CN110235418A - 通信系统、通信装置以及通信方法 - Google Patents

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Abstract

通信系统包含：第1传输单元，其按照每个预先确定的周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的第1数据；以及第2传输单元，其在不传输第1数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的第2数据。第2传输单元包含：判断单元，其判断是否能够使第2数据在指定的时间内以网络的第1传输路径到达发送目的地；以及路径变更单元，其在判断为无法使第2数据在指定的时间内到达发送目的地时进行变更，使得以网络的与第1传输路径不同的第2传输路径向发送目的地发送该第2数据的至少一部分。

Description

通信系统、通信装置以及通信方法
技术领域
本发明涉及在冗余化的网络中连接有多个通信装置的通信系统、面向该通信系统的通信装置以及面向该通信系统的通信方法。
背景技术
伴随着近年来的信息通信技术(ICT：Information and CommunicationTechnology)的进步，生产线也正在实现将从现场的制造设备到上游的管理装置一体网络化的系统。
对于在这种网络化的系统中传输的数据，提出了与其用途、目的等对应的要求。例如，对于在制造装置、生产机器等的控制中使用的数据(控制系统数据)，虽然其数据尺寸没那么大，但是要求实时性。与此相对，对于上游的管理装置等进行处理的数据(信息系统数据)，虽然不要求实时性等，但必须传输尺寸比较大的数据。关于在网络上存在控制系统数据以及信息系统数据双方的情况，存在以下这种现有技术文献。
日本特开2013-157752号公报(专利文献1)公开了连接PLC与从装置之间的控制系统网络(现场网络)、利用内部总线直接连接设备彼此的BackplaneBus、连接PLC与上游的计算机之间的信息系统网络这样的协议不同的多种网络混合存在的网络系统。
日本特开2015-022416号公报(专利文献2)提示如下课题：当现场设备数字化以及智能化时，与通过基本功能从现场设备得到的信息一起，大量地得到多样的信息。针对这种课题，专利文献2所公开的现场设备具有经由第1通信路径与控制装置进行通信的通信部，其中，所述现场设备具有经由与该第1通信路径不同的第2通信路径与其他现场设备进行通信的局部通信部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-157752号公报
专利文献2：日本特开2015-022416号公报
发明内容
发明要解决的课题
在多数情况下，上述这种控制系统数据被要求严格的实时性，另一方面，信息系统数据被要求比较大的传输容量(通信频带)。难以在同一网络上满足这些相互相反的要求。
上述专利文献1公开了在同一帧内嵌入协议不同的多个数据的结构，但是，在该方法中，无法应对按照每个数据的特性(例如上述这种控制系统数据以及信息系统数据的区分等)所要求的传输速度或传输容量的要求，控制系统数据和信息系统数据都以共通的传输速度或传输容量进行信号传输。
此外，专利文献2公开了各现场设备能够利用多个通信路径(有线和无线)的结构，但是，支持多个通信路径的结构的处理复杂化。例如，需要从某个设备向另外的设备以无线方式进行通信，并且从该另外的设备向主机以有线方式进行通信，对无线及有线的任意通信均负责的设备中的处理负荷也增大。
如上所述，难以在同一网络上满足各自的要求并且传输控制系统数据以及信息系统数据。即，为了实现控制设备的信息化，期望以最佳的状态融合控制系统通信和信息系统通信。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个实施方式，提供在冗余化的网络中连接有多个通信装置的通信系统。通信系统包含：第1传输单元，其按照每个预先确定的周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的第1数据；以及第2传输单元，其在不传输第1数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的第2数据。第2传输单元包含：判断单元，其判断是否能够使第2数据在指定的时间内以网络的第1传输路径到达发送目的地；以及路径变更单元，其在判断为无法使第2数据在指定的时间内到达发送目的地时进行变更，使得以网络的与第1传输路径不同的第2传输路径向发送目的地发送该第2数据的至少一部分。
优选为，判断单元根据网络上的与第1数据的传输相关的线路利用率，判断是否能够使第2数据在指定的时间内到达发送目的地。
优选为，判断单元从在第1传输路径上存在的与发送方的通信装置不同的通信装置取得线路利用率。
优选为，路径变更单元按照针对网络的预先确定的规则来选择第2传输路径。
优选为，第2传输单元还包含规则变更单元，该规则变更单元根据传输路径的切换历史变更针对网络的预先确定的规则。
优选为，通信系统还包含第3传输单元，该第3传输单元传输与第1数据和第2数据不同的第3数据。
优选为，第3传输单元在以网络的第3传输路径向发送目的地传输第3数据时，根据网络上的与第3数据的传输相关的线路利用率进行变更，使得以网络的与第3传输路径不同的第4传输路径向发送目的地发送第3数据。
优选为，路径变更单元以第1传输路径以及第2传输路径这两者向发送目的地发送第2数据。
本发明的另一个实施方式的通信装置包含：接口，其用于与冗余化的网络连接；第1传输单元，其按照每个预先确定的周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的第1数据；以及第2传输单元，其在不传输第1数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的第2数据。第2传输单元包含：判断单元，其判断是否能够使第2数据在指定的时间内以网络的第1传输路径到达发送目的地；以及路径变更单元，其在判断为无法使第2数据在指定的时间内到达发送目的地时进行变更，使得以网络的与第1传输路径不同的第2传输路径向发送目的地发送该第2数据的至少一部分。
根据本发明的另一个实施方式，提供连接有多个通信装置的冗余化的网络中的通信方法。通信方法包含：第1传输步骤，按照每个预先确定的周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的第1数据；以及第2传输步骤，在不传输第1数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的第2数据。第2传输步骤包含：判断步骤，判断是否能够使第2数据在指定的时间内以网络的第1传输路径到达发送目的地；以及路径变更步骤，在判断为无法使第2数据在指定的时间内到达发送目的地时进行变更，使得以网络的与第1传输路径不同的第2传输路径向发送目的地发送该第2数据的至少一部分。
发明效果
根据本发明的一个实施方式，能够在同一网络上满足各自的要求并且传输控制系统数据以及信息系统数据。
附图说明
图1是示出本实施方式的通信系统的整体结构的一例的示意图。
图2是示出图1的通信系统中传输的数据类别的图。
图3是示出本实施方式的通信方法中的通信频带的分配的一例的图。
图4是示出包含本实施方式的控制装置的网络结构的一例的示意图。
图5是示出包含本实施方式的通信装置的控制装置的硬件结构的一例的示意图。
图6是示出包含本实施方式的通信装置的器件的硬件结构的一例的示意图。
图7是示出用于实现本实施方式的通信处理的控制装置的软件结构的一例的示意图。
图8是说明不具有冗余路径的网络结构中的数据传输的一个状态的图。
图9是说明本实施方式的通信方法中的传输路径的动态选择的一个方式的图。
图10是说明不具有冗余路径的网络结构中的数据传输的另一个状态的图。
图11是说明本实施方式的通信方法中的传输路径的动态选择的另一个方式的图。
图12是示出本实施方式的通信装置保持的路径设定表的一例的示意图。
图13是示出作为本实施方式的通信处理的主机发挥功能的通信装置中的处理步骤的流程图。
图14是示出作为本实施方式的通信处理的从属机发挥功能的通信装置中的处理步骤的流程图。
图15是用于说明在本实施方式的通信方法中调整作为主机发挥功能的通信装置中的数据的发送定时的示意图。
图16是说明不具有冗余路径的网络结构中的数据传输的又一个状态的图。
图17是说明本实施方式的通信方法中的传输路径的动态选择的又一个方式的图。
图18是示出作为本实施方式的通信处理的主机发挥功能的通信装置中的另一个处理步骤的流程图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对图中的相同或相当部分标注相同标号并省略其说明。
<A.通信系统的整体结构>
首先，对采用本实施方式的通信处理的通信系统的整体结构进行说明。图1是示出本实施方式的通信系统1的整体结构的一例的示意图。
参照图1，在通信系统1中，网络多级别地连接，对各级别的网络分配各自不同的功能。具体而言，设置有4个级别的网络11～14。
网络11是控制级别的网络，连接有作为机器控制设备的控制装置100、作为装置/生产线管理设备的装置/生产线管理装置190和提供SCADA(Supervisory Control AndData Acquisition)功能的显示装置180，形成有能够在装置之间交换数据的链路。网络11在控制器(控制装置100)与管理设备(装置/生产线管理装置190以及显示装置180)之间构建数据链路。
在控制装置100连接有传感器、致动器这样的各种器件。这些器件有时经由装配于控制装置100的输入输出单元而直接连接，但是，有时经由现场网络来连接。在图1所示的结构例中，在控制装置100中，构成冗余化的现场网络110，在冗余化的现场网络110中连接有多个器件200。多个器件200包含取得现场信号的输入器件以及按照来自控制装置100的指示对现场进行某种动作的输出器件或致动器。因此，在图1所示的通信系统1中，除了网络11～14这4个级别以外，还追加了现场级别的现场网络。现场级别提供输入和器件控制来作为主要功能。
网络12是管理级别的网络，连接有装置/生产线管理装置190及显示装置180、制造管理装置300及数据库装置310，形成有能够在装置之间交换数据的链路。网络12提供管理信息的交换以及装置/生产线的信息的传输来作为主要功能。
网络13是计算机级别的网络，连接有制造管理装置300及数据库装置310、管理生产计划等的生产管理装置350，形成有能够在装置之间交换数据的链路。网络13提供生产管理和信息系统的数据的传输来作为主要功能。
网络14是互联网等的外部网络，连接有生产管理装置350、云和供应链等。
在图1所示的通信系统1中，网络12及其以下的级别也称为“工厂网络”，提供对用于实际控制设备的数据(以下有时也统称为“控制系统数据”)进行交换的控制系统通信。另一方面，网络13以上的级别也被称为“企业网络”，提供对用于监视/管理/控制生产线/工厂中的生产活动等的数据(以下有时也统称为“信息系统数据”)进行交换的信息系统通信。
在网络11～14以及现场网络110中采用与上述所要求的特性的差异对应的协议和框架。例如，作为属于工厂网络的网络11和网络12的协议，可以使用作为在通用的Ethernet(注册商标)上安装了控制用协议的产业用开放网络的EtherNet/IP(注册商标)。此外，作为现场网络110的协议，可以采用作为机器控制用网络的一例的EtherCAT(注册商标)。
通过采用上述适合于机器控制的网络技术，能够提供保证了设备之间的传输所需要的时间的实时性。但是，1次的通信周期中能够传输的数据量存在限制。
另一方面，作为属于企业网络的网络13和网络14的协议，为了确保连接目的地的多样性，使用通用的Ethernet等。通过采用通用的Ethernet，无法实现实时性，但是不存在能够发送的数据量等的限制。
<B.被要求的通信性能>
在图1所示的工厂网络中，基本上周期地传输上述这样的控制系统数据，但是，也需要传输企业网络中包含的制造管理装置300、数据库装置310、生产管理装置350等要求的信息系统数据。另外，在以下的说明中，在与工厂网络的对比中，将企业网络中包含的装置的全部或一部分统称为“上游管理系统”。
进而，也存在不要求控制系统数据那样的高速的实时性但需要保证某种程度的到达时刻的数据(例如与设备的设定和管理有关的数据)。下面，为了便于说明，将这样的数据也称为“控制信息系统数据”。
图2是示出图1的通信系统1中传输的数据类别的图。参照图2，在通信系统1中，主要传输(1)控制系统数据、(2)控制信息系统数据、(3)信息系统数据。另外，并不排除传输未被分类为其中任意一种的数据，进而，可以传输其他种类的数据。
(1)控制系统数据包含用于实际控制设备的数据作为其主旨。即，控制系统数据相当于在制造装置或生产机器的控制中使用的数据。作为控制系统数据的一例，举出伺服指令值、编码器值、传感器的接通/断开值等。这种控制系统数据的通信周期优选设定为10msec以下。而且，需要可靠地保证该通信周期。另一方面，预先设定了网络上传输的控制系统数据的内容，因此，数据尺寸是固定且比较小的。
(2)控制信息系统数据是信息系统通信中使用的数据中的被分类为控制所需要的信息的数据，包含与设备的设定/管理有关的数据作为其主旨。即，控制信息系统数据相当于在指定的时间内到达发送目的地所需要的数据。作为控制信息系统数据的一例，可举出针对传感器器件的阈值这样的各种参数的设定、各设备中存储的异常信息(日志)的收集、针对各设备的更新用的固件等。这种网络上传输的控制信息系统数据的内容是多种多样的，但是，基本上是与设备的设定/管理有关的数据，因此，作为数据尺寸，假设为几kbyte左右。因此，控制信息系统数据的通信周期优选设定为小于100msec。通信周期可以比较长，但是需要保证数据的到达时刻。另外，关于到达时间的指定，可以由用户任意地进行，也可以由生成或要求数据的应用或者装置按照预先确定的规则来进行。
(3)信息系统数据是信息系统通信中使用的数据中的被分类为上游管理系统所需要的信息的数据，包含上游管理系统中利用的数据作为其主旨。作为信息系统数据的一例，可举出某个期间内的传感器的收集信息这样的统计数据、某种条件下拍摄到的监视图像(静态图像/动态图像)等。这样的网络上传输的控制系统数据的内容是多种多样的，数据尺寸也多种多样。典型地讲，假设信息系统数据的数据尺寸大于控制信息系统数据的数据尺寸。此外，与设备的控制没有直接关系，因此，假设信息系统数据以尽力而为的形式进行传输。该情况下，重视吞吐量的大小而不重视实时性(即数据在指定的时间到达)。
另外，也可以按照每个数据唯一地决定被分类为控制系统、控制信息系统、信息系统中的哪个系统，即使是相同的数据，也可以根据其用途而变化被分类为控制系统、控制信息系统、信息系统中的哪个系统的情况。在后者的情况下，典型地讲，根据各数据在作为对象的层中如何使用来决定将其向哪个系统分类。也可以按照每个数据预先设定这样的分类。
这样，针对控制系统数据，要求高速度高精度的通信，针对信息系统数据，要求大容量的通信。而且，针对控制信息系统数据，要求控制系统数据与信息系统数据之间的中间特性。这些数据按照每个预先确定的发送周期被分配通信频带。此时，最优先地对控制系统数据分配通信频带，剩余的通信频带被分配给控制信息系统数据和信息系统数据。
在本说明书中，“通信频带”是指用于在网络上传输数据的资源，在以时分方式传输数据的情况下，是指为了传输数据而被分配的时间宽度。或者，在以频分方式或码分方式传输数据的情况下，能够指为了传输数据而被分配的频率或码序列(逻辑信道)。在以下的说明中，为了简便说明，假设以时分方式传输数据的情况，对“通信频带”是用于传输数据的时间宽度的例子进行说明。
图3是示出本实施方式的通信方法中的通信频带的分配的一例的图。参照图3，在本实施方式的通信处理中，按照预先确定的系统周期Ts对控制系统数据、控制信息系统数据、信息系统数据的发送接收(分别记为控制系统通信、控制信息系统通信、信息系统通信。)进行调度。
首先，优先对控制系统数据分配通信频带。如图3的(A)所示，在系统周期Ts中，先分配控制系统通信所需要的处理时间t1。
然后，如图3的(B)所示，根据需要，在未进行控制系统通信的空频带中进行控制信息系统通信。即，向系统周期Ts中的除了控制系统通信所需要的处理时间t1以外的剩余时间，分配控制信息系统通信所需要的处理时间t2。
控制信息系统通信不是在全部的系统周期内产生，因此，如图3的(C)所示，有时向系统周期Ts中的除了控制系统通信所需要的处理时间t1以外的剩余时间，分配信息系统通信所需要的处理时间t3。即，在不存在控制系统通信和控制信息系统通信中的任意一方的通信频带中进行信息系统通信。
如图3的(D)所示，也可以向系统周期Ts分配控制系统通信所需要的处理时间t1、控制信息系统通信所需要的处理时间t2以及信息系统通信所需要的处理时间t3的全部。
如图3的(A)～图3的(D)所示，本实施方式的通信系统以及与该通信系统连接的通信装置分别具有按照每个预先确定的系统周期Ts传输在制造装置或生产机器的控制中使用的数据即控制系统数据的控制系统传输功能来作为第1传输功能。
此外，如图3的(B)～图3的(D)所示，本实施方式的通信系统以及与该通信系统连接的通信装置分别具有在未传输控制系统数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的数据即控制信息系统数据的控制信息系统传输功能来作为第2传输功能。
进而，如图3的(C)和图3的(D)所示，本实施方式的通信系统以及与该通信系统连接的通信装置分别具有传输与控制系统数据以及控制信息系统数据不同的信息系统数据的信息系统传输功能来作为第3传输功能。
关于控制系统数据的发送(控制系统通信)，也可以通过在与网络连接的节点之间依次传送帧的方法来实现。另一方面，关于控制信息系统数据以及控制系统数据的发送(控制信息系统通信和信息系统通信)，也可以以通过在特定的节点之间传送帧的方式(发送消息)来实现。
本实施方式的通信处理在实现上述这种通信频带的分配的网络中构成冗余路径。而且，以这种冗余路径为前提，提供用于分别满足相互不同的3种要求的同时进行数据传输的结构以及处理。即，本实施方式的通信处理实现在具有冗余路径的单一网络上统合了所要求的特性不同的3种数据的传输。
更具体而言，考虑网络上的线路负荷(线路利用率)等，并且从冗余路径中动态选择要使用的传输路径，由此，维持预先确定的系统周期，并且实现与3种数据特性对应的传输路径的优化。
本实施方式的通信装置配置在传输这3种数据的冗余化的路径上即可，其安装方式没有特别限定。
下面，假设作为与网络11连接的控制装置100或器件200的传输功能的一部分而安装的情况进行说明。但是，不限于控制装置100，例如，也可以作为与网络11连接的装置/生产线管理装置190或显示装置180的传输功能的一部分进行安装，还可以作为用于对现场上的各种设备进行网络化的远程输入输出装置的传输功能的一部分进行安装。
<C.冗余化>
接着，对冗余化的网络的一例进行说明。图4是示出包含本实施方式的控制装置100的网络结构的一例的示意图。如图4所示，在本实施方式的通信系统中，采用在冗余化的网络中连接有多个通信装置的结构。
作为一例，图4所示的网络结构2示出控制装置100作为“主机”发挥功能、多个器件200A～200F作为“从属机”发挥功能的例子。“主机”对在网络结构2内传输的数据的传输定时等进行管理。
控制装置100具有多个现场网络控制器(在图4所示的例子中为2个现场网络控制器140、150)。控制装置100的多个现场网络控制器作为用于与冗余化的网络连接的接口发挥功能。另外，作为现场网络控制器，也可以使用面向特定协议的专用线路以及不限于特定协议的通用线路中的任意一方构成。例如，在构建基于EtherCAT(注册商标)的现场网络的情况下，能够在作为主机发挥功能的装置中采用通用化的现场网络控制器，在作为从属机发挥功能的装置中采用专用化的现场网络控制器。
下面，为了区分各个现场网络，有时也称为“端口1”和“端口2”。
形成有从现场网络控制器140(端口1)到现场网络控制器150(端口2)绕一周的现场网络110，在该一周路径中连接有多个器件200A～200F。在配置于现场网络110上的任意的节点之间能够进行数据的发送接收。
例如，在从控制装置100对器件200C发送某个数据的情况下，可以是从端口1送出数据并经由器件200A及器件200B到达器件200C的路径，也可以是从端口2送出数据并经由器件200F、器件200E和器件200D到达器件200C的路径。
相反，在从器件200C对控制装置100发送某个数据的情况下，可以是从器件200C送出数据并经由器件200B及器件200A到达控制装置100的路径，也可以是从器件200C送出数据并经由器件200D、器件200E和器件200F到达控制装置100的路径。
在这种方式中，在网络结构2中实现冗余路径。
<D.硬件结构>
接着，对网络结构2中包含的控制装置100以及器件的硬件结构的一例进行说明。
(d1：控制装置100)
图5是示出包含本实施方式的通信装置的控制装置100的硬件结构的一例的示意图。典型地讲，控制装置100可以基于PLC构成。参照图5，控制装置100包含处理器102、内存104、存储器106、网络控制器130、现场网络控制器140、150、内部总线控制器160作为主要组件。
处理器102将存储器106中存储的系统程序107以及用户应用程序108读出到内存104中并执行，由此实现包含后述的处理在内的各种处理。内存104由DRAM(Dynamic RandomAccess Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)等易失性存储装置构成。存储器106由硬盘、闪存等非易失性存储装置构成。在存储器106中，除了用于对控制装置100的各部分进行控制的系统程序107以外，还存储有根据控制对象等而设计的用户应用程序108。
网络控制器130提供用于供控制装置100经由网络11与其他装置之间交换数据的接口。网络控制器130包含接收电路(RX)131、接收缓冲器132、发送接收控制器133、发送缓冲器134、发送电路(TX)135来作为主要组件。
接收电路131接收在网络控制器130上以固定周期传输的包，将该接收到的包中存储的数据写入接收缓冲器132中。可以在接收缓冲器132内以队列的形式保持被写入的数据。发送接收控制器133依次读出被写入接收缓冲器132中的接收包，并且仅将该读出的数据中的控制装置100中的处理所需要的数据向处理器102输出。发送接收控制器133按照来自处理器102的指令，将应该向其他装置发送的数据或包依次写入发送缓冲器134中。可以在发送缓冲器134内以队列的形式保持被写入的数据。发送电路135根据在网络控制器130上传送包的周期，依次送出在发送缓冲器134中存储的数据。
现场网络控制器140提供用于供控制装置100经由现场网络与各种器件200之间交换数据的接口。现场网络控制器140包含接收电路(RX)141、接收缓冲器142、发送接收控制器143、发送缓冲器144、发送电路(TX)145来作为主要组件。这些组件的功能与网络控制器130的对应组件的功能相同，因此省略详细说明。
同样，现场网络控制器150提供用于供控制装置100经由现场网络与多个器件200之间交换数据的接口。现场网络控制器150包含接收电路(RX)151、接收缓冲器152、发送接收控制器153、发送缓冲器154、发送电路(TX)155来作为主要组件。这些组件的功能与网络控制器130以及现场网络控制器140的对应组件的功能相同，因此省略详细说明。
在本实施方式中，使用现场网络控制器140和现场网络控制器150实现冗余路径。
内部总线控制器160提供用于与装配于控制装置100的输入输出单元之间经由内部总线(未图示)交换数据的接口。内部总线控制器160包含接收电路(RX)161、接收缓冲器162、发送接收控制器163、发送缓冲器164、发送电路(TX)165来作为主要组件。这些组件的功能与网络控制器130的对应组件的功能相同，因此省略详细说明。
(d2：器件200)
图6是示出包含本实施方式的通信装置的器件200的硬件结构的一例的示意图。器件200包含与现场网络110连接的任意的通信装置。参照图6，器件200包含处理控制器210、功能模块220、现场网络控制器240、250来作为主要组件。
处理控制器210具有对器件200中的整体处理进行管理的功能。处理控制器210可以构成为通过处理器执行程序来提供所需要的功能(软件安装)，也可以是ASIC(application specific integrated circuit)、FPGA(field-programmable gate array)等硬接线结构(硬件安装)。进而，也可以采用组合了软件安装和硬件安装的安装方式。根据器件200的用途、被要求的规格等适当采用最佳的安装方式。
处理控制器210具有用于实现本实施方式的通信处理的通信处理功能230。本实施方式的通信处理以及用于实现该通信处理的通信处理功能230的详细情况在后面叙述。
功能模块220是实现器件200所提供的功能的部分。例如，如果器件200是I/O(Input/Output)单元，则功能模块220包含中继单元、A/D(Analog/Digital)转换单元等。或者，如果器件200是伺服控制器单元，则功能模块220包含生成针对伺服马达的指令的电路、接受来自伺服马达的反馈的电路等。
现场网络控制器240提供用于供器件200经由现场网络与控制装置100或其他器件200之间交换数据的接口。现场网络控制器240包含接收电路(RX)241、接收缓冲器242、发送接收控制器243、发送缓冲器244、发送电路(TX)245来作为主要组件。这些组件的功能与图5所示的现场网络控制器240的对应组件的功能相同，因此省略详细说明。
同样，现场网络控制器250提供用于供器件200经由现场网络与控制装置100或其他器件200之间交换数据的接口。现场网络控制器250包含接收电路(RX)251、接收缓冲器252、发送接收控制器253、发送缓冲器254、发送电路(TX)255来作为主要组件。这些组件的功能与上述现场网络控制器240的对应组件的功能相同，因此省略详细说明。
<E.软件结构>
接着，对用于实现本实施方式的通信处理(传输路径的动态选择)的软件结构的一例进行说明。图7是示出用于实现本实施方式的通信处理的控制装置100的软件结构的一例的示意图。
参照图7，在控制装置100的处理器102中使调度器170运行。调度器170按照预先确定的系统周期来决定多个处理的执行顺序、执行中断等。更具体而言，调度器170针对用户应用执行处理173、包含各种处理在内的周边处理174、通信处理部176，按照预先确定的优先顺位和系统周期等分配处理资源(处理器时间和内存等)。
用户应用执行处理173包含与用户应用程序108的执行有关的处理。
通信处理部176对控制装置100与器件200之间的数据交换进行控制。具体而言，通信处理部176实施从冗余路径中包含的多个传输路径中动态选择朝向发送目的地的器件200发送数据时的传输路径的处理等。
通信处理部176通过与现场网络控制器140、150之间交换内部命令、数据，由此实现所需要的数据的发送接收处理。
更具体而言，通信处理部176包含：路径设定表177，其包含用于动态选择传输路径所需要的信息；以及路径设定模块178，其参照路径设定表177，动态选择传输路径。即，路径设定模块178主要实现本实施方式的通信方法。
另外，器件200的软件结构与图7相同，因此省略详细说明。具体而言，图6所示的通信处理功能230具有与图7所示的调度器170和通信处理部176提供的功能相同的功能。
<F：传输路径的动态选择>
接着，对本实施方式的通信方法提供的传输路径的动态选择的详细情况进行说明。
(f1：概要)
首先，对本实施方式的通信方法的概要进行说明。
图8是说明不具有冗余路径的网络结构中的数据传输的一个状态的图。图9是说明本实施方式的通信方法中的传输路径的动态选择的一个方式的图。
作为一例，考虑从作为主机发挥功能的控制装置100向作为从属机的1个或多个器件200发送控制信息系统数据的情况。如上所述，控制信息系统数据需要保证到达时刻。
如图8所示，在从控制装置100向器件200A发送控制信息系统数据的情况下，该控制信息系统数据的数据尺寸相对较大，处于连结控制装置100和器件200A的现场网络的线路利用率较高的状态。在这种状态下，产生从控制装置100向另外的器件200B发送控制信息系统数据的请求。此时，假设如下情况：受到从控制装置100向器件200A发送控制信息系统数据的影响，无法确保从控制装置100向器件200B发送控制信息系统数据所需要的线路的空闲(通信频带)。
在这种情况下，应该从控制装置100向作为另外的发送目的地的器件200B发送的控制信息系统数据可能产生传输延迟。即，在控制信息系统数据的发送集中的情况下，可能产生无法保证被要求的到达时刻的情况。针对这样的课题，在本实施方式的通信方法中，设置冗余路径，并且根据线路利用率等动态选择传输路径。
另外，一般的冗余结构的目的在于在器件的故障、线路的切断时等继续进行通信，没有假设如本实施方式的通信方法那样根据线路利用率等变更传输路径。
更具体而言，如图9所示，构成使控制装置100以及器件200A～200F绕一周的现场网络110，并且根据线路利用率等选择传输路径。
在图9中，与图8所示的状态同样，示出在从控制装置100向器件200A发送控制信息系统数据的状态下产生也对另外的器件200B发送控制信息系统数据的请求的情况。在图9所示的情况下，在检测到从控制装置100经由器件200A到达器件200B的传输路径的线路利用率较高时，控制装置100在评价出能够保证指定的到达时刻后，以从控制装置100经由器件200F、器件200E、器件200D、器件200C到达器件200B的传输路径来发送控制信息系统数据。
这样，在本实施方式中，通过采用具有冗余路径的网络结构，使线路负荷分散，可靠地保证控制信息系统数据的到达时刻。即，在特定的传输路径中，在由于某个控制信息系统数据或信息系统数据的传输而线路中不存在空闲(通信频带)的情况下，选择另外的传输路径来发送数据。此时，控制系统数据需要保证严格的到达时刻，为了维持控制精度，不变更传输路径。即，作为变更传输路径的对象，主要将控制信息系统数据作为对象。优选在变更该传输路径之前，确认能保障到达时刻的情况。
除了控制信息系统数据以外，信息系统数据也可以作为变更传输路径的对象。但是，信息系统数据不需要保证到达时刻，以尽力而为的形式进行传输，因此，也可以不变更传输路径。
在上述图8和图9中，说明了从作为主机发挥功能的控制装置100向作为从属机发挥功能的器件200发送控制信息系统数据的情况。与其相对地，对从作为从属机发挥功能的器件200向作为主机发挥功能的控制装置100发送控制信息系统数据的情况进行说明。
图10是说明不具有冗余路径的网络结构中的数据传输的另一个状态的图。图11是说明本实施方式的通信方法中的传输路径的动态选择的另一个方式的图。
如图10所示，在从器件200A向控制装置100发送控制信息系统数据的情况下，该控制信息系统数据的数据尺寸相对较大，处于连结器件200A以及控制装置100的现场网络的线路利用率较高的状态。另外，假设从器件200A向控制装置100的控制信息系统数据的发送通过消息实现而不是通过周期传输的帧实现的情况。
在这种状态下，产生另外的器件200B向控制装置100发送控制信息系统数据的请求。此时，器件200B向作为相邻的节点的器件200A发送控制信息系统数据。器件200A将来自器件200B的控制信息系统数据传送到控制装置100，但是，也假设如下情况：受到从器件200A向控制装置100发送控制信息系统数据的影响，无法确保足够将来自器件200B的控制信息系统数据传送到控制装置100的线路的空闲(通信频带)。
在这种情况下，应该从器件200B向控制装置100发送的控制信息系统数据可能产生传输延迟。即，在控制信息系统数据的发送集中的情况下，可能产生无法保证被要求的到达时刻的情况。在本实施方式的通信方法中，也针对这种情况，设置冗余路径，并且根据线路利用率等动态选择传输路径。
更具体而言，参照图11，首先，器件200B针对应该向控制装置100发送的控制信息系统数据，选择最短路径即经由器件200A的传输路径。即，首先，器件200B向器件200A发送作为对象的控制信息系统数据((1)最短路径的传输)。此时，如果是连结器件200A以及控制装置100的现场网络的线路利用率较高的状态，则器件200A向器件200B通知传输路径中使用的现场网络的线路利用率较高((2)高线路利用率的通知)。
器件200B接受该线路利用率较高的通知，对发送作为对象的控制信息系统数据的路径进行变更((3)以另外的路径的传输)。即，器件200B以经由器件200C、器件200D、器件200E、器件200F到达控制装置100的路径发送控制信息系统数据。
这样，作为从属机发挥功能的器件200通常无法获知局部的线路利用率，因此，与其他器件200协作，并且动态选择传输路径。
如参照图8～图11说明的那样，控制信息系统数据的传输功能至少具有选择性地切换存在于冗余化的网络中的多个传输路径的功能。即，控制信息系统数据的传输功能包含：判断功能，判断是否能够使控制信息系统数据在指定的时间内以网络中的某个传输路径到达发送目的地；路径变更功能，在判断为无法使控制信息系统数据在指定的时间内到达发送目的地时进行变更，使得以网络的与先选择的传输路径不同的另外的传输路径向发送目的地发送该控制信息系统数据的至少一部分。通过动态切换这种控制信息系统数据的传输路径，能够保证控制信息系统数据中要求的到达时刻。
另外，关于信息系统数据的传输功能，可以安装上述这种动态切换传输路径的功能。即，在信息系统数据的传输功能中，也可以在以冗余化的网络中的某个传输路径向发送目的地传输信息系统数据时，根据与该冗余化的网络上的信息系统数据的传输相关的网络上的线路负荷(线路利用率)进行变更，使得以该冗余化的网络的与先选择的传输路径不同的另外的传输路径向发送目的地发送该信息系统数据的至少一部分。通过动态切换这种信息系统数据的传输路径，能够缩短该信息系统数据的传输时间，并且也更加容易保证控制系统数据以及控制信息系统数据的到达时刻。
(f2：路径设定表)
根据路径设定表177(图7)中规定的信息，实施上述图9和图11所示的传输路径的动态选择。下面，对路径设定表177的一例进行说明。路径设定表177规定与作为对象的网络相关的预先确定的规则。
图12是示出本实施方式的通信装置所保持的路径设定表177的一例的示意图。图12所示的路径设定表177对应于图4所示的网络结构2。参照图12，在路径设定表177中，针对各器件设定连接端口和每种数据类别的端口的优先顺位。
路径设定表177包含器件栏1771、连接端口栏1772、控制系统数据使用端口栏1773、控制信息系统数据使用端口栏1774、信息系统数据使用端口栏1775。
在器件栏1771中规定能够从各通信装置到达的全部器件。在连接端口栏1772中规定通信装置所具有的端口中的能够到达各器件的端口。在图4所示的网络结构2中，从控制装置100的2个端口1、2的双方都能够到达任意的器件200，因此，在连接端口栏1772中规定了“1”和“2”。
在控制系统数据使用端口栏1773中规定在控制系统数据的发送中使用的端口。控制系统数据需要严格保证到达时刻，因此，使用的端口是固定的。在图12所示的例子中，在控制系统数据使用端口栏1773中，针对全部器件规定了“1”。
在控制信息系统数据使用端口栏1774中规定在控制信息系统数据的发送中使用的端口。控制信息系统数据根据网络上的线路负荷(线路利用率)来选择传输路径，因此，设定在该传输路径的选择中能够使用的多个端口。控制信息系统数据使用端口栏1774中规定的端口的记载顺序对应于选择的优先顺序。在图12所示的例子中，设定为左侧规定的端口的优先顺位更高。
在信息系统数据使用端口栏1775中规定在信息系统数据的发送中使用的端口。信息系统数据在根据网络上的线路负荷(线路利用率)选择传输路径的情况下，设定在该传输路径的选择中能够使用的多个端口。但是，在不实施针对信息系统数据的传输路径的动态选择的情况下，也可以固定为特定的端口。在图12所示的例子中，在信息系统数据使用端口栏1775中规定了能够选择的多个端口，此外，设定为左侧规定的端口的优先顺位更高。
路径设定模块178(图7)通过参照图12所示的路径设定表177，动态选择传输路径。
作为一例，假设图12所示的路径设定表177存储在作为主机发挥功能的通信装置(控制装置100)中，但是，在作为各从属机发挥功能的通信装置(器件200A～200F)中也分别存储路径设定表177。该情况下，也可以在器件栏1771中规定作为主机发挥功能的通信装置。
路径设定表177可以预先由用户设定，也可以根据网络的连接状态等自动设定。
在图7所示的路径设定表177中，示出控制系统数据的端口针对全部器件固定为“1”(控制系统数据使用端口栏1773的设定值)的例子，但是不限于此，也可以根据器件指定不同的端口。但是，优选针对控制系统数据的端口不进行动态变更，以严格保证到达时刻。
(f3：处理步骤：主机)
接着，对用于实现上述图9所示的通信方法的处理步骤进行说明。图13是示出作为本实施方式的通信处理的主机发挥功能的通信装置中的处理步骤的流程图。典型地讲，通过控制装置100的处理器102(图5)按照每个系统周期反复执行图13所示的处理步骤。
参照图13，控制装置100判断是否对某个数据的发送进行了调度(步骤S100)。如果未对任何的数据的发送进行调度(步骤S100：否)，则反复进行步骤S100的处理。
在对某个数据的发送进行调度后(步骤S100：是)，控制装置100判断作为发送对象的数据的数据类别(步骤S102)。
在数据类别是控制系统数据的情况下(步骤S102中为“控制系统数据”)，控制装置100参照路径设定表177，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息(典型地讲为器件编号等)对应的端口作为使用端口(步骤S104)。然后，使用选择出的使用端口送出作为发送对象的数据(步骤S106)。即，实施按照每个预先确定的周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的控制系统数据的处理。
在数据类别是控制信息系统数据的情况下(步骤S102中为“控制信息系统数据”)，控制装置100参照路径设定表177，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息对应的优先顺位最高的端口作为使用端口(步骤S108)。然后，实施在不传输控制系统数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的控制信息系统数据的处理。
此时，控制装置100根据网络上的线路负荷(线路利用率)，评价是否需要变更与选择出的使用端口对应的传输路径。即，控制装置100根据网络上的与控制信息系统数据的传输相关的线路利用率，判断是否能够使作为对象的控制信息系统数据在指定的时间内到达发送目的地。具体而言，控制装置100判断与作为使用端口选择出的端口对应的网络控制器的发送缓冲器的数据蓄积量是否超过预先确定的值(步骤S110)。
如果对应的网络控制器的发送缓冲器的数据蓄积量超过了预先确定的值(步骤S110：是)，则判断为当前选择的传输路径的线路负荷(线路利用率)较高，从而选择另外的传输路径。具体而言，控制装置100参照路径设定表177，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息对应的优先顺位次高的端口作为使用端口(步骤S112)。即，控制装置100按照路径设定表177中规定的针对网络的预先确定的规则来选择代替的传输路径。然后，反复进行步骤S110的处理。
如果对应的网络控制器的发送缓冲器的数据蓄积量未超过预先确定的值(步骤S110：否)，则判断为当前选择的传输路径的线路负荷(线路利用率)不高，继续以选择中的传输路径进行数据发送。即，使用选择中的使用端口送出作为发送对象的数据(步骤S106)。
在数据类别是信息系统数据的情况下(步骤S102中为“信息系统数据”)，控制装置100参照路径设定表177，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息对应的优先顺位最高的端口作为使用端口(步骤S114)。然后，使用选择出的使用端口来送出作为发送对象的数据(步骤S106)。即，实施传输与控制系统数据和控制信息系统数据不同的信息系统数据的处理。
但是，在针对信息系统数据也进行传输路径的动态选择的情况下，可以进行与步骤S110和S112相同的处理(步骤S116)。
(f4：主机中的附加处理)
在图13所示的处理步骤中，说明了根据数据类别选择传输路径来进行数据发送的例子，但是，也可以在进行这样的数据发送的同时对路径设定表177的内容进行更新。
例如，在与优先顺位最高的端口对应的网络控制器的发送缓冲器中稳定地蓄积数据，在频繁产生对选择出的端口的切换(图13所示的步骤S112)的情况下，可以在路径设定表177的对应的多个端口之间变更优先顺位。例如，在连续产生规定次数以上的对选择出的端口的切换的情况下，也可以变更能够以对应的器件为目的地进行使用的多个端口中的优先顺位最高的(即默认的)端口。
同样，在传输路径的传输状态不佳的情况下，可以对路径设定表177的内容进行更新。例如，在以与优先顺位最高的端口对应的传输路径发送了数据的情况下，在由于该传输路径中受到的噪声等导致未完成数据传输而接受到重试请求等响应的情况下、或产生响应时间超时的情况等下，与上述同样，可以变更能够以对应的器件为目的地进行使用的多个端口中的优先顺位最高的(即默认的)端口。
例如，在连续产生规定次数以上的重试请求的情况下、连续产生规定次数以上的响应时间超时的情况等下，也可以对路径设定表177中的作为对象的器件的设定内容进行变更。
这样，在控制装置100或器件200中，也可以安装根据传输路径的切换历史对路径设定表177中规定的针对网络的预先确定的规则进行变更的功能。
(f5：处理步骤：从属机)
接着，对用于实现上述图11所示的通信方法的处理步骤进行说明。图14是示出作为本实施方式的通信处理的从属机发挥功能的通信装置中的处理步骤的流程图。典型地讲，通过器件200的处理控制器210(图6)按照每个系统周期反复执行图14所示的处理步骤。
参照图14，器件200判断是否对某个数据的发送进行了调度(步骤S200)。如果未对任何的数据的发送进行调度(步骤S200：否)，则反复进行步骤S200的处理。
在对某个数据的发送进行调度后(步骤S200：是)，器件200判断作为发送对象的数据的数据类别(步骤S202)。
在数据类别是控制系统数据的情况下(步骤S202中为“控制系统数据”)，器件200参照路径设定表(与图7所示的路径设定表177同样)，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息(典型地讲为控制装置100)对应的端口作为使用端口(步骤S204)。然后，使用选择出的使用端口送出作为发送对象的数据(步骤S206)。即，实施按照预先确定的每个周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的控制系统数据的处理。
在数据类别是控制信息系统数据的情况下(步骤S202中为“控制信息系统数据”)，器件200参照路径设定表，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息对应的优先顺位最高的端口作为使用端口(步骤S208)。然后，实施在不传输控制系统数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的控制信息系统数据的处理。
此时，器件200根据来自相邻的器件的信息，评价是否需要变更与选择出的使用端口对应的传输路径。即，器件200根据网络上的与控制信息系统数据的传输相关的线路利用率，判断是否能够使作为对象的控制信息系统数据在指定的时间内到达发送目的地。具体而言，器件200针对来自作为使用端口选择出的端口的数据送出，判断是否从其他器件接收到现场网络的线路利用率较高这样的通知(高线路利用率的通知)(步骤S210)。这样，器件200从在先选择的传输路径上存在的与器件200自身(即发送方的通信装置)不同的通信装置(其他器件200或控制装置100)取得线路利用率，由此判断网络上的线路负荷。
如果从其他器件接收到现场网络的线路利用率较高这样的通知(步骤S210：是)，则判断为当前选择的传输路径的线路负荷(线路利用率)较高，从而选择另外的传输路径。具体而言，器件200参照路径设定表，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息对应的优先顺位次高的端口作为使用端口(步骤S212)。即，器件200按照路径设定表177中规定的针对网络的预先确定的规则来选择代替的传输路径。然后，反复进行步骤S210的处理。
如果未从其他器件接收到现场网络的线路利用率较高这样的通知(步骤S210：否)，则判断为当前选择的传输路径的线路负荷(线路利用率)不高，继续以选择中的传输路径进行数据发送。即，使用选择中的使用端口来送出作为发送对象的数据(步骤S206)。
在数据类别是信息系统数据的情况下(步骤S202中为“信息系统数据”)，器件200参照路径设定表，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息对应的优先顺位最高的端口作为使用端口(步骤S214)。然后，使用选择出的使用端口送出作为发送对象的数据(步骤S206)。即，实施传输与控制系统数据和控制信息系统数据不同的信息系统数据的处理。
但是，在针对信息系统数据也进行传输路径的动态选择的情况下，也可以进行与步骤S210和S212相同的处理(步骤S216)。
(f6：从属机中的处理步骤的变形例)
为了实现上述图14所示的处理步骤的步骤S210中的判断，在某个器件200需要将从相邻的一个器件200接收到的数据传送到相邻的另一个器件200或控制装置100的情况下，如果与使用端口对应的网络控制器的发送缓冲器的数据蓄积量超过预先确定的值，则可以向数据发送方的器件200通知网络上的线路负荷(线路利用率)较高。
此外，在控制装置100与任意的器件200之间的路径上存在的器件200，对从控制装置100或其他器件200发送来的数据进行传送。因此，在这些器件200中可以分别安装图13所示的作为主机发挥功能的通信装置中的处理步骤和图14所示的作为从属机发挥功能的通信装置中的处理步骤双方。
另外，在某个器件200需要将从相邻的一个器件200接收到的数据传送到相邻的另一个器件200或控制装置100的情况下，如果与使用端口对应的网络控制器的发送缓冲器的数据蓄积量超过预先确定的值(即，如果网络上的线路负荷(线路利用率)较高)，则可以根据作为发送对象的数据的优先级等交换发送顺序。
(f7：其他处理)
在上述通信方法中，例示了根据网络控制器的发送缓冲器的数据蓄积量等来判断网络上的线路负荷(线路利用率)并选择端口(传输路径)的处理，但是，也可以实施以下这种代替处理或追加处理。
例如，针对控制信息系统数据，在判断出与优先顺位最高的端口对应的网络控制器的发送缓冲器的数据蓄积量超过预先确定的值而变更为另外的端口(传输路径)的情况下，并判断出即使使用该变更后的端口(传输路径)也无法保证指定的到达时刻的情况下，也可以不进行端口(传输路径)的变更。能够根据过去发送的数据的传输所需要的时间等判断是否能够保证该到达时刻。
另外，在无论端口(传输路径)有无变更都判断为无法保证指定的到达时刻的情况下，也可以中止通信处理而进行错误通知等。作为错误通知的方法，包含使错误标志等激活的处理，通过使错误标志激活，能够通过用户程序进行异常处理。或者，也可以向用户程序等提示能够保证的到达时刻，并且通过该最短的传输路径继续进行通信。进而，可以能够预先设定在判断为无法保证指定的到达时刻的情况下选择性地执行哪个处理。
例如，处于信息系统数据蓄积在特定的端口(传输路径)的发送缓冲器中的状态，但是控制信息系统数据不利用该端口(传输路径)则无法保证指定的到达时刻的情况下，也可以对先蓄积的信息系统数据的优先顺位进行变更，或者对先蓄积的信息系统数据所利用的端口(传输路径)进行变更。
例如，在控制系统向网络控制器的发送缓冲器中蓄积的情况下，控制信息系统数据或信息系统数据已先蓄积在发送缓冲器中，在该情况下，可以最优先送出控制系统数据。此时，控制信息系统数据在控制系统数据之后送出，因此，在即使是在控制系统数据之后送出也能够保证指定的到达时刻的情况下，也可以在控制系统数据之后送出作为对象的控制信息系统数据。另一方面，在无法保证指定的到达时刻的情况下，可以对送出控制信息系统数据的端口(传输路径)进行变更。
在作为主机发挥功能的控制装置100以及作为从属机发挥功能的器件200的任意一方中，在连续产生规定次数以上的对选择出的端口的切换的情况下，可以对路径设定表177中规定的优先顺位最高的(即默认的)端口进行变更。同样，在传输路径的传输状态不佳的情况下，也可以对路径设定表177的内容进行更新。
在本实施方式的通信方法中利用冗余路径，但是通过利用冗余路径，可能产生从2个不同方向发送数据的情况。通过这种来自不同方向的数据发送，可能产生数据彼此的冲突，因此，可以执行防止这种数据冲突的处理。
图15是用于说明在本实施方式的通信方法中调整作为主机发挥功能的通信装置中的数据的发送定时的示意图。参照图15，例如，在从作为主机发挥功能的控制装置100的端口1送出包含控制系统数据的帧FL1后，从端口2送出包含控制信息系统数据或信息系统数据的帧FL2。帧FL1在与网络连接的全部器件中进行传送后，在与端口2相邻的器件(在图15的例子中为器件F)折返，再次返回端口1。
在这种帧FL1的传送状态下，当从控制装置100的端口2送出帧FL2后，例如，在器件F等中可能产生帧FL1与帧FL2之间的冲突。即，可能产生如下情况：帧FL2先到达器件F，当该帧FL2开始从器件F向器件E传送后，等待后到达器件F的帧FL1的传送。
为了避免这种帧彼此的冲突，优选进行控制，使得在控制系统数据的传送中或控制系统数据的发送刚刚开始后的一定期间内，不从另外的端口送出包含控制信息系统数据或信息系统数据的帧。图15中示出使帧FL2的发送定时延迟(移位)规定时间的例子。
或者，也可以进行变更，使得从与送出包含控制系统数据的帧FL1的端口相同的端口送出包含控制信息系统数据或信息系统数据的帧FL2’。
这样，优选根据网络内的数据的传送状态对数据的送出定时进行调整，使得控制系统数据和控制信息系统数据/信息系统数据不会产生冲突。
(f8：分割传输)
在上述通信方法的说明中，说明了动态选择传输路径的处理例，但是，也可以利用冗余路径，使用多个传输路径传输数据。即，也可以对作为对象的数据进行分割，经由不同的传输路径发送分割后的各个数据。即，在上述通信方法中，在判断为无法使控制信息系统数据或信息系统数据在指定的时间内到达发送目的地时，针对该全部数据切换传输路径，但是，也可以仅针对该数据的一部分切换传输路径。下面，对这种分割传输的一例进行说明。
图16是说明不具有冗余路径的网络结构中的数据传输的又一个状态的图。图17是说明本实施方式的通信方法中的传输路径的动态选择的又一个方式的图。
如图16所示，在从控制装置100向器件200A发送控制信息系统数据的情况下，该控制信息系统数据的数据尺寸相对较大，可能产生无法保证被要求的到达时刻的情况。或者，在作为对象的控制信息系统数据中设定的到达时刻的制约严格的情况等下，也可能产生无法保证该设定的到达时刻的情况。
这种情况下，也可以利用冗余路径，使线路负荷分散，可靠地保证控制信息系统数据的到达时刻。具体而言，参照图17，对从控制装置100发送的控制信息系统数据进行分割，以保证到达顺序的方式以不同的传输路径分别发送分割后的各数据，由此，实质上能够增大传输容量(通信频带)。在控制信息系统数据的分割中，能够使用片段化等方法。
为了保证到达顺序，也可以通过数据的接收节点和发送节点适当修正发送顺序。例如，在接收节点(或在传输路径上存在的负责数据传送的节点)中的数据的到达顺序偏移的情况下，可以通过该接收节点调整数据的顺序，然后再次构成该数据。或者，发送节点(或在传输路径上存在的负责数据传送的节点)可以根据来自接收节点或中继节点的信息、通信频带的空闲情况的信息等来调整发送定时、发送数据量等，使得到达顺序不会偏移。
此时，控制系统数据需要保证严格的到达时刻，为了维持控制精度，不进行分割传输。此外，除了控制信息系统数据以外，也可以将信息系统数据作为分割传输的对象。进而，信息系统数据不需要保证到达时间，但是如果通信频带存在空闲，则也可以作为分割传输的对象。
图18是示出作为本实施方式的通信处理的主机发挥功能的通信装置中的另外的处理步骤的流程图。典型地讲，通过控制装置100的处理器102(图5)按照每个系统周期反复执行图18所示的处理步骤。
参照图18，控制装置100判断是否对某个数据的发送进行了调度(步骤S300)。如果未对任何的数据的发送进行调度(步骤S300：否)，则反复进行步骤S300的处理。
在对某个数据的发送进行调度后(步骤S300：是)，控制装置100判断作为发送对象的数据的数据类别(步骤S302)。
在数据类别是控制系统数据的情况下(步骤S302中为“控制系统数据”)，控制装置100参照路径设定表177，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息(典型地讲为器件编号等)对应的端口作为使用端口(步骤S304)。然后，使用选择出的使用端口来送出作为发送对象的数据(步骤S306)。
在数据类别是控制信息系统数据的情况下(步骤S302中为“控制信息系统数据”)，控制装置100参照路径设定表177，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息对应的优先顺位最高的端口作为使用端口(步骤S308)。接着，控制装置100判断是否能够保证作为发送对象的数据的到达时刻(步骤S310)。具体而言，控制装置100根据作为发送对象的数据中设定的到达时刻能够确保的传输时间是否为预先确定的值以下、或作为发送对象的数据的数据尺寸是否为预定的值以上，来判断是否能够保证到达时刻。
如果无法保证作为发送对象的数据的到达时刻(步骤S310：否)，则控制装置100参照路径设定表177，除了当前选择的使用端口以外，还追加选择另外的端口作为使用端口，并且对作为发送对象的数据进行分割(步骤S312)，从各个使用端口送出分割后的各个发送数据(步骤S318)。
如果能够保证作为发送对象的数据的到达时刻(步骤S310：是)，则控制装置100使用选择中的使用端口来送出作为发送对象的数据(步骤S306)。
在数据类别是信息系统数据的情况下(步骤S302中为“信息系统数据”)，控制装置100参照路径设定表177，选择与作为发送对象的数据的发送目的地信息对应的端口作为使用端口(步骤S314)。然后，使用选择出的使用端口送出作为发送对象的数据(步骤S306)。
但是，在针对信息系统数据进行传输路径的动态选择的情况下，可以进行与步骤S310、S312、S318相同的处理(步骤S316)。
如上所述，在判断为无法使控制信息系统数据或信息系统数据在指定的时间内到达发送目的地的情况下，可以以当初的传输路径以及新的传输路径这两者向发送目的地发送这些数据。通过使用这种多个传输路径，能够进一步提高通信效率。
<G：优点>
根据本实施方式的通信方法，能够提供如下的通信方法：在冗余化的网络中能够选择多个传输路径的情况下，使控制系统数据的传输最优先，并且针对控制信息系统数据，也能够保证预先指定的到达时刻。更具体而言，在要以某个选择出的传输路径传输控制信息系统数据的情况下，考虑网络上的线路负荷(线路利用率)等，判断为在当前选择中的传输路径中无法保证指定的到达时刻的情况下，能够选择与当前选择中的传输路径不同的传输路径来传输作为对象的控制信息系统数据。通过这种传输路径的动态选择，能够传输必须严格保证到达时刻的控制系统数据，并且，对于到达时刻比控制系统数据缓和的控制信息系统数据，能够保证指定的到达时刻。
即，除了要求严格保证到达时刻的控制系统数据以外，针对虽然缓和但也必须保证到达时刻的控制信息系统数据，也能够利用同一网络进行传输。即，针对设定了不同的要求和数据尺寸的控制系统数据和控制信息系统数据中的任意一方，都能够满足要求并且在同一网络内进行传输。
应该想到本次公开的实施方式在全部方面是例示性的内容而不是限制性的记载。本发明的范围不是由上述说明的内容表示，而是由权利要求书表示，意味着包含与权利要求书均等的意思和范围内的全部变更。
标号说明
1：通信系统；2：网络结构；11、12、13、14：网络；100：控制装置；102：处理器；104：内存；106：存储器；107：系统程序；108：用户应用程序；110：现场网络；130：网络控制器；131、141、151、161、241、251：接收电路；132、142、152、162、242、252：接收缓冲器；133、143、153、163、243、253：发送接收控制器；134、144、154、164、244、254：发送缓冲器；135、145、155、165、245、255：发送电路；140、150、240、250：现场网络控制器；160：内部总线控制器；170：调度器；173：用户应用执行处理；174：周边处理；176：通信处理部；177：路径设定表；178：路径设定模块；180：显示装置；190：生产线管理装置；200、200A、200B、200C、200D、200E、200F：器件；210：处理控制器；220：功能模块；230：通信处理功能；300：制造管理装置；310：数据库装置；350：生产管理装置；1771：器件栏；1772：连接端口栏；1773：控制系统数据使用端口栏；1774：控制信息系统数据使用端口栏；1775：信息系统数据使用端口栏；FL1、FL2：帧；Ts：系统周期。

Claims (10)

1.一种通信系统，其在冗余化的网络中连接有多个通信装置，其中，所述通信系统具有：
第1传输单元，其按照每个预先确定的周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的第1数据；以及
第2传输单元，其在不传输所述第1数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的第2数据，
所述第2传输单元包含：
判断单元，其判断是否能够使所述第2数据在指定的时间内以所述网络的第1传输路径到达发送目的地；以及
路径变更单元，其在判断为无法使所述第2数据在指定的时间内到达所述发送目的地时进行变更，使得以所述网络的与所述第1传输路径不同的第2传输路径向所述发送目的地发送该第2数据的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述判断单元根据所述网络上的与所述第1数据的传输相关的线路利用率，判断是否能够使所述第2数据在指定的时间内到达所述发送目的地。
3.根据权利要求2所述的通信系统，其中，
所述判断单元从在所述第1传输路径上存在的与发送方的通信装置不同的通信装置取得所述线路利用率。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述路径变更单元按照针对所述网络的预先确定的规则来选择所述第2传输路径。
5.根据权利要求4所述的通信系统，其中，
所述第2传输单元还包含规则变更单元，该规则变更单元根据传输路径的切换历史变更针对所述网络的预先确定的规则。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述通信系统还具有第3传输单元，该第3传输单元传输与所述第1数据和所述第2数据不同的第3数据。
7.根据权利要求6所述的通信系统，其中，
所述第3传输单元在以所述网络的第3传输路径向发送目的地传输所述第3数据时，根据所述网络上的与所述第3数据的传输相关的线路利用率进行变更，使得以所述网络的与所述第3传输路径不同的第4传输路径向所述发送目的地发送所述第3数据。
8.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述路径变更单元以所述第1传输路径和所述第2传输路径这两者向所述发送目的地发送所述第2数据。
9.一种通信装置，其具有：
接口，其用于与冗余化的网络连接；
第1传输单元，其按照每个预先确定的周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的第1数据；以及
第2传输单元，其在不传输所述第1数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的第2数据，
所述第2传输单元包含：
判断单元，其判断是否能够使所述第2数据在指定的时间内以所述网络的第1传输路径到达发送目的地；以及
路径变更单元，其在判断为无法使所述第2数据在指定的时间内到达所述发送目的地时进行变更，使得以所述网络的与所述第1传输路径不同的第2传输路径向所述发送目的地发送该第2数据的至少一部分。
10.一种通信方法，其是连接有多个通信装置的冗余化的网络中的通信方法，其中，所述通信方法具有以下步骤：
第1传输步骤，按照每个预先确定的周期传输在制造装置或生产机器的控制中使用的第1数据；以及
第2传输步骤，在不传输所述第1数据的期间传输需要在指定的时间内到达发送目的地的第2数据，
所述第2传输步骤包含：
判断步骤，判断是否能够使所述第2数据在指定的时间内以所述网络的第1传输路径到达发送目的地；以及
路径变更步骤，在判断为无法使所述第2数据在指定的时间内到达所述发送目的地时进行变更，使得以所述网络的与所述第1传输路径不同的第2传输路径向所述发送目的地发送该第2数据的至少一部分。
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