(57)【要約】【課題】同一のシリアル通信ループ上に必要とされるデータ更新レートが異なるスレーブが混在して接続される場合の伝送効率を高め、最適なデータ転送を可能とするシリアル通信機能を提供することを目的とする。【解決手段】１つのマスター１１とデータ更新を早く行う必要のある２台のスレーブＡ群１２とデータ更新が遅くてもよい８台のスレーブＢ群１３が同一の通信ループ上にデイジーチェーン接続した通信ループを構成し、サイクリックにデータの転送を行うネットワークシステムで、スレーブＡ群１２の必要とされるデータ更新レートにシリアル通信の周期を設定し、その整数倍の周期でスレーブＢ群１３のデータ更新を行うことを特徴としたシリアル通信プロトコル。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのマスターと複数台のスレーブがデイジーチェーン接続した通信ループを構成し、かつサイクリックにデータの転送を行うネットワークシステムで、データ更新を早く行う必要のある複数台のスレーブＡ群とデータ更新が遅くてもよい複数台のスレーブＢ群が同一の通信ループ上に接続される構成において、前記スレーブＡ群の必要とされるデータ更新レートにシリアル通信の周期を設定し、その整数倍の周期で前記スレーブＢ群のデータ更新を行うことを特徴としたシリアル通信プロトコル。
【請求項２】
１周期内でマスターから複数台のスレーブへ送信されるコマンドデータを結合した１つのデータフィールドを構成するとともに、同様に複数台のスレーブからマスターへ返信されるレスポンスデータについても結合した１つのデータフィールドを構成し、前記コマンドおよびレスポンス各データフィールドの先頭に、複数台のスレーブのアドレスをビット単位で示すアドレス領域を含むヘッダーフィールドを付加し、このアドレス領域に示されたスレーブのデータをあらかじめ取り決めした順序で結合したことを特徴とするデータフレーム構成。
【請求項３】
請求項２に記載のデータフレーム構成を使用した請求項１のシリアル通信プロトコル。
【請求項４】
モータ駆動装置に対して請求項１から請求項３のいずれか１項に記載されたプロトコルまたはフレーム構成を使用して通信するマスター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に工作機械や半導体製造装置等の産業機械分野で使用されるサイクリックデータの送受信を行うシリアル通信機能に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工作機械や半導体製造装置業界等において、遠隔操作や省配線を目的に指令装置と複数のモータ駆動装置および各種センサーなどとの間をシリアル通信で接続するネットワークシステムの構築がトレンドになってきている。
【０００３】
例えば、図５において５１はマスターである指令装置、５２はスレーブであるモータ駆動装置、これらの通信ラインをデイジーチェーン接続し、シリアル通信でサイクリックにデータを転送する。
【０００４】
サイクリックに更新され、かつ更新が早くなければならないデータの一例として、コマンドデータには位置指令、速度指令、トルク指令などがあり、レスポンスデータには現在位置、現在速度、トルク（電流値）などがある。また、更新が遅くてもよいもの、またはサイクリックなデータ転送処理自体を必要としないものとして、パラメータ設定やソフトウェアバージョン情報の読み出しなどがある。
【０００５】
サイクリックに転送されることを必要とするデータにおいて、各サーボドライブ間のデータ更新の同時性を確保することで、協調制御などの高度な制御を行うことが可能となる。またこれらのデータの更新レートを上げる、つまり通信周期を短くすることで、システム全体の制御性能および監視性能を向上させることができる。
【０００６】
更新が遅くてもよいデータ、またはサイクリックな転送処理自体を必要としないデータを付加してサイクリックに転送を行う場合、更新が早くなければならないデータのみを転送する場合と比較すると、当然のことながら１周期あたりのデータサイズが増大し、周期を伸ばすなど対策する必要がある。これにより、システム全体の制御性能および監視性能が低下する。この性能低下を抑えるために従来の技術では、更新が遅くてもよいデータ、またはサイクリックな更新処理自体を必要としないデータについては１周期に全てのデータを転送せず、複数の周期に分けて転送していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２４４２１８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術は、１つのスレーブで使用されるデータの内訳として、更新が早くなければならないデータと更新が遅くてもよい、またはサイクリックな転送処理自体を必要としないデータが混在していた場合に有効であったが、必要とされる更新レートが異なるスレーブが混在する場合、通信周期を更新レートが早くなければならないスレーブＡ群に合わせる必要があり、これにより更新が遅くてもよいスレーブＢ群はオーバースペックとなり、結果、伝送効率を低下させる課題があった。
【０００９】
逆に、通信周期をスレーブＢ群に合わせると制御性能を低下させる課題があった。
【００１０】
そこで、図６に示すように、スレーブＡ群とスレーブＢ群を別々のループにデイジーチェーン接続すると、マスター側が複数の通信ループを持たなければならなくなり、コストアップおよびシステムを複雑化する課題があった。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、同一のシリアル通信ループ上に必要とされるデータ更新レートが異なるスレーブが混在して接続される場合の伝送効率を高め、最適なデータ転送を可能とするシリアル通信機能を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、必要とされるデータ更新レートが異なるスレーブが混在し、かつこれらを同一のループ上に接続した場合において、データ更新レートが早くなければならないスレーブＡ群のデータ更新レートに合わせて通信周期を設定し、データ更新レートが遅くてもよいスレーブＢ群については設定された前記通信周期の整数倍にデータ更新レートを設定する。
【００１３】
また、１周期内でマスターから複数台のスレーブへ送信されるコマンドデータを結合した１つのデータフィールドを構成するとともに、同様に複数台のスレーブからマスターへ返信されるレスポンスデータについても結合した１つのデータフィールドを構成し、さらに前記コマンドおよびレスポンス各データフィールドの先頭に、複数台のスレーブのアドレスをビット単位で示すアドレス領域を含むヘッダーフィールドを付加し、このアドレス領域に示されたスレーブのデータをあらかじめ取り決めを行った順序で結合し、前記データフィールドに設定する。
【００１４】
これにより、同一のシリアル通信ループ上にデータ更新レートが異なるスレーブが混在して接続される場合の伝送効率を高め、最適なデータ転送を可能とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のシリアル通信プロトコルは、１つのマスターである指令装置と複数台のスレーブであるモータ駆動装置（以下Ａ群）、オーバートラベルリミットセンサーや温度センサー（以下Ｂ群）がデイジーチェーン接続した通信ループを構成し、サイクリックにデータの転送を行い、かつデータ更新を早く行う必要のある複数台のスレーブＡ群とデータ更新が遅くてもよい複数台のスレーブＢ群が同一のループ上に接続される構成において、前記スレーブＡ群の必要とされるデータ更新レートに通信周期を設定し、その整数倍の通信周期で前記スレーブＢ群のデータ更新を行うことを特徴としており、伝送効率を高め、最適なデータ転送を可能とすることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載のデータフレーム構成は、１周期内でマスターから複数台のスレーブへ転送されるコマンドデータを結合した１つのデータフィールドを構成するとともに、同様に複数台のスレーブからマスターへ返信されるレスポンスデータについても結合した１つのデータフィールドを構成し、さらに上記各データフィールドの先頭に複数台のスレーブのアドレスをビット単位で示すアドレスフィールドを付加し、スレーブアドレスによりあらかじめデータフィールドの結合順序の取り決めを行うことを特徴としており、１周期毎に転送されてきたデータに各スレーブが自身のアドレスに該当するものがあるのかどうかをデータのヘッダー部のアドレスフィールドを確認することで、１周期内のデータに複数のスレーブ用データが混在した場合においても、該当するデータをスレーブが正確に取り込めるようになる。また、このアドレスをビット単位で示す構成により、データサイズが縮小され、伝送効率が向上する。
【００１７】
また、請求項３に記載のシリアル通信プロトコルは、上記のデータフレーム構成を用いることで、必要とされるデータ更新レートが異なるスレーブが混在し、かつこれらを同一のループ上に接続した場合であっても、伝送効率を高め、最適なデータ転送を可能とすることができる。
【００１８】
さらに、請求項４に記載のマスターは、データ更新を早く行う必要のある複数台のモータ駆動装置との間で上記の通信プロトコルあるいはデータフレーム構成の少なくともいずれか１つを用いてシリアル通信するもので、複雑な指令の伝送効率を高めながら、最適なモータ駆動が実現できる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例としてシリアル通信機能を有する指令装置およびモータ駆動装置について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１において、矢印方向は通信データの流れを示し、マスター１１（例えば指令装置）が１台、スレーブＡ群１２が２台、スレーブＢ群１３が８台の通信ラインを一つのループでデイジーチェーン接続している。
【００２１】
ここで、１周期が短くデータ転送を早く行う必要のあるスレーブＡ群１２（例えばモータ駆動装置）に必要とされるデータ更新レートを５００μｓｅｃ、データ転送が遅くてもよいスレーブＢ群１３（オーバートラベルリミットセンサーや温度センサーなど）に必要とされるデータ更新レートをスレーブＡ群の４倍（整数倍）の２ｍｓｅｃとする。
【００２２】
このときのデータ更新の一例を図２に示しており、「周期１」から「周期４」で全てのスレーブＡ群１２（２台）とスレーブＢ群１３（８台）のアドレスのスレーブへデータ送信が完了し、「周期５」で最初の「周期１」に戻ることを表わしている。
【００２３】
各周期の先頭に、スレーブＡ群１２に相当する２つのアドレス（Ｎｏ．０とＮｏ．１）のデータ（データ２１とデータ２２）を設けて送信し、毎周期スレーブＡ群１２の２つのアドレスのデータを更新する。
【００２４】
また、「周期１」では、スレーブＡ群１２のアドレス（Ｎｏ．０とＮｏ．１）のデータ（データ２１とデータ２２）に続けて、スレーブＢ群１３の内から２つのアドレス（Ｎｏ．２とＮｏ．３）のデータ（データ２３とデータ２４）を送信し、データを更新する。次の「周期２」では、スレーブＡ群１２のアドレス（Ｎｏ．０とＮｏ．１）のデータ（データ２１とデータ２２）に続けて、スレーブＢ群１３の内から別の２つのアドレス（Ｎｏ．４とＮｏ．５）のデータ（データ２５とデータ２６）を送信し、データを更新する。
【００２５】
以後の周期も同様であり、スレーブＡ群１２のアドレスのデータに続けて、スレーブＢ群１３の２つのデータ（データ２７とデータ２８）あるいは（データ２９とデータ２Ａ）を送信し、データを更新する。
【００２６】
これにより「周期１」から「周期４」までの間に、マスター１１は１０台のスレーブ（スレーブＡ群とスレーブＢ群）の全てに対してデータが送信完了したことになる。
【００２７】
この間にスレーブＡ群１２のデータ更新が４回、スレーブＢ群１３のデータ更新が１回である。したがって、１周期長を５００μｓｅｃに設定すれば、スレーブＡ群１２のデータ更新レートも５００μｓｅｃとなり、スレーブＢ群１３のデータ更新レートは４倍（４周期分）の２ｍｓｅｃとなる。
【００２８】
これにより、スレーブＢ群１３を不必要に早い周期でデータ更新しなくてもよくなり、かつ１周期内でのデータフィールドの長さが一定となるので、伝送効率を高めることが可能となる。
【００２９】
図３は、１周期のデータフレームの構成例を示しており、データフレームの先頭にヘッダーフィールド３１を設け、このヘッダーフィールド３１はアドレス領域を含む。続いてデータフィールド３２、フッタフィールド３３に分けている。
【００３０】
ヘッダーフィールド３１に含まれるアドレス領域は図３のアドレス部（１６ビットの場合）に示すように、最下位ビットを「アドレスＮｏ．０」とし、最上位ビットを「アドレスＮｏ．１５」としている。このアドレス領域のあるビットが１の場合、該当するアドレスのデータがこの周期で転送されるデータフィールド内に存在することを示す（図３でアドレス部がビット１を示すものは、アドレスＮｏ．０、Ｎｏ．３、Ｎｏ．６、Ｎｏ．９の４つである）。
【００３１】
また、データフィールド３２の構成は、例えば、あらかじめ各スレーブ用のデータサイズを２バイトとしておき、フィールドの先頭からアドレスナンバーの小さい順に各２バイトデータが続く構成とする。こうすることで、各スレーブが自らのアドレスに該当するデータを正確に読み出すことが可能となる。
【００３２】
図２におけるデータフィールドにヘッダーフィールドのアドレス部（１６ビットの場合）を追加したものが図４であり、「周期１」では、アドレスＮｏ．０、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３がビット１を示し、該当するアドレスのデータがこの周期で転送されるデータフィールド内に存在することを意味している。
【００３３】
つまり、各スレーブ用のデータそれぞれに該当するアドレスを付加するのではなく、ヘッダーフィールド３１のビット長のアドレス領域のみの構成で、データフィールド３２に含まれるデータの抽出を可能としたことで、１周期のデータフレーム長を短くすることが可能となり、伝送効率を高めることできる。
【００３４】
なお、本実施例では、請求項１の通信プロトコルに請求項２のフレーム構成を適用して説明したが、別々に実施することも可能である。また、スレーブＡ群としてモータ駆動装置を用いて説明したが、これに限定するものではなくデータ更新を早く行う必要のある制御対象であればよい。
【００３５】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように、請求項１から請求項３に記載の発明によれば、同一のループ上に必要とされるデータ更新レートが異なるスレーブが混在して接続された場合であっても、伝送効率を高め、最適なデータ転送を可能とすることができる。
【００３６】
また、請求項４に記載の発明によれば、データ更新を早く行う必要のある複数台のモータ駆動装置に適用することで、複雑な指令の伝送効率を高めながら、最適なモータ駆動が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるシリアル通信のデイジーチェーン接続図
【図２】本発明の一実施例におけるマスターからスレーブへ送信されるデータの構成図
【図３】本発明の一実施例における１周期のデータフレーム構成図
【図４】本発明の一実施例におけるデータフレームのデータ構成図（アドレス領域付加）
【図５】従来のシリアル通信におけるデイジーチェーン接続図
【図６】従来のシリアル通信における他のデイジーチェーン接続図
【符号の説明】
１１  マスター
１２  スレーブＡ群
１３  スレーブＢ群
２１、２２  スレーブＡ群アドレス
２３〜２９、２Ａ  スレーブＢ群アドレス
３１  ヘッダーフィールド
３２  データフィールド
３３  フッタフィールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004289754.tif 000006
【図５】
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【図６】
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