(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象機器が接続された子局、または当該子局と通信を行うことにより前記制御対象機器の制御を行う親局、として動作する通信装置であって、
親局からの指示に従い継続的に動作を行う前記制御対象機器がとり得る動作状態に応じて予め規定された通信パラメータであって、複数のパラメータにより構成された通信パラメータの動作状態ごとの設定パターン、を保持するためのパラメータ保持手段と、
前記制御対象機器を制御するために通信相手である対向通信装置との間で行われた以前の通信の内容に基づいて、前記制御対象機器の現在の動作状態を特定し、前記パラメータ保持手段に保持されている当該特定した動作状態に対応する通信パラメータで当該対向通信装置と通信を行う通信手段と、
を備え、
前記通信手段は、動作状態の変更指示コマンドに対する応答を送信した場合、または、動作状態の変更指示コマンドに対する応答を受信した場合、当該変更指示コマンドが示す動作状態に対応する設定パターンに通信パラメータを変更することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記制御対象機器をアクチュエータとし、
前記制御対象機器がとり得る状態を、前記アクチュエータが一定の動力を発生している状態または停止中の状態とすることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
さらに、
前記対向通信装置から送信された信号を前記通信手段が正常に受信したかどうかを判定する受信結果判定手段、
を備え、
前記制御対象機器の動作状態が特定できていない状態で前記対向通信装置から信号が送信された場合、
前記通信手段は、前記パラメータ保持手段で保持している通信パラメータの中の前記対向通信装置との通信で使用可能なすべての通信パラメータを使用して、前記対向通信装置から送信された信号の受信処理を、当該通信パラメータの数と同じ回数だけ実行し、
前記受信結果判定手段は、前記通信手段が受信処理を実行して得られた受信結果の中から、正常に受信できた受信結果を最終的な受信結果として選択することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の通信装置により構成された複数の子局と、
請求項１、２または３に記載の通信装置により構成された親局と、
前記子局から通信パラメータの要求を受けた場合に、当該子局に接続された制御対象機器の種類および前記とり得る動作状態に基づいて、当該子局および当該子局と通信を行っている親局が使用する通信パラメータを決定し、当該決定した通信パラメータを当該子局および当該親局へ通知する通信パラメータ決定装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＡ（Factory  Automation）機器や産業機器を制御するための制御通信を行う通信装置およびこれを含んだ通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ機器，エレベータ，エスカレータなどの産業機器を制御するための制御通信に、無線ＬＡＮや電力線通信などで用いられているＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）やＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access）等を適用した技術が存在する（たとえば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
ＯＦＤＭやＯＦＤＭＡをＦＡ機器や産業機器の制御通信に用いる場合、制御対象の機器が制御通信に用いられる伝送路に放出するノイズ等の影響によって制御通信が阻害される状況に備える必要がある。一般的には、トレーニング機能や伝送路推定による適応変調技術の採用により、これらの制御通信が阻害される状況を回避している。また、たとえば下記特許文献２で挙げられているような、伝送路状態を予め確認することにより最適な伝送路を選択するようなものも適応変調技術のひとつとして考えることが出来る。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９４９９１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２９４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トレーニング機能や適応変調技術を採用した制御通信は、通信時のオーバーヘッドが大きくなるため、リアルタイム性の実現が必要な制御通信には効率が悪い、という問題があった（リアルタイム性を実現するには不利な方式であった）。また、コスト面でも不利な方式であった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、制御通信時のオーバーヘッドが増大するのを抑え、低コストで実現可能な通信装置およびこれを含んだ通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、制御対象機器が接続された子局、または当該子局と通信を行うことにより前記制御対象機器の制御を行う親局、として動作する通信装置であって、親局からの指示に従い継続的に動作を行う前記制御対象機器がとり得る動作状態に応じて予め規定された通信パラメータ、を保持するためのパラメータ保持手段と、前記制御対象機器を制御するために通信相手である対向通信装置との間で行われた前回の通信の内容に基づいて、前記制御対象機器の現在の動作状態を特定し、前記パラメータ保持手段に保持されている当該特定した動作状態に対応する通信パラメータで当該対向通信装置と通信を行う通信手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、各通信装置（親局および子局）は、予め通信パラメータの設定パターンを複数用意しておき、それらを制御通信の内容に応じて切換えて使用することとしたので、従来のトレーニング期間を設けるような方式のように制御通信に必要なリアルタイム応答性を損なうようなオーバーヘッドが発生するのを抑えることができる、という効果を奏する。
【０００９】
また、常時伝送路の状況を監視しておく方式と比較して装置構成を簡略化し、コストを抑えることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる通信装置を含んだ通信システムの構成例を示す図である。この通信システムは、親局１および複数の子局２−１，２−２，…と、通信パラメータ決定装置３と、により構成され、各装置は有線接続されている。なお、親局１と各子局（子局２−１，２−２，…）との間の通信には、たとえばＯＦＤＭ方式やＯＦＤＭＡ方式を適用する。
【００１２】
親局１は、上位レイヤの装置（図示せず）から渡されるコマンドデータをいずれかの子局へ送信し、また、各子局から受信した応答データを前記上位レイヤの装置へ渡す制御通信装置である。同様に、各子局（子局２−１，２−２，…）は、親局１から受信したコマンドデータを自身に接続された、図示していない上位レイヤの装置へ渡し、また、上位レイヤの装置から渡される応答データを親局１へ送信する制御通信装置である。通信パラメータ決定装置３は、親局１および各子局が通信を行う際に使用する符号化方式、変復調方式、誤り訂正方式、ビット割当て、トーン割当て、ガードインターバル長、ダイバシチ方式、再送方式など、複数のパラメータにより構成された通信パラメータについて、各パラメータの設定値を決定するための装置である。通信パラメータ（各々のパラメータ）を決定した後は、たとえば、親局および子局と通信を行うことにより、親局および子局に対して通信パラメータを構成する各パラメータの設定値（以下、設定パターンと呼ぶ）を通知する。
【００１３】
図２は、本発明にかかる通信装置である制御通信装置（上記の親局１および各子局に相当）の構成例を示す図である。なお、親局と各子局の構成は同一であり、図２では簡単のため親局１の構成のみを示す。また、図２には、各制御通信装置および通信パラメータ決定装置３の間でやりとりされるデータ（通信パラメータ，コマンドデータ，応答データ）を示している。具体的には、通信パラメータ決定装置３から親局１、子局２−１および２−２へ渡される通信パラメータ（通信パラメータの設定パターン）を、それぞれ通信パラメータ３０、３１および３２としている。同様に、親局１から子局２−１および２−２へ渡されるコマンドデータを、それぞれコマンドデータ４１および４２とし、子局２−１および２−２から親局１へ渡される応答データを、それぞれ応答データ５１および５２としている。
【００１４】
図２に基づいて、制御通信装置の構成および動作を説明する。親局１（制御通信装置）は、送信部１１と、パラメータ保持部１２と、受信部１３と、エラー検出部１４と、により構成される。なお、送信部１および受信部１３が通信手段を構成し、エラー検出部１４が受信結果判定手段を構成する。
【００１５】
送信部１１は、通信を行う相手通信装置との間の伝送路の状態に応じて、パラメータ保持部１２で保持している複数の通信パラメータ設定パターンの中の最適な設定パターンを使用してデータ等を送信する。具体的には、相手通信装置との間の前回の制御通信の内容から現在の伝送路の状態を認識し、その伝送路状態に対応した設定パターンを使用してデータ等の送信を行う。
【００１６】
パラメータ保持部１２は、通信パラメータ決定装置３から受け取った通信パラメータの設定パターンを任意数だけ保持しておく。
【００１７】
受信部１３は、通信を行う子局との間の伝送路の状態に応じて、パラメータ保持部１２で保持している複数の通信パラメータ設定パターンの中の最適な設定パターンを使用してデータ等を受信する。使用する設定パターンは、上記送信部１１と同様に、前回の制御通信の内容に基づいて決定する。
【００１８】
エラー検出部１４は、子局から送信されたデータ等の受信エラーが発生したかどうかを監視し、受信エラーが検出されなかったデータを上位レイヤの装置へ渡す。
【００１９】
つづいて、実際の制御通信の動作について説明する。ここで、各子局には上位レイヤの装置が接続されており、さらに、上位レイヤの装置に制御対象のモーター、センサー、スイッチなどのＦＡ機器、または、エレベータ、エスカレータなどの産業機器（以下、これらを総称して制御対象機器と呼ぶ）が接続されているものとする。なお、上位レイヤの装置を介して１つの子局に複数の制御対象機器が接続される場合もある。
【００２０】
また、各子局は、電源が投入された際や、接続されている制御対象機器の数が変動ことを検出した際など、通信パラメータの設定パターンを決定または変更する必要があると判断した場合に通信パラメータ決定装置３と通信を行い、親局１と通信を行う際に使用する通信パラメータの設定パターンを取得する。たとえば、子局から通信パラメータ決定装置３に対して通信パラメータを決定するように要求し、通信パラメータ決定装置３は、要求元の子局に接続されている制御対象機器の種類および数、動作可能な状態（たとえば、ＯＮ／ＯＦＦなどの状態）、親局１との接続距離、などの情報を子局から取得し、取得した情報に基づいて、要求元の子局が親局１と通信を行う際に使用する通信パラメータの設定パターンを決定する。
【００２１】
なお、通信パラメータの設定パターンは、制御対象機器の数および各制御対象機器の動作可能な状態の数に応じて複数決定される。決定した通信パラメータの設定パターンは、要求元の子局および親局１に対して通知され、親局１および子局は、通知された通信パラメータの設定パターンをパラメータ保持部で保持しておく。通信パラメータ決定装置３は、通信パラメータの設定パターンを決定する際、子局から通信パラメータ決定要求を受けた時点の子局と親局１との間の伝送路状態および当該子局の状態（接続されている制御対象機器の種類および数、動作可能な状態、親局１との接続距離、など）に基づいて通信パラメータの設定パターンを決定するようにしてもよい。しかしながら、親局１と子局の間は有線接続されているため、上記子局の状態が同じであれば伝送路状態は安定している（大きな変動がない）と考えられるため、想定される子局の状態に応じたシミュレーション、すなわち、親局と子局の接続距離、子局に接続されている制御対象機器の種類および数、動作可能な状態、などの想定される複数の条件でシミュレーションを行うなどして、条件ごとの設定パターンを予め決定しておくようにしてもよい。換言すれば、通信パラメータ決定要求を受けた場合、その要求元の子局の状態に合致した通信パラメータ設定パターンを、シミュレーションなどにより予め決定しておいた設定パターンの中から選択するようにしてもよい。
【００２２】
つぎに、一例として、子局２−１が接続されている上位レイヤの装置にモーター（図示せず）が接続されている場合に行われる親局１と子局２−１の間の制御通信動作を示す。なお、このモーターは、不意に給電が停止するなどの異常が発生した場合を除いて、親局１からの指示のみに従い動作状態を変更するものとする。すなわち、一旦指示を受けるとつぎに指示を受けるまで同じ動作状態を継続するものとする。
【００２３】
親局１が接続されている上位レイヤの装置から前記モーターの回転をＯＮまたはＯＦＦする状況を想定すると、当該上位レイヤ装置（親局側上位レイヤ装置）から親局１を経由し、モーターＯＮを指示する情報がコマンドデータ４１として子局２−１に伝えられる。さらに、子局２−１から上位レイヤの装置（子局側上位レイヤ装置）に渡されたコマンドデータ４１によりモーターが動作を開始する。なお、親局１は、子局２−１との以前の制御通信動作の内容（以前に送信したコマンドデータ４１の内容または以前に受信した応答データ５１の内容）から前記モーターの動作状態を認識しており、動作状態に応じて、最も高い伝送レートが得られる通信パラメータ（通信パラメータ設定パターン）を使用して通信を行う。
【００２４】
上記の制御通信を行い、モーターが動作を開始すると、親局１と子局２−１の間の通信路にモーターのノイズが重畳され、親局１と子局２−１の間の通信に悪影響が生じ、モーターＯＦＦの状態で問題なく通信出来ていたものがＯＮの状態によって通信が出来なくなる状況が考えられる。
【００２５】
しかしながら、通信パラメータ決定装置３で予めモーターＯＦＦの場合とＯＮの場合それぞれについて最適な通信パラメータの設定パターンを用意し、それらを親局１および子局２−１へ通知しておけば、送信部１１および受信部１３では、ＯＮするための制御通信が実行されたことを契機にしてそれまでモーターＯＦＦのときのための設定パターンで送信または受信していたものを次回からＯＮのときのための設定パターンで送信または受信を行うように変更できる。これにより、親局１と子局２−１の間の通信に悪影響を生じさせるような状況が発生しないことになる。すなわち、伝送路状態に応じて最適な通信パラメータ設定パターンで通信を行うことになり、親局１と子局２−１との間の通信が不可能となるのを回避できる。
【００２６】
つぎに、上記とは異なる例として、子局２−１の上位レイヤの装置に接続されるモーターが、同じ上位レイヤの装置に接続されるセンサーの状態によって自律的にＯＮ／ＯＦＦするような機能を有する場合、すなわち親局１から指示を受けなくても動作状態が変化する可能性がある場合の親局１と子局２−１の間の制御通信動作について説明する。
【００２７】
この場合は、親局１と子局との間で制御通信が行われなくてもモーターの動作状態が変化するので、親局１の送信部１１および受信部１３は予めモーターの動作状態を知ることが出来ない。その結果、最悪の場合は突然通信が途絶えてしまう状況が考えられる。
【００２８】
しかしながら、親局１の受信部１３においてモーターがＯＦＦの場合とＯＮの場合の両方の通信パラメータ設定パターンで受信を可能としておき、正常に通信が出来た方の受信結果を選択するようにエラー検出部１４を構成することにより、親局１と子局２−１の間の通信が途絶えるのを防止できる。具体的には、子局側において親局１から送信されるコマンドデータ４１による指示以外に自律的にモーターをＯＮ／ＯＦＦする可能性がある場合、親局１の受信部１３は、パラメータ保持部１２が保持している、子局２−１に接続されたモーターがＯＮの場合の通信で使用する通信パラメータ設定パターンおよびＯＦＦの場合の通信で使用する通信パラメータ設定パターンの双方を使用して、受信信号の復調等を行い、得られた２つの受信結果（受信データ）をエラー検出部１４へ出力する。そして、エラー検出部１４が正常に受信できたものを選択して上位レイヤの装置へ渡す。なお、正常に受信できたものが複数存在する場合、いずれか一つを選択して上位レイヤの装置へ渡す。
【００２９】
また、親局からの指示に従い動作状態を変更するモードと、子局側で自律的に動作状態を変更可能なモードと、を選択可能なシステム構成の場合、親局および子局は選択中のモードを認識しておき、選択中のモードに従った動作を行う（子局側で自律的に動作状態を変更可能なモードの場合、使用可能なすべての通信パラメータ設定パターンで受信処理を行う）。
【００３０】
このように、本実施の形態では、各制御通信装置（親局および子局）は、予め複数の通信パラメータ設定パターンを用意しておき、それを制御通信の内容に応じて切換えて使用することとした。これにより、従来のトレーニング期間を設けるような方式のように制御通信に必要なリアルタイム応答性を損なうようなオーバーヘッドが発生するのを抑えることができる。また、常時伝送路の状況を監視しておく方式と比較して装置構成を簡略化し、コストを抑えることができる。
【００３１】
なお、任意数の通信パラメータ設定パターンを保持するパラメータ保持部１２を設けることにより、状態がＯＮ／ＯＦＦだけの単純なもののみでなく、制御対象となる機器が複数の動作状態を持つ場合、つまり、コマンドデータ４１、４２によって制御される状態または応答データ５１、５２で通知される状態が複数ある場合にも対応が可能である。
【００３２】
また、図１に示した構成例では、通信パラメータ決定装置３を親局１や子局２−１、２−２とは別の装置としているが、これは、制御対象となる機器の動作状態ごと、または、コマンドデータもしくは応答データごとに対応する通信パラメータ設定パターンを予め決定するための処理において、従来のトレーニングや伝送路の状態を把握するための処理が必要と考えられ、それらを親局やそれぞれの子局に持たせるのがコスト的に不利となるためである。コスト的に問題がなければ、通信パラメータ決定装置３が、親局や子局に内蔵されている構成としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる通信装置は、産業機器を制御するための制御通信に有用であり、特に、モーターなどのアクチュエータを制御する場合において、通信時のオーバーヘッドが増加するのを抑えつつ各機器の動作状態に応じて最適な通信パラメータで制御通信を行う場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかる通信装置を含んだ通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明にかかる通信装置の構成例および制御通信動作を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  親局
２−１、２−２  子局
３  通信パラメータ決定装置
１１  送信部
１２  パラメータ保持部
１３  受信部
１４  エラー検出部
３０、３１、３２  通信パラメータ
４１、４２  コマンドデータ
５１、５２  応答データ
【図１】
0005094243.tif 000002
【図２】
0005094243.tif 000003