(57)【要約】【課題】  マスタ局と複数のスレーブ局が通信回線で接続されたネットワーク装置において、タイムスロットでの送受信データサイズを変更することにより、伝送効率を向上させる。【解決手段】  マスタ局が、指令データサイズ算出部３で指令データを算出し、指令データ設定部２で指令データに指令データサイズを設定し、スレーブ局が、応答データサイズ算出部１０でタイムスロット内で送受信可能なデータサイズと指令データサイズから応答データサイズを算出し、応答データ設定部１１で算出された応答データサイズに従って応答データを構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスタ局と複数のスレーブ局が、通信周期内の規定のタイムスロットで通信するネットワーク装置において、
マスタ局が、スレーブ局へ伝送する指令データの指令データサイズを算出する指令データサイズ算出部と、前記指令データに指令データサイズを設定する指令データ設定部とを備え、スレーブ局が、タイムスロット内で送受信可能なデータサイズを格納するデータベースと、前記指令データサイズと前記タイムスロット内で送受信可能なデータサイズとから応答データサイズを算出する応答データサイズ算出部と、前記応答データサイズに従って応答データを構成する応答データ設定部を備え、
通信周期毎に、マスタ局がスレーブ局に指令データサイズを送信し、スレーブ局が前記応答データサイズ算出部で計算した応答データサイズに従って応答データを構成することを特徴とするネットワーク装置。
【請求項２】
前記指令データサイズを設定する時は、通信初期化のタイミングで行うことを特徴とする請求項１記載のネットワーク装置。
【請求項３】
マスタ局と複数のスレーブ局が、通信周期内の規定のタイムスロットで送受信されるネットワーク装置において、
マスタ局が、指令データおよび応答データの項目を定義する送受信データ定義テーブルを格納するデータベースと、前記送受信データ定義テーブルに従って指令データを設定する指令データ設定部とを備え、
スレーブ局が、マスタ局から送信された前記送受信データ定義テーブルを格納するデータベースと、前記送受信データ定義テーブルに従って応答データを構成する応答データ設定部とを備え、
送受信データ定義テーブルに従って構成された指令データおよび応答データを送受信することを特徴とするネットワーク装置。
【請求項４】
マスタ局に接続された上位コントローラから、マスタ局の送受信データ定義テーブルを設定できるようにしたことを特徴とする請求項３記載のネットワーク装置。
【請求項５】
マスタ局と複数のスレーブ局が、通信周期内の規定のタイムスロットで送受信されるネットワーク装置において、
マスタ局が、指令データおよび応答データの項目を定義する送受信データ定義テーブルを格納するデータベースと、前記送受信データ定義テーブルから必要なデータを選択する選択データ設定部と、前記選択データ設定部で選択されたデータに対応した指令データ指定情報および応答データ指定情報を指令データに設定する指令データ設定部とを備え、
スレーブ局が、前記送受信データ定義テーブルを格納するデータベースと、前記指令データの応答データ指定情報から選択されたデータを判別する選択データ判別部と、前記選択データ判別部の判別結果と前記送受信データ定義テーブルとから応答データを構成する応答データ設定部とを備え
通信周期毎に、送受信データ定義テーブルの項目から選択したデータで構成される指令データおよび応答データを送受信することを特徴とするネットワーク装置。
【請求項６】
前記指令データ指定情報で指定した指令データ、および前記応答データ指定情報で指定した応答データの合計サイズが、タイムスロット内で送受信可能なデータサイズ内になるように、設定することを特徴とする請求項５記載のネットワーク装置。
【請求項７】
前記指令データ指定情報および前記応答データ指定情報を指令データに設定する時は、通信初期化のタイミングで行うことを特徴とする請求項５記載のネットワーク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタ局と複数のスレーブ局が通信回線で接続されたネットワーク装置に関し、特にマスタ局とスレーブ局とのデータ伝送効率を向上させるネットワーク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マスタ局と複数のスレーブ局が接続されたネットワーク装置では、通信周期を所定のタイムスロットに区切ったタイムスロット内で各スレーブ局と通信を行う方法が一般的である。特にリアルタイムネットワークの場合、各タイムスロットを各スレーブ局へそれぞれ固定的に割付けている。図１０は従来例の全体構成図であり、マスタ局は、メインＣＰＵ１，送受信バッファ４、データ送受信部５で構成され、スレーブ局は、データ受信部６、受信バッファ７、スレーブ機器９に接続されるスレーブ機器払い出し部８、送信バッファ１２、データ送信部１３で構成されており、各タイムスロットにて各スレーブ局と通信を行っている。図１１は従来例の通信データフォーマットであり、指令データおよび応答データは、マスタ局・スレーブ局でそれそれ構成される。図１２は従来例の送受信データのやり取りを表す図である。
ここでは、各タイムスロットにおいて、指令データと応答データが伝送されるが、指令データおよび応答データの伝送可能な最大サイズは固定となっている。
通常、コマンドの種類によって指令データや応答データのサイズが異なるが、このデータサイズがタイムスロット内で伝送できるデータサイズ内であれば、問題なく伝送でき、リアルタイム性も確保できる。
しかし、指令データサイズが大きく、タイムスロットの指令データサイズを越える場合、また、応答データサイズが大きく、タイムスロットの応答データサイズを越える場合、いずれも１回の通信では終わらない。この場合、通常は、残りのデータを次の通信周期で伝送している。また、別の処理方法として、その通信周期内の空きタイムスロットを使用して通信する方法も行われている。
図１２には、タイムスロット内での指令データの伝送可能サイズを５データ、応答データの伝送可能サイズを５データとした場合で、このようなデータを送受信する場合を検討する。（ａ）では、指令データが伝送可能サイズより１データ多いが、応答データは３データの余裕がある。（ｂ）では、指令データは３データの余裕があるが、応答データは伝送可能サイズより２データ多い。（ｃ）では、いずれも伝送可能サイズ内となっている。（ａ）および（ｂ）において、伝送可能サイズを越えた分のデータは、ここでは伝送できないので、通常は次の通信周期で送信される。
たとえば、スレーブ局に繋がった機器がサーボ制御装置の場合、マスタ局がスレーブ局のモニタを行う場合は応答データ量が多く、１回の応答データ送信では終わらない場合がある。この場合は、読み出しを数回に分けて行っている。また、スレーブ局に繋がった機器が上記以外の場合でも、コマンドの種類によっては指令データと応答データサイズが変動し、同様な処理を行っている場合がある。
【０００３】
特許文献１では、主制御部と部分制御部との間に制御信号線を追加し、主制御部がこの制御信号の状態を変化させ、主制御部から部分制御部へ送信するデータサイズを切り替えるようにしている。
また、特許文献２では、ＦＡコントローラとプログラマブルコントローラとのデータのやりとりを、プログラマブルコントローラの共有メモリを介して行っている。ここでは、送受信データサイズを一定にし、指令データと応答データのサイズをフレキシブルに設定できるようにしている。このため、共有メモリ内の共通管理エリアで送受信サイズ等を管理するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２８０１７号公報
【特許文献２】特許第２８４８７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来例では、タイムスロット内での指令データサイズと応答データサイズは固定となっているので、指令データや応答データの増減に柔軟に対応することができなかった。
【０００６】
また、通信周期内を有効に活用し、空きタイムスロットを使用して再度対象のスレーブ局と通信を行う方法は、指令データの増減、応答データの増減に対応するには、処理装置への負荷が大きすぎるという問題があった。また、空きタイムスロットが少ない場合には適用できなかった。
【０００７】
一方、特許文献１では、制御線を追加することで、主制御部から部分制御部への送信データサイズを切り替えできるが、伝送データの構成やサイズを事前に決めておく必要があり、伝送データサイズを自由に変更できないと言う問題があった。
【０００８】
特許文献２では、指令データと応答データのサイズを柔軟に変更できるが、この方法ではデータのやり取りの前後で共通管理エリアを参照する必要があるので、１回の送受信で最低２回のアクセスが必要である。よって、これをシリアル通信のマスター／スレーブシステムには適用が困難であった。
【０００９】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、マスタ局と複数のスレーブ局が通信回線で接続されたネットワーク装置において、通信周期内のタイムスロットでの送受信データのサイズを変更することにより伝送効率を向上させるネットワーク装置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】
【００１０】
上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したのである。
請求項１記載の発明では、
マスタ局と複数のスレーブ局が、通信周期内の規定のタイムスロットで通信するネットワーク装置において、マスタ局が、スレーブ局に伝送する指令データの指令データサイズを算出する指令データサイズ算出部と、前記指令データに指令データサイズを設定する指令データ設定部とを備え、スレーブ局が、タイムスロット内で送受信可能なデータサイズを格納するデータベースと、前記指令データサイズと前記タイムスロット内で送受信可能なデータサイズとから応答データサイズを算出する応答データサイズ算出部と、前記応答データサイズに従って応答データを構成する応答データ設定部を備え、通信周期毎に、マスタ局がスレーブ局に指令データサイズを送信し、スレーブ局が前記応答データサイズ算出部で計算した応答データサイズに従って応答データを構成するようにするものである。
【００１１】
請求項２の発明では、
請求項１において、指令データサイズを設定する時は、通信初期化のタイミングで行うにするものである。
【００１２】
請求項３の発明では、
マスタ局と複数のスレーブ局が、通信周期内の規定のタイムスロットで送受信されるネットワーク装置において、マスタ局が、指令データおよび応答データの項目を定義する送受信データ定義テーブルを格納するデータベースと、前記送受信データ定義テーブルに従って指令データを設定する指令データ設定部とを備え、スレーブ局が、マスタ局から送信された前記送受信データ定義テーブルを格納するデータベースと、前記送受信データ定義テーブルに従って応答データを構成する応答データ設定部とを備え、送受信データ定義テーブルに従って構成された指令データおよび応答データを送受信するものである。
【００１３】
請求項４記載の発明では、
請求項３において、マスタ局に接続された上位コントローラから、マスタ局の送受信データ定義テーブルを設定できるようにものである。
【００１４】
請求項５記載の発明では、
マスタ局と複数のスレーブ局が、通信周期内の規定のタイムスロットで送受信されるネットワーク装置において、マスタ局が、指令データおよび応答データの項目を定義する送受信データ定義テーブルを格納するデータベースと、前記送受信データ定義テーブルから必要なデータを選択する選択データ設定部と、前記選択データ設定部で選択されたデータに対応した指令データ指定情報および応答データ指定情報を指令データに設定する指令データ設定部とを備え、スレーブ局が、前記送受信データ定義テーブルを格納するデータベースと、前記指令データの応答データ指定情報から選択されたデータを判別する選択データ判別部と、前記選択データ判別部の判別結果と前記送受信データ定義テーブルとから応答データを構成する応答データ設定部とを備え、通信周期毎に、送受信データ定義テーブルの項目から選択したデータで構成される指令データおよび応答データを送受信するものである。
【００１５】
請求項６記載の発明では、
請求項５において、前記指令データ指定情報で指定した指令データ、および前記応答データ指定情報で指定した応答データの合計サイズが、タイムスロット内で送受信可能なデータサイズ内になるように、設定するようにするものである。
【００１６】
請求項７記載の発明では、
請求項５において、前記指令データ指定情報および前記応答データ指定情報を指令データに設定する時は、通信初期化のタイミングで行うようにするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、
指令データと応答データの合計サイズがタイムスロットで送受信可能なデータサイズとなる通信ができるので、送受信処理未完にならず、また、タイムスロット帯域利用率が向上する。たとえば、マスタ局がスレーブ局をモニタする場合に、スレーブ局から多くの情報を送信する必要がある場合では少ない回数でデータを取得できる。
【００１８】
請求項２発明によれば、
通信初期化のタイミングで、指令データと応答データのサイズを設定できるので、稼動中に伝送条件を変更する必要の少ない機器（たとえば、Ｉ／Ｏ機器）での処理の負荷が減少する。
【００１９】
請求項３の発明によれば、
指令データや応答データの項目を事前に必要な範囲で事前に設定しておけるので、必要なデータのみ通信することができ伝送効率が向上する。
【００２０】
請求項４の発明によれば、
上位コントローラからの指令で、指令データおよび応答データの項目を指定できるので、上位コントローラを中心とした全体システムの最適化が図れる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、
請求項５において、設定された指令データや応答データの中から、その都度必要なデータを選択して送受信できるので、さらにデータ伝送効率が向上する。
【００２２】
請求項６の発明によれば、
指令データと応答データの合計サイズをタイムスロット内で伝送可能サイズになり送受信が1回の通信周期で終了するので、システムのリアルタイム性を保つことができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、
通信初期化のタイミングで、指令データ指定情報と応答データ指定情報を設定できるので、これを稼動中にデータ伝送条件を変える必要のないスレーブ局へ適用すると、稼動時の処理が減少し、システムの効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面に沿って説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は第１の実施例における全体構成図、図２はタイムスロット時間と伝送可能なデータサイズの関係を示すテーブル、図３は第１の実施例における通信データフォーマット、図４は第１の実施例における送受信データのやり取りを表す図、である。
図１において、マスタ局は、メインＣＰＵ１，指令データ設定部２、指令データサイズ算出部３、送受信バッファ４、データ送受信部５で構成され、スレーブ局は、データ受信部６、受信バッファ７、スレーブ機器９が接続されるスレーブ機器払い出し部８、応答データサイズ算出部１０、応答データ設定部１１、送信バッファ１２、データ送信部１３、タイムスロット時間と伝送可能なデータサイズの関係を示すテーブルを格納したデータベース１４、で構成されている。
従来例との相違点は、マスタ局に、指令データ設定部２、指令データサイズ算出部３を備え、スレーブ局に、応答データサイズ算出部１０、応答データ設定部１１を備えた点でである。
【００２６】
以下、図に基づいて動作を説明する。
まず、システムの初期設定時に、マスタ局は、図２に示すタイムスロット時間と伝送可能なデータサイズの関係を算出しスレーブ局に送信する。スレーブ局では、このデータがデータベース１４に格納される。なお、このタイムスロット時間と伝送可能なデータサイズの関係は、設定した通信周期により一義的に決定される。
次に、マスタ局では、指令データサイズ算出部３により、自身の指令データのサイズが算出される。指令データ設定部２により、この指令データのサイズ情報が指令データに設定され、送受信バッファ４に格納される。ここで、データ送受信部５により、送信バッファ４に格納されたデータがスレーブ局に転送される。この時の指令データの通信データフォーマットは、図３に示すように、指令データサイズ情報が追加されている点が従来との相違点である。
【００２７】
スレーブ局では、マスタ局からの指令データをデータ受信部６で受信し、受信バッファ７に格納する。ここで、応答サイズ算出部１０では、データベース１４に格納されているタイムスロットで伝送可能なデータサイズと、指令データ内の指令データサイズ情報より、応答データサイズが算出される。この応答データサイズに従い、応答データ設定部１１は、応答データを構成し、送信バッファ１２に格納する。データ送信部１３は、送信バッファ１２の応答データを読み出してマスタ局に送信する。
【００２８】
この場合の送受信のタイミングは図４に示すようになるが、各スレーブ局に対応したタイムスロットにおいて、送受信データの合計サイズが一定となっている。
なお、上記では、通信周期毎に指令データサイズを送り、これに基づき応答データサイズを算出するようにしているが、システム起動後の通信初期化のタイミングで、各スレーブ局の指令データサイズを設定するようにしても良い。この場合、以降は、指令データと応答データのサイズは固定となる。これは、高速な処理を必要としない機器で、稼動後に通信条件が必要でない場合に有効である。
【実施例２】
【００２９】
図５は第２の実施例における全体構成図、図６は第２の実施例における通信データフォーマット、図７は第２の実施例における送受信データ定義テーブル、図８は第２の実施例における指令データ指定情報、応答データ指定情報の構成、図９は第２の実施例における送受信データのやり取りを表す図である。
【００３０】
以下図に基づいて説明する。
図５において、第１の実施例の図１と異なるところは、マスタ局において、選択データ設定部１５および送受信データ定義テーブルを格納したデータベース１８を備え、スレーブ局において、選択データ判定部１６および送受信データ定義テーブルを格納したデータベース１７を備えた点である。
図６においては、第１の実施例の図３と異なるところは、指令データ中に指令データ指定情報、および応答データ指定情報を備えている点である。
図７に示す送受信データ定義テーブルでは、データ格納先のメモリアドレス情報も一緒に持たせる構成にしている。これにより、このデータ格納先アドレスのデータを直接読み出せば良いので、指令データや応答データ作成時の処理を軽減することが出来る。
図６の通信データフォーマットにおける指令データ指定情報および応答データ指定情報と送受信データ定義テーブルとの関係を図８に示しており、各データと１対１でフラグが対応している。
【００３１】
以下に、第１の実施例と異なる部分を中心に動作を説明する。
通信初期化時に、マスタ局は、各スレーブ局毎に指令データおよび応答データの項目を決定し、図７のような送受信データ定義テーブルを作成する。その後、このテーブルを各スレーブ局に送信し、各スレーブ局では、これをデータベース１７に格納する。スレーブ局にこのテーブルを備えることで、都度マスタ局から送信する必要がなく、また、応答データ作成時の処理時間をも短縮できる。
次に、通信周期毎に、マスタ局は、選択データ設定部１５で、指令データ内の指令データ指定情報および応答データ指定情報のフラグを設定する。また、先に定義した送受信データ定義テーブルを参照し選択データ設定部１５で指定した項目を読み込み、指令データを作成し、この指令データが各スレーブ局に送信される。
【００３２】
スレーブ局は、選択データ判別部１６で応答データ指定情報を検出する。ここで、データベース１７に格納されている送受信データ定義テーブルを参照して、応答データ指定情報で選択されているデータを抽出する。この様子は、図７および図８で示している。
これに基づき、応答データ設定部１１により、応答データが構成され、マスタ局に送信される。この時の応答データの通信データフォーマットは図６のようになり、選択された情報で構成されている。
図９では、指令データ指定および応答データ指定に従った送受信データがやりとりされている様子を示している。
この方法によれば、通信の都度、使用されるデータを選択できるので、送受信の効率を向上させることができる。
【００３３】
なお、送受信データ定義テーブルの項目すべてを伝送する場合もあると考えられるが、
この場合は、選択データ設定手段１５と選択データ判別部１６は不要になり、簡素化できる。
また、指令データ指定、応答データ指定にて、指令データと応答データの合計サイズがタイムスロット内での伝送可能データサイズ以内にすることにより、送受信が１回で完了するので、システムのリアルタイム性を向上できる。
通信初期化時に、選択データ設定部を動作させて、使用するデータを決める方法もあるが、これは稼動後に通信条件の変更を必要としない機器の場合に有効である。
上記の送受信データ定義テーブルを、マスタ局に繋がった上位コントローラから設定できるようにすることもできる。これにより、上位コントローラを中心としたシステムの最適化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施例における全体構成図
【図２】タイムスロット時間と伝送可能なデータサイズの関係を示すテーブル
【図３】第１の実施例における通信データフォーマット
【図４】第１の実施例における送受信データのやり取りを表す図
【図５】第２の実施例における全体構成図
【図６】第２の実施例における通信データフォーマット
【図７】第２の実施例における送受信データ定義テーブル
【図８】第２の実施例における指令データ指定情報、応答データ指定情報の構成
【図９】第２の実施例における送受信データのやり取りを表す図
【図１０】従来例の全体構成図
【図１１】従来例の通信データフォーマット
【図１２】従来例の送受信データのやり取りを表す図
【符号の説明】
【００３５】
１  マスタ局のメインCPU
２  指令データ設定部
３  指令データサイズ算出部
４  送受信バッファ
５  データ送受信部
６  データ受信部
７  受信バッファ
８  スレーブ機器払い出し部
９  スレーブ機器
１０  応答データサイズ算出部
１１  応答データ設定部
１２  送信バッファ
１３  データ送信部
１４  タイムスロット時間と送受信可能なデータサイズの関係を示すテーブルを格納したデータベース
１５  選択データ設定部
１６  選択データ判別部
１７  送受信データ定義テーブルを格納したデータベース（スレーブ局）
１８  送受信データ定義テーブルを格納したデータベース（マスタ局）
【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】
2007028265.tif 000010
【図９】
2007028265.tif 000011
【図１０】
2007028265.tif 000012
【図１１】
2007028265.tif 000013
【図１２】
2007028265.tif 000014