CN110119103A

CN110119103A - 通信控制控制器

Info

Publication number: CN110119103A
Application number: CN201910079635.8A
Authority: CN
Inventors: 大泽义孝
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2018-02-05
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-08-13
Anticipated expiration: 2039-01-28
Also published as: JP7032158B2; KR102247961B1; KR20190095161A; JP2019135580A; CN110119103B

Abstract

本发明提供一种抑制存储器等的使用，并且减小处理能力，成本低的通用的通信控制控制器。在通信控制控制器上，设置上位收发部、下位收发部及通信共同部。上位收发部针对每个通信协议，包含收发朝向通信共同部的通信协议固有的消息的个别通信功能部(消息收发部)。下位收发部针对每个通信协议，包含收发从通信共同部向下位器件的通信协议固有的消息以及从下位器件向通信共同部的通信协议固有的消息的个别通信功能部(消息收发驱动器部)。通信共同部是设为不依赖于通信协议的共同的结构，对上位收发部与下位收发部之间的消息的收发起媒介作用。

Description

通信控制控制器

技术领域

本发明涉及一种进行上位装置与下位装置之间的通信的控制的通信控制控制器。

背景技术

通常，在账单系统(bill system)或工艺控制系统等自动控制系统中，需要通过一台上位的统合控制器来控制多个下位器件(传感器或致动器等)。此时，在统合控制器(上位装置)与下位器件(下位装置)之间，设置进行统合控制器与下位器件之间的通信的控制的通信控制控制器。

在这里，只要各下位器件全部使用相同的通信协议即可，但是例如在如A公司产品与B公司产品混合存在的通信系统中，就存在各个器件所使用的通信协议不同的情况。

例如，在账单系统中，在同一系统内，除了“BACnet”及“LonWorks”、“Modbus”等开放协议(open protocol)以外，还混合存在着以各公司本地的专用通信协议进行通信的控制设备群。

如上所述，当在同一系统内混合存在多个通信协议时，由于数据体系因通信协议而不同，所以无法从相同的控制应用程序使用通过多个通信协议而收发的数据，此方面成为大问题。

因此，在现有的通信系统中，通过将系统大致分成“个别控制”的阶层及进行“统合监视与控制”的阶层，来解决所述问题，所述“个别控制”的阶层包括使用单个通信协议的控制设备群，所述进行“统合监视与控制”的阶层是将多个通信协议加以统合，而吸收协议间的数据体系的差异。

例如，如图11所示，在如混合存在A公司产品与B公司产品的通信系统的情况下，设为在统合控制器1与使用通信协议A的下位器件2(2A1～2A3)之间设置与通信协议A相应的通信控制控制器3A，在统合控制器1与使用通信协议B的下位器件2(2B1～2B3)之间设置与通信协议B相应的通信控制控制器3B(例如，参照专利文献1)。

在此种通信系统中的数据通信中，无论何种协议，均大致存在以下的三个要素。

(1)数据的读取

按照所述通信协议中规定的消息及数据体系进行周期性的数据扫描，并转换成在控制器内使用的数据的形式而获取。

(2)数据的写入

通过周期或特定的事件(event)(用户操作或时间表(time schedule)等应用程序)，将控制器内部的最新数据，转换成所述通信协议中规定的消息体系而进行写入输出。

(3)通信事务(communication transaction)的执行管理

对(1)、(2)的通信的执行(请求(request)的发送～响应的接收)进行管理。具体而言，进行请求与响应的链接、或接收超时(receive timeout)的监视、重试发送(retrysend)的执行等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平5-67008号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在此种通信系统中，需要只有通信协议不同的同种通信控制控制器，从而成为开发投资大的主要增大因素。而且，在制造成本方面，也成为导致多品种少量生产的成本上升的原因。

并且，由于不适应多重通信，所以如果想要连接不同的通信设备，就需要用于转换通信的网关(gateway)，从而导致系统的成本上升。

例如，如图12所示，当出现在通信协议A的通信控制控制器3A上连接使用通信协议B的下位器件2(2B4)的需要时，需要通信转换器2(2A4)作为用于对通信协议B与通信协议A进行转换的网关，从而产生系统的成本上升。

为了解决此种问题，可考虑制作能够适应多个通信协议的通用的通信控制控制器。图13表示通信控制控制器3A的主要部位的结构，图14表示通信控制控制器3B的主要部位的结构。在通信控制控制器3A、通信控制控制器3B中，只有相对应的通信协议不同，基本结构均相同。关于所述通信控制控制器3A、通信控制控制器3B的结构，将在后文描述。

图15中，表示由图13、图14所示的通信控制控制器3A、通信控制控制器3B的基本结构想到的能够适应多个通信协议的通用的通信控制控制器3'的结构。在所述通用的通信控制控制器3'中，将通信控制控制器3A、通信控制控制器3B中的控制应用程序301A、控制应用程序301B设为共同的控制应用程序301，将通信控制控制器3A、通信控制控制器3B中的数据库302A、数据库302B设为共同的数据库302，其它结构设为协议固有的通信功能部(个别通信功能部)。

但是，如果设为此种结构，那么软件中的通信功能的比率就会增大，从而需要大的存储器及大的处理能力(中央处理器(central processing unit，CPU)能力)。即，必须针对每个通信协议制定所述(1)数据的读取、(2)数据的写入、(3)通信事务的执行管理的各功能，因此除了需要大的开发成本以外，软件中的通信功能的比率增大，需要大的存储器及CPU能力，从而成本升高。

本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于提供一种通用的通信控制控制器，当安装多个通信协议时，通过使能够共同化的构件更进一步共同化，来抑制存储器等的使用，并且减小处理能力，成本低。

解决问题的技术手段

为了达成此种目的，本发明是一种通信控制控制器，进行上位装置与下位装置之间的通信的控制，所述通信控制控制器包括：上位收发部，以与上位装置之间进行通信的方式而构成；下位收发部，以与下位装置之间进行通信的方式而构成；以及通信共同部，以对上位收发部与下位收发部之间的消息的收发起媒介作用的方式而构成；并且上位收发部针对每个通信协议，包含以收发朝向通信共同部的通信协议固有的消息及来自通信共同部的通信协议固有的消息的方式而构成的消息收发部，下位收发部针对每个通信协议，包含以收发从通信共同部向下位装置的通信协议固有的消息及从下位装置向通信共同部的通信协议固有的消息的方式而构成的消息收发驱动器部，通信共同部是设为不依赖于通信协议的共同的结构，包括至少存储如下的管理数据作为共同通信管理数据的共同通信管理数据存储部，所述管理数据是与来自上位收发部的通信协议固有的消息相关联地发送而来，设为不依赖于通信协议的共同的数据结构。

在本发明中，通信控制控制器包含通信共同部作为不依赖于通信协议的共同的结构，在所述通信共同部的共同通信管理数据存储部中，存储着设为不依赖于通信协议的共同的数据结构的管理数据作为共同通信管理数据。在本发明中，通过设置此种通信共同部，能够提供如下的机制，即，用于将实现在多个通信协议中共同的三个要素((1)数据读取、(2)数据的写入、(3)通信事务)的功能，设为不依赖于特定的通信协议的通信协议共同的功能而不是通信协议个别的功能，只将依赖于通信协议的差分的功能设为通信协议固有的功能，从而能够以少量的存储器及小的处理能力，安装多个通信协议。

在本发明中，也可以设为在通信共同部中设置：发送中数据存储部，存储与朝向下位装置发送中的通信协议固有的消息相对应的共同通信管理数据；以及超时监视部，以监视针对朝向下位装置发送中的通信协议固有的消息的响应是否在规定的时间内已返送回来的方式而构成。

并且，在本发明中，也可以设为：设置优先度判断部，使共同通信管理数据存储部按照附加于共同通信管理数据上的通信处理的优先度存储共同通信管理数据。账单系统等由于实时性低也无妨，所以即使变得冗长，而进行优先度处理，也不易产生问题。

再者，在所述说明中，例如，通过带有括号的参照符号来表示与发明的结构构件相对应的附图上的结构构件。

发明的效果

如以上所述，根据本发明，设为在上位收发部与下位收发部之间设置通信共同部作为不依赖于通信协议的共同的结构，在所述通信共同部中，设置至少存储已设为不依赖于通信协议的共同的数据结构的管理数据作为共同通信管理数据的共同通信管理数据存储部，所以能够以少量的存储器及小的处理能力安装多个通信协议，能够实现通用的通信控制控制器的低成本化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的通信控制控制器的主要部位的图。

图2A及图2B是例示所述通信控制控制器中所使用的共同通信管理数据的数据结构的图。

图3是例示所述通信控制控制器中所使用的发送缓存器(buffer)的结构的图。

图4是表示在所述通信控制控制器中能够进行超时检测及重试发送时的通信共同部中的共同通信管理数据的流程的图。

图5是表示在所述通信控制控制器中无法进行超时检测及重试发送时的通信共同部中的共同通信管理数据的流程的图。

图6是表示所述通信控制控制器中的共同通信管理数据、请求消息及响应消息的流程的图。

图7是表示所述通信控制控制器中的上位收发部内的更详细的结构的图。

图8是表示使所述通信控制控制器中的上位收发部内的结构共同化的示例的图。

图9是表示均匀地定义各个共同通信定义数据的示例的图。

图10的(a)及图10的(b)是例示共同通信定义数据及固有通信定义数据的数据结构的图。

图11是例示在统合控制器与下位器件之间针对每个通信协议设置有固有的通信控制控制器的通信系统的图。

图12是表示在图11中出现在通信协议A的通信控制控制器上连接使用通信协议B的下位器件的需要时的结构例的图。

图13是表示通信协议A的通信控制控制器的主要部位的结构的图。

图14是表示通信协议B的通信控制控制器的主要部位的结构的图。

图15是表示由图13、图14所示的通信控制控制器的基本结构想到的通用的通信控制控制器的结构的图。

图16是例示图13、图14所示的通信控制控制器中所使用的发送缓存器的结构的图。

符号的说明

1：统合控制器(上位装置)

2：下位器件(下位装置)

3：通信控制控制器

31(31A、31B)：个别通信功能部(消息收发部)

32(32A、32B)：个别通信功能部(消息收发驱动器部)

33：通信共同部

34：上位收发部

35：下位收发部

301：控制应用程序

302：数据库

36(36A、36B)：个别通信功能部

37：通信共同功能部

303(303A、303B)：协议固有的请求消息发送部

305(305A、305B)：协议固有的发送驱动器部

307(307A、307B)：协议固有的接收驱动器部

309(309A、309B)：协议固有的响应消息接收部

313：共同请求发送缓存器管理部

313₁：发送缓存器

313₂：优先度判断部

314：共同发送中缓存器管理部

314₁：发送中缓存器

315：共同响应接收缓存器管理部

315₁：接收缓存器

316：共同超时监视部

317：响应关联部

具体实施方式

发明的经过

在进入本发明的实施方式的说明之前，首先，对图13、图14所示的现有的通信控制控制器3A、通信控制控制器3B的基本结构，以通信控制控制器3A为例进行说明。在通信控制控制器3A、通信控制控制器3B中，均只有相对应的通信协议不同，其基本结构均相同。

通信控制控制器3A包括控制应用程序301A、数据库302A、协议固有的请求消息发送部303A、协议固有的请求发送缓存器管理部304A、协议固有的发送驱动器部305A、协议固有的超时监视部306A、协议固有的接收驱动器部307A、协议固有的响应接收缓存器管理部308A及协议固有的响应消息接收部309A。再者，在所述结构中，协议固有的发送驱动器部305A、协议固有的超时监视部306A及协议固有的接收驱动器部307A构成通信驱动器310A。

在所述通信控制控制器3A中，协议固有的请求消息发送部303A是根据某些规则(以周期性的发送或来自用户的手动操作为契机等)确定执行从下位器件读取数据或向下位器件写入数据的通信处理的契机，按照每个所述通信协议的规定生成请求消息(数据的读取或写入消息)，并发送至协议固有的请求发送缓存器管理部304A。当所发送的请求消息为数据的写入消息时，将数据库302A内的数据体系中所管理的写入数据，转换成所述通信协议中规定的数据体系而生成写入消息。

协议固有的请求发送缓存器管理部304A通常是为了吸收请求发送要求的产生时序与由协议固有的发送驱动器部305A所执行的实际的发送处理的速度差而设置。协议固有的请求发送缓存器管理部304A将从协议固有的请求消息发送部303A送来的请求消息(协议固有的请求消息)缓存于发送缓存器304A₁，当协议固有的发送驱动器部305A变为能够发送的状态时，将发送缓存器304A₁中所缓存的请求消息发送至协议固有的发送驱动器部305A。

通常，作为发送缓存器304A₁的结构，是使用图16所示的先进先出(first infirst out，FIFO)结构的队列。在所述FIFO结构的队列中，如果进行请求消息的排队，就取出排在队列最前面的请求消息。

协议固有的发送驱动器部305A按照所述通信协议中的规定，将从协议固有的请求发送缓存器管理部304A传送的请求消息传输至朝向下位器件的通信干线上。

协议固有的超时监视部306A进行超时监视直到接收针对所发送的请求消息的响应消息为止，当检测到超时时，进行重试发送，直至达到规定的重试次数为止。

协议固有的接收驱动器部307A按照所述通信协议中的规定接收来自下位器件的响应消息(协议固有的响应消息)之后，检查是否是针对请求的响应，当确认为正常的响应时，将接收到的响应消息发送至协议固有的响应接收缓存器管理部308A。

协议固有的响应接收缓存器管理部308A将接收到的响应消息缓存至接收缓存器308A₁。在协议固有的响应接收缓存器管理部308A中，也使用与协议固有的请求发送缓存器管理部304A中的发送缓存器304A₁相同的结构的接收缓存器308A₁。协议固有的响应接收缓存器管理部308A中所缓存的响应消息被发送至协议固有的响应消息接收部309A。

协议固有的响应消息接收部309A按照所述通信协议所规定的顺序，对接收到的响应消息进行处理。当接收响应消息是针对数据读取的应答时，将所述通信协议固有的数据体系中所应答的读取数据，转换成数据库302A内所管理的数据体系而进行数据的更新。

通信控制控制器3B(图14)也设为与通信控制控制器3A同样的结构，包括控制应用程序301B、数据库302B、协议固有的请求消息发送部303B、协议固有的请求发送缓存器管理部304B、协议固有的发送驱动器部305B、协议固有的超时监视部306B、协议固有的接收驱动器部307B、协议固有的响应接收缓存器管理部308B及协议固有的响应消息接收部309B。再者，在所述结构中，协议固有的发送驱动器部305B、协议固有的超时监视部306B及协议固有的接收驱动器部307B构成通信驱动器310B。

在由所述通信控制控制器3A、通信控制控制器3B的基本结构想到的通用的通信控制控制器3'(图15)中，将通信控制控制器3A、通信控制控制器3B中的控制应用程序301A、控制应用程序301B设为共同的控制应用程序301，将通信控制控制器3A、通信控制控制器3B中的数据库302A、数据库302B设为共同的数据库302，其它结构设为协议固有的通信功能部(个别通信功能部)。

即，将协议固有的请求消息发送部303A、协议固有的请求发送缓存器管理部304A、协议固有的发送驱动器部305A、协议固有的超时监视部306A、协议固有的接收驱动器部307A、协议固有的响应接收缓存器管理部308A、协议固有的响应消息接收部309A设为通信协议A的个别通信功能部30(30A)，将协议固有的请求消息发送部303B、协议固有的请求发送缓存器管理部304B、协议固有的发送驱动器部305B、协议固有的超时监视部306B、协议固有的接收驱动器部307B、协议固有的响应接收缓存器管理部308B及协议固有的响应消息接收部309B设为通信协议B的个别通信功能部30(30B)。

本申请的发明人在所述通信控制控制器3'中，着眼于协议固有的请求发送缓存器管理部304A、协议固有的请求发送缓存器管理部304B，协议固有的超时监视部306A、协议固有的超时监视部306B及协议固有的响应接收缓存器管理部308A、协议固有的响应接收缓存器管理部308B，作为能够进一步共同化的结构。图15中，以粗线包围而表示能够共同化的结构。以下，将所述通信控制控制器3'的结构设为现有的结构而进行说明。

本发明着眼于能够进行所述共同化的结构，想要提供一种通用的通信控制控制器，通过使能够共同化的构件进一步共同化，来抑制存储器等的使用，并且减小处理能力，成本低。

实施方式1：基本结构

图1表示本发明的实施方式的通信控制控制器3的主要部位。所述通信控制控制器3是通过包含处理器(processor)及存储装置的硬件、以及与这些硬件合作而实现各种功能的程序来实现，包括通信协议A固有的通信功能部(个别通信功能部)31A、通信协议A固有的通信功能部(个别通信功能部)32A，通信协议B固有的通信功能部(个别通信功能部)31B、通信协议B固有的通信功能部(个别通信功能部)32B，以及不依赖于通信协议A、通信协议B的共同的通信功能部(通信共同部)33。

个别通信功能部31A包括作为通信协议A固有的构件而设置的协议固有的请求消息发送部303A及协议固有的响应消息接收部309A，个别通信功能部31B包括作为通信协议B固有的构件而设置的协议固有的请求消息发送部303B及协议固有的响应消息接收部309B。所述个别通信功能部31A、个别通信功能部31B相当于本发明中所谓的消息收发部。并且，由所述个别通信功能部31A、个别通信功能部31B构成上位收发部34。所述上位收发部34相当于本发明中所谓的上位收发部。上位收发部34具备与统合控制器1之间进行通信的功能，作为其基本功能。

个别通信功能部32A包括作为通信协议A固有的构件而设置的协议固有的发送驱动器部305A及协议固有的接收驱动器部307A，个别通信功能部32B包括作为通信协议B固有的构件而设置的协议固有的发送驱动器部305B及协议固有的接收驱动器部307B。所述个别通信功能部32A、个别通信功能部32B相当于本发明中所谓的消息收发驱动器部。并且，由所述个别通信功能部32A、个别通信功能部32B构成下位收发部35。所述下位收发部35相当于本发明中所谓的下位收发部。下位收发部35具备与下位器件2之间进行通信的功能。

通信共同部33是作为不依赖于通信协议A、通信协议B的共同构件而设置，包括共同请求发送缓存器管理部313、共同发送中缓存器管理部314、共同响应接收缓存器管理部315、共同超时监视部316及响应关联部317。所述通信共同部33相当于本发明中所谓的通信共同部。通信共同部33具备对上位收发部34与下位收发部35之间的消息的收发起媒介作用的功能。

在所述通信控制控制器3中，协议固有的请求消息发送部303(303A、303B)是在通信处理的执行时序，按照所述通信协议所规定的顺序生成请求消息，并发送至共同请求发送缓存器管理部313。关于所述手段，基本上与现有的结构相同，但不同点在于请求消息的发送目的地是不依赖于特定的通信协议的共同的缓存器(发送缓存器313₁)。

因此，在图15所示的现有的结构中，交接于发送缓存器304A₁、发送缓存器304B₁的数据结构是所述通信协议中的请求消息自身或者依赖于所述通信协议的逻辑结构中定义的数据的集合，但在本实施方式中，交接于发送缓存器313₁的数据结构是设为至少包含以下的信息的设为不依赖于特定的通信协议的共同的数据结构的管理数据(以后称为共同通信管理数据)。

共同通信管理数据中所含的信息

·通信协议识别信息(通信协议标识符(identifier，ID))

能够识别进行所述通信处理的通信协议的编号或某些识别符信息。

·事务识别信息(事务ID)

在同一通信协议ID中能够唯一地识别所述通信处理的编号或某些识别符信息。

·请求消息或其地址信息

·响应消息或其地址信息

如图2A及图2B所例示，可以为与共同通信管理数据相关联，而直接包含于数据结构内(图2A：数据结构例(1))，也可以设为另行管理缓存器，在共同通信管理数据内只包含所述地址信息(图2B：数据结构例(2))。

在数据结构例(1)的情况，由于针对每个通信协议，消息最大的大小不同，所以必须与其中最大的相匹配，虽然存储器效率变差，但是具有用于管理的软件结构简单的优点。在数据结构例(2)的情况，虽然能够提高存储器效率，但是需要更复杂的软件结构。在本实施方式中，是设为采用数据结构例(2)。

·请求消息的大小

·响应消息的大小

由于设为不依赖于特定的通信协议，所以请求消息及响应消息必须仅作为二进制数据串(binary data string)来处理，因此，分别需要请求消息及响应消息的大小信息。

·通信结果(响应接收成功或错误结束)

共同请求发送缓存器管理部313将从协议固有的请求消息发送部303(303A、303B)送来的共同通信管理数据缓存于以共同的通信协议而设置的发送缓存器313₁中。发送缓存器313₁的设置目的及基本的结构与已知的结构相同，通过将缓存的数据的结构设为不依赖于特定的通信的结构(共同通信管理数据)，而可以用作各通信共同的发送缓存器。

并且，通过使发送缓存器313₁的结构，不是单纯的单一FIFO结构，而是例如，如图3所示，并列设置针对每个优先度而定义的FIFO，从而可以进行通信优先度管理。共同请求发送缓存器管理部313包括优先度判断部313₂，将从协议固有的请求消息发送部303(303A、303B)送来的共同通信管理数据按照附加于所述数据上的通信处理的优先度，送入至并列配置的FIFO。

所述结构自身并非特别新颖的结构，在现有的结构中也存在被屡次使用的情况，但是通过将所述结构设为通信协议共同的发送缓存器313₁的结构，可以进行之前无法实现的将不同的通信协议间加以统合的通信优先度控制。

即，在工业用控制系统中的通信协议中，为了保证实时性，多数情况下需要如下的通信优先度管理，即，提高为了控制所必需的数据通信的优先度，降低以来自外部的监视或工程(engineering)等为目的通信的优先度。

之前，所述优先度管理只能够在同一通信协议中应用，无法进行不同的通信协议间的优先度管理。在现有的通信系统(图11)中，由于通信控制控制器3A、通信控制控制器3B通常实时控制的要求高，所以所述现象也成为通信控制控制器3A、通信控制控制器3B无法支持多个通信协议的重要因素。在本实施方式中，通过使发送缓存器313₁的结构，不是单纯的单一FIFO结构，而是并列配置针对每个优先度而定义的FIFO，可以实现不同的通信协议间的统合性的通信优先度管理。

共同请求发送缓存器管理部313从发送缓存器313₁中所缓存的共同通信管理数据中，取出作为二进制数据串而关联的请求消息及其大小信息，发送至通信驱动器310(310A、310B)中的协议固有的发送驱动器部305(305A、305B)。这时，发送至哪个通信协议的发送驱动器部305，是根据共同通信管理数据内的“通信协议识别信息”来判断。并且，共同请求发送缓存器管理部313是将共同通信管理数据内的“事务信息”与请求消息一同提交至协议固有的发送驱动器部305。

协议固有的发送驱动器部305(305A、305B)与现有结构同样地，按照所述协议中所规定的顺序，将经传送的请求消息送出至朝向下位器件的通信干线上。

共同请求发送缓存器管理部313将请求消息提交至协议固有的发送驱动器部305(305A、305B)之后，将从发送缓存器313₁取出的共同通信管理数据(与发送中的请求消息相关联的共同通信管理数据)，发送至共同发送中缓存器管理部314。共同发送中缓存器管理部314为了进行通信协议共同的超时监视，将经传送的共同通信管理数据缓存于通信协议共同的发送中缓存器314₁。

共同超时监视部316对转移至发送中缓存器314₁的所有共同通信管理数据进行定时监视。当进行了响应消息的接收动作时，将与所述通信相对应的共同通信管理数据从发送中缓存器314₁转移至接收缓存器315₁(后述)。因此，可以通过针对各个共同通信管理数据，测量在发送中缓存器314₁内的滞留时间，来进行通信超时监视。

共同超时监视部316在检测出超时的情况，且尚未进行达到规定次数为止的重试的情况下，将检测出超时的共同通信管理数据发送至共同请求发送缓存器管理部313，使发送缓存器313₁再次进行缓存(参照图4)。由此，进行重试发送。

共同超时监视部316在进行规定次数的重试之后检测出超时的情况下，将检测出超时的共同通信管理数据发送至共同响应接收缓存器管理部315，并使接收缓存器315₁进行缓存。这时，将共同通信管理数据的“通信结果信息”设为“错误结束”(参照图5)。

共同超时监视部316中的超时时间及重试次数可以设为固定值，也可以定义为共同通信管理数据的扩展信息，由协议固有的请求消息发送部303(303A、303B)指定与通信协议的特征相应的值。

协议固有的接收驱动器部307(307A、307B)按照所述通信协议中所规定的顺序从下位器件接收响应消息。进行接收之后，检查是否是针对请求的响应，当确认为正常的响应时，将接收到的响应消息发送至响应关联部317。这时，协议固有的接收驱动器部307(307A、307B)将与接收到的响应消息相对应的共同通信管理数据的“通信协议识别信息”及“事务识别信息”，与响应消息的二进制数据串一同指定为响应关联部317(参照图6)。

响应关联部317从发送中缓存器314₁内检索由经指定的“通信协议识别信息”及“事务识别信息”确定的共同通信管理数据。当发现时，进行所述共同通信管理数据与从协议固有的接收驱动器部307(307A、307B)传送的响应消息的关联，然后将所述共同通信管理数据的“通信结果信息”设为“响应接收成功”，发送至共同响应接收缓存器管理部315。共同响应接收缓存器管理部315将经传送的共同通信管理数据缓存于接收缓存器315₁。

再者，当响应关联部317无法从发送中缓存器314₁中发现所述共同通信管理数据时，就不是针对请求消息的响应，或者是在接收超时后接收到响应消息的情况，所以废弃所述接收消息。

并且，共同响应接收缓存器管理部315中的接收缓存器315₁的结构可以与共同请求发送缓存器管理部313中的发送缓存器313₁的结构相同。

协议固有的接收驱动器部307(307A、307B)在接收到响应消息时，必须通过某些手段来获知与所述响应消息相对应的共同通信管理数据的“事务识别信息”。因此，首先，协议固有的发送驱动器部305(305A、305B)，从共同请求发送缓存器管理部313接收所发送的请求消息及所述共同通信管理数据的“事务识别信息”。

例如，在如“Modbus/RTU”或“BACnetMS/TP”，只允许同时收发一个消息的串行通信(serial communication)协议的情况下，只要协议固有的发送驱动器部305(305A、305B)单纯地预先记住所述“事务识别信息”，直到接收响应为止即可。并且，在“BACnet/IP”等能够进行多重发送的通信协议的情况下，通常会在通信消息内准备被称为“调用(Invoke)ID”或“序列(sequence)ID”等保存将请求消息与响应消息加以链接的信息的字段(field)，因此也可以使用所述“事务识别信息”作为所述字段信息。

共同响应接收缓存器管理部315取出接收缓存器315₁中所缓存的共同通信管理数据，发送至协议固有的响应消息接收部309(309A、309B)。这时对各通信协议的分配是与发送请求消息时相同，通过共同通信管理数据内的“通信协议识别信息”来判断。

协议固有的响应消息接收部309(309A、309B)通过共同通信管理数据内的“通信结果信息”来判断此次的通信处理是否成功，在成功的情况下，与现有的结构同样地，通过所述通信协议所规定的顺序来处理接收到的响应消息。这时，是与哪个请求消息相对应的响应消息，可以通过共同通信管理数据内的“事务识别信息”来判断。

再者，在所述实施方式中，作为简单的示例，是将通信协议设为A、B两个，但是当然并不限于两个。即使通信协议增加，通信共同部33的结构也相同。

实施方式2：扩展结构

通过所述实施方式1(基本结构)，可以实现多个通信协议间的通信事务的执行管理功能的共同化、不同的通信协议间的统合性的优先度管理。由此，可以实现本发明的目的，而在实施方式2(扩展结构)中，是通过进行关于周期性的数据的读取、周期性的数据的写入的通信功能的共同化，来获得更高的效果。具体而言，将图1所示的上位收发部34设为本扩展中的共同化范围，以实现所述上位收发部34内的结构的共同化。

图7表示上位收发部34内的更详细的结构。在上位收发部34中，个别通信功能部31A除了协议固有的请求消息发送部303A及协议固有的响应消息接收部309A以外，还包括通信调度(communication scheduling)部318A、工程部319A及设定数据存储部320A。个别通信功能部31B也与个别通信功能部31A同样，除了协议固有的请求消息发送部303B及协议固有的响应消息接收部309B以外，还包括通信调度部318B、工程部319B及设定数据存储部320B。

在图15所示的现有的结构中，所述上位收发部34中的个别通信功能部31A与个别通信功能部31B是作为完全无关系的单独的功能而存在，个别通信功能部31A、个别通信功能部31B的协议固有的请求消息发送部303A、协议固有的请求消息发送部303B对请求消息进行编辑，并发送至协议固有的请求发送缓存器管理部304A、协议固有的请求发送缓存器管理部304B的发送缓存器304A₁、发送缓存器304B₁，个别通信功能部31A、个别通信功能部31B的协议固有的响应消息接收部309A、协议固有的响应消息接收部309B从协议固有的响应接收缓存器管理部308A、协议固有的响应接收缓存器管理部308B的接收缓存器308A₁、接收缓存器308B₁取出响应消息，对响应消息进行分析并且处理。通信调度部318A、通信调度部318B是通过某些规则来确定周期性的通信扫描处理或周期性的通信输出处理的执行时序，开始请求发送处理。工程部319A、工程部319B及设定数据存储部320A、设定数据存储部320B在针对周期性的扫描、输出的对象数据的定义或执行周期等有某些设定的情况下，提供其设定参数及设定手段。

在所述上位收发部34中，能够共同化的结构是通信调度部318A、通信调度部318B、工程部319A、工程部319B及设定数据存储部320A、设定数据存储部320B。图7中，以粗线包围而表示能够共同化(一部分或全部)的结构。

图8表示在图1所示的结构中，使上位收发部34内的结构共同化的示例。通过设为此种结构，可以针对通信协议个别地，将周期性的通信扫描功能及周期性的通信输出功能，由分别单独存在的现有结构，形成为使大部分数据结构及功能规范化并且共同化的结构，关于其详细情况将在后文描述。由此，能够使开发新的通信协议时的开发成本为最小限度，并且抑制必需的存储器及CPU资源。

此外，作为使结构规范化的隐含效果，可期待如下方面：

(1)通过使工程的手段规范化，可期待工程的效率的提高。

(2)能够以完全不依赖于通信协议的形式，构建作为通信协议的上位层而规定的产品内部的数据结构或应用程序。

以下，对图8所示的上位收发部34的结构进行详细说明。所述上位收发部34包括通信协议A固有的通信功能部(个别通信功能部)36A、通信协议B固有的通信功能部(个别通信功能部)36B、以及不依赖于通信协议A、通信协议B的共同的通信功能部(通信共同功能部)37。

个别通信功能部36A包括作为通信协议A固有的构件而设置的协议固有的工程部321A、固有通信定义数据存储部322A、协议固有的请求消息编辑部323A及协议固有的响应消息处理部324A，个别通信功能部36B包括作为通信协议B固有的构件而设置的协议固有的工程部321B、固有通信定义数据存储部322B、协议固有的请求消息编辑部323B及协议固有的响应消息处理部324B。

通信共同功能部37包括作为不依赖于通信协议A、通信协议B的共同构件而设置的共同工程部325、共同通信定义数据存储部326、共同调度部327、共同发送部328及共同接收部329。

再者，在所述结构中，在无法设定共同与固有的通信定义数据的情况下，不需要协议固有的工程部321A、协议固有的工程部321B及共同工程部325。并且，在本说明书中不提及具体的工程手段。

在所述上位收发部34中，存储于共同通信定义数据存储部326中的共同通信定义数据是用于以周期性的扫描或通信输出处理的执行单位，定义所述通信的执行内容的数据，是设为不含依赖于特定的通信协议的信息且至少包含以下信息的数据(参照图10的(a))。

·通信协议识别信息(通信协议ID)

·事务识别信息(事务ID)

在同一通信协议ID中能够唯一识别所述通信处理的编号或某些识别符信息。

在本实施方式中，是以在同一通信协议内唯一识别通信事务的目的地的编号、与用于在同一目的地内唯一识别通信事务的编号的组合来定义。

·执行周期

指定执行所述通信处理的周期(可以是秒、毫秒等任意单位)。

·读取/写入指定

指定对所述通信处理进行读取(周期性的扫描)，还是写入(周期性的输出)。

·内部数据结构的识别信息的清单(list)(内部数据结构的ID清单)

指定在所述通信处理中所处理的内部数据结构的某些识别符信息的清单。

在读取通信处理的情况下，是反映所读取的数据的内部数据的清单。

在写入通信处理的情况下，是成为写入源的内部数据的清单。

识别符信息可以是任意体系，只要是在至少一个产品内部的范围内，能够唯一识别数据及其数据类型的体系即可。

各个共同通信定义数据既可以如图9所示的示例均匀地定义，或者也可以如数据结构[通信协议ID][目的地ID][目的地内事务ID]以多维排列结构来定义，此时，也可以利用排列构件编号来代替应包含于各个数据中的信息。

并且，在共同通信定义数据中，也可以包含如下所述的追加信息。

·通信优先度

当进行实施方式1(基本结构)所说明的通信优先度管理时，通过预先在共同数据结构中包含所述通信的优先度，可以将通信协议之间加以统合的通信优先度管理作为不依赖于通信协议的共同的机制而进行。

·接收超时时间

当想要针对每个通信处理设定实施方式1(基本结构)中所说明的接收超时时间时，可以预先在共同数据结构中包含接收超时时间。

·重试次数

当想要针对每个通信处理设定实施方式1(基本结构)中所说明的重试次数时，也可以预先在共同数据结构中包含重试次数。

在所述上位收发部34中，存储于固有通信定义数据存储部322A、固有通信定义数据存储部322B中的固有通信定义数据是设为如下的数据，即，能够以与各个共同通信定义数据相对应的形式确定，包含至少以下的两种信息，并且针对每个通信协议，以任意的结构而定义(参照图10的(b))。

#A：用于确定通信的目的地的地址信息

能够完全确定所述通信处理的目的地的以所述通信协议中所规定的形式描述的地址信息。

例如在“BACnet通信”的情况下，是BACnet网络编号及BACnetMAC地址的组，在“Modbus/RTU通信”的情况下，则成为以大于等于1的范围定义的地址。

#B：外部数据结构的ID清单

与共同通信定义数据的“内部数据结构的ID清单”相对应的以所述通信协议中所采用的数据体系的识别符定义的数据的清单。

在读取通信处理的情况下，是经指定的目的地的成为读取对象的数据的清单。

在写入通信处理的情况下，是经指定的目的地的成为写入目的地的数据的清单。

例如，如果是“BACnet通信”的情况，就是以BACnet对象(object)的对象识别符的体系定义的各个属性(property)的识别符，如果是“Modbus通信”的情况，则成为以在1～65535的范围内定义的Modbus寄存器(register)的编号定义的数据。

在通信共同功能部37中，共同调度部327参照存储于共同通信定义数据存储部326中的所有共同通信定义数据的“执行周期”，确定所有通信协议的所有通信处理的执行时序。所述调度的机制可以为任意，只要通过之前以来通常进行的某些机制来实现即可。

共同调度部327在检测出通信处理的执行时序之后，将所述共同通信定义数据，传送至根据经指定的“通信协议识别信息”而辨别的通信协议的请求消息编辑部323A、请求消息编辑部323B。

请求消息编辑部323A、请求消息编辑部323B根据经传送的共同通信定义数据及成对的固有通信定义数据，制作所述通信协议中的这次的发送请求消息，并发送至共同发送部328。

请求消息编辑部323A、请求消息编辑部323B在共同通信定义数据的“读取/写入指定”为“读取”的情况下，生成定义为固有通信定义数据的“外部数据结构的ID清单”的数据的读取消息。

请求消息编辑部323A、请求消息编辑部323B在共同通信定义数据的“读取/写入指定”为“写入”的情况下，生成定义为“外部数据结构的ID清单”的数据的写入消息。这时，成为写入源的数据可以通过读取内部数据群的当前值来确定，所述内部数据群能够通过与成为写入源的数据成对的共同通信定义数据的“内部数据结构的ID清单”而确定。

共同发送部328在接收到请求消息编辑部323A、请求消息编辑部323B中所生成的请求消息之后，生成实施方式1(基本结构)中所说明的共同通信管理数据，并与经传送的请求消息相关联，而发送至共同请求发送缓存器管理部313。这时，以如下的方式设定共同通信管理数据的各信息。

·通信协议识别信息

设定共同通信定义数据的通信协议识别信息。

·事务识别信息

设定共同通信定义数据的事务识别信息。

通过实施方式1的“基本结构”，进行请求发送处理及响应接收处理，从共同响应接收缓存器管理部315将共同通信管理数据传送至共同接收部329。

共同接收部329根据经传送的共同通信管理数据内的“通信协议识别信息”“事务识别信息”，检索共同通信定义数据存储部326内的相符的共同通信定义数据。发现共同通信定义数据之后，共同接收部329将从共同通信管理数据取出的响应接收消息及共同通信定义数据一并传送至通过共同通信管理数据的“通信协议识别信息”而确定的通信协议固有的响应消息处理部324A、通信协议固有的响应消息处理部324B。

响应消息处理部324A、响应消息处理部324B使用经传送的共同通信定义数据以及与所述共同通信定义数据成对的固有通信定义数据的组，来分析经传送的响应接收消息。

读取通信的情况

在共同通信定义数据的“读取/写入指定”为“读取”的情况下，响应消息处理部324A、响应消息处理部324B从响应接收消息中，提取基于固有通信定义数据的“外部数据结构的ID清单”的结构而应答的数据，更新通过相对应的共同通信定义数据“内部数据结构的ID清单”而确定的内部数据结构。

写入通信的情况

在共同通信定义数据的“读取/写入指定”为“写入”的情况下，响应消息处理部324A、响应消息处理部324B根据响应接收消息，基于固有通信定义数据的“外部数据结构的ID清单”的结构，判定是否成功写入各个数据，如果有必要，就参照“内部数据结构的ID清单”，进行相对应的内部数据的相关错误处理。

通过所述实施方式2的结构(扩展结构)，关于周期性的通信处理，可以除了基于通信协议固有的数据及消息体系生成请求消息的部分及分析响应消息的部分以外，使大部分的功能及数据结构共同化。

并且，特别是对于产品内部的数据结构，使由各通信协议功能进行的数据访问统一于同一接口，因此能够以不依赖于通信协议的形式构成内部数据结构及其上位的应用程序的结构，从而能够容易地进行新的通信协议的扩展。

实施方式的扩展

以上，已参照实施方式对本发明进行说明，但是本发明并不限定于所述实施方式。对于本发明的结构或详细情况，可以在本发明的技术思想的范围内进行本领域技术人员可理解的各种变更。

Claims

1.一种通信控制控制器，进行上位装置与下位装置之间的通信的控制，其特征在于，包括：

上位收发部，以与所述上位装置之间进行通信的方式而构成；

下位收发部，以与所述下位装置之间进行通信的方式而构成；以及

通信共同部，以对所述上位收发部与所述下位收发部之间的消息的收发起媒介作用的方式而构成；并且

所述上位收发部针对每个通信协议，包含以收发朝向所述通信共同部的通信协议固有的消息及来自所述通信共同部的通信协议固有的消息的方式而构成的消息收发部，

所述下位收发部针对每个通信协议，包含以收发从所述通信共同部向所述下位装置的通信协议固有的消息及从所述下位装置向所述通信共同部的通信协议固有的消息的方式而构成的消息收发驱动器部，

所述通信共同部是设为不依赖于所述通信协议的共同的结构，包括至少存储如下的管理数据作为共同通信管理数据的共同通信管理数据存储部，所述管理数据是与来自所述上位收发部的通信协议固有的消息相关联地发送而来的设为不依赖于所述通信协议的共同的数据结构。

2.根据权利要求1所述的通信控制控制器，其特征在于，

所述通信共同部包括：

发送中数据存储部，存储与朝向所述下位装置发送中的通信协议固有的消息相对应的所述共同通信管理数据；以及

超时监视部，以监视针对朝向所述下位装置发送中的通信协议固有的消息的响应是否在规定的时间内已返送回来的方式而构成。

3.根据权利要求1或2所述的通信控制控制器，其特征在于，包括：

优先度判断部，以使所述共同通信管理数据存储部按照附加于所述共同通信管理数据上的通信处理的优先度来存储所述共同通信管理数据的方式而构成。