(57)【要約】【課題】システムの規模に依存することなく、異常を検出できるフィールドネットワークシステムおよびフィールド通信方法を提供する。【解決手段】フィールドネットワークシステムは、フィールドネットワーク２に自律ノード１，１，・・・が接続されて構成される。個々の自律ノード１は、フィールドネットワーク２上での通信手順を定める通信手順規定手段１１と、当該自律ノード１が関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングでフィールドネットワーク２上の通信状況を検出する検出手段１２と、検出手段１２の検出結果と通信手順規定手段１１により規定された通信手順とを対比する比較手段１３とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールドネットワークにノードが接続されて構成されたフィールドネットワークシステムにおいて、
前記フィールドネットワーク上での通信手順を定める通信手順規定手段を備え、
前記ノードは、
当該ノードが関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングで前記フィールドネットワーク上の通信状況を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果と前記通信手順規定手段により規定された通信手順とを対比する比較手段と、
を具備することを特徴とするフィールドネットワークシステム。
【請求項２】
前記ノードは、
前記比較手段による対比の結果、前記検出手段の検出結果と前記通信手順規定手段により規定された通信手順とが矛盾する場合、所定の冗長化処理を実行する冗長化処理実行手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項３】
前記検出手段は、所定のパケットの存在の有無を検出することを特徴とする請求項１または２に記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項４】
前記検出手段は、当該ノードからのパケット送信から所定時間経過後の通信状況を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィールドネットワークシステム。
【請求項５】
フィールドネットワークにノードが接続されて構成されたフィールドネットワークシステムにおけるフィールド通信方法において、
前記フィールドネットワーク上での通信手順を定めるステップと、
前記ノードにおいて、当該ノードが関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングで前記フィールドネットワーク上の通信状況を検出するステップと、
前記ノードにおいて、前記検出するステップにおける検出結果と前記通信手順を定めるステップにより規定された通信手順とを対比するステップと、
を備えることを特徴とするフィールド通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールドネットワークにノードが接続されて構成されたフィールドネットワークシステムおよび、このようなフィールドネットワークシステムにおけるフィールド通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のノードが接続されたフィールドネットワークのネットワーク帯域を有効に利用し、パケットを効率よく送信するためには、何らかの方法で、各ノードからパケットを送信する順序をあらかじめ規定しておくことが考えられる。あらかじめ規定された順序に従って、順次、対応するノードからパケットを送信することにより、送信タイミングの衝突も避けることができ、通信量を最大化することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１８２２９３号公報
【特許文献２】特開２０００−０３６８２５号公報
【特許文献３】特開２００５−１２４２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
送信手順を管理する方式として、システム全体をネットワークに接続されたマスタ装置で一括して管理し、マスタ装置で異常検出等を行うことも考えられる。しかし、この場合には、システムの規模や変更に応じた設備の変更やエンジニアリングが必要となるほか、システムの柔軟性を得ることが困難となる。
【０００５】
本発明の目的は、システムの規模に依存することなく、異常を検出できるフィールドネットワークシステムおよびフィールド通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のフィールドネットワークシステムは、フィールドネットワークにノードが接続されて構成されたフィールドネットワークシステムにおいて、前記フィールドネットワーク上での通信手順を定める通信手順規定手段を備え、前記ノードは、当該ノードが関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングで前記フィールドネットワーク上の通信状況を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果と前記通信手順規定手段により規定された通信手順とを対比する比較手段と、を具備することを特徴とする。
このフィールドネットワークシステムによれば、ノードは、当該ノードが関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングでフィールドネットワーク上の通信状況を検出するので、システムの規模に依存することなく、異常を検出できる。
【０００７】
前記ノードは、前記比較手段による対比の結果、前記検出手段の検出結果と前記通信手順規定手段により規定された通信手順とが矛盾する場合、所定の冗長化処理を実行する冗長化処理実行手段を具備してもよい。
【０００８】
前記検出手段は、所定のパケットの存在の有無を検出してもよい。
【０００９】
前記検出手段は、ノードからのパケット送信から所定時間経過後の通信状況を検出してもよい。
【００１０】
本発明のフィールド通信方法は、フィールドネットワークにノードが接続されて構成されたフィールドネットワークシステムにおけるフィールド通信方法において、前記フィールドネットワーク上での通信手順を定めるステップと、前記ノードにおいて、当該ノードが関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングで前記フィールドネットワーク上の通信状況を検出するステップと、前記ノードにおいて、前記検出するステップにおける検出結果と前記通信手順を定めるステップにより規定された通信手順とを対比するステップと、を備えることを特徴とする。
このフィールド通信方法によれば、ノードは、当該ノードが関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングでフィールドネットワーク上の通信状況を検出するので、システムの規模に依存することなく、異常を検出できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のフィールドネットワークシステムによれば、ノードは、当該ノードが関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングでフィールドネットワーク上の通信状況を検出するので、システムの規模に依存することなく、異常を検出できる。
【００１２】
本発明のフィールド通信方法によれば、ノードは、当該ノードが関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングでフィールドネットワーク上の通信状況を検出するので、システムの規模に依存することなく、異常を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１〜図４を参照して、本発明によるフィールドネットワークシステムの一実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態のフィールドネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のフィールドネットワークシステムは、フィールドネットワーク２に自律ノード１，１，・・・が接続されて構成される。
【００１６】
また、個々の自律ノード１は、フィールドネットワーク２上での通信手順を定める通信手順規定手段１１と、当該自律ノード１が関わる通信のタイミングを基準とする所定のタイミングでフィールドネットワーク２上の通信状況を検出する検出手段１２と、検出手段１２の検出結果と通信手順規定手段１１により規定された通信手順とを対比する比較手段１３と、比較手段１３による対比の結果、検出手段１２の検出結果と通信手順規定手段１１により規定された通信手順とが矛盾する場合、所定の冗長化処理を実行する冗長化処理実行手段１４と、を具備する。
【００１７】
各自律ノード１の通信手順規定手段１１には、それぞれ当該自律ノード１の通信動作に必要な範囲において、各パケットの送信順序、送信元、送信先など、フィールドネットワーク２上での通信手順が格納されている。
【００１８】
図２は、自律ノード１の動作手順を示すフローチャートである。
【００１９】
図２のステップＳ１では、通信手順規定手段１１に従い、当該自律ノード１から所定の送信先へのパケットＰ１を送信すべきタイミングが到来したか否か判断し、判断が肯定されるのを待って、ステップＳ２へ進む。
【００２０】
ステップＳ２では、検出手段１２により、送信すべきパケットＰ１のパケット長（時間）を計算するとともに、その計算結果に基づいて、他の自律ノード１が次に送信することを予定されたパケットＰ２の送信中に当たるタイミングを予測する。なお、パケットＰ２の送信元および送信先は任意である。
【００２１】
図３（ａ）は、ステップＳ２の処理を示す図である。図３（ａ）に示すように、パケットＰ１のパケット長を計算してパケットＰ１の送信終了時刻Ｔ０を算出し、さらに送信終了時刻Ｔ０からΔＴだけ経過した時刻Ｔ１を、パケットＰ２が送信されている期間に属する時刻として予測する。
【００２２】
次に、ステップＳ３では、現在時刻から時刻Ｔ１までの時間を検出手段１２のタイマに設定して計時を開始し、ステップＳ４ではパケットＰ１の送信を開始する。
【００２３】
次に、ステップＳ５では、検出手段１２は、上記タイマがタイムアップする（時刻Ｔ１になる）のを待って、ステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、検出手段１２は、フィールドネットワーク２に接続されたゲートを開き、パケットＰ２の検出を開始する。この後、最長でΔｔに相当する時間、パケットＰ２の検出が継続される。パケットの内容は、例えば、ヘッダ情報を読み取ることにより把握できる。
【００２４】
次に、ステップＳ７では、検出手段１２により、パケットＰ２の検出からΔｔが経過したか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ１０へ進み、判断が否定されればステップＳ８へ進む。ステップＳ７の判断が肯定されるのは、図３（ｂ）に示すように、通信異常等により、時刻Ｔ１からΔｔが経過するまでの期間にパケットＰ２が検出されなかった場合である。
【００２５】
ステップＳ８では、比較手段１３は、検出手段１２によりパケットＰ２が検出されたか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ９へ進み、判断が否定されればステップＳ７へ戻る。
【００２６】
ステップＳ９では、検出手段１２によるパケットＰ２の検出を終了し、ステップＳ１へ戻る。
【００２７】
一方、ステップＳ１０では、検出手段１２によるパケットＰ２の検出を終了し、ステップＳ１１へ進む。
【００２８】
ステップＳ１１では、冗長化処理実行手段１４により所定の冗長化処理を実行し、ステップＳ１へ戻る。冗長化処理としては、例えば、パケットＰ２の再送や、パケットＰ２の宛先の変更（冗長化ノード、予備ノードへの宛先の変更）、あるいは、上位システムへの異常メッセージの通知、その他の処理がある。
【００２９】
このように、本実施形態のフィールドネットワークシステムでは、予定されているパケットの通信が実際に実行されているか否かを検知することにより、ネットワークの異常を検出している。また、このような検出機能をシステム全体の管理機能ではなく、自律ノード１による局所的な機能に持たせているため、小規模から大規模に至るまでどのようなシステムにおいても容易に冗長化機能を実現することができる。
【００３０】
図４は、通信手順規定手段１１の動作手順例を示すフローチャートである。
【００３１】
図４のステップＳ２１では、自らの自律ノード１から送信すべきパケットの直前に送信されることを予定されているパケットが検出されるのを待って、ステップＳ２２へ進む。ここでは、フィールドネットワーク２を監視することにより、図３（ｃ）に示すように、パケットＰ１の直前に送信されることが予定されているパケットＰ０を検出する。なお、パケットＰ０の送信元および送信先は任意である。
【００３２】
ステップＳ２２では、パケットＰＯのヘッダ情報により、パケットＰ０のパケット長を計算する。また、そのパケット長に基づいて、パケットＰ１を送信すべきタイミングを算出する。
【００３３】
ここでは、図３（ｃ）に示すように、パケットＰ０のパケット長に基づきパケットＰ０の送信終了時刻Ｔ２を算出し、さらに送信終了時刻Ｔ２からΔＴ１だけ経過した時刻Ｔ３を、パケットＰ１の送信を開始すべき時刻として算出する。
【００３４】
次にステップＳ２３では、現在時刻から時刻Ｔ３までの時間を検出手段１２のタイマに設定して計時を開始し、ステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４では、上記タイマのタイマアップを待って、ステップＳ２５へ進む。
【００３５】
ステップＳ２５では、パケットＰ１を送信して、ステップＳ２１へ戻る。
【００３６】
このように、各自律ノード１において、直前に送受信される特定のパケットがトリガとなって自らが送信すべきパケットを送信することにより、予定された順序に従って、連鎖的に対応する自律ノード１からパケットが送信される。ネットワーク２に接続されるすべての自律ノード１の送信順序は、各ノードが局所的に管理する情報により制御される。これにより、通信手順を規定する機能および通信手順の異常を検出する機能の両者を自律ノードに局所化できる。このため、ネットワーク全体を一括して監視する機能が不要となり、自律ノードを追加、削除するだけでシステムの規模を拡大、縮小できる。
【００３７】
なお、本発明において、通信手順規定手段の構成は任意であり、例えば、FOUNDATION Fieldbus H1規格のように、制御通信において、あらかじめ各ノードの送信タイミングが厳密に設定されるようなシステムに対しても本発明を適用できる。また、ネットワークに接続されたマスタ装置の制御によって通信手順が規定されてもよい。
【００３８】
上記実施形態では、検出手段１２により特定のパケットＰ２を検出する例を示したが、フィールドネットワーク２上のパケットの有無のみを検出するようにしてもよい。検出条件を絞り込むほど異常を検出する精度が高まるため、動作はより複雑となるが異常検出の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
上記実施形態では、検出手段１２によりパケットを検出するタイミングは、自らの自律ノード１からのパケットの送信開始時を基準として設定しているが、例えば、パケットＰ１の実際の送信終了時を基準としてもよい。なお、通信手順を規定する方法と合致するアルゴリズムで検出タイミングを設定することにより、検出精度を向上させることができる。
【００４０】
また、上記実施形態は、各自律ノード１から送信されるパケットとして論理的あるいは物理的なマルチキャスト方式が用いられている場合に適用されるほか、ユニキャスト方式が用いられる場合であっても、ネットワークスイッチやルータにより分断されないネットワーク領域内での適用が可能である。要は、当該自律ノード１からパケットが検出できる状態であればよい。
【００４１】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、フィールドネットワークに自律ノードが接続されて構成されたフィールドネットワークシステムおよび、このようなフィールドネットワークシステムにおけるフィールド通信方法に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】一実施形態のフィールドネットワークシステムの構成を示すブロック図。
【図２】自律ノードの動作手順を示すフローチャート。
【図３】動作タイミングの決定方法を示す図であり、（ａ）は、検出タイミングを設定する方法を示す図、（ｂ）はパケットが検出されない場合を示す図、（ｃ）はパケットの送信タイミングを設定する方法を示す図。
【図４】通信手順規定手段の動作手順例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４３】
１      自律ノード
２      フィールドネットワーク
１１    通信手順規定手段
１２    検出手段
１３    比較手段
１４    冗長化処理実行手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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