JP4493606B2 - サイクリック通信によるデータ伝送方法及びデータ伝送システム - Google Patents

Description

この発明は、IEEE802やATM（asynchronoustransfer mode）などの制御用ネットワークに接続される複数の端末で、サイクリックデータと映像などのデータをやり取りするサイクリック通信によるデータ伝送方法及びデータ伝送システムに関するものである。

従来の制御ネットワークに接続される端末では、サイクリックデータの最大サイズが決まっており、そのサイズに収まるように各端末のサイクリック送信データ量を決めていた。そのため、１つの端末が映像などのパケット通信の大量のデータをサイクリック送信データに割り当てた場合、他の端末のサイクリック送信データ量の割り当てのサイズが少なくなるという問題があった。
そのため、従来の制御ネットワークにおいては、サイクリックデータとパケット通信のデータを別管理しており、サイクリックデータの遅延を発生させないように、パケット通信のデータを送信する端末に送信権を与えるなどして、通信を行っていた。かような技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

特公平７−５０８８７号公報

従来の制御ネットワークにおいては、サイクリックデータとパケット通信のデータを別管理していたため、パケット通信のデータを送信する際には、毎回送信権を獲得しなければならず、送信権を獲得するまでに時間がかかるという問題があった。また、ネットワークに接続された端末が同時にパケット通信のデータを送信できないという問題があった。また、パケット通信のデータ送信により、サイクリックデータに遅延を生じさせないために、一度に送信するパケット通信のデータを制限するなどの処置を行うなど複雑な処理が必要であるという問題があった。

逆にパケット通信のデータをサイクリックデータに載せて送信しようとした場合には、サイクリックデータの最大サイズが決まっているため、そのサイズに収まるように各端末のサイクリック送信データ量を決めていた。そのため、１つの端末が映像などのパケット通信の大量のデータをサイクリック送信データに割り当てた場合、他の端末のサイクリック送信データ量の割り当てのサイズが少なくなるという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、サイクリックメモリに可変領域を設け、その領域をパケット通信のデータに使用することにより、一度送信権を得れば、以降送信権を獲得せずにパケット通信のデータを送信でき、また、サイクリックデータの一部を使用するため、パケット通信のデータを送信する際にサイクリックデータ送信遅延を考慮する必要がなく、これにより、簡易にサイクリックデータとパケット通信のデータをやり取りするサイクリック通信によるデータ伝送方法及びデータ伝送システムを得ることを目的とする。

この発明に係わるサイクリック通信によるデータ伝送方法及びデータ伝送システムは、制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うものにおいて、上記各端末はサイクリック可変領域とサイクリック固定領域を有するサイクリックメモリを保有し、上記端末の内の１つの端末を上記サイクリック可変領域を管理するサイクリックマスタ端末に設定するものであって、サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末はその使用希望を上記サイクリックマスタ端末に通知し、使用を希望する上記端末に上記サイクリック可変領域を割り当てることができるときは、使用を希望する上記端末へのサイクリック可変領域使用許可を上記サイクリックマスタ端末から各端末に通知し、サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、その不使用希望を上記サイクリックマスタ端末に通知し、使用を希望しなくなった上記端末のサイクリック可変領域不使用を上記サイクリックマスタ端末が各端末に通知するようにしたものである。

また、この発明に係わるサイクリック通信によるデータ伝送方法及びデータ伝送システムは、制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うものにおいて、上記各端末はサイクリック可変領域とサイクリック固定領域を有するサイクリックメモリを保有するものであって、サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末は、その使用希望を各端末にパケット通信でブロードキャストで通知し、使用を希望する上記端末はそのサイクリック可変領域使用許可の応答を各端末からパケット通信で受け、サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、その不使用希望を各端末にパケット通信でブロードキャストで通知し、使用を希望しなくなった上記端末はそのサイクリック可変領域不使用に対する応答を各端末からパケット通信で受けるようにしたものである。

さらに、この発明に係わるサイクリック通信によるデータ伝送方法及びデータ伝送システムは、制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うものにおいて、上記各端末はサイクリック固定領域とサイクリック可変領域とを有するサイクリックメモリを保有し、上記各端末のサイクリック可変領域はそれぞれ複数の子領域に区分され、各端末の区分された各子領域は、各端末の対応する子領域間と回線でそれぞれ接続されているものであって、サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末は、必要とする子領域の使用を上記必要とする子領域間を接続する回線をＯＮして、使用希望を各端末に通知し、サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、不使用とする子領域の回線をＯＦＦして不使用希望を各端末に通知するようにしたものである。

この発明のサイクリック通信によるデータ伝送方法およびデータ伝送システムによれば、パケット通信のデータに対してサイクリックメモリの可変領域を使用するように構成したので、サイクリック通信の遅延を考慮する必要がなく、複数の端末が割当時にパケット通信のデータを送信することができる。また、パケット通信を行う際に毎回送信権を獲得する必要がないため、映像などのリアルタイムのパケット通信のデータを送信することができる。また、サイクリックメモリに可変領域を作り、その可変領域をパケット通信のデータ用に割り当てることにより、映像などの大量のパケット通信データを送信する端末があっても、その端末の送信が完了すれば、可変領域の使用可能領域ができ、ネットワークに接続の全端末にパケット通信のデータ用の領域を割り当てることができる。

実施の形態１．
図1はこの発明の実施の形態１であるサイクリック通信によるデータ伝送システムを示す構成図である。101は、イーサネット（登録商標）やATMなどの制御用ネットワークであり、102，103，104は制御用ネットワークに接続された端末を示し、その内の１台の端末104はサイクリックマスタ端末も兼ねている。105は各端末が保持しているサイクリックメモリであり、サイクリック可変領域とサイクリック固定領域に分かれている。

図１を用いて、サイクリック可変領域管理手段（機能）を説明する。各端末が保有するサイクリックメモリ105は、サイクリック可変領域106と、サイクリック固定領域107に分かれている。サイクリック可変領域106は、パケット通信のデータを扱うアプリケーション（プログラム）が獲得・開放しながら使用する。その際にサイクリックマスタ端末104に使用希望、不使用希望を通知し、それに対する応答をもらう。サイクリック固定領域107は、各端末のサイクリック送信データが格納されている。

図２を用いて、パケット通信によるサイクリック可変領域使用許可手段について説明する。図２で、102は制御用ネットワークに接続された端末の内でサイクリックマスタ端末104以外の端末を示している。107は各端末がサイクリックデータをやりとりするためのサイクリック固定領域を示す。106はパケット通信のデータを割り当てるサイクリック可変領域を示す。202は端末102に搭載され映像などのパケット通信のデータを送信するアプリケーションＡ（プログラム）である。アプリケーションＡは、パケット通信のデータを送信したい場合、サイクリックマスタ端末104に対して、端末番号と共に、パケット通信のデータが使用するのに必要なパケットサイズを付けて、可変領域使用希望通知であるパケット送信要求パケット203をパケット通信で出す。

端末104に搭載のサイクリックメモリ獲得管理アプリケーション211（プログラム）は、パケット送信要求パケット203を受け取ると、使用を希望する端末102にサイクリック可変領域106を割り当てることができるときは、サイクリック可変領域106から必要サイズ分の領域を確保する。図では、アプリケーションＡに割り当てた領域223を獲得したことを示している。サイクリックメモリ獲得管理アプリケーション211は、すべての端末に対し、使用を希望する端末番号と共に、使用を希望する端末102へのサイクリック可変領域使用許可を通知するために、パケット送信要求許可パケット204をパケット通信で送信する。アプリケーションＡ202は、パケット送信要求許可パケット204を受信し、使用できるサイクリックメモリのアドレス、サイズを獲得する。

アプリケーションＡ202は、送信したいパケット通信のデータをアプリケーションＡに割り当てられた領域223を使用して送信する。他の端末も、パケット送信要求許可パケット204を受信しているため、アプリケーションＡ202がアプリケーションＡに割り当てられた領域223を使用していることがわかる。これにより、アプリケーションＡ202はパケット通信のデータを送信し、それを受信したい端末がアプリケーションＡ202に割り当てられた領域223を用いて、パケット通信のデータを受信することができる。

図３は、サイクリックマスタ端末のサイクリックメモリ獲得管理アプリケーションのフローチャートを示す。サイクリックメモリ獲得管理アプリケーション211におけるパケット通信での可変領域使用許可手段について説明する。
このアプリケーション211は、パケット送信要求パケット受信待ち（ステップ301）になっており、送信要求した端末番号を含むパケット送信要求パケット203を受信すると、受信したパケット送信要求パケット203の中から必要サイズを取り込む。このサイズをサイズＡとする（ステップ302）。サイズＡ分、サイクリック可変領域が開いているかどうかを判定する。アドレス管理テーブルには、使用しているサイクリック可変領域のアドレスとサイズが書かれている。このアドレス管理テーブルをサーチして、サイクリック可変領域にサイズＡ分空きがあるか判定する（ステップ303）。

空き領域がある場合には、サイクリック可変領域からアドレスＡ、サイズＡを獲得し、アドレス管理テーブルに控える（ステップ304）。送信データの中身に、使用を希望した端末番号、アドレスＡ、サイズＡ、処理結果正常を書き込む（ステップ305）。全端末にサイクリック送信要求許可パケットを送信し、使用を希望した端末への可変領域使用許可を通知する。（ステップ306）。ステップ303で、サイズＡ分だけサイクリック可変領域が開いていない場合、送信データの中身を、使用を希望した端末番号、アドレス＝０、サイズ＝０、処理結果異常とし、サイクリック可変領域から領域を獲得できなかったことを書き込む（ステップ307）。全端末にサイクリック送信要求許可パケット（処理結果異常）を送信する（ステップ306）。

図４を用いて、パケット通信によるサイクリック可変領域不使用通知手段について説明する。図４において、402は、端末102に搭載され映像などのパケット通信のデータを送信するアプリケーションＢ（プログラム）である。アプリケーションＢ402は、パケット通信のデータの送信を停止したい場合、つまり、サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、サイクリックマスタ端末104に対して、端末番号と共に、使用していたサイクリック可変領域のアドレス、サイズを付けて、可変領域不使用希望通知であるパケット送信解除要求パケット403をパケット通信で出す。

端末104に搭載のサイクリックメモリ解除管理アプリケーション411（プログラム）は、パケット送信解除要求パケット403を受け取ると、サイクリック可変領域106の該当するメモリから領域を開放する。図では、アプリケーションＢ402に割り当てた領域424を開放したことを示している。アプリケーションＡ202に割り当てた領域223は開放せずそのまま割り当てておく。サイクリックメモリ解除管理アプリケーション411は、すべての端末に対し、不使用にした端末番号を含むパケット送信解除要求許可パケット404をパケット通信で送信する。アプリケーションＢ402は、可変領域不使用通知であるパケット送信解除要求許可パケット404を受信し、サイクリックメモリの可変領域から開放されたことを確認できる。

図５は、サイクリックマスタ端末のサイクリックメモリ解除管理アプリケーションのフローチャートを示す。サイクリックメモリ解除管理アプリケーション411におけるパケット通信での可変領域不使用通知手段について説明する。このアプリケーション411はパケット送信解除要求パケット受信待ち（ステップ501）になっており、解除要求した端末番号を含むパケット送信解除要求パケット403を受信すると、受信したパケット送信解除要求パケット403から開放するアドレス、サイズを取り込む。このアドレスをアドレスＢ、サイズをサイズＢとする（ステップ502）。アドレス管理テーブルをサーチして、アドレスＢ、サイズＢが存在するか判定する（ステップ503）。

アドレス管理テーブルには、使用しているサイクリック可変領域のアドレスとサイズがか書かれている。アドレスＢ、サイズＢが存在する場合には、サイクリック管理テーブルからアドレスＢ、サイズＢを開放するために、アドレス管理テーブルから削除する（ステップ504）。送信データの中身に端末番号、アドレスＢ、サイズＢ、処理結果正常を書き込む（ステップ505）。全端末にサイクリック送信解除要求許可パケットをパケット通信で送信し、解除要求した端末番号の可変領域不使用を通知する（ステップ506）。ステップ503で、アドレス管理テーブルにアドレスＢ、サイズＢが存在しない場合、送信データの中身を解除要求した端末番号、アドレス＝０、サイズ＝０、処理結果異常とし、アドレスＢ、サイズＢが開放できなかったことを書き込む（ステップ507）。全端末にサイクリック要求解除許可パケット（処理結果異常）を送信する（ステップ506）。

実施の形態１では、サイクリックメモリにサイクリック可変領域を設け、その領域にパケット通信のデータを割り当てることにより、サイクリックデータとパケット通信のデータを同時に送信できることを特徴としている。また、パケット通信のデータを送信する際に、サイクリックデータ通信の遅延を生じさせないことを特徴としている。
パケット通信のデータを送信する際には、一度パケット送信要求パケットとパケット送信要求許可パケットをやり取りするだけで、後はサイクリックデータにパケット通信のデータを載せておくることができ、映像などのライブデータを送信することを可能としていることを特徴としている。また、１つの端末が映像などの大量のパケット通信のデータを送信する場合でも、その映像端末が送信を止めた後に、可変領域の使用可能領域ができ、ネットワークに接続の全端末にパケット通信のデータ用の領域を割り当てることができる。

実施の形態２．
図６は実施の形態２であるサイクリック通信によるデータ伝送システムを示す構成図である。601は、制御用ネットワークであり、602，603，604は、制御用ネットワークに接続された端末を示し、その内の１台の端末604は、サイクリックマスタ端末を示す。105は、各端末が保持しているサイクリックメモリであり、サイクリック可変領域とサイクリック固定領域に分かれている。

図７を用いて、サイクリックデータのー部を使用するサイクリック可変領域使用許可手段について説明する。図７で、602はサイクリックマスタ端末604以外の端末を示している。105は各端末が保持しているサイクリックメモリを示し、722は各端末がサイクリックデータをやりとりすためのサイクリック固定領域を示す。721はパケット通信のデータを割り当てるサイクリック可変領域を示す。702は、端末602に搭載され映像などのパケット通信のデータを送信するアプリケーションＡ（プログラム）である。アプリケーションＡ702は、パケット通信のデータを送信したい場合、サイクリックマスタ端末604に対して、サイクリック固定領域722に割り当てられた自分の送信領域（アプリケーションＡサイクリック送信領域724）の先頭２０バイトの領域を使用して、可変領域使用希望通知であるサイクリック送信Ｂ703で獲得要求を出す。

端末602のアプリケーションＡ702がサイクリックマスタ端末604に対して、パケット通信のデータ用のメモリ獲得要求を出す処理について説明する。サイクリック固定領域722には、各端末のサイクリック送信領域が割り当てられている。アプリケーションA702のサイクリック送信領域724の先頭20バイトには、730の中の731に示すようにサイクリックマスタ端末604とやり取りするための情報を持っている。731の情報の内容について説明する。獲得/開放要求および応答エリアは、パケット通信用のメモリを獲得したい時に“１”の値、サイクリックマスタ端末604からの応答の時には“２”の値、パケット通信用のメモリを開放したい時には、“３”の値、サイクリックマスタ端末604からの応答の場合には“４”の値が書かれる。また、獲得/開放アドレスエリア、獲得/開放サイズエリアには、パケット通信のデータ用に獲得／開放したいサイクリックメモリのアドレス、サイズを書く。応答結果エリアには、サイクリックマスタ端末604が獲得／開放に成功した場合には“１”、失敗した場合には“２”の値を書く。獲得/開放端末番号には、端末の番号を書く。

端末602のアプリケーションＡ702がパケット通信のデータ用のエリアを獲得したい場合には、731の獲得/開放要求および応答エリアに“１”の値を書く。また、獲得/開放アドレスエリアには“０”の値、獲得／開放サイズエリアには、パケット通信のデータとして使いたいサイズを書く。応答結果エリアには“０”の値を書く。また、獲得/開放端末番号には、602の端末番号を書く。この処理を行い、サイクリックデータ送信Ｂ703でアプリケーションＡサイクリック送信領域724が送信される。これにより、サイクリックマスタ端末604に搭載されるサイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711（プログラム）に可変領域使用希望通知である獲得要求が届き、パケット通信のデータ用のエリアを獲得したいことが伝わる。

次にサイクリックマスタ端末604に搭載されたサイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711が、パケット通信のデータ用のエリアを獲得して応答を返す処理を説明する。サイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711は、アプリケーションＡサイクリック送信領域724の先頭20バイトを定周期でチェックしている。獲得/開放要求および応答エリア731に“１”が書いてあることで、獲得/開放端末番号に書かれた端末602が、獲得/開放サイズエリアのサイズ分メモリを獲得したいことを認識する。ここで、サイクリック可変領域721が獲得サイズ分開いていれば、アプリケーションＡ702に割り当てた領域723を獲得する。その後に731の獲得/開放要求および応答エリアに“２”の値＝獲得応答を書く。また、731の獲得/開放アドレスエリアには獲得したサイクリックデータのアドレス、731の獲得／開放サイズエリアには、獲得したデータサイズを書く。731の応答結果エリアには“１”の値＝成功を書く。

サイクリック可変領域721が余っていない場合には、731の応答結果エリアに“２”の値＝失敗を書く。その後、サイクリック送信Ａ704を全端末に送信することにより、各端末は、端末602がパケット通信のデータ用のエリアを獲得した（又は失敗）ことを認識することができる。これにより、アプリケーションＡ702は獲得したサイクリック可変領域のエリアを使用しパケット通信のデータを送信し、それを受信したい端末がアプリケーションＡに割り当てた領域723を用いて、パケット通信のデータを受信することができる。

図８は、サイクリックマスタ端末604に搭載のサイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711のフローチャートである。このアプリケーション711は、数msごとの定周期に動作する処理であり、数msのwait処理をしている（ステップ801）。数ms経過すると、ステップ802の処理に移行する。ステップ802はネットワークに接続された端末数分ループする処理である。ステップ802とステップ810の間でループする。ステップ803の判定で、今回処理する該当端末のサイクリック送信領域の“獲得/開放要求および応答エリア”が“１”、つまり、獲得要求が書いてあるかどうかチェックする。“１”＝獲得要求であれば、該当端末の“獲得/開放サイズエリア”をＲＥＡＤする。このサイズをサイズＡとする（ステップ804）。端末602の場合には、731記載の“獲得/開放サイズエリア”に該当する。他の端末も、731に該当するサイクリック送信領域を持っている。

ステップ803の判定で、“獲得/開放要求および応答エリア”が“１”以外の場合は、次の端末の処理に移る。ステップ805で、サイズＡ分、サイクリック可変領域が開いているかどうかを判定する。アドレス管理テーブルには、使用しているサイクリック可変領域のアドレスとサイズが書かれている。このアドレス管理テーブルをサーチして、サイクリック可変領域にサイズＡ分空きがあるか判定する。空き領域がある場合には、サイクリック可変領域からアドレスＡ、サイズＡを獲得し、アドレス管理テーブルに控える（ステップ806）。

該当端末のサイクリック送信領域の“獲得/開放要求および応答エリア”に値=２：獲得応答、“獲得/開放アドレスエリア”、“獲得/開放サイズエリア”に獲得したアドレスＡ、サイズＡ、“応答結果エリア”に値=１：正常を書く（ステップ807）。次にサイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711は、該当端末のサイクリック送信領域の上位20バイトを今回処理している該当端末（図７の場合はサイクリックマスタ端末602以外）に送信する。これにより、サイクリックマスタ端末内のサイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711がアプリケーションＡ702にサイクリック送信Ａ704を送信する。実際には、サイクリックメモリを書きかえているため、全端末が知ることができる仕組みである。つまりサイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711がサイクリック固定領域722の中の731を書き換えたため、全端末が知ることができる。
ステップ805で、サイズＡ分サイクリック可変領域が開いていない場合、ステップ807の処理に移る。ステップ807の処理では該当端末のサイクリック送信領域の“獲得/開放要求および応答エリア”に値=２：獲得応答、“獲得/開放アドレスエリア”に値=0、“獲得/開放サイズエリア”に値＝０、“応答結果エリア”に値=2：異常を書く（ステップ809）。 次にサイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711該当端末のサイクリック送信領域の上位20バイトを今回処理している該当端末（図７の場合はアプリケーションＡ702）に送信する（ステップ808）。サイクリックメモリ獲得管理アプリケーション711はサイクリク固定領域722の中の731に情報を書き換えたことになる。これにより全端末は該当端末の可変領域使用許可（異常）を知ることになる。

図９を用いて、サイクリックデータのー部を使用するサイクリック可変領域不使用通知手段について説明する。
図９において、602はサイクリックマスタ端末604以外の端末を示している。902は、端末901に搭載され映像などのパケット通信のデータを送信するアプリケーションＢ（プログラム）である。アプリケーションＢ902は、パケット通信のデータの送信を停止したい場合、サイクリックマスタ端末604に対して、サイクリック固定領域に割り当てられた自分の送信領域925（アプリケーションＢサイクリック送信領域）の先頭２０バイトの領域を使用して、可変領域不使用希望通知であるサイクリック送信Ｂ903で開放要求を出す。

サイクリックマスタ端末604に対するパケット通信のデータ用のメモリ開放要求について説明する。サイクリック固定領域722には、各端末のサイクリック送信領域が割り当てられている。925はアプリケーションBのサイクリック送信領域を示す。925の先頭20バイトには、730に示すようにサイクリックマスタ端末604とやり取りするための領域を持っている。730の中の731の情報について説明する。獲得/開放要求および応答エリアは、パケット通信用のメモリを獲得をしたい時に“１”の値、サイクリックマスタ端末604からのメモリ獲得応答の時には“２”の値、パケット通信用のメモリを開放したい時には、“３”の値、サイクリックマスタ端末604からのメモリ開放応答の場合には“４”の値が書かれる。また、獲得/開放アドレスエリア、獲得/開放サイズエリアには、パケット通信のデータ用に獲得／開放したサイクリックメモリのアドレス、サイズを書く。応答結果エリアには、サイクリックマスタ端末が獲得／開放に成功した場合には“１”、失敗した場合には“２”の値を書く。獲得/開放端末番号には、端末の番号を書く。

アプリケーションＢ902がパケット通信のデータ用のエリアを開放したい場合には、731の獲得/開放要求および応答エリアに“３”の値を書く。また、獲得/開放アドレスエリアには開放したいサイクリックメモリのアドレス、獲得／開放サイズエリアには、開放したいサイズを書く。応答結果エリアには“０”の値を書く。また、獲得/開放端末番号には、602の端末番号を書く。この処理を行い、サイクリック送信Ｂ903でアプリケーションＢサイクリック送信領域925が送信されることにより、サイクリックマスタ端末604に搭載されているサイクリックメモリ開放管理アプリケーション911に届き、端末602に搭載のアプリケーションＢがパケット通信のデータ用のエリアを開放したいことが伝わる。

次にサイクリックマスタ端末604に搭載されたサイクリックメモリ開放管理アプリケーション911（プログラム）が、パケット通信のデータ用のエリアを開放して応答を返す処理を説明する。サイクリックメモリ開放管理アプリケーション911は、アプリケーションＢサイクリック送信領域925の先頭20バイトを定周期でチェックしている。731の獲得/開放要求および応答エリアに“３”が書いてあることで、獲得/開放端末番号に書かれた端末が、獲得したサイクリックメモリを開放したいことを認識する。また、731に記載の獲得/開放アドレスエリアおよび獲得/開放サイズエリアを参照することで、アプリケーションＢ924に割り当てた領域を開放したいことを認識し、開放アドレスを開放する。その後に731の獲得/開放要求および応答エリアに“４”の値＝開放応答を書く。また、731の獲得/開放アドレスエリアには開放したサイクリックデータのアドレス、獲得／開放サイズエリアには、開放したサイズを書く。応答結果エリアには“１”の値＝成功を書く。

サイクリック可変領域721に該当のアプリケーションＢ902に割り当てた領域924がない場合には、応答結果エリアに“２”の値＝失敗を書く。その後、サイクリック送信Ａ904を全端末に送信することにより、各端末は、サイクリックマスタ端末602のパケット通信のデータ用のエリアが開放されたことを認識することができる。

図１０は、サイクリックマスタ端末604に搭載のサイクリックメモリ開放管理アプリケーション911のフローチャートである。このアプリケーションは、数msごとの定周期に動作する処理であり、数msのwait処理をしている（ステップ1001）。数ms経過すると、ネットワークに接続の端末数分ループする処理である（ステップ1002）。ステップ1002とステップ1010の間でループする。今回処理する該当端末のサイクリック送信領域の各端末のサイクリック送信領域の“獲得/開放要求および応答エリア”が“３”、つまり、開放要求が書いてあるかどうか判断する（ステップ1003）。“３”＝開放要求であれば、該当端末の“獲得/開放アドレスエリア”、“獲得/開放サイズエリア”をＲＥＡＤする。このアドレス、サイズをアドレスＡ、サイズＡとする（ステップ1004）。端末602の場合には、731記載の“獲得/開放アドレスエリア”、“獲得/開放サイズエリア”に該当する。他の端末も、731に該当するサイクリック送信領域を持っている。ステップ1003の判定で、“獲得/開放要求および応答エリア”が“３”以外の場合は、次の端末の処理に移る。

ステップ1005の分岐処理に移るが、その前にアドレス管理テーブルについて説明する。アドレス管理テーブルにアドレスＡ、サイズＡがあるかどうかを判定する。アドレス管理テーブルには、使用しているサイクリック可変領域のアドレスとサイズが書かれている。このアドレス管理テーブルをサーチして、アドレスＡ、サイズＡがあるか判定する（ステップ1005）。アドレスＡ、サイズＡがある場合には、サイクリック可変領域からアドレスＡ、サイズＡを開放するため、アドレス管理テーブルから削除する（ステップ1006）。該当端末のサイクリック送信領域の“獲得/開放要求および応答エリア”に値=４：開放応答、“獲得/開放アドレスエリア”、“獲得/開放サイズエリア”に開放したアドレスＡ、サイズＡ、“応答結果エリア”に値=１：正常を書く（ステップ1007）。次にサイクリックメモリ開放管理アプリケーション911が、該当端末のサイクリック送信領域の上位20バイトを今回処理している該当端末（図９の場合はアプリケーションＢ902）に送信する。サイクリックメモリ開放管理アプリケーション911がサイクリックメモリ105の731の情報を書き換えたので、全端末は該当端末の可変領域不使用を知ることができる。

ステップ1005で、アドレスＡ、サイズＡがアドレス管理テーブルにない場合、該当端末のサイクリック送信領域の“獲得/開放要求および応答エリア”に値=４：開放応答、“獲得/開放アドレスエリア”に値=アドレスＡ、“獲得/開放サイズエリア”にサイズＡ、“応答結果エリア”に値=2：異常を書く（ステップ1009）。 次にサイクリックメモリ開放管理アプリケーション911が該当端末のサイクリック送信領域の上位20バイトを該当端末（図９ではアプリケーションＢ902）に送信する。これにより、該当端末のサイクリックメモリ（図９では731）の上位20バイトのサイクリックデータが送信され（ステップ1008）、全端末は該当端末の可変領域不使用（異常）となったことを知ることができる。

実施の形態２では、サイクリックメモリにサイクリック可変領域を設け、その領域にパケット通信のデータを割り当てることにより、サイクリックデータとパケット通信のデータを同時に送信できることを特徴としている。また、パケット通信のデータを送信する際に、サイクリックデータ通信の遅延を生じさせないことを特徴としている。
パケット通信のデータを送信する際には、一度送信要求と送信要求許可をやり取りするだけで、後はサイクリックデータにパケット通信のデータを載せておくることができ、映像などのパケット通信のデータを送信することができることを特徴としている。
また、実施の形態１と違うところは、パケット通信のデータの割り当て要求、開放要求をサイクリックマスタ端末に通知する際に、パケットを使用せず、サイクリック送信領域（サイクリック固定領域）の一部を使用していることである。これにより、割り当て要求、開放要求を出す際に余計なパケットがネットワークに送信されずにすむことを特徴としている。これにより、サイクリック通信の遅延を考慮する必要がなくなる。

実施の形態３．
図１１は実施の形態３であるサイクリック通信によるデータ伝送システムを示す構成図である。1101は、制御用ネットワークであり、1102，1103，1104は、制御用ネットワークに接続された端末を示す。105は各端末が保持しているサイクリックメモリであり、サイクリック可変領域とサイクリック固定領域に分かれている。

図１２を用いて、ブロードキャストを使用するサイクリック可変領域使用許可手段について説明する。図１２で、1102，1103は、ネットワークに接続された端末を示している。1202，1212はパケット送信のデータをやり取りするアプリケーションＡ，Ｂ（プログラム）を示し、1203，1213は、サイクリック可変領域の管理を行うサイクリックメモリ管理アプリケーションＡ，Ｂ（プログラム）を示す。端末1102，1103とも同じ機能を果たす手段を搭載している。105は、各端末が保持しているサイクリックメモリを示し、1222は各端末がサイクリックデータをやりとりするためのサイクリック固定領域を示す。1221はパケット通信のデータを割り当てるサイクリック可変領域を示す。

1202は端末1102に搭載され映像などのパケット通信のデータを送信するアプリケーションＡである。アプリケーションＡ1202はパケット通信のデータを送信したい場合、サイクリックメモリ管理アプリケーションＡ1203に対して、必要なサイズを付けて獲得の要求を出す。サイクリックメモリ管理アプリケーションＡ1203は、サイクリック可変領域1221に空き領域がある場合は、自分の管理する領域に獲得したいサイクリックアドレスとサイズと端末番号を控え、その領域のメモリを獲得するために、端末番号と共にサイクリックメモリのアドレスとサイズを付けて、パケット通信で全端末に対して、獲得要求パケット1204（使用希望）をブロードキャストする。

端末1103に搭載のサイクリックメモリ管理アプリケーションＢ1213は、獲得要求パケット1204を受け取ると、自分の管理する領域にサイクリックアドレスとサイズと端末番号を控え、認識したことを伝えるため、獲得応答パケット1205を端末1102に対して送信する。端末1102に搭載のサイクリックメモリ管理アプリケーションＡ1203は、獲得応答パケット1205を全端末から受け取ると、獲得できたことを、アプリケーションＡ1202に獲得アドレスとサイズを付けて通知する。獲得できたサイクリック可変領域は、アプリケーションＡに割り当てた領域1231になる。一台でも、エラー応答があった場合には、再送処理を実施する。以上により、アプリケーションＡ1202はサイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信し、それを受信したい端末がアプリケーションＡに割り当てた領域1231を用いて、パケット通信のデータを受信することができる。

上記記載したようにアプリケーションＡ1202は、パケット通信のデータを送信したい場合、サイクリックメモリ管理アプリケーションＡ1203に対して、必要なサイズを付けてパケット獲得の要求を出す。この際、サイクリックメモリ管理アプリケーションＡ1203は、サイクリック可変領域1221に空き領域がない場合は、アプリケーションＡ1202に対して、獲得できなかった旨、エラー通知を実施する。

図１３を用いて、ブロードキャストを使用するサイクリック可変領域不使用通知手段について説明する。この手段により、獲得していたサイクリック可変領域のメモリを開放する処理を行う。図１３で、1231は、アプリケーションＡ1202に割り当てられた領域を示している。

1202は端末1102に搭載され映像などのパケット通信のデータを送信するアプリケーションＡである。アプリケーションＡは、パケット通信のデータの送信を止めたい場合、つまり、アプリケーションＡ1202に割り当てられた領域1231を開放したい場合、サイクリックメモリ管理アプリケーションＡ1203に対して、開放したいサイクリックメモリのアドレスおよびサイズを付けて開放の要求を出す。端末1102に搭載のサイクリックメモリ管理アプリケーションＡ1203は、自分の管理する領域に開放要求されたいサイクリックアドレスとサイズがあるかをチェックする。なければ、アプリケーションＡ1202にエラー応答を返す。開放要求されたサイクリックアドレスとサイズがあれば、端末番号と共に開放したいサイクリックメモリのアドレスとサイズを付けて、全端末に対して、開放要求パケット1304（不使用希望）をパケット通信でブロードキャストする。

端末1103に搭載のサイクリックメモリ管理アプリケーションＢ1213は、開放要求パケット1304を受け取ると、自分の管理する領域に開放要求のサイクリックアドレスとサイズと端末番号があるかチェックし、あれば、そのデータを削除し、認識した旨、開放応答パケット1305のデータ内に正常であることを書き、端末1102に対して送信する。開放要求のサイクリックアドレスとサイズと端末番号がなければ、開放応答パケット1305のデータ内にエラーであることを書き、通知する。端末1102に搭載のサイクリックメモリ管理アプリケーションＡ1203は、開放応答パケット1305を全端末から受け取ると、開放できた旨、アプリケーションＡ1202に通知する。また、自分の管理する領域から、開放したサイクリックのアドレスとサイズを削除する。全端末から正常応答を受け取れなかった場合には、再送処理を実施する。その再送でも、開放応答パケットにエラーが書かれている場合には、アプリケーションＡ1202にエラーの旨通知する。

実施の形態３では、サイクリックメモリにサイクリック可変領域を設け、その領域にパケット通信のデータを割り当てることにより、サイクリックデータとパケット通信のデータを同時に送信できることを特徴としている。また、パケット通信のデータを送信する際に、サイクリックデータ通信の遅延を生じさせないことを特徴としている。また、実施の形態１，２と違うところは、サイクリックマスタ端末を必要としないことである。サイクリックマスタ端末に特別なサイクリックメモリ管理アプリケーションを搭載する必要がなく、各端末に同じサイクリックメモリ管理アプリケーションを搭載することでアプリケーションの簡易化を図ることができる。

実施の形態４．
図１４は実施の形態４であるサイクリック通信によるデータ伝送システムを示す構成図である。図１４で、1401は、制御用ネットワークであり、1402，1403，1404は、制御用ネットワークに接続された端末を示す。105は各端末が保持しているサイクリックメモリであり、サイクリック可変領域1406とサイクリック固定領域1407に分かれている。サイクリック可変領域1406は、可変子領域１〜可変子領域Ｎに分かれており、各可変子領域は例えば４Ｋバイトなどの同じサイズである。1411は、PROFIBUS、DEVICENETなどPIOが接続されるフィールドネットワークであり、1412はフィールドネットワークに接続するケーブルを示している。

図１５を用いて、サイクリック可変領域使用処理手段について説明する。サイクリック可変領域は、パケット通信のデータを扱うアプリケーションが獲得・開放しながら使用する。サイクリック可変領域1406は、図１５では、可変領域１〜可変領域16の１６個の子領域に分かれている。また、各子領域は例えば４Kバイトの領域である。1524はアプリケーションＡが子領域１と子領域２を使用していることを示している。また、子領域は、フィールドネットワーク1411に接続されたPIO 1534，1535の点に対応している。つまり、PIOの１点目が子領域１、PIOの２点目が子領域２、PIOの16点目が子領域１６に割り当てられている。

PIO1534，1535とサイクリック可変領域1406の子領域１〜子領域１６について説明する。1411は、フィールドネットワークを示し、1532，1533は、フィールドネットワークに接続するケーブルを示している。1534，1535は、フィールドネットワークに接続されているPIOを示す。PIO 1534は16点のDOであり、PIO 1535は16点のDIである。PIO 1534，1535の16点は信号線により、対応する各点同士がつながっている。つまり、PIO 1534の１点目とPIO 1535の１点目、PIO 1534の２点目とPIO 1535の２点目、および、PIO 1534の16点目とPIO 1535の16点目が接続されている。そのため、PIO1534のDO1点目をONすると、PIO 1535のDI１点目がONする。また、PIO 1534のDO2点目をONすると、PIO 1535のDI2点目がONするようになっている。同じように、PIO 1534のDO16点目をONすると、PIO 1535のDI16点目がONするようになっている。

ここで、PIO 1534，1535の１点目のONは、サイクリック可変領域1406の子領域１を獲得していることを示している。また、PIO 1534，1535の２点目のONは、サイクリック可変領域1406の子領域２を獲得していることを示している。同じように、PIO 1534，1535の１６点目のONは、サイクリック可変領域1406の子領域16を獲得していることを示している。

図１５を用いて、専用信号線による可変領域使用手段を説明する。なお、専用信号線は回線でもよい。端末1402に搭載のアプリケーションＡ1502がパケット通信のデータを送信したい場合、フィールドネットワーク管理アプリケーションＡ1503に必要サイズを通知する。ここでは、８Kバイトの子領域を獲得したい旨通知する。フィールドネットワーク管理アプリケーションA1503は、フィールドネットワーク1411に接続されているPIO 1535の(DI16点)の値を読み込み、ONしていない点を確認する。現在ONしている点はないため、PIOの１点目、２点目をONするため、フィールドネットワーク1411に接続されたPIO 1534のDO16点対してON要求をする。PIOの１点目、２点目は、サイクリック可変領域1406の子領域１、子領域２に対応し、ON要求をすることにより獲得したことを示す。

また、PIO 1534のDO16点の１点目、２点目をONすることにより、PIO 1535の16点DIの１点目、２点目もONされるため、他の端末に搭載のアプリケーション1513も認識することが可能である。そのため、端末1403に搭載のアプリケーションB1512も認識できる。フィールドネットワーク管理アプリケーションA1503は、８Kバイト分のデータを獲得できた旨、アプリケーションA1502に通知する。この時1406のサイクリック可変領域の番号、つまり、今回は子領域１，２を獲得できた旨を通知する。これにより、アプリケーションA1502は、アプリケーションAに割り当てられた領域1524を使ってパケット通信のデータを送信することができる。

図１５を用いて、専用信号線による可変領域不使用通知手段について説明する。端末1402に搭載のアプリケーションＡ1502がパケット通信のデータ送信を止めたい場合、フィールドネットワーク管理アプリケーションA1503にサイクリック可変領域1406の子領域の番号をつけて、開放の旨通知する。ここでは、アプリケーションAに割り当てた領域1524の子領域１，２の番号を通知する。フィールドネットワーク1503は、フィールドネットワーク1411に接続されたPIO 1534のDO16点に対して、１点目，２点目OFFの要求を出す。PIOの１点目，２点目は、サイクリック可変領域1406の子領域１，２に対応し、OFFすることにより開放したことを示す。
また、PIO 1534の１点目、２点目をOFFすることにより、PIO 1535のDIの１点目、２点目もOFFされるため、他の端末に搭載のアプリケーション1513も認識することが可能である。つまり、端末1403に搭載のアプリケーションB1512も開放されたことを認識できる。

実施の形態４では、サイクリックメモリにサイクリック可変領域を設け、その領域にパケット通信のデータを割り当てることにより、サイクリックデータとパケット通信のデータを同時に送信できることを特徴としている。また、パケット通信のデータを送信する際に、サイクリックデータ通信の遅延を生じさせないことを特徴としている。また、実施の形態１，２，３と違うところは、サイクリックマスタ端末を必要としないこと、および、可変領域を獲得する際に特別なサイクリックメモリ管理アプリケーションを搭載する必要がない。各端末にPIOをOFF、ONするフィールドネットワーク管理アプリケーションを搭載することで、アプリケーションの簡易化を図ることができる。

この発明の実施の形態１であるサイクリック通信によるデータ伝送システムを示す構成図である。 実施の形態１におけるパケット通信によるサイクリック可変領域使用許可手段を示す図である。 実施の形態１におけるサイクリックマスタ端末のサイクリックメモリ獲得管理アプリケーションの動作を示すフローチャートである。 実施の形態１におけるパケット通信によるサイクリック可変領域不使用通知手段を示す図である。 実施の形態１におけるサイクリックマスタ端末のサイクリックメモリ解除管理アプリケーションの動作を示すフローチャートである。

実施の形態２であるサイクリック通信によるデータ伝送システムを示す構成図である。 実施の形態２におけるサイクリックデータのー部を使用するサイクリック可変領域使用許可手段を示す図である。 実施の形態２におけるサイクリックマスタ端末のサイクリックメモリ獲得管理アプリケーションの動作を示すフローチャートである。 実施の形態２におけるサイクリックデータのー部を使用するサイクリック可変領域不使用通知手段を示す図である。 実施の形態２におけるサイクリックマスタ端末のサイクリックメモリ開放管理アプリケーションの動作を示すフローチャートである。

実施の形態３であるサイクリック通信によるデータ伝送システムを示す構成図である。 実施の形態３におけるブロードキャストを使用するサイクリック可変領域使用許可手段を示す図である。 実施の形態３におけるブロードキャストを使用するサイクリック可変領域不使用通知手段を示す図である。 実施の形態４であるサイクリック通信によるデータ伝送システムを示す構成図である。 実施の形態４におけるサイクリック可変領域使用処理手段を示す図である。

符号の説明

101 制御用ネットワーク 102, 103 端末
104 サイクリックマスタ端末 105 サイクリックメモリ
106 サイクリック可変領域 107 サイクリック固定領域
223 アプリケーションＡに割り当てた領域
223 アプリケーションＡに割り当てた領域
424 アプリケーションＢに割り当てた領域
601 制御用ネットワーク 602，603 端末
604 サイクリックマスタ端末
721 サイクリック可変領域 722 サイクリック固定領域
723 アプリケーションＡに割り当てた領域
724 アプリケーションAのサイクリック送信領域
924 アプリケーションＢに割り当てた領域
925 アプリケーションＢサイクリック送信領域

1101 制御用ネットワーク 1102，1103，1104 端末
1221 サイクリック可変領域
1222 サイクリック固定領域 1231 アプリケーションＡに割り当てた領域
1401 制御用ネットワーク 1402，1403，1404 端末
1406 サイクリック可変領域
1407 サイクリック固定領域 1411 フィールドネットワーク
1412 ケーブル 1524 アプリケーションＡに割り当てた領域
1532，1533 ケーブル 1534，1535 ＰＩＯ

Claims (8)

1. 制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うサイクリック通信によるデータ伝送方法において、
   上記各端末はサイクリック可変領域とサイクリック固定領域を有するサイクリックメモリを保有し、上記端末の内の１つの端末を上記サイクリック可変領域を管理するサイクリックマスタ端末に設定するものであって、
   サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末はその使用希望を上記サイクリックマスタ端末に通知し、
   使用を希望する上記端末に上記サイクリック可変領域を割り当てることができるときは、使用を希望する上記端末へのサイクリック可変領域使用許可を上記サイクリックマスタ端末から各端末に通知し、
   サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、その不使用希望を上記サイクリックマスタ端末に通知し、
   使用を希望しなくなった上記端末のサイクリック可変領域不使用を上記サイクリックマスタ端末が各端末に通知するようにしたサイクリック通信によるデータ伝送方法。
2. 可変領域使用希望通知、可変領域使用許可通知、可変領域不使用希望通知、及び可変領域不使用通知は、それぞれパケット通信で通知するようにした請求項１記載のサイクリック通信によるデータ伝送方法。
3. 可変領域使用希望通知、可変領域使用許可通知、可変領域不使用希望通知、可変領域不使用通知は、それぞれサイクリックデータの一部を使用して通知するようにした請求項１記載のサイクリック通信によるデータ伝送方法。
4. 制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うサイクリック通信によるデータ伝送方法において、
   上記各端末はサイクリック可変領域とサイクリック固定領域を有するサイクリックメモリを保有するものであって、
   サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末は、その使用希望を各端末にパケット通信でブロードキャストで通知し、
   使用を希望する上記端末はそのサイクリック可変領域使用許可の応答を各端末からパケット通信で受け
   サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、その不使用希望を各端末にパケット通信でブロードキャストで通知し、
   使用を希望しなくなった上記端末はそのサイクリック可変領域不使用に対する応答を各端末からパケット通信で受けるようにしたサイクリック通信によるデータ伝送方法。
5. 制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うサイクリック通信によるデータ伝送方法において、
   上記各端末はサイクリック固定領域とサイクリック可変領域とを有するサイクリックメモリを保有し、上記各端末のサイクリック可変領域はそれぞれ複数の子領域に区分され、各端末の区分された各子領域は、各端末の対応する子領域間と回線でそれぞれ接続されているものであって、
   サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末は、必要とする子領域の使用を上記必要とする子領域間を接続する回線をＯＮして、使用希望を各端末に通知し、
   サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、不使用とする子領域の回線をＯＦＦして不使用希望を各端末に通知するようにしたサイクリック通信によるデータ伝送方法。
6. 制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うサイクリック通信によるデータ伝送システムにおいて、
   上記各端末はサイクリック可変領域とサイクリック固定領域を有するサイクリックメモリを保有し、上記端末の内の１つの端末を上記サイクリック可変領域を管理するサイクリックマスタ端末に設定するものであって、
   サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末はその使用希望を上記サイクリックマスタ端末に通知する可変領域使用希望通知手段、
   使用を希望する上記端末に上記サイクリック可変領域を割り当てることができるときは、使用を希望する上記端末へのサイクリック可変領域使用許可を上記サイクリックマスタ端末から各端末に通知する可変領域使用許可手段、
   サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、その不使用希望を上記サイクリックマスタ端末に通知する可変領域不使用希望通知手段、及び、
   使用を希望しなくなった上記端末のサイクリック可変領域不使用を上記サイクリックマスタ端末が各端末に通知する可変領域不使用通知手段を備えたサイクリック通信によるデータ伝送システム。
7. 制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うサイクリック通信によるデータ伝送システムにおいて、
   上記各端末はサイクリック可変領域とサイクリック固定領域を有するサイクリックメモリを保有するものであって、
   サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末は、その使用希望を各端末にパケット通信でブロードキャストで通知する可変領域使用希望通知手段、
   使用を希望する上記端末はそのサイクリック可変領域使用許可の応答を各端末からパケット通信で受ける可変領域使用許可手段、
   サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、その不使用希望を各端末にパケット通信でブロードキャストで通知する可変領域不使用希望通知手段、及び、
   使用を希望しなくなった上記端末はそのサイクリック可変領域不使用に対する応答を各端末からパケット通信で受ける可変領域不使用通知手段を備えたサイクリック通信によるデータ伝送システム。
8. 制御用ネットワークに接続された端末間で、サイクリックデータ送信及びパケット通信のデータ送信を行うサイクリック通信によるデータ伝送システムにおいて、
   上記各端末はサイクリック固定領域とサイクリック可変領域とを有するサイクリックメモリを保有し、上記各端末のサイクリック可変領域はそれぞれ複数の子領域に区分され、各端末の区分された各子領域は、各端末の対応する子領域間と回線でそれぞれ接続されているものであって、
   サイクリックデータ上にパケット通信のデータを載せて送信するために上記サイクリックメモリのサイクリック可変領域の使用を希望する端末は、必要とする子領域の使用を上記必要とする子領域間を接続する回線をＯＮして、使用希望を各端末に通知する可変領域使用希望通知手段、及び、
   サイクリック可変領域の使用を希望しなくなった端末は、不使用とする子領域の回線をＯＦＦして不使用希望を各端末に通知する可変領域不使用希望通知手段を備えたサイクリック通信によるデータ伝送システム。

Images