理演算されているのであれば、インターフェース装置４の第２切替装置４２において両方のメッセージのカウンタフィールドの値が合計された結果を用いてもよい。合計された値は重畳されたメッセージと共にマスター装置１へ伝送されて評価される。
【００５２】
２つのメッセージにおけるカウンタフィールドの初期値は好ましくは０にセットされる。そして、スレーブ装置３をメッセージが通過する際、各処理装置３５はあらかじめ決められた数値（例えば１）だけカウンタフィールドの値を増加させる。通常モードの場合にも障害モードの場合にも、スレーブ装置の処理装置３５は一方のメッセージのみに処理を行うので、２つのメッセージにおけるカウンタフィールドの値を合計した値は、動作中のスレーブ装置の個数を示す。これにより、接続されている全てのスレーブ装置が動作しているか、あるいは、例えば図１Ｃに示したような二重伝送線の障害によるスレーブ装置全体の故障が生じているかを判定できる。接続されているスレーブ装置の既知の数と、２つのメッセージにおけるカウンタフィールドの値とを比較することにより、接続障害の正確な位置（例えば図１Ｂの場合スレーブ装置Ｍとスレーブ装置Ｍ＋１の間）を検出できる。
【００５３】
また、互いに逆向きに伝送される２つのメッセージのデータフィールドにおいて、スレーブ装置３に対応するデータ領域を適切に設けることにより、特に接続障害が生じてスレーブ装置３における信号の伝送経路を変更した場合に対する故障許容を有する通信システムを実現できる。各スレーブ装置３の処理装置３５は、伝送されてくるメッセージにおける対応するデータ領域のデータ交換(data exchange)を行う。そして、インターフェース装置４の第２切替装置４２、あるいはマスター装置１の受信制御装置１８は、第１伝送路および第２伝送路を介して戻ってきた２つのメッセージのデータフィールドを重畳させる。この重畳させたメッセージは、全てのスレーブ装置が動作中であれば、通信システムが通常モードであるか接続障害が発生した際の障害モードであるにかかわらず、常に同じである。
【００５４】
読込モード(read mode)では、スレーブ装置３がマスター装置１にデータを伝送する際に、互いに逆向きに流れてくる２つのメッセージの全データフィールドを０に初期化する。スレーブ装置３の処理装置３５は対応するデータ領域に所望のデータを書き込む。マスター装置１の受信制御装置１８、あるいはインターフェース装置４の第２切替装置は、受信した２つのメッセージを共有するために、受信した２つのメッセージにおけるデータフィールドを連続的に論理演算(ORs)する。通信システムが通常モードであるか障害モードであるかにかかわらず、論理演算された(ORed)メッセージはマスター装置に要求された接続されているスレーブ装置３の全てのデータを含んでいる。
【００５５】
一方、書込モードでは、マスター装置１がスレーブ装置３に制御命令を伝送することを望むと、マスター装置１の送信制御装置１６は、スレーブ装置に伝送するためのデータを含むデータフィールドを有する２つの同一メッセージを互いに逆向きに伝送するために、これら２つのメッセージを２つの伝送路にそれぞれ出力する。あるいは、情報処理機能を有するインターフェース装置の第１切替装置４１によってメッセージの複製を生成するようにしてもよい。その後、スレーブ装置３の処理装置３５は、通常モードか障害モードかにかかわらず、メッセージから対応するデータを抽出する。原則として、戻ってきた２つのメッセージのデータフィールドの論理演算(ORing)は必要ではない。しかしながら、論理演算(ORing)処理を行うことにより、成功した書込モードに対応する制御手段において、伝送されてきたメッセージのデータフィールドに対応するデータフィールドを有する共有されたメッセージを生成することができる。
【００５６】
本発明によれば、マスター装置と任意に配置された複数のスレーブ装置とを有し、インターフェース装置が挿入されたマスター・スレーブ通信システムにおいて、スレーブ装置を本発明の方法に従って配置して動作させることにより、二重環状構造に接続障害が生じて伝送経路を再構成する場合であっても、障害の影響を受けない通信システムを簡単な方法で決定することができる。さらに、通信システムが予備構成の場合、すなわち通信システムにおける個々のスレーブ装置が障害モードに切り替えられた場合であっても、伝送されてきた２つのメッセージを重畳させることにより、信頼性の高い読込動作を保障することができる。このため、インターフェース装置を使用することにより、単一環状構造に用いられるような送信装置および受信装置をそれぞれ１つのみ備えた従来のマスター装置を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】二重環状構造内を直列に接続されたマスター装置とスレーブ装置との間にインターフェース装置を設けたマスター・スレーブ構造を有する本発明の通信システムにおける通常モード時の概略構成を示す図である。
【図１Ｂ】二重環状構造内を直列に接続されたマスター装置とスレーブ装置との間にインターフェース装置を設けたマスター・スレーブ構造を有する本発明の通信システムにおいて、接続障害発生時に再構築される第１通信システムを示す図である。
【図１Ｃ】二重環状構造内を直列に接続されたマスター装置とスレーブ装置との間にインターフェース装置を設けたマスター・スレーブ構造を有する本発明の通信システムにおいて、スレーブ装置に故障が発生した場合に再構築される第２通信システムを示す図である。
【図２】本発明にかかるスレーブ装置の概略図である。
【図１Ａ】
2009534963.tif 000003
【図１Ｂ】
2009534963.tif 000004
【図１Ｃ】
2009534963.tif 000005
【図２】
2009534963.tif 000006
【国際調査報告】
2009534963.tif 000007
2009534963.tif 000008
2009534963.tif 000009
2009534963.tif 000010
2009534963.tif 000011
2009534963.tif 000012