(57)【要約】【課題】複数の伝送局間あるいは伝送局の内部要因において伝送時間の揺らぎや遅延時間の変動が発生しても、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送を維持する。【解決手段】実施形態の伝送局の送信プロセス機能部は、同一の伝送ネットワークに接続された他の伝送局に対し、自己を含む複数の伝送局のうちいずれか一つの伝送局が送出した同期フレームに基づいて、送信権を有している場合にデータ伝送を行う。また、受信プロセス機能部は、自己に送信権を委譲する他の伝送局から送信権が未だ委譲されず、かつ、自己に送信権を委譲する他の伝送局へ前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間が所定時間を超えた場合に、送信権の委譲がなされたと見做す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の伝送ネットワークに接続された他の伝送局に対し、自己を含む複数の伝送局のうちいずれか一つの伝送局が送出した同期フレームに基づいて、送信権を有している場合にデータ伝送を行う送信プロセス機能部と、
自己に前記送信権を委譲する他の伝送局から前記送信権が未だ委譲されず、かつ、自己に前記送信権を委譲する他の伝送局へ前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間が所定時間を超えた場合に、前記送信権の委譲がなされたと見做す受信プロセス機能部と、
を備えた伝送局。
【請求項２】
前記受信プロセス機能部は、前記送信権を委譲する他の伝送局へ前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間をカウントする遅延タイマを備えた、
請求項１記載の伝送局。
【請求項３】
前記受信プロセス機能部は、前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間が前記所定時間より長い第二所定時間を経過した場合に、前記送信権の委譲がなされたと見做す受信間隔監視部を備えた、
請求項２記載の伝送局。
【請求項４】
前記所定時間は、前記同期フレームの送出周期を総伝送局数で除した値に基づいて設定する、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の伝送局。
【請求項５】
前記所定時間は、前記同期フレームの送出周期を、前記送出周期内における総通信フレーム数で除した値に基づいて設定する、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の伝送局。
【請求項６】
前記所定時間は、前記遅延タイマがカウントした経過時間の尤度に基づいて設定する、
請求項２記載の伝送局。
【請求項７】
前記送信権の委譲は、所定の通信フレームの受信により行う、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の伝送局。
【請求項８】
前記所定の通信フレームは、前記データ伝送が完了したことを通知する通信フレームである、
請求項７記載の伝送局。
【請求項９】
前記データ伝送により取得した他の伝送局の伝送局ライブ情報及びスキャンデータを記憶する共有メモリ部を備えた、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の伝送局。
【請求項１０】
前記送信プロセス機能部は、前記伝送ネットワークに参入するに際し、前記同期フレームの送出周期内であって、全ての他の伝送局によるデータ伝送が終了した後に参入要求フレームを送出する、
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の伝送局。
【請求項１１】
前記受信プロセス機能部は、前記伝送ネットワークに既に参入していた伝送局について、当該伝送局が前記送信権を委譲する他の伝送局へ前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間が所定時間を超えた回数が、所定回数以上連続した場合に、離脱したものとして処理を行う、
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の伝送局。
【請求項１２】
管理装置と、
前記管理装置と伝送ネットワークを介して接続され、前記伝送ネットワークを介して、所定周期で同期フレームを送出する同期伝送局として機能するとともに、送信権を有している場合にデータ伝送を行う一つの伝送局と、
前記同期フレームに基づいて、送信権を有している場合にデータ伝送を行う一つ又は複数の伝送局と、を備え、
前記同期伝送局を含む全ての前記伝送局は、前記伝送ネットワークに接続された他の伝送局に対し、前記同期フレームに基づいて、送信権を有している場合にデータ伝送を行う送信プロセス機能部と、
自己に前記送信権を委譲する他の伝送局から前記送信権が未だ委譲されず、かつ、自己に前記送信権を委譲する他の伝送局へ前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間が所定時間を超えた場合に、前記送信権の委譲がなされたと見做す受信プロセス機能部と、
を備えたデータ伝送システム。
【請求項１３】
伝送局で実行される制御方法であって、
同一の伝送ネットワークに接続された他の伝送局に対し、自己を含む複数の伝送局のうちいずれか一つの伝送局が送出した同期フレームに基づいて、送信権を有している場合にデータ伝送を行う過程と、
自己に前記送信権を委譲する他の伝送局から前記送信権が未だ委譲されず、かつ、自己に前記送信権を委譲する他の伝送局へ前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間が所定時間を超えた場合に、前記送信権の委譲がなされたと見做す過程と、
を備えた制御方法。
【請求項１４】
伝送ネットワークに接続された伝送局をコンピュータにより制御するためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
同一の伝送ネットワークに接続された他の伝送局に対し、自己を含む複数の伝送局のうちいずれか一つの伝送局が送出した同期フレームに基づいて、送信権を有している場合にデータ伝送を行う送信プロセス機能部と、
自己に前記送信権を委譲する他の伝送局から前記送信権が未だ委譲されず、かつ、自己に前記送信権を委譲する他の伝送局へ前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間が所定時間を超えた場合に、前記送信権の委譲がなされたと見做す受信プロセス機能部と、
して機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、伝送局、データ伝送システム、伝送局の制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントなどの制御システムにおいて、分散配置された複数の伝送局に、それぞれイーサネット（登録商標）規格に従いイーサネットフレームの送出、受信、通信処理が可能な複数の伝送機器を備え、該各伝送機器相互間が、伝送路により接続され、予め定められた時間以内に通信フレーム（伝送フレーム）の送出が可能となるリアルタイム性が要求されるデータ伝送システムが提案されている。
【０００３】
ところで、イーサネットにおいては、伝送制御方法としてＣＳＭＡ／ＣＤ(Carrier  Sense  Multiple  Access/Collision  Detection)方式を用いていることから、その基本原理により、如何に伝送速度が高速化しても、通信フレームを確実に伝送路上に送出するまでに待たねばならない時間を確定的に予測することができない。
【０００４】
また、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式では、各伝送局が共通伝送路上のキャリアを監視し、一定時間の空きがあれば通信フレームの送出を開始するので、各伝送局による伝送路の使用率が高くなると、必然的に衝突が頻繁に発生し、いつまでも通信フレームの送出ができない状態が発生する虞があった。
したがって、イーサネットを用いたデータ伝送システムは、物の動きやプロセスを制御するような、いわゆるリアルタイム性を要求される制御用途には、適用が制限されていた。
【０００５】
そこで、一定時間以内に確実に情報交換が可能となるリアルタイム性を実現するために、ＩＥＥＥ８０２．４規格に代表されるトークンパッシング方式における明示的なトークンフレームのやり取りを省いて非明示的な方法で、トークンパッシング方式を実現する、インプリシット（暗黙論理）・トークンパス方式を、本発明者は提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平４−３９８１９号公報
【特許文献２】特許第３３５１７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のインプリシット・トークンパス方式のデータ伝送システムは、イーサネットが規定するフレームフォーマットに、伝送制御用の特別な信号パターンを付加しているため、動作原理上、伝送システム内にリピータやハブ装置、スイッチングハブ装置などの従来のイーサネット機器やイーサネット伝送局を混在させることはできず、専用の独立したデータ伝送システムとならざるを得なかった。
【０００８】
このため、特許文献２記載の技術は、伝送局のうちの一部を、インプリシット・トークンパスの開始タイミングを周期的に発信する同期伝送局として特定し、インプリシット・トークンパス方式を実現可能にし、リピータやハブ装置、スイッチングハブ装置などのイーサネット機器やイーサネット伝送局に混在させることを可能としている。
【０００９】
しかしながら、これらの方式において、複数の伝送局間あるいは伝送局の内部要因において伝送時間の揺らぎや遅延時間の変動が発生すると、伝送シーケンスに不整合が発生し、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送を維持できなくなってしまう虞があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、複数の伝送局間あるいは伝送局の内部要因において伝送時間の揺らぎや遅延時間の変動が発生しても、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送を維持することができる伝送局、データ伝送システム、伝送局の制御方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本実施形態の伝送局の送信プロセス機能部は、同一の伝送ネットワークに接続された他の伝送局に対し、自己を含む複数の伝送局のうちいずれか一つの伝送局が送出した同期フレームに基づいて、送信権を有している場合にデータ伝送を行う。
また、受信プロセス機能部は、自己に送信権を委譲する他の伝送局から送信権が未だ委譲されず、かつ、自己に送信権を委譲する他の伝送局へ前回の送信権の委譲がなされてからの経過時間が所定時間を超えた場合に、送信権の委譲がなされたと見做す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態のデータ伝送システムを含むネットワークシステムの概要構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態の伝送局の概要機能構成図である。
【図３】図３は、フレームのデータ構成の説明図である。
【図４】図４は、伝送局ライブ情報記憶部の概要構成説明図である。
【図５】図５は、スキャンメモリブロック部の説明図である。
【図６】図６は、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送イメージの説明図である。
【図７】図７は、第１実施形態のデータ伝送処理のタイミングチャートである。
【図８】図８は、第２実施形態の伝送局の概要機能構成図である。
【図９】図９は、第２実施形態のデータ伝送処理のタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、第２実施形態の変形例の説明図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態の伝送局の概要機能構成図である。
【図１２】図１２は、検知カウンタ部の記憶情報の説明図である。
【図１３】図１３は、第４実施形態の伝送局の概要機能構成図である。
【図１４】図１４は、参入要求フレームのデータ構成の説明図である。
【図１５】図１５は、第４実施形態の検知カウンタ部の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に図面を参照して、好適な実施形態について説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態のデータ伝送システムを含むネットワークシステムの概要構成図である。
【００１４】
ネットワークシステム１０は、大別すると、図１に示すように、実施形態のデータ伝送システム１１と、データ伝送システム１１と上位ネットワーク１２を介して接続されたＢＥＭＳ（Building  Energy  Management  System）１３と、同じく上位ネットワーク１２を介して接続されたＦＥＭＳ（Factory  Energy  Management  System）１４と、を備えている。
【００１５】
データ伝送システム１１は、大別すると、データ伝送システム１１全体を制御する管理システム２１と、管理システム２１に有線ネットワークＷＮを介して接続された伝送局２２−１と、伝送局２２−１に対して、スター型の有線ネットワーク（有線伝送路）ＡＮが構築された伝送局２２−２〜２２ｎと、を備えている。
【００１６】
上記構成において、伝送局２２−１は、モータ２４を制御・監視対象としている。伝送局２２−２は、バルブ２５を制御・監視対象としている。伝送局２２−３は、バルブ２５を制御・監視対象としている。伝送局２２−４は、ランプ２６を制御・監視対象としている。伝送局２２−５は、スイッチ２７を制御・監視対象としている。伝送局２２−６は、モータ２４を制御・監視対象としている。伝送局２２−７は、モータ２４を制御・監視対象としている。伝送局２２−８は、モータ２４を制御・監視対象としている。伝送局２２−ｎは、スイッチ２７を制御・監視対象としている。
【００１７】
ここで、各伝送局２２−１〜２２−ｎの機能構成について説明する。
図２は、第１実施形態の伝送局の概要機能構成図である。
伝送局２２−１〜２２−ｎは、同様の構成であるので、以下の説明においては、伝送局２２−１を例として説明する。
【００１８】
伝送局２２−１は、大別すると、データ送信処理を行う送信プロセス機能部３１と、データ受信処理を行う受信プロセス機能部３２と、共有データの記憶処理を行う共有メモリ機能部３３と、共有データに基づいて制御・監視対象との情報のやり取りを行う上位処理機能部３４と、を備えている。
【００１９】
送信プロセス機能部３１は、データの送信を所定の伝送周期で行うための周期信号を出力する周回タイマ部４１と、周期信号に基づくタイミングでデータを送信するためのパケットの生成等の送信制御を行う送信制御部４２と、送信制御部４２により生成されたパケットに対応するフレーム（ＩＰ／イーサネットフレーム）として通信ネットワークを介して送信するフレーム送信処理部４３と、を備えている。
【００２０】
受信プロセス機能部３２は、通信ネットワークを介してフレーム（同期フレーム、スキャンフレームあるいはＣＭＰフレーム）を受信するフレーム受信処理部４４と、フレーム受信処理部４４が受信した同期フレームの受信タイミングから所定のフレームの受信の遅延時間を計測する遅延タイマ部４５と、フレーム受信処理部４４が受信したフレームのうちＣＭＰフレームの処理を行うＣＭＰ処理部４６と、フレーム受信処理部４４が受信したフレームのうち同期フレームの処理を行う同期データ処理部４７と、フレーム受信処理部４４が受信したフレームのうちスキャンフレームの処理を行うスキャンデータ処理部４８と、同期データ処理部４７の処理した同期フレームに基づいて伝送局の最新の状態を表す伝送局ライブ情報の更新を行う伝送局更新処理部４９と、を備えている。
【００２１】
共有メモリ機能部３３は、伝送局ライブ情報を記憶する伝送局ライブ情報記憶部５０と、スキャンデータ処理部４８により処理されたスキャンフレームに含まれるスキャン情報を記憶するスキャンメモリブロック部５１と、を備えている。
【００２２】
ここで、同期フレーム、スキャンフレーム及びＣＭＰフレームのデータ構成について説明する。
図３は、フレームのデータ構成の説明図である。
図３（ａ）は、同期フレームＳＹＮのデータ構成である。
同期フレームＳＹＮは、イーサネットフレームとして構成されており、当該フレームの送信先のアドレス（ＭＡＣアドレス）を表す送信先アドレスデータＤＡと、当該フレームの送信元のアドレス（ＭＡＣアドレス）を表す送信元アドレスデータＳＡと、当該フレームのタイプ（＝同期フレーム）を表すタイプデータＴＹＰＥと、ＩＰパケットを構成するＩＰヘッダ、ＴＣＰパケットあるいはＵＤＰパケットを構成するＴＣＰヘッダあるいはＵＤＰヘッダを含むＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、詳細構成については後述する伝送局ライブ情報を格納した伝送局ライブ情報データと、フレームチェックシーケンス（Frame  Check  Sequence）と、を備えている。
【００２３】
図３（ｂ）は、スキャンフレームＳＣＮのデータ構成である。
スキャンフレームＳＣＮも、イーサネットフレームとして構成されており、当該フレームの送信先のアドレス（ＭＡＣアドレス）を表す送信先アドレスデータＤＡと、当該フレームの送信元のアドレス（ＭＡＣアドレス）を表す送信元アドレスデータＳＡと、当該フレームのタイプ（＝同期フレーム）を表すタイプデータＴＹＰＥと、ＩＰパケットを構成するＩＰヘッダ、ＴＣＰパケットあるいはＵＤＰパケットを構成するＴＣＰヘッダあるいはＵＤＰヘッダを含むＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、スキャン情報を格納したスキャン情報データと、フレームチェックシーケンス（Frame  Check  Sequence）と、を備えている。
【００２４】
図３（ｃ）は、ＣＭＰフレームＣＭＰのデータ構成である。
ＣＭＰフレームＣＭＰも、イーサネットフレームとして構成されており、当該フレームの送信先のアドレス（ＭＡＣアドレス）を表す送信先アドレスデータＤＡと、当該フレームの送信元のアドレス（ＭＡＣアドレス）を表す送信元アドレスデータＳＡと、当該フレームのタイプ（＝同期フレーム）を表すタイプデータＴＹＰＥと、ＩＰパケットを構成するＩＰヘッダ、ＴＣＰパケットあるいはＵＤＰパケットを構成するＴＣＰヘッダあるいはＵＤＰヘッダを含むＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、伝送周期内に送信権を持つ伝送局がスキャンフレームの送信完了を示すＣＭＰ情報を格納したＣＭＰ情報データと、フレームチェックシーケンス（Frame  Check  Sequence）と、を備えている。
【００２５】
次に伝送局ライブ情報について説明する。
図４は、伝送局ライブ情報記憶部の概要構成説明図である。
伝送局ライブ情報は、各伝送局においてネットワークに参加している他の伝送局を識別するための情報である。
そして、伝送局２２-１〜伝送局２２−ｎに対応する伝送局ライブ情報ＤＬ１〜ＤＬｎは、ネットワークに参加している伝送局を特定するための情報が所定ビット数のビット列で表現されている。
また、伝送局ライブ情報記憶部５０には、伝送局の最大構成数に相当する伝送局ライブ情報ＤＬ１〜ＤＬｎが記憶されている。これにより、各伝送局２２−１〜２２−ｎにおいてデータ伝送システム１１に参加している他の伝送局を識別することが可能となる。
【００２６】
図５は、スキャンメモリブロック部の説明図である。
スキャンメモリブロック部５１は、伝送局毎にブロック化されており、複数のスキャンフレームＳＣＮに対応する複数のスキャン情報（の履歴）を記憶している。
【００２７】
次に第１実施形態の動作を説明する。
図６は、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送イメージの説明図である。
まず、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送の基本的な原理について説明する。
【００２８】
ここで、各伝送局２２−１〜２２−ｎは、全伝送局数（ｎ）及び自己が何番目にデータ伝送を行うか（すなわち、どの伝送局の次にデータ伝送を行うか）を予め把握しているものとする。
【００２９】
第１番目にデータ伝送を行う伝送局は、同期伝送局として機能する。同期伝送局は、同期フレームＳＹＮを送出するとともに、同期フレームＳＹＮに同期させて実データに対応するスキャンフレームを送出する。
【００３０】
そして同期伝送局は、スキャンフレームＳＣＮの送出が完了すると、その旨を通知するためのＣＭＰフレームＣＭＰをスキャンフレームＳＣＮの送出タイミングに同期させて送出する。
【００３１】
このとき、第ｍ番目（ｍ＝２〜ｎ）にデータ伝送を行う伝送局２２−ｍは、同期フレームＳＹＮを受信すると、当該伝送局２２−ｍが第２番目にデータ伝送を行う伝送局２２−２の場合には、第１番目にデータ伝送を行う同期伝送局２２−１からの同期フレームの受信タイミングから所定時間内は同期伝送局からのＣＭＰフレームＣＭＰの受信を待つ。また、一般的には、当該伝送局２２−ｍは、第（ｍ−２）番目の伝送局２２−（ｍ−２）からのＣＭＰフレームＣＭＰの受信タイミングから所定時間内は、第（ｍ−１）番目の伝送局２２−（ｍ−１）からのＣＭＰフレームＣＭＰの受信を待つようにされている。
【００３２】
そして、第ｍ番目の伝送局２２−ｍは、所定時間内に第（ｍ−１）番目の伝送局２２−（ｍ−１）からＣＭＰフレームＣＭＰを受信すると、当該ＣＭＰフレームＣＭＰに同期しスキャンフレームＳＣＮ及びＣＭＰフレームＣＭＰを送出する。
【００３３】
この結果、同期フレームＳＹＮの周期内に全ての伝送局２２−１〜２２−ｎのデータ伝送が完了する。
【００３４】
次に、より具体的な動作を説明する。
以下の説明においては、同期伝送局である伝送局２２−１が同期フレームを送出した後は、伝送局２２−１→伝送局２２−２→伝送局２２−３→…→伝送局２２−ｎの順番でスキャンフレームＳＣＮ１〜ＳＣＮｎ及びＣＭＰフレームＣＭＰ−１〜ＣＭＰ−ｎを送出する設定がなされているものとして説明する。なお、同期伝送局である伝送局２２−１が故障した場合等には、残った伝送局２２−２〜２２−ｎのうち予め定めた手順によりいずれか一つの伝送局２２−ｘ（ｘ＝２〜ｎ）が新たな同期伝送局として機能するようにされている。
【００３５】
まず、同期伝送局である伝送局２２−１は、同期フレームＳＹＮを所定周期毎にネットワークに送出する。
さらに伝送局２２−１は、同期フレームＳＹＮの送出タイミングに同期して、スキャンフレームＳＣＮ１を送出する。
【００３６】
そして伝送局２２-１は、スキャンフレームＳＣＮ１の送出が完了すると、スキャンフレームＳＣＮ１の送出タイミングに同期させてスキャンフレームＳＣＮ１の送信完了を示すＣＭＰ情報を格納したＣＭＰフレームＣＭＰ１を送出する。
【００３７】
これらにより、伝送局２２−２〜伝送局２２−ｎは、それぞれ同期フレームＳＹＮ、スキャンフレームＳＣＮ１及びＣＭＰフレームＣＭＰ１を受信する。
この結果、伝送局２２−１の送出したＣＭＰフレームＣＭＰ１を受信した伝送局２２−２は、ＣＭＰフレームＣＭＰ１の受信タイミングに同期してスキャンフレームＳＣＮ２を送出する。
【００３８】
そして伝送局２２-２は、スキャンフレームＳＣＮ２の送出が完了すると、スキャンフレームＳＣＮ２の送出タイミングに同期させてスキャンフレームＳＣＮ２の送信完了を示すＣＭＰ情報を格納したＣＭＰフレームＣＭＰ２を送出する。
これらにより、伝送局２２−１、伝送局２２−３〜伝送局２２−ｎは、それぞれスキャンフレームＳＣＮ２及びＣＭＰフレームＣＭＰ２を受信する。
【００３９】
この結果、伝送局２２−２の送出したＣＭＰフレームＣＭＰ２を受信した伝送局２２−２は、ＣＭＰフレームＣＭＰ２の受信タイミングに同期してスキャンフレームＳＣＮ２を送出する。
そして伝送局２２-２は、スキャンフレームＳＣＮ２の送出が完了すると、スキャンフレームＳＣＮ２の送出タイミングに同期させてスキャンフレームＳＣＮ２の送信完了を示すＣＭＰ情報を格納したＣＭＰフレームＣＭＰ２を送出する。
【００４０】
以下、同様にして、第ｙ番目（ｙ＝３〜ｎ）の伝送局２２−ｙは、伝送局２２−（ｙ−１）の送出したＣＭＰフレームＣＭＰ（ｙ−１）を受信し、ＣＭＰフレームＣＭＰ（ｙ−１）の受信タイミングに同期してスキャンフレームＳＣＮｙを送出する。
【００４１】
そして伝送局２２-ｙは、スキャンフレームＳＣＮｙの送出が完了すると、スキャンフレームＳＣＮ２の送出タイミングに同期させてスキャンフレームＳＣＮｙの送信完了を示すＣＭＰ情報を格納したＣＭＰフレームＣＭＰｙを送出する。
【００４２】
したがって、全ての伝送局２２−１〜２２−ｎのそれぞれは、他の全ての伝送局からスキャンフレームＳＣＮ１〜ＳＣＮｎを受信することとなり、同期フレームによる伝送周期内に各伝送局の情報共有が可能となる。
【００４３】
ところで、上述したように、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送システムでは、ＣＭＰフレームＣＭＰ-１〜ＣＭＰ−ｎにより送信権（トークン）の委譲を行っているため、何らかの対策を行わなければ、通信フレーム（特にＣＭＰフレーム）の喪失や破損が発生すると、送信権の委譲がなされないため以降の各伝送局の伝送シーケンスが停止する。
【００４４】
そこで、伝送シーケンスの停止を回避するため、データ伝送の遅延を検出するための遅延タイマを設け、通信フレームの喪失・破損などによるデータ伝送の遅延を検出すると、自発的に次の伝送を開始するようにしていた。
【００４５】
ここで、自発的な伝送開始の処理について説明する。
図７は、第１実施形態のデータ伝送処理のタイミングチャートである。
図７においては、理解の容易のため、３つの伝送局２２−１〜２２−３がある場合を例とし、伝送局２２-２の送出するＣＭＰフレームＣＭＰ２が喪失あるいは破損した場合に、伝送局２２−３が自発的に伝送を開始する場合について説明する。
【００４６】
まず、同期伝送局である伝送局２２−１の周回タイマ部４１は、データの送信を所定の伝送周期で行うための周期信号を送信制御部４２に出力する（ステップＳ１１）。
送信制御部４２は、周期信号に基づくタイミングでデータを送信するためのパケットの生成等の送信制御を行い、フレーム送信処理部は、送信制御部４２により生成されたパケットに対応する同期フレームＳＹＮを通信ネットワークを介して送信し（ステップＳ１２）、同期フレームＳＹＮに同期して、スキャンフレームＳＣＮ１を通信ネットワークを介して送信し（ステップＳ１３）、スキャンフレームＳＣＮ１の送信が完了するとＣＭＰフレームＣＭＰ１を通信ネットワークを介して送信する（ステップＳ１４）。
【００４７】
ＣＭＰフレームＣＭＰ１を送信した伝送局２２-１並びにＣＭＰフレームＣＭＰ１を受信した伝送局２２-２及び伝送局２２−３は、それぞれ遅延タイマを起動する（ステップＳ１５、ステップＳ１６、ステップＳ１７）。
【００４８】
さらにＣＭＰフレームＣＭＰ１を受信した伝送局２２-２は、スキャンフレームＳＣＮ２を通信ネットワークを介して送信し（ステップＳ１８）、スキャンフレームＳＣＮ２の送信が完了するとＣＭＰフレームＣＭＰ２を通信ネットワークを介して送信する（ステップＳ１９）。
【００４９】
これにより、伝送局２２−１は、ＣＭＰフレームＣＭＰ２を受信して、遅延タイマを起動する（ステップＳ２０）。また、伝送局２２−２は、ＣＭＰフレームＣＭＰ２を送出したので、遅延タイマを起動する（ステップＳ２１）。
【００５０】
これらに対し、伝送局２２−２から伝送局２２−３に向かう伝送路においてＣＭＰフレームＣＭＰ２が喪失あるいは破損して伝送局２２−３において受信できなかったとすると、ステップＳ１７で伝送局２２−３が起動した遅延タイマがタイムアップし遅延検出がなされる（ステップＳ２２）。
【００５１】
これにより伝送局２２−３における受信プロセス機能部のＣＭＰ処理部は、ＣＭＰフレームＣＭＰ２を受信できなかった旨を伝送局２２−３における送信プロセス機能部の送信制御部４２に通知する（ステップＳ２３）。
【００５２】
この結果、伝送局２２−３の送信制御部４２は、伝送局２２-２から当該伝送局２２−３に対し、送信権の委譲があったものと見なして、自発的にスキャンフレームＳＣＮ３を通信ネットワークを介して送信し（ステップＳ２４）、スキャンフレームＳＣＮ３の送信が完了するとＣＭＰフレームＣＭＰ３を通信ネットワークを介して送信する（ステップＳ２５）。
【００５３】
したがって、ＣＭＰフレームＣＭＰ２の喪失あるいは破損の影響は、限定的なものとなり、その後のデータ伝送に影響を与えない。
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送システムにおいて、通信フレームを用いて送信権（トークン）の委譲を行うに際して、送信権の委譲を行うのに用いる通信フレームの喪失や破損が発生した場合でも、確実に送信権の委譲がなされ、伝送シーケンスを継続することが可能となる。
【００５４】
［２］第２実施形態
上記第１実施形態に用いる遅延タイマとしては、ｎs〜μsオーダで応答性能が保証された高精度なものが必要であり、製造コストの上昇も招くこととなっていた。
そこで、本第２実施形態は、遅延タイマとして、ｎs〜μsオーダで応答性能が保証された高精度なものを用いることなく、同様の機能を実現するものである。
【００５５】
図８は、第２実施形態の伝送局の概要機能構成図である。
図８において、図２の第１実施形態の伝送局と異なる点は、通信フレームの受信間隔を監視するための受信間隔監視部を設けた点である。
【００５６】
第２実施形態の遅延タイマとしては、例えばＬｉｎｕｘ（登録商標）などのＯＳ（でサポートされるｎａｎｏｓｌｅｅｐ関数やタイマイベントハンドラを利用することが可能である。
このような構成の遅延タイマは、タイマ精度が悪く指定した遅延検出時間以上の時間を要することが想定される。数十μｓ〜数百μｓのタイマ設定値に対し、時には数ｍｓ〜数十ｍｓ精度の遅延時間検出性能しか担保できない場合がある。
【００５７】
そこで、第２実施形態においては、図８に示すように通信フレームの受信間隔を監視する受信間隔監視部６１を設け、受信間隔が所定の時間間隔以上であれば、遅延タイマ部４５の要因による遅延時間と判断し、伝送シーケンスを一旦中断し、次の同期フレームを待って伝送をやり直すようにし、受信間隔が所定の時間間隔未満であれば、そのまま伝送シーケンスを継続する構成を採っている。
【００５８】
ここで、第２実施形態の動作を説明する。
図９は、第２実施形態のデータ伝送処理のタイミングチャートである。
図９においても、図７の場合と同様に理解の容易のため、３つの伝送局２２−１〜２２−３がある場合を例とし、伝送局２２-２の送出するＣＭＰフレームＣＭＰ２が喪失あるいは破損した場合について説明する。
【００５９】
まず、同期伝送局である伝送局２２−１の周回タイマ部４１は、データの送信を所定の伝送周期で行うための周期信号を伝送局２２−１の送信制御部４２に出力する（ステップＳ３１）。
【００６０】
伝送局２２−１の送信制御部４２は、周期信号に基づくタイミングでデータを送信するためのパケットの生成等の送信制御を行い、フレーム送信処理部４３は、送信制御部４２により生成されたパケットに対応する同期フレームＳＹＮを通信ネットワークを介して送信し（ステップＳ３２）、同期フレームＳＹＮに同期して、スキャンフレームＳＣＮ１を通信ネットワークを介して送信し（ステップＳ３３）、スキャンフレームＳＣＮ１の送信が完了するとＣＭＰフレームＣＭＰ１を通信ネットワークを介して送信する（ステップＳ３４）。
【００６１】
ＣＭＰフレームＣＭＰ１を送信した伝送局２２-１並びにＣＭＰフレームＣＭＰ１を受信した伝送局２２-２及び伝送局２２−３は、それぞれ遅延タイマを起動し（ステップＳ３５、ステップＳ３６、ステップＳ３７）、受信間隔監視部６１に、ＣＭＰフレームＣＭＰ１の受信から、次のＣＭＰフレーム（この場合には、予定ではＣＭＰフレームＣＭＰ２）を受信するまでの受信間隔を監視させる（ステップＳ３８、ステップＳ３９、ステップＳ４０）。
【００６２】
さらにＣＭＰフレームＣＭＰ１を受信した伝送局２２-２は、スキャンフレームＳＣＮ２を通信ネットワークを介して送信し（ステップＳ４１）、スキャンフレームＳＣＮ２の送信が完了するとＣＭＰフレームＣＭＰ２を通信ネットワークを介して送信する（ステップＳ４２）。
【００６３】
これにより、伝送局２２−１は、ＣＭＰフレームＣＭＰ２を受信して、遅延タイマ部４５を起動し（ステップＳ４３）、受信間隔監視部６１に、ＣＭＰフレームＣＭＰ２の受信から、次のＣＭＰフレーム（この場合には、予定ではＣＭＰフレームＣＭＰ３）を受信するまでの受信間隔を監視させる（ステップＳ４４）。
【００６４】
また、伝送局２２−２は、ＣＭＰフレームＣＭＰ２を送出したので、遅延タイマを起動し（ステップＳ４５）、受信間隔監視部６１に、ＣＭＰフレームＣＭＰ２の受信から、次のＣＭＰフレーム（この場合には、予定ではＣＭＰフレームＣＭＰ３）を受信するまでの受信間隔を監視させる（ステップＳ４６）。
【００６５】
これらに対し、伝送局２２−２から伝送局２２−３に向かう伝送路においてＣＭＰフレームＣＭＰ２が喪失あるいは破損して伝送局２２−３において受信できなかったとする。
【００６６】
一方、伝送局２２-１の受信間隔監視部６１は、受信間隔を監視し、ＣＭＰフレームＣＭＰ２の受信から、次のＣＭＰフレームＣＭＰ３を受信するまでの受信間隔が所定時間以上経過したので、受信間隔が所定時間以上経過した旨を受信プロセス機能部に通知する（ステップＳ４７）。
【００６７】
同様に伝送局２２-２の受信間隔監視部６１は、受信間隔を監視し、ＣＭＰフレームＣＭＰ２の受信から、次のＣＭＰフレームＣＭＰ３を受信するまでの受信間隔が所定時間以上経過したので、受信間隔が所定時間以上経過した旨を受信プロセス機能部に通知する（ステップＳ４８）。
【００６８】
受信間隔が所定時間以上経過した旨が通知されると、伝送局２２-１の周回タイマ部４１は、送信権が、伝送局２２-３から次の送信権を取得する伝送局、すなわち、当該伝送局２２−１に委譲されたものとみなして、データの送信を所定の伝送周期で行うための周期信号を伝送局２２−１の送信制御部４２に出力する（ステップＳ４９）。
【００６９】
この結果、伝送局２２−１の送信制御部４２は、周期信号に基づくタイミングでデータを送信するためのパケットの生成等の送信制御を行い、フレーム送信処理部は、送信制御部４２により生成されたパケットに対応する同期フレームＳＹＮを通信ネットワークを介して送信し（ステップＳ５０）、以下、同様の処理手順でデータ伝送処理を継続することとなる。
したがって、以降、伝送局２２−３については、復帰するか否かにかかわらず、データ伝送が継続される。
【００７０】
一方、伝送局２２−３は、ＣＭＰフレームＣＭＰ１の受信から、次のＣＭＰフレームＣＭＰ２を受信するまでの受信間隔が所定時間を超えていることを受信間隔監視部６１が検出すると（ステップＳ５１）、自己に委譲されるべき送信権がリセットされた、すなわち、委譲されなかったとみなし、待機状態となる。
【００７１】
この後、伝送局２２-１の周回タイマ部４１がデータの送信を所定の伝送周期で行うための周期信号を伝送局２２−１の送信制御部４２に出力し（ステップＳ５２）、伝送局２２−１の送信制御部４２は、周期信号に基づくタイミングでデータを送信するためのパケットの生成等の送信制御を行い、フレーム送信処理部４３は、送信制御部４２により生成されたパケットに対応する同期フレームＳＹＮを通信ネットワークを介して送信するので（ステップＳ５３）、通常通りＣＭＰフレームＣＭＰ１を受信した伝送局２２−３の受信プロセス機能部３２は、正規のデータ伝送処理に再移行し、データ伝送処理を継続することとなる。
【００７２】
したがって、本第２実施形態によれば、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送システム１１において、通信フレームを用いて送信権（トークン）の委譲を行うに際して、ＣＭＰフレームＣＭＰ２の喪失あるいは破損の影響は限定的なものとなり、確実に送信権の委譲がなされ、伝送シーケンスを継続することが可能となる。
【００７３】
［２．１］第２実施形態の変形例
図１０は、第２実施形態の変形例の説明図である。
上記第２実施形態の構成によれば、上述した伝送局２２-３のように、待機状態となった場合には、伝送シーケンスが再開されるまでの間に他の伝送局から通信フレームが、図１０に示すように、受信バッファ４４Ａに滞留する可能性がある。
【００７４】
そこで、本第２実施形態の変形例においては、前回のＣＭＰフレームの受信から、次のＣＭＰフレームを受信するまでの受信間隔が所定時間を超えていることを受信間隔監視部６１が検出後、同期フレームＳＹＮを受信すると、フレーム受信処理部が受信バッファをクリアするように構成している。
【００７５】
これにより、受信バッファ４４Ａの内容を、他の正常に伝送シーケンスを行っていた伝送局と同一にでき、他の伝送局と同期したタイミングで動作を再開することができる。
【００７６】
［３］第３実施形態
図１１は、第３実施形態の伝送局の概要機能構成図である。
図１１において、図８の第２実施形態の伝送局と異なる点は、受信間隔監視部６１により検出された通信フレームの受信間隔が所定時間以上である場合と、所定時間未満である場合のそれぞれの回数を時刻毎（時間帯毎）にカウントする検知カウンタ部６２を設けた点である。
【００７７】
図１２は、検知カウンタ部の記憶情報の説明図である。
検知カウンタ部６２は、所定時刻毎（例えば、時刻Ａ、時刻Ｂ、…）に受信間隔監視部６１により検出された通信フレームの受信間隔が所定時間以上であった回数（カウント値）と、受信間隔監視部６１により検出された通信フレームの受信間隔が所定時間未満であった回数（カウント値）と、を記憶している。
この検知カウンタ部６２を設けることにより、各伝送局２２−１〜２２−ｎの異常動作の発生状況を把握することが可能となり、メンテナンス情報として役立てることができる。
【００７８】
［４］第４実施形態
図１３は、第４実施形態の伝送局の概要機能構成図である。
図１３において、図１１の第３実施形態の伝送局と異なる点は、送信プロセス機能部３１において、参入要求を行う参入要求処理部６３を設けた点と、受信プロセス機能部３２において、新たにデータ伝送システムに参入した伝送局の参入処理を行う参入処理部６４及びデータ伝送システムから離脱した伝送局の離脱処理を行う離脱処理部６５を設けた点である。
【００７９】
次に第４実施形態の動作を説明する。
図１４は、参入要求フレームのデータ構成の説明図である。
参入要求フレームＡＤＤは、イーサネットフレームとして構成されており、当該フレームの送信先のアドレス（ＭＡＣアドレス）を表す送信先アドレスデータＤＡと、当該フレームの送信元のアドレス（ＭＡＣアドレス）を表す送信元アドレスデータＳＡと、当該フレームのタイプ（＝同期フレーム）を表すタイプデータＴＹＰＥと、ＩＰパケットを構成するＩＰヘッダ、ＴＣＰパケットあるいはＵＤＰパケットを構成するＴＣＰヘッダあるいはＵＤＰヘッダを含むＴＣＰ／ＵＤＰヘッダと、参入要求情報を格納した参入要求データと、フレームチェックシーケンス（Frame  Check  Sequence）と、を備えている。
【００８０】
上述したように、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送システムでは、各伝送局２２−１〜２２−ｎの伝送シーケンスは、同期フレームＳＹＮに含まれる伝送局ライブ情報に基づいて決定される。
【００８１】
そこで、データ伝送システムに参入する新たな伝送局は、同期フレームＳＹＮに含まれる伝送局ライブ情報を取得し、伝送周期内の時間内に参入済みの全ての伝送局が伝送を終了した空き時間を検出し、当該空き時間に参入要求処理部６３により参入要求フレームＡＤＤを送信する。
【００８２】
そして、参入要求フレームＡＤＤを受信した同期伝送局である伝送局（たとえば、伝送局２２-１）の参入処理部６４は、受信した参入要求フレームに基づいて、伝送局更新処理部４９を制御し、共有メモリ機能部３３の伝送局ライブ情報記憶部５０の伝送局ライブ情報を更新する。
【００８３】
なお、同期伝送局となる伝送局において遅延変動が大きい場合には、参入要求フレームＡＤＤを正常に受け付けられない可能性があるため、参入要求を行う新たな伝送局は、上述した手順を複数回にわたって繰り返し、参入要求フレームＡＤＤの送信を複数回行うこともあり得る。
【００８４】
そして、参入要求フレームを受信した同期伝送局は、次の同期フレーム送信時に参入要求フレームに含まれる情報に基づいて伝送局ライブ情報を反映して、更新し、各伝送局の伝送シーケンスの更新を行い、新たな伝送局の参入を許可することとなる。
【００８５】
次に伝送局の離脱時の処理について説明する。
ところで、伝送局の離脱はケーブルの抜けや電源遮断など、要因が多岐にわたるため、離脱シーケンスとしては、前処理を要しないシーケンスの方が好ましい。
図１５は、第４実施形態の検知カウンタ部の概要構成図である。
図１５に示すように、第４実施形態の検知カウンタ部６２Ａは、図１２の検知カウンタ部６２の構成に加えて、伝送局毎のカウント値総計をカウントする伝送局総計カウントデータを設けている。
【００８６】
これにより、第４実施形態によれば、伝送局総計カウントデータを参照することにより、所定時間内に一定数以上の遅延が（連続して）発生した場合、同期伝送局は、入要求フレームを受信した同期伝送局は、次の同期フレーム送信時に伝送局ライブ情報を更新し、各伝送局の伝送シーケンスの更新を行うこととなる。
【００８７】
上記第４実施形態の構成において、遅延を判断するための所定時間を設定するに際し、伝送周期（＝同期フレームの送出周期）に対して伝送局数で除算する方法、伝送周期（＝同期フレームの送出周期）に対して通信フレーム数で除算する方法、これらの方法に対して遅延タイマ部４５がカウントした経過時間の尤度、例えば、カウントした経過時間の平均値に標準偏差を倍数化した値を加算する方法等を用いても良い。
【００８８】
［５］実施形態の効果
以上の説明のように、実施形態によれば、複数の伝送局間あるいは伝送局の内部要因において、伝送時間の揺らぎや遅延時間の変動が発生しても、その影響を最小限に抑制して、インプリシット・トークンパス方式のデータ伝送を維持することが可能となる。
【００８９】
［６］実施形態の変形例
［６．１］第１変形例
以上の説明においては、伝送局２２−１〜２２−ｎのｎ個の伝送局が存在する場合であって、制御・監視対象としてランプ、スイッチ、モータあるいはバルブの場合を例として説明したが、伝送局数あるいは制御・監視対象に制約はないことは言うまでもない。
【００９０】
［６．２］第２変形例
以上の説明においては、データ伝送システム１１には、管理システム２１が一つ設けられている場合について説明したが、管理システム２１が複数設けられていてもよい。
【００９１】
［６．３］第３変形例
以上の説明においては、ネットワークをスター型に構成していたが、全ての伝送局でデータ（情報）の共有が可能であるならばライン型あるいはリング型に構成することも可能である。
【００９２】
［６．４］第４変形例
以上の説明においては、共有メモリ機能部３３は、コモンメモリ方式が採用され、伝送局数のメモリブロックを有する構成を採っていたが、監視・制御対象（監視・制御装置）の数分のメモリブロックを有する構成とすることも可能であり、システム構成の変更に応じて、各メモリブロックの容量を変更するように構成することも可能である。
【００９３】
［６．５］他の変形例
本実施形態の管理システムは、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
【００９４】
本実施形態の伝送局あるいは管理システムで実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００９５】
また、本実施形態の伝送局あるいは管理システムで実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の伝送局あるいは管理システムで実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
また、本実施形態の伝送局あるいは管理システムの制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００９６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９７】
１０    ネットワークシステム
１１    データ伝送システム
１２    上位ネットワーク
２１    管理システム
２２−１〜２２−ｎ    伝送局
２４    モータ
２５    バルブ
２６    ランプ
２７    スイッチ
３１    送信プロセス機能部
３２    受信プロセス機能部
３３    共有メモリ機能部
３４    上位処理機能部
４１    周回タイマ部
４２    送信制御部
４３    フレーム送信処理部
４４    フレーム受信処理部
４４Ａ  受信バッファ
４５    遅延タイマ部
４６    ＣＭＰ処理部
４７    同期データ処理部
４８    スキャンデータ処理部
４９    伝送局更新処理部
５０    伝送局ライブ情報記憶部
５１    スキャンメモリブロック部
６１    受信間隔監視部
６２、６２Ａ    検知カウンタ部
６３    参入要求処理部
６４    参入処理部
６５    離脱処理部
ＣＭＰ、ＣＭＰ１〜ＣＭＰｎ    ＣＭＰフレーム
ＳＣＮ、ＳＣＮ１〜ＳＣＮｎ    スキャンフレーム
ＳＹＮ    同期フレーム
【図１】
2016096397.tif 000003
【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】
2016096397.tif 000010
【図９】
2016096397.tif 000011
【図１０】
2016096397.tif 000012
【図１１】
2016096397.tif 000013
【図１２】
2016096397.tif 000014
【図１３】
2016096397.tif 000015
【図１４】
2016096397.tif 000016
【図１５】
2016096397.tif 000017