專利名稱：通信系統(tǒng)、從屬站及中繼裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在總線型網(wǎng)絡中用于控制對網(wǎng)絡進行管理的主站、將I/O設備進行連接的從屬站以及對通信幀進行整形、放大的中繼站所構(gòu)成的FA設備等的通信系統(tǒng)。
背景技術：
已知由單一的主站和多個從屬站以及多個中繼站構(gòu)成的可編程控制器(PLC)的遠程(remote)I/O網(wǎng)絡。圖17中示出該網(wǎng)絡例子。
如該圖所示，該網(wǎng)絡系統(tǒng)是概略上由主站70、從屬站80a～d(從屬#1～4)和中繼站90a～d(轉(zhuǎn)發(fā)器#1～4)構(gòu)成，中繼站(轉(zhuǎn)發(fā)器)段數(shù)為2段的結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡。
PLC將執(zhí)行用戶程序的控制單元(CPU單元20)、將輸入設備和輸出設備(以下作為兩設備的總稱而稱作I/O設備)連接的輸入輸出單元(I/O單元)、將遠程I/O網(wǎng)絡連接而與從屬站之間進行輸入輸出數(shù)據(jù)(I/O數(shù)據(jù))的通信的通信控制器單元等各單元連接而構(gòu)成。主站70可以相當于1組可編程控制器，也可以相應于PLC的通信主站10。在該圖中，將可編程控制器表示為主站10。然后，該網(wǎng)絡被構(gòu)成為總線型網(wǎng)絡，主站用于管理網(wǎng)絡，被組裝入可編程控制器中。從屬站將I/O設備(未圖示)連接，基于從主站接收到的存儲在通信幀中的OUT數(shù)據(jù)來控制輸出設備，此外，對來自主站的請求進行響應，將從輸入設備取入的IN數(shù)據(jù)存儲在響應幀中并發(fā)送回主站。中繼站用于對在網(wǎng)絡上發(fā)送接收的通信幀進行波形整形以及放大處理。由此，由于在從主站向各從屬站發(fā)送的請求幀或來自各從屬站的響應幀被通信時，每次通過中繼站時都經(jīng)過整形、放大處理，因此發(fā)生整形、放大處理所需的一定時間的延遲(轉(zhuǎn)發(fā)器延遲)。圖17所示的觀測點A、B、C、D中，圖21表示按時間序列表示主站發(fā)送的請求幀和各從屬站進行響應的響應幀的動作模型。
如圖17所示，從屬站#1不經(jīng)由中繼站就連接到主站。因此，圖21的觀測點A的從屬站80a的響應不發(fā)生轉(zhuǎn)發(fā)器延遲，所以與來自主站的請求幀的結(jié)束同時，來自從屬站1的響應幀被發(fā)送。相對于此，從屬站2和主站之間存在中繼站，從屬站3以及4與主站之間各存在兩個中繼站。因此，被發(fā)送到從屬站2、3、4的請求幀每次通過中繼站時，發(fā)生轉(zhuǎn)發(fā)器延遲，這些來自從屬站的響應幀也同樣每次通過中繼站時，發(fā)生轉(zhuǎn)發(fā)器延遲。因此，以往考慮中繼站中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲，如該圖所示，對各從屬站的響應空開間隙以使響應之間不沖突(例如參照專利文獻1)。
同樣，為了在圖17所示的觀測點B、C、D也對應于轉(zhuǎn)發(fā)器延遲，如圖21所示，對各從屬站的響應幀的發(fā)送也空開規(guī)定時間的間隔來發(fā)送。
此外，由于該系統(tǒng)為總線型系統(tǒng)，因此中繼站用于中繼向上游、下游流動的所有通信幀。在圖17所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，從屬站#3的響應幀經(jīng)由4個中繼站(中繼站90d、90c、90a、90b)到達主站和其它從屬站，也到達從屬站#4。此時，到達從屬站#4是在‘轉(zhuǎn)發(fā)器延遲×4’時間后。因此，為了避免來自所有的從屬站的響應幀的沖突，在觀測點A需要將響應幀的間隔空開平均相當于‘轉(zhuǎn)發(fā)器延遲×4’的時間的間隔。因此，通信循環(huán)成為通信循環(huán)＝請求幀時間+(響應幀時間+轉(zhuǎn)發(fā)器延遲×最大轉(zhuǎn)發(fā)器段數(shù)×2)×從屬站數(shù)。
進而，如上所述，以往的中繼站將流向上游、下游的所有的通信幀進行中繼。更詳細地說，例如，從圖21所示的從屬站#1發(fā)送的響應幀不僅被發(fā)送到主站，還經(jīng)由中繼站被中繼到其它的從屬站#2、3、4。這可以通過在觀測點A、B、C、D都發(fā)現(xiàn)了來自從屬站#1的響應幀的情況而清楚。同樣，在所有的觀測點A、B、C、D，發(fā)現(xiàn)來自所有的從屬站的響應幀。
專利文獻1特開2004-280304號公報在現(xiàn)有的方法中，考慮各中繼站中發(fā)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲而對各從屬站的響應空開間隙以使響應之間不沖突，因此產(chǎn)生通信循環(huán)增加了各從屬站的響應的間隙部分的問題。
此外，從網(wǎng)絡上的各從屬站發(fā)送的向主站的通信幀也由其它的從屬站中繼，因此通信路徑的占有率上升，引起通信性能的降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于上述問題點而完成，其目的在于提供一種不增大通信循環(huán)而可以使各從屬站的響應之間不沖突的中繼站延遲影響的降低方法以及用于實現(xiàn)該方法的系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明的其它目的在于通過網(wǎng)絡上的中繼站判別進行中繼的通信幀的類別，通過僅中繼必要的信息，降低中繼站以下的網(wǎng)絡占有率，并提高網(wǎng)絡效率。
本發(fā)明的其它目的以及作用效果通過參照說明書以下的敘述，只要本領域技術人員便能容易地理解。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在作為具有通信功能的PLC的主站和作為具有通信功能的I/O終端裝置的1個或2個以上從屬站由網(wǎng)絡連接，并且在總線型網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有作為轉(zhuǎn)發(fā)器起作用的中繼站的通信系統(tǒng)中，在網(wǎng)絡上發(fā)送接收的各種通信幀中包含用于識別該幀的類別的識別信息，中繼站對相對于從主站向從屬站發(fā)送的請求幀的從從屬站發(fā)送回的響應幀，僅對從網(wǎng)絡的下游向上游方向進行中繼處理。
通過該結(jié)構(gòu)，從從屬站向主站發(fā)送的響應幀僅對主站發(fā)送，如現(xiàn)有例這樣，不會發(fā)送到其它的從屬站。從而，可以使被設為不進行不需要的幀的發(fā)送而且在網(wǎng)絡上響應之間不沖突的各從屬站的響應定時的間隙最小化。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，主站對從屬站發(fā)送通信幀，從對于該幀的來自從屬站的響應幀中讀出中繼站的通過段數(shù)，基于被讀出的中繼站的通過段數(shù)，計算用于設定該從屬站發(fā)送回對主站的響應幀的定時的時域，并進行該時域的寫入處理。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，基于從發(fā)送的通信幀得到的信息，可以掌握與發(fā)送了該幀的從屬站在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上的位置(例如，在從主站到該從屬站的路徑上存在幾段中繼站等)。而且，在由主站計算出的用于設定各從屬站中的響應定時的時域中，可以減小各從屬站的響應定時的間隙并實現(xiàn)高速的通信循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在從屬站中，發(fā)送對于來自主站的通信幀的響應幀的定時提前了各響應幀通過的中繼站的段數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應。
這里所說的‘轉(zhuǎn)發(fā)器延遲’是與網(wǎng)絡上發(fā)送的各種通信幀通過中繼站時有關的時間。在中繼站中，由于對成為中繼對象的通信幀進行波形整形或放大等各種處理，因此每次中繼通信幀時，與不存在中繼站的情況相比，產(chǎn)生延遲。中繼站延遲表示該延遲、即中繼站中的中繼處理相關的時間。以下所說的‘轉(zhuǎn)發(fā)器延遲’也同樣。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以削減與來自主站的幀對應的響應幀的發(fā)送時設置的響應的時間，并降低由中繼站產(chǎn)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲的影響。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，優(yōu)選采用如下的結(jié)構(gòu)，即通信幀可以包含通過的中繼站的地址值的信息和中繼站段數(shù)的信息，在通信幀通過時，中繼站進行將本站的地址值的信息和對中繼站段數(shù)加上了+1的值的信息進行存儲的處理，從屬站進行如下處理從通信幀中讀出與本站的上層側(cè)鄰接的中繼站的地址值的信息和中繼站段數(shù)的信息的處理；以及使對主站的響應幀中包含從通信幀中讀出的與本站的上層側(cè)鄰接的中繼站的地址值的信息和中繼站段數(shù)的信息的處理。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，各種通信幀中包含從屬站用于對所述主站發(fā)送I/O終端裝置的IN數(shù)據(jù)的入幀，從屬站基于所述時域，將包含I/O終端裝置的IN數(shù)據(jù)的入幀提前所述轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應，所述中繼站對于所述入幀，僅對下游向上游方向進行中繼處理。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述從屬站將用于進行存在確認的連接幀發(fā)送到主站，所述主站用于對從屬站發(fā)送要求連接幀的發(fā)送的觸發(fā)幀，所述各種通信幀中包含所述連接幀以及觸發(fā)幀，所述從屬站基于所述時域，將所述連接幀提前所述轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應，所述中繼站對于所述連接幀，僅對下游向上游方向進行中繼處理。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在作為具有通信功能的可編程控制器的主站和作為具有通信功能的I/O終端裝置的1個或2個以上從屬站由網(wǎng)絡連接，并且在網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有作為轉(zhuǎn)發(fā)器起作用的中繼站的通信系統(tǒng)中，在網(wǎng)絡上發(fā)送接收的各種通信幀中包含用于識別該幀的類別的識別信息，中繼站對于從從屬站向主站發(fā)送的通信幀的類別，僅對網(wǎng)絡上的下游向上游方向進行中繼處理，從屬站預先存儲介于與主站之間的中繼站的段數(shù)，發(fā)送對來自主站的通信幀的響應幀的定時提前所述中繼站段數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，從從屬站向主站發(fā)送的響應幀僅對主站發(fā)送，如現(xiàn)有例這樣，不會發(fā)送到其它的從屬站。從而，可以使被設為不進行不需要的幀的發(fā)送而且在網(wǎng)絡上響應之間不沖突而設定的各從屬站的響應定時的間隙最小化。而且可以削減與來自主站的幀對應的響應幀的發(fā)送時設置的響應的時間，并降低由中繼站產(chǎn)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲的影響。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述主站用于對從屬站發(fā)送要求連接幀的發(fā)送的觸發(fā)幀，所述從屬站將用于進行存在確認的連接幀發(fā)送到主站，所述各種通信幀中包含所述連接幀以及觸發(fā)幀，所述從屬站基于所述時域，將所述連接幀提前所述轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應，所述中繼站對于所述連接幀，僅對下游向上游方向進行中繼處理。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述各種通信幀中包含從屬站用于對所述主站發(fā)送I/O終端裝置的IN數(shù)據(jù)的入幀，所述從屬站基于所述時域，將包含I/O終端裝置的IN數(shù)據(jù)的入幀提前所述轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應，所述中繼站對于所述入幀，僅對下游向上游方向進行中繼處理。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在作為具有通信功能的PLC的主站和作為具有通信功能的I/O終端裝置的1個或2個以上從屬站由總線型網(wǎng)絡連接，并且總線型在網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有作為轉(zhuǎn)發(fā)器起作用的中繼站的通信系統(tǒng)中，從屬站由從主站發(fā)送的通信幀讀出通信幀的傳達時間以及通過中繼站段數(shù)，在對于來自主站的通信幀請求響應幀的發(fā)送的情況下，發(fā)送響應幀的定時提前存在于到主站位置的通信路徑上存在的中繼站的段數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，可以提供一種具有如下功能的從屬站，即可以削減與來自主站的幀對應的響應幀的發(fā)送時設置的響應的時間，并降低由中繼站產(chǎn)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲的影響。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，構(gòu)成為一種在作為具有通信功能的可編程控制器的主站和作為具有通信功能的I/O終端裝置的1個或2個以上從屬站由網(wǎng)絡連接，并且在網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有作為轉(zhuǎn)發(fā)器起作用的中繼站的通信系統(tǒng)中的中繼裝置，該中繼裝置包括接收包含用于識別幀的類別的識別信息的各種通信幀的部件；以及識別接收到的通信幀的類別的部件，在識別出的通信幀的類別是從從屬站發(fā)送到主站的通信幀的情況下，僅對網(wǎng)絡上的下游向上游方向進行中繼處理。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，從從屬站向主站發(fā)送的響應幀僅被發(fā)送到主站，不會如現(xiàn)有例這樣被發(fā)送到其它的從屬站。
從以上的說明可知，根據(jù)本發(fā)明，可以降低在網(wǎng)絡上發(fā)送的通信幀每次通過中繼站時發(fā)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲，并使通信循環(huán)高速化。
圖1是包含通信主站、通信從屬站以及中繼站的PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是通信主站的硬件結(jié)構(gòu)圖。
圖3是通信從屬站的硬件結(jié)構(gòu)圖。
圖4是中繼站的硬件結(jié)構(gòu)圖。
圖5是BEACON幀的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖6是幀的發(fā)送接收的示意圖。
圖7是中繼站的BF接收時的處理流程圖。
圖8是從屬站的BF接收時的處理流程圖。
圖9是幀的幀結(jié)構(gòu)圖。
圖10是說明從主站向從屬站的通信幀發(fā)送的圖。
圖11是說明從從屬站向主站的幀發(fā)送的圖。
圖12是說明現(xiàn)有技術的網(wǎng)絡占有率的圖。
圖13是說明本發(fā)明中的網(wǎng)絡占有率的圖。
圖14是用于說明中繼站的動作的功能方框圖。
圖15是表示中繼站的處理的流程圖。
圖16是說明使用副主站的獨立網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)的圖。
圖17是以2段構(gòu)成中繼站段數(shù)的網(wǎng)絡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖18是主站的初始處理的流程圖。
圖19是從屬站的初始處理的流程圖。
圖20是說明中繼站2段結(jié)構(gòu)中的幀動作模型(本發(fā)明)。
圖21是說明中繼站2段結(jié)構(gòu)中的幀動作模型(現(xiàn)有例)。
符號說明1PLC2從屬站3PC4中繼站
5終端裝置6現(xiàn)場總線(field bus)7I/O設備10 通信主站20 CPU單元30 主站31 網(wǎng)絡干線32 網(wǎng)絡支線之一33 網(wǎng)絡支線之二40a～40e從屬站50a、b中繼站60 副主站具體實施方式
以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式。
圖1表示包含通信主站以及通信從屬站的PLC系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示，該PLC系統(tǒng)通過用作為總線型網(wǎng)絡的現(xiàn)場總線6連接具有成為通信主站的通信功能的PLC裝置1和具有成為通信從屬站的多臺通信功能的I/O終端裝置2、2…而構(gòu)成。另外，在圖中，3是利用個人計算機的設定裝置，具有對在PLC裝置1、主單元10、通信從屬站、中繼裝置4等網(wǎng)絡上成為節(jié)點的各裝置、設備進行各種設定的功能。有時也稱作‘設定工具裝置’或‘網(wǎng)絡配置’等。4是作為中繼裝置起作用的轉(zhuǎn)發(fā)器，5是用于降低現(xiàn)場總線的終端中的反射的終端裝置。
作為圖示的PLC裝置1，采用所謂積木型的PLC裝置，即鋪設了并行總線的未圖示的后擋板(backplane)上配置多個連接器，可以對這些連接器任意地安裝CPU單元、I/O單元及其它各種高性能單元等。而且，特別在本例中，通過對后擋板上的1的連接器安裝通信主站，構(gòu)成‘具有通信功能的PLC裝置’。在圖中，在這些單元中，僅對CPU單元20以及通信主站10附加參照符號。
圖2示出表示通信主站10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示，通信主站10包含作為通信物理層起作用的通信接口(通信I/F)101；將用于實現(xiàn)希望的通信功能的電路LSI化而構(gòu)成的主站用ASIC102；作為與CPU單元20之間交換的發(fā)送接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)或后述的CPU104的運算工作區(qū)等起作用的RAM103；以微處理器作為主體而構(gòu)成的用于統(tǒng)一控制裝置整體的CPU104；存儲了各種設定數(shù)據(jù)的非易失性存儲器(EEPROM)105；用于進行各種動作顯示等的LED顯示器106；各種設定操作等所使用的設定開關107；作為通向CPU單元20的內(nèi)部總線的接口起作用的內(nèi)部總線接口(內(nèi)部總線I/F)108。
如本領域技術人員所熟知的，在這種PLC系統(tǒng)中，CPU單元20重復執(zhí)行一圈共同處理、I/O更新處理、用戶程序執(zhí)行處理、周邊服務處理等，在執(zhí)行I/O更新(refresh)處理時，不僅在與安裝在后擋板上的局部I/O單元之間，在與通信主站10內(nèi)的RAM103之間也執(zhí)行I/O更新處理。
具體來說，CPU單元20的I/O存儲器內(nèi)的OUT數(shù)據(jù)被寫入通信主站10的RAM103內(nèi)的OUT區(qū)域中，該RAM103的IN數(shù)據(jù)被寫入CPU單元20的I/O存儲器內(nèi)的IN區(qū)域中。
另一方面，如后面詳細說明的，在通信主站10和各I/O終端裝置2之間，與CPU單元20的I/O更新動作非同步地進行經(jīng)由現(xiàn)場總線6的通信，由此，即使在各I/O終端裝置2和通信主站103之間也執(zhí)行一種I/O更新處理。
具體來說，從I/O終端裝置2接收到的IN數(shù)據(jù)被寫入通信主站10內(nèi)的RAM103的IN區(qū)域中，CPU單元20通過I/O更新動作從通信主站10被取入。然后，CPU單元20基于IN數(shù)據(jù)執(zhí)行用戶程序，并將其執(zhí)行結(jié)果作為OUT數(shù)據(jù)。CPU單元20通過I/O更新動作將OUT數(shù)據(jù)送出到通信主站。通信主站10將OUT數(shù)據(jù)存儲在該RAM103的OUT區(qū)域中。然后，通信主站10與I/O更新非同步地將該RAM103的OUT區(qū)域的OUT數(shù)據(jù)發(fā)送到相應的I/O終端裝置2。
這樣，在CPU單元20內(nèi)的I/O存儲器和各I/O終端裝置2、2…之間，經(jīng)由通信主站10執(zhí)行I/O更新處理，作為其結(jié)果，可以由CPU單元20控制與遠程設置的各I/O終端裝置2、2…連接的I/O設備。
接著，圖3表示I/O終端裝置內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示，I/O終端裝置2包含作為通信物理層起作用的通信接口(通信I/F)201；將用于實現(xiàn)希望的通信功能的電路LSI化而構(gòu)成的主站用ASIC202；以微處理器作為主體而構(gòu)成的用于統(tǒng)一控制裝置整體的CPU203；存儲了各種設定數(shù)據(jù)的非易失性存儲器(EEPROM)204；用于進行各種動作顯示等的LED顯示器205；各種設定操作等所使用的設定開關206；用于在與I/O設備7之間交換數(shù)據(jù)的I/O單元207；以及具有用于對裝置整體供給穩(wěn)定直流電源的變壓功能的直流電源單元208。
而且，在通信主站10和各I/O終端裝置2之間，通過將通信主站10作為通信主站、將各I/O終端裝置2作為通信從屬站的1對N的主從通信，進行I/O數(shù)據(jù)的交換。
具體來說，從通信主站10接收的OUT數(shù)據(jù)經(jīng)由I/O終端裝置2的I/O單元207被送出到I/O設備7(輸出設備)，從I/O設備7(輸入設備)經(jīng)由I/O單元207取入I/O終端裝置2的IN數(shù)據(jù)被向通信主站10發(fā)送。
接著，圖4表示作為中繼裝置起作用的轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示，轉(zhuǎn)發(fā)器4包括分別連接到主側(cè)和從屬側(cè)的通信接口401、402；安裝在兩通信接口401、402間、對傳送的數(shù)據(jù)(信號)進行規(guī)定的處理的轉(zhuǎn)發(fā)器用ASIC403；以及以微處理器作為主體而構(gòu)成的用于統(tǒng)一控制裝置整體的CPU407。進而，包括將輸入電壓(24V)降壓到5V并對轉(zhuǎn)發(fā)器4內(nèi)的各元件進行電源供給的電源單元404。進而，還包括表示動作狀態(tài)(通信狀態(tài))或異常/正常等的LED顯示單元405以及用于進行節(jié)點地址的設定等的設定開關406。
本發(fā)明中的轉(zhuǎn)發(fā)器(中繼站)的延遲降低優(yōu)選網(wǎng)絡上的各中繼站識別網(wǎng)絡上的設置位置(即，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu))。在如上述那樣構(gòu)成的網(wǎng)絡中，從用于發(fā)送的信息幀的搜索路徑的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)信息示教方法的一例進行說明。
首先，參照圖1說明的通信主站(M)、通信從屬站(S)、中繼站(R)在PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡上保持固有的地址，各設備的個別識別通過該地址來進行。而且，從網(wǎng)絡的調(diào)試管理到正常通信，應用本實施方式的網(wǎng)絡構(gòu)成結(jié)構(gòu)信息示教方法。
首先，以從主站(M)同時廣播發(fā)送(1對N通信)的第一幀為媒介，從中繼站(R)向中繼站(R)以及從中繼站(R)向從屬站(S)交接站地址，從而中繼站(R)以及從屬站(S)的各個中進行生成并保存網(wǎng)絡內(nèi)的‘本站上層側(cè)鄰接站信息’的動作。
該動作可以如電源接通時等這樣，在主站識別被連接到網(wǎng)絡上的中繼站以及從屬站以前的階段進行，也可以如網(wǎng)絡運轉(zhuǎn)中這樣，在主站連接到網(wǎng)絡的中繼站以及從屬站之后的階段隨意地進行。
在該實施方式中，使用搜索幀(相當于一般被稱作Solicit Frame或Beacon_Frame等的幀。以下，記述為Beacon_Frame，略記作BF，但都是包含Solicit Frame的意思)。
圖5示出表示BF的幀格式的結(jié)構(gòu)圖。
如該圖所示，流過現(xiàn)場總線6的BF中至少包含用于識別是BF的BF識別首標501；在每次通過中繼站時由該中繼站的地址值更新的中繼站地址502；在每次通過中繼站時其值增加+1的中繼站計數(shù)器503；以及表示BF通信傳送速度的傳遞速度504。
通信主站(M)同時廣播發(fā)送BF以使BF傳播到與網(wǎng)絡連接的所有的中繼站以及通信從屬站(S)。于是，同時廣播發(fā)送的BF直接到達從屬站(S)，或經(jīng)由1或2段以上的中繼站而到達從屬站。此時，流過各路徑的BF由于該路徑的線路延遲時間以及通過中繼站的中繼站延遲時間而稍微延遲，但整體上可以認為大致同一時刻到達各中繼站以及各從屬站。
圖6表示幀的發(fā)送接收順序的說明圖(之一)。如該圖所示，中繼站地址的值為‘10’以及中繼站計數(shù)器的值為‘0’的狀態(tài)的BF從主站(地址10)被同時廣播發(fā)送到網(wǎng)絡上。
中繼站(地址100)從其上層端口接收到該同時廣播發(fā)送的BF時，從BF中讀出BF內(nèi)的中繼站地址502的值‘10’以及中繼站計數(shù)器503的值‘0’，并存儲保持在中繼站(地址100)內(nèi)的存儲器中。由此，假設與上層側(cè)鄰接一個的站的站地址為‘10’，從而中繼站(地址100)可以識別本站的相對位置。在該情況下，中繼站(地址100)生成的‘本站的上層側(cè)鄰接站信息’的內(nèi)容成為‘本站的上層側(cè)鄰接站信息’(站地址‘10’)。
然后，BF內(nèi)的中繼站地址502的值被從‘10’(主站地址與上層側(cè)鄰接一個的站的站地址)置換為‘100’(中繼站地址本站地址)。同時，中繼站計數(shù)器503的值‘0’被增加+1而成為‘1’。這樣，中繼站地址502的值被改寫，并且中繼站計數(shù)器503的值增加了+1的新的BF從該下層端口被發(fā)送到位于下一段的從屬站(地址101)。
從屬站(地址100)接收到從中繼站(地址101)發(fā)送的BF時，BF內(nèi)的中繼站地址502的值‘100’以及中繼站計數(shù)器503的值‘1’被從BF讀出，并被存儲保持在從屬站(地址101)內(nèi)的存儲器中。由此，假設與上層側(cè)鄰接一個的站的站地址為‘100’，從而從屬站(地址101)可以識別本站的相對位置。在該情況下，由于與上層側(cè)鄰接一個的站的站地址是‘100’，所以從屬站(地址101)生成的‘本站的上層側(cè)鄰接站信息’的內(nèi)容成為‘本站的上層側(cè)鄰接站信息’(站地址‘100’)。
這樣，信息保存階段(階段I)被執(zhí)行時，通過以從主站同時廣播發(fā)送的BF為媒介，從主站(地址10)向中繼站(地址100)以及從中繼站(地址100)向從屬站(地址101)交接站地址，從而中繼站(地址100)以及從屬站(地址101)的各個中進行生成并保存網(wǎng)絡內(nèi)的本站的上層側(cè)鄰接站信息和中繼站計數(shù)器值。
另外，在圖6所示的例子中，主站和從屬站之間僅介有1段中繼站，但在這些站間介有2段以上的中繼站或者主站和從屬站之間完全沒介有中繼站的情況下，各中繼站以及各從屬站的動作同樣。
圖7表示中繼站的BF接收時的處理流程(之一)。另外，該流程所示的處理由圖4所示的轉(zhuǎn)發(fā)器4內(nèi)的CPU407執(zhí)行。
在該圖中，處理開始時，首先執(zhí)行幀接收待機處理(步驟701)。在該狀態(tài)下，任何的幀被接收(步驟702是)，基于該幀的BF識別首標501判定該幀為BF時(步驟703是)，依次執(zhí)行以下的處理(步驟704～709)。
首先，進行幀的解析，識別該幀的結(jié)構(gòu)(步驟704)。接著，幀內(nèi)的地址信息(中繼站地址502)、計數(shù)器信息(中繼站計數(shù)器503)被讀出，并被存儲保持在規(guī)定的存儲器中(步驟705、706)。接著，幀內(nèi)的地址信息(中繼站地址502)被置換為本身地址(步驟707)。接著，幀內(nèi)的計數(shù)器信息(中繼站計數(shù)器503)以增加了+1的值被置換(步驟708)。最后，這樣得到的新的幀被輸出到下層端口(709)。
圖8表示通信從屬站的BF接收時的處理流程(之一)。另外，該流程所示的處理由圖3所示的I/O終端裝置2內(nèi)的CPU203執(zhí)行。
在該圖中，處理開始時，首先執(zhí)行幀接收待機處理(步驟801)。在該狀態(tài)下，任何的幀被接收(步驟802是)，基于該幀的BF識別首標501判定該幀為BF首標時(步驟803是)，依次執(zhí)行以下的處理(步驟804～806)。
首先，進行幀的解析，識別該幀的結(jié)構(gòu)(步驟804)。接著，幀內(nèi)的地址信息(中繼站地址502)、幀內(nèi)計數(shù)器信息(中繼站計數(shù)器503)被讀出，并作為‘本站的上層側(cè)鄰接站信息’被存儲保持在規(guī)定的存儲器中(步驟805、806)。
這樣，中繼站以及從屬站的各個中生成并保存網(wǎng)絡內(nèi)的本站的上層側(cè)鄰接站信息和中繼站計數(shù)器值，通過該信息被反饋給主站，由主站掌握系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)圖。另外，除了利用BF的方法以外還有網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)信息示教方法。例如，也可以是作業(yè)者從實際的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)來確認在各從屬站中與主站之間介有的中繼站的數(shù)，并將該結(jié)果注冊在主站中的方法。換言之，也可以是從設定裝置3對主站發(fā)送各從屬站的中繼站的段數(shù)信息并寫入的方法。如果是該方法，則然后從主站對各從屬站發(fā)送中繼站的段數(shù)信息并寫入。作為其它方法，例如，也可以是作業(yè)者從實際的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)來確認在各從屬站中與主站之間介有的中繼站的數(shù)，并將該結(jié)果注冊在主站中的方法。換言之，也可以是從設定裝置3直接對各從屬站發(fā)送中繼站的段數(shù)信息并寫入的方法。作為在各從屬站中直接注冊中繼站段數(shù)的情況下的其它方法，也可以是在從屬站設置操作按鈕，作業(yè)者可以通過將從屬站的操作按鈕按壓與中繼站段數(shù)相同的數(shù)來進行注冊的方法。
接著，參照圖9～圖16詳細說明作為本發(fā)明的主要部分的網(wǎng)絡上的中繼站中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲的降低方法。另外，在這些圖中，符號30表示主站，40a～e表示從屬站(其1～5)，50a以及b表示中繼站(其1以及2)，31表示網(wǎng)絡干線，32表示從網(wǎng)絡干線分支的網(wǎng)絡支線之一，而且33表示從網(wǎng)絡干線分支的網(wǎng)絡支線之二。
本發(fā)明的PLC系統(tǒng)中，存在以下進行說明的僅從主站對從屬站發(fā)出的專用幀(例如，BeaconFrame，OutFrame，TrgFrame)，和僅從從屬站對主站發(fā)出的專用幀(例如，ConnectionFrame，InFrame)，向雙向發(fā)出的幀(例如，EventFrame)，由中繼站識別所述幀類別，以僅向必要方向進行傳送的中繼站為特征。另外，BeaconFrame(信標幀)是所述搜索幀，定期從主站發(fā)送，進行對從屬站通知發(fā)送傳輸速度和轉(zhuǎn)發(fā)器通過段數(shù)的工作。OutFrame(出幀)是將PLC的用戶程序執(zhí)行結(jié)果等作為OUT數(shù)據(jù)從主站發(fā)送到從屬站的通信幀。TrgFrame(觸發(fā)幀)是用于從主站對從屬站請求ConnectionFrame的發(fā)送回的幀。ConnectionFrame(連接幀)是在從屬站接收到觸發(fā)幀的情況下，在由觸發(fā)幀指定的時刻發(fā)送回主站的幀。主站對發(fā)送回該ConnectionFrame的從屬站進行存在確認以及加入處理。InFrame(入幀)是用于從屬站將從輸入設備取入的IN數(shù)據(jù)發(fā)送到主站的幀。EventFrame(事件幀)與入幀不同，是用于從屬站根據(jù)來自主站的請求將任何的數(shù)據(jù)發(fā)送到主站的幀。
如圖10以及圖11所示，本實施方式中的PLC系統(tǒng)在總線型網(wǎng)絡中由管理網(wǎng)絡的主站30、控制I/O等的從屬站40以及對通信幀進行整形、放大的中繼站50構(gòu)成。
圖9表示各幀的基本結(jié)構(gòu)。如該圖所示，各幀至少包含表示幀開始的開始代碼901、表示幀的類別的幀識別首標902、表示幀的內(nèi)容的幀數(shù)據(jù)903以及表示幀的正當性的檢驗代碼904(CRC數(shù)據(jù)等)四個要素。網(wǎng)絡上的中繼站50在識別出該開始代碼901的時刻進行波形的整形，并對另一個端口開始輸出。通過進行該波形的整形，可以延長網(wǎng)絡的鋪設距離。
但是，在判別開始代碼901的階段中進行了中繼處理的情況下，由從屬站40向主站30發(fā)送的數(shù)據(jù)也向其它的從屬站進行中繼，因此對不需要的中繼區(qū)段也發(fā)送數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡的占有效率降低。
圖10表示從主站30對從屬站40進行幀發(fā)送的情況。從主站30對從屬站40的通信幀是同時廣播的幀，因此通過同時中繼所有的幀而可以應對。如該圖所示，從主站30發(fā)出的幀不僅被發(fā)送到從屬站40a，還經(jīng)由中繼站50a被發(fā)送到從屬站40d，而且被發(fā)送到從屬站40e。另外，雖然未圖示，但也經(jīng)由中繼站50b發(fā)送到從屬站40b以及從屬站40c。
與此相對，圖11表示進行由從屬站40對主站30的通信幀發(fā)送的情況。如該圖所示，例如，在由從屬站40d對主站30進行幀發(fā)送的情況下，中繼站50a進行幀的整形、放大，對主站30進行幀發(fā)送，但以往，中繼站50b同時接收該幀，對下層端口進行幀發(fā)送。因此，不能確保從屬站40b以及40c可對主站30發(fā)送的網(wǎng)絡的空閑時間，網(wǎng)絡的通信效率降低。
圖12表示上述情況下的網(wǎng)絡占有率。如該圖所示，從配置在網(wǎng)絡支線32上的從屬站40d向主站的幀從網(wǎng)絡支線32由中繼站50a中繼而被送出到網(wǎng)絡干線31，然后被發(fā)送到主站30。但是，向主站30發(fā)送的同時，由設置在網(wǎng)絡支線33上的中繼站50b中繼，也被發(fā)送到從屬站40b。本來向主站的來自從屬站40d的幀經(jīng)由網(wǎng)絡支線32和中繼站50b也被發(fā)送到從屬站40b。其結(jié)果，在網(wǎng)絡支線33上通過從從屬站40d向主站30的幀被中繼而產(chǎn)生多余的占有，從從屬站40b向主站30的幀的發(fā)送相應地被延遲。
另外，雖然未圖示，但由從屬站40b發(fā)送的向主站30的幀同樣也經(jīng)由中繼站50a被發(fā)送到從屬站40d以及40e，在網(wǎng)絡支線32上產(chǎn)生多余的網(wǎng)絡占有。
圖13表示由各中繼站識別接收的幀并不進行不需要的中繼處理的情況。通過將該圖與圖12進行比較可以明確，但通過由中繼站50b識別由從屬站40d向主站30的幀，并不進行中繼處理，從而可以不發(fā)生網(wǎng)絡支線33上的多余的網(wǎng)絡占有而平滑地由從屬站40b發(fā)送向主站30的幀。這樣，通過由中繼站判斷幀識別首標，并僅向必要的方向進行中繼處理，從而可以確保網(wǎng)絡支線33的通信時間，從屬站40b以及40c可進行通信，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡效率的提高。這里，記載了確保網(wǎng)絡支線33的通信時間的情況，但通過在其它中繼站也進行同樣的處理，當然提高網(wǎng)絡整體的效率。
如上所述，圖14表示識別幀并不進行不需要的中繼的中繼站的功能方框圖。如該圖所示，各中繼站中，上層端口411和下層端口417由雙向串行總線連接到網(wǎng)絡。
首先，說明從上層端口411側(cè)發(fā)送來幀的情況。經(jīng)由雙向串行總線向上層端口411發(fā)送來的幀(接收數(shù)據(jù))被發(fā)送到開始代碼檢測單元412。然后，接收數(shù)據(jù)從開始代碼檢測單元412蓄積在數(shù)據(jù)緩沖單元413中，然后，被發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)幀生成單元416。此時，開始代碼檢測單元412對數(shù)據(jù)緩沖單元413傳送接收數(shù)據(jù)的同時，對幀類別識別單元414也傳送接收數(shù)據(jù)和開始代碼探測信號。接著，對幀類別識別單元414傳送開始代碼探測信號時，幀的類別被識別，該識別結(jié)果作為幀類別信息信號被傳送到下層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元415。下層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元415根據(jù)由幀類別信息信號規(guī)定的幀的種類，進行接收到的幀是否為轉(zhuǎn)發(fā)對象幀的判定。
該下層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元415中的判定方法如下。如已說明的，網(wǎng)絡上的各中繼站通過使用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)信息示教方法，掌握網(wǎng)絡上自己的位置或與其它的中繼站以及從屬站的相對位置。在該情況下，由于是對由上層端口411側(cè)接收到的幀的判定，所以對于從網(wǎng)絡中的上游發(fā)送來的幀，判定是否還從該中繼站進一步向下游側(cè)中繼。因此，例如，如果接收數(shù)據(jù)是從主站向從屬站的通信幀，則是應從網(wǎng)絡的上游發(fā)送來的幀，判斷為應經(jīng)由下層端口進一步向下游中繼的幀。另一方面，如果接收數(shù)據(jù)是由從屬站向主站的幀，則由于主站比從屬站位于上游側(cè)，因此判斷為沒有必要經(jīng)由下層端口向下游進行中繼處理(轉(zhuǎn)發(fā))的幀。
經(jīng)過這樣的判定處理，在判定為對象幀是需要進行中繼的幀的情況下，對轉(zhuǎn)發(fā)幀生成單元416發(fā)送轉(zhuǎn)發(fā)開始信號。接收到該轉(zhuǎn)發(fā)開始信號的轉(zhuǎn)發(fā)幀生成單元416將蓄積在數(shù)據(jù)緩沖單元413中的接收數(shù)據(jù)作為轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送幀數(shù)據(jù)，經(jīng)由下層端口417發(fā)送到網(wǎng)絡上。另外，下層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元415將轉(zhuǎn)發(fā)開始信號發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)幀生成單元416，同時將抑制信號也發(fā)送到上層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元421。在中繼站中，有時由自身發(fā)送的幀還由自身接收。為了沒有這樣的情況，在從下層端口417發(fā)送幀數(shù)據(jù)時，由上層端口411經(jīng)由上層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元421對下層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元415發(fā)送用于抑制接收的信號。
在判定為沒有必要由下層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元415進行中繼的情況下，不生成轉(zhuǎn)發(fā)開始信號，并不進行接收數(shù)據(jù)的中繼處理。
同樣，以下說明從下層端口417側(cè)發(fā)送來幀的情況。經(jīng)由雙向串行總線傳送到下層端口417的幀(接收數(shù)據(jù))被傳送到開始代碼檢測單元418。然后，接收數(shù)據(jù)從開始代碼檢測單元418被蓄積在數(shù)據(jù)緩沖單元419中，然后被傳送到轉(zhuǎn)發(fā)幀生成單元422。此時，對數(shù)據(jù)緩沖單元419傳送接收數(shù)據(jù)，同時幀類別識別單元420也傳送接收數(shù)據(jù)和開始代碼探測信號。接著，對幀類別識別單元420傳送開始代碼探測信號時，幀的類別被識別，該識別結(jié)果作為幀類別信息信號被傳送到上層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元421。上層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元421根據(jù)由幀類別信息信號規(guī)定的幀的種類，進行是否還經(jīng)由上層端口411進行中繼處理(轉(zhuǎn)發(fā))的判定。
該上層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元421中的判定方法也與上述從上層端口411的接收時同樣，但在該情況下，由于是對由下層端口417側(cè)接收到的幀的判定，所以成為從網(wǎng)絡中的下游發(fā)送來的幀。因此，如果接收數(shù)據(jù)是由從屬站向主站的幀，則是應從網(wǎng)絡的下游發(fā)送來的幀，判斷為應經(jīng)由上層端口進一步向上游中繼的幀。另一方面，如果接收數(shù)據(jù)是從主站向從屬站的通信幀，則由于從屬站比中繼站位于下游側(cè)，因此判斷為沒有必要進行經(jīng)由上層端口向位于上游的主站的中繼處理(轉(zhuǎn)發(fā))的幀。
經(jīng)過這樣的判定處理，在判定為對象幀是需要進行中繼的幀的情況下，對轉(zhuǎn)發(fā)幀生成單元422發(fā)送轉(zhuǎn)發(fā)開始信號。接收到該轉(zhuǎn)發(fā)開始信號的轉(zhuǎn)發(fā)幀生成單元422將蓄積在數(shù)據(jù)緩沖單元419中的接收數(shù)據(jù)作為轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送幀數(shù)據(jù)，經(jīng)由上層端口411發(fā)送到網(wǎng)絡上。另外，上層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元421將轉(zhuǎn)發(fā)開始信號發(fā)送到轉(zhuǎn)發(fā)幀生成單元422，同時將抑制信號也發(fā)送到下層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元415。在中繼站中，有時由自身發(fā)送的幀還由自身接收。為了沒有這樣的情況，在從上層端口411發(fā)送幀數(shù)據(jù)時，由下層端口417經(jīng)由下層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元415對上層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元421發(fā)送用于抑制接收的信號。
在判定為沒有必要由上層轉(zhuǎn)發(fā)控制單元421進行中繼的情況下，不生成轉(zhuǎn)發(fā)開始信號，并不進行接收數(shù)據(jù)的中繼處理。
圖15的流程圖表示由中繼站進行的處理。如該圖所示，在上層端口側(cè)，首先由等待幀接收的待機狀況開始(步驟1501)。在幀接收后，檢測接收到的幀的開始代碼(步驟1502)。該幀的開始代碼被檢測出后，基于先前由圖9說明的幀中包含的幀識別首標，進行首標識別(幀類別的識別)，并判定該幀類別是否為轉(zhuǎn)發(fā)對象幀(步驟1503)。在對象幀為轉(zhuǎn)發(fā)對象幀的情況下(步驟1503，轉(zhuǎn)發(fā)對象幀)，發(fā)送向下層端口的接收和轉(zhuǎn)發(fā)停止信號(步驟1504)，然后開始向下層端口的轉(zhuǎn)發(fā)處理(步驟1505)。另一方面，返回步驟1503，在對象幀是不可轉(zhuǎn)發(fā)幀的情況下(步驟1503，不可轉(zhuǎn)發(fā)幀)，不進行對于該幀的轉(zhuǎn)發(fā)處理，返回步驟1501，等待下一個接收幀。
同樣，在下層端口側(cè)也由等待幀接收的待機狀態(tài)開始(步驟1506)。在幀接收后，檢測接收到的幀的開始代碼(步驟1507)。該幀的開始代碼被檢測出后，基于該幀中包含的幀識別首標進行首標識別(幀類別的識別)，判定該幀類別是否為轉(zhuǎn)發(fā)對象幀(步驟1508)。在對象幀為轉(zhuǎn)發(fā)對象幀的情況下(步驟1508，轉(zhuǎn)發(fā)對象幀)，發(fā)送向上層端口的接收和轉(zhuǎn)發(fā)停止信號(步驟1509)，然后開始向上層端口的轉(zhuǎn)發(fā)處理(步驟1510)。另一方面，返回步驟1508，在對象幀是不可轉(zhuǎn)發(fā)幀的情況下(步驟1508，不可轉(zhuǎn)發(fā)幀)，不進行對于該幀的轉(zhuǎn)發(fā)處理，返回步驟1506，等待下一個接收幀。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，各中繼站可以判別接收到的幀的類別，并中繼需要中繼的幀。另外，在上述實施例中，作為2個中繼站、5個從屬站的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行了說明，但在不同的結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡中也可以通過進行同樣的處理來得到相同的效果。
此外，具有這樣的功能的中繼站也可以通過設定來切換進行中繼的幀和不進行中繼的幀。同樣，也可以通過設定來設置不進行中繼處理的期間(時間)。
進而，在上述結(jié)構(gòu)中，也可以停止任意的中繼站的中繼動作本身。由此，可以存在由停止了中繼動作的中繼站劃分的獨立網(wǎng)絡。
圖16表示將網(wǎng)絡內(nèi)的一個中繼站作為劃分而構(gòu)成獨立網(wǎng)絡的一例。在該圖中，基本結(jié)構(gòu)與先前說明的圖10以及圖11同樣，因此對于相同的構(gòu)成要素賦予相同的符號，并省略說明。在圖16中，在網(wǎng)絡支線32上設置副主站60這一點上與圖10以及圖11的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)不同。在這樣的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，通過設定為停止網(wǎng)絡支線32上的中繼站50a中的中繼動作，可以構(gòu)成由停止了中繼動作的中繼站50a劃分的獨立網(wǎng)絡。更詳細地說，在該圖的網(wǎng)絡中，由中繼站50a劃分的網(wǎng)絡支線32、設置在該網(wǎng)絡支線32上的從屬站40d、從屬站40e以及新設置的副主站60被構(gòu)成為獨立網(wǎng)絡。而且，通過在該獨立網(wǎng)絡上連接副主站60，可以進行獨立網(wǎng)絡內(nèi)的高速通信。
另外，在將該獨立的網(wǎng)絡再次組裝到同一網(wǎng)絡中的情況下，從副主站60對中繼站50a發(fā)送恢復指示的幀。中繼站50a在接收到恢復指示的幀的情況下，對主站30發(fā)送回表示恢復了的狀態(tài)的幀并再開始中繼動作。由此，網(wǎng)絡恢復。
此外，在上述恢復方法的情況下，有時到恢復為止需要時間。在該情況下，在停止中繼動作的對象中繼站(在本例中為中繼站50a)的上層端口中，也可以設定為從接收到特定的幀的時刻起僅使中繼動作停止一定時間。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，通常作為網(wǎng)絡的一部分動作，在從主站接收到規(guī)定的幀的情況下，將中繼動作停止規(guī)定時間，構(gòu)成從網(wǎng)絡切斷的獨立的網(wǎng)絡。然后，如果設定為副主站60僅在中繼站停止中繼動作的期間動作，則作為獨立網(wǎng)絡動作規(guī)定期間，在期間期滿同時再開始中繼動作，并可以返回通常的網(wǎng)絡。這樣，高效率地形成由中繼站劃分的獨立網(wǎng)絡，實現(xiàn)該獨立網(wǎng)絡內(nèi)的高速通信，向通常的網(wǎng)絡的恢復也變得容易。
接著，參照圖17～圖20說明應用了本發(fā)明應用的網(wǎng)絡中的通信幀的通信幀的流動。圖17是先前在現(xiàn)有例的說明中使用的網(wǎng)絡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，但在下面說明對相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用本發(fā)明的情況。當然由于在圖17的結(jié)構(gòu)中已經(jīng)通過現(xiàn)有例的說明進行了詳細的說明，因此省略這里的說明。
參照圖18所示的流程圖說明這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡系統(tǒng)中的主站的動作。如該圖所示，主站首先進行BF(Beacon幀)的發(fā)送(步驟1101)。該BF每隔規(guī)定間隔被同時廣播發(fā)送，各從屬站中具有通知在從主站的發(fā)送路徑上存在幾段(幾個)中繼站的工作。接著，進行觸發(fā)幀的發(fā)送(步驟1102)。該觸發(fā)幀對特定的地址發(fā)送，包含希望由對象從屬站在接收后發(fā)送CN幀這樣的指示。因此，主站在觸發(fā)幀的發(fā)送后，確認是否由從屬站發(fā)送回來CN幀(步驟1103)。這里所說的CN幀是指從屬站對于主站發(fā)送的觸發(fā)幀的的響應幀。主站對發(fā)送回該CN幀的從屬站進行以下的加入處理。在發(fā)送回來CN幀的情況下(步驟1103，是)，進行作為CN幀的發(fā)送源的從屬站的加入處理。作為該加入處理，發(fā)送進行從屬信息的讀出處理的StatusRead幀(步驟1104)。雖然在該圖中省略了，但該讀出處理執(zhí)行向?qū)ο髲膶僬镜腟tatusRead的發(fā)送和其響應的接收。而且，進行來自從屬站的響應中包含的對象從屬站的類別信息或?qū)膹膶僬镜闹欣^站通過段數(shù)的讀出處理。主站通過由該讀出處理得到的從屬站信息來掌握網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，基于該信息進行時域的生成。而且，作為加入處理的另一個處理，進行通過StatusWrite的對于從屬站的信息寫入處理(步驟1105)。在該寫入處理中，在該圖的流程圖中雖然省略了，但進行向StatusWrite的對象從屬站的發(fā)送處理。該StatusWrite中包含生成的時域，對從屬站側(cè)指示在從屬站側(cè)在由該時域指定的定時進行響應處理。這些處理結(jié)束時，還返回步驟1101。
接著，參照圖19說明從屬站側(cè)的動作。通過來自從屬站的BF，使用先前說明的方法來掌握幀的傳輸速度以及自身的中繼站通過段數(shù)(步驟1201)。然后，在該掌握處理結(jié)束后，轉(zhuǎn)移到可接收來自主站的觸發(fā)幀的狀態(tài)(步驟1202)。進行有無來自主站的觸發(fā)幀的接收的確認(步驟1203)。此時，如果不能確認觸發(fā)幀的接收(步驟1203，否)，則待機直到接收到觸發(fā)幀為止。在確認了來自主站的觸發(fā)幀的接收之后(步驟1203，是)，識別該觸發(fā)幀是否發(fā)向本站(自身是否為CN響應相應節(jié)點)(步驟1204)。此時，如果自身不是CN響應相應節(jié)點(步驟1204，否)，則返回步驟1203，等待接著的觸發(fā)幀。然后，在自身是CN響應相應節(jié)點的情況下(步驟1204，是)，對主站進行CN幀的發(fā)送回(步驟1205)。接著，等待來自主站的StatusRead的接收(步驟1206以及步驟1206，否)。接收到來自主站的StatusRead之后(步驟1206，是)，對于接收到的StatusRead，將本站中繼站通過段數(shù)作為響應發(fā)送回主站(步驟1207)。接著，等待來自主站的StatusWrite的接收(步驟1208以及步驟1208，否)。接收到來自主站的StatusWrite之后(步驟1208，是)，以StatusWrite的參數(shù)轉(zhuǎn)移到加入狀態(tài)，同時進行時域的反映(步驟1209)。該時域的反映是指設定本站使得在主站中生成的時域中指定的響應定時發(fā)送響應幀。
如以上這樣，對于主站和所有的從屬站結(jié)束了初始處理后，如以下那樣執(zhí)行交換I/O信息的通信循環(huán)。主站對從屬站同時廣播包含輸出數(shù)據(jù)的請求幀。各個從屬站基于從主站接收的時域依次發(fā)送包含輸入數(shù)據(jù)的響應幀。所有的從屬站發(fā)送了響應幀后，主站再次同時廣播請求幀，重復I/O信息交換的通信循環(huán)。在圖17所示的四個觀測點A～D中，圖20示出按時間序列表示主站發(fā)送的請求幀和各從屬站響應的響應幀的動作模型。如該圖所示，在觀測點A，除了來自主站的請求幀之外還發(fā)現(xiàn)來自各從屬站的響應幀，但在其它的觀測點B、C、D，僅發(fā)現(xiàn)來自主站的請求幀和來自網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中比各觀測點位于下游的從屬站的響應幀，如圖21所示的現(xiàn)有例這樣，明確不進行不需要的幀的中繼。
在該實施方式中，各中繼站被設定為響應幀僅從下游向上游中繼，并且被設定為各響應幀提前了通過的中繼站數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來進行響應，以便可以在觀測點A使響應幀的間隔最小化。通過這樣的設定，可以使觀測點A的響應幀的間隔最小化，如圖20所示，在各響應幀中，實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)器延遲的降低。
各從屬站中的響應幀的發(fā)送定時為請求幀接收后的相應從屬站響應幀發(fā)送開始時間＝相應從屬站的響應幀的觀測點A的位置-請求幀到達延遲-到相應從屬站的響應幀到達觀測點A為止的時間＝相應從屬站的響應幀的觀測點A的位置-轉(zhuǎn)發(fā)器延遲×到相應從屬站為止的轉(zhuǎn)發(fā)器(中繼站)段數(shù)×2。
此時，通信循環(huán)為通信循環(huán)＝請求幀時間+轉(zhuǎn)發(fā)器延遲×最大轉(zhuǎn)發(fā)器段數(shù)+(響應幀時間)×從屬站數(shù)。
從而，與現(xiàn)有例相比，通信循環(huán)加快了‘轉(zhuǎn)發(fā)器延遲×最大轉(zhuǎn)發(fā)器段數(shù)×(2×從屬站數(shù)-1)’。
另外，進行了使用現(xiàn)有技術的通信網(wǎng)絡和具有相同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)并應用了本發(fā)明的通信網(wǎng)絡的循環(huán)時間的比較時，在現(xiàn)有例中，是1.8ms的循環(huán)時間，但通過應用本發(fā)明，縮短到1.2ms。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性從以上的說明可知，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種降低在網(wǎng)絡上發(fā)送的通信幀每次通過中繼站時發(fā)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲，并使通信循環(huán)高速化了的通信網(wǎng)絡。
權利要求
1.一種通信系統(tǒng)，作為具有通信功能的可編程控制器的主站和作為具有通信功能的I/O終端裝置的1個或2個以上從屬站由網(wǎng)絡連接，并且在網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有作為轉(zhuǎn)發(fā)器起作用的中繼站，其特征在于，在網(wǎng)絡上發(fā)送接收的各種通信幀中包含用于識別該幀的類別的識別信息，中繼站對相對于從主站向從屬站發(fā)送的請求幀的從從屬站發(fā)送回的響應幀，僅對從網(wǎng)絡上的下游向上游方向進行中繼處理。
2.如權利要求1所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，主站對從屬站發(fā)送多個通信幀，從對于所述多個通信幀中的特定的通信幀的來自從屬站的特定的響應幀中讀出中繼站的通過段數(shù)，基于被讀出的中繼站的通過段數(shù)，計算用于設定該從屬站發(fā)送回對主站的響應幀的定時的時域，并進行該時域的寫入處理。
3.如權利要求2所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，在從屬站中，發(fā)送對于來自主站的通信幀的響應幀的定時提前了各響應幀通過的中繼站的段數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應。
4.如權利要求2所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述請求幀之一可以包含通過的中繼站的地址值的信息和中繼站段數(shù)的信息，在所述請求幀通過時，所述中繼站進行將本站的地址值的信息和對中繼站段數(shù)加上了+1的值的信息進行存儲的處理，所述從屬站進行如下處理從所述請求幀中讀出與本站的上層側(cè)鄰接的中繼站的地址值的信息和中繼站段數(shù)的信息的處理；以及使對主站的響應幀中包含從所述請求幀中讀出的與本站的上層側(cè)鄰接的中繼站的地址值的信息和中繼站段數(shù)的信息的處理。
5.如權利要求3所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述各種通信幀中包含用于從屬站對所述主站發(fā)送從連接到從屬站的輸入設備輸入的IN數(shù)據(jù)的入幀，所述從屬站基于所述時域，將所述入幀提前所述轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應，所述中繼站對于所述入幀，僅對下游向上游方向進行中繼處理。
6.如權利要求3所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述從屬站將用于主站確認從屬站的存在的連接幀發(fā)送到主站，所述主站用于對從屬站發(fā)送要求連接幀的發(fā)送的觸發(fā)幀，所述各種通信幀中包含所述連接幀以及觸發(fā)幀，所述從屬站基于所述時域，將所述連接幀提前所述轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應，所述中繼站對于所述連接幀，僅對下游向上游方向進行中繼處理。
7.一種通信系統(tǒng)，作為具有通信功能的可編程控制器的主站和作為具有通信功能的I/O終端裝置的1個或2個以上從屬站由網(wǎng)絡連接，并且在網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有作為轉(zhuǎn)發(fā)器起作用的中繼站，其特征在于，在網(wǎng)絡上發(fā)送接收的各種通信幀中包含用于識別該幀的類別的識別信息，中繼站對于從從屬站向主站發(fā)送的通信幀的類別，僅對網(wǎng)絡上的下游向上游方向進行中繼處理，從屬站預先存儲介于與主站之間的中繼站的段數(shù)，發(fā)送對來自主站的通信幀的響應幀的定時提前所述中繼站段數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應。
8.如權利要求7所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述主站用于對從屬站發(fā)送要求連接幀的發(fā)送的觸發(fā)幀，所述從屬站將用于主站確認從屬站的存在的連接幀發(fā)送到主站，所述各種通信幀中包含所述連接幀以及觸發(fā)幀，所述從屬站基于所述時域，將所述連接幀提前所述轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應，所述中繼站對于所述連接幀，僅對下游向上游方向進行中繼處理。
9.如權利要求7所述的通信系統(tǒng)，其特征在于，所述各種通信幀中包含從屬站用于對所述主站發(fā)送I/O終端裝置的IN數(shù)據(jù)的入幀，所述從屬站基于介于與所述主站之間的中繼站的段數(shù)，將包含I/O終端裝置的IN數(shù)據(jù)的入幀提前所述轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應，所述中繼站對于所述入幀，僅對下游向上游方向進行中繼處理。
10.一種從屬站，其特征在于，在作為具有通信功能的可編程控制器的主站和作為具有通信功能的I/O終端裝置的1個或2個以上從屬站由網(wǎng)絡連接，并且在網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有作為轉(zhuǎn)發(fā)器起作用的中繼站的通信系統(tǒng)中，從屬站包括接收處理單元，從主站發(fā)送的通信幀讀出通信幀的傳達時間以及通過中繼站段數(shù)；以及發(fā)送處理單元，在對于來自主站的通信幀請求響應幀的發(fā)送的情況下，發(fā)送響應幀的定時提前存在于到主站為止的通信路徑上的中繼站的段數(shù)的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間來發(fā)送回響應。
11.一種中繼裝置，是通信系統(tǒng)中的中繼裝置，該通信系統(tǒng)作為具有通信功能的可編程控制器的主站和作為具有通信功能的I/O終端裝置的1個或2個以上從屬站由網(wǎng)絡連接，并且在網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有作為轉(zhuǎn)發(fā)器起作用的中繼站，其特征在于，該中繼裝置包括接收包含用于識別幀的類別的識別信息的各種通信幀的部件；識別接收到的通信幀的類別的部件；以及在識別出的通信幀的類別是從從屬站發(fā)送到主站的通信幀的情況下，僅對網(wǎng)絡上的下游向上游方向進行中繼處理的中繼控制部件。
全文摘要
提供一種通信系統(tǒng)、從屬站及中繼裝置，降低在網(wǎng)絡上發(fā)送的通信幀每次通過中繼站時發(fā)生的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲，并使通信循環(huán)高速化。在具有通信功能的主站和具有通信功能的1個或2個以上從屬站由網(wǎng)絡連接，并且在總線型網(wǎng)絡上，在連接主站和規(guī)定的從屬站的路徑上，經(jīng)過1段或2段以上而介有中繼站的通信系統(tǒng)中，從屬站基于從主站的幀發(fā)送路徑上設置的中繼站的臺數(shù)設定轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間，基于設定的轉(zhuǎn)發(fā)器延遲時間，控制由從屬站向主站的響應幀的發(fā)送回定時。
文檔編號G05B19/05GK1925445SQ20061012188
公開日2007年3月7日 申請日期2006年8月25日 優(yōu)先權日2005年8月31日
發(fā)明者古賀政男, 藤川雅規(guī), 尾崎敏之 申請人:歐姆龍株式會社