JP6859914B2 - 通信システム、通信装置および通信方法 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、本実施の形態に係る通信システム1の構成を模式的に示す図である。
まず、本実施の形態に従う通信システム1の全体構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る通信システム1の構成を模式的に示す図である。
図1に示すネットワーク2においては、基本的には、製造装置または生産設備の制御に用いられるデータ(以下、「制御系データ」を総称することもある)が周期的に伝送される。また、ネットワーク2においては、制御系データとは異なる他のデータも伝送され得る。他のデータは、例えば、「情報系データ」または「制御情報系データ」と称するデータを含む。これらは、制御系データのような高速なリアルタイム性が要求されないものの、ある程度の定時性が求められるデータである。
図1に示す通信システム1は、上記に述べたように、送信元から送出したデータ(制御系データ)が送信先(宛先)に到着する時刻が保証されることが要求される。このために、通信システム1は、予め定められたシステム周期(後述するシステム周期Ts)を維持しつつ、ネットワーク2が有する通信帯域において、制御系データの通信帯域が確保されるように、データ伝送のためのスケジューリングを実施する。より具体的には、制御系データが、制御情報系データおよび情報系データよりも優先的に伝送されるように、データ伝送のためのスケジューリングが実施される。
図2は、本実施の形態に係るネットワーク構成の変化を説明する図である。本実施の形態では、ネットワーク構成は固定ではなく、動的に変化し得る。図2では説明のためにネットワーク2の一部が抜き出されて模式的に示されている。図2を参照して、ネットワーク2には制御装置100およびデバイス200Aおよびデバイス200Xが接続されている。デバイス200Xは、例えばデバイス200Aに対応のロボットのアームの先端に取付けられている。例えば、工程の段取り変更によりロボットのアームの先に装着(接続)されるデバイス200Rを含むユニットが切替えられる。したがって、図2(A)のネットワーク2は、パターンAのネットワーク構成を有するが、装着されるユニットが切り替わった場合、図2(B)のネットワーク2は、パターンBのネットワーク構成に変化し得る。
図2では、通知Nは、ネットワーク構成の変化を検出したデバイス200により送信されるが、通知Nの送信元は、デバイス200に限定されない。例えば、制御装置100も、通知Nを各デバイス200に送信することができる。具体的には、制御装置100は、ネットワーク構成が変化する予め定められた時間を取得している場合は、制御装置100は、上記の時刻同期したタイマにより予め定められた時間を計時したとき、通知Nを、例えばブロードキャストで送信する。このように、制御装置100が通知Nを送信する場合であっても、ネットワーク構成が変化したときは、ネットワーク2の全てのデバイス200および制御装置100は、転送ルール70を、変化後のネットワーク構成に対応した転送ルールに切替えることができる。
図3は、本実施の形態に従う通信システム1のハードウェア構成の一例を示す模式図である。制御装置100は、典型的には、PLCをベースとして構成されてもよい。
図4は、本実施の形態に係るフレームの構成を模式的に示す図である。図4(A)は、制御系データを含む各種データを伝送するためのフレーム800の構成例を示し、図4(B)は、上記に述べた通知Nを伝送するためのフレーム801の構成例を示す。図4(A)と(B)を参照して、フレーム800,801は、例えばプリアンブル部、ヘッダ部およびデータ部を含む。この他に誤り検知のFCS(Frame Check Sequence)部が含まれ得る。プリアンブル部は、フレームの開始を表す同期信号を示すプリアンブル81が格納される。ヘッダ部は、ネットワーク2においてTALKERであるフレームの送信元82とフレームのLISTENERである送信先83が格納される。送信元82,送信先83には、各種のアドレスを適用することができる。データ部は、ネットワーク2を介して伝送されるべきデータ84が格納される。
図5は、本実施の形態に係るネットワーク構成用ツールの処理の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では、各ネットワーク構成パターンに対応した転送ルール70と、ネットワーク構成の変化を検出するための変化検出ルールを作成する環境は、図5のネットワーク構成用ツールにより提供される。
図7は、本実施の形態に係る変化検出ルール60の一例を模式的に示す図である。変化検出ルール60は、予め定められたデバイス200に配信される。予め定められたデバイス200は、新たなデバイスを有したユニットが装着されるようなネットワーク構成での分岐点になり得るデバイス200である。例えば、図2の場合、予め定められたデバイス200は、デバイス200Xである。
図8は、本実施の形態に係る転送ルールの一例を模式的に示す図である。本実施の形態では、転送ルールは、例えば、伝送経路を設定するためのフレームのルーティング情報、伝送のための通信帯域の設定に関する通信のタイミング(IEEE802.1Qbvの場合は、ゲートのアクティブタイミング)等のルールを含み得る。
図10は、本実施の形態に係る通信装置の構成のうち、主に、データ転送制御に関する回路300の一例を示す模式図である。回路300は、ネットワーク2を介して入来するデータ(フレーム)を、複数の転送ルール70のうちの1の転送ルールに従い転送する転送手段に相当する。
図13は、本実施の形態に係るネットワーク構成の変化を検出する回路の一例を模式的に示す図である。図14は、本実施の形態に係るネットワーク構成の変化の検出と転送ルール切替のシーケンスの一例を模式的に示す図である。図13の回路は、各デバイス200に備えられる。図13を参照して、デバイス200の構成は、図3の構成に検出部19を追加した構成であるが、図3では、説明のために、検出部19と関連する周辺回路のみを示し、他の回路の図示を省略している。
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
[構成1]
ネットワーク(2)に複数の通信装置(100,200)が接続された通信システム(1)であって、
前記複数の通信装置の少なくとも1つの通信装置は、
前記ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルール(70A,70B)を格納するルール格納手段(106,206)と、
前記ネットワークを介して入来するデータ(800)を、前記複数の転送ルールのうちの1の転送ルールに従い転送する転送手段(300)と、
外部から通知(N)を受信したとき、前記1の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるルール切替手段(148)を、備える、通信システム。
[構成2]
前記複数の通信装置は、互いに時刻同期されて、前記通知は、前記1の転送ルールを前記他の転送ルールに切替える時間の情報(85)を含む、構成1に記載の通信システム。
[構成3]
前記通知は、切替先の転送ルールを示す情報を含む、構成1または2に記載の通信システム。
[構成4]
前記ネットワーク上への前記複数の通信装置の接続態様を示すネットワーク構成に変化があったとき、前記通知を、前記ネットワークに伝送する、構成1から3のいずれか1に記載の通信システム。
[構成5]
前記複数の通信装置のうちの他の通信装置は、前記ネットワーク構成の変化を検出したとき、前記通知を、前記ネットワークを介してブロードキャストする、構成4に記載の通信システム。
[構成6]
前記転送ルールは、
前記入来するデータを、他の前記通信装置に転送するための前記ネットワークにおける伝送経路を設定するための経路ルール(76)を含む、構成1から5のいずれか1に記載の通信システム。
[構成7]
前記入来するデータを、前記ネットワークに送出する複数のポート(141−1〜141−3)を、さらに備え、
前記複数のポートは、複数の前記伝送経路にそれぞれ対応し、
前記経路ルールは、
前記入来するデータの送信元および送信先から、前記複数のポートのうちの1を特定するルール(73)を含む、構成6に記載の通信システム。
[構成8]
前記転送ルールは、
前記ネットワークが有する通信帯域において、前記データを伝送する通信帯域を設定するための帯域ルール(74)を含む、構成1から7のいずれか1に記載の通信システム。
[構成9]
前記ネットワークは、製造装置または生産設備を制御するデータを伝送するネットワークを含み、
前記帯域ルールは、
前記ネットワークが有する通信帯域において、前記制御するデータの通信帯域を確保するルールを含む、構成8に記載の通信システム。
[構成10]
通信システム(1)にネットワーク接続される通信装置(100,200)であって、
前記ネットワークを介して他の通信装置にデータを転送するための複数の転送ルール(70)を格納するルール格納手段(106,206)と、
前記ネットワークを介して入来するデータ(800)を、前記複数の転送ルールのうちの1の転送ルールに従い転送する転送手段(300)と、
外部から通知(N)を受信したとき、前記1の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるルール切替手段(148)を、備える、通信装置。
[構成11]
ネットワーク(2)に複数の通信装置(100,200)が接続された通信システム(1)における通信方法であって、
前記複数の通信装置の少なくとも1つの通信装置が、
前記ネットワークを介して入来するデータ(800)を、前記ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルール(70)のうちの1の転送ルールに従い転送するステップと、
外部から通知(N)を受信したとき、前記1の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるステップとを備える、通信方法。
実施の形態の背景として、製造装置または生産設備の生産ラインでは、コントローラ、ロボット、入出力機器(センサ等)およびサーボがネットワークを介して接続される構成を採用する。工程(段取り)の変化に応じて、ロボットのアームの先に接されるユニットが切換えられる場合がある。これによりネットワーク構成が変化し得る。この切替えは、短時間(例えば1秒)内で完了することが望ましく、ネットワークにおける経路選択などデータの転送ルールも変化後のネットワーク構成に適合させることが要求される。
Claims (10)
- ネットワークに複数の通信装置が接続された通信システムであって、
前記複数の通信装置の少なくとも1つの通信装置は、
前記ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルールを格納するルール格納手段と、
前記ネットワークを介して入来するデータを、前記複数の転送ルールのうちの1の転送ルールに従い転送する転送手段と、
外部から通知を受信したとき、前記1の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるルール切替手段を、備え、前記複数の通信装置は、互いに時刻同期されて、前記通知は、前記1の転送ルールを前記他の転送ルールに切替える時間の情報を含む、通信システム。 - 前記通知は、切替先の転送ルールを示す情報を含む、請求項1に記載の通信システム。
- 前記ネットワーク上への前記複数の通信装置の接続態様を示すネットワーク構成に変化があったとき、前記通知を、前記ネットワークに伝送する、請求項1または2に記載の通信システム。
- 前記複数の通信装置のうちの他の通信装置は、前記ネットワーク構成の変化を検出したとき、前記通知を、前記ネットワークを介してブロードキャストする、請求項3に記載の通信システム。
- 前記転送ルールは、
前記入来するデータを、他の前記通信装置に転送するための前記ネットワークにおける伝送経路を設定するための経路ルールを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記通信装置は、前記入来するデータを、前記ネットワークに送出する複数のポートを、さらに備え、
前記複数のポートは、複数の前記伝送経路にそれぞれ対応し、
前記経路ルールは、
前記入来するデータの送信元および送信先から、前記複数のポートのうちの1を特定するルールを含む、請求項5に記載の通信システム。 - 前記転送ルールは、
前記ネットワークが有する通信帯域において、前記データを伝送する通信帯域を設定するための帯域ルールを含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の通信システム。 - 前記ネットワークは、製造装置または生産設備を制御するデータを伝送するネットワークを含み、
前記帯域ルールは、
前記ネットワークが有する通信帯域において、前記制御するデータの通信帯域を確保するルールを含む、請求項7に記載の通信システム。 - 通信システムにネットワーク接続される通信装置であって、
前記ネットワークを介して他の通信装置にデータを転送するための複数の転送ルールを格納するルール格納手段と、
前記ネットワークを介して入来するデータを、前記複数の転送ルールのうちの1の転送ルールに従い転送する転送手段と、
外部から通知を受信したとき、前記1の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるルール切替手段を、備え、前記通信装置と前記他の通信装置は、互いに時刻同期されて、前記通知は、前記1の転送ルールを前記他の転送ルールに切替える時間の情報を含む、通信装置。 - ネットワークに複数の通信装置が接続された通信システムにおける通信方法であって、
前記複数の通信装置の少なくとも1つの通信装置が、
前記ネットワークを介して入来するデータを、前記ネットワークを介してデータを転送するための複数の転送ルールのうちの1の転送ルールに従い転送するステップと、
外部から通知を受信したとき、前記1の転送ルールを他の前記転送ルールに切替えるステップとを備え、前記複数の通信装置は、互いに時刻同期されて、前記通知は、前記1の転送ルールを前記他の転送ルールに切替える時間の情報を含む、通信方法。
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