JP2023018732A - 通信システム及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の端末装置への要求及び要求に対する応答を効率的に送受信する。
【解決手段】通信システムは、機器に接続された端末装置と、前記端末装置と通信可能に接続された通信装置と、を備え、前記通信装置は、前記端末装置の応答予定タイミングを決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記応答予定タイミングを特定するためのタイミング特定情報及び前記端末装置に機器情報を要求する要求情報を前記端末装置へ送信する第１送信部と、を含み、前記端末装置は、前記要求情報に基づいて前記機器から機器情報を取得する取得部と、前記タイミング特定情報によって特定される前記応答予定タイミングが到来すると、前記取得部によって取得された前記機器情報を含む応答情報を前記通信装置へ送信する第２送信部と、を含む。
【選択図】図４

Description

本開示は、通信システム及び通信装置に関する。

施設内に配置されたセンサによる計測値を収集するために通信プロトコルのＭｏｄｂｕｓ（登録商標）が利用されている。Ｍｏｄｂｕｓにはシリアル通信用のバージョンのＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵが含まれる。Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵはマスタ－スレーブ方式のプロトコルである。Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いたシステムでは、マスタ（上位システム）からの要求（クエリ）に応じて、スレーブ（制御機器）がセンサの計測値をマスタへ送信する（例えば、特許文献１）。

特開２０１１－２３４１７１号公報

スレーブがクエリを受信してからレスポンスを送信するまでの期間は、スレーブの処理能力に依存する。マスタがクエリを送信した後は、スレーブによるレスポンスの送信が完了するまで通信路が占有される。スレーブがレスポンスを送信するか、タイムアウトが生じなければマスタは次のクエリを送信することができない。このため、一部又は全部のスレーブの処理能力によって、通信路の伝送能力が制限される。

本開示の一態様に係る通信システムは、機器に接続された端末装置と、前記端末装置と通信可能に接続された通信装置と、を備え、前記通信装置は、前記端末装置の応答予定タイミングを決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記応答予定タイミングを特定するためのタイミング特定情報及び前記端末装置に機器情報を要求する要求情報を前記端末装置へ送信する第１送信部と、を含み、前記端末装置は、前記要求情報に基づいて前記機器から機器情報を取得する取得部と、前記タイミング特定情報によって特定される前記応答予定タイミングが到来すると、前記取得部によって取得された前記機器情報を含む応答情報を前記通信装置へ送信する第２送信部と、を含む。

本開示の一態様に係る通信装置は、機器に接続された端末装置と通信可能に接続された通信装置であって、機器情報を要求する要求情報に対して前記端末装置が応答するための応答予定タイミングを決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記応答予定タイミングを特定するためのタイミング特定情報及び前記要求情報を前記端末装置へ送信する第１送信部と、を備える。

本開示によれば、複数の端末装置への要求及び要求に対する応答を効率的に送受信することができる。

第１実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 第１実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態に係るＲＴＵのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態に係る制御装置及びＲＴＵの機能の一例を示す機能ブロック図である。 Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵにおけるクエリのメッセージフォーマットを示す図である。 処理能力テーブルの一例を示す図である。 優先度テーブルの一例を示す図である。 スケジュールテーブルの一例を示す図である。 従来のＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵにおけるクエリ及びレスポンスの送信タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 第１実施形態に係る通信システムにおけるクエリ及びレスポンスの送信タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 クエリの送信を保留する場合におけるクエリ及びレスポンスの送信タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 第１実施形態に係る制御装置の応答予定タイミング決定処理の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る制御装置のクエリ送信処理の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るＲＴＵの応答処理の一例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る制御装置のレスポンス受信処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。 第２実施形態に係る中継装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第２実施形態に係る通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。 第２実施形態に係る中継装置のレスポンス受信処理の一例を示すフローチャートである。 交流サイクルを用いた通信期間の定義の一例を示す図である。

＜本開示の実施形態の概要＞
以下、本開示の実施形態の概要を列記して説明する。

（１） 本実施形態に係る通信システムは、機器に接続された端末装置と、前記端末装置と通信可能に接続された通信装置と、を備え、前記通信装置は、前記端末装置の応答予定タイミングを決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記応答予定タイミングを特定するためのタイミング特定情報及び前記端末装置に機器情報を要求する要求情報を前記端末装置へ送信する第１送信部と、を含み、前記端末装置は、前記要求情報に基づいて前記機器から機器情報を取得する取得部と、前記タイミング特定情報によって特定される前記応答予定タイミングが到来すると、前記取得部によって取得された前記機器情報を含む応答情報を前記通信装置へ送信する第２送信部と、を含む。これにより、通信装置は、応答情報が送信されるタイミングを把握しているため、要求情報の送信及び応答情報の受信のスケジュールを予め設定することができ、要求情報及び応答情報を効率的に送受信することができる。

（２） 前記第１送信部は、繰り返される一定長の通信期間毎に前記タイミング特定情報及び前記要求情報を送信し、前記決定部は、複数の前記通信期間のうち、前記端末装置が前記応答情報を送信すべき通信期間を、前記応答予定タイミングを含む応答予定通信期間として決定してもよい。これにより、通信装置は要求情報を定期送信することができる。さらに、通信装置は要求情報の通信期間を用いて応答予定タイミングを決定することができる。

（３） 前記決定部は、前記応答予定通信期間において、前記タイミング特定情報及び前記要求情報が送信される期間を除く期間から、前記応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、タイミング特定情報及び要求情報の送信期間と、応答予定タイミングとの競合を回避することができる。

（４） 前記通信装置と前記端末装置とは電力線通信によって通信し、前記通信期間は、前記電力線通信に用いられる電力の交流サイクルに基づいて決定されてもよい。これにより、通信装置は、電力線通信（ＰＬＣ）に用いられる交流電力を用いて応答予定タイミングを決定することができる。端末装置は、通信装置と時刻同期がされていなくても、交流サイクルを用いて応答情報を送信することができる。

（５） 前記第１送信部は、前記交流サイクルに含まれる第１極性の期間において前記タイミング特定情報及び前記要求情報を送信し、前記決定部は、前記応答予定通信期間の交流サイクルに含まれる第２極性の期間から、前記応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、タイミング特定情報及び要求情報の送信期間と、応答予定タイミングとの競合を回避することができる。

（６） 前記応答情報の送信期間が複数の前記通信期間と重複する場合、前記第１送信部は、前記応答情報の送信期間と重複する前記通信期間において、前記タイミング特定情報及び前記要求情報の送信を保留してもよい。これにより、タイミング特定情報及び要求情報の送信期間と、応答情報の送信期間との競合を回避することができる。

（７） 前記タイミング特定情報は、前記応答予定通信期間を示す情報であってもよい。これにより、通信装置は、応答予定タイミングを応答予定通信期間として端末装置に通知することができる。

（８） 前記決定部は、前記応答予定タイミングとして、前記端末装置が前記応答情報を送信すべき時刻である応答予定時刻を決定し、前記タイミング特定情報は、前記応答予定時刻を示してもよい。これにより、通信装置は、応答予定タイミングを応答予定時刻として端末装置に通知することができる。

（９） 前記タイミング特定情報は、前記要求情報の送信に関する時刻から、前記応答情報の送信予定時刻までの期間を示す情報であってもよい。これにより、通信装置は、応答予定タイミングを、要求情報の送信に関する時刻を基準とした相対時刻として端末装置に通知することができる。端末装置は、通信装置と時刻同期がされていなくても、応答情報を送信すべきタイミングを特定することができる。

（１０） 前記通信システムは、第１端末装置及び第２端末装置を含む複数の前記端末装置を備え、前記決定部は、前記第１端末装置の応答予定タイミングである第１応答予定タイミングと、前記第２端末装置の応答予定タイミングである第２応答予定タイミングとの競合を回避するように、前記第１応答予定タイミング及び前記第２応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、第１端末装置の要求情報の受信から応答情報の送信までの期間（以下、「応答可能期間」という）と、第２端末装置の応答可能期間とが異なる場合でも、第１端末装置と第２端末装置との間における応答情報の送信の競合を回避することができる。

（１１） 前記決定部は、前記通信装置が前記第１端末装置のための要求情報である第１要求情報と、前記第２端末装置のための要求情報である第２要求情報とのそれぞれを取得する順番に基づいて、前記第１応答予定タイミング及び前記第２応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、要求情報の取得順番にしたがって、合理的な応答予定タイミングを決定することができる。

（１２） 前記要求情報は識別情報を含み、前記第２送信部は、前記要求情報に基づいて取得された前記機器情報と、前記要求情報に含まれる前記識別情報とを含む前記応答情報を、前記通信装置へ送信してもよい。これにより、例えば要求情報の送信順番と、応答情報の受信順番とが異なっていても、識別情報を用いて要求情報に対応する応答情報を特定することができる。

（１３） 前記決定部は、前記端末装置の処理能力及び前記端末装置に割り当てられた優先度に基づいて、前記端末装置の応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、端末装置の処理能力によって推定される応答可能期間にしたがって適切な応答予定タイミングを決定することができる。さらに、重要な応答情報を優先して送信するように、合理的な応答予定タイミングを決定することができる。

（１４） 前記通信装置及び前記端末装置は、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵによって通信してもよい。これにより、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵにおけるクエリとレスポンスの送受信を効率的に行うことができる。

（１５） 本実施形態に係る通信装置は、機器に接続された端末装置と通信可能に接続された通信装置であって、機器情報を要求する要求情報に対して前記端末装置が応答するための応答予定タイミングを決定する決定部と、前記決定部によって決定された前記応答予定タイミングを特定するためのタイミング特定情報及び前記要求情報を前記端末装置へ送信する第１送信部と、を備える。これにより、通信装置は、応答情報が送信されるタイミングを把握しているため、要求情報の送信及び応答情報の受信のスケジュールを予め設定することができ、要求情報及び応答情報を効率的に送受信することができる。

＜本開示の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

［１．第１実施形態］
［１－１．通信システム］
図１は、第１実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る通信システム１０は、商業施設、工場等の施設に配置されたセンサによる計測値（以下、「センサ情報」という）を収集し、管理するためのシステムである。通信システム１０は、管理装置１００と、制御装置２００と、ＲＴＵ（Remote Terminal Unit）３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃとを含む。ＲＴＵ３００Ａには、センサ４００Ａ，４００Ｂが接続されている。ＲＴＵ３００Ｂには、センサ４００Ｃ，４００Ｄが接続されている。ＲＴＵ３００Ｃには、センサ４００Ｅ，４００Ｆが接続されている。以下、ＲＴＵ３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃを総称して「ＲＴＵ３００」ともいい、センサ４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆを総称して「センサ４００」ともいう。

管理装置１００は、センサ４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆによって得られたセンサ情報を収集して管理する。管理装置１００は、例えばコンピュータによって構成される。

ＲＴＵ３００は、端末装置の一例である。ＲＴＵ３００は、接続されたセンサ４００から出力されるセンサ情報を取得する。ＲＴＵ３００によって取得されたセンサ情報は、制御装置２００を介して管理装置１００へ送信される。センサ４００は、例えば、温度センサ、湿度センサ、気圧センサ、照度センサ、火災センサ等である。

制御装置２００は、管理装置１００からの要求に応じてＲＴＵ３００からセンサ情報を取得し、取得されたセンサ情報を管理装置１００へ提供する。

制御装置２００は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク５００を介して管理装置１００に接続され、シリアル通信バス６００を介してＲＴＵ３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃのそれぞれに接続されている。制御装置２００とＲＴＵ３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃのそれぞれとは、シリアル通信によって通信することができる。制御装置２００は、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵ（「ＭＯＤＢＵＳ」は登録商標）を用いてＲＴＵ３００と通信する。

Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵはマスタ－スレーブ方式の通信プロトコルである。本実施形態では、制御装置２００がマスタであり、ＲＴＵ３００がスレーブである。

制御装置２００は、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵとは異なる通信プロトコルを用いて管理装置１００と通信する。当該通信プロトコルは、例えばＭｏｄｂｕｓ／ＴＣＰである。

センサ４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆのそれぞれには、デバイスアドレスが割り当てられている。デバイスアドレスは、Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵにおいて使用されるアドレスである。

［１－２．制御装置の構成］
図２は、第１実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。制御装置２００は、プロセッサ２０１と、不揮発性メモリ２０２と、揮発性メモリ２０３と、第１通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２０４と、第２通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２０５とを含む。

揮発性メモリ２０３は、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリである。不揮発性メモリ２０２は、例えばフラッシュメモリ、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）等である。不揮発性メモリ２０２には、コンピュータプログラムであるマスタプログラム２０６及びマスタプログラム２０６の実行に使用されるデータが格納される。さらに不揮発性メモリ２０２には、スケジュールテーブル２０７、処理能力テーブル２０８、及び優先度テーブル２０９が含まれる。なお、スケジュールテーブル２０７は揮発性メモリ２０３に設けられてもよい。制御装置２００は、コンピュータを備えて構成され、制御装置２００の各機能は、前記コンピュータの記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムであるマスタプログラム２０６がプロセッサ２０１によって実行されることで発揮される。マスタプログラム２０６は、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体に記憶させることができる。プロセッサ２０１は、マスタプログラム２０６を実行し、後述するようにＲＴＵ３００とＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いて通信する。

プロセッサ２０１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。ただし、プロセッサ２０１は、ＣＰＵに限られない。プロセッサ２０１は、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）であってもよい。プロセッサ２０１は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）であってもよいし、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスであってもよい。この場合、ＡＳＩＣ又はプログラマブルロジックデバイスは、マスタプログラム２０６と同様の処理を実行可能に構成される。

第１通信Ｉ／Ｆ２０４は、例えばイーサネットインタフェース（「ＥＴＨＥＲＮＥＴ＼イーサネット」は登録商標）である。第１通信Ｉ／Ｆ２０４は、ネットワーク５００に接続されている。制御装置２００は、第１通信Ｉ／Ｆ２０４によって、管理装置１００との間で通信を行うことができる。

第２通信Ｉ／Ｆ２０５は、シリアル通信インタフェースである。具体的な一例では、第２通信Ｉ／Ｆ２０５は、ＲＳ－４８５インタフェースである。第２通信Ｉ／Ｆ２０５は、シリアル通信バス６００に接続されている。制御装置２００は、第２通信Ｉ／Ｆ２０５によって、ＲＴＵ３００との間でＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いた通信を行うことができる。

［１－３．ＲＴＵの構成］
図３は、第１実施形態に係るＲＴＵのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。ＲＴＵ３００は、プロセッサ３０１と、不揮発性メモリ３０２と、揮発性メモリ３０３と、通信Ｉ／Ｆ３０４と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）３０５とを含む。

揮発性メモリ３０３は、例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の半導体メモリである。不揮発性メモリ３０２は、例えばフラッシュメモリ、ハードディスク、ＲＯＭ等である。不揮発性メモリ３０２には、コンピュータプログラムであるスレーブプログラム３０６及びスレーブプログラム３０６の実行に使用されるデータが格納される。ＲＴＵ３００は、コンピュータを備えて構成され、ＲＴＵ３００の各機能は、前記コンピュータの記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムであるスレーブプログラム３０６がプロセッサ３０１によって実行されることで発揮される。スレーブプログラム３０６は、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体に記憶させることができる。プロセッサ３０１は、スレーブプログラム３０６を実行し、後述するように制御装置２００とＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いて通信する。

プロセッサ３０１は、例えばＣＰＵである。ただし、プロセッサ３０１は、ＣＰＵに限られない。プロセッサ３０１は、ＧＰＵであってもよい。プロセッサ３０１は、例えば、ＡＳＩＣであってもよいし、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスであってもよい。この場合、ＡＳＩＣ又はプログラマブルロジックデバイスは、スレーブプログラム３０６と同様の処理を実行可能に構成される。

通信Ｉ／Ｆ３０４は、シリアル通信インタフェースである。具体的な一例では、通信Ｉ／Ｆ３０４は、ＲＳ－４８５インタフェースである。通信Ｉ／Ｆ３０４は、シリアル通信バス６００に接続されている。ＲＴＵ３００は、通信Ｉ／Ｆ３０４によって、制御装置２００との間でＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いた通信を行うことができる。

Ｉ／Ｏ３０５は、センサ４００に接続されている。Ｉ／Ｏ３０５は、センサ４００に対するデータの入出力を行う。ＲＴＵ３００は、Ｉ／Ｏ３０５によって、センサ４００のレジスタにデータを書き込んだり、センサ４００のレジスタからデータを読み込んだりすることができる。

［１－４．通信システムの機能］
図４は、第１実施形態に係る制御装置及びＲＴＵの機能の一例を示す機能ブロック図である。制御装置２００は、取得部２１１と、バッファ２１２と、決定部２１３と、生成部２１４と、タイマ２１５と、第１送信部２１６と、第１受信部２１７と、識別部２１８と、提供部２１９との各機能を有する。取得部２１１と、バッファ２１２と、決定部２１３と、生成部２１４と、タイマ２１５と、第１送信部２１６と、第１受信部２１７と、識別部２１８と、提供部２１９とは、プロセッサ２０１がマスタプログラム２０６を実行することにより実現される。ＲＴＵ３００は、第２受信部３１１と、識別部３１２と、読出部３１３と、生成部３１４と、バッファ３１５と、タイマ設定部３１６と、タイマ３１７と、第２送信部３１８との各機能を有する。第２受信部３１１と、識別部３１２と、読出３１３と、生成部３１４と、バッファ３１５と、タイマ設定部３１６と、タイマ３１７と、第２送信部３１８とは、プロセッサ３０１がスレーブプログラム３０６を実行することにより実現される。

取得部２１１は、クエリを取得する。クエリは、センサ４００に対して処理を要求するメッセージフレームであり、要求情報の一例である。具体的には、取得部２１１は、管理装置１００から要求を受信し、受信した要求に応じたクエリを取得する。例えば、管理装置１００は、センサ情報が必要になると、センサ情報の要求を制御装置２００へ送信する。

図５は、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵにおけるクエリのメッセージフォーマットを示す図である。ＳＡは、センサ４００のデバイスアドレスである。ＦＣはファンクションコードであり、センサ４００へのコマンドである。クエリでは、ＦＣのフィールドにレジスタの読出コマンドの値が格納される。ＡＨ及びＡＬは、センサ４００のレジスタの読出開始アドレスである。ＢＨ及びＢＬは、読出バイト数である。ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）は、エラーチェックコードである。

図４に戻り、バッファ２１２はクエリを一時記憶する記憶領域である。例えば、揮発性メモリ２１３の一部の領域がバッファ２１２として利用される。取得部２１１は、取得したクエリをバッファ２１２に格納する。

決定部２１３は、ＲＴＵ３００のクエリへの応答予定タイミングを決定する。具体的には、決定部２１３は、ＲＴＵ３００の処理能力及びＲＴＵ３００に割り当てられた優先度に基づいて、ＲＴＵ３００の応答予定タイミングを決定する。本実施形態では、応答予定タイミングは応答予定時刻である。決定部２１３は、処理能力テーブル２０８及び優先度テーブル２０９を参照し、ＲＴＵ３００の処理能力及び優先度を取得することができる。

図６は、処理能力テーブルの一例を示す図である。処理能力テーブル２０８は、ＲＴＵ３００を特定するための情報と、ＲＴＵ３００の処理能力を示す情報とを対応付けて記憶する。図６の例では、ＲＴＵ３００を特定するための情報がＳＡ（デバイスアドレス）であり、ＲＴＵ３００の処理能力を示す情報が、ＲＴＵ３００の応答可能期間である。ＲＴＵ３００を特定するための情報は、ＲＴＵ３００のＩＤであってもよい。応答可能期間は、ＲＴＵ３００のクエリの受信開始時刻（つまり、制御装置２００のクエリの送信開始時刻）からレスポンスの送信開始時刻までの期間である。言い換えれば、応答可能期間は、ＲＴＵ３００が要求されたセンサ情報を読み出し、レスポンスを作成するのに必要となる期間である。

図７は、優先度テーブルの一例を示す図である。優先度テーブル２０９は、ＲＴＵ３００を特定するための情報と、ＲＴＵ３００に割り当てられた優先度とを対応付けて記憶する。図７の例では、ＲＴＵ３００を特定するための情報がＳＡ（デバイスアドレス）である。

図８は、スケジュールテーブルの一例を示す図である。スケジュールテーブル２０７には、ＲＴＵ３００の応答予定のスケジュールが登録される。スケジュールテーブル２０７はテーブル形式のデータであり、ＲＴＵ３００を特定するための情報と、クエリの送信予定時刻と、レスポンスの送信予定時刻（応答予定時刻）とが対応付けてスケジュールテーブル２０７に登録される。図８の例では、ＲＴＵ３００を特定するための情報がＳＡ（デバイスアドレス）である。

本実施形態では、制御装置２００がクエリを定期送信する。例えば、制御装置２００は、繰り返される一定長のタイムスロット毎に、クエリを送信する。タイムスロットは、通信期間の一例である。図８の例では、送信時刻が１００ミリ秒毎に予定されている。つまり、図８の例においてタイムスロットは１００ミリ秒である。

図８の例では、ＳＡが「０ｘ００００１１０１」のクエリが１番目に送信され、ＳＡが「０ｘ０００００１００」のクエリが２番目に送信され、ＳＡが「０ｘ００００００１１」のクエリが３番目に送信される。各クエリの間における送信時刻の間隔は１００ミリ秒である。さらに、ＳＡが「０ｘ００００１１０１」のレスポンスが１番目に送信され、ＳＡが「０ｘ００００００１１」のレスポンスが２番目に送信され、ＳＡが「０ｘ０００００１００」のレスポンスが３番目に送信される。つまり、応答予定時刻は、各タイムスロットに設定されるが、クエリの送信順番とレスポンスの送信順番とは一致していない。

図４に戻り、決定部２１３は、取得部２１１によってクエリが取得されると、取得されたクエリのＳＡを参照し、処理能力テーブル２０８から当該ＳＡに対応する応答可能期間を特定する。さらに決定部２１３は、取得されたクエリのＳＡに対応する優先度を優先度テーブル２０９から特定する。

決定部２１３は、ＲＴＵ３００の処理能力及ＲＴＵ３００に割り当てられた優先度に基づいて、ＲＴＵ３００がレスポンスを送信するタイムスロットである応答予定スロットを決定する。例えば、決定部２１３は、応用予定スロットにおいて、タイミング通知メッセージ及びクエリの送信期間を除く期間から、応答予定時刻を決定することができる。

決定部２１３は、基本的に、取得部２１１によるクエリの取得順番にしたがって、応答予定時刻を順次決定していく。決定部２１３は、応答可能期間から、ＲＴＵ３００がレスポンスを送信可能なタイムスロットのうちの最も早いタイムスロットが予約されていなければ、当該タイムスロットを応答予定スロットに決定し、当該応答予定スロットにおいて応答予定時刻を決定する。これにより、合理的な応答予定時刻を決定することができる。

決定部２１３は、複数の応答予定時刻が重複しないように、各クエリに対する応答予定時刻を、特定された応答可能期間及び優先度に基づいて決定することができる。

具体的には、決定部２１３は、特定された応答可能期間がタイムスロットより短い場合、クエリが送信されるタイムスロットの次のタイムスロット、又は、クエリが送信されるタイムスロット内において、応答予定時刻を決定することができる。決定部２１３は、特定された応答可能期間がタイムスロット１つ分より長い場合、クエリの送信から、応答可能期間に対応するタイムスロット数だけ後のタイムスロットを応答予定スロットに決定し、応答予定スロット内において応答予定時刻を決定することができる。

図９Ａは、従来のＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵによるクエリ及びレスポンスの送信タイミングの一例を示すタイミングチャートであり、図９Ｂは、本実施形態に係る通信システムにおけるクエリ及びレスポンスの送信タイミングの一例を示すタイミングチャートである。図９Ａ及び図９Ｂにおいて、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４はクエリを、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３はレスポンスを示す。クエリＱ１とレスポンスＲ１とが対応し、クエリＱ２とレスポンスＲ２とが対応し、クエリＱ３とレスポンスＲ３とが対応する。図９Ａに示すように、従来のＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵでは、マスタである制御装置からクエリＱ１が送信されると、スレーブであるＲＴＵによるレスポンスＲ１の送信が完了するまで通信路が占有される。ＲＴＵからのレスポンスＲ１の送信が完了すると、制御装置からクエリＱ２が送信され、ＲＴＵからレスポンスＲ２が送信される。同様に、レスポンスＲ２の送信が完了すると、制御装置からクエリＱ３が送信され、ＲＴＵからレスポンスＲ３が送信される。クエリＱ２，Ｑ３の送信開始からレスポンスＲ２，Ｒ２の送信完了まではそれぞれ通信路が占有される。従来のＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵでは、クエリが送信されてから、当該クエリに対するレスポンスの送信が完了するまで通信路が占有されるため、レスポンスＲ１，Ｒ２，Ｒ３の送信順番はクエリＱ１，Ｑ２，Ｑ３の送信順番と必ず一致し、レスポンスＲ１，Ｒ２，Ｒ３の送信順番を変更することは許されない。

複数のＲＴＵは互いに処理能力、つまり応答可能期間が異なり得る。つまり、クエリＱ１の送信開始時刻からレスポンスＲ１の送信開始時刻までの応答期間ＲＴ１と、クエリＱ２の送信開始時刻からレスポンスＲ２の送信開始時刻までの応答期間ＲＴ２と、クエリＱ３の送信開始時刻からレスポンスＲ３の送信開始時刻までの応答期間ＲＴ３とは互いに異なり得る。このように、従来のＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵでは、マスタからのクエリに対するスレーブの応答期間は可変長である。マスタは、レスポンスの受信を完了するまで（又はタイムアウトが発生するまで）次のクエリを送信することはできない。したがって、クエリの送信開始から次のクエリの送信開始までの期間Ｔ１’，Ｔ２‘，Ｔ３’も可変長である。

図９Ｂを参照する。本実施形態に係る通信システム１０において、タイムスロットＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４はそれぞれ同一の長さの期間である。クエリＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のそれぞれは、タイムスロットＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４のそれぞれの開始タイミングにおいて制御装置２００から送信される。クエリＱ１に対応するレスポンスＲ１は、タイムスロットＴ２においてＲＴＵ３００Ａから送信される。クエリＱ２に対応するレスポンスＲ２は、タイムスロットＴ４においてＲＴＵ３００Ｂから送信される。クエリＱ３に対応するレスポンスＲ３は、タイムスロットＴ３においてＲＴＵ３００Ｃから送信される。

レスポンスの送信順番は、ＲＴＵ３００の応答可能期間及び優先度によって、クエリの送信順番とは必ずしも対応しない。図９Ｂの例では、クエリＱ３の送信はクエリＱ２の送信よりも後であるが、レスポンスＲ３の送信はレスポンスＲ２の送信より先行する。

図４に戻り、決定部２１３は、スケジュールテーブル２０７を参照し、既に予約されている応答予定時刻に基づいて、新たな応答予定時刻を決定することができる。例えば、応答可能期間に基づいて決定された応答予定時刻と、予約されている他の応答予定時刻とが重複する場合、一方の応答予定時刻を１タイムスロット（図８の例では１００ミリ秒）遅らせることによって、２つの応答予定時刻の重複を回避することができる。この場合において、例えば、決定部２１３は、２つの応答予定時刻のうち優先度が低い方を遅らせることができる。例えば、２つの応答予定時刻の優先度が同一である場合、決定部２１３は、クエリを送信する順番にしたがって、応答予定時刻を決定することができる。

決定部２１３は、クエリの送信時刻を、タイムスロットに基づいて決定することができる。クエリの送信順番は、クエリの取得順番にしたがって決定される。決定部２１３は、決定したクエリの送信時刻及び応答予定時刻を、スケジュールテーブルに予約する。

タイマ２１５には、スケジュールテーブル２０７に予定されている送信時刻が設定される。タイマ２１５は、送信時刻が到来するまで計時を行う。

生成部２１４は、決定部２１３によって決定された応答予定時刻を指定したタイミング通知メッセージを生成する。タイミング通知メッセージは、タイミング特定情報の一例である。例えば、タイミング通知メッセージのフォーマットは、クエリのメッセージフォーマットを利用して定義することができる。図５を参照し、タイミング通知メッセージのフォーマットの一例を説明する。タイミング通知メッセージにおいて、ＳＡはクエリと同じＳＡが指定される。タイミング通知メッセージはＭｏｄｂｕｓの仕様に定義されていない独自メッセージであるため、タイミング通知メッセージにおけるＦＣはＭｏｄｂｕｓに規定されているＦＣ以外の値が設定される。タイミング通知メッセージでは、ＡＨ及びＡＬに応答予定時刻が指定される。タイミング通知メッセージのＢＨ及びＢＬには、任意の値（例えば、「１」）を設定可能である。

タイミング通知メッセージにおいて、応答予定時刻は絶対時刻として指定されてもよいし、相対時刻として指定されてもよい。絶対時刻として応答予定時刻が指定される場合、制御装置２００とＲＴＵ３００とは時刻同期されている必要がある。相対時刻として応答予定時刻が指定される場合、制御装置２００とＲＴＵ３００とは時刻同期されていなくてもよい。

相対時刻の場合、例えば、基準時刻から応答予定時刻までの経過時間が、タイミング通知メッセージにおいて指定される。本実施形態では、送信時刻が到来するとタイミング通知メッセージが送信され、タイミング通知メッセージの送信完了から所定の無通信期間が経過した後にクエリが送信される。この場合、基準時刻は、タイミング通知メッセージの送信開始時刻であってもよいし、タイミング通知メッセージの送信完了時刻であってもよいし、クエリの送信開始時刻であってもよいし、クエリの送信完了時刻であってもよい。タイミング通知メッセージの送信開始時刻、タイミング通知メッセージの送信完了時刻、クエリの送信開始時刻、及びクエリの送信完了時刻は、要求情報の送信に関する時刻の例である。

タイミング通知メッセージにおいて、応答予定スロットが応答予定タイミングとして指定されてもよい。例えば、タイミング通知メッセージは、決定された応答予定スロットを特定する情報（例えば、スロット番号、スロットの開始時刻等）を含んでもよい。ＲＴＵ３００は、例えばシリアル通信バス６００の通信状態を監視し、指定された応答予定スロットにおいてクエリの送信完了を検出すると、無通信期間の後に応答予定時刻が到来したと判断し、レスポンスを送信することができる。

図４に戻り、第１送信部２１６は、生成部２１４によって生成されたタイミング通知メッセージ及びバッファ２１２に格納されたクエリをＲＴＵ３００へ送信する。Ｍｏｄｂｕｓでは、メッセージの送信の前後には、３．５キャラクタ（１キャラクタ＝１０ビット）以上の無通信期間（サイレントインターバル）が配置される。つまり、タイミング通知メッセージとクエリとの間、及びクエリの後には無通信期間が配置される。タイマ２１５に設定された送信時刻が到来すると、第１送信部２１６は、タイミング通知メッセージを送信し、さら無通信期間が経過した後、クエリを送信する。

レスポンスの送信期間が複数のタイムスロットと重複する場合、第１送信部２１６は、レスポンスの送信期間と重複するタイムスロットにおいて、タイミング通知メッセージ及びクエリの送信を保留する。図１０は、クエリの送信を保留する場合におけるクエリ及びレスポンスの送信タイミングの一例を示すタイミングチャートである。図１０において、Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４はクエリを、Ｒ１１はレスポンスを示す。クエリＱ１１とレスポンスＲ１１とが対応する。タイムスロットＴ１２においてクエリＱ１２の送信が完了してからレスポンスＲ１１の送信が開始されるが、レスポンスＲ１１の送信期間はタイムスロットＴ１２，Ｔ１３及びＴ１４にまたがる。この場合、第１送信部２１６は、タイムスロットＴ１３及びＴ１４においてクエリＱ１３及びＱ１４の送信を保留し、タイムスロットＴ１５以降にクエリＱ１３及びＱ１４を送信する。

クエリの送信の保留は、スケジュールテーブル２０７において予約されていてもよい。例えば、決定部２１３は、ＲＴＵ３００によるレスポンスの送信期間を推定し、推定されたレスポンスの送信期間が複数のタイムスロットと重複する場合に、クエリの送信の保留を決定することができる。さらに決定部２１３は、応答予定時刻に基づいて、クエリの送信を保留するタイムスロットを決定することができる。決定部２１３は、決定されたクエリの送信を保留をスケジュールテーブル２０７に予約する。つまり、決定部２１３は、応答予定時刻から、レスポンスの送信期間と重複する複数のタイムスロットをスキップして次のクエリの送信時刻を予約することができる。

他の例では、第１送信部２１６がシリアル通信バス６００の通信状態を監視し、レスポンスの送信が完了したと判断した後に、タイミング通知メッセージ及びクエリを送信してもよい。レスポンスの送信期間が複数のタイムスロットと重複する場合、タイムスロットが切り替わってもレスポンスの送信が完了していなければ、タイミング通知メッセージ及びクエリは送信されない（つまり、送信が保留される）。

図４を参照し、ＲＴＵ３００の第２受信部３１１は、制御装置２００から送信されたタイミング通知メッセージ及びクエリを受信する。

識別部３１２は、第２受信部３１１によって受信されたメッセージが、タイミング通知メッセージであるかクエリであるかを識別する。

読出部３１３は、識別部３１２によって識別されたクエリに指定されている読出し開始アドレス及び読出バイト数にしたがって、センサ４００のレジスタからセンサ情報を読み出す。読出部３１３は、取得部の一例である。

生成部３１４は、識別部３１２によって識別されたクエリ及び読出部３１３によって読み出されたセンサ情報に基づいて、レスポンスを生成する。レスポンスは、クエリによって要求されたセンサ情報を制御装置２００へ送信するためのメッセージフレームであり、応答情報の一例である。レスポンスには、クエリに含まれるＳＡと、レスポンスであることを示すＦＣと、センサ情報とが含まれる。

バッファ３１５はレスポンスを一時記憶する記憶領域である。例えば、揮発性メモリ３１３の一部の領域がバッファ３１５として利用される。生成部３１４は、生成したレスポンスをバッファ３１５に格納する。

タイマ設定部３１６は、識別部３１２によって識別されたタイミング通知メッセージにおいて指定された応答予定時刻をタイマ３１７に設定する。タイマ３１７は、応答予定時刻が到来するまで計時を行う。

第２送信部３１８は、バッファ３１５に格納されたリクエストを制御装置２００へ送信する。タイマ３１７に設定された応答予定時刻が到来すると、第２送信部３１８は、レスポンスを送信する。

制御装置２００の第１受信部２１７は、ＲＴＵ３００から送信されたレスポンスを受信する。

識別部２１８は、第１受信部２１７によって受信されたレスポンスが、どのクエリに対応するかを識別する。例えば、識別部２１８は、レスポンスに含まれるＳＡと、クエリに含まれるＳＡとを照合することによって、レスポンスに対応するクエリを識別することができる。他の例では、取得部２１１がクエリの特定の領域に識別情報を格納し、生成部３１４がレスポンスの特定の領域にクエリと同一の識別情報を格納する。識別部２１８は、レスポンスに含まれる識別情報と、クエリに含まれる識別情報とを照合することによって、レスポンスに対応するクエリを識別することができる。

提供部２１９は、識別部２１８によって識別されたレスポンスに含まれるセンサ情報を、管理装置１００へ提供する。例えば、Ｍｏｄｂｕｓ／ＴＣＰを使用する場合、提供部２１９は、第１受信部２１７によってレスポンスを含むパケットを生成し、管理装置１００へ送信する。

［１－５．通信システムの動作］
次に、本実施形態に係る通信システム１０の動作について説明する。制御装置２００は、応答予定タイミング決定処理と、クエリ送信処理と、レスポンス受信処理とを実行することができる。ＲＴＵ３００は、応答処理を実行することができる。図１１は、第１実施形態に係る制御装置の応答予定タイミング決定処理の一例を示すフローチャートである。図１２は、第１実施形態に係る制御装置のクエリ送信処理の一例を示すフローチャートである。図１３は、第１実施形態に係るＲＴＵの応答処理の一例を示すフローチャートである。図１４は、第１実施形態に係る制御装置のレスポンス受信処理の一例を示すフローチャートである。

図１１を参照し、制御装置２００の応答予定タイミング決定処理を説明する。

管理装置１００は、センサ情報が必要になると、センサ情報の要求を制御装置２００へ送信する。制御装置２００は、管理装置１００からの要求を受信する（ステップＳ１０１）。

プロセッサ２０１は、受信した要求に基づいてクエリを作成する（ステップＳ１０２）。プロセッサ２０１は、作成したクエリをバッファ２１２に格納する（ステップＳ１０３）。

プロセッサ２０１は、処理能力テーブル２０８を参照し、クエリに含まれるＳＡからＲＴＵの応答可能期間を取得する。プロセッサ２０１は、クエリの送信時刻を決定し、送信時刻と応答可能期間とに基づいて応答予定時刻を決定する（ステップＳ１０４）。

プロセッサ２０１は、スケジュールテーブル２０７を参照し、決定した応答予定時刻が、予約されている他の応答予定時刻と重複するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。決定した応答予定時刻が、予約されている他の応答予定時刻と重複する場合（ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、プロセッサ２０１は、応答予定時刻を１タイムスロット遅らせ（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０５に戻る。

決定した応答予定時刻が、予約されている他の応答予定時刻と重複しない場合（ステップＳ１０５においてＮＯ）、プロセッサ２０１は、決定した応答予定時刻をスケジュールテーブル２０７に予約する（ステップＳ１０７）。以上で、応答予定タイミング決定処理が終了する。

次に、図１２を参照し、制御装置２００のクエリ送信処理を説明する。

プロセッサ２０１は、スケジュールテーブル２０７に予約されたタイミング通知メッセージ及びクエリの送信時刻が到来したか否かを判定する（ステップＳ２０１）。送信時刻が到来していない場合（ステップＳ２０１においてＮＯ）、プロセッサ２０１はステップＳ２０１に戻る。

予約された送信時刻が到来した場合（ステップＳ２０１においてＹＥＳ）、プロセッサ２０１は、レスポンス受信中のためタイミング通知メッセージ及びクエリの送信を保留するか否かを判定する（ステップＳ２０２）。レスポンス受信中であり、タイミング通知メッセージ及びクエリの送信を保留する場合（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、プロセッサ２０１はステップＳ２０２に戻る。

タイミング通知メッセージ及びクエリの送信を保留しない場合（ステップＳ２０２においてＮＯ）、プロセッサ２０１は、スケジュールテーブル２０７に登録されたＳＡ及び応答予定時刻を用いてタイミング通知メッセージを生成する（ステップＳ２０３）。なお、プロセッサ２０１は、タイミング通知メッセージをクエリ送信処理の開始前に生成しておき、バッファ２１２に格納してもよい。

プロセッサ２０１は、生成したタイミング通知メッセージをシリアル通信バス６００に送出する（ステップＳ２０４）。さらにプロセッサ２０１は、タイミング通知メッセージの送信完了から無通信期間が経過した後、バッファ２１２に格納されたクエリをシリアル通信バス６００に送出する（ステップＳ２０５）。以上で、クエリ送信処理が終了する。

次に、図１３を参照し、ＲＴＵ３００の応答処理を説明する。

ＲＴＵ３００は、タイミング通知メッセージを受信する（ステップＳ３０１）。プロセッサ３０１は、タイミング通知メッセージにおいて指定された応答予定時刻をタイマに設定する（ステップＳ３０２）。

ＲＴＵ３００は、クエリを受信する（ステップＳ３０３）。プロセッサ３０１は、クエリにおいて指定されたレジスタアドレスからセンサ情報を読み出す（ステップＳ３０４）。

プロセッサ３０１は、読み出したセンサ情報を用いてレスポンスを作成する（ステップＳ３０５）。プロセッサ２０１は、作成したレスポンスをバッファ３１５に格納する（ステップＳ３０６）。

プロセッサ３０１は、応答予定時刻が到来したか否かを判定する（ステップＳ３０７）。応答予定時刻が到来していない場合（ステップＳ３０７においてＮＯ）、プロセッサ３０１はステップＳ３０７に戻る。

応答予定時刻が到来した場合（ステップＳ３０７においてＹＥＳ）、プロセッサ３０１は、バッファ３１５に格納されたレスポンスをシリアル通信バス６００に送出する（ステップＳ３０８）。以上で、応答処理が終了する。

次に、図１４を参照し、制御装置２００のレスポンス受信処理を説明する。

制御装置２００は、ＲＴＵ３００からのレスポンスを受信する（ステップＳ４０１）。

プロセッサ２０１は、受信したレスポンスからセンサ情報を抽出し、センサ情報を管理装置１００へ送信する（ステップＳ４０２）。以上で、レスポンス受信処理が終了する。

［２．第２実施形態］
本実施形態では、制御装置２００とＲＴＵ３００との間に中継装置が配置され、中継装置がＲＴＵ３００に応答予定タイミングを通知する。

［２－１．通信システム］
図１５は、第２実施形態に係る通信システムの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る通信システム１０Ａは、中継装置７００を含む。中継装置７００は、シリアル通信線６００Ａを介して制御装置２００と接続される。中継装置７００は、シリアル通信バス６００を介してＲＴＵ３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃと接続される。

中継装置７００は、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いて制御装置２００と通信することができる。中継装置７００は、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いてＲＴＵ３００Ａ，３００Ｂ，３３０Ｃと通信することができる。中継装置７００は、制御装置２００から送信されたクエリを受信し、ＲＴＵ３００へ転送する。中継装置７００は、ＲＴＵ３００から送信されたレスポンスを受信し、制御装置２００へ転送する。

本実施形態において、制御装置２００はタイミング通知メッセージを生成及び送信しない。制御装置２００はマスタであり、不定期にクエリを送信する。本実施形態では、中継装置７００が応答予定時刻の決定機能及びタイミング通知メッセージの生成及び送信機能を有する。中継装置７００は、制御装置２００から受信されたクエリを定期送信する。ＲＴＵ３００はスレーブであり、クエリに対するレスポンスを送信する。

本実施形態に係る通信システム１０Ａのその他の構成は、第１実施形態に係る通信システム１０の構成と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

［２－２．中継装置の構成］
図１６は、第２実施形態に係る中継装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。中継装置７００は、プロセッサ７０１と、不揮発性メモリ７０２と、揮発性メモリ７０３と、第１通信Ｉ／Ｆ７０４と、第２通信Ｉ／Ｆ７０５とを含む。

揮発性メモリ７０３は、例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等の半導体メモリである。不揮発性メモリ７０２は、例えばフラッシュメモリ、ハードディスク、ＲＯＭ等である。不揮発性メモリ７０２には、コンピュータプログラムである中継プログラム７０６及び中継プログラム７０６の実行に使用されるデータが格納される。さらに不揮発性メモリ７０２には、スケジュールテーブル２０７、処理能力テーブル２０８、及び優先度テーブル２０９が含まれる。スケジュールテーブル２０７は、揮発性メモリ７０３に設けられてもよい。スケジュールテーブル２０７、処理能力テーブル２０８、及び優先度テーブル２０９は、第１実施形態において説明したものと同様であるので、説明を省略する。

中継装置７００は、コンピュータを備えて構成され、中継装置７００の各機能は、前記コンピュータの記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムである中継プログラム７０６がプロセッサ７０１によって実行されることで発揮される。中継プログラム７０６は、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体に記憶させることができる。プロセッサ７０１は、中継プログラム７０６を実行し、後述するようにＲＴＵ３００とＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いて通信する。

プロセッサ７０１は、例えばＣＰＵである。ただし、プロセッサ７０１は、ＣＰＵに限られない。プロセッサ７０１は、ＧＰＵであってもよい。プロセッサ７０１は、例えば、ＡＳＩＣであってもよいし、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスであってもよい。この場合、ＡＳＩＣ又はプログラマブルロジックデバイスは、中継プログラム７０６と同様の処理を実行可能に構成される。

第１通信Ｉ／Ｆ７０４は、シリアル通信インタフェースである。具体的な一例では、第１通信Ｉ／Ｆ７０４は、ＲＳ－４８５インタフェースである。第１通信Ｉ／Ｆ７０４は、シリアル通信線６００Ａに接続されている。中継装置７００は、第１通信Ｉ／Ｆ７０４によって、制御装置２００との間でＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いた通信を行うことができる。

第２通信Ｉ／Ｆ７０５は、シリアル通信インタフェースである。具体的な一例では、第２通信Ｉ／Ｆ７０５は、ＲＳ－４８５インタフェースである。第２通信Ｉ／Ｆ７０５は、シリアル通信バス６００に接続されている。中継装置７００は、第２通信Ｉ／Ｆ７０５によって、ＲＴＵ３００との間でＭｏｄｂｕｓ／ＲＴＵを用いた通信を行うことができる。

中継装置７００の機能は、第１実施形態に係る制御装置２００の機能と概ね同様である。

［２－３．通信システムの動作］
図１７は、第２実施形態に係る通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。

制御装置２００は、ＲＴＵ３００Ａ宛てのクエリ１を送信する（ステップＳ５１１Ａ）。中継装置７００は、応答予定タイミング決定処理（図１１）を実行する。つまり、中継装置７００のプロセッサ７０１は、クエリ１を受信し、応答予定時刻を決定する（ステップＳ５２１Ａ）。プロセッサ７０１は、ＲＴＵ３００Ａ宛てのタイミング通知メッセージ（以下、「タイミング通知１」という）を生成する。中継装置７００は、クエリ送信処理（図１２）を実行する。スケジュールテーブル２０７に予約された送信時刻（タイムスロット）が到来すると、プロセッサ７０１は、生成したタイミング通知１をＲＴＵ３００Ａへ送信し（ステップＳ５２２Ａ）、クエリ１をＲＴＵ３００Ａヘ送信する（ステップＳ５２３Ａ）。

ＲＴＵ３００Ａのプロセッサ３０１は、クエリ１によって要求されたセンサ情報をセンサ４００Ａ，４００Ｂから取得し、レスポンス１を生成する。

制御装置２００は、ＲＴＵ３００Ｂ宛てのクエリ２を送信する（ステップＳ５１１Ｂ）。中継装置７００のプロセッサ７０１は、クエリ２を受信し、応答予定時刻を決定する（ステップＳ５２１Ｂ）。プロセッサ７０１は、ＲＴＵ３００Ｂ宛てのタイミング通知メッセージ（以下、「タイミング通知２」という）を生成する。スケジュールテーブル２０７に予約された送信時刻が到来すると、プロセッサ７０１は、生成したタイミング通知２をＲＴＵ３００Ｂへ送信し（ステップＳ５２２Ｂ）、クエリ２をＲＴＵ３００Ｂヘ送信する（ステップＳ５２３Ｂ）。

図１７の例では、クエリ１に対する応答予定時刻が、クエリ２に対する応答予定時刻よりも後である。ＲＴＵ３００Ｂのプロセッサ３０１は、クエリ２によって要求されたセンサ情報をセンサ４００Ｃ，４００Ｄから取得し、レスポンス２を生成する。応答予定時刻が到来すると、ＲＴＵ３００Ｂのプロセッサ３０１は、レスポンス２を送信する（ステップＳ５３１Ｂ）。

制御装置２００は、ＲＴＵ３００Ｃ宛てのクエリ３を送信する（ステップＳ５１１Ｃ）。中継装置７００は、クエリ３を受信する。さらに中継装置７００は、ＲＴＵ３００Ｂから受信したレスポンス２を制御装置２００へ送信する（ステップＳ５４１Ｂ）。中継装置７００のプロセッサ７０１は、後述するレスポンス受信処理を実行することによって、レスポンス２を受信し、受信したレスポンス２を制御装置２００へ送信することができる。

制御装置２００からのクエリの送信は不定期であるため、中継装置７００は、クエリ送信によるシリアル通信線６００Ａの占有を予測することができない。このため、中継装置７００はシリアル通信線６００Ａの通信状態を監視し、クエリの送信中においてはレスポンスの送信を保留する。図１７の例では、中継装置７００がレスポンス２を制御装置２００へ送信するタイミングが、制御装置２００によるクエリ３の送信期間と競合する。中継装置７００は、クエリ３の受信完了までレスポンス２の送信を保留し、クエリ３の受信完了後にレスポンス２を制御装置２００へ送信する。

中継装置７００のプロセッサ７０１は、クエリ３に対する応答予定時刻を決定する（ステップＳ５２１Ｃ）。

ＲＴＵ３００Ａにおいて応答予定時刻が到来し、ＲＴＵ３００Ａのプロセッサ３０１がレスポンス１を送信する（ステップＳ５３１Ａ）。中継装置７００のプロセッサ７０１は、レスポンス１を受信し、受信したレスポンス１を制御装置２００へ送信する（ステップＳ５４１Ａ）。

プロセッサ７０１は、ＲＴＵ３００Ｃ宛てのタイミング通知メッセージ（以下、「タイミング通知３」という）を生成する。スケジュールテーブル２０７に予約された送信時刻が到来すると、プロセッサ７０１は、生成したタイミング通知３をＲＴＵ３００Ｃへ送信し（ステップＳ５２２Ｃ）、クエリ３をＲＴＵ３００Ｃヘ送信する（ステップＳ５２３Ｃ）。

図１８は、第２実施形態に係る中継装置のレスポンス受信処理の一例を示すフローチャートである。

プロセッサ７０１は、ＲＴＵ３００からのレスポンスを受信する（ステップＳ６０１）。プロセッサ７０１は、受信したレスポンスをバッファに格納する（ステップＳ６０２）。バッファは、レスポンスを一時記憶する記憶領域であり、クエリ格納用のバッファとは別に設けられる。例えば、揮発性メモリ７１３の一部の領域がバッファとして利用される。

プロセッサ７０１は、第１通信Ｉ／Ｆ７１４がクエリを受信中であるか否かを判定する（ステップＳ６０３）。クエリを受信中である場合（ステップＳ６０３においてＹＥＳ）、プロセッサ７０１はステップＳ６０３に戻る。

クエリを受信中でない場合（ステップＳ６０３においてＮＯ）、プロセッサ７０１は、バッファに格納されたレスポンスをシリアル通信線６００Ａに送出する（ステップＳ６０４）。以上で、レスポンス受信処理が終了する。

［３．変型例］
上述した第１及び第２実施形態においては、繰り返される一定長のタイムスロットにしたがって制御装置２００又は中継装置７００がタイミング通知メッセージ及びクエリを送信し、ＲＴＵ３００がレスポンスを送信した。例えば、制御装置２００又は中継装置７００とＲＴＵ３００とが電力線で接続されてもよい。制御装置２００又は中継装置７００とＲＴＵ３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃのそれぞれとは、ＲＳ－４８５の代わりに、ＰＬＣ（Power Line Communication）によって通信することができる。この場合において、ＰＬＣに用いられる電力の交流サイクルによって通信期間（タイムスロット）を定義してもよい。

図１９は、交流サイクルを用いた通信期間の定義の一例を示す図である。図１９に示すように、交流サイクルにおけるプラスの期間を、制御装置２００又は中継装置７００がタイミング通知メッセージ及びクエリを送信するマスタ送信期間とし、マイナスの期間を、ＲＴＵ３００がレスポンスを送信するスレーブ送信期間とすることができる。なお、マイナスの期間をマスタ送信期間とし、プラスの期間をスレーブ送信期間としてもよい。また、マスタ送信期間をプラス又はマイナスの期間に一致させなくてもよく、スレーブ送信期間をマイナス又はプラスの期間に一致させなくてもよい。例えば、交流のゼロクロス点（電圧がマイナスからプラスへ変化する際のゼロクロス点でもよく、電圧がプラスからマイナスへ変化する際のゼロクロス点でもよい）においてマスタ送信期間を開始し、その後の任意のゼロクロス点においてマスタ送信期間を終了し且つスレーブ送信期間を開始し、さらにその後の任意のゼロクロス点においてスレーブ送信期間を終了してもよい。この場合、マスタ送信期間とスレーブ送信期間との比率を１：１以外の任意の比率に設定してもよい。ＰＬＣに用いられる電力の交流サイクルを利用することによって、制御装置２００又は中継装置７００とＲＴＵ３００との間で時刻同期をしなくても、マスタ送信期間及びスレーブ送信期間を共用することができる。

制御装置２００又は中継装置７００とＲＴＵ３００Ａ，３００Ｂ，３００ＣのそれぞれとがＰＬＣによって通信する場合、ＰＬＣの通信方式であるＧ３－ＰＬＣ上で、ＭＱＴＴ（Message Queueing Telemetry Transport）といった簡易プロトコルを使用することができる。この場合は、タイミング通知メッセージとクエリとを統合化した一つのパケットとしてもよい。

［４．効果］
実施形態に係る通信システム１０，１０Ａは、ＲＴＵ３００（端末装置）と、制御装置２００又は中継装置７００（通信装置）とを含む。ＲＴＵ３００は、センサ４００（機器）に接続される。制御装置２００又は中継装置７００は、ＲＴＵ３００と通信可能に接続される。制御装置２００又は中継装置７００は、決定部２１３と、第１送信部２１６とを含む。決定部２１３は、ＲＴＵ３００の応答予定時刻（応答予定タイミング）を決定する。第１送信部２１６は、タイミング通知メッセージ（タイミング特定情報）及びクエリ（要求情報）をＲＴＵ３００へ送信する。タイミング通知メッセージは、決定部２１３によって決定された応答予定時刻を特定するための情報である。クエリは、ＲＴＵ３００にセンサ情報を要求する情報である。ＲＴＵ３００は、読出部３１３（取得部）と、第２送信部３１８とを含む。読出部３１３は、クエリに基づいてセンサ４００からセンサ情報を取得する。第２送信部３１８は、タイミング通知メッセージによって特定される応答予定時刻が到来すると、読出部３１３によって取得されたセンサ情報を含むレスポンス（応答情報）を制御装置２００又は中継装置７００へ送信する。これにより、制御装置２００又は中継装置７００は、レスポンスが送信されるタイミングを把握しているため、クエリの送信及びレスポンスの受信のスケジュールを予め設定することができ、クエリ及びレスポンスを効率的に送受信することができる。

第１送信部２１６は、繰り返される一定長のタイムスロット（通信期間）毎にタイミング通知メッセージ及びクエリを送信してもよい。決定部２１３は、複数のタイムスロットのうち、ＲＴＵ３００がレスポンスを送信すべきタイムスロットを、応答予定時刻を含む応答予定スロット（応答予定通信期間）として決定してもよい。これにより、制御装置２００又は中継装置７００はクエリを定期送信することができる。さらに、制御装置２００又は中継装置７００はタイムスロットを用いて応答予定タイミングを決定することができる。

決定部２１３は、応答予定スロットにおいて、タイミング通知メッセージ及びクエリが送信される期間を除く期間から、応答予定時刻を決定してもよい。これにより、タイミング通知メッセージ及びクエリの送信期間と、応答予定時刻との競合を回避することができる。

制御装置２００又は中継装置７００とＲＴＵ３００とはＰＬＣによって通信してもよい。タイムスロットは、ＰＬＣに用いられる電力の交流サイクルに基づいて決定されてもよい。これにより、制御装置２００又は中継装置７００は、ＰＬＣに用いられる交流電力を用いて応答予定タイミングを決定することができる。ＲＴＵ３００は、制御装置２００又は中継装置７００と時刻同期がされていなくても、交流サイクルを用いてレスポンスを送信することができる。

第１送信部２１６は、交流サイクルに含まれる第１極性（プラス又はマイナス）の期間においてタイミング通知メッセージ及びクエリを送信してもよい。決定部２１３は、応答予定スロットの交流サイクルに含まれる第２極性（マイナス又はプラス）の期間から、応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、タイミング通知メッセージ及びクエリの送信期間と、応答予定タイミングとの競合を回避することができる。

レスポンスの送信期間が複数のタイムスロットと重複する場合、第１送信部２１６は、レスポンスの送信期間と重複するタイムスロットにおいて、タイミング通知メッセージ及びクエリの送信を保留してもよい。これにより、タイミング通知メッセージ及びクエリの送信期間と、レスポンスの送信期間との競合を回避することができる。

タイミング通知メッセージは、応答予定スロットを示す情報であってもよい。これにより、制御装置２００又は中継装置７００は、応答予定タイミングを応答予定スロットとしてＲＴＵ３００に通知することができる。

決定部２１３は、応答予定タイミングとして、ＲＴＵ３００がレスポンスを送信すべき時刻である応答予定時刻を決定してもよい。タイミング通知メッセージは、応答予定時刻を示してもよい。これにより、制御装置２００又は中継装置７００は、応答予定タイミングを応答予定時刻としてＲＴＵ３００に通知することができる。

タイミング通知メッセージは、クエリの送信に関する時刻から、レスポンスの送信予定時刻までの期間を示す情報であってもよい。これにより、制御装置２００又は中継装置７００は、応答予定タイミングを、クエリの送信に関する時刻を基準とした相対時刻としてＲＴＵ３００に通知することができる。ＲＴＵ３００は、制御装置２００又は中継装置７００と時刻同期がされていなくても、レスポンスを送信すべきタイミングを特定することができる。

通信システム１０，１０Ａは、ＲＴＵ３００Ａ及びＲＴＵ３００Ｂを含む複数のＲＴＵ３００を備えてもよい。決定部２１３は、ＲＴＵ３００Ａの応答予定タイミングである第１応答予定タイミングと、ＲＴＵ３００Ｂの応答予定タイミングである第２応答予定タイミングとの競合を回避するように、第１応答予定タイミング及び第２応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、ＲＴＵ３００Ａの応答可能期間と、ＲＴＵ３００Ｂの応答可能期間とが異なる場合でも、ＲＴＵ３００ＡとＲＴＵ３００Ｂとの間におけるレスポンスの送信の競合を回避することができる。

決定部２１３は、制御装置２００又は中継装置７００がＲＴＵ３００Ａのためのクエリである第１クエリと、ＲＴＵ３００Ｂのためのクエリである第２クエリとのそれぞれを取得する順番に基づいて、第１応答予定タイミング及び第２応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、クエリの取得順番にしたがって、合理的な応答予定タイミングを決定することができる。

クエリは識別情報を含んでもよい。第２送信部３１８は、クエリに基づいて取得されたセンサ情報と、クエリに含まれる識別情報とを含むレスポンスを、制御装置２００又は中継装置７００へ送信してもよい。これにより、例えばクエリの送信順番と、レスポンスの受信順番とが異なっていても、識別情報を用いてクエリに対応するレスポンスを特定することができる。

決定部２１３は、ＲＴＵ３００の処理能力及びＲＴＵ３００に割り当てられた優先度に基づいて、ＲＴＵ３００の応答予定タイミングを決定してもよい。これにより、ＲＴＵ３００の処理能力によって推定される応答可能期間にしたがって適切な応答予定タイミングを決定することができる。さらに、重要なレスポンスを優先して送信するように、合理的な応答予定タイミングを決定することができる。

制御装置２００又は中継装置７００とＲＴＵ３００とは、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵによって通信してもよい。これにより、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵにおけるクエリとレスポンスの送受信を効率的に行うことができる。

［５．補記］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的ではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及びその範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０，１０Ａ 通信システム
１００ 管理装置
２００ 制御装置（通信装置）
２０１ プロセッサ
２０２ 不揮発性メモリ
２０３ 揮発性メモリ
２０４ 第１通信インタフェース（第１通信Ｉ／Ｆ）
２０５ 第２通信インタフェース（第２通信Ｉ／Ｆ）
２０６ マスタプログラム
２０７ スケジュールテーブル
２０８ 処理能力テーブル
２０９ 優先度テーブル
２１１ 取得部
２１２ バッファ
２１３ 決定部
２１４ 生成部
２１５ タイマ
２１６ 第１送信部
２１７ 第１受信部
２１８ 識別部
２１９ 提供部
３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ ＲＴＵ（Remote Terminal Unit）（端末装置）
３０１ プロセッサ
３０２ 不揮発性メモリ
３０３ 揮発性メモリ
３０４ 通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）
３０５ 入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）
３０６ スレーブプログラム
３１１ 第２受信部
３１２ 識別部
３１３ 読出部（取得部）
３１４ 生成部
３１５ バッファ
３１６ タイマ設定部
３１７ タイマ
３１８ 第２送信部
４００，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ センサ（機器）
５００ ネットワーク
６００ シリアル通信バス
６００Ａ シリアル通信線
７００ 中継装置（通信装置）
７０１ プロセッサ
７０２ 不揮発性メモリ
７０３ 揮発性メモリ
７０４ 第１通信インタフェース（第１通信Ｉ／Ｆ）
７０５ 第２通信インタフェース（第２通信Ｉ／Ｆ）
７０６ 中継プログラム
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３， クエリ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１１ レスポンス
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５ タイムスロット（通信期間）

Claims (15)

1. 機器に接続された端末装置と、
   前記端末装置と通信可能に接続された通信装置と、
   を備え、
   前記通信装置は、
   前記端末装置の応答予定タイミングを決定する決定部と、
   前記決定部によって決定された前記応答予定タイミングを特定するためのタイミング特定情報及び前記端末装置に機器情報を要求する要求情報を前記端末装置へ送信する第１送信部と、
   を含み、
   前記端末装置は、
   前記要求情報に基づいて前記機器から機器情報を取得する取得部と、
   前記タイミング特定情報によって特定される前記応答予定タイミングが到来すると、前記取得部によって取得された前記機器情報を含む応答情報を前記通信装置へ送信する第２送信部と、
   を含む、
   通信システム。
2. 前記第１送信部は、繰り返される一定長の通信期間毎に前記タイミング特定情報及び前記要求情報を送信し、
   前記決定部は、複数の前記通信期間のうち、前記端末装置が前記応答情報を送信すべき通信期間を、前記応答予定タイミングを含む応答予定通信期間として決定する、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記決定部は、前記応答予定通信期間において、前記タイミング特定情報及び前記要求情報が送信される期間を除く期間から、前記応答予定タイミングを決定する、
   請求項２に記載の通信システム。
4. 前記通信装置と前記端末装置とは電力線通信によって通信し、
   前記通信期間は、前記電力線通信に用いられる電力の交流サイクルに基づいて決定される、
   請求項２又は請求項３に記載の通信システム。
5. 前記第１送信部は、前記交流サイクルに含まれる第１極性の期間において前記タイミング特定情報及び前記要求情報を送信し、
   前記決定部は、前記応答予定通信期間の交流サイクルに含まれる第２極性の期間から、前記応答予定タイミングを決定する、
   請求項４に記載の通信システム。
6. 前記応答情報の送信期間が複数の前記通信期間と重複する場合、前記第１送信部は、前記応答情報の送信期間と重複する前記通信期間において、前記タイミング特定情報及び前記要求情報の送信を保留する、
   請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。
7. 前記タイミング特定情報は、前記応答予定通信期間を示す情報である、
   請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の通信システム。
8. 前記決定部は、前記応答予定タイミングとして、前記端末装置が前記応答情報を送信すべき時刻である応答予定時刻を決定し、
   前記タイミング特定情報は、前記応答予定時刻を示す、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の通信システム。
9. 前記タイミング特定情報は、前記要求情報の送信に関する時刻から、前記応答情報の送信予定時刻までの時間を示す情報である、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の通信システム。
10. 前記通信システムは、第１端末装置及び第２端末装置を含む複数の前記端末装置を備え、
    前記決定部は、前記第１端末装置の応答予定タイミングである第１応答予定タイミングと、前記第２端末装置の応答予定タイミングである第２応答予定タイミングとの競合を回避するように、前記第１応答予定タイミング及び前記第２応答予定タイミングを決定する、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の通信システム。
11. 前記決定部は、前記通信装置が前記第１端末装置のための要求情報である第１要求情報と、前記第２端末装置のための要求情報である第２要求情報とのそれぞれを取得する順番に基づいて、前記第１応答予定タイミング及び前記第２応答予定タイミングを決定する、
    請求項１０に記載の通信システム。
12. 前記要求情報は識別情報を含み、
    前記第２送信部は、前記要求情報に基づいて取得された前記機器情報と、前記要求情報に含まれる前記識別情報とを含む前記応答情報を、前記通信装置へ送信する、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の通信システム。
13. 前記決定部は、前記端末装置の処理能力及び前記端末装置に割り当てられた優先度に基づいて、前記端末装置の応答予定タイミングを決定する、
    請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の通信システム。
14. 前記通信装置及び前記端末装置は、Ｍｏｄｂｕｓ／ＲＴＵによって通信する、
    請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の通信システム。
15. 機器に接続された端末装置と通信可能に接続された通信装置であって、
    機器情報を要求する要求情報に対して前記端末装置が応答するための応答予定タイミングを決定する決定部と、
    前記決定部によって決定された前記応答予定タイミングを特定するためのタイミング特定情報及び前記要求情報を前記端末装置へ送信する第１送信部と、
    を備える、
    通信装置。
    

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