DE112015006136B4

DE112015006136B4 - Kommunikationsvorrichtung und Netzwerksystem

Info

Publication number: DE112015006136B4
Application number: DE112015006136.3T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Arakawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: CN107431611A; WO2016147405A1; KR101863022B1; TW201639326A; JP6005307B1; US10033517B2; JPWO2016147405A1; US20170373821A1; DE112015006136T5; KR20170104630A; CN107431611B

Abstract

Kommunikationsvorrichtung umfassend:eine Rahmenweiterleitungseinheit (21), um unter mehreren durch einen Empfangsport (24) empfangenen Kommunikationsrahmen einen an eine andere Vorrichtung weiterzuleitenden Kommunikationsrahmen zu empfangen und den empfangenen Kommunikationsrahmen an einen Übertragungsport (23) auszugeben;eine Rahmenübertragungseinheit (32), um den Kommunikationsrahmen zu erzeugen und den Kommunikationsrahmen an den Übertragungsport (23) auszugeben;eine Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit (22), um die von der Rahmenübertragungseinheit (32) durchzuführende Ausgabe des Kommunikationsrahmens an den Übertragungsport (23) in einer Schutzzeit zu regulieren, die eine Periode ist, die einen Zeitraum umfasst, in dem das Eintreffen des in einem Netzwerk in einem festen Zyklus übertragenen Synchronisationsrahmens erwartet wird, und die auf der Basis von gemessenen Kommunikationsverzögerungszeiten und gemessenen Jitter der Kommunikationsverzögerungszeiten berechnet wird, wobei die Übertragung des Kommunikationsrahmens reguliert wird; undeine Schutzzeiteinstellungseinheit (30), welche die Schutzzeit in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit (22) einstellt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung und ein Netzwerksystem, die eine Funktion zum Empfangen eines zyklisch übertragenen Kommunikationsrahmens und Weiterleiten des Kommunikationsrahmens an andere Vorrichtungen aufweisen.
Hintergrund der Erfindung
In einem Bewegungssteuerungssystem, das für die Ausführung eines hochgenauen Bewegungsablaufs mit Hilfe mehrerer Achsen erforderlich ist, wie bei einer Werkzeugmaschine, einer Halbleiterproduktionseinrichtung oder einem Industrieroboter, war es bisher notwendig, ein Bewegungssteuergerät und die vom Bewegungssteuergerät angesteuerten Achsen während des Betriebs gegenseitig zu synchronisieren. Als ein in einem herkömmlichen Bewegungssteuerungssystem verwendetes Verfahren gibt es ein Verfahren zur Ermöglichung der Ausgabe eines Befehls an einen Servoantrieb in einem gewünschten Steuerzyklus auch für den Fall, dass es sich um einen Mehrachsen-Interpolationsbefehl handelt, der im gewünschten Steuerzyklus nicht durch ein einzelnes Bewegungssteuergerät verarbeitet werden kann, wobei die gleichen Interpolationsbefehle von mehreren Bewegungssteuergeräten eingegeben werden, Servopositionsbefehle oder Servodrehmomentbefehle für mehrere Servoantriebe erstellt und ihre Erstellungszeitpunkte dabei jeweils um ein Stück verschoben werden, und diese Befehle an die Servoantriebe übertragen werden. Da die Zeitpunkte von der Ausgabe bis zur Ausführung der Befehle nicht für jede Achse konstant sind, ist es möglich, die Achsen betrieblich aufeinander abzustimmen, indem die Ausgabezeiten der Befehle versetzt werden.
Als herkömmliches Verfahren ist ein Netzwerksystem bekannt, in dem ein Bewegungssteuergerät und mehrere Servoantriebe über ein Servo-Netzwerk verbunden sind. In dem Servo-Netzwerk, wie in IEC (International Electrotechnical Commission) 61491 bzw. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1394, werden Bewegungsbefehlsdaten zyklisch und zum gleichen Zeitpunkt vom Bewegungssteuergerät zu den mehreren Servoantrieben mit Hilfe eines Netzwerks übertragen, das eine Synchronkommunikationsfunktion zum Übertragen einer gegebenen Anzahl von voreingestellten Datensätzen je Zyklus aufweist. Das Netzwerk mit einer solchen Synchronkommunikationsfunktion verfügt weiterhin über eine Funktion zum Bewirken einer Aktivierungsunterbrechung für mit dem Netzwerk verbundene Knoten in jedem Zyklus und verwendet diese Funktion, um zu bewirken, dass die Servoantriebe einen Servosteuerungsvorgang in den Servoantrieben zyklisch und zum gleichen Zeitpunkt ausführen, um so eine Synchronisation des Bewegungssteuergeräts und mehrerer von dem Bewegungssteuergerät angesteuerter Achsen zu realisieren.
In Patentliteratur 1 wird eine Erfindung offenbart, um ein Problem zu lösen, das darin besteht, dass ein Netzwerk einen Genauigkeitsverlust des Synchronisationsprotokolls bei der Zeitsynchronisation zwischen verschiedenen Vorrichtungen infolge einer Schwankung der Netzwerkverzögerung erleidet.
Wenn zwei Vorrichtungen, die eine Zeitsynchronisation durchführen, Zeitpakete austauschen, um dadurch einen Zeitversatz zu berechnen und einen lokalen Zeitgeber zu verstellen, wird in dieser Erfindung eine auf die Zeitpakete bezogene Netzwerkverzögerung gemessen, und wenn die gemessene Netzwerkverzögerung einen Schwellenwert übersteigt, werden die Zeitpakete verworfen. Infolgedessen wird bei der Zeitsynchronisationsverarbeitung des Netzwerks keine ausgesprochen große Netzwerkverzögerung verwendet. Dies ermöglicht die Verhinderung eines Genauigkeitsverlusts des Zeitsynchronisationsprotokolls.
Zitatliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. 2007-174676 .
US 2012/0 008 646 A1 offenbart eine Kommunikationsvorrichtung, welche umfasst: eine Rahmenweiterleitungseinheit, um unter mehreren durch einen Empfangsport empfangenen Kommunikationsrahmen, einen an eine andere Vorrichtung weiterzuleitenden Kommunikationsrahmen zu empfangen und den empfangenen Kommunikationsrahmen an einen Übertragungsport auszugeben; eine Rahmenübertragungseinheit, um den Kommunikationsrahmen zu erzeugen und den Kommunikationsrahmen an den Übertragungsport auszugeben. Es ist weiterhin eine Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit vorgesehen, um die von der Rahmenübertragungseinheit durchzuführenden Ausgabe des Kommunikationsrahmens an den Übertragungsport zu regulieren. Jedes der Ethernet-Pakete kann für eine bestimmte Zeit gepuffert werden, z. B. unter Verwendung des Schedulers, um die Ethernet-Pakete innerhalb einer Vielzahl von entsprechenden Zeitschlitzen in einem virtuellen periodischen Zeitfenster für die Übertragung auszurichten, wobei jedes der gepufferten Ethernet-Pakete nach Ablauf der bestimmten Zeit übertragen werden kann..
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn zum Zeitpunkt, an dem ein zyklisch übermittelter Rahmen zum Zweck der Zeitsynchronisation des Netzwerkes weitergeleitet wird, ein weiterer Kommunikationsrahmen übertragen wird, wird jedoch gemäß dem oben erwähnten herkömmlichen Verfahren die Weiterleitung des Rahmens für die Zeitsynchronisation so lange verzögert, bis die Übertragung des Kommunikationsrahmens beendet ist. Daraus ergibt sich das Problem, dass eine Verzögerungszeit erhöht wird und sich die Synchronisationsgenauigkeit verschlechtert. Wenn in der in Patentliteratur 1 beschriebenen Erfindung die Netzwerkverzögerung den Schwellenwert überschreitet, wird das Zeitpaket, das dem Rahmen für die Zeitsynchronisation entspricht, verworfen, um eine unnötige Zeitanpassung zu vermeiden. Das Zeitpaket wird jedoch nicht verworfen, wenn die Netzwerkverzögerung den Schwellenwert nicht überschreitet. Dadurch verschlechtert sich die Synchronisationsgenauigkeit beim Auftreten einer Verzögerung der Zeitpaketweiterleitung in einem Bereich, in dem die Netzwerkverzögerung den Schwellenwert nicht überschreitet.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Gegebenheiten entwickelt, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Kommunikationsvorrichtung, die in der Lage ist, eine Erhöhung der Verzögerungszeit, die bei Weiterleitung eines zyklisch übertragenen Kommunikationsrahmens verursacht wird, zu verhindern und dementsprechend eine Reduzierung der Synchronisationsgenauigkeit zu verhindern.
Problemlösung
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen und das Ziel zu erreichen, stellt die vorliegenden Erfindung eine Kommunikationsvorrichtung bereit, die umfasst: eine Rahmenweiterleitungseinheit, um aus mehreren durch einen Empfangsport empfangenen Kommunikationsrahmen einen an eine andere Vorrichtung weiterzuleitenden Kommunikationsrahmens zu empfangen und den empfangenen Kommunikationsrahmens an einen Übertragungsport auszugeben; eine Rahmenübertragungseinheit, um den Kommunikationsrahmen zu erzeugen und den Kommunikationsrahmens an den Übertragungsport auszugeben; und eine Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit, um die von der Rahmenübertragungseinheit durchzuführenden Ausgabe des Kommunikationsrahmens an den Übertragungsport in einer Schutzzeit zu regulieren, die eine Periode ist, die einen Zeitraum umfasst, in dem das Eintreffen des in einem Netzwerk in einem festen Zyklus übertragenen Synchronisationsrahmens erwartet wird, und die auf der Basis von gemessenen Kommunikationsverzögerungszeiten und gemessenen Jitter der Kommunikationsverzögerungszeiten berechnet wird, wobei die Übertragung des Kommunikationsrahmens reguliert wird; und eine Schutzzeiteinstellungseinheit, welche die Schutzzeit in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit einstellt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Eine vorteilhafte Auswirkung der Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es möglich ist, die Erhöhung einer Verzögerungszeit beim Weiterleiten eines zyklisch übertragenen Kommunikationsrahmens zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines Netzwerksystems, auf das eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist eine Darstellung einer beispielhaften Hardware-Ausgestaltung zur Realisierung eines Synchronisationsmasters.
3 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung einer Slave-Einheit.
4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines beispielhaften Konflikts zwischen einem Weiterleitungsvorgang für einen Synchronisationsrahmen und einem Übertragungsvorgang für einen Kommunikationsrahmen für den Fall, dass keine Schutzzeit eingestellt ist.
5 ist ein Diagramm zur Darstellung eines beispielhaften Konflikts zwischen einem Weiterleitungsvorgang für einen Synchronisationsrahmen und einem Übertragungsvorgang für einen Kommunikationsrahmen für den Fall, dass eine Schutzzeit eingestellt ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Kommunikationsvorrichtung und ein Netzwerksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Verweis auf die Figuren im Detail beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung durch die Ausführungsform nicht eingeschränkt wird.
Ausführungsform.
1 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines Netzwerksystems, auf das eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Das in 1 dargestellte Netzwerksystem ist so ausgestaltet, dass es einen Synchronisationsmaster 10, der als ein in einem allgemeinen Bewegungssteuergerät enthaltener Synchronisationsmaster arbeitet, und Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ umfasst, mit denen Synchronisationsziele, die Synchronisationssteuerungszielvorrichtungen wie Servoantriebe sind, verbunden sind. Die Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ sind identisch ausgestaltet. Der Synchronisationsmaster 10 und die Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ sind Kommunikationsvorrichtungen. Obwohl sich diese Ausführungsform auf die Beschreibung des Falls richtet, in dem das in 1 dargestellte Netzwerksystem die Gestalt eines Servo-Netzwerkes annimmt, das ein Bewegungssteuergerät und mehrere Servoantriebe verbindet, ist die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung nicht auf die Verwendung im Servo-Netzwerk beschränkt. Im Folgenden werden bei der Erläuterung von Komponenten, Funktionen, Betriebsweisen und so weiter, die bei den Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ identisch sind, die Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ gegebenenfalls zusammen als Slave-Einheiten 20 bezeichnet.
Synchronisation im Sprachgebrauch dieser Beschreibung bedeutet, dass der Synchronisationsmaster 10 Steuerungsdaten zur Durchführung der Achssteuerung zyklisch über ein Netzwerk an die mit Verstärkern verbundenen Slave-Einheiten 20 überträgt und den Zeitpunkt für die Durchführung der Achssteuerung mit Hilfe der Steuerungsdaten auf Grundlage eines Synchronisationsrahmens bestimmt (korrigiert). Der Synchronisationsmaster 10 überträgt die für die Achssteuerung notwendigen Steuerungsdaten zwischen Synchronisationsrahmen, die in einem festen Zyklus zu übertragen sind. Mit Empfangen der im Bewegungssteuergerät erzeugten Steuerungsdaten überträgt der Synchronisationsmaster 10 die empfangenen Steuerungsdaten zwischen den Synchronisationsrahmen.
Der Synchronisationsmaster 10 und die Slave-Einheit 20₁ sind über ein Netzwerk 110 verbunden. Die Slave-Einheit 20₁ und die Slave-Einheit 20₂ sind über ein Netzwerk 110a verbunden, die Slave-Einheit 20₂ und die Slave-Einheit 20₃ sind über ein Netzwerk 110b verbunden, und die Slave-Einheit 20₃ und die Slave-Einheit 20₄ sind über ein Netzwerk 110c verbunden.
Die Slave-Einheit 20₁ , 20₂ , 20₃ bzw. 20₄ kommuniziert mit den anderen Slave-Einheiten über die Netzwerke 110a, 110b und 110c in einem festen Zyklus. Die Netzwerke 110a, 110b und 110c sind beispielsweise mit Ethernet (eingetragene Handelsmarke) konform.
Ein Synchronisationsziel 121 ist mit der Slave-Einheit 20₁ über einen Systembus 131 verbunden, ein Synchronisationsziel 122 ist mit der Slave-Einheit 20₂ über einen Systembus 132 verbunden, ein Synchronisationsziel 123 ist mit der Slave-Einheit 203 über einen Systembus 133 verbunden, und ein Synchronisationsziel 124 ist mit der Slave-Einheit 204 über einen Systembus 134 verbunden.
Hierbei ist zu beachten, dass in dem dargestellten Netzwerk von 1 vier Slave-Einheiten 20 vorgesehen sind. Die Anzahl von Slave-Einheiten 20 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. In diesem Beispiel ist jeweils ein Synchronisationsziel mit einer Slave-Einheit verbunden, es können jedoch zwei oder mehr Synchronisationsziele mit einer Slave-Einheit verbunden sein.
Als nächstes wird die Ausgestaltung des Synchronisationsmasters 10 beschrieben. Der Synchronisationsmaster 10 umfasst: eine Synchronisationszeitsteuerungseinheit 11, die einen Synchronisationsrahmen überträgt und die Slave-Einheiten 20 zum Ausführen einer Synchronisationsverarbeitung anweist; eine Parameterübermittlungseinheit 12, die verschiedene Parameter an jede der Slave-Einheiten 20 übermittelt; eine Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13, welche die Kommunikationsverzögerungszeiten zwischen dem Synchronisationsmaster 10 und den Slave-Einheiten 20 und Schwankungen der Kommunikationsverzögerungszeiten (Jitter) misst; eine Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit 14, welche die Zeitpunkte berechnet, an denen die Slave-Einheiten 20 den Synchronisationsrahmen empfangen; eine Schutzzeitberechnungseinheit 15, welche die Schutzzeiten berechnet, zur Minimierung der Verzögerungszeiten, die verursacht werden, wenn die Slave-Einheiten 20 die Kommunikationsrahmen weiterleiten; und eine Kommunikationsschnittstelleneinheit 16, welche die Kommunikationsrahmen an das Netzwerk 110 überträgt und von diesem empfängt. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform der Synchronisationsmaster zwar so ausgestaltet ist, dass er mit dem Netzwerk 110 verbunden ist und die Kommunikationsschnittstelleneinheit 16 zum Übertragen und Empfangen der Kommunikationsrahmen umfasst, aber dass der Synchronisationsmaster 10 nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt ist. Der Synchronisationsmaster 10 kann so ausgestaltet sein, dass er mit einem Systembus wie einem seriellen Bus oder einem parallelen Bus verbunden ist. Der Synchronisationsrahmen ist ein Kommunikationsrahmen zum Bezeichnen eines Synchronisationszeitpunkts des gesamten Systems und zum Realisieren einer Synchronisationssteuerung zwischen den Vorrichtungen im System.
In dem dargestellten Synchronisationsmaster 10 von 1 werden die Funktionseinheiten, zum Zwecke einer einfacheren Erklärung, einzeln entsprechend ihren Funktionen innerhalb des Synchronisationsmasters 10 dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf so eine Ausgestaltung beschränkt und kann eine Ausgestaltung aufweisen, in der eine Funktionseinheit als zwei oder mehr Funktionseinheiten dient. Es ist zu beachten, dass in 1, zur Vermeidung einer unnötigen Verkomplizierung der Darlegungen, bei den Komponenten des Synchronisationsmasters 10 auf eine Beschreibung derjenigen Komponenten verzichtet wird, die sich auf einen Verarbeitungsvorgang zum Empfangen eines Kommunikationsrahmens beziehen. Der Kommunikationsrahmen wird bei der Übertragung von Steuerungsdaten zur Durchführung der Achssteuerung verwendet. Der Synchronisationsrahmen ist eine Art von Kommunikationsrahmen. Der Synchronisationsmaster erzeugt den Synchronisationsrahmen in einem festen Zyklus und überträgt den Synchronisationsrahmen an die Slave-Einheiten 20. Beim Empfangen der im Bewegungssteuergerät erzeugten Steuerungsdaten erzeugt der Synchronisationsmaster 10 einen Kommunikationsrahmen, in dem die empfangenen Steuerungsdaten gespeichert werden, und überträgt den Kommunikationsrahmen an die Slave-Einheiten.
Nun wird eine Hardware-Ausgestaltung zur Realisierung des Synchronisationsmasters 10 erläutert. 2 ist eine Darstellung einer beispielhaften Hardware-Ausgestaltung zur Realisierung des Synchronisationsmasters 10.
Der Synchronisationsmaster 10 kann durch einen Prozessor 101, einen Speicher 102, der durch einen RAM (Arbeitsspeicher), einen ROM (Festwertspeicher) und so weiter ausgestaltet wird, und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 103 für die Verbindung zu verschiedenen Netzwerken realisiert werden. Der Prozessor 101, der Speicher 102 und die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 103 sind mit einem Bus 100 verbunden und können wechselseitig einen Austausch von Daten, Steuerungsinformationen und so weiter über den Bus 100 durchführen.
Bei Realisierung des Synchronisationsmasters 10 wird ein Programm für den Synchronisationsmaster 10 im Speicher 102 gespeichert und das Programm durch den Prozessor 101 ausgeführt, wodurch die Synchronisationszeitsteuereinheit 11, die Parameterübermittlungseinheit 12, die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13, die Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit 14 und die Schutzzeitberechnungseinheit 15, die in 1 dargestellt sind, realisiert werden. Die Kommunikationsschnittstelleneinheit 16 wird durch die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 103 realisiert. Es ist zu beachten, dass mehrere Prozessoren und mehrere Speicher im gegenseitigen Zusammenwirken die Einheiten des Synchronisationsmasters 10 realisieren können.
Nun wird die Ausgestaltung der Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ erläutert. Die Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ sind identisch ausgestaltet. Deshalb wird exemplarisch dafür die Slave-Einheit 20₁ hier erläutert.
3 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung der Slave-Einheit 20₁ . Hierbei ist zu beachten, dass in 3 auch die mit der Slave-Einheit 20₁ verbundenen anderen Vorrichtungen mit dargestellt sind.
Die Slave-Einheit 20₁ umfasst: eine Rahmenweiterleitungseinheit 21, die, von den aus dem Synchronisationsmaster 10 empfangenen Kommunikationsrahmen, einen Kommunikationsrahmen, der an die anderen Slave-Einheiten weitergeleitet werden soll, an die Slave-Einheit 20₂ weiterleitet; eine Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22, welche die Rahmenweiterleitungsverarbeitung der Rahmenweiterleitungseinheit 21 und die Übertragungsverarbeitung für einen von der eigenen Vorrichtung erzeugten Kommunikationsrahmen arbitriert; einen Übertragungsport 23, der den Kommunikationsrahmen an das Netz 110a überträgt; einen Empfangsport 24, der den Kommunikationsrahmen aus dem Netzwerk 110 empfängt; eine Synchronisationsrahmen-Empfangseinheit 25, die über den Empfangsport 24 einen an die eigene Vorrichtung adressierten Synchronisationsrahmen empfängt; eine Fenstereinheit 26, die einen Zeitbereich steuert, in dem der Synchronisationsrahmen empfangen werden kann; einen Verzögerungszähler 27, der eine ab dem Empfang des Synchronisationsrahmens verstrichene Zeit zählt; eine Synchronisierimpuls-Ausgabeeinheit 28, die einen Synchronisierimpuls zur Synchronisationssteuerung auf Grundlage eines Zählwerts des Verzögerungszählers 27 erzeugt und ausgibt; eine Systembus-Schnittstelleneinheit 29, die einen Befehl und dergleichen zum Systembus 131 überträgt und von diesem empfängt; eine Schutzzeiteinstellungseinheit 30, die eine Schutzzeit einstellt, die ein Zeitraum ist, in dem die Übertragung des Kommunikationsrahmens reguliert wird; einen Schutzzeitzähler 31, der einen Einstellzeitpunkt und einen Freigabezeitpunkt der Schutzzeit zählt; und eine Rahmenübertragungseinheit 32, die den Kommunikationsrahmen erzeugt und überträgt. Der Kommunikationsrahmen ist ein Rahmen zum Senden einer zyklischen Kommunikationsnachricht und einer azyklischen Kommunikationsnachricht. In der zyklischen Kommunikation erzeugt und überträgt die Rahmenübertragungseinheit 32 einen Kommunikationsrahmen, in dem Steuerdaten zum Ansteuern der Vorrichtungen gespeichert sind. In der azyklischen Kommunikation erzeugt und übermittelt die Rahmenübertragungseinheit 32 einen Rahmen, in dem Daten gespeichert werden, die einen Status der eigenen Vorrichtung, eine Anforderung zum Schreiben von Daten in einen Speicherbereich der nichteigenen Vorrichtung, eine Anforderung zum Auslesen von Daten aus einem Speicherbereich der nichteigenen Vorrichtung und dergleichen anzeigen.
Nunmehr folgt eine Beschreibung eines durch die Slave-Einheit 20₁ ausgeführten Empfangsvorgangs für einen Kommunikationsrahmen. Beim Empfangen eines Kommunikationsrahmens aus dem Synchronisationsmaster 10 prüft die Slave-Einheit 20₁ ein in einem Header des Kommunikationsrahmens gespeichertes Ziel und bestimmt, ob der Kommunikationsrahmen an die eigene Vorrichtung adressiert ist. Wenn der Kommunikationsrahmen an eine andere Slave-Einheit adressiert ist, überträgt die Slave-Einheit 20₁ den Kommunikationsrahmen an die nächste Slave-Einheit 20₂ . In diesem Fall wird in der Slave-Einheit 20₁ der Kommunikationsrahmen vom Empfangsport 24 zur Rahmenweiterleitungseinheit 21 geführt und vom Übertragungsport 23 an das Netzwerk 110a übertragen. Wenn hingegen der empfangene Kommunikationsrahmen ein an die eigene Vorrichtung adressierter Kommunikationsrahmen ist, prüft die Slave-Einheit 20₁ Typinformationen, die im Header des Kommunikationsrahmens gespeichert sind, und prüft, ob der empfangene Kommunikationsrahmen einem Synchronisationsrahmen, einem bei Achsansteuerung und so weiter verwendeten Steuerungsrahmen oder einem Nachrichtenrahmen entspricht.
Ist der empfangene Kommunikationsrahmen ein Synchronisationsrahmen, führt die Slave-Einheit 20₁ einen später noch beschriebenen Verarbeitungsvorgang aus. Ist der empfangene Kommunikationsrahmen ein Steuerungsrahmen, liest die Slave-Einheit 20₁ Steuerdaten aus dem Steuerungsrahmen aus und schreibt die Steuerdaten in einen Steuerungsinformationsablagebereich eines in 3 nicht dargestellten Speichers. Ist der empfangene Kommunikationsrahmen ein Nachrichtenrahmen, schreibt die Slave-Einheit 20₁ den Nachrichtenrahmen in einen Nachrichtenrahmen-Ablagebereich des Speichers. Der in den Speicher geschriebene Nachrichtenrahmen wird durch eine in 3 nicht dargestellte Nachrichtenrahmen-Verarbeitungseinheit ausgelesen, die Inhalte einer Nachricht werden analysiert, und es wird eine Verarbeitung entsprechend dem Inhalt der Nachricht ausgeführt.
Da angenommen wird, dass das Netzwerksystem linear angelegt ist, ist in dieser Ausführungsform die Slave-Einheit 20₁ so ausgestaltet, dass sie den Übertragungsport 23 und den Empfangsport 24 aufweist. Die Slave-Einheit 20₁ kann jedoch so ausgestaltet sein, dass sie einen Übertragungs- und Empfangsport aufweist, der die Funktionen sowohl des Übertragungsports 23 als auch des Empfangsports 24 aufweist. Darüber hinaus muss eine Übertragungs- und Empfangsschnittstelle in einem Netzwerk nur eine Weiterleitungsfunktion aufweisen, und die Topologie des Netzwerkes ist nicht auf die spezielle Topologie beschränkt. Die vorliegende Erfindung gilt für jedes Netzwerk, soweit dieses darauf ausgerichtet ist, in Vorrichtungen, die den Slave-Einheiten 20 entsprechen, die Weiterleitung eines Kommunikationsrahmens zu einer nichteigenen Vorrichtung zu bewirken, wie im Sinne einer Baumstruktur.
In 3 wird zur Vermeidung einer unnötigen Verkomplizierung der Darlegungen auf eine Beschreibung von allgemeinen Komponenten, die zur Realisierung der Slave-Einheit 20₁ notwendig sind, wie insbesondere Mikrocomputer, Speicher, Taktgeber und so weiter, verzichtet. Die Slave-Einheit 20₁ ist gekennzeichnet durch einen Weiterleitungsvorgang für einen Synchronisationsrahmen. Deshalb werden nur Komponenten beschrieben, die auf den Weiterleitungsvorgang für den Synchronisationsrahmen bezogen sind, und es wird auf eine Beschreibung von Komponenten verzichtet, die sich auf andere Verarbeitungsprozesse oder insbesondere auf einen Verarbeitungsprozess, in dem die Slave-Einheit 20₁ einen Kommunikationsrahmen an den Synchronisationsmaster 10 überträgt, beziehen.
In 3 sind zur besseren Erläuterung die Funktionseinheiten für Funktionen der Slave-Einheit 20₁ jeweils separat dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausgestaltung beschränkt und kann eine Ausgestaltung dergestalt aufweisen, dass eine Funktionseinheit als zwei oder mehr Funktionseinheiten dient.
So wie der Synchronisationsmaster 10 können einige oder alle Komponenten der Slave-Einheit 20₁ durch Hardware mit der in 2 dargestellten Ausgestaltung realisiert werden.
In dieser Ausführungsform wird eine Betriebsweise beschrieben, in der die Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ eine Kommunikation über die Netzwerke 110, 110a, 110b und 110c ausführen, um sich mit dem Synchronisationsmaster 10 zu synchronisieren. Es ist jedoch möglich, dass die Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ die Kommunikation über die Netzwerke 110, 110a, 110b und 110c zu einem anderen Zweck ausführen, der sich vom Zweck der Durchführung der Synchronisation mit dem Synchronisationsmaster 10 unterscheidet. Die Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ können zudem Netzwerkrepeater wie Switching-Hubs oder Router sein.
Als nächstes werden Einzelheiten der Einheiten des Synchronisationsmasters 10 mit der in 1 dargestellten Ausgestaltung erläutert.
Die Synchronisationszeitsteuereinheit 11 des Synchronisationsmasters 10 überträgt einen Synchronisationsrahmen in einem festen Zyklus. Der übertragene Synchronisationsrahmen wird über das Netzwerk 110 von der Slave-Einheit 110 empfangen und an das Netzwerk 110a übertragen. Der an das Netzwerk 110a übertragene Synchronisationsrahmen wird von der Slave-Einheit 202 empfangen und an das Netzwerk 110b übertragen. Der an das Netzwerk 110b übertragene Synchronisationsrahmen wird von der Slave-Einheit 203 empfangen und an das Netzwerk 110c übertragen. Der an das Netzwerk 110c übertragene Synchronisationsrahmen wird von der Slave-Einheit 20₄ empfangen. Auf diese Weise erreicht der Synchronisationsrahmen die Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ . Es ist zu beachten, dass der Synchronisationsrahmen in seiner Form nicht beschränkt ist. Der Synchronisationsrahmen muss nur Informationen enthalten, die eine Empfangsseite darüber informieren, dass der empfangene Rahmen ein Synchronisationsrahmen ist. Es ist möglich, als Synchronisationsrahmen einen Rahmen zu verwenden, in dem eine Flag-Information zur Darstellung, ob der Rahmen ein Ein-Bit-Synchronisationsrahmen ist, einem Ethernet-Header oder einem Datenbereich hinzugefügt wird. Der Synchronisationsrahmen kann eine andere Form als diese Form aufweisen.
Die Parameterübermittlungseinheit 12 übermittelt an die Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ ein von der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 gewonnenes Messergebnis, ein von der Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit 14 ermitteltes Berechnungsergebnis und ein von der Schutzzeitberechnungseinheit 15 ermitteltes Berechnungsergebnis.
Die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 misst Kommunikationsverzögerungszeiten, das heißt Zeiten ab Ausgabe eines Synchronisationsrahmens durch die Synchronisationszeitsteuereinheit 11 an das Netzwerk 110 bis zur Eingabe des Synchronisationsrahmens in die entsprechenden, mit den Synchronisationszielen verbundenen Slave-Einheiten 20, und misst den Jitter der Kommunikationsverzögerungszeiten. Die Art und Weise der Messung der Kommunikationsverzögerungszeiten und des Jitters in der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 ist nicht speziell beschränkt. Die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 muss nur eine Kommunikationsverzögerungszeit und deren Jitter mit Hilfe eines durch Standard IEEE 1588 vorgegebenen Verfahrens oder eines ähnlichen Verfahrens messen.
Bei der Messung einer Kommunikationsverzögerungszeit auf Grundlage des im Standard IEEE 1588 angegebenen Verfahrens arbeitet eine der beiden Vorrichtungen, welche die Kommunikationsverzögerungszeit messen, als Master und die andere als Slave, und zwischen Master und Slave wird eine vorgegebene Nachricht übertragen und empfangen, wodurch der Slave die Kommunikationsverzögerungszeit berechnet. Wenn im Falle der Messung der Kommunikationsverzögerungszeit nach dem Verfahren des Standards IEEE 1588 der Synchronisationsmaster 10 als Master im Verarbeitungsprozess zur Messung der Kommunikationsverzögerungszeit arbeitet, erfasst demzufolge die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 aus der Slave-Einheit 20 die Kommunikationsverzögerungszeit, die von der als Slave arbeitenden Slave-Einheit 20 berechnet wird. Für den Fall, dass die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 auf die direkte Messung der Kommunikationsverzögerungszeit ausgelegt ist, fordert die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 an, dass die Slave-Einheit 20 im Verarbeitungsprozess der Messung der Kommunikationsverzögerungszeit als Master arbeitet, während die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 als Slave fungiert. Die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 führt die Messung der Kommunikationsverzögerungszeit mehrere Male aus und stellt einen Durchschnitt aus mehreren durch die mehrmalige Ausführung gewonnenen Messergebnissen als endgültige Kommunikationsverzögerungszeit ein. Die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 stellt die Schwankung der Messergebnisse als Jitter ein. Die Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 misst die Kommunikationsverzögerungszeiten und den jeweiligen Jitter in Bezug auf die entsprechenden Slave-Einheiten 20₁ , 20₂ , 20₃ und 20₄ .
Die Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit 14 berechnet die Zeitpunkte, wann die Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ jeweils den Synchronisationsrahmen empfangen, auf Grundlage der von der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 gemessenen Kommunikationsverzögerungszeiten. Die Synchronisationsrahmen-Empfangszeitpunkte, welche die Berechnungsergebnisse der Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit 14 sind, werden durch die Parameterübermittlungseinheit 12 an die entsprechenden Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ übermittelt. Wie bereits weiter vorn beschrieben, wird der Synchronisationsrahmen in einem festen Zyklus von der Synchronisationszeitsteuereinheit 11 übertragen (gesendet). Die Zeit, wann die Synchronisationszeitsteuereinheit 11 den Synchronisationsrahmen sendet, wird dadurch auch im Vorhinein bestimmt. Die Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit 14 schlägt deshalb die von der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 für jede der Slave-Einheiten 20 gemessene Kommunikationsverzögerungszeit auf die Übertragungszeit des Synchronisationsrahmens durch die Synchronisationszeitsteuereinheit 11 auf, um so die Synchronisationsrahmen-Empfangszeitpunkte der Slave-Einheiten 20 zu berechnen.
Die Schutzzeitberechnungseinheit 15 berechnet die Schutzzeiten der entsprechenden Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ auf Grundlage der von der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 gemessenen Kommunikationsverzögerungszeiten und Jitter-Werte. Die Schutzzeit ist eine Information, die einen Zeitraum angibt. Obwohl die näheren Einzelheiten separat weiter unten erläutert werden, sei hier bereits angemerkt, dass die jeweiligen Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ in den durch die Schutzzeiten angegebenen Zeiträumen einen Verarbeitungsprozess zum Weiterleiten der von den anderen Vorrichtungen empfangenen Kommunikationsrahmen ausführen, aber keinen normalen Rahmenübertragungsprozess ausführen.
Bei der Berechnung der Schutzzeiten rechnet die Schutzzeitberechnungseinheit 15 zuerst die von der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 für jede der Slave-Einheiten 20 gemessene Kommunikationsverzögerungszeit zu der Übertragungszeit des Synchronisationsrahmens durch die Synchronisationszeitsteuereinheit 11 hinzu und ermittelt so die Zeitpunkte, zu denen der Synchronisationsrahmen die jeweiligen Slave-Einheiten 20 erreicht. Die Kommunikationsverzögerungszeiten enthalten jeweils Jitter und deshalb berechnet die Schutzzeitberechnungseinheit 15 anschließend eine Schutzzeit so, dass ein Zeitpunkt, an dem der Synchronisationsrahmen die Slave-Einheit 20 erreicht, mit einer Mitte des Jitters der Kommunikationsverzögerungszeit zusammentrifft, und die Länge eines von der Schutzzeit angegebenen Zeitraums ist gleich der Länge des Jitters, oder die Länge des von der Schutzzeit angegebene Zeitraums ist größer als der Jitter. Die Berechnung der Schutzzeit erfolgt zweckmäßigerweise unter Berücksichtigung einer geschätzten erforderlichen Übertragungszeit, wenn ein Kommunikationsrahmen mit einer im Netzwerksystem maximal zulässigen Größe versendet wird. Ein Grund dafür, dass die Schutzzeit zweckmäßigerweise unter Berücksichtigung der geschätzten erforderlichen Übertragungszeit für das Versenden des Kommunikationsrahmens mit im Netzwerksystem maximal zulässiger Größe berechnet wird, wird später erläutert. Wenn die Zeit, zu der die Synchronisationszeitsteuereinheit 11 den Synchronisationsrahmen versendet, als T, die Kommunikationsverzögerungszeit zwischen dem Synchronisationsmaster 10 und der Slave-Einheit 20₁ als D, der Jitter als X, die erforderliche Übertragungszeit des maximalgroßen Kommunikationsrahmens als Y, eine Startzeit des von der Schutzzeit angegebenen Zeitraums als ts und eine Endzeit des Zeitraums als te dargestellt werden, dann berechnet die Schutzzeitberechnungseinheit 15 ts und te nach der folgenden Gleichung (1). Dabei ist beachten, dass die Schutzzeitberechnungseinheit 15 eine Bereichsspanne für den Jitter einstellen kann und ts und te nach der folgenden Gleichung (2) berechnen kann. In Gleichung (2) steht α für die Bereichsspanne und erfüllt die Bedingung 0<α. Ein Verfahren zur Berechnung einer Schutzzeit ist jedoch nicht auf diese Bedingungen beschränkt.
$ts = T + D - X / 2 - Y$
$te = T + D + X / 2$
$\begin{matrix} ts = T + D - (X + α) / 2 - Y \\ te = T + D + (X + α) / 2 \end{matrix}$
Hierbei wird angenommen, dass die Schutzzeitberechnungseinheit 15 die Schutzzeiten der entsprechenden Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ auf Grundlage der von der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 gemessenen Kommunikationsverzögerungszeiten und Jitter-Werte berechnet. Der Ausdruck „T+D“ in den Gleichungen (1) und (2) entspricht jedoch den von der Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit 14 berechneten Zeitpunkten, an denen die entsprechenden Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ jeweils den Synchronisationsrahmen empfangen. Deshalb kann die Schutzzeitberechnungseinheit 15 ein in der Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit 14 ermitteltes Berechnungsergebnis empfangen und auf Grundlage des empfangenen Berechnungsergebnisses und des von der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 gemessenen Jitters die Schutzzeit berechnen.
Die von der Schutzzeitberechnungseinheit 15 berechneten Schutzzeiten werden durch die Parameterübermittlungseinheit 12 an die jeweiligen Slave-Einheiten 20₁ bis 20₄ übermittelt.
Als nächstes werden Einzelheiten zu den Teilen der Slave-Einheit 20 mit der in 3 dargestellten Ausgestaltung erläutert.
Die Rahmenweiterleitungseinheit 21 analysiert einen vom Empfangsport 24 versendeten Kommunikationsrahmen, und wenn es sich bei dem übertragene Kommunikationsrahmen um einen an die Slave-Einheit 20₂ weiterzuleitenden Kommunikationsrahmen handelt und von der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 ein die Weiterleitungsgenehmigung anzeigendes Signal ausgegeben wird, gibt die Einheit 21 den Kommunikationsrahmen an den Übertragungsport 23 aus. Wenn das die Weiterleitungsgenehmigung anzeigende Signal von der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 nicht ausgegeben wird, behält die Rahmenweiterleitungseinheit 21 den Kommunikationsrahmen ein, ohne ihn an den Übertragungsport 23 auszugeben, und die Rahmenweiterleitungseinheit 21 gibt den einbehaltenen Kommunikationsrahmen an den Übertragungssport 23 aus, nachdem das die Weiterleitungsgenehmigung anzeigende Signal von der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 ausgegeben wurde.
Der Synchronisationsrahmen entspricht einem Kommunikationsrahmen, der an die Slave-Einheit 20₂ weiterzuleiten ist. Die Rahmenweiterleitungseinheit 21 kann jedoch einer Übertragung eines anderen Kommunikationsrahmens unterliegen, der zusätzlich zur Übertragung des Synchronisationsrahmens weiterzuleiten ist. Bei einem weiterzuleitenden Kommunikationsrahmen von mehreren Kommunikationsrahmen neben dem Synchronisationsrahmen handelt es sich beispielsweise um einen Multicast-Kommunikationsrahmen, dessen Ziel auf eine Mehrpunktverbindung gerichtet ist, einen Unicast-Rahmen, dessen Ziel auf eine nichteigene Slave-Einheit gerichtet ist, und so weiter. Die Rahmenweiterleitungseinheit 21 führt den Weiterleitungsvorgang auch durch, wenn sie den neben dem Synchronisationsrahmen weiterzuleitenden Kommunikationsrahmen empfängt. Wenn jedoch ein zu einem früheren Zeitpunkt eingegangener Kommunikationsrahmen vorliegt, leitet die Rahmenweiterleitungseinheit 21 den aktuell empfangenen Kommunikationsrahmen nach vollzogener Weiterleitung des zeitiger empfangenen Kommunikationsrahmens weiter, ohne den zeitigeren Kommunikationsrahmen zu überholen. Das heißt, die Rahmenweiterleitungseinheit 21 führt die Weiterleitung in der Reihenfolge des Eingangs aus dem Empfangsport 24 aus.
Die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 gibt ein Signal, das eine Weiterleitungsgenehmigung oder ein Weiterleitungsverbot anzeigt, an die Rahmenweiterleitungseinheit 21 aus und gibt ein Signal, das eine Übertragungsgenehmigung oder ein Übertragungsverbot anzeigt, an die Rahmenübertragungseinheit 32 aus, so dass ein von der Rahmenweiterleitungseinheit 21 weiterzuleitender Kommunikationsrahmen mit einem von der Rahmenübertragungseinheit 32 zu übertragenden Kommunikationsrahmen nicht im Konflikt steht.
Das heißt, die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 überwacht die Operationen der Rahmenweiterleitungseinheit 21 und der Rahmenübertragungseinheit 32 und gibt ein Übertragungsverbotssignal an die Rahmenübertragungseinheit 32 aus, während die Rahmenweiterleitungseinheit 21 den Kommunikationsrahmen weiterleitet. Die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 gibt ein Weiterleitungsverbotssignal an die Rahmenweiterleitungseinheit 21 aus, während die Rahmenübertragungseinheit 32 den Kommunikationsrahmen überträgt. Ein besonderes Verfahren zum Überwachen der Operationen der Rahmenweiterleitungseinheit 21 und der Rahmenübertragungseinheit 32 in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 ist nicht vorgegeben. Durch eine Ausgestaltung derart, dass die Rahmenweiterleitungseinheit 21 während der Ausführung des Weiterleitungsprozesses ein entsprechendes Signal an die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 ausgibt und die Rahmenübertragungseinheit 32 während der Ausführung des Übertragungsprozesses ein entsprechendes Signal an die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 ausgibt, kann jedoch die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 Betriebszustände der Rahmenweiterleitungseinheit 21 und der Rahmenübertragungseinheit 32 erkennen. Wenn im Falle dieser Ausgestaltung die Rahmenweiterleitungseinheit 21 den Weiterleitungsprozess nicht ausführt und die Rahmenübertragungseinheit 32 den Übertragungsprozess nicht ausführt, gibt die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 ein die Weiterleitungsgenehmigung anzeigendes Signal an die Rahmenweiterleitungseinheit 21 und ein die Übertragungsgenehmigung anzeigendes Signal an die Rahmenübertragungseinheit 32 aus. Bei Erkennen, dass die Rahmenweiterleitungseinheit 21 den Weiterleitungsprozess beginnt, gibt die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 ein Übertragungsverbotssignal an die Rahmenübertragungseinheit 32 aus. Gleichermaßen gibt die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 bei Erkennen, dass die Rahmenübertragungseinheit 32 den Übertragungsprozess beginnt, ein Weiterleitungsverbotssignal an die Rahmenweiterleitungseinheit 21 aus. Dies gilt jedoch nicht, wenn von der später noch erläuterten Schutzzeiteinstellungseinheit 30 eine Schutzzeit eingestellt wird. In der Schutzzeit gibt die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 unabhängig vom Betriebszustand der Rahmenweiterleitungseinheit 21 das Übertragungsverbotssignal weiter an die Rahmenübertragungseinheit 32 aus.
Die Synchronisationsrahmen-Empfangseinheit 25 empfängt vom Empfangsport 24 einen Synchronisationsrahmen, dessen Ziel die eigene Slave-Einheit ist, und analysiert den Synchronisationsrahmen. Bei Empfang des Synchronisationsrahmens übermittelt die Synchronisationsrahmen-Empfangseinheit 25 das Eintreffen des Synchronisationsrahmens an die Fenstereinheit 26.
Die Fenstereinheit 26 steuert ein Empfangsfenster, das ein Zeitbereich ist, in dem der Synchronisationsrahmen empfangen werden kann. Es wird erwartet, dass der Synchronisationsrahmen in einem festen Zyklus empfangen wird. Der Empfangszeitpunkt des Synchronisationsrahmens weicht jedoch zuweilen aus gegebenem Grund von einem Zeitpunkt im erwarteten festen Zyklus ab. Um zu verhindern, dass der Synchronisationsrahmen, der zu einem vom festen Zyklus abweichenden Zeitpunkt empfangen wird, den Synchronisationszeitpunkt stört, bestimmt die Fenstereinheit 26, ob der Synchronisationsrahmen ein Synchronisationsrahmender ist, dessen Empfangszeitpunkt stark vom erwarteten Empfangszeitpunkt abweicht. Bei Empfang einer Mitteilung aus der Synchronisationsrahmen-Empfangseinheit 25 über das Eintreffen des Synchronisationsrahmens innerhalb des vom Empfangsfenster angezeigten Zeitrahmens benachrichtigt die Fenstereinheit 26 den Verzögerungszähler 27 über das Eintreffen des Synchronisationsrahmens. Bei Empfang der Mitteilung über das Eintreffen des Synchronisationsrahmens außerhalb des vom Empfangsfenster angezeigten Zeitbereichs hingegen lässt die Fenstereinheit 26 die Mitteilung außer Acht. Als erwarteter Empfangszeitpunkt des Synchronisationsrahmens kann der vom Synchronisationsmaster 10 mitgeteilte Synchronisationsrahmen-Empfangszeitpunkt oder ein anderweitig bestimmter Wert verwendet werden. Eine Fensterbreite kann ausgehend vom Jitter der Kommunikationsverzögerungszeit vom Synchronisationsmaster 10 bis zur eigenen Vorrichtung bestimmt werden. In diesem Fall wird die Fensterbreite als gleich breit wie der Jitter oder breiter als der Jitter bestimmt. Ein Verfahren zum Bestimmen der Fensterbreite ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Der Verzögerungszähler 27 führt eine Aufwärtszählung in Synchronisation mit einem in der Figur nicht dargestellten Taktgeber aus. Bei Empfang der Mitteilung aus der Fenstereinheit 26, dass der Synchronisationsrahmen eingetroffen ist, beginnt der Verzögerungszähler 27 mit der Zählung. Der Verzögerungszähler 27 wird auf einen Anfangswert zurückgesetzt, wenn er bis zu einem oberen Grenzwert hochzählt. Der Anfangswert kann ein von 0 abweichender Wert sein.
Die Synchronisierimpuls-Ausgabeeinheit 28 vergleicht einen intern eingestellten Synchronisierimpuls-Ausgabewert und einen Wert des Verzögerungszählers 27. Bei Feststellung einer Übereinstimmung der Werte gibt die Synchronisierimpuls-Ausgabeeinheit 28 über die Systembus-Schnittstelleneinheit 29 einen Synchronisierimpuls an den Systembus 131 aus. Der Synchronisierimpuls-Ausgabewert kann im Einstellwert geändert werden. Es können mehrere eingestellte Synchronisierimpuls-Ausgabewerte verwendet werden. In diesem Fall wird der Synchronisierimpuls mehrere Male pro Synchronisierzeitraum ausgegeben. Der von der Synchronisierimpuls-Ausgabeeinheit 28 ausgegebene Synchronisierimpuls kann so eingestellt werden, dass er nur ein Mal pro Synchronisierzeitraum ausgegeben wird. Der vorab eingestellte Synchronisierimpuls-Ausgabewert wird so eingestellt, dass er in einem vom Verzögerungszähler 27 zählbaren Wertebereich liegt. Der Synchronisierimpuls-Ausgabewert kann anhand der vom Synchronisationsmaster 10 mitgeteilten Kommunikationsverzögerungszeit und Jitter eingestellt werden.
Es ist zu beachten, dass bei Empfang des Steuerrahmens, als einer von mehreren Kommunikationsrahmen, die nicht der Synchronisationsrahmen sind, die Slave-Einheit 20₁ eine Steuerinformation extrahiert und die Steuerinformation über den Systembus 131 an das Synchronisationsziel 121 ausgibt. Das Synchronisationsziel 121 führt zum Empfangszeitpunkt des Synchronisierimpulses eine Achssteuerung auf Grundlage der Steuerdaten durch.
Da die Slave-Einheit 20₁ die Fenstereinheit 26 enthält, lässt sich eine Verschlechterung der Synchronisationsgenauigkeit verhindern. Da die Slave-Einheit 20₁ den Verzögerungszähler 27 und die Synchronisierimpuls-Ausgabeeinheit 28 mit Fähigkeit zur Änderung der Einstellung des Synchronisierimpuls-Einstellwerts aufweist, ist es möglich, den Synchronisierimpuls zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Grundlage der Eingangszeit des Synchronisationsrahmens an das Synchronisationsziel 121 auszugeben.
Die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 empfängt eine Information über die von der Schutzzeitberechnungseinheit 15 des Synchronisationsmasters 10 berechnete Schutzzeit und stellt die Schutzzeit in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 auf Grundlage der empfangenen Information ein. In der von der Schutzzeiteinstellungseinheit 30 eingestellten Schutzzeit gibt die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 ein Weiterleitungsgenehmigungssignal an die Rahmenweiterleitungseinheit 21 und ein Übertragungsverbotssignal an die Rahmenübertragungseinheit 32 aus.
In der obigen Erläuterung ist zu beachten, dass die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 die Information über die von der Schutzzeitberechnungseinheit 15 des Synchronisationsmasters 10 berechnete Schutzzeit empfängt und die Schutzzeit in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 auf Grundlage der empfangenen Information einstellt. Die Schutzzeit kann jedoch auch auf der Seite der Slave-Einheit 20₁ berechnet werden. Die Berechnung der Schutzzeit kann durch die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 erfolgen, oder es kann eine Komponente zum Berechnen der Schutzzeit unabhängig bereitgestellt werden. Das heißt, die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 oder dergleichen kann die Schutzzeit in einem Verfahren berechnen, das dem Verfahren in der Schutzzeitberechnungseinheit 15 des Synchronisationsmasters 10 ähnelt. Die zur Berechnung der Schutzzeit notwendige Kommunikationsverzögerungszeit nebst Jitter können aus dem Synchronisationsmaster 10 erfasst werden oder auf der Seite der Slave-Einheit 20₁ in einem Verfahren, das dem Verfahren in der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit 13 des Synchronisationsmasters 10 ähnelt, gemessen werden.
Die Rahmenübertragungseinheit 32 erzeugt einen Kommunikationsrahmen und überträgt den erzeugten Kommunikationsrahmen asynchron mit Synchronisationsrahmen beinhaltenden Kommunikationsrahmen, die vom Synchronisationsmaster 10 und von den anderen Slave-Einheiten (den Slave-Einheiten 20₂ , 20₃ und 20₄ ) übertragen werden.
Wird von der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 das Übertragungsgenehmigungssignal ausgegeben, gibt jedoch die Rahmenübertragungseinheit 32 den Kommunikationsrahmen an den Übertragungsport 23 aus. Wird von der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 das Übertragungsverbotssignal ausgegeben, bleibt die Rahmenübertragungseinheit 32 ab dem Versenden des Kommunikationsrahmens so lange im Standby, bis die Ausgabe des Übertragungsgenehmigungssignals einsetzt.
Nachfolgend werden charakteristische Betriebsvorgänge im Netzwerksystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verweis auf die 4 und 5 erläutert.
4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines beispielhaften Konflikts eines von der Rahmenweiterleitungseinheit 21 ausgeführten Weiterleitungsvorgangs für einen Synchronisationsrahmen und eines von der Rahmenübertragungseinheit 32 ausgeführten Übertragungsvorgangs für einen Kommunikationsrahmen für den Fall, dass die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 der Slave-Einheit 20 in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 im Netzwerksystem mit der in 1 dargestellten Ausgestaltung keine Schutzzeit einstellt. In 4 werden Zustände der Fenstereinheit 26, der Rahmenweiterleitungseinheit 21, der Rahmenübertragungseinheit 32 und des Übertragungsports 23 dargestellt. Die Slave-Einheit 20 behandelt einen Synchronisationsrahmen, der in einem Zeitraum empfangen wird, in dem die Fenstereinheit 26 in einem „offenen“ Zustand ist, als gültigen Synchronisationsrahmen und leitet den Synchronisationsrahmen an die anderen Slave-Einheiten weiter. Die Slave-Einheit 20 behandelt hingegen einen Synchronisationsrahmen, der in einem Zeitraum empfangen wird, in dem die Fenstereinheit 26 im „geschlossenen“ Zustand ist, als ungültigen Synchronisationsrahmen. Hierbei ist anzumerken, dass auch der im „geschlossenen“ Zeitraum empfangene Synchronisationsrahmen an die anderen Slave-Einheiten weitergeleitet werden kann, aber auch ohne Weiterleitung verworfen werden kann.
In einem in 4 dargestellten Betriebsbeispiel beginnt die Rahmenübertragungseinheit 32 zum Zeitpunkt t1 mit der Übertragung des Kommunikationsrahmens. Danach versucht die Rahmenweiterleitungseinheit 21 zum Zeitpunkt t2 eine Weiterleitung des Synchronisationsrahmens. Da jedoch der Übertragungsport 23 aktuell den aus der Rahmenübertragungseinheit 32 empfangenen Kommunikationsrahmen überträgt, wird, selbst wenn ein Versuch der Übertragung des Synchronisationsrahmens zum Zeitpunkt t3 erfolgt, die Übertragung bis zu einem Zeitpunkt t4 verzögert, zu dem die Übertragung des Kommunikationsrahmens vollendet wird. Zum Zeitpunkt t4 beginnt die Weiterleitung des Synchronisationsrahmens. Durch Bewirken eines solchen Zurückhaltens (Standby) der Weiterleitung des Synchronisationsrahmens erhöht sich eine Übertragungsverzögerung des Synchronisationsrahmens unter Verschlechterung der Synchronisationsgenauigkeit.
5 hingegen ist ein Diagramm zur Darstellung eines beispielhaften Konflikts eines von der Rahmenweiterleitungseinheit 21 ausgeführten Weiterleitungsvorgangs für einen Synchronisationsrahmen und eines von der Rahmenübertragungseinheit 32 ausgeführten Übertragungsvorgangs für einen Kommunikationsrahmen für den Fall, dass die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 der Slave-Einheit 20 in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 im Netzwerksystem mit der in 1 dargestellten Ausgestaltung eine Schutzzeit einstellt. In 5 werden Zustände der Fenstereinheit 26, der Schutzzeiteinstellungseinheit 30, der Rahmenweiterleitungseinheit 21, der Rahmenübertragungseinheit 32 und des Übertragungsports 23 dargestellt.
In einem in 5 dargestellten Betriebsbeispiel stellt die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 eine Schutzzeit auf einen Zeitraum von Zeitpunkt t5 bis Zeitpunkt t8 ein. In diesem Zeitraum ist nur eine Weiterleitung des Kommunikationsrahmens gestattet, während eine Übertragung des im Inneren der Slave-Einheit 20 erzeugten Kommunikationsrahmens untersagt ist. Das heißt, die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 gibt in diesem Zeitraum ein Weiterleitungsgenehmigungssignal an die Rahmenweiterleitungseinheit 21 aus. Obwohl die Rahmenübertragungseinheit 32 einen Versuch der Übertragung des Kommunikationsrahmens zum Zeitpunkt t6 unternimmt, wird die Übertragung somit verzögert, da dort die Schutzzeit eingestellt ist und von der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 kein Übertragungsgenehmigungssignal ausgegeben wird. Danach versucht die Rahmenweiterleitungseinheit 21 zum Zeitpunkt t7 den Start der Weiterleitung des aus dem Synchronisationsmaster 10 empfangenen Kommunikationsrahmens. Zu diesem Zeitpunkt hat die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 die Schutzzeit eingestellt und von der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 wird das Weiterleitungsgenehmigungssignal ausgegeben. Deshalb beginnt die Rahmenweiterleitungseinheit 21 unverzüglich mit der Weiterleitung des Synchronisationsrahmens. Wenn die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 die Einstellung der Schutzzeit zum Zeitpunkt t8 freigibt, wird von der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 das Übertragungsgenehmigungssignal an die Rahmenübertragungseinheit 32 ausgegeben, in Reaktion worauf die im Standby befindliche Rahmenübertragungseinheit 32 mit dem Übertragen des Kommunikationsrahmens beginnt. Auf diese Weise wird die Schutzzeit auf einen Zeitraum eingestellt, in dem das Eintreffen des Synchronisationsrahmens erwartet wird, und dadurch wird der Übertragungsbetrieb der Rahmenübertragungseinheit 32 geregelt. Damit lässt sich vermeiden, dass die von der Rahmenübertragungseinheit 32 ausgeführte Übertragung des Kommunikationsrahmens möglicherweise eine Ursache dafür wird, dass zum Zeitpunkt der Übertragung des Synchronisationsrahmens eine Verzögerung eintritt. Dadurch lässt sich durch Erhöhung der Übertragungsverzögerungszeit des Synchronisationsrahmens eine Verschlechterung der Synchronisationsgenauigkeit vermeiden.
Beim Empfangen des Synchronisationsrahmens im von der Fenstereinheit 26 gesteuerten Empfangsfenster bestimmt die Slave-Einheit 20₁ , dass der empfangene Synchronisationsrahmen als gültiger Synchronisationsrahmen empfangen wird. Dadurch wird eine Einstellzeit im Schutzzeitzähler 31 so eingestellt, dass die Schutzzeit maximal einen (1) von der Rahmenübertragungseinheit 32 übertragbaren Kommunikationsrahmen früher als die Startzeit des Empfangsfensters beginnt und dass die Schutzzeit in Übereinstimmung mit einer Endzeit des Empfangsfensters endet. Das heißt, ein Startzeitpunkt der Schutzzeit wird so eingestellt, dass der Umstand, dass die Rahmenübertragung der Rahmenübertragungseinheit 32 zu einem Startzeitpunkt des Empfangsfensters nicht beendet ist, eliminiert wird. Die Maximalzeit in Höhe eines Kommunikationsrahmens entspricht einer erforderlichen Übertragungsdauer im Falle, dass der Kommunikationsrahmen die maximale Größe aufweist.
Hierbei ist anzumerken, dass in dem Zeitraum, in dem die Schutzzeit eingestellt wird, auch die Weiterleitung eines Rahmens, der kein Synchronisationsrahmen ist, stattfindet.
Wenn der beim festen Zyklus wiederholt übertragene Synchronisationsrahmen einmal weitergeleitet ist, erfolgt für eine Weile keine Weiterleitung des Synchronisationsrahmens. Deshalb kann die folgende Operation durchgeführt werden. Das heißt, die Rahmenweiterleitungseinheit 21 bestimmt, ob ein weitergeleiteter Rahmen ein Synchronisationsrahmen ist, und wenn ein Synchronisationsrahmen weitergeleitet wurde, meldet die Rahmenweiterleitungseinheit 21 an die Schutzzeiteinstellungseinheit 30 die Umsetzung der Weiterleitung des Synchronisationsrahmens. Anschließend gibt die Schutzzeiteinstellungseinheit, die diese Mitteilung empfangen hat, die Einstellung der Schutzzeit für die Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit 22 frei. In diesem Fall wird der Umstand, dass die Weiterleitung des Synchronisationsrahmens vollzogen ist, als Auslöser für die Freigabe der Schutzzeit verwendet. Deshalb kann die Slave-Einheit 20 den Synchronisationsrahmen ohne eine Verzögerung weiterleiten und verhindern, dass eine Übertragungsbereitschaftszeit (Standby-Dauer) des Kommunikationsrahmens der Rahmenübertragungseinheit 32 sich mehr als notwendig verlängert.
Wie oben erläutert, stellt die Slave-Einheit gemäß dieser Ausführungsform die Schutzzeit auf die Periode ein, die den Zeitraum umfasst, in dem das Eintreffen des im festen Zyklus übertragenen Synchronisationsrahmens erwartet wird, und reguliert die Übertragung des in der eigenen Slave-Einheit erzeugten Kommunikationsrahmens. Infolge dessen ist es möglich, eine Erhöhung der Verzögerungszeit aufgrund des Eintretens einer Standby-Situation im Weiterleitungsprozess für den Synchronisationsrahmen zu verhindern und die Synchronisationsgenauigkeit zu verbessern.
Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in dieser Ausführungsform sich auf den Fall bezogen hat, dass die Slave-Einheit 20, das heißt die erfindungsgemäße Kommunikationsvorrichtung, auf das Bewegungssteuersystem angewendet wird, aber dass die vorliegende Erfindung auf eine beliebige Kommunikationsvorrichtung angewendet werden kann, solang die Kommunikationsvorrichtung einen in einem festen Zyklus übertragenen Kommunikationsrahmen empfängt und den Kommunikationsrahmen an andere Vorrichtungen weiterleitet. Die vorliegende Erfindung lässt sich nicht nur auf den Fall anwenden, dass der im festen Zyklus übertragene Kommunikationsrahmen weitergeleitet wird, sondern auch auf den Fall, dass ein zu einem bekannten Zeitpunkt übertragener Kommunikationsrahmen weitergeleitet wird. In diesem Fall kann eine Kommunikationsvorrichtung, die den zum bekannten Zeitpunkt übertragenen Kommunikationsrahmen weiterleitet, die Weiterleitung des Kommunikationsrahmens ohne eine Verzögerung ausführen, indem sie die Übertragung des Kommunikationsrahmens in einem Zeitraum, der den bekannten Zeitpunkt erfasst und nur den Weiterleitungsprozess gestattet, reguliert.
Die in der obigen Ausführungsform erläuterte Ausgestaltung ist ein Beispiel für den Inhalt der vorliegenden Erfindung. Die Ausgestaltung kann mit einem anderen öffentlich bekannten Verfahren kombiniert werden und kann teilweise nicht vorgesehen oder abgewandelt werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Synchronisationsmaster;
11: Synchronisationszeitsteuereinheit;
12: Parameterübermittlungseinheit;
13: Kommunikationsverzögerungsmesseinheit;
14: Synchronisationsrahmen-Empfangszeitberechnungseinheit;
15: Schutzzeitberechnungseinheit;
16: Kommunikationsschnittstelleneinheit;
20₁, 20₂, 20₃ und 20₄: Slave-Einheit;
21: Rahmenweiterleitungseinheit;
22: Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit;
23: Übertragungsport;
24: Empfangsport;
25: Synchronisationsrahmen-Empfangseinheit;
26: Fenstereinheit;
27: Verzögerungszähler;
28: Synchronisierimpuls-Ausgabeeinheit;
29: Systembus-Schnittstelleneinheit;
30: Schutzzeiteinstellungseinheit;
31: Schutzzeitzähler;
32: Rahmenübertragungseinheit;
100: Bus;
101: Prozessor;
102: Speicher;
103: Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle;
110, 110a, 110b, 110c: Netzwerk;
121 bis 124: Synchronisationsziel;
131 bis 134: Systembus.

Claims

Kommunikationsvorrichtung umfassend: eine Rahmenweiterleitungseinheit (21), um unter mehreren durch einen Empfangsport (24) empfangenen Kommunikationsrahmen einen an eine andere Vorrichtung weiterzuleitenden Kommunikationsrahmen zu empfangen und den empfangenen Kommunikationsrahmen an einen Übertragungsport (23) auszugeben; eine Rahmenübertragungseinheit (32), um den Kommunikationsrahmen zu erzeugen und den Kommunikationsrahmen an den Übertragungsport (23) auszugeben; eine Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit (22), um die von der Rahmenübertragungseinheit (32) durchzuführende Ausgabe des Kommunikationsrahmens an den Übertragungsport (23) in einer Schutzzeit zu regulieren, die eine Periode ist, die einen Zeitraum umfasst, in dem das Eintreffen des in einem Netzwerk in einem festen Zyklus übertragenen Synchronisationsrahmens erwartet wird, und die auf der Basis von gemessenen Kommunikationsverzögerungszeiten und gemessenen Jitter der Kommunikationsverzögerungszeiten berechnet wird, wobei die Übertragung des Kommunikationsrahmens reguliert wird; und eine Schutzzeiteinstellungseinheit (30), welche die Schutzzeit in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit (22) einstellt.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schutzzeit auf Grundlage des Zeitraums und einer maximalen Größe eines von der Rahmenübertragungseinheit (32) übertragbaren Rahmens bestimmt wird.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Startzeit der Schutzzeit eine Zeit ist, die ermittelt wird, indem von einer Startzeit des Zeitraums eine erforderliche Übertragungszeit eines von der Rahmenübertragungseinheit (32) übertragbaren Rahmens maximaler Größe subtrahiert wird, und eine Endzeit der Schutzzeit identisch mit einer Endzeit des Zeitraums oder später als die Endzeit des Zeitraums ist.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der im Netzwerk im festen Zyklus übertragene Kommunikationsrahmen als Synchronisationsrahmen eingestellt wird, der in der Synchronisationssteuerung von mehreren in Synchronisation miteinander arbeitenden Vorrichtungen verwendet wird.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 4, umfassend eine Synchronisierimpuls-Ausgabeeinheit (28), um einen Synchronisierimpuls zur Synchronisationssteuerung auf Grundlage des im Zeitraum empfangenen Synchronisationsrahmens zu erzeugen und um den Synchronisierimpuls an eine Synchronisationssteuerungszielvorrichtung auszugeben.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kommunikationsvorrichtung ein Servo-Netzwerk darstellt, das ein Bewegungssteuergerät und mehrere Servoantriebe, die einer Synchronisationssteuerung durch das Bewegungssteuergerät unterliegen, verbindet und die Servoantriebe mit Hilfe eines Kommunikationsrahmens ansteuert, der von einem Synchronisationsmaster (10), der das Bewegungssteuergerät darstellt, in einem festen Zyklus übertragen wird.
Netzwerksystem, umfassend: einen Synchronisationsmaster (10) eines Systems, der eine Synchronisationssteuerung ausführt; und mehrere mit dem Synchronisationsmaster (10) zu synchronisierende Slave-Einheiten (20; 20₁, 20₂, 20₃, 20₄), wobei der Synchronisationsmaster (10) mit einer (20₁) der Slave-Einheiten (20; 20₁, 20₂, 20₃, 20₄) verbunden ist und diejenige Slave-Einheit (20₂, 20₃, 20₄) der Slave-Einheiten (20; 20₁, 20₂, 20₃, 20₄), die nicht mit dem Synchronisationsmaster (10) verbunden ist, über die andere Slave-Einheit mit dem Synchronisationsmaster (10) kommuniziert, wobei der Synchronisationsmaster (10) eine Synchronisierungszeitsteuereinheit (11) aufweist, um einen Synchronisationsrahmen zum Benennen eines Synchronisationszeitpunkts an die jeweiligen Slave-Einheiten (20; 20₁, 20₂, 20₃, 20₄) in einem festen Zyklus zu übertragen, wobei die Slave-Einheit umfasst: eine Rahmenweiterleitungseinheit (21), um unter mehreren durch einen Empfangsport (24) empfangenen Kommunikationsrahmen einen an eine andere Vorrichtung weiterzuleitenden Kommunikationsrahmen zu empfangen und den empfangenen Kommunikationsrahmen an einen Übertragungsport (23) auszugeben; eine Rahmenübertragungseinheit (32), um einen Kommunikationsrahmen zu erzeugen und den Kommunikationsrahmen an den Übertragungsport (23) auszugeben; und eine Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit (22), um die von der Rahmenübertragungseinheit (32) ausgeführte Ausgabe des Kommunikationsrahmens an den Übertragungsport (23) in einer Schutzzeit zu regulieren, die eine Periode ist, die einen Zeitraum umfasst, in dem das Eintreffen des Synchronisationsrahmens erwartet wird wobei die Übertragung des Kommunikationsrahmens reguliert wird; und eine Schutzzeiteinstellungseinheit (30), welche die Schutzzeit in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit (22) einstellt, wobei der Synchronisationsmaster (10) weiterhin umfasst: eine Kommunikationsverzögerungsmesseinheit (13), um eine Kommunikationsverzögerungszeit in Bezug auf jede der Slave-Einheiten (20; 20₁, 20₂, 20₃, 20₄) und eines Jitters der Kommunikationsverzögerungszeit zu messen; eine Schutzzeitberechnungseinheit (15), um die Schutzzeit auf Grundlage der Kommunikationsverzögerungszeit und des Jitters, die von der Kommunikationsverzögerungsmesseinheit (13) gemessen wurden, zu berechnen; und eine Parameterübermittlungseinheit (12), um die von der Schutzzeitberechnungseinheit (15) berechnete Schutzzeit an die Slave-Einheit (20; 20₁, 20₂, 20₃, 20₄) zu übermitteln.
Netzwerksystem nach Anspruch 7, wobei eine Startzeit der Schutzzeit eine Zeit ist, die ermittelt wird, indem von einer Startzeit des Zeitraums eine erforderliche Übertragungszeit eines von der Rahmenübertragungseinheit (32) übertragbaren Rahmens maximaler Größe subtrahiert wird, und eine Endzeit der Schutzzeit identisch mit einer Endzeit des Zeitraums oder später als die Endzeit des Zeitraums ist.
Netzwerksystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Slave-Einheit (20; 20₁, 20₂, 20₃, 20₄) eine Synchronisierimpuls-Ausgabeeinheit (28) umfasst, um einen Synchronisierimpulse zur Synchronisationssteuerung auf Grundlage des im Zeitraum empfangenen Synchronisationsrahmens zu erzeugen, und um den Synchronisierimpuls an eine Synchronisationssteuerungszielvorrichtung auszugeben.
Netzwerksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Netzwerksystem ein Servo-Netzwerk darstellt, das ein Bewegungssteuergerät und mehrere Servoantriebe, die einer Synchronisationssteuerung durch das Bewegungssteuergerät unterliegen, verbindet.
Kommunikationsvorrichtung, umfassend: einen Empfangsport (24), um einen Kommunikationsrahmen zu empfangen, der einen von einer ersten anderen Kommunikationsvorrichtung zyklisch übertragenen Synchronisationsrahmen umfasst; einen Übertragungsport (23), um einen Kommunikationsrahmen an eine zweite andere Kommunikationsvorrichtung zu übertragen; eine Steuereinheit, um den von dem Empfangsport (24) empfangenen Synchronisationsrahmen an den Übertragungsport (23) auszugeben und um die Ausgabe eines Kommunikationsrahmens, der nicht ein Synchronisationsrahmen ist, an den Übertragungsport (23) während einer Periode zu unterdrücken, die vor einer Startzeit einer erwarteten Empfangszeit des Synchronisationsrahmens beginnt und an einer Endzeit der erwarteten Empfangszeit endet, wobei die Periode kürzer ist als ein Übertragungszyklus des Synchronisationsrahmens, wobei eine Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit (22) vorgesehen ist, um eine Ausgabe des Kommunikationsrahmens an den Übertragungsport (23) in einer Schutzzeit, die in der Übertragungsrahmen-Arbitrierungseinheit (22) mittels einer Schutzzeiteinstellungseinheit (30) einstellbar ist, zu regulieren, und wobei die Schutzzeit auf der Basis von gemessenen Kommunikationsverzögerungszeiten und gemessenen Jitter der Kommunikationsverzögerungszeiten berechnet wird.