KR20190100347A

KR20190100347A - 통신 시스템, 통신 장치 및 통신 방법

Info

Publication number: KR20190100347A
Application number: KR1020197022127A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 요네다; 타이가 니이미; 히로시 사와다; 노부유키 사카타니; 타츠야 키타구치
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: JP2018129708A; EP3582459A4; CN110268682B; KR102119418B1; WO2018146891A1; EP3582459A1; US20200099626A1; CN110268682A; EP3582459B1; US11128571B2; JP6376229B2

Abstract

서로 시각 동기된 복수의 통신 장치가 네트워크 접속된 통신 시스템이 제공된다. 복수의 통신 장치의 각각은, 제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용되는 주기적으로 전송되는 제1의 데이터와, 지정된 시간 내에 수신처에 도착시킬 필요가 있는 제2의 데이터와, 제1의 데이터 및 제2의 데이터와는 다른 제3의 데이터를, 미리 정하여진 통신 스케줄에 따라 전송하기 위한 관리 수단과, 통신 스케줄에 의거하여, 전송되는 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식 중에서 선택하는 선택 수단과, 다른 통신 장치로부터 수신한 각 데이터를 당해 데이터에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 따라, 별도의 다른 통신 장치에 전송하는 송수신 회로를 포함한다.

Description

통신 시스템, 통신 장치 및 통신 방법

본 발명은, 서로 시각(時刻) 동기된 복수의 통신 장치가 네트워크 접속된 통신 시스템, 당해 통신 시스템용의 통신 장치, 및, 당해 통신 시스템에서의 통신 방법에 관한 것이다.

근래의 정보 통신 기술(ICT : Information and Communication Technology)의 진보에 수반하여, 생산 라인에 대해서도, 현장의 제조기기로부터 상위의 관리 장치까지를 일체의 네트워크화로 하는 시스템이 실현되어 있다.

이와 같은 네트워크화된 시스템에서 전송되는 데이터에는, 그 용도, 목적 등에 응한 요건이 부과된다. 예를 들면, 제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용하는 데이터(제어계 데이터)는, 그 데이터 사이즈는 그다지 크지 않지만, 리얼타임성이 요구된다. 이에 대해, 상위의 관리 장치 등이 취급하는 데이터(정보계 데이터)는, 리얼타임성 등은 필요 없지만, 비교적 큰 사이즈의 데이터를 전송하여야 한다.

데이터 전송에 관한 선행 기술으로서, 일본 특개2009-239453호 공보(특허문헌 1)는, Ethernet(등록상표)을 이용한 LAN에서 사이클형 전송에 의한 데이터 통신의 고속성 및 고신뢰성을 실현하는 한 예를 나타낸다. 구체적으로는, 특허문헌 1은, 예약하여 프레임을 전송하는 시간대인 예약 전송 구간과, 자유롭게 프레임을 전송하는 시간대인 자유 전송 구간을 일정 주기로 반복하여 프레임을 전송하는 네트워크 장치를 개시하는 것으로서, 모드 전환 제어부가, 전송 방법으로서, 스토어-앤드-포워드 방식 또는 컷-스루 방식을 선택한다.

데이터 통신의 고속성 및 고신뢰성을 목적으로 하는 것은 아니지만, 특개2015-109552호 공보(특허문헌 2)는, 입력 포트에서의 전송 속도와 출력 포트에서의 전송 속도와의 차(差)를 고려하여, 컷-스루 방식 또는 스토어-앤드-포워드 방식을 선택하는 구성을 개시한다.

일본 특개2009-239453호 공보 일본 특개2015-109552호 공보

생산 라인에서는, 상술한 바와 같은 제어계 데이터 및 정보계 데이터에 더하여, 제어계 데이터와 같은 고속의 리얼타임성은 요구되지 않지만, 어느 정도의 도착 시각의 보증이 필요한 데이터(예를 들면, 기기의 설정 및 관리에 관한 데이터)도 존재한다. 이하에서는, 설명의 편의상, 이와 같은 데이터를 「제어정보계 데이터」라고도 칭한다.

제어계 데이터 및 정보계 데이터에 더하여, 양자의 중간적인 특성을 갖는 제어정보계 데이터의 합계 3종류의 데이터를 취급할 필요성이 생기고 있다.

상술한 특허문헌 1은, 일반적인 LAN에서의 데이터 전송의 수법으로서, 스토어-앤드-포워드 방식 또는 컷-스루 방식을 선택하는 것을 개시할 뿐이다. 특허문헌 2는, 원래 입력 포트에서의 전송 속도와 출력 포트에서의 전송 속도와의 차를 흡수하는 것을 목적으로 하는 것이고, 3종류의 데이터를 취급하는 것의 해결 수단을 전혀 개시하는 것이 아니다.

제어계 데이터 및 정보계 데이터에 더하여 제어정보계 데이터를, 동일한 네트워크상에서 각각의 요구를 충족시키면서 전송시키기 위한 새로운 기술이 요망되고 있다.

본 발명의 어느 실시의 형태에 따르면, 서로 시각(時刻) 동기된 복수의 통신 장치가 네트워크 접속된 통신 시스템이 제공된다. 복수의 통신 장치의 각각은, 제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용되는 주기적으로 전송되는 제1의 데이터와, 지정된 시간 내에 수신처(宛先)에 도착시킬 필요가 있는 제2의 데이터와, 제1의 데이터 및 제2의 데이터와는 다른 제3의 데이터를, 미리 정하여진 통신 스케줄에 따라 전송하기 위한 관리 수단과, 통신 스케줄에 의거하여, 전송되는 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식 중에서 선택하는 선택 수단과, 다른 통신 장치로부터 수신한 각 데이터를 당해 데이터에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 따라, 별도의 다른 통신 장치에 전송하는 송수신 회로를 포함한다.

바람직하게는, 선택 수단은, 제1의 데이터에 대해 온-더-플라이 방식을 선택한다.

바람직하게는, 송수신 회로는, 입력 포트에서 수신한 제어계 데이터를 복수의 출력 포트 중 미리 정하여진 통신 스케줄에서 규정되는 하나의 출력 포트로부터 송출한다.

바람직하게는, 송수신 회로는, 입력 포트에서 수신한 제어계 데이터를 복수의 출력 포트의 각각으로부터 송출한다.

바람직하게는, 선택 수단은, 제2의 데이터에 대해 컷-스루 방식을 선택한다.

바람직하게는, 선택 수단은, 동일한 통신 장치에서 복수의 제2의 데이터의 전송 처리가 시간적으로 겹쳐지면, 복수의 제2의 데이터 중 하나에 대해 컷-스루 방식을 선택함과 함께, 복수의 제2의 데이터의 나머지에 대해 스토어-앤드-포워드 방식을 선택하고, 송수신 회로는, 컷-스루 방식이 선택된 제2의 데이터에 관해 먼저 전송 처리를 실행함과 함께, 스토어-앤드-포워드 방식이 선택된 제2의 데이터를 뒤이어서 처리한다.

바람직하게는, 송수신 회로는, 컷-스루 방식이 선택된 제2의 데이터에 관한 전송 처리가 완료되면, 스토어-앤드-포워드 방식이 선택된 제2의 데이터에 관한 데이터 스토어 처리의 완료를 기다리지 않고서, 당해 제2의 데이터의 송출 처리를 시작한다.

바람직하게는, 선택 수단은, 제3의 데이터에 대해 스토어-앤드-포워드 방식을 선택한다.

바람직하게는, 복수의 통신 장치의 적어도 일부는, 데이지 체인 접속되어 있다.

본 발명의 다른 실시의 형태에 따르면, 통신 시스템에 네트워크 접속되는 통신 장치가 제공된다. 통신 장치는, 다른 통신 장치와의 사이에서 서로 시각 동기하기 위한 동기 수단과, 제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용되는 주기적으로 전송되는 제1의 데이터와, 지정된 시간 내에 수신처에 도착시킬 필요가 있는 제2의 데이터와, 제1의 데이터 및 제2의 데이터와는 다른 제3의 데이터를, 미리 정하여진 통신 스케줄에 따라 전송하기 위한 관리 수단과, 통신 스케줄에 의거하여, 전송되는 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식 중에서 선택하는 선택 수단과, 다른 통신 장치로부터 수신한 각 데이터를 당해 데이터에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 따라, 별도의 다른 통신 장치에 전송하는 송수신 회로를 포함한다.

본 발명의 다른 실시의 형태에 따르면, 서로 시각 동기된 복수의 통신 장치가 네트워크 접속된 통신 시스템에서의 통신 방법이 제공된다. 통신 방법은, 제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용되는 주기적으로 전송되는 제1의 데이터와, 지정된 시간 내에 수신처에 도착시킬 필요가 있는 제2의 데이터와, 제1의 데이터 및 제2의 데이터와는 다른 제3의 데이터를, 미리 정하여진 통신 스케줄을 관리하는 스텝과, 통신 스케줄에 의거하여, 전송되는 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식 중에서 선택하는 스텝과, 다른 통신 장치로부터 수신한 각 데이터를 당해 데이터에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 따라, 별도의 다른 통신 장치에 전송하는 스텝을 포함한다.

본 발명의 어느 실시의 형태에 의하면, 제어계 데이터 및 정보계 데이터에 더하여 제어정보계 데이터를, 동일한 네트워크상에서 각각의 요구를 충족시키면서 전송시킬 수 있다.

도 1은 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템의 전체 구성의 한 예를 도시하는 모식도.
도 2는 도 1의 통신 시스템에서 전송되는 데이터 종별(種別)을 도시하는 도면.
도 3은 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템의 네트워크 구성례를 도시하는 모식도.
도 4는 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템에서 이용 가능한 데이터 전송 방식을 실현하는 구성례를 도시하는 모식도.
도 5는 실시의 형태에 따른 통신 시스템에서 이용 가능한 데이터 전송 방식을 비교하여 도시하는 도면.
도 6은 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템에서의 데이터 전송 방식의 선택례를 도시하는 모식도.
도 7은 실시의 형태에 따른 통신 장치의 전형레인 제어 장치의 하드웨어 구성의 한 예를 도시하는 모식도.
도 8은 도 7에 도시하는 제어 장치의 통신 제어 회로의 보다 상세한 구성을 도시하는 모식도.
도 9는 도 7에 도시하는 제어 장치의 포트의 보다 상세한 구성을 도시하는 모식도.
도 10은 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 데이지 체인 접속된 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예를 도시하는 모식도.
도 11은 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 1입력 N출력의 스위치로서 기능하는 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예를 도시하는 모식도.
도 12는 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 N입력 1출력의 스위치로서 기능하는 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예를 도시하는 모식도.
도 13은 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 N입력 1출력의 스위치로서 기능하는 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 다른 한 예를 도시하는 모식도.
도 14는 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템을 구성하는 각 통신 장치에서의 처리 순서를 도시하는 플로우 차트.

본 발명의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 관해서는, 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

<A. 통신 시스템의 전체 구성>

우선, 본 실시의 형태에 따른 데이터 전송 방식을 채용한 통신 시스템의 전체 구성에 관해 설명한다. 도 1은, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)의 전체 구성의 한 예를 도시하는 모식도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(1)에서는, 네트워크가 복수 레벨에 접속되어 있고, 각 레벨의 네트워크에는, 각각 다른 기능이 할당된다. 구체적으로는, 4개의 레벨의 네트워크(2∼5)가 마련되어 있다.

네트워크(2)는, 컨트롤 레벨의 네트워크이고, 머신 제어 기기인 제어 장치(100)와, 장치/라인 관리기구인 장치/라인 관리 장치(190) 및 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 기능을 제공하는 표시 장치(180)가 접속되어 있고, 장치 사이에서 데이터를 전송할 수 있는 링크가 형성된다. 네트워크(2)는, 컨트롤러(제어 장치(100))와 관리기기(장치/라인 관리 장치(190) 및 표시 장치(180))와의 사이에서 데이터 링크를 구축한다.

제어 장치(100)에는, 센서, 액추에이터라고 하는 각종 디바이스가 접속된다. 이들의 디바이스는, 제어 장치(100)에 장착되는 입출력 유닛을 통하여 직접 접속되는 경우도 있지만, 필드 네트워크를 통하여 접속되는 일도 있다. 도 1에 도시하는 구성례에서는, 제어 장치(100)에서는, 1 또는 복수의 필드 네트워크(110)가 구성되어 있고, 각 필드 네트워크(110)에는, 1 또는 복수의 디바이스(200)가 접속된다. 1 또는 복수의 디바이스(200)의 각각은, 필드 신호를 취득하는 입력 디바이스, 및, 제어 장치(100)로부터의 지시에 따라 필드에 대해 어떠한 액션을 행하는 출력 디바이스 또는 액추에이터를 포함한다. 따라서 도 1에 도시하는 통신 시스템(1)에는, 네트워크(2∼5)의 4개의 레벨에 더하여, 필드 레벨의 필드 네트워크가 또한 추가되게 된다. 필드 레벨은, 입력 및 디바이스 제어를 주된 기능으로서 제공한다.

네트워크(2)는, 컨트롤 레벨의 네트워크이고, 장치/라인 관리 장치(190) 및 표시 장치(180)가 접속되어 있고, 장치 사이에서 데이터를 전송할 수 있는 링크가 형성된다. 네트워크(2)는, 주로, 제어계에 관한 정보의 전송을 주된 기능으로서 제공한다.

네트워크(3)는, 관리 레벨의 네트워크이고, 장치/라인 관리 장치(190)와, 제조 관리 장치(300) 및 데이터베이스 장치(310)가 접속되어 있고, 장치 사이에서 데이터를 전송할 수 있는 링크가 형성된다. 네트워크(3)는, 관리 정보의 교환 및 장치/라인의 정보의 전송을 주된 기능으로서 제공한다.

네트워크(4)는, 컴퓨터 레벨의 네트워크이고, 제조 관리 장치(300) 및 데이터베이스 장치(310)와 생산 계획 등을 관리하는 생산 관리 장치(350)가 접속되어 있고, 장치 사이에서 데이터를 전송할 수 있는 링크가 형성된다. 네트워크(4)는, 생산 관리 및 정보계의 데이터의 전송을 주된 기능으로서 제공한다.

네트워크(5)는, 인터넷 등의 외부 네트워크이고, 생산 관리 장치(350)와 클라우드나 서플라인 체인 등이 접속된다.

도 1에 도시하는 통신 시스템(1)에서, 네트워크(3) 및 그 이하의 레벨은, 「팩토리 네트워크」라고도 칭하여지고, 기기를 현실적으로 제어하기 위한 데이터(이하, 「제어계 데이터」라고 총칭하는 일도 있다)를 교환하는 제어계 통신을 제공한다. 한편, 네트워크(4) 이상의 레벨은, 「코퍼레이트 네트워크」라고도 칭하여지고, 생산 라인/공장에서의 생산활동 등을 감시·관리·제어하기 위한 데이터(이하, 「정보계 데이터」라고 총칭하는 일도 있다)를 교환하는 정보계 통신을 제공한다.

네트워크(2∼5) 및 필드 네트워크(110)에는, 이와 같은 요구되는 특성의 차이에 응한 프로토콜 및 프레임워크가 채용된다. 예를 들면, 팩토리 네트워크에 속하는 네트워크(2 및 3)의 프로토콜로서는, 범용적인 Ethernet(등록상표)상에 제어용 프로토콜을 실장한 산업용 오픈 네트워크인 EtherNet/IP(등록상표)를 이용하여도 좋다. 또한, 필드 네트워크(110)의 프로토콜로서는, 머신 컨트롤용 네트워크의 한 예인 EtherCAT(등록상표)를 채용하여도 좋다.

이와 같은 머신 컨트롤에 적합한 네트워크 기술을 채용함으로써, 기기 사이의 전송에 필요로 하는 시간이 보증된 리얼타임성을 제공할 수 있다. 단, 1회의 통신 주기로 전송 가능한 데이터량에는 제한이 있다.

한편, 코퍼레이트 네트워크에 속하는 네트워크(4 및 5)의 프로토콜로서는, 접속처의 다양성을 담보하기 위해, 범용적인 Ethernet 등이 이용된다. 범용적인 Ethernet를 채용함으로써, 리얼타임성은 실현할 수 없는 것이지만, 송신 가능한 데이터량 등의 제한은 존재하지 않는다.

<B. 요구되는 통신 성능>

도 1에 도시하는 팩토리 네트워크에서는, 기본적으로는, 상술한 바와 같은 제어계 데이터가 주기적으로 전송되게 되는데 코퍼레이트 네트워크에 포함되는 제조 관리 장치(300), 데이터베이스 장치(310), 생산 관리 장치(350) 등이 요구하는 정보계 데이터도 전송할 필요가 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 팩토리 네트워크와의 대비에 있어서, 코퍼레이트 네트워크에 포함되는 장치의 전부 또는 일부를 「상위 관리 시스템」라고 총칭하는 일도 있다.

또한, 제어계 데이터와 같은 고속의 리얼타임성은 요구되지 않지만, 어느 정도의 도착 시각의 보증이 필요한 데이터(예를 들면, 기기의 설정 및 관리에 관한 데이터)도 존재한다. 이하에서는, 설명의 편의상, 이와 같은 데이터를 「제어정보계 데이터」라고도 칭한다.

도 2는, 도 1의 통신 시스템(1)에서 전송되는 데이터 종별을 도시하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 통신 시스템(1)에서는, 주로, (1) 제어계 데이터, (2) 제어정보계 데이터, (3) 정보계 데이터가 전송된다. 또한, 이들의 어느 것에도 분류되지 않는 데이터가 전송되는 것을 배제하는 것이 아니고, 또 다른 종별의 데이터를 전송하도록 하여도 좋다.

(1) 제어계 데이터는, 그 주지(主旨)로서, 기기를 현실적으로 제어하기 위한 데이터를 포함한다. 즉, 제어계 데이터는, 제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용되는 데이터에 상당한다. 제어계 데이터의 한 예로서는, 서보 지령치, 인코더값, 센서의 ON/OFF값 등을 들 수 있다. 제어계 데이터는, 기본적으로는, 주기적으로 전송된다. 이와 같은 제어계 데이터의 통신 주기는 10msec 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 그리고, 이 통신 주기를 확실하게 보증할 필요가 있다. 한편으로, 네트워크상에서 전송되는 제어계 데이터의 내용은 미리 설정되어 있기 때문에, 데이터 사이즈로서는, 고정적이고 비교적 작다.

(2) 제어정보계 데이터는, 정보계 통신에서 이용되는 데이터 중, 제어에 필요한 정보로 분류되는 것이고, 그 주지로서, 기기의 설정·관리에 관한 데이터를 포함한다. 즉, 제어정보계 데이터는, 지정된 시간 내에 수신처에 도착시킬 필요가 있는 데이터에 상당한다. 제어정보계 데이터의 한 예로서는, 센서 디바이스에 대한 임계치라는 각종 파라미터의 설정, 각 기기에 격납되어 있는 이상 정보(로그)의 수집, 각 기기에 대한 갱신용의 펌웨어 등을 들 수 있다. 이와 같은 네트워크상에서 전송되는 제어정보계 데이터의 내용은 다종다양하지만, 기본적으로는, 기기의 설정·관리에 관한 데이터이기 때문에, 데이터 사이즈로서는, 수kbyte 정도가 상정된다. 그 때문에, 제어정보계 데이터의 통신 주기는 100msec 미만으로 설정되는 것이 바람직하다. 통신 주기는 비교적 길어도 좋지만, 데이터의 도착 시각은 보증될 필요가 있다. 또한, 도착 시간의 지정은, 유저가 임의로 행하여도 좋고, 데이터를 생성 또는 요구하는 어플리케이션 또는 장치가 미리 정하여진 룰에 따라 행하여도 좋다.

(3) 정보계 데이터는, 정보계 통신에서 이용되는 데이터 중, 상위 관리 시스템에 필요한 정보로 분류되는 것이고, 그 주지로서, 상위 관리 시스템에서 이용되는 데이터를 포함한다. 정보계 데이터의 한 예로서는, 어느 기간에 걸치는 센서에서의 수집 정보라는 통계적 데이터나, 어떠한 조건으로 촬상된 감시 화상(정지화상/동화상) 등을 들 수 있다. 이와 같은 네트워크상에서 전송되는 제어계 데이터의 내용은 다종다양하고, 데이터 사이즈로서도 다종다양하다. 전형적으로는, 정보계 데이터의 데이터 사이즈는, 제어정보계 데이터의 데이터 사이즈보다 큰 것이 상정된다. 또한, 기기의 제어에는 직접 관계되지 않기 때문에, 정보계 데이터는 베스트 에포트 방식으로 전송되는 것이 상정된다. 이 경우, 리얼타임성(즉, 지정된 시간에 데이터가 도착하는 것)이 아니라, 스루풋의 높이가 중시된다.

또한, 데이터마다, 제어계, 제어정보계, 정보계의 어느 것으로 분류되는지를 일의적으로 결정하도록 하여도 좋고, 같은 데이터라도, 그 용도에 응하여, 제어계, 제어정보계, 정보계의 어느 것으로 분류되는지가 변화하도록 하여도 좋다. 후자인 경우에는, 전형적으로는, 각 데이터가 대상이 되는 레이어에서 어떻게 쓰여지는지에 의해, 어느 종별로 분류되는지가 결정되게 된다. 이와 같은 분류는, 데이터마다 미리 설정되어 있어도 좋다.

이와 같이, 제어계 데이터에 관해서는 고속 고정밀도의 통신이 요구되고, 정보계 데이터에 관해서는 대용량의 통신이 요구된다. 그리고, 제어정보계 데이터에 관해서는, 제어계 데이터와 정보계 데이터 사이의 중간적인 특성이 요구된다.

<C. 개요>

본 실시의 형태에 따른 통신 시스템에서는, 데이터 전송에 관여하는 통신 장치의 각각에서의 데이터 전송 방식을 적응적으로 선택한다. 이와 같은 데이터 전송 방식의 적응적인 선택에 의해, 제어계 데이터, 제어정보계 데이터, 정보계 데이터의 각각에 부과되는 요건을 만족하는 데이터 전송을 실현할 수 있다.

구체적으로는, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템을 구성하는 각 통신 장치는, 데이터 전송 방식으로서, (1) 온-더-플라이 방식, (2) 컷-스루 방식, (3) 스토어-앤드-포워드 방식의 3개를 서포트한다. 또한, 이들 3개의 데이터 전송 방식에 더하여, 또 다른 데이터 전송 방식을 서포트하도록 하여도 좋다. 또한, 예를 들면, 스토어-앤드-포워드 방식에 관해서는, 버퍼된 데이터량 등의 설정을 다르게 한 복수종류를 미리 준비하고 있어서도 좋다. 마찬가지로, 다른 데이터 전송 방식에 대해서도, 설정을 다르게 한 복수종류를 선택 가능하게 준비하고 있어서도 좋다.

이하, 각각의 데이터 전송 방식의 상세 및 데이터 전송 방식의 선택 방법에 관해 상세히 기술한다.

<D. 네트워크 구성례>

다음에, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)의 네트워크 구성례에 관해 설명한다. 도 3은, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)의 네트워크 구성례를 도시하는 모식도이다.

도 3에 도시하는 통신 시스템(1)은, 한 예로서, 적어도 일부의 통신 장치가 데이지 체인 접속의 네트워크를 채용한다. 구체적으로는, 통신 시스템(1)은, 제어 장치(100)와, 복수의 디바이스(200A∼200H)와, 집선 장치로서 기능하는 중계 장치(400)를 포함한다. 제어 장치(100)는, 네트워크 내의 데이터 전송을 관리하는 마스터로서 기능하고, 디바이스(200A∼200H) 및 중계 장치(400)는, 마스터로부터의 지령에 따라 데이터 전송을 행하는 슬레이브로서 기능한다.

제어 장치(100)와 중계 장치(400) 사이는, 상위 전송로(111)로 접속되어 있고, 중계 장치(400)에서 2개의 하위 전송로(112, 113로 분기되어 있다. 중계 장치(400)에 접속되는 하위 전송로(112)에는, 디바이스(200A∼200D)가 데이지 체인으로 순차적으로 접속되어 있고, 중계 장치(400)에 접속되는 하위 전송로(113)에는, 디바이스(200E∼200H)가 데이지 체인으로 순차적으로 접속되어 있다.

통신 시스템(1)의 네트워크 내에서는, 제어 장치(100), 디바이스(200A∼200H), 및 중계 장치(400)는, 모두「데이터 전송 기능을 갖는 통신 장치」로 간주할 수 있다. 각 통신 장치는, 네트워크의 스위칭 기능을 갖고 있고, 상술한 바와 같은 3개의 데이터 전송 방식을 서포트한다.

도 3에 도시하는 예에서는, 제어 장치(100), 디바이스(200A∼200H), 및 중계 장치(400)의 각각은, 인접하여 접속되어 있는 어느 통신 장치로부터, 네트워크상을 전송되는 데이터(이하에서는, 하나의 전송 단위의 데이터를 「프레임」이라고도 칭한다.)를 수신하면, 당해 입래(入來)한 프레임을 필요에 응하여, 인접하여 접속되어 있는 다른 통신 장치에 전송하는 기능을 갖고 있다. 또한, 수신된 프레임이 자체장치(自裝置) 앞(宛)인 경우에는, 당해 수신한 프레임이 다른 통신 장치에 전송되는 일 없이, 당해 프레임을 수신한 장치 자체에서 당해 프레임이 처리된다.

본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)의 네트워크는, 제조 장치나 생산 설비 등을 제어하는 제어 장치(100)를 포함하는 것이고, 이른바 산업용 네트워크 또는 산업용 네트워크에 준거하는 요건을 충족하도록 구성된다. 그와 같은 요건의 하나로서, 송신원으로부터 송출한 데이터가 수신처에 도착하는 시각이 보증된다.

이와 같은 수신처에의 도착 시각을 보증하기 위해, 서로 시각 동기된 복수의 통신 장치가 네트워크 접속된 통신 시스템(1)이 채용된다. 즉, 통신 시스템(1)의 네트워크를 구성하는 통신 장치의 사이에서는 송수신 타이밍이 시각 동기되어 있다. 보다 구체적으로는, 네트워크를 구성하는 통신 장치의 각각은, 시각 동기된 타이머(또는, 동기하여 잉크리먼트 또는 디크리먼트되는 카운터)를 갖고 있고, 그들의 시각 동기된 타이머 또는 카운터에 따라, 각 통신 장치가 데이터의 송신 또는 수신의 타이밍을 결정한다.

도 3에 도시하는 예에서는, 제어 장치(100)는 타이머(101)를 갖고 있고, 중계 장치(400)는 타이머(401)를 갖고 있고, 디바이스(200A∼200H)는 타이머(201A∼201H)를 각각 갖고 있다. 예를 들면, 제어 장치(100)의 타이머(101)가 그라운드 마스터로서 기능하고, 중계 장치(400) 및 디바이스(200A∼200H)의 타이머가 이 그라운드 마스터를 기준으로 하여 타이밍을 동기시킨다. 이와 같은 타이머 사이의 동기에 의해, 통신 시스템(1)에서, 프레임의 전송 타이밍 등을 서로 일치시킬 수 있다.

<E. 데이터 전송 방식>

다음에, 상술한 3개의 데이터 전송 방식에 관해 상세히 기술한다. 도 4는, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)에서 이용 가능한 데이터 전송 방식을 실현하는 구성례를 도시하는 모식도이다. 도 4(A)에는, 온-더-플라이 방식의 구성례를 도시하고, 도 4(B)에는, 컷-스루 방식의 구성례를 도시하고, 도 4(C)에는, 스토어-앤드-포워드 방식의 구성례를 도시한다.

도 4(A)를 참조하면, (1) 온-더-플라이 방식에서는, 입래(入來) 프레임의 수신과, 다음의 전송처에의 프레임의 송출이 병렬적으로 실행된다. 구체적으로는, 복수의 포트(10) 중 임의의 포트(10)와 접속 가능한 전송부(22)가 배치되어 있다. 전송부(22)에는 수신한 입래 프레임을 순차적으로 처리하기 위한 큐(24)가 준비되어 있다. 큐(24)는, FIFO(First In First Out)의 데이터 유지부로서 기능하고, 수신된 입래 프레임을 순차적으로 기억됨과 함께, 앞서 수신된 부분부터 순차적으로 출력된다. 전송부(22)는, 어느 하나의 포트(10)에서 수신된 입래 프레임을, 미리 정하여진 전송처에 대응하는 포트(10)로부터 순차적으로 송출한다.

이와 같이, 온-더-플라이 방식에서는, 수신한 프레임부터 순차적으로 처리되어, 전송처에 순차적으로 출력된다.

도 4(B)를 참조하면, (2) 컷-스루 방식에서는, 수신한 입래 프레임에 포함되는 헤더 정보를 참조하여, 수신처를 특정하고 나서, 당해 수신처를 향하여 다음의 전송처에 송출한다. 구체적으로는, 복수의 포트(10) 중 임의의 포트(10)와 접속 가능한 전송부(18)가 배치되어 있다. 전송부(18)에는 컨트롤러(20)가 접속되어 있다. 전송부(18)는, 어느 하나의 포트(10)에서 수신된 입래 프레임을 버퍼링함과 함께, 입래 프레임의 선두에 있는 헤더 정보를 컨트롤러(20)에 출력한다. 컨트롤러(20)는, 헤더 정보에 의거하여 수신처를 특정함과 함께, 당해 특정한 수신처에 대응하는 전송처를 특정하고, 당해 특정한 전송처에 대응하는 포트(10)로부터, 수신한 입래 프레임을 송출한다.

이와 같이, 컷-스루 방식에서는, 수신한 프레임의 선두에 있는 수신처 정보가 참조되어 다음의 수신처에 전송된다. 이때, 입래 프레임의 헤더 정보 이후에 존재하는 데이터 본체에 관해서는 참조되지 않고, 그대로 전송처에 송출된다.

도 4(C)를 참조하면, (3) 스토어-앤드-포워드 방식에서는, 수신한 입래 프레임을 일단 버퍼링하고 나서, 버퍼링한 프레임을 수신처를 향하여 다음의 전송처에 송출한다. 구체적으로는, 복수의 포트(10) 중 임의의 포트(10)와 접속 가능한 수신부(12) 및 송신부(16)가 배치되어 있다. 수신부(12) 및 송신부(16)는, 버퍼(14)와 접속되어 있다. 수신부(12)는, 어느 하나의 포트(10)에서 수신된 입래 프레임을 버퍼(14)에 기록하고, 송신부(16)는, 버퍼(14)로부터 판독한 프레임(송출 프레임)을 어느 한 포트(10)로부터 송출한다.

이와 같이, 스토어-앤드-포워드 방식에서는, 수신한 프레임을 버퍼에 격납(스토어)하고 나서 다음의 수신처에 전송(포워드)된다.

도 5는, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)에서 이용 가능한 데이터 전송 방식을 비교하여 도시하는 도면이다. 도 5에는, 각 데이터 전송 방식에 관해, 지연 시간, 프레임 체크의 유무, 수신처 확인의 유무의 점을 비교한 결과례를 도시한다.

도 5를 참조하면, 지연 시간에 관해서는, (3) 스토어-앤드-포워드 방식, (2) 컷-스루 방식, (1) 온-더-플라이 방식의 순서로 작아진다. 구체적으로는, (3) 스토어-앤드-포워드 방식에서는, 입래 프레임의 전체를 일단 큐잉하기 때문에, 프레임 처리에 관한 물리 지연에 더하여, 입래 프레임의 전(全) 데이터 사이즈를 미리 정하여진 통신 대역으로 처리하기 위해 필요로 하는 시간이 필요해진다.

프레임 체크의 유무에 관해서는, (3) 스토어-앤드-포워드 방식에서는, 프레임 전체를 체크하고, 프레임 내의 데이터 파손 등의 부적절 프레임인 경우에는, 전송을 행하지 않도록 할 수 있다. 한편, (1) 온-더-플라이 방식에서는, 프레임 체크는 행하여지지 않는다. (2) 컷-스루 방식에 관해서는, 기본적으로는, 프레임 체크는 행하여지지 않지만, 헤더 정보를 참조하기 위해, 프레임 체크를 행하도록 하여도 좋다. 이와 같은 프레임 체크를 행하는 전송 방식으로서, 프래그먼트 프리 방식 등도 알려져 있다.

수신처 확인의 유무에 관해서는, (3) 스토어-앤드-포워드 방식 및 (2) 컷-스루 방식에서는, 전송처를 결정하기 위해 입래 프레임의 헤더 정보에 포함되는 수신처가 확인된다. 한편, (1) 온-더-플라이 방식에서는, 수신처 확인은 행하여지지 않는다. 역으로 말하면, (1) 온-더-플라이 방식에 관해서는, 수신처의 인식 및 파별이 불필요한 토폴로지 또는 통신 방식에 적용된다.

<F. 데이터 전송 방식의 최적 전환>

상술한 바와 같이, 3개의 데이터 전송 방식은, 서로 다른 특성을 갖고 있다. 이들의 다른 특성을 갖는 3개의 데이터 전송 방식을 선택적으로 이용하여, 3개의 다른 데이터 종별(제어계 데이터, 제어정보계 데이터, 정보계 데이터)를 전송할 필요가 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 데이터 종별마다 다른 요건이 부과되어 있다. 구체적으로는, 제어계 데이터에는, 고속 및 고정밀도가 중시되고, 통상적으로는, 정주기(定周期) 리프레시 등의 태스크에 연관시켜지기 때문에, 통신 타이밍 및 수신처가 미리 고정되어 있다. 제어정보계 데이터는, 도착 시각을 보증하는 것이 중시되고, 통상적으로는, 내용에 응하여 수신처는 그때마다 변하게 된다. 정보계 데이터는, 베스트 에포트 방식으로 전송되고, 수신처는 그때마다 변하게 된다. 정보계 데이터는 데이터 사이즈가 상대적으로 크기 때문에, 예를 들면, CRC(Cyclic Redundancy Check) 에러가 발생하는 프레임이 있으면, 통신 효율 저하에의 영향이 크다.

상술한 바와 같이, 3개의 데이터 전송 방식과 3개의 데이터 종별을 일의적으로 대응시키는 것만으로는, 통신 효율을 향상시킬 수가 없다. 그래서, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)에서는, 데이터 특성을 고려한 통신 스케줄에 응하여, 각 기기의 데이터 전송 방식을 동적으로 선택한다. 이와 같은 데이터 전송 방식의 최적 전환에 의해, 통신 효율을 향상시킬 수 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 통신 시스템(1)의 네트워크를 구성하는 통신 장치의 사이에서는 송수신 타이밍이 시각 동기되어 있다. 이 시각 동기된 상태에서, 통신 스케줄이 결정된다. 이와 같은 통신 장치 사이의 시각 동기는, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers1588), IEEE802. 1AS, IEEE802. 1AS-Rev 등의 고정밀도 시간 프로토콜을 채용함으로써 실현할 수 있다.

네트워크 내의 마스터로서 기능하는 통신 장치(제어 장치(100))의 관리하에서, 어느 종별의 데이터(제어계 데이터/제어정보계 데이터/정보계 데이터)가 어느 타이밍에서 전송되는지가 미리 설정되어 있다고 한다. 즉, 네트워크를 구성하는 통신 장치의 사이에서, 제어계 데이터, 제어정보계 데이터, 정보계 데이터에 관해서는, 미리 정하여진 통신 스케줄에 따라 전송하도록 관리되어 있다(스케줄되어 있다)고 한다. 통신 장치의 각각은, 네트워크상을 전송되는 데이터의 데이터 종별 및 타이밍을 미리 취득하고 있고, 이들의 정보에 의거하여, 데이터 전송 방식을 순서대로 전환할 수 있다.

이와 같은 통신 스케줄(트래픽의 스케줄링)은, IEEE802. 1Qbv 등에 규정된 절차를 채용함으로써 실현할 수 있다.

또한, 제어계 데이터, 제어정보계 데이터, 정보계 데이터 중, 제어계 데이터는, 송수신 타이밍 등을 엄밀하게 규정하는 것이 바람직하지만, 제어정보계 데이터 및 정보계 데이터에 관해서는, 정상적으로 전송되는 것이 아니기 때문에, 통신 스케줄의 대상으로 하지 않아도 좋다. 제어계 데이터만을 통신 스케줄의 대상으로 함으로써, 통신 대역을 유연하게 할당함으로써, 이용 효율을 높일 수 있다. 이 경우에는, 예를 들면, 제어정보계 데이터 및 정보계 데이터에 대해, 그 종별을 나타내는 식별 정보 등을 부여하여 둠으로써, 제어계 데이터에 섞여서 전송된 때에도, 데이터 전송을 효율적으로 행할 수 있다.

도 6은, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)에서의 데이터 전송 방식의 선택례를 도시하는 모식도이다. 도 6을 참조하면, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)에서는, 미리 정하여진 제어 주기마다 통신 스케줄이 결정된다고 한다. 각 제어 주기에서는, 입출력 데이터를 갱신하기 위한 정주기 리프레시가 실행된다. 각 제어 주기에는, 정주기 리프레시에 필요한 제어계 데이터가 우선적으로 할당됨과 함께, 각 제어 주기의 나머지 시간(즉, 나머지 통신대역)에는, 통신 요구 등이 상황에 응하여, 제어 정보 데이터 및 정보계 데이터가 할당된다.

도 6에 도시하는 예에서는, 제1의 제어 주기에서, 제어계 데이터 및 제어정보계 데이터가 스케줄되고, 제2의 제어 주기에서, 제어계 데이터, 제어정보계 데이터 및 정보계 데이터가 스케줄되고, 제3의 제어 주기에서, 제어계 데이터 및 정보계 데이터가 스케줄되어 있다.

제어계 데이터에 관해서는, 온-더-플라이 방식으로 데이터 전송되고, 제어정보계 데이터에 관해서는, 컷-스루 방식으로 데이터 전송되고, 정보계 데이터에 관해서는, 스토어-앤드-포워드 방식으로 데이터 전송된다. 이와 같이, 데이터 종별 및 스케줄에 응하여, 적절한 데이터 전송 방식으로 순서대로 선택되게 된다.

도 6에는 데이터 전송의 한 예가 도시되어 있고, 이 방식으로 한정되는 것이 아니다. 특히, 네트워크상에 존재하는 통신 장치의 구성에 응하여, 데이터 전송 방식을 선택하는 거동(擧動)이 다른 경우가 있다. 이하에서는, 주로, (1) 데이지 체인 접속, (2) 스위치(1입력 N출력), 및, (3) 스위치(N입력 1출력)의 각각에서의 거동을 한 예로 설명한다.

<G. 통신 장치의 장치 구성>

우선, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)을 구성하는 통신 장치의 장치 구성의 한 예에 관해 설명한다. 본 실시의 형태에서는, 통신 장치로서는, 제어 장치(100), 디바이스(200A∼200H), 및 중계 장치(400)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 전형례로서, 제어 장치(100)의 장치 구성에 관해 예시하지만, 디바이스(200A∼200H) 및 중계 장치(400)에 대해서도 같은 장치 구성을 갖고 있다.

도 7은, 본 실시의 형태에 따른 통신 장치의 전형레인 제어 장치(100)의 하드웨어 구성의 한 예를 도시하는 모식도이다. 제어 장치(100)는, PLC(프로그램 가능 컨트롤러)를 베이스로 하여 구성되어도 좋다. 도 7을 참조하면, 제어 장치(100)는, 주된 컴포넌트로서, 프로세서(102)와, 메모리(104)와, 스토리지(106)와, 통신 제어 회로(130)를 포함한다. 이들의 컴포넌트는 버스(109)를 통하여 접속되어 있다. 통신 제어 회로(130)에는, 1 또는 복수의 포트(140-1∼140-N)가 접속되어 있다.

프로세서(102)는, 스토리지(106)에 격납되어 있는 시스템 프로그램(107) 및 유저 어플리케이션 프로그램(108)을 메모리(104)에 판독하여 실행함으로써, 각종 처리를 실현한다. 메모리(104)는, DRAM(Dynamic Random Access Memory)이나 RAM(Static Random Access Memory) 등의 휘발성 스토리지 장치로 이루어진다. 스토리지(106)는, 하드 디스크나 플래시 메모리 등의 불휘발성 스토리지 장치로 이루어진다. 스토리지(106)에는, 제어 장치(100)의 각 부분을 제어하기 위한 시스템 프로그램(107)에 더하여, 제어 대상 등에 응하여 설계되는 유저 어플리케이션 프로그램(108)이 격납된다.

통신 제어 회로(130)는, 포트(140-1∼140-N)의 각각에서의 데이터의 송수신 동작을 제어한다.

포트(140-1∼140-N)는, 다른 통신 장치로부터 수신한 각 데이터를 당해 데이터에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 따라, 별도의 다른 통신 장치에 전송하는 송수신 회로에 상당한다. 데이터 전송 방식의 결정 방법 등에 관해서는 후술한다. 포트(140-1∼140-N)의 각각은, 수신 회로(RX)() 및 송신 회로(TX)()를 포함하고 있고, 어느 하나의 네트워크에 접속되어 있다. 이하에서는, 포트(140-1∼140-N)를 「포트(140)」라고 총칭하는 일도 있다.

도 8은, 도 7에 도시하는 제어 장치(100)의 통신 제어 회로(130)의 보다 상세한 구성을 도시하는 모식도이다. 도 8을 참조하면, 통신 제어 회로(130)는, 스케줄 관리부(132)와, 데이터 전송 방식 판단부(134)와, 타이밍 관리부(136)를 포함한다. 통신 제어 회로(130)는, ASIC(application specific integrated circuit)나 FPGA(field-programmable gate array) 등의 하드 와이어드의 구성(하드웨어 실장)으로 하여도 좋고, 프로세서가 프로그램을 실행함으로써 필요한 기능을 제공하도록 구성(소프트웨어 실장)으로 하여도 좋다. 또한, 하드웨어 실장과 소프트웨어 실장을 조합시킨 실장 형태를 채용하여도 좋다. 통신 장치의 용도나 요구되는 스펙 등에 응하여, 적절히 최적의 실장 형태가 채용된다.

스케줄 관리부(132)는, 제어계 데이터, 제어정보계 데이터, 정보계 데이터를, 미리 정하여진 통신 스케줄에 따라 전송하기 위한 관리기능을 제공한다. 보다 구체적으로는, 스케줄 관리부(132)는, 마스터로서 기능하는 통신 장치로부터의 정보 및 타이밍 관리부(136)가 관리하는 시각 동기된 타이머에 의거하여, 네트워크상을 전송되는 프레임의 타이밍 등을 관리한다.

데이터 전송 방식 판단부(134)는, 네트워크상을 순차적으로 전송되는 프레임에 관한 데이터 전송 방식을 순차적으로 판단하고, 그 판단 결과를 포트(140)에 준다. 보다 구체적으로는, 데이터 전송 방식 판단부(134)는, 통신 스케줄에 의거하여, 전송되는 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식 중에서 선택한다.

타이밍 관리부(136)는, 다른 통신 장치와의 사이에서 서로 시각 동기하기 위한 동기 기능을 제공한다. 보다 구체적으로는, 타이밍 관리부(136)는, 마스터로서 기능하는 통신 장치로부터의 동기 정보 등에 의거하여, 시각 동기된 타이머를 관리한다. 즉, 타이밍 관리부(136)는, 마스터로부터의 동기 정보에 의거하여, 카운터의 디크리먼트 또는 잉크리먼트의 타이밍 등을 관리한다.

도 9는, 도 7에 도시하는 제어 장치(100)의 포트(140)의 보다 상세한 구성을 도시하는 모식도이다. 도 8을 참조하면, 포트(140)의 각각은, 수신 회로(141)와, 복수의 입력 게이트(142-1∼142-M)(이하, 「입력 게이트(142)」라고 총칭하는 일도 있다.)와, 복수의 큐(143-1∼143-M)(이하, 「큐(143)」라고 총칭하는 일도 있다.)와, 복수의 출력 게이트(144-1∼144-M)(이하, 「출력 게이트(144)」라고 총칭하는 일도 있다.)와, 타이밍 제어 회로(145)와, 전송 제어 회로(147)와, 송신 회로(148)를 포함한다.

포트(140)의 각각에는, 입력 게이트(142)와, 큐(143)와, 출력 게이트(144)로 이루어지는 복수의 프레임을 순차적으로 기억하는 회로가 복수 실장되어 있다. 각 포트(140)에서는, 복수의 큐(143)에 대해, 데이터 종별에 응한 프레임을 큐잉함과 함께, 각 프레임에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 응하여, 큐(143)로부터 출력되는 타이밍이 제어된다.

타이밍 제어 회로(145)는, 타이밍 제어 테이블(146)을 갖고 있다. 타이밍 제어 테이블(146)에는, 통신 제어 회로(130)의 타이밍 관리부(136)로부터의 타이밍 정보가 격납된다. 타이밍 제어 회로(145)는, 타이밍 제어 테이블(146)에 격납되는 타이밍 정보를 참조하여, 입력 게이트(142-1∼142-M)를 선택적으로 액티브로 한다. 수신 회로(141)에서 수신된 프레임은, 액티브가 된 입력 게이트(142)에 접속되어 있는 큐(143)에 순차적으로 격납된다.

예를 들면, 큐(143-1)에는, 제어계 데이터가 큐잉되고, 큐(143-2)에는, 제어정보계 데이터가 큐잉되고, 나머지 큐(143-3∼143-M)에는, 정보계 데이터가 큐잉된다고 한다. 타이밍 제어 회로(145)는, 미리 취득되어 있는 타이밍 정보에 의거하여, 프레임의 수신 전에 데이터 종별을 알 수 있기 때문에, 미리 정하여진 큐(143)의 할당에 응하여, 입력 게이트(142)를 선택적으로 액티브로 한다.

또한, 타이밍 제어 회로(145)는, 타이밍 제어 테이블(146)에 격납되는 타이밍 정보를 참조하여, 출력 게이트(144-1∼144-M)를 선택적으로 액티브로 한다. 예를 들면, 온-더-플라이 방식으로 데이터 전송하는 경우에는, 큐(143)에의 프레임의 격납과 병행하여, 큐(143)로부터 프레임을 판독할 필요가 있다. 컷-스루 방식으로 데이터 전송하는 경우에는, 큐(143)에 프레임의 적어도 헤더 정보가 격납되고 나서, 큐(143)로부터 프레임을 판독할 필요가 있다. 스토어-앤드-포워드 방식으로 데이터 전송하는 경우에는, 프레임 전체의 큐(143)에의 격납이 완료된 후에, 큐(143)로부터 프레임을 판독할 필요가 있다. 타이밍 제어 회로(145)는, 통신 제어 회로(130)의 데이터 전송 방식 판단부(134)로부터의 판단 결과에 의거하여, 출력 게이트(144-1∼144-M)를 액티브로 하는 타이밍을 제어한다.

전송 제어 회로(147)는, 큐(143)에 격납된 프레임의 전체 또는 일부(헤더 정보)를 참조하여, 대상의 프레임의 수신처(전송처)를 확인하고, 또는, 프레임의 건전성을 체크한다. 전송 제어 회로(147)는, 대상의 프레임의 전송처에 응하여, 송신 회로(148)에 지령을 준다. 또한, 전송 제어 회로(147)는, 대상의 프레임이 부적절 프레임이라고 판단하면, 당해 프레임의 송출을 중지할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 포트(140)의 각각에는, 통신 제어 회로(130)와 연계하여, 데이터 종별 등에 응한 데이터 전송 방식으로, 입래 프레임을 다음의 수신처에 전송한다.

또한, 도 9에 도시하는 구성에서는, 큐(143-1∼143-M)에 각각 대응시켜서 입력 게이트(142-1∼142-M)를 마련함으로써, 입력된 프레임을 데이터 종별에 응하여 선택적으로 큐(143)에 격납하지만, 반드시, 큐(143-1∼143-M)의 각각에 입력 게이트(142)를 마련할 필요는 없다. 예를 들면, 수신 회로(141)의 내부 또는 수신 회로(141)의 하류측에, 입력된 프레임의 데이터 종별을 판단하는 회로를 마련하고, 그 회로에서의 판단 결과에 의거하여, 입력된 프레임을 데이터 종별에 응하여 선택적으로 큐(143)에 격납하도록 하여도 좋다.

한 예로서, 데이터 종별을 판단하는 회로에서는, 입력된 프레임이 제어계 데이터인지의 여부를 먼저 판단하고 나서, 제어계 데이터가 아니라고 판단된 경우에, 제어정보계 데이터 및 정보계 데이터의 어느 것인지를 판단하도록 하여도 좋다. 이와 같이, 제어계 데이터인지의 여부를 먼저 판단함으로써, 전송에 관한 시간 로스를 저감할 수 있다.

<H. 데이지 체인 접속>

다음에, 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 데이지 체인 접속된 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예에 관해 설명한다.

도 10은, 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 데이지 체인 접속된 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 10에는, 도 3에 도시하는 통신 시스템(1)을 구성하는 디바이스(200)에서의 전송 처리의 한 예를 도시한다. 또한, 도 10에 도시하는 각 시간폭은, 이해를 용이하게 하기 위해 과장하여 그려진 것이고, 실제의 시간폭을 나타내는 것으로는 한하지 않는다. 다른 도면에 대해서도 마찬가지이다.

도 10을 참조하면, 시스템 주기의 1주기분을 상정하면, 디바이스(200)는, 시각(t0)에서 제어계 데이터를 수신하고, 시각(t2)에서 제어정보계 데이터를 수신하고, 시각(t3)에서 정보계 데이터를 수신한다. 상술한 바와 같은 데이터의 수신 타이밍은, 통신 스케줄에 의해 미리 결정되어 있다. 즉, 어느 데이터 종별의 데이터가, 어느 타이밍에서 전송되는지에 관해서는, 미리 스케줄되어 있고, 이미 알고 있다.

도 10에 도시하는 예에서는, 제어계 데이터, 제어정보계 데이터, 정보계 데이터의 순서로, 지연 시간에의 요구가 엄격하기 때문에, 이 지연 시간에 대한 요구에 대응하도록, 데이터 전송 방식으로서, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식이 각각 선택된다.

도 10에 도시하는 전송 처리의 한 예에서는, 입래 프레임의 데이터 종별에 응하여, 데이터 전송 방식이 결정되고, 당해 입래 프레임에 관해 일단 결정된 데이터 전송 방식은, 도중에 변경되지 않는다.

이 결과, 시각(t0)에서 수신된 제어계 데이터(입래 프레임)는, 큐잉에 관한 물리 지연만큼 지연되어, 다음의 수신처에 전송된다(송출 프레임). 시각(t1)에서 수신된 제어정보계 데이터(입래 프레임)는, 물리 지연에 더하여, 수신처를 포함하는 헤더 정보를 격납(스토어)하는 시간 및 격납된 헤더 정보에 의거한 수신처 확인의 시간만큼 지연되어, 다음의 수신처에 전송된다(송출 프레임). 시각(t2)에서 수신된 정보계 데이터(입래 프레임)는, 물리 지연에 더하여, 프레임 전체를 격납(스토어)하는 시간, 격납된 프레임을 체크하는 시간, 및, 헤더 정보에 의거한 수신처 확인의 시간만큼 지연되어, 다음의 수신처에 전송된다(송출 프레임).

도 10에 도시하는 네트워크 구성에서, 디바이스(200)는, 데이지 체인 접속되어 있기 때문에, 수신처 확인으로서는, 입래 프레임이 당해 디바이스(200) 앞(宛)인지의 여부만이 판단된다. 입래 프레임이 디바이스(200) 앞이면, 다음의 수신처에의 전송은 행하여지지 않고, 그렇지 않으면, 입래 프레임이 그대로 다음의 수신처에 송출된다.

또한, 스토어-앤드-포워드 방식을 선택함으로써 통신 효율이 저하되고, 데이지 체인 전체의 퍼포먼스에 영향이 생기는 경우에는, 정보계 데이터를 스토어-앤드-포워드 방식이 아니라, 컷-스루 방식으로 변경하여도 좋다. 이것은, 데이지 체인 접속에서, 수신처 확인은, 입래 프레임이 자체장치 앞인지의 여부를 판단하는 것만으로 좋기 때문이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 입래 프레임의 수신 완료로부터 다음의 수신처에의 전송 완료까지 필요로 하는 시간이 시스템 주기 내에 들어가는 경우에는, 기본적으로는, 통신 스케줄을 유지하는 관점에서는 문제 없다. 입래 프레임의 수신 완료로부터 다음의 수신처에의 전송 완료까지, 새로운 입래 프레임을 수신하는 경우에는, 당해 수신한 입래 프레임의 데이터 종별에 응하여, 소정의 처리를 행하는 것이 바람직하다.

새로운 입래 프레임이, 도착 시각을 보증할 필요가 없는 정보계 데이터인 경우에는, 공시간(空時間)(공대역)를 이용하여 데이터 전송을 행하면 좋기 때문에, 기본적으로는 문제 없다. 한편, 새로운 입래 프레임이, 도착 시각을 보증할 필요가 있는 제어계 데이터 및 제어정보계 데이터인 경우에는, 앞서 수신되어 있는 정보계 데이터 및 제어정보계 데이터를 분할하여 전송하는 기능을 실장하여도 좋다. 이와 같은 분할 전송의 기능은, 예를 들면, IEEE802. 1Qbu에 규정된 Frame Preemption 등을 이용하여 실장할 수 있다.

또는, 제어계 데이터 및 제어정보계 데이터의 전송이 정보계 데이터의 전송에 의해 방해받지 않도록, 미리 하여야 할 설정을 행하고 있어도 좋고, 미리 시뮬레이션 등에 의해 도착 시각이 보증될 수 있는 것을 확인하도록 하여 두어도 좋다.

<I. 스위치(1입력 N출력)>

다음에, 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 1입력 N출력의 스위치로서 기능하는 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예에 관해 설명한다.

도 11은, 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 1입력 N출력의 스위치로서 기능하는 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 11에는, 도 3에 도시하는 통신 시스템(1)을 구성하는 중계 장치(400)에서의 전송 처리의 한 예를 도시한다.

도 11을 참조하면, 중계 장치(400)의 상위측에 접속된 포트로부터 프레임을 수신하고, 하위측에 접속된 복수의 포트로부터 수신한 프레임을 송출하는 경우를 생각한다. 하위측의 2개의 포트가 각각 수신처(1) 및 수신처(2)에 접속되어 있다고 한다.

한 예로서, 시스템 주기의 1주기분을 상정하면, 중계 장치(400)는, 시각(t0)에서 제어계 데이터(수신처(1))를 수신하고, 시각(t2)에서 제어정보계 데이터(수신처(1))를 수신하고, 시각(t3)에서 정보계 데이터(수신처(2))를 수신한다. 상술한 바와 같은 데이터의 수신 타이밍은, 통신 스케줄에 의해 미리 결정되어 있다. 즉, 어느 데이터 종별의 데이터가, 어느 타이밍에서 전송되는지에 관해서는, 미리 스케줄되어 있고, 이미 알고 있다.

제어계 데이터, 제어정보계 데이터, 정보계 데이터의 순서로, 지연 시간에의 요구가 엄격하기 때문에, 이 지연 시간에 대한 요구에 대응하도록, 데이터 전송 방식으로서, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식이 각각 선택된다.

이 결과, 시각(t0)에서 수신된 제어계 데이터(입래 프레임)는, 큐잉에 관한 물리 지연만큼 지연되어, 양 포트로부터 다음의 수신처에 전송된다(송출 프레임). 도 11에 도시하는 네트워크 구성에서, 중계 장치(400)에서의 수신처 확인으로서는, 입래 프레임이 하위측의 어느 포트(수신처) 앞인지의 여부만이 판단된다.

제어계 데이터에 관해서는, 1입력 N출력의 스위치에서의 전송 경로(입력 포트 및 출력 포트)에 대해서도, 미리 통신 스케줄하여 둘 수 있다. 이 경우에는, 송출 프레임을 송출하는 포트 및 타이밍이 미리 설정되어 있기 때문에, 그 스케줄에 따라, 송출 프레임이 송출된다. 이와 같이, 중계 장치(400)의 송수신 회로는, 입력 포트에서 수신한 제어계 데이터를 복수의 출력 포트 중 미리 정하여진 통신 스케줄에서 규정되는 하나의 출력 포트로부터 송출한다.

한편, 제어정보계 데이터 및 정보계 데이터에 관해서는, 수신처 확인이 이루어지기 때문에, 수신처에 응한 포트로부터 송출된다. 시각(t1)에서 수신된 제어정보계 데이터(수신처(1))는, 물리 지연에 더하여, 수신처를 포함하는 헤더 정보를 격납(스토어)하는 시간 및 격납된 헤더 정보에 의거한 수신처 확인의 시간만큼 지연되어, 수신처(1)에 대응하는 포트로부터 송출된다. 시각(t2)에서 수신된 정보계 데이터(수신처(2))는, 물리 지연에 더하여, 프레임 전체를 격납(스토어)하는 시간, 격납된 프레임을 체크하는 시간, 및, 헤더 정보에 의거한 수신처 확인의 시간만큼 지연되어, 수신처(2)에 대응하는 포트로부터 송출된다.

또한, 스토어-앤드-포워드 방식을 선택함으로써 통신 효율이 저하되고, 네트워크 전체의 퍼포먼스에 영향이 생기는 경우에는, 정보계 데이터를 스토어-앤드-포워드 방식이 아니라, 컷-스루 방식으로 변경하여도 좋다. 이것은, 중계 장치(400)에서는, 입래 프레임을 어느 포트로부터 송출하면 좋은지를 판단하는 것만으로 끝나기 때문이다.

또한, 처리를 간소화하기 위해, 1입력 N출력의 스위치에 대한 입력 포트 및 출력 포트의 통신 스케줄 등은 행하지 않고, 송수신 타이밍만을 통신 스케줄하도록 하여도 좋다. 이 경우에는, 입력 포트에서 수신된 제어계 데이터에 관해서는, 복수의 출력 포트의 각각으로부터 송출하여도 좋다(도 11의 파선으로 도시되는 송출 프레임을 참조). 온-더-플라이 방식에서는, 수신처 확인이 이루어지지 않기 때문에, 프레임을 송출하여야 할 포트를 결정할 수 없다. 그 때문에, 중계 장치(400)에서 수신된 제어계 데이터에 관해서는, 하위측에 접속된 모든 포트로부터 송출되게 된다.

또는, 1입력 N출력의 스위치가 접속되는 네트워크에서 정하여져 있는 전송 경로에 따라, 어느 하나의 출력 포트로부터 제어계 데이터를 송출하도록 하여도 좋다. 이 경우, 실제의 수신처와는 다른 출력 포트로부터 제어계 데이터를 송출하였다고 하여도, 순차적으로 전송되어, 최종적으로는 목적하는 수신처에 전송된다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 입래 프레임의 수신 완료로부터 다음의 수신처에의 전송 완료까지 필요로 하는 시간이 시스템 주기 내에 들어가도록, 필요에 응하여, 부가적인 처리 또는 설정을 행하는 것이 바람직하다. 이와 같은 부가적인 처리 및 설정에 관해서는, 도 10을 참조하여 설명하였기 때문에, 상세한 설명은 반복하지 않는다.

<J. 스위치(N입력 1출력)>

다음에, 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 N입력 1출력의 스위치로서 기능하는 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예에 관해 설명한다.

도 12는, 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 N입력 1출력의 스위치로서 기능하는 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 12에는, 도 3에 도시하는 통신 시스템(1)을 구성하는 중계 장치(400)에서의 전송 처리의 한 예를 도시한다.

도 12를 참조하면, 중계 장치(400)의 복수의 포트로부터 각각 프레임을 수신하고, 다른 포트로부터 수신한 프레임을 송출하는 경우를 생각한다. 도 12에 도시하는 예에서는, 제1의 포트 및 제2의 포트에서 수신되는 프레임을 각각 「입래 프레임(1)」 및 「입래 프레임(2)」이라고 기재한다.

한 예로서, 시스템 주기의 1주기분을 상정하면, 중계 장치(400)는, 시각(t0)에서 제어계 데이터를 수신하고, 시각(t2)에서 제어정보계 데이터(1)를 수신하고, 시각(t3)에서 제어정보계 데이터(2)를 수신한다. 상술한 바와 같은 데이터의 수신 타이밍은, 통신 스케줄에 의해 미리 결정되어 있다. 즉, 어느 데이터 종별의 데이터가, 어느 타이밍에서 전송되는지에 관해서는, 미리 스케줄되어 있고, 이미 알고 있다.

제어계 데이터에 관해서는, 지연 시간에의 요구가 엄격하기 때문에, 데이터 전송 방식으로서, 온-더-플라이 방식을 선택한다. 도 12에 도시하는 예에서는, 복수의 제어정보계 데이터를 동시에 처리할 필요가 있기 때문에, 일방의 제어정보계 데이터에 관해서는, 데이터 전송 방식으로서, 컷-스루 방식을 선택하고, 타방의 제어정보계 데이터에 관해서는, 데이터 전송 방식으로서, 온-더-플라이 방식을 선택한다.

이와 같이, 동일한 통신 장치에서 복수의 제어정보계 데이터의 전송 처리가 시간적으로 겹쳐지면, 복수의 제어정보계 데이터 중 하나에 대해 컷-스루 방식이 선택됨과 함께, 복수의 제어정보계 데이터의 나머지에 대해 스토어-앤드-포워드 방식이 선택된다. 지연 시간이 다른 2종류의 데이터 전송 방식을 조합시킴으로써, 전송 시작의 타이밍을 비켜놓을 수가 있어서, 통신 효율 저하에의 영향을 저감할 수 있다.

도 12에 도시하는 예에서는, 앞서 수신된 제어정보계 데이터(1)에 대해, 보다 지연 시간이 짧은 컷-스루 방식을 선택하고, 후에서 수신된 제어정보계 데이터(2)에 대해, 보다 지연 시간이 긴 스토어-앤드-포워드 방식을 선택한다. 즉, 컷-스루 방식이 선택된 제어정보계 데이터에 관해 먼저 전송 처리가 실행됨과 함께, 스토어-앤드-포워드 방식이 선택된 제어정보계 데이터가 계속해서 처리된다.

이 결과, 시각(t0)에서 수신된 제어계 데이터(입래 프레임)는, 큐잉에 관한 물리 지연만 지연되어, 다음의 수신처에 전송된다(송출 프레임).

한편, 시각(t1)에서 수신된 제어정보계 데이터(1)는, 물리 지연에 더하여, 수신처를 포함하는 헤더 정보를 격납(스토어)하는 시간 및 격납된 헤더 정보에 의거한 수신처 확인의 시간만큼 지연되어, 출력 포트로부터 송출된다. 시각(t2)에서 수신된 제어정보계 데이터(2)는, 물리 지연에 더하여, 프레임 전체를 격납(스토어)하는 시간, 격납된 프레임을 체크하는 시간, 및, 헤더 정보에 의거한 수신처 확인의 시간만큼 지연되어, 출력 포트로부터 송출된다.

이와 같이, 복수의 제어정보계 데이터에 대해 컷-스루 방식 및 스토어-앤드-포워드 방식이 각각 선택되기 때문에, 하나의 출력 포트로부터의 송출의 경합을 회피할 수 있고, 통신 효율 저하에의 영향을 저감할 수 있다. 또한, 도 12에 도시하는 예에서는, 제어정보계 데이터(1)에 대한 컷-스루 방식으로의 전송 처리와, 제어정보계 데이터(2)에 대한 스토어-앤드-포워드 방식에 의한 전송 처리가 시간적으로 겹쳐지지 않게 되어 있지만, 제어정보계 데이터(1)의 전송 처리에 필요로 하는 시간이 긴 경우에는, 양자는 경합할 가능성이 있다. 이 경우에는, 나중에 전송하는 제어정보계 데이터(2)에 관해서는, 제어정보계 데이터(1)의 전송 후에 전송을 시작하면 좋다. 즉, 앞의 제어정보계 데이터에 대한 전송 처리가 완료된 타이밍과, 후의 제어정보계 데이터에 대한 전송 처리의 시작 준비가 완료되는 타이밍 중, 보다 느린 쪽의 타이밍에 맞추어서, 후의 제어정보계 데이터의 송출을 시작하면 좋다.

제어계 데이터는, 미리 정하여진 통신 타이밍, 사이즈, 및 수신처로 전송되기 때문에, 통신 장치에서 경합이 생기지 않도록, 통신 스케줄에 의거하여 데이터 전송 방식이 결정된다. 한편, 제어정보계 데이터 및 정보계 데이터는, 조건에 응하여 생성 및 전송되기 때문에, 미리 정하여진 기간 내에 메시지 전송이 생기는지의 여부지는, 상황에 따른다. 그 때문에, 상황에 따라서는, 통신 장치 내에서, 제어정보계 데이터 및/또는 정보계 데이터의 경합이 생기는 경우가 있다.

이와 같은 데이터 경합이 생긴 경우라도, 정보계 데이터에 관해서는, 버퍼에 스토어하고 나서 출력하기 때문에, 수신한 순번으로 처리함으로써 대응 가능하다. 한편, 제어정보계 데이터에 관해서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 먼저 처리되어 있는 프레임이 컷-스루 방식으로 전송되고 있는 경우에는, 스토어-앤드-포워드 방식으로 전송하도록 하면 좋다. 이 경우, 제어정보계 데이터가 버퍼에 스토어되어 있는 상태에서, 제어계 데이터를 처리하여야 할 시간이 도래하면, 제어정보계 데이터의 처리를 중단하고, 제어계 데이터를 우선적으로 처리하면 좋다.

또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제어정보계 데이터를 격납하기 위한 영역과, 정보계 데이터를 격납하기 위한 영역을 분리하여 배치하여도 좋다. 이와 같이 영역을 분리함으로써, 제어정보계 데이터를 정보계 데이터에 비교하여 우선적으로 처리할 수 있게 된다.

도 13은, 본 실시의 형태에 따른 통신 방식을 N입력 1출력의 스위치로서 기능하는 통신 장치에 적용한 경우의 전송 처리의 다른 한 예를 도시하는 모식도이다. 도 13에 도시하는 예에서는, 후의 제어정보계 데이터를 부분적인 스토어-앤드-포워드 방식으로 전송하는 예를 도시한다. 구체적으로는, 앞의 제어정보계 데이터(1)의 전송 처리가 완료된 타이밍에서, 후의 제어정보계 데이터(2)의 전송 처리를 시작하는 예를 도시한다.

도 13에 도시하는 예에서는, 기본적으로는, 제어정보계 데이터(2)를 스토어-앤드-포워드 방식으로 전송한다. 제어정보계 데이터(2)를 버퍼에 격납함에 있어서, 제어정보계 데이터(2)의 선두에 있는 헤더 정보가 먼저 격납되고, 컷-스루 방식과 마찬가지로, 수신처 확인을 먼저 실행한다. 그리고, 먼저 전송되는 제어정보계 데이터(1)의 전송 처리 중에, 제어정보계 데이터(2)의 격납 처리가 계속된다. 제어정보계 데이터(2)가 격납된 부분에 관해, 데이터 파손의 유무 등의 체크가 행하여진다. 제어정보계 데이터(2)의 전송 처리가 상대적으로 긴 시간 계속하는 경우에는, 제어정보계 데이터(2)의 전체에 관해 프레임 체크가 가능하고, 그렇지 않으면, 제어정보계 데이터(2)의 일부에 관해 프레임 체크가 실시된다.

이와 같이, 컷-스루 방식이 선택된 제어정보계 데이터(1)에 관한 전송 처리가 완료되면, 스토어-앤드-포워드 방식이 선택된 제어정보계 데이터(2)에 관한 데이터 스토어 처리의 완료를 기다리지 않고서, 당해 제어정보계 데이터(2)의 송출 처리가 시작된다. 즉, 선행의 프레임의 전송 처리 중에는, 프레임의 데이터 스토어 처리가 계속되고, 당해 선행의 프레임의 전송 처리 완료 후에, 후속의 프레임의 전송 처리가 시작된다. 컷-스루 방식에서 격납된 헤더 정보(수신처의 정보를 포함한다)를 격납하는 것이었지만, 이와 같은 부분적인 스토어-앤드-포워드 방식에서는, 헤더 정보에 더하여, 나머지 부분의 전부 또는 일부가 상황에 응하여 격납된다. 이와 같은 부분적인 스토어-앤드-포워드 방식을 채용함으로써, 통신 효율 저하에의 영향을 저감하면서, 전송되는 프레임에 포함되는 데이터 파손 등을 체크할 수 있기 때문에, 통신의 신뢰성을 높일 수 있다.

<K. 처리 순서>

다음에, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)을 구성하는 각 통신 장치에서의 처리 순서에 관해 설명한다. 도 14는, 본 실시의 형태에 따른 통신 시스템(1)을 구성하는 각 통신 장치에서의 처리 순서를 도시하는 플로우 차트이다. 도 14에 도시하는 각 스텝은, 통신 장치의 프로세서 및 주변 회로가 협동함으로써 실현된다.

도 14를 참조하면, 통신 장치는, 마스터로서 기능하는 다른 통신 장치를 기준으로 하여 시각 동기를 확립한다(스텝 S100). 계속해서, 통신 장치는, 마스터로서 기능하는 다른 통신 장치로부터 데이터 전송에 관한 통신 스케줄을 수신하고(스텝 S102), 통신 스케줄에 의거하여, 전송될 예정의 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을 결정한다(스텝 S104). 통신 장치는, 다른 통신 장치로부터 어떤 데이터를 수신하면(스텝 S106에서 YES), 전송이 필요한 데이터에 관해서는, 미리 결정하여 둔 데이터 전송 방식에 따라, 다른 통신 장치에 송출한다(스텝 S108). 통신 장치의 통신 처리의 종료가 지시될 때까지(스텝 S110에서 YES), 스텝 S104 이하의 처리가 반복되다.

<L. 이점>

본 실시의 형태에 따른 통신 시스템에서는, 서로 시각 동기된 복수의 통신 장치가 네트워크 접속되어 있고, 이것에 따라, 제어계 데이터, 제어정보계 데이터, 정보계 데이터라는 다른 종별의 데이터를, 미리 정한 스케줄에 따라 전송할 수 있다. 이와 같은 통신 스케줄에 의거하여, 각 데이터 종별에 응하여, 데이터 전송 방식((1) 온-더-플라이 방식, (2) 컷-스루 방식, (3) 스토어-앤드-포워드 방식의 어느 한쪽)를 적응적으로 선택함으로써, 네트워크상의 데이터 전송의 효율을 향상시킬 수 있다.

금회 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는, 상기한 설명이 아니라, 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1 : 통신 시스템
2, 3, 4, 5 : 네트워크
10 : 포트
12 : 수신부
14 : 버퍼
16 : 송신부
18, 22 : 전송부
20 : 컨트롤러
24 : 큐
100 : 제어 장치
101, 201A∼201H, 401 : 타이머
102 : 프로세서
104 : 메모리
106 : 스토리지
107 : 시스템 프로그램
108 : 유저 어플리케이션 프로그램
109 : 버스
110 : 필드 네트워크
111 : 상위 전송로
112, 113 : 하위 전송로
130 : 통신 제어 회로
132 : 스케줄 관리부
134 : 데이터 전송 방식 판단부
136 : 타이밍 관리부
140, 140-1∼140-N : 포트
141 : 수신 회로
142 : 입력 게이트
143 : 큐
144 : 출력 게이트
145 : 타이밍 제어 회로
146 : 타이밍 제어 테이블
147 : 전송 제어 회로
148 : 송신 회로
180 : 표시 장치
190 : 라인 관리 장치
200, 200A, 200D, 200E, 200H : 디바이스
300 : 제조 관리 장치
310 : 데이터베이스 장치
350 : 생산 관리 장치
400 : 중계 장치

Claims

서로 시각 동기된 복수의 통신 장치가 네트워크 접속된 통신 시스템으로서,
상기 복수의 통신 장치의 각각은,
제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용되는 주기적으로 전송되는 제1의 데이터와, 지정된 시간 내에 수신처에 도착시킬 필요가 있는 제2의 데이터와, 상기 제1의 데이터 및 상기 제2의 데이터와는 다른 제3의 데이터를, 미리 정하여진 통신 스케줄에 따라 전송하기 위한 관리 수단과,
상기 통신 스케줄에 의거하여, 전송되는 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식 중에서 선택하는 선택 수단과,
다른 통신 장치로부터 수신한 각 데이터를 당해 데이터에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 따라, 별도의 다른 통신 장치에 전송하는 송수신 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 선택 수단은, 상기 제1의 데이터에 대해 온-더-플라이 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제2항에 있어서,
상기 송수신 회로는, 입력 포트에서 수신한 제어계 데이터를 복수의 출력 포트 중 미리 정하여진 통신 스케줄에서 규정되는 하나의 출력 포트로부터 송출하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제2항에 있어서,
상기 송수신 회로는, 입력 포트에서 수신한 제어계 데이터를 복수의 출력 포트의 각각으로부터 송출하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선택 수단은, 상기 제2의 데이터에 대해 컷-스루 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제5항에 있어서,
상기 선택 수단은, 동일한 통신 장치에서 복수의 상기 제2의 데이터의 전송 처리가 시간적으로 겹쳐지면, 상기 복수의 제2의 데이터 중 하나에 대해 컷-스루 방식을 선택함과 함께, 상기 복수의 제2의 데이터의 나머지에 대해 스토어-앤드-포워드 방식을 선택하고,
상기 송수신 회로는, 컷-스루 방식이 선택된 제2의 데이터에 관해 먼저 전송 처리를 실행함과 함께, 스토어-앤드-포워드 방식이 선택된 제2의 데이터를 뒤이어서 처리하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제6항에 있어서,
상기 송수신 회로는, 컷-스루 방식이 선택된 제2의 데이터에 관한 전송 처리가 완료되면, 스토어-앤드-포워드 방식이 선택된 제2의 데이터에 관한 데이터 스토어 처리의 완료를 기다리지 않고서, 당해 제2의 데이터의 송출 처리를 시작하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선택 수단은, 상기 제3의 데이터에 대해 스토어-앤드-포워드 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 통신 장치의 적어도 일부는, 데이지 체인 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
통신 시스템에 네트워크 접속되는 통신 장치로서,
다른 통신 장치와의 사이에서 서로 시각 동기하기 위한 동기 수단과,
제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용되는 주기적으로 전송되는 제1의 데이터와, 지정된 시간 내에 수신처에 도착시킬 필요가 있는 제2의 데이터와, 상기 제1의 데이터 및 상기 제2의 데이터와는 다른 제3의 데이터를, 미리 정하여진 통신 스케줄에 따라 전송하기 위한 관리 수단과,
상기 통신 스케줄에 의거하여, 전송되는 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식 중에서 선택하는 선택 수단과,
다른 통신 장치로부터 수신한 각 데이터를 당해 데이터에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 따라, 별도의 다른 통신 장치에 전송하는 송수신 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
서로 시각 동기된 복수의 통신 장치가 네트워크 접속된 통신 시스템에서의 통신 방법으로서,
제조 장치 또는 생산 설비의 제어에 이용되는 주기적으로 전송되는 제1의 데이터와, 지정된 시간 내에 수신처에 도착시킬 필요가 있는 제2의 데이터와, 상기 제1의 데이터 및 상기 제2의 데이터와는 다른 제3의 데이터를, 미리 정하여진 통신 스케줄을 관리하는 스텝과,
상기 통신 스케줄에 의거하여, 전송되는 각 데이터에 대한 데이터 전송 방식을, 온-더-플라이 방식, 컷-스루 방식, 스토어-앤드-포워드 방식 중에서 선택하는 스텝과,
다른 통신 장치로부터 수신한 각 데이터를 당해 데이터에 대해 결정된 데이터 전송 방식에 따라, 별도의 다른 통신 장치에 전송하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 방법.