CN105302090A - 能够缩短通信循环时间的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能够缩短通信循环时间的控制装置(节点)。将与网络连接的所有节点分离为几个网络组，对这些分离后的网络组赋予用于识别它们的网络识别编号。将网络识别编号附加给令牌标记帧，通过该网络识别编号每个网络组的令牌标记只在该网络组内环行，但能够在与网络连接的所有节点间共享数据。

Description

能够缩短通信循环时间的控制装置
技术领域
本发明涉及一种控制机床或工业用机械的数值控制装置、机器人控制装置以及可编程逻辑控制器。
背景技术
在由多个生产设备(机床、机器人和工业机械)构成的生产线中，有时通过网络连接用于控制各个生产设备的控制装置(数值控制装置、机器人控制装置和可编程逻辑控制器)，共享各控制装置的数据，由此进行同步控制、协调控制。这种情况下，在各控制装置之间通过共用存储器方式的网络来共享数据。
在共用存储器方式的网络中，在构成网络的各控制装置(节点)的存储器的预定区域设定共用存储器区域。该共用存储器区域准备了用于存储自节点应该向其他节点发送的数据的自节点区域、用于存储从其他节点发送来的数据的其他节点区域。并且生成自节点数据帧，经由网络发送，其中，上述自节点数据帧存储了各节点从共用存储器区域的自节点区域取得的自节点数据、自节点编号。
由于需要将各节点的数据帧发送给与网络连接的其他所有的节点，因此使用广播。与网络连接的其他所有的节点接收通过广播所发送的数据帧，各接收节点将从该接收到的数据帧取得的发送源节点数据存储到共用存储器区域的其他节点区域的发送源节点区域中。由此，能够在与网络连接的所有节点间共享数据(参照图13)。
如果各节点在各自的定时进行广播，则网络的负荷有时会暂时地变高。因此，使用以下方法，即使用被称为令牌标记的发送权，只有保持令牌标记的节点发送自节点数据帧。令牌标记保持节点在发送自节点数据帧后，生成存储下一个令牌标记保持节点编号的令牌标记帧，经由网络进行发送，从而将令牌标记交给下一个令牌标记保持节点。重复这些，使令牌标记进行巡回，与网络连接的所有节点按照顺序发送自节点数据帧。如果对于最初保持了令牌标记的节点再次发送令牌标记，则与网络连接的所有节点的数据更新结束。即令牌标记的环行成为通信循环。
作为使令牌标记在这种与网络连接的多个节点间巡回而共享各节点的数据的技术，在JISB3521中公开了由一般社团法人日本电机工业协会进行了标准化的FL-net(OPCN-2)。
在使令牌标记巡回的网络中，与网络连接的所有节点按照顺序发送数据，因此会有以下问题，即如果与网络连接的节点数增加则令牌标记的环行时间增加，从而网络整体的通信循环时间增加。
为了减少与上述网络连接的节点数，缩短通信循环时间，考虑物理地分离网络的情况。但是，该方法会有以下问题，即分离的各网络内的节点无法共享分离的各网络外的节点的数据(参照图14)。
另外，在上述网络中，令牌标记在与网络连接的所有节点进行环行，因此无法调整节点的数据更新周期，即使是数据更新周期长的节点也成为与需要短数据更新周期的节点相同的数据更新周期，因此存在会进行不必要的数据通信，并对网络施加不必要的负荷的问题。
发明内容
因此，本发明的目的为提供一种能够解决上述现有技术的问题点的能够缩短通信循环时间的控制装置。
本发明的控制装置使令牌标记在与网络连接的多个控制装置即多个节点间巡回而共享各个节点的数据，该控制装置具备：数据存储部，其用于在与上述网络连接的多个节点间共享数据；网络信息存储部，其存储由网络识别编号和自节点所属的上述网络组的连接节点一览构成的至少1个网络信息，其中，上述网络识别编号识别由与上述网络连接的节点中的预先确定的自节点和至少一台其它节点构成的至少一个网络组；令牌标记保持部，其保持自节点所属的上述网络组的令牌标记；发送功能部，其向与上述网络连接的其它所有节点发送；以及接收功能部，其从与上述网络连接的其它节点进行接收。而且，上述发送功能部具备：发送类别判定部，其判定发送帧的类别(令牌标记还是数据)；自节点发送数据生成部，其在发送帧的类别被判定为数据时，从上述数据存储部的自节点数据区域取得自节点数据，生成自节点数据帧；带网络识别编号的令牌标记生成部，其在发送帧的类别被判定为令牌标记时，从保持有令牌标记的上述网络组的连接节点一览中决定下一个令牌标记保持节点，生成发给下一个令牌标记保持节点的令牌标记帧，在该生成的令牌标记帧上附加上述网络组的网络识别编号；以及帧发送部，其以广播的方式将发送帧发送给与上述网络连接的其它所有节点。另一方面，上述接收功能部具备：帧接收部，其从与上述网络连接的其它节点接收帧；网络识别编号判定部，其确认是否在该接收到的帧上附加了自节点所属的网络组的网络识别编号，如果附加了与自节点所属的上述网络组的网络识别编号不同的网络识别编号，则废弃接收帧；接收类别判定部，其判定接收到的帧的类别(令牌标记或数据)；其它节点接收数据存储部，其在接收到的帧的类别被判定为数据时，从数据帧取得发送源节点数据，将该取得的发送源节点数据存储到上述数据存储部的其它节点区域的发送源节点区域中；以及令牌标记判定部，其在接收到的帧的类别被判定为令牌标记时，确认该令牌标记是否是发给自节点的令牌标记，如果是发给自节点的令牌标记，则将由附加在该令牌标记上的网络识别编号进行识别的上述网络组的令牌标记存储在令牌标记保持部中。
本发明中，与网络连接的所有节点被分离为确定的各网络组，但仅仅是逻辑上的分离，因此所有节点能够相互通信。与全体的网络相比，各网络组内使令牌标记环行的节点数减少，因此令牌标记环行时间缩短，通信循环时间缩短。能够与各网络组毫无关系地在网络整体共享数据，所以能够在所有节点共享数据，并缩短网络整体的通信循环时间。另外，令牌标记按照每个网络组进行环行，因此能够按照每个网络组调整节点的数据更新周期。
附图说明
通过参照附图的以下的实施例的说明来明确本发明的上述以及其他的目的和特征。其中，
图1是表示本发明的控制装置在将与网络连接的所有节点分离为网络组的情况下的在这些节点之间共享数据的图。
图2是表示网络组G1的网络信息的图。
图3是表示数据帧和令牌标记帧的图。
图4是表示来自网络组G1的令牌标记保持节点N1的数据发送的图。
图5是表示来自网络组G1的令牌标记保持节点N1的令牌标记发送的图。
图6是表示来自网络组G1的令牌标记保持节点N2的数据发送的图。
图7是表示来自网络组G1的令牌标记保持节点N2的令牌标记发送的图。
图8是表示本发明的控制装置的一个实施方式的内部结构的图。
图9是表示图8的控制装置的发送功能部的内部结构的图。
图10是表示图8的控制装置的接收功能部的内部结构的图。
图11是表示图8的控制装置的发送功能部的处理流程的流程图。
图12是表示图8的控制装置的接收功能部的处理流程的流程图。
图13是表示共用存储器方式的网络中的数据共享的图。
图14是表示物理地将网络分离时的数据共享的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的控制装置在将与网络连接的所有节点分离为网络组的情况下，在这些节点之间共享数据的图。
本发明的控制装置(节点)将与网络连接的所有节点分离为预先确定的多个网络组的各个组。通过网络识别编号来识别这些网络组。在令牌标记帧(参照图3)上附加用于识别网络组的网络识别编号，通过该网络识别编号构成每个网络组的令牌标记只在各网络组内进行环行的结构。由此，本发明的控制装置使令牌标记仅仅在与网络连接的所有节点中确定的各网络组内的节点进行环行，并能够在与网络连接的所有节点之间共享数据。
如图1所示，预先如以下那样来确定与网络连接的节点N1、节点N2、节点N3、节点N4所属的网络组。节点N1和节点N2属于网络识别编号1的网络组G1，节点N2和节点N3属于网络识别编号2的网络组G2，节点N3和节点N4属于网络识别编号3的网络组G3。
图2是表示网络组G1的网络信息的图。在节点N1的网络信息存储部14(参照图8)中存储节点N1所属的网络组G1的网络信息。作为网络组G1的网络信息，在网络识别编号中存储1，在连接节点一览中存储节点N1和节点N2。
图3是表示数据帧和令牌标记帧的图。
在节点N1和节点N2的网络组G1中节点N1保持有令牌标记。节点N1由于自节点保持了网络组G1的令牌标记，因此从共用存储器区域的自节点区域取得自节点数据，生成自节点数据帧，将该生成的自节点数据帧通过广播的方式发送给与网络连接的其他所有节点(节点N2、节点N3以及节点N4)。
图4是表示来自网络组G1的令牌标记保持节点N1的数据发送的图。
如图4所示，由于在分别从节点N1发送来的帧上没有附加网络识别编号，因此节点N2、节点N3以及节点N4接收该帧，另外，由于该接收到的帧的类别是数据帧，因此从该数据帧取得节点N1数据，将该取得的节点N1数据存储在共用存储器区域的节点N1区域中。
图5是表示来自网络组G1的令牌标记保持节点N1的令牌标记发送的图。
节点N1和节点N2属于网络识别编号1(组G1)。在网络识别编号1的连接节点(一览)中存储有节点N1和节点N2。节点N2和节点N3属于网络识别编号2(组G2)。在网络识别编号2的连接节点(一览)中存储有节点N2和节点N3。节点N3和节点N4属于网络识别编号3(组G3)。在网络识别编号3的连接节点(一览)中存储有节点N3和节点N4。
节点N1在发送自节点数据后，从网络组G1的连接节点一览决定下一个令牌标记保持节点即节点N2，生成发送给节点N2的令牌标记帧(参照图3)。节点N1将网络组G1的网络识别编号1附加到该生成的令牌标记帧上，通过广播的方式将该令牌标记帧发送给与网络连接的其他所有节点(节点N2、节点N3以及节点N4)。
由于从节点N1发送来的帧上附加有网络识别编号并且该网络识别编号与自节点(节点N2)所属的网络组的网络识别编号一致，因此节点N2接收该帧。由于该接收帧的类别是令牌标记，并且该令牌标记是发送给自节点的，因此节点N2将网络组G1的令牌标记存储在令牌标记保持部12中(参照图8)。
由于分别从节点N1发送来的帧上附加有网络识别编号，并且该网络识别编号和自节点所属的网络组的网络识别编号不同，因此节点N3、节点N4废弃从该节点N1发送来的帧。
图6是表示来自网络组G1的令牌标记保持节点N2的数据发送的图。
节点N2由于自节点保持了网络组G1的令牌标记，因此从共用存储器区域的自节点区域取得自节点数据，生成自节点数据帧，通过广播的方式将该生成的自节点数据帧发送给与网络连接的其他所有节点(节点N1、节点N3以及节点N4)。由于分别从节点N2发送来的帧上没有被附加网络识别编号，因此节点N1、节点N3以及节点N4接收该帧，另外，由于该接收到的帧的类别是数据帧，因此从该数据帧取得节点N2数据，将该取得的节点N2数据存储在共用存储器区域的节点N2区域中。
图7是表示来自网络组G1的令牌标记保持节点N2的令牌标记发送的图。
节点N2在发送自节点数据后，从网络组G1的连接节点一览中决定下一个令牌标记保持节点即节点N1，生成发送给节点N1的令牌标记帧(参照图3)。节点N2将网络组G1的网络识别编号1附加到该生成的令牌标记帧上，通过广播的方式将该令牌标记帧发送给与网络连接的其他所有节点(节点N1、节点N3以及节点N4)。
由于从节点N2发送来的帧上附加有网络识别编号并且该网络识别编号和自节点(节点N1)所属的网络组的网络识别编号一致，因此节点N1接收该帧。由于该接收到的帧的类别是令牌标记，并且该令牌标记是发送给自节点的，因此节点N1将网络组G1的令牌标记存储在令牌标记保持部12中(参照图8)。
由于分别从节点N2发送来的帧上附加有网络识别编号，并且该网络识别编号和自节点所属的网络组的网络识别编号不同，因此节点N3、节点N4废弃从该节点N2发送来的帧。
由此，在节点N1和节点N2的网络组G1中，使令牌标记在节点N1和节点N2之间环行，在节点N2、节点N3以及节点N4能够共享节点N1的数据，另外，在节点N1、节点N3以及节点N4能够共享节点N2的数据。
对上述的节点N1和节点N2的网络组G1的说明也适用于节点N2和节点N3的网络组G2、节点N3和节点N4的网络组G3。因此，如图1所示，使令牌标记只在节点N1和节点N2、节点N2和节点N3、节点N3和节点N4的各网络组内的节点上环行，能够在节点N1、节点N2、节点N3以及节点N4的所有节点共享各节点数据。
图8是表示本发明的控制装置的一个实施方式的内部结构的图。
控制装置10经由网络与其他多个控制装置连接。这里，控制装置10是控制机床的数值控制装置、控制机器人的机器人控制装置以及可编程逻辑控制器。控制装置10具备使令牌标记在与网络连接的多个控制装置即多个节点之间巡回并共享各节点的数据的单元。
控制装置10具备：数据存储部13，其用于在与网络连接的多个节点间共享数据；网络信息存储部14，其存储由网络识别编号和自节点所属的网络组的连接节点一览构成的至少1个网络信息，其中，上述网络识别编号用于识别由与网络连接的节点中的预先确定的自节点和至少一台其它节点构成的至少一个网络组；令牌标记保持部12，其保持自节点所属的网络组的令牌标记；发送功能部11，其向与网络连接的其它所有节点发送；以及接收功能部15，其从与网络连接的其它节点进行接收。
图9是表示图8的控制装置10的发送功能部11的内部结构的图。
发送功能部11具备：发送类别判定部20，其判定发送帧的类别(令牌标记或数据)；自节点发送数据生成部22，其在发送帧的类别为数据时，从数据存储部13的自节点数据区域取得自节点数据，生成自节点数据帧；带网络识别编号的令牌标记生成部21，其在发送帧的类别为令牌标记时，从保持有令牌标记的网络组的连接节点一览中决定下一个令牌标记保持节点，生成发给下一个令牌标记保持节点的令牌标记帧，在该生成的令牌标记帧上附加保持令牌标记的网络组的网络识别编号；以及帧发送部23，其以广播的方式将发送帧发送给与网络连接的其它所有的节点。
图10是表示图8的控制装置10的接收功能部15的内部结构的图。
接收功能部15具备：帧接收部30，其从与网络连接的其它节点接收帧；网络识别编号判定部31，其确认是否在接收到的帧上附加了自节点所属的网络组的网络识别编号，如果附加了与自节点所属的网络组的网络识别编号不同的网络识别编号，则废弃该接收到的帧；接收类别判定部32，其判定接收到的帧的类别(令牌标记或数据)；其它节点接收数据存储部34，其在接收到的帧的类别为数据时，从数据帧取得发送源节点数据，将发送源节点数据存储到数据存储部13的其它节点区域的发送源节点区域中；以及令牌标记判定部33，其在接收到的帧的类别为令牌标记时，确认是否是发给自节点的令牌标记，如果是发给自节点的令牌标记，则将由附加在该令牌标记上的网络识别编号进行识别的网络组的令牌标记存储在令牌标记保持部12中。
图11是表示图8的控制装置10的发送功能部11的处理流程的流程图。以下，对各个步骤进行说明。
[步骤sa01]判断自节点所属的网络组的令牌标记是否存储在令牌标记存储部12中，在存储了的情况下(是)，转到步骤sa02，在没有存储的情况下(否)，结束处理。
[步骤sa02]从令牌标记存储部12取得令牌标记。
[步骤sa03]判断发送帧的类别是否是令牌标记(自节点数据发送完毕)，如果是令牌标记(是)，转到步骤sa04，如果不是令牌标记(否)，转到步骤sa07。
[步骤sa04]从保持令牌标记的网络组的连接节点一览决定下一个令牌标记保持节点。
[步骤sa05]生成发送给下一个令牌标记保持节点的令牌标记帧。
[步骤sa06]在令牌标记帧上附加保持有令牌标记的网络组的网络识别编号，转到步骤sa10。
[步骤sa07]从数据存储部13的自节点区域取得自节点数据。
[步骤sa08]生成自节点数据帧，转到步骤sa09。
[步骤sa09]发送自节点数据帧，结束该处理。
[步骤sa10]发送令牌标记帧，删除存储在令牌标记保持部12中的令牌标记，结束该处理。
图12是表示图8的控制装置10的接收功能部15的处理流程的流程图。以下对各步骤进行说明。
[步骤sb01]接收帧。
[步骤sb02]判断是否在接收帧上附加了网络识别编号，如果附加了(是)，转到步骤sb03，如果没有附加(否)，转到步骤sb05。
[步骤sb03]判断附加在接收帧上的网络识别编号是否与自节点所属的网络组的网络识别编号一致，如果一致(是)，转到步骤sb05，如果不一致(否)，转到步骤sb04。
[步骤sb04]废弃接收帧，结束处理。
[步骤sb05]判断接收帧的类别是否是令牌标记，如果是令牌标记(是)，转到步骤sb08，如果不是令牌标记(否)，转到步骤sb06。
[步骤sb06]从数据帧取得发送源节点数据。
[步骤sb07]在数据存储部13的其他节点区域的发送源节点区域存储发送源节点数据，结束处理。
[步骤sb08]判断接收帧是否是发送给自节点的令牌标记，如果是发送给自节点的令牌标记(是)，转到步骤sb09，如果不是发送给自节点的令牌标记(否)，结束处理。
[步骤sb09]将附加在令牌标记上的网络识别编号的网络组的令牌标记存储在令牌标记保持部12中，结束处理。
如上所述，在本发明中，与网络连接的所有节点被分离为确定的各网络组，不过只是逻辑地分离，因此所有的节点能够通信。与整体的网络相比，各网络组内使令牌标记环行的节点数减少，因此令牌标记环行时间缩短，通信循环时间缩短。能够与网络组无关地在网络整体共享数据，所以在全节点共享数据的同时，也能够缩短网络整体的通信循环时间。
另外，本发明中，令牌标记按照每个网络组进行环行，因此能够按照每个网络组调整节点的数据更新周期。例如能够生成数据更新周期短的网络组和数据更新周期长的网络组，将各节点分类为与数据更新周期一致的网络组。这样，消除了以过于短的数据更新周期进行通信，能够减轻网络的负荷。

Claims (1)

1.一种控制装置，其被构成为使令牌标记在与网络连接的多个控制装置即多个节点间巡回而共享各个节点的数据，该控制装置的特征在于，
具备：
数据存储部，其用于在与上述网络连接的多个节点间共享数据；
网络信息存储部，其存储由网络识别编号和自节点所属的上述网络组的连接节点一览构成的至少1个网络信息，其中，上述网络识别编号识别由与上述网络连接的节点中的预先确定的自节点和至少一台其它节点构成的至少一个网络组；
令牌标记保持部，其保持自节点所属的上述网络组的令牌标记；
发送功能部，其向与上述网络连接的其它所有节点发送；以及
接收功能部，其从与上述网络连接的其它节点进行接收，其中，
上述发送功能部具备：
发送类别判定部，其判定发送帧的类别；
自节点发送数据生成部，其在发送帧的类别被判定为数据时，从上述数据存储部的自节点数据区域取得自节点数据，生成自节点数据帧；
带网络识别编号的令牌标记生成部，其在发送帧的类别被判定为令牌标记时，从保持有令牌标记的上述网络组的连接节点一览中决定下一个令牌标记保持节点，生成发给下一个令牌标记保持节点的令牌标记帧，在该生成的令牌标记帧上附加上述网络组的网络识别编号；以及
帧发送部，其以广播的方式将发送帧发送给与上述网络连接的其它所有节点，其中，
上述接收功能部具备：
帧接收部，其从与上述网络连接的其它节点接收帧；
网络识别编号判定部，其确认是否在该接收到的帧上附加了自节点所属的网络组的网络识别编号，如果附加了与自节点所属的上述网络组的网络识别编号不同的网络识别编号，则废弃接收帧；
接收类别判定部，其判定接收到的帧的类别；
其它节点接收数据存储部，其在接收到的帧的类别被判定为数据时，从数据帧取得发送源节点数据，将该取得的发送源节点数据存储到上述数据存储部的其它节点区域的发送源节点区域中；以及
令牌标记判定部，其在接收到的帧的类别被判定为令牌标记时，确认该令牌标记是否是发给自节点的令牌标记，如果是发给自节点的令牌标记，则将由附加在该令牌标记上的网络识别编号进行识别的上述网络组的令牌标记存储在令牌标记保持部中。
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