JP3444146B2 - 通信制御装置 - Google Patents
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Description
御、主軸モータ制御を行うサーボアンプ制御装置、主軸
アンプ制御装置からなる複数のスレーブ局と、数値制御
装置からなるマスター局との間を通信ネットワークによ
り接続し、両者間でデータ伝送を行う通信制御装置に関
するものである。
個に対しスレーブ局が複数あり、複数のスレーブ局とマ
スター局の同期を取るためにマスター局から複数のスレ
ーブ局全部に一括送信フレームを送信して、それを受け
たスレーブ局が同期を取るという方法を採用していた。
すなわち、マスター局から送信した一括送信フレームの
通信開始コードにより、各サーボアンプ、主軸アンプの
制御タイミングを同期させ、スレーブ局は同期された基
準タイマに基づき、各スレーブ局のID番号毎に異なる
タイミングでマスター局に対して送信を開始していた。
このような従来の通信制御装置としては、例えば特開平
4−293338号公報に記載のものがある。
信制御装置では、きめ細かいタイミング制御をすること
ができず、マスター局がスレーブ局全部からのフレーム
を受信するにはかなりの時間を要していた。きめ細かい
タイミング制御ができない理由としては、マスター局か
ら送られた一括送信フレームを検知すると、各スレーブ
局は自局が持っているタイミング同期用カウンタをリセ
ットし、そのカウンタがある規定値(各スレーブ局毎に
異なる)に到達したら、マスター局に対して送信する際
の送信起動信号を生成しており、より細かいタイミング
で送信起動のタイミングを決めようとすると、規定値と
タイミング同期用カウンタの値を比較するための比較器
が大きくなり、スレーブ局の回路規模が大きくなってし
まうという問題点があり、実用的でなかった。
ためになされたもので、複数のスレーブ局からマスター
局に対しての応答時間は短かければ短かい方が良いとい
う判断に基づき、マスター局と複数のスレーブ局間を接
続するネットワークの限られた帯域幅の中で最大の伝送
効率を得るために、個々のスレーブ局がマスター局に対
して送信を実施していないアイドル時間を短縮できる通
信制御装置を得るものである。
装置においては、マスター局はマスター局と複数のスレ
ーブ局間の一連の交信サイクルを短縮するためにマスタ
ー局内のデータ処理を行うマイコンへの割り込み信号発
生間隔を短縮するものである。
せたスレーブ局内の基準カウンタ及び予め定められたス
レーブ局の局番号とにより特定のタイミングでスレーブ
局からマスター局への送信を切り替えられるようにした
ものである。
局がネットワークを介して接続されているかをアイドル
時間を短縮した通信モード実行の前に、従来と同様なア
イドル時間を短縮しない通信を実行して予め認識するも
のである。
送信を行う場合に、マスター局はスレーブ局が送信した
送信フレームよりどのスレーブ局にデイジーチェーン接
続の最終端を示すターミネータが接続されているかを認
識し、マスター局から最も離れた最終端に接続されたス
レーブ局より送信を開始するように送信順序指定を行う
ものである。
うスレーブ局の送信開始タイミングはマスター局から複
数のスレーブ局に対する一括送信フレームに同期された
タイミング同期用カウンタに基づき、決められたオフセ
ット時間で送信開始されるものである。
行うスレーブ局の送信開始タイミングはマスター局から
複数のスレーブ局に対する一括送信フレームに同期され
たタイミング同期用カウンタに基づき、予めマスター局
からスレーブ局の送信順序指定を含んだ送信フレームに
含まれるデータで指定されたオフセット時間で送信開始
されるものである。
ステム構成図、図2はその通信制御方式を示す説明図で
ある。図1において、1は数値制御装置からなるマスタ
ー局、2は複数のサーボアンプ制御装置および複数の主
軸アンプ制御装置からなる複数のスレーブ局、3はマス
ター局1と複数のスレーブ局2とを接続する通信ネット
ワークである。
ー局からスレーブ局、スレーブ局からマスター局への実
際の通信が行われるタイミングと、個々の通信フレーム
の構成内容とを示している。また、図2の(a)は初期
化通信モード、(b)は高速サイクル実行モードを示し
ている。図において、4はマスター局1から全てのスレ
ーブ局2に送信される一括送信フレームで、先頭から順
に通信開始コード40、第1軸指令データ〜第6軸指令
データ41〜46、タイミング位相データ47、エラー
チェックデータ48、および通信終了コード49を含ん
でいる。5は初期化通信モード時に、個々のスレーブ局
2からマスター局1に送信される個別応答フレームで、
先頭から順に通信開始コード50、第1軸フィードバッ
ク51、タイミング位相データ52、エラーチェック5
3、および通信終了コード54を含んでおり、これ以外
の他のスレーブ局2からの個別応答フレームの場合、先
頭から2番目のフレームがそれぞれ第2軸フィードバッ
ク〜第6軸フィードバックとなる。6は高速サイクル実
行モード時に、個々のスレーブ局2からマスター局1に
送信される個別応答フレームで、先頭から1次返信フレ
ーム〜6次返信フレーム61〜66となる。7は各返信
フレーム間の間隔を示す通信フレーム余裕時間であり、
各スレーブ局2の遅延回路510により設定される。
制御方式と同じようなやり方で通信を開始し、各スレー
ブ局2からマスター局1への応答フレーム5に含まれる
IDデータによりマスター局1はどのようなスレーブ局
2が接続されているかの情報が得られる。次に、マスタ
ー局1は一括送信フレーム4で各スレーブ局2の送信順
を指定するデータテーブルを含む送信フレームを送信
し、それを受信した個々のスレーブ局2は自局の前に送
信するスレーブ局2のID情報を含んだフレームを受信
完了後に自局が送信開始するようにセットする。
レーブ局2からの通信を間断なく行うようにして複数の
スレーブ局からマスター局に対して応答フレームを送信
する時間を短縮する。この場合、最初にマスター局1に
送信開始するスレーブ局2の送信開始タイミングは予め
決められたタイミングであっても良いし、あるいは上記
の送信順を指定するフレームに含まれるデータで指定さ
れる方法であっても良い。いずれにしても、マスター局
1からの一括送信フレームでリセットされたタイミング
同期用カウンタに基づいた規定のタイミングで送信を開
始する。最初のスレーブ局2からマスター局1へ先頭の
送信フレーム(1次返信フレーム)の送信が行われれ
ば、その他のスレーブ局2は前局の送信完了により次々
と送信を開始して全体として複数のスレーブ局2からマ
スター局1への通信応答時間は短縮されることになる。
ここで、マスター局1は予め複数のスレーブ局2から応
答フレーム6が全て送信されるのにかかる所要時間を予
測できることから、マスター局1とスレーブ局2間の交
信サイクルを早くするように設定することが可能であ
る。
スター局1内のマイコンに対する割込信号の発生間隔を
短かくして短時間にマスター局1内のマイコンでデータ
処理を行うことである。しかし、実際には交信時間の要
因だけでなく、マスター局側のマイコンの処理能力によ
り処理可能な範囲で割込信号の発生間隔を短くするよう
にマスター局側のマイコンは割込み周期設定を行う。
レーブ局の最大局数はネットワークの帯域だけでなく、
スレーブ局から送信されたデータを格納するためのマス
ター局側の受信バッファ容量により制限されるので、元
々のシステムとしては最大局数が決まっている。従っ
て、1つのネットワークにスレーブ局が接続される形態
としては、IDの順番を変えたり、接続されるスレーブ
局数が最大局数より少ない場合を想定すればよい。スレ
ーブ局の最大局数が決まっていることにより、スレーブ
局から送られた複数フレームを受信した受信バッファを
スキャンするマスター局側のソフトウエア処理は容易に
なる。
ター局1の送受信回路の構成図である。図において、3
01は受信信号の復調回路、302は受信用シフトレジ
スタ、303は制御軸フィードバックデータ記憶領域、
304はスレーブ局2から送られたタイミング位相デー
タを保持するためのタイミング位相データ保持レジス
タ、305は受信フレームのエラーチェックコードを保
持するためのエラーチェックコード保持レジスタ、30
6はマスター局1の基準タイミングとなるマスター基準
タイミングカウンタ、307はタイミング位相データ保
持レジスタ304とマスター基準タイミングカウンタ3
06のタイミング位相を比較するためのタイミング位相
データ比較器、308は受信ステータスレジスタ、30
9はマスター基準タイミングカウンタ306から送られ
たタイミング位相によりマスター局内のマイコンに対す
る割り込み信号の発生タイミングを設定するマスター局
割り込み信号発生タイミング設定レジスタ、310はス
レーブ局へタイミング位相データを送信する際に使用さ
れるタイミング位相データ保持レジスタ、311はマス
ター局から全スレーブ局へ送信されるスレーブ送信順序
指定レジスタ、312はマスター局からスレーブ局へ送
信される各種通信開始コードを設定するための通信開始
コード設定レジスタ、313はスレーブ局への送信タイ
ミングを設定するための送信タイミング制御レジスタ、
314はスレーブ局への制御軸指令データを送信する際
に使用される制御軸指令データ記憶領域、315はこの
制御軸指令データ記憶領域314のデータの選択切り替
えを行う制御軸指令データセレクタ、316は送信する
際のエラーチェックコードを生成するためのエラーチェ
ックコード生成回路、317はタイミング位相データ保
持レジスタ310、スレーブ送信順序指定レジスタ31
1、通信開始コード設定レジスタ312、制御軸指令デ
ータセレクタ315、およびエラーチェックコード生成
回路316等の送信データを切り替えるための送信デー
タ切替器、318は送信用シフトレジスタ、319は送
信用シフトレジスタ318からの送信信号を変調するた
めの送信信号変調回路である。
ター局と複数のスレーブ局との送受信回路の概略構成図
である。図において、401はスレーブ局2に含まれる
スレーブ通信制御回路、402はスレーブ局2の送信ド
ライバ、403はスレーブ局2の受信レシーバ、404
はマスター局と複数のスレーブ局2を接続するデイジー
チェイン接続ネットワーク、405はデイジーチェイン
接続ネットワーク404の終端回路としてのターミネー
タである。各スレーブ局2は、同一のデイジーチェイン
接続ネットワークに接続されている為、マスター局から
の受信を受けるとともに、他のスレーブ局からも受信を
受けることができる。初期化通信モードの利用により、
各スレーブ局は自局が何番目に送信すべきかの指示をマ
スター局よりの送信順序指定データにより指定される。
デイジーチェイン接続の最終スレーブ局は、ターミネー
タ405の検知信号を利用して、自局が最終局であるこ
とを認識してマスター局へターミネータ接続有を示す送
信を行い、マスター局は送信順序指定データで最初にマ
スター局に対して送信開始するように指定する。ここ
で、各スレーブ局は初期化通信モードにより自局が送信
すべき順番及び自局のすぐ前に送信するスレーブ局を知
ることができ、この自局のすぐ前に送信するスレーブ局
を下位スレーブとして以降の説明を行う。
ーブ局の送受信回路の構成図である。図において、50
1はマスター局または他のスレーブ局からの送信信号の
復調を行う受信復調回路、502はこの受信復調回路5
01からの信号を受信するための受信用シフトレジス
タ、503はマスター局からの通信開始を検知するため
のマスター通信開始コード検知回路、504はマスター
局からの通信終了を検知するためのマスター通信終了コ
ード検知回路、505は下位スレーブの通信開始を検知
するための下位スレーブ通信開始検知回路、506は下
位スレーブの通信終了を検知するための下位スレーブ通
信終了検知回路、507はマスター局からの通信データ
を受信する受信回路、508はこの受信回路507で受
信したデータを格納するための受信バッファ、509は
マスター局からの送信順序指定データを受けて自局の送
信順序を設定する送信順序設定回路、510は下位スレ
ーブ通信終了検知回路506からの送信起動信号を受け
て自局が送信開始するまでの遅延信号を発生する遅延回
路である。この遅延回路510により、図2の(b)に
示す通信フレーム余裕時間7が設定されるものである。
511は遅延回路510からの信号を受けて送信を行う
送信回路、512はこの送信回路511からの送信信号
の変調を行う送信変調回路である。ここで、下位スレー
ブ局とはマスター局への送信順序が1局前のスレーブ局
を示し、1局前のスレーブ局の通信終了を認識して自局
が送信開始するための手段が、下位スレーブ通信開始検
知回路505と下位スレーブ通信終了検知回路506で
ある。
送信順序を指定するための送信順序指定データを示す構
成図であり、このデータはマスター局からの高速サイク
ル初期化モードの際に、マスター局から全スレーブ局へ
送信される。
サイクル初期化モードおよび高速サイクル実行モードを
示す動作フローチャートである。ステップS1でマスタ
ー局より複数のスレーブ局に対して、高速サイクル初期
化モード指定とスレーブ先頭送信タイミング指定データ
を含んだ情報が一括送信フレームとして送信される。こ
の一括送信フレームによりスレーブ局のタイミング位相
同期が取られる。このステップではまだスレーブ局のI
D認識が完了していないので、送信順序指定は未完了で
ある。ステップS2で各スレーブ局は、マスター局から
の一括送信フレームを受信し、高速サイクル初期化モー
ドであることを認識し、自局のID情報を含んだ応答フ
レームを予め設定されている局番号で決められたタイミ
ングでマスター局に送信する。ステップS3でマスター
局は、複数のスレーブ局からの応答フレームを全てマス
ター局側の受信記憶領域に受信し、スレーブ局のIDを
認識する。ステップS4ではマスター局より複数のスレ
ーブ局に対して、高速サイクル初期化モード指定、スレ
ーブ先頭送信タイミング指定データ、および各スレーブ
局の送信順序指定を含んだ情報が一括送信フレームとし
て送信される。このステップで正式な送信順序指定デー
タを送信する。ステップS5で各スレーブ局は、マスタ
ー局からの一括送信フレームを受信し、高速サイクル初
期モードであることを認識し、自局のID情報および自
局の送信順序指定データを含んだ応答フレームを予め設
定されている局番号で決められたタイミングでマスター
局に送信する。ステップS6でマスター局は、全てのス
レーブ局からの返信フレームにより送信順序指定が正常
に行われたことを認識し、高速サイクル実行モードの割
込み設定に変更する。ステップS7で高速サイクル実行
モードの周期的な割り込み待ち状態となる。ステップS
8で高速サイクル実行モードの周期的な割込みを受ける
と、ステップS9ではマスター局より複数のスレーブ局
に対して、通信開始コードとして高速サイクル実行モー
ドを指定する一括送信フレームが送信される。ステップ
S10では各スレーブ局は、マスター局より指定された
送信順序指定に基づき、先番の(下位)スレーブ局が送
信を開始すると、その送信完了後のタイミングで次々と
スレーブ局が送信順序に従って送信を行い、全体として
複数のスレーブ局の送信が短時間で終了する。
化サイクルおよび通常通信サイクルにおける送信フレー
ムと返信フレームの構成を示す説明図である。図におい
て、上段はマスター局から複数のスレーブ局への送信フ
レームの構成を示し、下段は各スレーブ局からマスター
局への返信フレームの構成を示す。図において、通信初
期化サイクルの最初の送信フレーム81は、ステップS
1の状態に相当するもので、送信開始コード、高速サイ
クル初期化、スレーブ先頭送信タイミング指定データ、
送信終了コードを含み、マスター局から複数のスレーブ
局へ送信される。この時、スレーブ局番号指定と送信順
序指定はブランク状態である。上記スレーブ先頭送信タ
イミング指定データにより、マスター局に対して最初に
送信開始するスレーブ局は送信開始タイミングを決定す
る。すなわち、マスター局からの一括送信フレームに同
期されたカウンタに基づき、ここで指定されたオフセッ
トデータ分だけ送信タイミングを遅延させる。次に、各
スレーブ局からマスター局に返信される返信フレーム8
2は、ステップS2の状態に相当するもので、送信開始
コード、高速サイクル確認、スレーブ局のID番号とス
テータス、自局の送信番号返信(未確定)、送信終了コ
ードを含む。上記スレーブ局のステータスは、マスター
局に対しデイジーチェインのターミネータが接続されて
いるスレーブ局を通知する。そして、マスター局は接続
された全てのスレーブ局のID番号を確認し、全てのス
レーブ局の送信順序指定を含んだデータに変更した送信
フレーム83を送信する。この時、スレーブ局番号指定
と送信順序指定が行われ、これがステップS4の状態に
相当する。そして、各スレーブ局では、確定した自局の
送信番号の返信を含んだ返信フレーム84を送信する。
これがステップS5の状態に相当する。マスター局は全
てのスレーブ局の送信順序が確定したことを確認する。
これがステップS6、S7の状態に相当する。上記初期
化モードから実行モードに移行すると、通常通信サイク
ルの最初の送信フレーム85は、ステップS9の状態に
相当するもので、送信開始コード、高速サイクル実行、
スレーブ先頭送信タイミング指定データ、スレーブ局番
号指定、各スレーブ局に対する制御指令データ、送信終
了コードを含み、一括送信フレームとしてマスター局か
ら複数のスレーブ局へ送信される。次に、各スレーブ局
からマスター局に返信される返信フレーム86は、スレ
ーブ局フィードバックデータを含んだ返信フレームを送
信する。
れているので、以下に示すような効果を奏する。
を含んだ一括送信フレームを送信し、それを受信した個
々のスレーブ局は自局より前のスレーブ局の応答フレー
ムの送信完了毎に次々に連続してマスター局へ送信する
ので、送信を実施していないアイドル時間を短縮するこ
とができるとともに、マスター局側のマイコンの処理能
力により、処理可能な範囲で割込み信号の発生間隔を短
縮するよう割込み周期設定を行うので、マイコンによる
データ処理能力を確実に発揮させることができる。
スター局への通信応答時間を短縮することができる。
答フレームが全て送信されるのにかかる所要時間を予測
できるので、マスター局と複数のスレーブ局間の交信サ
イクルを早くするように設定することが可能となる。
ター局内のマイコンに対する割込み信号の発生間隔を短
縮するようにしているので、短時間にマスター局内のマ
イコンによるデータ処理を行うことができる。
のシステム構成図である。
る。
路を示す概略構成図である。
る。
ル実行モードを示す動作フローチャートである。
における送信フレームと返信フレームの構成を示す説明
図である。
ーボアンプ制御装置、主軸アンプ制御装置)、3 通信
ネットワーク、4 一括送信フレーム、5、6個別応答
フレーム、81〜85 送信フレーム、301 受信信
号復調回路、302 受信用シフトレジスタ、303
制御軸フィードバックデータ記憶領域、304 タイミ
ング位相データ保持レジスタ、305 エラーチェック
コード保持レジスタ、306 マスター基準タイミング
カウンタ、307 タイミング位相データ比較器、30
8 受信ステータスレジスタ、309 マスター局割り
込み信号発生タイミング設定レジスタ、310 タイミ
ング位相データ保持レジスタ、311 スレーブ送信順
序指定レジスタ、312 通信開始コード設定レジス
タ、313 送信タイミング制御レジスタ、314 制
御軸指令データ記憶領域、315 制御軸指令データセ
レクタ、316 エラーチェックコード生成回路、31
7 送信データ切替器、318 送信用シフトレジス
タ、319 送信信号変調回路、401 スレーブ通信
制御回路、402 送信ドライバ、403 受信レシー
バ、404 デイジーチェンジ接続ネットワーク、40
5 ターミネータ、501 受信信号復調回路、502
受信用シフトレジスタ、503マスター通信開始コー
ド検知回路、504 マスター通信終了コード検知回
路、505 下位スレーブ通信開始検知回路、506
下位スレーブ通信終了検知回路、507 受信回路、5
08 受信バッファー、509 送信順序設定回路、5
10 遅延回路、511 送信回路、512 送信変調
回路。
Claims (6)
- 【請求項1】 マスター局から複数のスレーブ局に対し
て一括送信フレームを送信し、個々のスレーブ局から個
別の応答フレームをマスター局へ送信し、予めマスター
局からスレーブ局の送信順序指定を含んだ一括送信フレ
ームを送信し、個々のスレーブ局はマスター局に応答す
る時、マスター局より送信された送信順序指定に基づ
き、自局より前のスレーブ局の応答フレームの送信完了
毎に次々に連続してマスター局へ送信する通信制御装置
において、マスター局はマスター局と複数のスレーブ局
間の一連の交信サイクルを短縮するためにマスター局内
のデータ処理を行うマイコンへの割り込み信号発生間隔
を短縮することを特徴とする通信制御装置。 - 【請求項2】 マスター局とタイミング位相を合わせた
スレーブ局内の基準カウンタ及び予め定められたスレー
ブ局の局番号とにより特定のタイミングでスレーブ局か
らマスター局への送信を切り替えられるようにしたこと
を特徴とする請求項1記載の通信制御装置。 - 【請求項3】 マスター局は、どのようなスレーブ局が
ネットワークを介して接続されているかを初期化通信を
行い予め認識することを特徴とする請求項2記載の通信
制御装置。 - 【請求項4】 スレーブ局からマスター局に対して送信
を行う場合に、マスター局はスレーブ局が送信した送信
フレームよりどのスレーブ局にデイジーチェーン接続の
最終端を示すターミネータが接続されているかを認識
し、マスター局から最も離れた最終端に接続されたスレ
ーブ局より送信を開始するように送信順序指定を行うこ
とを特徴とする請求項1記載の通信制御装置。 - 【請求項5】 マスター局に対して最初に送信を行うス
レーブ局の送信開始タイミングはマスター局から複数の
スレーブ局に対する一括送信フレームに同期されたタイ
ミング同期用カウンタに基づき、決められたオフセット
時間で送信開始されることを特徴とする請求項1記載の
通信制御装置。 - 【請求項6】 マスター局に対して最初に送信を行うス
レーブ局の送信開始タイミングはマスター局から複数の
スレーブ局に対する一括送信フレームに同期されたタイ
ミング同期用カウンタに基づき、予めマスター局からス
レーブ局の送信順序指定を含んだ送信フレームに含まれ
るデータで指定されたオフセット時間で送信開始される
ことを特徴とする請求項1記載の通信制御装置。
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