CN111052669B - 通信系统、通信装置和通信方法 - Google Patents

通信系统、通信装置和通信方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111052669B
CN111052669B CN201980004261.1A CN201980004261A CN111052669B CN 111052669 B CN111052669 B CN 111052669B CN 201980004261 A CN201980004261 A CN 201980004261A CN 111052669 B CN111052669 B CN 111052669B
Authority
CN
China
Prior art keywords
time
master
slave
communication
adjustment value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980004261.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111052669A (zh
Inventor
米田光宏
泽田成宪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp filed Critical Omron Corp
Publication of CN111052669A publication Critical patent/CN111052669A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111052669B publication Critical patent/CN111052669B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0661—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps
    • H04J3/0667—Bidirectional timestamps, e.g. NTP or PTP for compensation of clock drift and for compensation of propagation delays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0673—Clock or time synchronisation among packet nodes using intermediate nodes, e.g. modification of a received timestamp before further transmission to the next packet node, e.g. including internal delay time or residence time into the packet
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/14—Monitoring arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/33—Director till display
    • G05B2219/33252—Real time synchronous transmission, model
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0004—Initialisation of the receiver
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本公开的一例的通信系统是多个通信装置与网络连接而得到的通信系统。多个通信装置包含：时刻主装置，其具有对通信系统的时刻进行管理的主时钟；以及多个时刻从装置，它们分别具有与主时钟进行了时刻同步的从时钟。多个时刻从装置各自包含：同步单元，其用于在与如下的其他通信装置之间进行时刻同步，所述其他通信装置是在网络上靠主装置侧相邻连接的其他通信装置；以及通信单元，其用于将时刻同步信息通知给时刻主装置，该时刻同步信息表示由同步单元求出的本装置的时刻同步精度。

Description

通信系统、通信装置和通信方法
技术领域
本公开涉及多个通信装置与网络连接的通信系统、其通信装置和通信方法。
背景技术
作为用于实现各种FA(Factory Automation：工厂自动化)的主要的组成部分，PLC(可编程控制器)等控制装置正在普及。这种控制装置在1个或多个设备之间经由总线或网络来收发数据。
在多个设备经由总线或网络而连接的情况下，由于传输数据而产生延迟。这种传输延迟的大小根据设备所连接的位置而产生偏差。依赖于这种延迟时间的偏差，设备取得输入数据的定时和输出输出数据的定时也可能产生偏差。
针对这样的课题，日本特开2016-116143号公报(专利文献1)公开了对通信系统中的时刻同步进行监视的方法，该通信系统具有时刻主装置和经由网络而连接的1个或多个时刻从装置。在专利文献1所公开的时刻同步监视方法中，采用了IEEE(Institute ofElectrical and Electronics Engineers：电气和电子工程师协会)1588中规定的PTP(Precision Time Protocol：精确时间协议)这样的高精度时刻同步协议。在PTP中，在时刻主装置与时刻从装置之间定期地交换时刻同步用分组，根据在该过程中得到的信息，对时刻从装置的时刻进行校正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-116143号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在PTP中，不存在向时刻主装置通知时刻从装置的时刻同步精度的序列(sequence)，因此，时刻主装置无法判定时刻从装置的时刻同步是否完成。
因此，在专利文献1中，使从时刻从装置向时刻主装置发送的时刻同步用分组中包含表示时刻从装置发送该分组的时刻的信息。由此，时刻主装置能够根据接收到该分组的时刻与发送了该分组的时刻之间的差分，来判定时刻从装置的时刻同步是否完成。
这里，作为PTP的连接方式，存在P2P(Peer to Peer：对等网络)。在P2P中，相邻的2个通信装置成为主装置和从装置的关系而执行时刻同步处理。在P2P中，使用Peer delay(对等延迟)机制，各通信装置计测与位于靠主装置侧相邻的位置的通信装置之间的延迟时间，根据计测出的延迟时间来校正本装置的时刻。
在将专利文献1所公开的时刻同步监视方法应用于使用P2P的时刻同步处理的情况下，时刻主装置能够通过从最近的时刻从装置接收包含时刻信息的时刻同步用分组，来判定该时刻从装置的时刻同步是否完成。另一方面，由于在与未直接连接于时刻主装置的其他时刻从装置之间不进行时刻同步用分组的交换，因此，时刻主装置无法判定其他时刻从装置的时刻同步是否完成。其结果是，例如，在通信系统的电源接通后，时刻主装置无法判断能够在与多个时刻从装置之间开始数据传输的定时。
因此，希望提供能够对多个通信装置之间的时刻同步完成进行判断的通信系统。
用于解决问题的手段
本公开的一例的通信系统是多个通信装置与网络连接而得到的通信系统。多个通信装置包含：时刻主装置，其具有对通信系统的时刻进行管理的主时钟；以及多个时刻从装置，它们分别具有与主时钟进行了时刻同步的从时钟。多个时刻从装置各自包含：同步单元，其用于在与如下的其他通信装置之间进行时刻同步，所述其他通信装置是在网络上靠主装置侧相邻连接的其他通信装置；以及通信单元，其用于将时刻同步信息通知给时刻主装置，所述时刻同步信息表示由同步单元求出的本装置的时刻同步精度。
根据本公开，时刻主装置能够根据从各时刻从装置通知的时刻同步信息，判定本装置与多个时刻从装置之间的时刻同步是否完成。其结果是，能够在通信系统整体完成了时刻同步的定时开始数据传输。因此，与在通信系统的电源接通后经过了设定时间的定时开始数据传输的结构相比，能够更迅速地开始数据传输。此外，在数据传输的执行中，时刻主装置能够根据从各时刻从装置通知的时刻同步信息，对多个时刻从装置各自的时刻同步精度进行监视，因此，当与任意一个时刻从装置之间发生了时刻偏离时，能够立即停止数据的传输。因此，能够避免依赖于时刻偏离而时刻从装置取得输入数据的定时和输出输出数据的定时产生偏差的可能性。
在上述的公开中，同步单元将其他通信装置的时刻与本装置的时刻之间的差分作为时刻调整值，对本装置的时刻进行校正。通信单元将时刻调整值作为时刻同步信息通知给时刻主装置。
根据本公开，各时刻从装置能够利用在本装置的时刻同步处理中使用的时刻调整值，向时刻主装置通知本装置的时刻同步信息。
在上述的公开中，通信单元从在网络上靠从装置侧相邻连接的另外的其他通信装置接收时刻调整值。通信单元将接收到的时刻调整值和本装置的时刻调整值中的、绝对值大的一方的所述时刻调整值传送到其他通信装置。
根据本公开，能够将多个时刻从装置的时刻调整值中的最大值、即时刻同步精度的最差值通知给时刻主装置。因此，时刻主装置能够根据时刻同步精度的最差值判定多个时刻从装置的时刻同步是否完成。
在上述的公开中，通信单元从在网络上靠从装置侧相邻连接的另外的其他通信装置接收所述时刻调整值。通信单元将接收到的时刻调整值和本装置的时刻调整值传送到其他通信装置。
根据本公开，能够将全部的时刻从装置的时刻调整值通知给时刻主装置。因此，时刻主装置能够根据所通知的时刻同步信息，判定多个时刻从装置的全部的时刻同步是否完成。
在上述的公开中，通信单元从在网络上靠从装置侧相邻连接的另外的其他通信装置接收时刻调整值，将接收到的时刻调整值与本装置的时刻调整值的合计值传送到其他通信装置。
根据本公开，能够将各时刻从装置与时刻主装置之间的时刻差通知给时刻主装置。时刻主装置能够根据本装置与各时刻从装置之间的时刻差，判定多个时刻从装置的时刻同步是否完成。
在上述的公开中，同步单元在与其他通信装置之间交换时刻同步用分组，由此定期地执行对本装置的时刻进行校正的时刻同步处理。通信单元在向其他通信装置发送的时刻同步用分组内，存储向其他通信装置传送的时刻调整值。
根据本公开，通过使向位于主装置侧的通信装置发送的时刻同步用分组中包含时刻同步信息，能够利用已有的时刻同步序列来实现通信单元。由此，能够防止为了实现通信单元而增加在时刻同步处理的执行中在通信装置间交换的分组。
上述的公开中，时刻主装置是对网络内的数据传输进行管理的控制装置。多个时刻从装置分别是按照来自控制装置的指令来执行数据传输的设备。控制装置根据从多个设备通知的时刻同步信息，判定与多个设备之间的时刻同步是否完成，在判定为时刻同步完成时，开始网络内的数据传输。
根据本公开，通信系统中的控制装置作为时刻主装置发挥功能，由此，控制装置当判定为作为时刻从装置发挥功能的多个设备的时刻同步完成时，能够迅速开始数据传输。
在上述的公开中，多个时刻从装置中的1个时刻从装置是对网络内的数据传输进行管理的控制装置。除了上述1个时刻从装置以外的其余的时刻从装置和时刻主装置分别是按照来自控制装置的指令来执行数据传输的设备。时刻主装置根据从多个时刻从装置通知的时刻同步信息，判定与多个时刻从装置之间的时刻同步是否完成，将判定结果通知给控制装置。控制装置在根据判定结果判定为时刻同步完成时，开始网络内的数据传输。
根据本公开，即使在构成为通信系统中的控制装置以外的设备作为时刻主装置发挥功能，控制装置也能够按照从该设备通知的时刻同步完成的判定结果，迅速开始数据传输。
在上述的公开中，多个时刻从装置中的1个时刻从装置是对网络内的数据传输进行管理的控制装置。除了上述1个时刻从装置以外的其余的时刻从装置和时刻主装置分别是按照来自控制装置的指令来执行数据传输的设备。时刻主装置将从多个时刻从装置通知的时刻同步信息传送到控制装置。控制装置根据时刻同步信息，判定与多个设备之间的时刻同步是否完成，在判定为时刻同步完成时，开始网络内的数据传输。
根据本公开，即使构成为通信系统中的控制装置以外的设备作为时刻主装置发挥功能，控制装置也能够在根据从该设备传送的时刻同步信息判定为时刻同步完成时，迅速开始数据传输。
上述的公开中，同步单元在与其他通信装置之间交换时刻同步用分组，由此定期地执行对本装置的时刻进行校正的时刻同步处理。通信单元在时刻同步处理的执行后，将时刻同步信息通知给时刻主装置。
根据本公开，能够防止在时刻同步处理的执行中在网络上时刻同步用分组和表示时刻同步信息的数据冲突。
本公开的一例的通信装置是与通信系统进行网络连接的通信装置。通信装置具有与管理通信系统的时刻的主时钟进行了时刻同步的从时钟，通信装置包含：同步单元，其用于在与如下的其他通信装置之间进行时刻同步，所述其他通信装置是在网络上靠主装置侧相邻连接的其他通信装置；以及通信单元，其用于将时刻同步信息通知给具有主时钟的时刻主装置，所述时刻同步信息表示由同步单元求出的本装置的时刻同步精度。
根据本公开，时刻主装置能够根据从各通信装置通知的时刻同步信息，判定本装置与多个通信装置之间的时刻同步是否完成。其结果是，能够在通信系统整体完成了时刻同步的定时开始数据传输。此外，在数据传输的执行中，时刻主装置能够根据从各通信装置通知的时刻同步信息，对多个通信装置各自的时刻同步精度进行监视，因此，当与任意一个通信装置之间发生了时刻偏离时，能够立即停止数据的传输。因此，能够避免依赖于时刻偏离而通信装置取得输入数据的定时和输出输出数据的定时产生偏差的可能性。
本公开的一例的通信方法是多个通信装置与网络连接而得到的通信系统中的通信方法。多个通信装置包含：时刻主装置，其具有对通信系统的时刻进行管理的主时钟；以及多个时刻从装置，它们分别具有与主时钟进行了时刻同步的从时钟，通信方法具有以下步骤：多个时刻从装置的各个时刻从装置在与如下的其他通信装置之间进行时刻同步，所述其他通信装置是在网络上靠主装置侧相邻连接的其他通信装置；以及多个时刻从装置的各个时刻从装置将表示本装置的时刻同步精度的时刻同步信息通知给时刻主装置。
根据本公开，时刻主装置能够根据从各时刻从装置通知的时刻同步信息，判定本装置与多个时刻从装置之间的时刻同步是否完成。其结果是，能够在通信系统整体完成了时刻同步的定时开始数据传输。此外，在数据传输的执行中，时刻主装置能够根据从各时刻从装置通知的时刻同步信息，对多个时刻从装置各自的时刻同步精度进行监视，因此，当与任意一个时刻从装置之间发生了时刻偏离时，能够立即停止数据的传输。因此，能够避免依赖于时刻偏离而时刻从装置取得输入数据的定时以及输出输出数据的定时产生偏差的可能性。
发明的效果
根据本公开的一例，在多个通信装置与网络连接而得到的通信系统中，能够判断多个通信装置之间的时刻同步是否完成。
附图说明
图1是示意地示出本实施方式的通信系统的结构的图。
图2是依照本实施方式的通信系统的硬件结构的一例的示意图。
图3是示出PTP的时刻同步处理的一例的序列图。
图4是示出使用P2P透明时钟的时刻同步处理的一例的概念图。
图5是示出使用P2P透明时钟的时刻同步处理的一例的序列图。
图6是示意地示出本实施方式的通信单元的结构例1的图。
图7是示出包含本实施方式的通信单元的结构例1的时刻同步处理的序列图。
图8是示出构成本实施方式的通信系统的时刻从装置的处理顺序的流程图。
图9是示出构成本实施方式的通信系统的时刻主装置的处理顺序的流程图。
图10是示意地示出本实施方式的通信单元的结构例2的图。
图11是示出构成本实施方式的通信系统的时刻从装置的处理顺序的流程图。
图12是示出构成本实施方式的通信系统的时刻主装置的处理顺序的流程图。
图13是示意地示出本实施方式的通信单元的结构例3的图。
图14是示出构成本实施方式的通信系统的时刻从装置的处理顺序的流程图。
图15是示出构成本实施方式的通信系统的时刻主装置的处理顺序的流程图。
图16是示出包含本实施方式的通信单元的第4例的时刻同步处理的序列图。
图17是示出包含本实施方式的通信单元的第5例的时刻同步处理的序列图。
图18是示出本实施方式的通信系统的变形例1提供的时刻同步功能的示意图。
图19是示出本实施方式的通信系统的变形例1的时刻同步处理的序列图。
图20是示出本实施方式的通信系统的变形例2提供的时刻同步功能的示意图。
图21是示出本实施方式的通信系统的变形例2的时刻同步处理的序列图。
图22是示意地示出本实施方式的通信系统的变形例3的结构的图。
图23是示意地示出图22所示的通信系统中的各时刻从装置的通信单元的结构例的图。
图24是示意地示出应用图23所示的通信单元的通信系统的第1结构例的图。
图25是示意地示出应用图23所示的通信单元的通信系统的第2结构例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对依照本发明的各本实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同部件和结构要素标注相同标号。它们的名称和功能也相同。因此，不对它们重复详细的说明。另外，以下说明的各本实施方式和各变形例也可以适当选择性地进行组合。
＜A.应用例＞
首先，参照图1对应用本发明的场景的一例进行说明。图1是示意地示出本实施方式的通信系统1的结构的图。
本实施方式的通信系统1是多个通信装置(控制装置100、设备200A～200C)与网络2连接而成的通信系统。
多个通信装置包含时刻主装置和多个时刻从装置。时刻主装置和多个时刻从装置分别具有彼此进行时刻同步的计时器。时刻主装置具有对通信系统1的时刻进行管理的作为“主时钟”发挥功能的计时器，按照时刻同步协议中的同步顺序，对与网络连接的时刻从装置所具有的作为“从时钟”而发挥功能的计时器进行时刻同步。
在图1所示的例中，控制装置100作为时刻主装置发挥功能，设备200A～200C作为时刻从装置发挥功能。控制装置100经由网络2在与设备200A～200C之间收发数据。控制装置100对网络内的数据传输进行管理。设备200A～200C按照来自控制装置100的指令进行数据传输。
本实施方式的通信系统1的网络包含对制造装置、生产设备等进行控制的控制装置100，构成为满足所谓的产业用网络所要求的要件。作为这种要件之一，是保证从发送方送出的数据到达目的地的时刻。
为了保证这样的到目的地的到达时刻，采用彼此进行了时刻同步的多个通信装置进行网络连接而得到的通信系统1。即，在构成通信系统1的网络的多个通信装置之间对发送接收定时进行了时刻同步。更具体而言，构成网络的多个通信装置分别具有进行了时刻同步的计时器(或者，进行同步而增加或减小的计数器)，各通信装置按照这些进行了时刻同步的计时器或计数器，决定数据的发送或接收的定时。
在图1所示的例中，控制装置100具有计时器101，设备200A～200C具有计时器201A～201C。例如，控制装置100的计时器101作为“主时钟”而发挥功能，设备200A～200C的计时器以该主时钟为基准使定时同步。通过这样的计时器间的同步，在通信系统1中能够使数据的传输定时等彼此一致。
本实施方式的通信系统1在各时刻从装置中安装有时刻同步功能，以在时刻主装置和多个时刻从装置之间实现时刻同步。作为该时刻同步功能，各时刻从装置具有如下功能：以在网络上靠主装置侧相邻连接的通信装置所具有的计时器为基准，对本装置所具有的计时器进行校正。
具体而言，在图1所示的通信系统1中，设备200A为了在与靠主装置侧相邻连接的控制装置100之间进行时刻同步，以控制装置100的计时器101(主时钟)为基准，对本装置的计时器201A(从时钟)的时刻进行校正。具体而言，设备200A在与控制装置100之间定期地执行对时刻同步用分组进行交换的时刻同步处理，根据在该过程中得到的信息，计算计时器101与本装置的计时器201A之间的差分。然后，设备200A将该差分作为时刻调整值对本装置的计时器201A进行校正。
设备200B在与靠主装置侧相邻连接的设备200A之间定期地执行上述的时刻同步处理。设备200B计算设备200A的计时器201A与本装置的计时器201B之间的差分，将该差分作为时刻调整值对本装置的计时器201B进行校正。
设备200C在与靠主装置侧相邻连接的设备200B之间定期地执行上述的时刻同步处理。设备200C计算设备200B的计时器201B与本装置的计时器201C之间的差分，将该差分作为时刻调整值对本装置的计时器201C进行校正。
如以上说明的那样，在通信系统1中，相邻连接的2个通信装置成为主装置和从装置的关系而执行时刻同步处理，由此，最终能够使设备200A～200C各自的计时器(从时钟)与控制装置100的计时器101(主时钟)进行时刻同步。
然而，在上述的时刻同步处理中，由于不存在向时刻主装置通知各时刻从装置的时刻同步精度的序列，因此，时刻主装置无法判定多个时刻从装置的时刻同步是否完成。因此，在通信系统1的电源接通后，时刻主装置无法判断能够在与多个时刻从装置之间开始数据传输的定时。
对此例如能够采用如下结构：预先设定比时刻同步处理实际耗费的时间足够长的时间，在电源接通后，在经过该设定时间后开始数据传输。由此，能够保证在时刻同步完成的状态下执行数据传输。然而，担心从电源接通起到开始数据传输为止会耗费不必要的时间。
此外，在上述的时刻同步处理中，在数据传输的执行中，不存在时刻主装置监视时刻从装置的时刻同步精度的序列。因此，当时刻主装置的主时钟与时刻从装置的从时钟之间发生时刻偏离时，无法检测到该时刻偏离。
因此，在依照本实施方式的通信系统1中，多个时刻从装置各自具有“通信单元”，该“通信单元”用于将表示本装置的从时钟的时刻同步精度的时刻同步信息通知给时刻主装置。由此，在图1所示的结构例中，从设备200A～200C的各个设备向作为时刻主装置的控制装置100通知时刻同步信息。因此，控制装置100根据从设备200A～200C通知的时刻同步信息，能够判断本装置与各设备之间的时刻同步是否完成。其结果是，能够在通信系统1整体的时刻同步完成的定时开始数据传输。因此，与在电源接通后在经过了设定时间的定时开始数据传输的结构相比，能够更迅速地开始数据传输。
此外，在数据传输的执行中，由于控制装置100能够根据从设备200A～200C通知的时刻同步信息对设备200A～200C各自的时刻同步精度进行监视，因此，当与某个设备之间发生时刻偏离时能够立即停止数据的传输。因此，能够避免依赖于时刻偏离的发生而设备取得输入数据的定时和输出输出数据的定时产生偏差的可能性。
＜B.通信系统的整体结构例＞
首先，对依照本实施方式的通信系统1的整体结构进行说明。图1是示意地示出本实施方式的通信系统1的结构的图。
在图1所示的结构例中，控制装置100和多个设备200A～200C(以下，有时总称为“设备200”。)连接于网络2。设备200A～200C例如通过菊花链而依次连接。在图1中，网络2的设备200与控制装置100之间的连接方式设为线型，但是不限定于线型。例如也可以是包含环型、总线型或星型的其他连接方式。
在通信系统1的网络内中，控制装置100和设备200A～200C均能够视为“具有数据传送功能的通信装置”。在图1所示的例中，控制装置100和设备200A～200C分别具有如下功能：当从相邻连接的其他通信装置接收到在网络上传送的数据(以下也将1个传送单位的数据称为“帧”。)时，根据需要将该到来的帧向相邻连接的另外的其他通信装置传送。另外，在接收到的帧是发往本装置的情况下，不将该接收到的帧向其他通信装置传送，而是由接收到该帧的装置本身对该帧进行处理。
控制装置100相当于对制造装置或生成线(以下，也称作“现场”(field)。)所具有的各种的设备、装置等控制对象进行控制的产业用控制器。以下，将控制装置100也称作“控制主装置”。控制装置100是执行控制运算的一种计算机，典型地可以具体化为PLC(可编程控制器)。
传感器、致动器这样的控制对象可以直接或经由网络2而与控制装置100连接。在本实施方式中，如图1所示，这些控制对象可以经由设备200和网络2而与控制装置100。
各个设备200包含取得现场信号的输入设备、和按照来自控制装置100的指示对现场进行某些动作的输出设备或致动器。设备200对应于由控制主装置控制的“控制从装置”的一个实施例。网络2提供输入和设备控制作为主要功能。网络2相当于狭义的“现场网络”。一般而言，“现场网络”也被称作“现场总线”，为了简化说明，在以下的说明中，网络2是可以包含“现场网络”和“现场总线”两方的概念。
在控制装置100中执行的控制运算包含：对在设备200中收集或生成的数据(以下，也称作“输入数据”。)进行收集的处理(输入处理)、生成针对设备200的指令等数据(以下，也称作“输出数据”。)的处理(运算处理)、将所生成的输出数据发送到对象设备200的处理(输出处理)等。
此外，可以在控制装置100连接有支持装置500。支持装置500对控制装置100管理网络2所需要的准备和用于对控制对象进行控制所需要的准备等进行辅助的装置。支持装置500与网络2的管理关联地，例如提供用于设定与控制装置100连接的设备200的参数(配置)的设定环境等。支持装置500可以包含安装有提供设定环境等的设定工具的PC(个人计算机)等。
另外，在图1所示的通信系统1中，支持装置500设置为与控制装置100分体，但是，支持装置500也可以设置为与控制装置100一体。即，支持装置500所具有的功能可以内置于控制装置100。
能够在网络2上连接任意的设备200。设备200包含对现场提供某些物理作用的致动器和与现场之间交换信息的输入输出装置等。
虽然经由网络2在控制装置100与设备200之间交换数据，但是，这些交换的数据以数100μsec级～数10msec级的极短的周期被更新。
＜C.传输的数据和通信性能＞
在图1所示的网络2中，基本上周期性地传输在制造装置或生产设备的控制中使用的数据(以下，有时总称为“控制类数据”。)。此外，在网络2中，也可以传输与控制类数据不同的其他数据。其他数据例如包含称作“信息类数据”或“控制信息类数据”的数据。这些数据是虽然不要求如控制类数据那样的高速实时性但是也要求某种程度的守时性的数据。
控制类数据例如可列举出伺服指令值、编码器值、传感器的ON/OFF值等。控制类数据用于制造装置或生产设备的控制，因此，从控制装置100以固定的通信周期进行传输。在通信系统1中，需要可靠地保证该通信周期。
本实施方式的网络2优选采用保证数据的到达时间的进行固定周期通信的总线或网络。例如，可以采用作为机器控制用网络的一例的EtherCAT(注册商标)、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即EtherNet/IP(注册商标)等公知的协议的网络。
＜D.硬件结构＞
图2是示出依照本实施方式的通信系统1的硬件结构的一例的示意图。控制装置100典型地可以以PLC为基础来构成。
参照图2，控制装置100包含处理器102、存储器104、存储装置106、网络控制器110作为主要的组成部分。控制装置100还包含与支持装置500进行通信的I/F(Interface，接口)。
在存储装置106中存储有用于对控制装置100的各部进行控制的系统程序107、和根据控制对象等而设计的用户应用程序108。处理器102将存储于存储装置106的系统程序107和用户应用程序108读出到存储器104中并执行该程序，由此实现包含后述的处理的各种处理。存储器104由DRAM(Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器)、SRAM(Static Random Access Memory：静态随机存取存储器)等易失性存储装置构成。
网络控制器110提供用于供控制装置100经由网络2在与各设备200之间交换数据的接口。网络控制器110包含接收电路(Rx)111、接收缓冲器112、发送接收控制器113、发送缓冲器114、发送电路(Tx)115、计时器101作为主要的组成部分。
接收电路111接收在网络控制器110上以固定周期进行传输的帧，将该接收到的帧中存储的数据写入接收缓冲器112。发送接收控制器113依次读出被写入接收缓冲器112的接收帧。发送接收控制器113从该读出的帧中仅提取控制装置100中的处理所需要的数据，并向处理器102输出。发送接收控制器113按照来自处理器102的指令，将要向设备200发送的数据或帧依次写入发送缓冲器114。发送电路115与在网络控制器110上传输帧的周期同步地，将发送缓冲器114中存储的数据依次向依次网络2送出。计时器101也可以是产生作为从发送接收控制器113指示通信帧的发送等的定时的基准的脉冲的超级主时钟(grandmaster)。
参照图2，设备200实现用于实现通信系统1的各种设备、装置的控制所需要的各种功能。典型地，各个设备200掌管来自作为控制对象的设备或装置等的现场信息的收集、向作为控制对象的设备或装置等的指令信号的输出。各个设备200包含处理器202、存储器204、存储装置206、通信电路210作为主要的组成部分。通信电路210对在网络2上传输的帧进行处理。即，通信电路210在经由网络2接收到任意的帧时，对该接收到的帧进行数据写入和/或从该帧读出数据，然后，在网络2上向位于下一个位置的设备200传送该帧。
更具体而言，通信电路210包含接收电路(Rx)211、发送接收控制器212、发送电路(Tx)213、计时器201。接收电路211和发送电路213是与网络2在物理上连接的部位，按照来自发送接收控制器212的指令，接收在网络2上传输的帧，对接收帧进行处理，将处理后的帧向网络2送出。发送接收控制器212对在网络2上传输的帧进行数据写入和/或从该帧读出数据。计时器201产生作为发送接收控制器212输出指令的定时或设备200执行处理的定时等的基准的时钟。由此，包含控制装置100和各设备200的多个通信装置能够彼此进行时刻同步。
＜E.时刻同步功能＞
在图1所示的通信系统1中，控制装置100具有计时器101，设备200A～200D分别具有计时器201A～201C。控制装置100的计时器101作为主时钟发挥功能，设备200A～200C的计时器以主时钟为基准而使定时同步，由此，在通信系统1中能够使数据的传输定时等彼此一致。
通信系统1中的通信装置间的时刻同步例如能够采用IEEE1588、IEEE802.1AS、IEEE802.1AS-Rev等高精度时刻同步协议。
作为高精度时刻同步协议，例如在IEEE1588中规定了PTP(Precision TimeProtocol)。PTP可以应用于包含具有主时钟的时刻主装置M和具有从时钟的时刻从装置S的通信系统。在PTP中，在时刻主装置M与时刻从装置S之间定期地交换时刻同步用分组，根据在该过程中得到的信息，进行时刻从装置S的从时钟的时刻校正。
图3是示出PTP的时刻同步处理的一例的序列图。在图3所示的序列图中，时刻主装置M与时刻从装置S协作，由此实现主时钟与从时钟之间的时刻同步。
在图3中，时刻主装置M的主时钟所具有的时刻TM与时刻从装置S的从时钟所具有的时刻TS之间的差分即OFFSET通常由下式(1)表示。
OFFSET＝TSTM …(1)
首先，时刻主装置M向时刻从装置S发送时刻同步用分组(Sync消息)。在时刻主装置M发送了Sync消息的时刻T1、时刻从装置S接收到Sync消息的时刻T2、和从时刻主装置M向时刻从装置S的方向的延迟时间DM/S之间，下式(2)的关系成立。
T2＝T1+OFFSET+DM/S ···(2)
接着，时刻主装置M向时刻从装置S发送时刻同步用分组(Follow_Up消息)。Follow_Up消息包含表示从时刻主装置M发送了Sync消息的时刻T1的信息。时刻从装置S对时刻T1和时刻T2进行记录。
接着，时刻从装置S向时刻主装置M发送时刻同步分组(Delay_Req消息)。时刻主装置M当接收到Delay_Req消息时，向时刻从装置S发送时刻同步用分组(Delay_Resp消息)。Delay_Resp消息包含表示接收到Delay_Req消息的时刻T4的信息。时刻从装置S当接收到Delay_Resp消息时，能够确认时刻主装置M接收到了Delay_Req消息，因此对时刻T3和时刻T4进行记录。
在时刻从装置S发送了Delay_Req消息的时刻T3、时刻主装置M接收到Delay_Req消息的时刻T4、和从时刻从装置S向时刻主装置M的方向的延迟时间DS/M之间，下式(3)的关系成立。
T4＝T3-OFFSET+DS/M …(3)
时刻从装置S记录了时刻T1、T2、T3、T4(即，4个时间戳)。这里，当假定双向的延迟时间DM/S、DS/M相等时(DM/S＝DS/M)，时刻从装置S能够根据式(2)、(3)通过下式(4)计算出OFFSET。
OFFSET＝{(T2-T4)-(T1-T3)}/2 …(4)
在这样的PTP的时刻同步处理中，虽然在双向的延迟时间相等的情况下成立，但是，在中途经由开关等的情况下，双向的延迟时间不同因此产生误差。为了解决由于双向的延迟时间的差而产生的误差，在IEEE1588中，还定义了被称作透明时钟(TransparentClock)的延迟管理功能。
透明时钟中存在E2E(End to End)透明时钟和P2P(Peer to Peer)透明时钟。E2E透明时钟是如下方式：对在时刻主装置M与时刻从装置S之间配置的各开关的输入部和输出部设置时间戳赋予功能，计测各开关的分组通过时间而进行校正。关于E2E透明时钟，使用图3所示的Delay request-Delay response(延迟请求-延迟响应)机制，在时刻主装置M与时刻从装置S之间计测延迟时间。
另一方面，如图4所示，P2P透明时钟是如下方式：相邻的2个通信装置成为主装置和从装置的关系而使时钟一致。P2P透明时钟使用Peer delay机制，在各同级之间计测延迟时间。在图4的例中，时刻主装置M和时刻从装置S1～S3以菊花链方式依次连接。在图1所示的通信系统1中，控制装置100对应于时刻主装置M，设备200A～200C分别对应于时刻从装置S1～S3。
时刻主装置M和时刻从装置S1～S3各自具有端口P1、P2。端口P1、P2分别能够被指定为主端口和从端口中的任意一方。
但是，在使控制装置100作为时刻主装置M而发挥功能的情况下，有时时刻主装置M中的端口P1、P2中的一方的端口被指定为主端口，另一方的端口与上级网络或同一网络上的其他控制装置连接(参照图24)。或者，在时刻主装置M和时刻从装置S1～S3的连接方式为环型的情况下，时刻主装置M的端口P1、P2均被指定为主端口。
另外，能够由用户指定使构成通信系统1的多个通信装置中的哪个通信装置的计时器作为主时钟而发挥功能。或者，能够使用主时钟选出算法而自动地进行指定。时刻从装置S1～S3的各个端口P1、P2能够由用户指定。或者，能够根据利用工具设计的通信系统1的拓扑信息而自动地进行指定。
在本实施方式的通信系统1中，通过执行使用P2P透明时钟的时刻同步处理，能够使时刻从装置S1～S3的各个从时钟与时刻主装置M的主时钟进行时刻同步。
图5是示出使用P2P透明时钟的时刻同步处理的一例的序列图。在图5所示的序列图中，开关SW1、SW2是具有P2P透明时钟功能的网络开关。开关SW1、SW2在网络上相邻连接。在图5中，开关SW2位于开关SW1的靠主装置侧相邻的位置。在开关SW1与开关SW2之间定期地交换时刻同步用分组，根据在该过程中得到的信息，进行开关SW1的时钟的时刻校正。
在图5中，当将开关SW1的时钟所具有的时刻TS1和开关SW2的时钟所具有的时刻TS2之间的差分设为ΔT时，ΔT由下式(5)表示。
ΔT＝TS2-TS1 …(5)
首先，开关SW1向开关SW2发送时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)。在开关SW1发送了Pdelay_Req消息的时刻T1、开关SW2接收到Pdelay_Req消息的时刻T2、和从开关SW1向开关SW2的方向的延迟时间D1/2之间，下式(6)的关系成立。
T2＝T1+ΔT+D1/2 …(6)
接着，开关SW2向开关SW1发送时刻同步用分组(Pdelay_Resp消息)。Pdelay_Resp消息包含表示开关SW2接收到Pdelay_Req消息的时刻T2的信息。开关SW1对时刻T1和时刻T2进行记录。
接着，开关SW2向开关SW1发送时刻同步用分组(Pdelay_Resp_followup消息)。Pdelay_Resp_followup消息包含表示开关SW2发送了Pdelay_Resp消息的时刻T3的信息。开关SW1记录发送了Pdelay_Resp_followup消息的时刻T3和接收到Pdelay_Resp_followup消息的时刻T4。
在开关SW2发送了Pdelay_Resp_followup消息的时刻T3、开关SW1接收到Pdelay_Resp_followup消息的时刻T4、和从开关SW2向开关SW1的方向的延迟时间D2/1之间，下式(7)的关系成立。
T4＝T3-ΔT+D2/1 …(7)
开关SW1记录了时刻T1、T2、T3、T4(即，4个时间戳)。这里，当假定双向的延迟时间D1/2、D2/1相等(D1/2＝D2/1)时，能够通过下式(8)计算延迟时间D。
D＝{(T4-T1)-(T3-T2)}/2 …(8)
并且，能够根据式(6)、(8)，通过下式(9)计算开关SW1所具有的时钟的时刻与开关SW2所具有的时钟的时刻之间的差分ΔT。开关SW1将差分ΔT作为时刻调整值，进行本装置的时钟的时刻校正。
ΔT＝(T2-T1)-{(T4-T1)-(T3-T2)}/2 …(9)
返回图4，时刻从装置S1在与连接于从端口的时刻主装置M之间执行图5所示的时刻同步处理，由此计算时刻主装置M所具有的时钟(主时钟)的时刻与本装置所具有的时钟(从时钟)的时刻之间的差分ΔT。该情况下，在图5的序列图中，时刻从装置S1对应于开关SW1，时刻主装置M对应于开关SW2。在以下的说明中，将时刻从装置S1的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分ΔT表示为“ΔTM-1”。时刻从装置S1将差分ΔTM-1作为时刻调整值，对本装置的计时器进行时刻校正。
时刻从装置S2在与连接于从端口的时刻从装置S1之间执行图5所示的时刻同步处理，由此，时刻从装置S1计算时刻差ΔT。时刻从装置S2对应于图4的开关SW1，计算时刻从装置S1所具有的时钟的时刻与本装置的时钟的时刻之间的差分ΔT。该情况下，在图5的序列图中，时刻从装置S2对应于开关SW1，时刻从装置S1对应于开关SW2。在以下的说明中，将时刻从装置S2的时刻与时刻从装置S1的时刻之间的差分ΔT表示为“ΔT1-2”。时刻从装置S2将差分ΔT1-2作为时刻调整值，对本装置的时钟进行时刻校正。
时刻从装置S3在与连接于从端口的时刻从装置S2之间执行图5所示的时刻同步处理，由此计算时刻从装置S2所具有的时钟的时刻与本装置所具有的时钟的时刻之间的差分ΔT。该情况下，在图5的序列图中，时刻从装置S3对应于开关SW1，时刻从装置S2对应于开关SW2。在以下的说明中，将时刻从装置S3的时刻与时刻从装置S2的时刻之间的差分ΔT表示为“ΔT2-3”。时刻从装置S3将差分ΔT2-3作为时刻调整值，对本装置的时钟进行时刻校正。
这样，多个通信装置各自将靠主装置侧相邻连接的通信装置的时钟的时刻与本装置的时钟的时刻之间的差分ΔT作为时刻调整值，对本装置的时钟进行时刻校正，由此，最终在时刻主装置M与全部时刻从装置S1～S3之间实现时刻同步。通过完成通信系统1整体的时刻同步，能够在多个通信装置之间开始控制类数据的传输。
然而，在图5所示的时刻同步处理中，不存在将各时刻从装置S的时刻同步精度通知给时刻主装置M的序列。因此，时刻主装置M无法判定各时刻从装置S的时刻同步是否完成，在通信系统1的电源接通后等，无法判断能够开始控制类数据的传输的定时。
对此例如能够采用如下结构：预先设定比时刻同步处理实际耗费的时间足够长的时间，在接通通信系统1的电源后经过该设定时间的时点，开始控制类数据的传输。由此，能够保证在时刻同步完成的状态下执行控制类数据的传输。然而，担心从接通电源起到开始控制类数据的传输为止会耗费不必要的时间。
此外，在数据传输的执行中，在时刻主装置M中不存在对时刻从装置S的从时钟进行监视的序列。因此，当在时刻主装置M的主时钟与时刻从装置S的从时钟之间发生时刻偏离时，无法检测到该时刻偏离。
这里，在专利文献1中公开了如下技术：在图3所示的使用E2E透明时钟的时刻同步处理中，使时刻从装置S在向时刻主装置M发送的时刻同步用分组(Delay_Req消息)中包含表示发送了Delay_Req消息的时刻T3的信息。根据该技术，时刻主装置M判定时刻T3与时刻T4之间的差分即监视用时刻差分(T4-T3)是否在预先决定的容许范围内，由此，能够判定时刻从装置S的时刻同步是否完成。
在将该专利文献1的技术应用于图5所示的使用P2P透明时钟的时刻同步处理的情况下，时刻主装置M通过从最近的时刻从装置S1接收包含时刻信息的时刻同步用分组，能够判定时刻从装置S1的时刻同步是否完成。然而，由于在时刻主装置M与时刻从装置S2、S3之间不进行时刻同步用分组的交换，因此，时刻主装置M无法判定时刻从装置S2、S3各自的时刻同步是否完成。
因此，在依照本实施方式的通信系统1中，时刻从装置S具有“通信单元”，该“通信单元”用于将表示本装置的从时钟的时刻同步精度的信息(时刻同步信息)通知给时刻主装置M。由此，时刻主装置M能够根据从时刻从装置S1～S3的各个时刻从装置通知的时刻同步信息，判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。
＜F.通信单元＞
以下，在本实施方式的通信系统1中，对时刻从装置S所具有的通信单元的结构例进行说明。
(f1.通信单元的结构例1)
图6是示意地示出本实施方式的通信单元的结构例1的图。本实施方式的通信单元构成为将本装置的从时钟的时刻校正所使用的时刻调整值ΔT作为时刻同步信息进行通知。
参照图6，时刻从装置S3在与时刻从装置S2之间执行时刻同步处理(参照图5)，由此计算时刻从装置S3的时刻与时刻从装置S2的时刻之间的差分ΔT2-3。时刻从装置S3将计算出的时刻调整值ΔT2-3通知给时刻从装置S2。
时刻从装置S2在与时刻从装置S1之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S2的时刻与时刻从装置S1的时刻之间的差分ΔT1-2。时刻从装置S2对从时刻从装置S3接收到的时刻调整值ΔT2-3与计算出的时刻调整值ΔT1-2进行比较。具体而言，时刻从装置S2对时刻调整值ΔT2-3的绝对值|ΔT2-3|与时刻调整值ΔT1-2的绝对值|ΔT1-2|进行比较，选择较大的绝对值(以下，也称作“最大时刻调整值ΔTmax”。)。当设时刻从装置S2中的最大时刻调整值为ΔTmax2时，最大时刻调整值ΔTmax2由下式(10)给出。时刻从装置S2将最大时刻调整值ΔTmax2通知给时刻从装置S1。
ΔTma×2＝Ma×{|ΔT2-3|，|ΔT1-2|} …(10)
时刻从装置S1在与时刻主装置M之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S1的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分ΔTM-1。时刻从装置S1对从时刻从装置S2接收到的最大时刻调整值ΔTmax2与时刻调整值ΔTM-1的绝对值|ΔTM-1|进行比较，选择较大的绝对值(最大时刻调整值ΔTmax)。当设时刻从装置S1中的最大时刻调整值为ΔTmax1时，最大时刻调整值ΔTmax1由下式(11)给出。时刻从装置S1将最大时刻调整值ΔTmax1通知给时刻主装置M。
ΔTma×1＝Ma×{|ΔTM-1|，ΔTma×2} …(11)
这里，根据式(10)、(11)，最大时刻调整值ΔTmax1能够如下式(12)那样表示。
ΔTma×1＝Ma×{|ΔT2-3|，|ΔT1-2|，|ΔTM-1|}…(12)
根据式(12)可知，将时刻从装置S1～S3的时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2、ΔTM-1的绝对值中的最大的一方作为最大时刻调整值ΔTmax1通知给时刻主装置M。
时刻主装置M根据最大时刻调整值ΔTmax1，判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。具体而言，时刻主装置M将用于判定时刻同步是否完成的阈值设定为将通信系统1中预先决定的容许时刻精度除以最大路径数而得到的值。该最大路径数相当于时刻主装置M与末端的时刻从装置S(在图6的例中，相当于时刻从装置S3)之间存在的传输路径的总数。在图6的例中，最大路径数为3。因此，阈值被设定为容许时刻精度/3。例如，在设容许时刻精度为1μs的情况下，阈值为0.333μs。
在图6的例中，在时刻主装置M与末端的时刻从装置S3之间，产生将各时刻从装置S的差分ΔT相加得到的时刻差。因此，在各时刻从装置S中，即使与相邻连接的其他通信装置之间的时刻的差分ΔT小于容许时刻精度，在时刻主装置M与末端的时刻从装置S3之间，也可能产生超过容许时刻精度的时刻差。因此，通过将用于判定时刻同步的完成的阈值设为将容许时刻精度除以最大路径数而得到的值，从而将时刻主装置M与时刻从装置S3之间的时刻差小于容许时刻精度作为时刻同步完成的判定条件。
时刻主装置M对最大时刻调整值ΔTmax1与上述阈值进行比较，在最大时刻调整值ΔTmax1小于阈值的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成。时刻主装置M在判定为时刻同步完成时，在时刻从装置S1～S3之间开始控制类数据的传输。另一方面，在最大时刻调整值ΔTmax1大于阈值的情况下，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成，不开始控制类数据的传输。
在通信系统1中，时刻同步处理被定期地执行，因此，各时刻从装置S的时刻同步信息也被定期地通知给时刻主装置M。因此，时刻主装置M在数据传输的执行中，能够监视时刻从装置S1～S3的时刻同步精度。在由于时刻从装置S1～S3中的任意一方与时刻主装置M之间发生了时刻偏离而使向时刻主装置M通知的最大时刻调整值ΔTmax1超过阈值的情况下，时刻主装置M判定为时刻主装置M与时刻从装置S1～S3之间的时刻同步失败，停止控制类数据的传输。由此，在图1所示的通信系统1中的数据传输中，控制装置100能够稳定地管理多个设备200A～200C的控制类数据的发送接收的定时。
图7是示出包含本实施方式的通信单元的结构例1的时刻同步处理的序列图。
参照图7，当在通信系统1中开始时刻同步处理时，时刻从装置S3对时刻从装置S2发送Pdelay_Req消息。时刻从装置S3在向时刻从装置S2发送的Pdelay_Req消息中存储在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔT2-3。
时刻从装置S2当接收到Pdelay_Req消息时，提取Pdelay_Req消息中存储的时刻调整值ΔT2-3。时刻从装置S2将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S3。时刻从装置S3计算时刻调整值ΔT2-3，使用计算出的时刻调整值ΔT2-3对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻从装置S2将从时刻从装置S3接收到的时刻调整值ΔT2-3、和在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔT1-2代入式(10)，由此计算最大时刻调整值ΔTmax2。时刻从装置S2在向时刻从装置S1发送的Pdelay_Req消息中存储计算出的最大时刻调整值ΔTmax2。
时刻从装置S1当接收到Pdelay_Req消息时，提取Pdelay_Req消息中存储的最大时刻调整值ΔTmax2。时刻从装置S1将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S2。时刻从装置S2计算时刻调整值ΔT1-2，使用计算出的时刻调整值ΔT1-2对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻从装置S1将从时刻从装置S2接收到的最大时刻调整值ΔTmax2、和在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔTM-1代入式(11)，由此计算最大时刻调整值ΔTmax1。时刻从装置S1在向时刻主装置M发送的Pdelay_Req消息中存储计算出的最大时刻调整值ΔTmax1。
时刻主装置M当接收到Pdelay_Req消息时，提取Pdelay_Req消息中存储的最大时刻调整值ΔTmax1。时刻主装置M将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S1。时刻从装置S1计算时刻调整值ΔTM-1，使用计算出的时刻调整值ΔTM-1对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻主装置M根据从时刻从装置S1接收到的最大时刻调整值ΔTmax1，判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。时刻主装置M在最大时刻调整值ΔTmax1小于阈值(＝容许时刻精度/最大路径数)的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成，在与时刻从装置S1～S3之间开始控制类数据的传输。
如图7所示，通过在向位于主装置侧的通信装置发送的时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)中包含时刻同步信息(时刻调整值ΔT)，能够利用已有的时刻同步序列来实现通信单元。由此，能够防止为了实现通信单元而增加在时刻同步处理的执行中在通信装置间之间交换的分组。
图8是示出构成本实施方式的通信系统1的时刻从装置S的处理顺序的流程图。在图8中示出与时刻主装置M依次连接的多个时刻从装置S1～S3(S3相当于末端的从装置)中的1个时刻从装置Si(1≤i≤3)的处理顺序。图8所示的流程图以规定周期被执行。
参照图8，时刻从装置Si对主装置侧节点(相当于时刻从装置S(i-1)或时刻主装置M)发送时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S01)。时刻从装置Si在Pdelay_Req消息中存储最大时刻调整值ΔTmaxi。时刻从装置Si记录发送了Pdelay_Req消息的时刻T1(参照图6)。
接着，时刻从装置Si从主装置侧节点接收时刻同步用分组(Pdelay_Resp消息)(步骤S02)。Pdelay_Resp消息包含主装置侧节点接收到Pdelay_Req消息的时刻T2。时刻从装置Si记录时刻T2。
时刻从装置Si还从主装置侧节点接收时刻同步用分组(Pdelay_Resp followup消息)(步骤S03)。Pdelay_Resp followup消息包含主装置侧节点发送Pdelay_Resp消息的时刻T3。时刻从装置Si记录时刻T3和接收到Pdelay_Resp消息的时刻T4。
接着，时刻从装置Si根据4个时刻T1、T2、T3、T4，计算时刻从装置Si的时刻与主装置侧节点的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔT(步骤S04)。时刻从装置Si使用时刻调整值ΔT对本装置的时钟的时刻进行校正(步骤S05)。
接着，时刻从装置Si自从装置侧节点(相当于时刻从装置S(i+1))接收时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S06)。在Pdelay_Req消息中存储有在从装置侧节点计算出的最大时刻调整值ΔTmax(i+1)。
时刻从装置Si对时刻调整值ΔT的绝对值|ΔT|与最大时刻调整值ΔTmax(i+1)的绝对值进行比较，选择较大的绝对值。时刻从装置Si将选择出的绝对值设定为最大时刻调整值ΔTmaxi。时刻从装置Si将设定的最大时刻调整值ΔTmaxi存储于在下次的时刻同步处理中向主装置侧节点发送的时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)。因此，更新后的最大时刻调整值ΔTmaxi被通知给主装置侧节点(步骤S01)。
按照图8所示的处理顺序，时刻从装置S1～Sn的各个时刻从装置向主装置侧节点通知最大时刻调整值ΔTmaxi，最终，从时刻从装置S1向时刻主装置M通知最大时刻调整值ΔTmax1。
图9是示出构成本实施方式的通信系统1的时刻主装置M的处理顺序的流程图。图9所示的流程图以规定周期被执行。
参照图9，时刻主装置M自从装置侧节点(时刻从装置S1)接收时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S11)。在Pdelay_Req消息中存储有在时刻从装置S1中计算出的最大时刻调整值ΔTmax1。
时刻主装置M向时刻从装置S1发送时刻同步用分组(Pdelay_Resp消息)(步骤S12)。Pdelay_Resp消息包含有时刻主装置M接收到Pdelay_Req消息的时刻T2。
时刻主装置M还向时刻从装置S1发送时刻同步用分组(Pdelay_Resp followup消息)(步骤S13)。Pdelay_Resp followup消息包含有时刻主装置M发送了Pdelay_Resp消息的时刻T3。
接着，时刻主装置M对从时刻从装置S1接收到的最大时刻调整值ΔTmax1和阈值(容许时刻精度/最大路径数)进行比较(步骤S14)。在最大时刻调整值ΔTmax1小于阈值的情况下(S14中判定为“是”时)，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成，在与时刻从装置S1～S3之间执行控制类数据的传输(步骤S15)。
另一方面，在最大时刻调整值ΔTmax1为阈值以上的情况下(S14中判定为“否”时)，时刻主装置M进一步判定是否正在执行控制类数据的传输(步骤S16)。如果正在执行控制类数据的传输(S16中判定为“是”时)，则时刻主装置M停止控制类数据的传输(步骤S17)。另一方面，如果未正在执行控制类数据的传输(S16中判定为“否”时)，则时刻主装置M不开始控制类数据的传输。
(f2.通信单元的结构例2)
图10是示意地示出本实施方式的通信单元的结构例2的图。本结构例中也与结构例1同样，通信单元构成为将本装置的从时钟的时刻校正所使用的时刻调整值ΔT作为时刻同步信息进行通知。
参照图10，时刻从装置S3在与时刻从装置S2之间执行时刻同步处理(参照图5)，由此计算时刻从装置S3的时刻与时刻从装置S2的时刻之间的差分ΔT2-3。时刻从装置S3将计算出的时刻调整值ΔT2-3通知给时刻从装置S2。
时刻从装置S2在与时刻从装置S1之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S2的时刻与时刻从装置S1的时刻之间的差分ΔT1-2。时刻从装置S2将从时刻从装置S3接收到的时刻调整值ΔT2-3和计算出的时刻调整值ΔT1-2通知给时刻从装置S1。
时刻从装置S1在与时刻主装置M之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S1的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分ΔTM-1。时刻从装置S1将从时刻从装置S2接收到的ΔT2-3、ΔT1-2、以及时刻调整值ΔTM-1通知给时刻主装置M。
时刻主装置M根据时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2、ΔTM-1，判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。具体而言，时刻主装置M通过将时刻调整值ΔT1-2和ΔTM-1相加，来计算时刻从装置S2的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-2。时刻调整值ΔTM-2由下式(13)给出。
ΔTM-2＝ΔT1-2+ΔTM-1 …(13)
时刻主装置M还通过将时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2和ΔTM-1相加，来计算时刻从装置S3的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-3。时刻调整值ΔTM-3由下式(14)给出。
ΔTM-3＝ΔT2-3+ΔT1-2+ΔTM-1 …(14)
接着，时刻主装置M选择时刻调整值ΔTM-1、ΔTM-2、ΔTM-3中的绝对值最大的一方。时刻主装置M将选择出的时刻调整值的绝对值设定为最大时刻调整值ΔTMmax。最大时刻调整值ΔTMmax由下式(15)给出。
ΔTMma×＝Ma×{|ΔTM-3|，|ΔTM-2|，|ΔTM-1|}…(15)
时刻主装置M对最大时刻调整值ΔTMmax与容许时刻精度进行比较，在最大时刻调整值ΔTMmax小于容许时刻精度的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步。时刻主装置M当判定为时刻同步完成时，在时刻从装置S1～S3之间开始控制类数据的传输。另一方面，在最大时刻调整值ΔTMmax大于容许时刻精度的情况下，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成，不开始控制类数据的传输。另外，在数据传输的执行中，在最大时刻调整值ΔTMmax超过容许时刻精度的情况下，时刻主装置M判定为时刻主装置M与时刻从装置S1～S3之间的时刻同步失败，停止控制类数据的传输。由此，在图1所示的通信系统1中的数据传输中，控制装置100能够稳定地管理多个设备200A～200C的控制类数据的发送接收的定时。
图11是示出构成本实施方式的通信系统1的时刻从装置S的处理顺序的流程图。在图11中，示出与时刻主装置M依次连接的多个时刻从装置S1～S3(S3相当于末端的从装置)中的1个时刻从装置Si(1≤i≤3)的处理顺序。在图11所示的流程图中，与图8所示的流程图相比，将步骤S01、S06分别置换为了步骤S01A、S06A。
参照图11，时刻从装置Si对主装置侧节点(相当于时刻从装置S(i-1)或时刻主装置M)发送时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S01A)。时刻从装置Si在Pdelay_Req消息中存储本装置的时刻调整值ΔT、和自从装置侧节点(相当于时刻从装置S(i+1))接收到的时刻调整值ΔT。时刻从装置Si记录发送了Pdelay_Req消息的时刻T1(参照图6)。
接着，时刻从装置Si从主装置侧节点接收时刻同步用分组(Pdelay_Resp消息)(步骤S02)。时刻从装置Si还从主装置侧节点接收时刻同步用分组(Pdelay_Resp followup消息)(步骤S03)。时刻从装置Si根据4个时刻T1、T2、T3、T4，计算时刻从装置Si的时刻与主装置侧节点的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔT(步骤S04)。时刻从装置Si使用时刻调整值ΔT对本装置的时钟的时刻进行校正(步骤S05)。
接着，时刻从装置Si自从装置侧节点接收时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S06A)。在Pdelay_Req消息中存储有从装置侧节点的时刻调整值ΔT。从装置侧节点的时刻调整值ΔT包含位于比本装置靠从装置侧的位置的全部时刻从装置S的时刻调整值ΔT。时刻从装置Si将接收到的时刻调整值ΔT和本装置的时刻调整值ΔT存储于在下次的时刻同步处理向主装置侧节点发送的时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)。因此，更新后的时刻调整值ΔT被通知给主装置侧节点(步骤S01A)。
按照图11所示的处理顺序，时刻从装置S1～Sn的各个时刻从装置向主装置侧节点通知时刻调整值ΔT，由此，最终，时刻从装置S1～S3的全部的时刻调整值ΔT被通知给时刻主装置M。
图12是示出构成本实施方式的通信系统1的时刻主装置M的处理顺序的流程图。图12所示的流程图与图9的流程图相比，将步骤S1置换为步骤S11A，并且追加了步骤S18～S20。
参照图12，时刻主装置M自从装置侧节点(时刻从装置S1)接收时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S11A)。在Pdelay_Req消息中存储有时刻从装置S1～S3的时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2、ΔTM-1。
时刻主装置M向时刻从装置S1发送时刻同步用分组(Pdelay_Resp消息)(步骤S12)。时刻主装置M还向时刻从装置S1发送时刻同步用分组(Pdelay_Resp followup消息)(步骤S13)。
接着，时刻主装置M根据从时刻从装置S1接收到的时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2、ΔTM-1，计算时刻从装置S2、S3的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-2、ΔTM-3(步骤S18)。接着，时刻主装置M求出计算出的时刻调整值ΔTM-3、ΔTM-2、ΔTM-1的绝对值的最大值(最大时刻调整值ΔTMmax)(步骤S19)。
接着，时刻主装置M对最大时刻调整值ΔTMmax与容许时刻精度进行比较(步骤S20)。在最大时刻调整值ΔTMmax小于容许时刻精度的情况下(S20中判定为“是”时)，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成，在与时刻从装置S1～S3之间执行控制类数据的传输(步骤S15)。
另一方面，在最大时刻调整值ΔTMmax为容许时刻精度以上的情况下(S20中判定为“否”时)，时刻主装置M进一步判定是否正在执行控制类数据的传输(步骤S16)。如果在正在执行控制类数据的传输(S16中判定为“是”时)，则时刻主装置M停止控制类数据的传输(步骤S17)。另一方面，如果未正在执行控制类数据的传输(S16中判定为“否”时)，则时刻主装置M不开始控制类数据的传输。
(f3.通信单元的结构例3)
图13是示意地示出本实施方式的通信单元的结构例3的图。本结构例中也与结构例1、2同样，通信单元构成为将本装置的从时钟的时刻校正所使用的时刻调整值ΔT作为时刻同步信息进行通知。
参照图13，时刻从装置S3在与时刻从装置S2之间执行时刻同步处理(图6)，由此计算时刻从装置S3的时刻与时刻从装置S2的时刻之间的差分ΔT2-3。时刻从装置S3将计算出的时刻调整值ΔT2-3通知给时刻从装置S2。
时刻从装置S2在与时刻从装置S1之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S2的时刻与时刻从装置S1的时刻之间的差分ΔT1-2。时刻从装置S2将从时刻从装置S3接收到的时刻调整值ΔT2-3与计算出的时刻调整值ΔT1-2相加。时刻从装置S2将合计值(ΔT2-3+ΔT1-2)和时刻调整值ΔT1-2通知给时刻从装置S1。
时刻从装置S1在与时刻主装置M之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S1的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分ΔTM-1。时刻从装置S1将从时刻从装置S2接收到的合计值(ΔT2-3+ΔT1-2)与时刻调整值ΔTM-1相加。时刻从装置S1还将从时刻从装置S2接收到的时刻调整值ΔT1-2与时刻调整值ΔTM-1相加。时刻从装置S1将合计值(ΔT2-3+ΔT1-2+ΔTM-1)、(ΔT1-2+ΔTM-1)、以及时刻调整值ΔTM-1通知给时刻主装置M。
这里，根据式(14)，合计值(ΔT2-3+ΔT1-2+ΔTM-1)相当于时刻从装置S3的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-3。根据式(13)，合计值(ΔT1-2+ΔTM-1)相当于时刻从装置S2的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-2。
时刻主装置M使用式(15)将时刻调整值ΔTM-1、ΔTM-2、ΔTM-3中的绝对值最大的一方设定为最大时刻调整值ΔTMmax。时刻主装置M对最大时刻调整值ΔTMmax与容许时刻精度进行比较，在最大时刻调整值ΔTMmax小于容许时刻精度的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成。时刻主装置M当判定为时刻同步完成时，在时刻从装置S1～S3之间开始控制类数据的传输。另一方面，在最大时刻调整值ΔTMmax大于容许时刻精度的情况下，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成，不开始控制类数据的传输。另外，在数据传输的执行中，在最大时刻调整值ΔTMmax超过容许时刻精度的情况下，时刻主装置M判断为时刻主装置M与时刻从装置S1～S3之间的时刻同步失败，停止控制类数据的传输。由此，在图1所示的通信系统1中的数据传输中，控制装置100能够稳定地管理多个设备200A～200C的控制类数据的发送接收的定时。
图14是示出构成本实施方式的通信系统1的时刻从装置S的处理顺序的流程图。在图14中，示出与时刻主装置M依次连接的多个时刻从装置S1～S3(S3相当于末端的从装置)中的1个时刻从装置Si(1≤i≤3)的处理顺序。图14所示的流程图与图8所示的流程图相比，将步骤S01、S06分别替换为了步骤S01B、S06B，并且追加了步骤S08。
参照图14，时刻从装置Si对主装置侧节点(相当于时刻从装置S(i-1)或时刻主装置M)发送时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S01B)。时刻从装置Si在Pdelay_Req消息中存储本装置的时刻调整值ΔT、以及本装置的时刻调整值ΔT与自从装置侧节点(相当于时刻从装置S(i+1))接收到的时刻调整值ΔT的合计值。时刻从装置Si记录发送了Pdelay_Req消息的时刻T1(参照图6)。
接着，时刻从装置Si从主装置侧节点接收时刻同步用分组(Pdelay_Resp消息)(步骤S02)。时刻从装置Si还从主装置侧节点接收时刻同步用分组(Pdelay_Resp followup消息)(步骤S03)。时刻从装置Si根据4个时刻T1、T2、T3、T4，计算时刻从装置Si的时刻与主装置侧节点的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔT(步骤S04)。时刻从装置Si使用时刻调整值ΔT，对本装置的时钟的时刻进行校正(步骤S05)。
接着，时刻从装置Si自从装置侧节点接收时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S06B)。在Pdelay_Req消息中存储有从装置侧节点的时刻调整值ΔT和在从装置侧节点计算出的时刻调整值ΔT的合计值。时刻从装置Si将接收到的时刻调整值ΔT与本装置的时刻调整值ΔT相加(步骤S08)。时刻从装置Si将合计值和本装置的时刻调整值ΔT存储于在下次的时刻同步处理中向主装置侧节点发送的时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)。因此，更新后的时刻调整值ΔT和合计值被通知给主装置侧节点(步骤S01B)。
按照图14所示的处理顺序，将对自从装置侧节点发送的时刻调整值ΔT的合计值加上本装置的时刻调整值ΔT而得到的合计值通知给主装置侧节点，由此，最终，时刻主装置M的时刻与各个时刻从装置S1～S3的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-1、ΔTM-2、ΔTM-3被通知给时刻主装置M。
图15是示出构成本实施方式的通信系统1的时刻主装置M的处理顺序的流程图。图15所示的流程图与图9的流程图相比，将步骤S11置换为了步骤S11B，并且追加了步骤S19、S20。
参照图15，时刻主装置M自从装置侧节点(时刻从装置S1)接收时刻同步用分组(Pdelay_Req消息)(步骤S11B)。在Pdelay_Req消息中存储有时刻主装置M的时刻与各个时刻从装置S1～S3的时刻之间的差分即时刻调整值ΔTM-3、ΔTM-2、ΔTM-1。
时刻主装置M向时刻从装置S1发送时刻同步用分组(Pdelay_Resp消息)(步骤S12)。时刻主装置M还向时刻从装置S1发送时刻同步用分组(Pdelay_Resp followup消息)(步骤S13)。
时刻主装置M求出从时刻从装置S1接收到的时刻调整值ΔTM-3、ΔTM-2、ΔTM-1的绝对值的最大值(最大时刻调整值ΔTMmax)(步骤S19)。接着，时刻主装置M对最大时刻调整值ΔTMmax与容许时刻精度进行比较(步骤S20)。在最大时刻调整值ΔTMmax小于容许时刻精度的情况下(S20中判定为“是”时)，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成，在与时刻从装置S1～S3之间执行控制类数据的传输(步骤S15)。
另一方面，在最大时刻调整值ΔTMmax为容许时刻精度以上的情况下(S20中判定为“否”时)，时刻主装置M进一步判定是否正在执行控制类数据的传输(步骤S16)。如果正在执行控制类数据的传输(S16中判定为“是”时)，则时刻主装置M停止控制类数据的传输(步骤S17)。另一方面，如果未正在执行控制类数据的传输(S16中判定为“否”时)，则时刻主装置M不开始控制类数据的传输。
(f4.通信单元的结构例4)
图16是示出包含本实施方式的通信单元的第4例的时刻同步处理的序列图。
参照图16，当在通信系统1中开始时刻同步处理时，时刻从装置S3在与时刻从装置S2之间交换时刻同步用分组，根据在该过程中得到的信息来计算时刻调整值ΔT2-3。时刻从装置S3使用计算出的时刻调整值ΔT2-3，进行时刻从装置S3的从时钟的时刻校正。
时刻从装置S2在与时刻从装置S1之间交换时刻同步用分组，根据该过程中得到的信息计算时刻调整值ΔT1-2。时刻从装置S2使用计算出的时刻调整值ΔT1-2，进行时刻从装置S2的从时钟的时刻校正。
时刻从装置S1在与时刻主装置M之间交换时刻同步用分组，根据该过程中得到的信息计算时刻调整值ΔTM-1。时刻从装置S1使用计算出的时刻调整值ΔTM-1，进行时刻从装置S1的从时钟的时刻校正。
在执行了时刻同步处理后，时刻主装置M针对时刻从装置S1～S3的各个时刻从装置询问时刻调整值ΔT。各时刻从装置S对询问进行应答，将本装置的时刻调整值ΔT通知给时刻主装置M。
时刻主装置M根据时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2、ΔTM-1，判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。具体而言，时刻主装置M通过将时刻调整值ΔT1-2和ΔTM-1相加，计算时刻从装置S2的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-2。时刻主装置M还将时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2和ΔTM-1相加，由此计算时刻从装置S3的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-3。
接着，时刻主装置M选择时刻调整值ΔTM-1、ΔTM-2、ΔTM-3中的绝对值最大的一方。时刻主装置M将选择出的时刻调整值的绝对值设定为最大时刻调整值ΔTMmax。时刻主装置M对最大时刻调整值ΔTMmax与容许时刻精度进行比较，在最大时刻调整值ΔTMmax小于容许时刻精度的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成。时刻主装置M当判定为时刻同步完成时，在时刻从装置S1～S3之间开始控制类数据的传输。另一方面，在最大时刻调整值ΔTMmax大于容许时刻精度的情况下，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成，不开始控制类数据的传输。另外，在数据传输的执行中，在最大时刻调整值ΔTMmax超过容许时刻精度的情况下，时刻主装置M判定为时刻主装置M与时刻从装置S1～S3之间的时刻同步失败，停止控制类数据的传输。由此，在图1所示的通信系统1中的数据传输中，控制装置100能够稳定地管理多个设备200A～200C的控制类数据的发送接收的定时。
在本结构例中，各时刻从装置S的通信单元构成为：在执行了时刻同步处理后，将该处理中得到的本装置的时刻调整值ΔT通知给时刻主装置M。在构成为在时刻同步处理的执行中，各时刻从装置S将时刻调整值ΔT通知给时刻主装置M的情况下，担心在网络上时刻同步用分组和表示时刻调整值ΔT的数据会冲突。根据本结构例，能够防止发生这样的冲突。
(f5.通信单元的结构例5)
图17是示出包含本实施方式的通信单元的第5例的时刻同步处理的序列图。
参照图17，当在通信系统1中开始时刻同步处理时，时刻从装置S3在与时刻从装置S2之间交换时刻同步用分组，根据该过程中得到的信息计算时刻调整值ΔT2-3。时刻从装置S3使用计算出的时刻调整值ΔT2-3，进行时刻从装置S3的从时钟的时刻校正。
时刻从装置S2在与时刻从装置S1之间交换时刻同步用分组，根据该过程中得到的信息计算时刻调整值ΔT1-2。时刻从装置S2使用计算出的时刻调整值ΔT1-2，进行时刻从装置S2的从时钟的时刻校正。
时刻从装置S1在与时刻主装置M之间交换时刻同步用分组，根据该过程中得到的信息计算时刻调整值ΔTM-1。时刻从装置S1使用计算出的时刻调整值ΔTM-1，进行时刻从装置S1的从时钟的时刻校正。
在执行时刻同步处理后，时刻从装置S1～S3的各个时刻从装置将本装置的时刻调整值ΔT通知给时刻主装置M。时刻主装置M根据时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2、ΔTM-1，判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。具体而言，时刻主装置M计算时刻从装置S2的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-2、以及时刻从装置S3的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分(时刻调整值)ΔTM-3。
接着，时刻主装置M选择时刻调整值ΔTM-1、ΔTM-2、ΔTM-3中的绝对值最大的一方。时刻主装置M将选择出的时刻调整值的绝对值设定为最大时刻调整值ΔTMmax。时刻主装置M对最大时刻调整值ΔTMmax与容许时刻精度进行比较，在最大时刻调整值ΔTMmax小于容许时刻精度的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成。时刻主装置M当判定为时刻同步完成时，在时刻从装置S1～S3之间开始控制类数据的传输。另一方面，在最大时刻调整值ΔTMmax大于容许时刻精度的情况下，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成，不开始控制类数据的传输。另外，在数据传输的执行中，在最大时刻调整值ΔTMmax超过容许时刻精度的情况下，时刻主装置M判定为时刻主装置M与时刻从装置S1～S3之间的时刻同步失败，停止控制类数据的传输。由此，在图1所示的通信系统1的数据传输中，控制装置100能够稳定地管理多个设备200A～200C的控制类数据的发送接收的定时。
根据本结构例，与上述的结构例4同样，通信单元构成为在执行时刻同步处理后，将该处理中得到的本装置的时刻调整值ΔT通知给时刻主装置M。因此，在时刻同步处理的执行中，能够防止在网络上时刻同步用分组与表示时刻调整值ΔT的数据冲突。
另外，在上述的通信单元的结构例1～5中，说明了时刻从装置S1～S3的时刻同步处理在彼此相同的定时执行的结构，但是，执行时刻同步处理的定时也可以在时刻从装置之间不同。该情况下，时刻主装置M能够在收集到全部的时刻从装置S的时刻同步信息的定时，判定时刻同步的完成。
＜G.通信系统的变形例＞
在图1所示的通信系统1中，说明了使控制装置100(控制主装置)作为时刻主装置发挥功能的结构例，但是，也可以使控制装置100与其他通信装置进行时刻同步。此时，其他通信装置作为时刻主装置发挥功能，控制装置100(控制主装置)作为时刻从装置发挥功能。例如，在图1所示的通信系统1中，针对使设备200A～200C中的1个设备200作为时刻主装置发挥功能的结构例进行说明。
(g1.通信系统1的变形例1)
图18是示出本实施方式的通信系统1的变形例1提供的时刻同步功能的示意图。
在图18所示的结构例中，时刻从装置S2对应于控制装置100(控制主装置)，时刻主装置M和时刻从装置S1、S3分别对应于设备200A～200C。时刻从装置S1～S3的各个时刻从装置将在图7所示的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2、ΔTM-1通知给时刻主装置M。在图18中，对各时刻从装置S应用图6所示的通信单元的结构例1。因此，对作为时刻主装置M发挥功能的设备200通知最大时刻调整值ΔTmax1。
作为时刻主装置M的设备200执行图9所示的处理顺序，由此，根据最大时刻调整值ΔTmax1判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。设备200将判定结果通知给作为时刻从装置S2发挥功能的控制装置100(控制主装置)。
控制装置100在判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成的情况下，在与设备200A～200C之间开始控制类数据的传输。另一方面，在判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成的情况下，控制装置100不开始控制类数据的传输。另外，在数据传输的执行中判定为时刻主装置M与时刻从装置S1～S3之间的时刻同步失败的情况下，控制装置100停止与设备200A～200C之间的控制类数据的传输。由此，在图1所示的通信系统1的数据传输中，控制装置100能够稳定地管理多个设备200A～200C的控制类数据的发送接收的定时。
图19是示出本实施方式的通信系统1的变形例1的时刻同步处理的序列图。
参照图19，当在通信系统1中开始时刻同步处理时，时刻从装置S3对时刻从装置S2发送Pdelay_Req消息。时刻从装置S3在向时刻从装置S2发送的Pdelay_Req消息中存储在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔT2-3。
时刻从装置S2当接收到Pdelay_Req消息时，提取在Pdelay_Req消息中存储的时刻调整值ΔT2-3。时刻从装置S2将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S3。时刻从装置S3计算时刻调整值ΔT2-3，使用计算出的时刻调整值ΔT2-3对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻从装置S2将从时刻从装置S3接收到的时刻调整值ΔT2-3和在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔT1-2代入式(10)，由此计算最大时刻调整值ΔTmax2。时刻从装置S2在向时刻从装置S1发送的Pdelay_Req消息中存储计算出的最大时刻调整值ΔTmax2。
时刻从装置S1当接收到Pdelay_Req消息时，提取Pdelay_Req消息中存储的最大时刻调整值ΔTmax2。时刻从装置S1将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S2。时刻从装置S2计算时刻调整值ΔT1-2，使用计算出的时刻调整值ΔT1-2对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻从装置S1将从时刻从装置S2接收到的最大时刻调整值ΔTmax2和在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔTM-1代入式(11)，由此计算最大时刻调整值ΔTmax1。时刻从装置S1在向时刻主装置M发送的Pdelay_Req消息中存储计算出的最大时刻调整值ΔTmax1。
时刻主装置M当接收到Pdelay_Req消息时，提取Pdelay_Req消息中存储的最大时刻调整值ΔTmax1。时刻主装置M将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S1。时刻从装置S1计算时刻调整值ΔTM-1，使用计算出的时刻调整值ΔTM-1对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻主装置M根据从时刻从装置S1接收到的最大时刻调整值ΔTmax1，判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。时刻主装置M在最大时刻调整值ΔTmax1小于阈值(＝容许时刻精度/最大路径数)的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成，将判定结果通知给控制装置100(控制主装置)。控制装置100在与时刻从装置S1～S3之间开始控制类数据的传输。
另一方面，在最大时刻调整值ΔTmax1大于阈值的情况下，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成，将判定结果通知给控制装置100(控制主装置)。控制装置100不开始控制类数据的传输。在数据传输的执行中的情况下，控制装置100停止控制类数据的传输。
(g2.通信系统1的变形例2)
图20是示出本实施方式的通信系统1的变形例2提供的时刻同步功能的示意图。
在图20所示的结构例中，与图18所示的结构例同样，时刻从装置S2对应于控制装置100，时刻主装置M和时刻从装置S1、S3分别对应于设备200A～200C。时刻从装置S1～S3的各个时刻从装置将在图7所示的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔT2-3、ΔT1-2、ΔTM-1通知给时刻主装置M。在图20中，对各时刻从装置S应用图6所示的通信单元的结构例1。向作为时刻主装置M发挥功能的设备200通知最大时刻调整值ΔTmax1。
在本变形例中，时刻主装置M将所通知的最大时刻调整值ΔTmax1传送到控制装置100(控制主装置)。控制装置100通过执行图9所示的处理顺序，从而根据最大时刻调整值ΔTmax1来判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。控制装置100在判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成的情况下，在与设备200A～200C之间开始控制类数据的传输。另一方面，在判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成的情况下，控制装置100不开始控制类数据的传输。另外，在数据传输的执行中判定为时刻主装置M与时刻从装置S1～S3之间的时刻同步失败的情况下，控制装置100停止与设备200A～200C之间的控制类数据的传输。由此，在图1所示的通信系统1的数据传输中，控制装置100能够对多个设备200A～200C的控制类数据的发送接收的定时进行管理。
图21是示出本实施方式的通信系统1的变形例2的时刻同步处理的序列图。
参照图21，当在通信系统1中开始时刻同步处理时，时刻从装置S3对时刻从装置S2发送Pdelay_Req消息。时刻从装置S3在向时刻从装置S2发送的Pdelay_Req消息中存储在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔT2-3。
时刻从装置S2当接收到Pdelay_Req消息时，提取Pdelay_Req消息中存储的时刻调整值ΔT2-3。时刻从装置S2将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S3。时刻从装置S3计算时刻调整值ΔT2-3，使用计算出的时刻调整值ΔT2-3对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻从装置S2将从时刻从装置S3接收到的时刻调整值ΔT2-3和在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔT1-2代入式(10)，由此计算最大时刻调整值ΔTmax2。时刻从装置S2在向时刻从装置S1发送的Pdelay_Req消息中存储计算出的最大时刻调整值ΔTmax2。
时刻从装置S当在接收到Pdelay_Req消息时，提取Pdelay_Req消息中存储的最大时刻调整值ΔTmax2。时刻从装置S1将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S2。时刻从装置S2计算时刻调整值ΔT1-2，使用计算出的时刻调整值ΔT1-2对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻从装置S1将从时刻从装置S2接收到的最大时刻调整值ΔTmax2和在前次的时刻同步处理中计算出的时刻调整值ΔTM-1代入式(11)，由此计算最大时刻调整值ΔTmax1。时刻从装置S1在向时刻主装置M发送的Pdelay_Req消息中存储计算出的最大时刻调整值ΔTmax1。
时刻主装置M当接收到Pdelay_Req消息时，提取Pdelay_Req消息中存储的最大时刻调整值ΔTmax1。时刻主装置M将Pdelay_Resp消息和Pdelay_Resp_followup消息发送到时刻从装置S1。时刻从装置S1计算时刻调整值ΔTM-1，使用计算出的时刻调整值ΔTM-1对本装置的从时钟的时刻进行校正。
时刻主装置M将从时刻从装置S1接收到的最大时刻调整值ΔTmax1传送到控制装置100(控制主装置)。控制装置100根据最大时刻调整值ΔTmax1来判定时刻从装置S1～S3的时刻同步是否完成。控制装置100在最大时刻调整值ΔTmax1小于阈值的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步完成，在与时刻从装置S1～S3之间开始控制类数据的传输。
另一方面，控制装置100在最大时刻调整值ΔTmax1大于阈值的情况下，判定为时刻从装置S1～S3的时刻同步未完成，不开始控制类数据的传输。在数据传输的执行中的情况下，控制装置100停止控制类数据的传输。
(g3.通信系统的变形例3)
在图1所示的通信系统1中，说明了时刻主装置M(控制装置100)和时刻从装置S1～S3(设备200A～200C)以菊花链方式依次连接于网络2的结构例，但是，网络2的时刻主装置M与时刻从装置S1～S3的连接方式不限于此。例如，针对将网络2的时刻主装置M与时刻从装置S1～S3的连接方式设为星型的结构例进行说明。
图22是示意地示出本实施方式的通信系统1的变形例3的结构的图。在图22所示的结构例中，在网络2连接有时刻主装置M和多个时刻从装置S1～S5。时刻主装置M和时刻从装置S3～S5各自具有端口P1、P2。时刻从装置S1、S2各自具有端口P1～P4。时刻从装置S1的端口P1与时刻主装置M的端口P2连接，时刻从装置S1的端口P2与时刻从装置S3的端口P2连接，时刻从装置S1的端口P3与时刻从装置S2的端口P1连接。时刻从装置S2的端口P2与时刻从装置S4的端口P2连接，时刻从装置S2的端口P3与时刻从装置S5的端口P1连接。
在图22所示的结构例中，也通过执行使用P2P透明时钟的时刻同步处理，使各时刻从装置S1～S5所具有的从时钟与时刻主装置M所具有的主时钟进行时刻同步。
具体而言，时刻从装置S1在与连接于端口P1(从端口)的时刻主装置M之间执行图5所示的时刻同步处理，由此计算时刻主装置M所具有的时钟(主时钟)的时刻与本装置所具有的时钟(从时钟)的时刻之间的差分ΔTM-1。时刻从装置S1将差分ΔTM-1作为时刻调整值，对本装置的计时器进行时刻校正。
时刻从装置S2在与连接于端口P1(从端口)的时刻从装置S1之间执行图5所示的时刻同步处理，由此计算时刻从装置S1所具有的时钟的时刻与本装置的时钟的时刻之间的差分ΔT1-2。时刻从装置S2将差分ΔT2-1作为时刻调整值，对本装置的时钟进行时刻校正。
时刻从装置S3在与连接于端口P2(从端口)的时刻从装置S1之间执行图5所示的时刻同步处理，由此计算时刻从装置S1所具有的时钟的时刻与本装置所具有的时钟的时刻之间的差分ΔT1-3。时刻从装置S3将差分ΔT1-3作为时刻调整值，对本装置的时钟进行时刻校正。
时刻从装置S4在与连接于端口P2(从端口)的时刻从装置S2之间执行图5所示的时刻同步处理，由此计算时刻从装置S2所具有的时钟的时刻与本装置所具有的时钟的时刻之间的差分ΔT2-4。时刻从装置S4将差分ΔT2-4作为时刻调整值，对本装置的时钟进行时刻校正。
时刻从装置S5在与连接于端口P1(从端口)的时刻从装置S2之间执行图5所示的时刻同步处理，由此计算时刻从装置S2所具有的时钟的时刻与本装置所具有的时钟的时刻之间的差分ΔT2-5。时刻从装置S5将差分ΔT2-5作为时刻调整值，对本装置的时钟进行时刻校正。
这样，时刻从装置S1～S5的各个时刻从装置将靠主装置侧相邻连接的通信装置的时钟的时刻与本装置的时钟的时刻之间的差分ΔT作为时刻调整值，对本装置的时钟进行时刻校正，由此，最终在时刻主装置M与全部的时刻从装置S1～S5之间实现时刻同步。通过完成通信系统1整体的时刻同步，能够在多个通信装置之间开始控制类数据的传输。
时刻从装置S1～S5各自具有用于将本装置的从时钟的时刻同步信息通知给时刻主装置M的“通信单元”。由此，时刻主装置M能够根据从各个时刻从装置S1～S5通知的时刻同步信息，判定与时刻从装置S1～S3之间的时刻同步是否完成。
图23是示意地示出图22所示的通信系统1中的各从装置的通信单元的结构例的图。各从装置的通信单元构成为将本装置的从时钟的时刻校正所使用的时刻调整值ΔT作为时刻同步信息进行通知。
参照图23，时刻从装置S4在与时刻从装置S2之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S4的时刻与时刻从装置S2的时刻之间的差分ΔT2-4。时刻从装置S4将计算出的时刻调整值ΔT2-4通知给时刻从装置S2。
时刻从装置S5在与时刻从装置S2之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S5的时刻与时刻从装置S2的时刻之间的差分ΔT2-5。时刻从装置S5将计算出的时刻调整值ΔT2-5通知给时刻从装置S2。
时刻从装置S2在与时刻从装置S1之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S2的时刻与时刻从装置S1的时刻之间的差分ΔT1-2。时刻从装置S2对从时刻从装置S4接收到的时刻调整值ΔT2-4、从时刻从装置S5接收到的时刻调整值ΔT2-5、以及计算出的时刻调整值ΔT1-2进行比较。具体而言，时刻从装置S2对时刻调整值ΔT2-4的绝对值|ΔT2-4|、时刻调整值ΔT2-5的绝对值|ΔT2-5|、以及时刻调整值ΔT1-2的绝对值|ΔT1-2|进行比较，选择最大的绝对值(最大时刻调整值ΔTmax2)。最大时刻调整值ΔTmax2由下式(16)给出。时刻从装置S2将最大时刻调整值ΔTmax2通知给时刻从装置S1。
ΔTma×2＝Ma×{|ΔT2-4|，|ΔT2-5|，|ΔT1-2|}…(16)
时刻从装置S3在与时刻从装置S1之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S3的时刻与时刻从装置S1的时刻之间的差分ΔT1-3。时刻从装置S3将计算出的时刻调整值ΔT1-3通知给时刻从装置S1。
时刻从装置S1在与时刻主装置M之间执行时刻同步处理，由此计算时刻从装置S1的时刻与时刻主装置M的时刻之间的差分ΔTM-1。时刻从装置S1对从时刻从装置S2接收到的最大时刻调整值ΔTmax2、时刻调整值ΔT1-3的绝对值|ΔT1-3|、以及时刻调整值ΔTM-1的绝对值|ΔTM-1|进行比较，选择最大的绝对值(最大时刻调整值ΔTmax1)。最大时刻调整值ΔTmax1由下式(17)给出。时刻从装置S1将最大时刻调整值ΔTmax1通知给时刻主装置M。
ΔTma×1＝Ma×{|ΔTM-1|，|ΔT1-3|，ΔTma×2}…(17)
这里，根据式(16)、(17)，最大时刻调整值ΔTmax1能够如下式(18)那样表示。
ΔTma×1＝Ma×{|ΔT2-4|，|ΔT2-5|，|ΔT1-2|，|ΔT1-3|，|ΔTM-1|} …(18)
根据式(18)可知，将时刻从装置S1～S5的时刻调整值ΔT2-4、ΔT2-5、ΔT1-2、ΔT1-3、ΔTM-1中的绝对值最大的一方作为最大时刻调整值ΔTmax1，通知给时刻主装置M。
时刻主装置M根据最大时刻调整值ΔTmax1，判定时刻从装置S1～S5的时刻同步是否完成。时刻主装置M将用于判定时刻同步是否完成的阈值设定为将通信系统1中预先决定的容许时刻精度除以最大路径数而得到的值。在图22的例中，最大路径数为3。因此，阈值被设定为容许时刻精度/3。
时刻主装置M对最大时刻调整值ΔTmax1与上述阈值进行比较，在最大时刻调整值ΔTmax1小于阈值的情况下，判定为时刻从装置S1～S5的时刻同步完成。时刻主装置M当判定为时刻同步完成时，在时刻从装置S1～S5之间开始控制类数据的传输。另一方面，在最大时刻调整值ΔTmax1大于阈值的情况下，时刻主装置M判定为时刻从装置S1～S5的时刻同步未完成，不开始控制类数据的传输。
此外，在数据传输的执行中，在向时刻主装置M通知的最大时刻调整值ΔTmax1超过阈值的情况下，时刻主装置M判断为时刻主装置M与时刻从装置S1～S5之间的时刻同步失败，停止控制类数据的传输。由此，在图22所示的通信系统1中的数据传输中，控制装置100能够稳定地管理多个设备200的控制类数据的发送接收的定时。
图24是示意地示出应用了图22所示的连接方式的通信系统1的第1结构例的图。
在图24所示的第1结构例中，通信系统1具有多个控制装置100A、100B和多个设备200A～200D。在连接于控制装置100A的网络2(现场网络)以星型的方式连接有设备200A、200B，在连接于控制装置100B的网络2以星型的方式连接有设备200C、200D。控制装置100A、100B分别作为对网络2内的数据传输进行管理的控制主装置而发挥功能。设备200A～200D分别作为按照来自对应的控制装置100的指令而进行数据传输的控制从装置发挥功能。
控制装置100A和控制装置100B经由网络3而连接。网络3是控制级别的网络，构建能够在控制装置100A和100B之间传输数据的链路。网络2提供与控制系统相关的信息的传输作为主要功能。
在图24所示的第1结构例中，使连接于各网络2的控制装置100与多个设备200之间进行时刻同步，并且在多个控制装置100A、100B之间取得时刻同步，由此，使与彼此不同的控制装置100连接的多个设备200A～200D彼此进行时刻同步。由此，能够使与彼此不同的控制装置100连接的多个设备200协作地进行动作。
在图24所示的例中，使控制装置100A、100B分别具有的计时器101A、101B中的任意一方作为通信系统1整体的主时钟(时刻主装置M)而发挥功能。作为一例，在图24中，将控制装置100A的计时器101A设定为主时钟。而且，使其余的控制装置100B和多个设备200A～200D的计时器(相当于时刻从装置S1～S5)与该时刻主装置M的主时钟进行时刻同步。
在图24所示的结构例中，也通过执行使用P2P透明时钟的时刻同步处理，使各时刻从装置S所具有的从时钟与时刻主装置M所具有的主时钟进行时刻同步。由此，能够使控制装置100A、100B和设备200A～200D彼此进行时刻同步。
各时刻从装置S在与靠主装置侧相邻连接的其他通信装置之间执行时刻同步处理，并且将本装置的时刻精度信息(本装置的时刻调整值)通知给作为时刻主装置M的控制装置100A。控制装置100A根据从各时刻从装置S通知的时刻同步信息，判定全部的时刻从装置S(控制装置100B和设备200A～200D)的时刻同步是否完成。控制装置100A在判定为时刻同步完成时，在多个时刻从装置S之间开始控制类数据的传输。
由此，与网络3连接的控制装置100A、100B分别能够以与其他控制装置彼此进行时刻同步后的计时器的时刻为基准，经由网络2管理与多个设备200之间的数据传输。因此，能够在控制装置100A、100B之间使收集输入数据的定时或发送输出数据的定时彼此同步。此外，能够在控制装置100A、100B之间使交换数据的定时彼此同步。其结果是，由于能够在多个设备200A～200D之间使控制定时同步，因此能够实现多个设备200A～200D的协调控制。
图25是示意地示出应用了图22所示的连接方式的通信系统1的第2结构例的图。
在图25所示的第2结构例中，通信系统1具有多个控制装置100A～100D、多个设备200A～200J、多个开关600A、600B。
在与控制装置100A连接的网络2(现场网络)上以菊花链方式依次连接有设备200A、200B，在与控制装置100B连接的网络2上以菊花链方式依次连接有设备200C～200E。在与控制装置100C连接的网络2上以菊花链方式依次连接有设备200F～200H，在与控制装置100D连接的网络2上以菊花链方式依次连接有设备200I、200J。
控制装置100A～100D分别作为对网络2内的数据传输进行管理的控制主装置而发挥功能。设备200A～200J分别作为按照来自对应的控制装置100的指令进行数据传输的控制从装置而发挥功能。
控制装置100A、100B经由网络3而与开关600A连接。控制装置100C、100D经由网络3而与开关600B连接。开关600A和开关600B彼此连接。开关600A具有计时器601A，开关600B具有计时器601B。
网络3是控制级别的网络，构建在控制装置100A～100D之间能够传输数据的链路。网络2提供与控制系统相关的信息的传输作为主要的功能。
在图25所示的第2结构例中，使连接于各网络2的控制装置100与多个设备200之间进行时刻同步，并且在多个控制装置100A～100D和多个开关600A、600B之间取得时刻同步，由此，使与彼此不同的控制装置100连接的多个设备200A～200J彼此进行时刻同步。由此，能够使与彼此不同的控制装置100连接的多个设备200协作而进行动作。
在图25所示的例中，使控制装置100A～100D和开关600A、600B分别具有的计时器101A～101D、601A和601B中的任意一方作为通信系统1整体的主时钟(时刻主装置M)而发挥功能。作为一例，在图25中，将控制装置100A的计时器101A设定为主时钟。而且，使其余的控制装置100B～100D和开关600A、600B的计时器(相当于时刻从装置S1～S5)与该时刻主装置的主时钟进行时刻同步。
在图25所示的结构例中，通过执行使用P2P透明时钟的时刻同步处理，使各时刻从装置S(控制装置100B～100D和开关600A、600B)所具有的从时钟与时刻主装置M所具有的主时钟进行时刻同步。由此，能够使控制装置100A～100D和开关600A、600B彼此进行时刻同步。
当上述时刻同步处理完成时，控制装置100A～100D的各个控制装置在与经由网络2而连接的设备200之间执行时刻同步处理。该时刻同步处理根据网络2而使用与上述的时刻同步处理不同的时刻同步协议。例如，能够采用作为机器控制用网络的一例的EtherCAT(注册商标)。
在第2结构例中，各时刻从装置S也在与靠主装置侧相邻连接的其他通信装置之间执行时刻同步处理，并且将本装置的时刻精度信息(本装置的时刻调整值)通知给作为时刻主装置M的控制装置100A。控制装置100A根据从各时刻从装置S(控制装置100B～100D和开关600A、600B)通知的时刻同步信息，判定全部的时刻从装置S的时刻同步是否完成。控制装置100A当判定为时刻同步完成时，在多个时刻从装置S之间开始控制类数据的传输。
由此，与网络3连接的控制装置100A～100D的各个控制装置能够以与其他控制装置彼此进行时刻同步后的计时器的时刻为基准，经由网络2管理与多个设备200之间的数据传输。因此，能够在控制装置100A～100D之间使收集输入数据的定时或发送输出数据的定时彼此同步。此外，能够在控制装置100A～100D之间使交换数据的定时彼此同步。其结果是，由于能够在多个设备200A～200J之间使控制定时同步，因此能够实现多个设备200A～200J的协调控制。
＜H.附记＞
上述那样的本实施方式包含以下这样的技术思想。
[结构1]
一种通信系统(1)，该通信系统(1)是多个通信装置(M、S1～S3)与网络(2)连接而得到的通信系统，其中，
所述多个通信装置包含：
时刻主装置(M)，其具有对所述通信系统的时刻进行管理的主时钟；以及
多个时刻从装置(S1～S3)，它们分别具有与所述主时钟进行了时刻同步的从时钟，
所述多个时刻从装置各自包含：
同步单元，其用于在与如下的其他通信装置之间进行时刻同步，所述其他通信装置是在所述网络上靠主装置侧相邻连接的其他通信装置；以及
通信单元，其用于将时刻同步信息通知给所述时刻主装置，所述时刻同步信息表示由所述同步单元求出的本装置的时刻同步精度。
[结构2]
根据结构1所述的通信系统，其中，
所述同步单元将所述其他通信装置的时刻与本装置的时刻之间的差分作为时刻调整值(ΔT)，对本装置的时刻进行校正，
所述通信单元将所述时刻调整值作为所述时刻同步信息通知给所述时刻主装置。
[结构3]
根据结构2所述的通信系统，其中，
所述通信单元从在所述网络上靠从装置侧相邻连接的另外的其他通信装置接收所述时刻调整值，将接收到的所述时刻调整值和本装置的所述时刻调整值中的、绝对值大的一方的所述时刻调整值传送到所述其他通信装置。
[结构4]
根据结构2所述的通信系统，其中，
所述通信单元从在所述网络上靠从装置侧相邻连接的另外的其他通信装置接收所述时刻调整值，将接收到的所述时刻调整值和本装置的所述时刻调整值传送到所述其他通信装置。
[结构5]
根据结构2所述的通信系统，其中，
所述通信单元从在所述网络上靠从装置侧相邻连接的另外的其他通信装置接收所述时刻调整值，将接收到的所述时刻调整值与本装置的所述时刻调整值的合计值传送到所述其他通信装置。
[结构6]
根据结构3至5中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述同步单元在与所述其他通信装置之间交换时刻同步用分组，由此定期地执行对本装置的时刻进行校正的时刻同步处理，
所述通信单元在向所述其他通信装置发送的时刻同步用分组内，存储向所述其他通信装置传送的所述时刻调整值。
[结构7]
根据结构1至6中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述时刻主装置是对所述网络内的数据传输进行管理的控制装置，
所述多个时刻从装置分别是按照来自所述时刻主装置的指令来执行数据传输的设备，
所述控制装置根据从多个设备通知的所述时刻同步信息，判定与所述多个设备之间的时刻同步是否完成，在判定为时刻同步完成时，开始所述网络内的数据传输。
[结构8]
根据结构1至6中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述多个时刻从装置中的1个时刻从装置是对所述网络内的数据传输进行管理的控制装置，
除了所述1个时刻从装置以外的其余的时刻从装置和所述时刻主装置分别是按照来自所述控制装置的指令来执行数据传输的设备，
所述时刻主装置根据从所述多个时刻从装置通知的所述时刻同步信息，判定与所述多个时刻从装置之间的时刻同步是否完成，将判定结果通知给所述控制装置，
所述控制装置在根据所述判定结果判定为时刻同步完成时，开始所述网络内的数据传输。
[结构9]
根据结构1至6中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述多个时刻从装置中的1个时刻从装置是对所述网络内的数据传输进行管理的控制装置，
除了所述1个时刻从装置以外的其余的时刻从装置和所述时刻主装置分别是按照来自所述控制装置的指令来执行数据传输的设备，
所述时刻主装置将从所述多个时刻从装置通知的所述时刻同步信息传送到所述控制装置，
所述控制装置根据所述同步信息，判定与多个设备之间的时刻同步是否完成，在判定为时刻同步完成时，开始所述网络内的数据传输。
[结构10]
根据结构1或2所述的通信系统，其中，
所述同步单元在与所述其他通信装置之间交换时刻同步用分组，由此定期地执行对本装置的时刻进行校正的时刻同步处理，
所述通信单元在所述时刻同步处理的执行后，将所述时刻同步信息通知给所述时刻主装置。
[结构11]
一种通信装置，其与通信系统进行网络连接，所述通信装置具有与管理所述通信系统的时刻的主时钟进行了时刻同步的从时钟，
所述通信装置包含：
同步单元，其用于在与如下的其他通信装置之间进行时刻同步，所述其他通信装置是在所述网络上靠主装置侧相邻连接的其他通信装置；以及
通信单元，其用于将时刻同步信息通知给具有所述主时钟的时刻主装置，该时刻同步信息表示由所述同步单元求出的本装置的时刻同步精度。
[结构12]
一种通信方法，该通信方法是多个通信装置与网络连接而得到的通信系统中的通信方法，其中，
所述多个通信装置包含：
时刻主装置，其具有对所述通信系统的时刻进行管理的主时钟；以及
多个时刻从装置，它们分别具有与所述主时钟进行了时刻同步的从时钟，
所述通信方法具有以下步骤：
所述多个时刻从装置的各个时刻从装置在与如下的其他通信装置之间进行时刻同步，所述其他通信装置是在所述网络上靠主装置侧相邻连接的其他通信装置；以及
所述多个时刻从装置的各个从装置将表示本装置的时刻同步精度的时刻同步信息通知给所述时刻主装置。
＜I.优点＞
在依照本实施方式的通信系统1中，多个时刻从装置分别具有“通信单元”，该“通信单元”用于将表示本装置的从时钟的时刻同步精度的时刻同步信息通知给时刻主装置。由此，时刻主装置能够根据从各时刻从装置通知的时刻同步信息，判断本装置与多个时刻从装置之间的时刻同步是否完成。其结果是，能够在通信系统1整体完成了时刻同步的定时开始数据传输。因此，与在电源接通后经过了设定时间的定时开始数据传输的结构相比，能够更迅速地开始数据传输。
此外，在数据传输的执行中，时刻主装置能够根据从各时刻从装置通知的时刻同步信息，对多个时刻从装置各自的时刻同步精度进行监视，因此，当与任意一个时刻从装置之间发生了时刻偏离时，能够立即停止数据的传输。因此，能够避免依赖于时刻偏离而时刻从装置取得输入数据的定时和输出输出数据的定时产生偏差的可能性。
应该认为本次公开的实施方式的全部方面是例示而不是限制性的。本发明的范围不由上述的说明示出而是由权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的意思和范围内的全部变更。
标号说明
1：通信系统；2：网络；100、100A～100D：控制装置；101、101A～101D、201A～201J、601A、601B：计时器；200A～200J：设备；M：时刻主装置；S1～S5：时刻从装置；102、202：处理器；104、204：存储器；106、206：存储装置；107：系统程序；108：用户应用程序；110：网络控制器；111、211：接收电路；112：接收缓冲器；113、212：发送接收控制器；115、213：发送电路；210：通信电路；500：支持装置；600A、600B：开关。

Claims (11)

1.一种通信系统，该通信系统是多个通信装置与网络连接而得到的通信系统，其中，
所述多个通信装置包含：
时刻主装置，其具有对所述通信系统的时刻进行管理的主时钟；以及
多个时刻从装置，它们分别具有与所述主时钟进行了时刻同步的从时钟，
所述多个时刻从装置各自包含：
同步单元，其用于在与第1通信装置之间进行时刻同步，所述第1通信装置是在所述网络上靠主装置侧相邻连接的通信装置；以及
通信单元，其用于将时刻同步信息通知给所述时刻主装置，所述时刻同步信息表示由所述同步单元求出的本装置的时刻同步精度，
所述同步单元将所述第1通信装置的时刻与本装置的时刻之间的差分作为时刻调整值，对本装置的时刻进行校正，
所述通信单元将所述时刻调整值作为所述时刻同步信息通知给所述时刻主装置。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述通信单元从在所述网络上靠从装置侧相邻连接的第2通信装置接收所述时刻调整值，将接收到的所述时刻调整值和本装置的所述时刻调整值中的、绝对值大的一方的所述时刻调整值传送到所述第1通信装置。
3.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述通信单元从在所述网络上靠从装置侧相邻连接的第2通信装置接收所述时刻调整值，将接收到的所述时刻调整值和本装置的所述时刻调整值传送到所述第1通信装置。
4.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述通信单元从在所述网络上靠从装置侧相邻连接的第2通信装置接收所述时刻调整值，将接收到的所述时刻调整值与本装置的所述时刻调整值的合计值传送到所述第1通信装置。
5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述同步单元在与所述第1通信装置之间交换时刻同步用分组，由此定期地执行对本装置的时刻进行校正的时刻同步处理，
所述通信单元在向所述第1通信装置发送的时刻同步用分组内，存储向所述第1通信装置传送的所述时刻调整值。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述时刻主装置是对所述网络内的数据传输进行管理的控制装置，
所述多个时刻从装置分别是按照来自所述控制装置的指令来执行数据传输的设备，
所述控制装置根据从多个所述设备通知的所述时刻同步信息，判定与多个所述设备之间的时刻同步是否完成，在判定为时刻同步完成时，开始所述网络内的数据传输。
7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述多个时刻从装置中的1个时刻从装置是对所述网络内的数据传输进行管理的控制装置，
除了所述1个时刻从装置以外的其余的时刻从装置和所述时刻主装置分别是按照来自所述控制装置的指令来执行数据传输的设备，
所述时刻主装置根据从所述多个时刻从装置通知的所述时刻同步信息，判定与所述多个时刻从装置之间的时刻同步是否完成，将判定结果通知给所述控制装置，
所述控制装置在根据所述判定结果判定为时刻同步完成时，开始所述网络内的数据传输。
8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的通信系统，其中，
所述多个时刻从装置中的1个时刻从装置是对所述网络内的数据传输进行管理的控制装置，
除了所述1个时刻从装置以外的其余的时刻从装置和所述时刻主装置分别是按照来自所述控制装置的指令来执行数据传输的设备，
所述时刻主装置将从所述多个时刻从装置通知的所述时刻同步信息传送到所述控制装置，
所述控制装置根据所述时刻同步信息判定与多个所述设备之间的时刻同步是否完成，在判定为时刻同步完成时，开始所述网络内的数据传输。
9.根据权利要求1所述的通信系统，其中，
所述同步单元在与所述第1通信装置之间交换时刻同步用分组，由此定期地执行对本装置的时刻进行校正的时刻同步处理，
所述通信单元在所述时刻同步处理的执行后，将所述时刻同步信息通知给所述时刻主装置。
10.一种通信装置，其与通信系统进行网络连接，所述通信装置具有与管理所述通信系统的时刻的主时钟进行了时刻同步的从时钟，
所述通信装置包含：
同步单元，其用于在与第1通信装置之间进行时刻同步，所述第1通信装置是在所述网络上靠主装置侧相邻连接的通信装置；以及
通信单元，其用于将时刻同步信息通知给具有所述主时钟的时刻主装置，所述时刻同步信息表示由所述同步单元求出的本装置的时刻同步精度，
所述同步单元将所述第1通信装置的时刻与本装置的时刻之间的差分作为时刻调整值，对本装置的时刻进行校正，
所述通信单元将所述时刻调整值作为所述时刻同步信息通知给所述时刻主装置。
11.一种通信方法，该通信方法是多个通信装置与网络连接而得到的通信系统中的通信方法，其中，
所述多个通信装置包含：
时刻主装置，其具有对所述通信系统的时刻进行管理的主时钟；以及
多个时刻从装置，它们分别具有与所述主时钟进行了时刻同步的从时钟，
所述通信方法具有以下步骤：
所述多个时刻从装置中的各个时刻从装置在与第1通信装置之间进行时刻同步，所述第1通信装置是在所述网络上靠主装置侧相邻连接的通信装置；以及
所述多个时刻从装置中的各个时刻从装置将表示本装置的时刻同步精度的时刻同步信息通知给所述时刻主装置，
在进行所述时刻同步的步骤中，将所述第1通信装置的时刻与本装置的时刻之间的差分作为时刻调整值，对本装置的时刻进行校正，
在所述通知的步骤中，将所述时刻调整值作为所述时刻同步信息通知给所述时刻主装置。
CN201980004261.1A 2018-02-22 2019-01-29 通信系统、通信装置和通信方法 Active CN111052669B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-029471 2018-02-22
JP2018029471A JP6984482B2 (ja) 2018-02-22 2018-02-22 通信システム、通信装置および通信方法
PCT/JP2019/002983 WO2019163443A1 (ja) 2018-02-22 2019-01-29 通信システム、通信装置および通信方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111052669A CN111052669A (zh) 2020-04-21
CN111052669B true CN111052669B (zh) 2022-08-16

Family

ID=67687930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980004261.1A Active CN111052669B (zh) 2018-02-22 2019-01-29 通信系统、通信装置和通信方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11095382B2 (zh)
EP (1) EP3758271A4 (zh)
JP (1) JP6984482B2 (zh)
CN (1) CN111052669B (zh)
WO (1) WO2019163443A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6973427B2 (ja) * 2019-02-15 2021-11-24 株式会社安川電機 通信システム、通信方法、及びプログラム
US11283535B2 (en) * 2019-03-20 2022-03-22 Arris Enterprises Llc Method of remotely monitoring the timing performance of a PTP slave
US11502767B2 (en) * 2019-08-16 2022-11-15 Arista Networks, Inc. VLAN-aware clock synchronization
JP7404789B2 (ja) * 2019-11-01 2023-12-26 オムロン株式会社 制御システム、制御システムの通信制御方法、および制御装置
JP7375532B2 (ja) * 2019-12-25 2023-11-08 オムロン株式会社 制御システム
JP7359001B2 (ja) 2020-01-21 2023-10-11 富士通株式会社 通信時間算出方法および通信時間算出プログラム
US11435463B2 (en) * 2020-06-03 2022-09-06 Forkbeard Technologies AS Master-less device coordination in location positioning system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103416019A (zh) * 2011-03-03 2013-11-27 日本电气株式会社 同步系统、同步方法、第一同步装置、第二同步装置及计算机程序

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5184597B2 (ja) * 2010-09-06 2013-04-17 株式会社日立産機システム 通信制御装置及び通信・制御システム
US9106353B2 (en) * 2011-12-13 2015-08-11 Jds Uniphase Corporation Time synchronization for network testing equipment
US9154292B2 (en) * 2012-11-28 2015-10-06 Mitsubishi Electric Corporation Communication apparatus, communication system, and time synchronization method
CN103312428B (zh) * 2013-05-23 2016-01-27 华为技术有限公司 用于精确时钟协议同步网络的方法和装置
KR101717407B1 (ko) * 2013-07-19 2017-03-16 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 링형 동기 네트워크 시스템 및 타임 슬레이브국
US9288112B2 (en) * 2013-11-21 2016-03-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Automatic network discovery in precision time protocol networks
CN105577349A (zh) * 2014-10-31 2016-05-11 中国飞行试验研究院 一种机载网络ieee1588协议主从时钟端口同步方法
JPWO2016072038A1 (ja) * 2014-11-05 2017-08-10 日本電気株式会社 通信システム、時刻同期方法及び無線中継装置
JP6452427B2 (ja) * 2014-12-17 2019-01-16 三菱電機株式会社 時刻同期監視方法、通信システム、及びマスタ装置
CN104601269B (zh) * 2014-12-31 2016-12-28 国家电网公司 主从时钟同步方法及系统
JP2017050730A (ja) * 2015-09-02 2017-03-09 富士通株式会社 無線装置および基地局システム
JP6820586B2 (ja) * 2016-08-31 2021-01-27 株式会社メディアリンクス 時刻同期システム
US10341083B2 (en) * 2016-09-09 2019-07-02 Huawei Technologies Co., Ltd. System and methods for network synchronization
EP3622638B1 (en) * 2017-05-12 2023-05-10 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (PUBL) Methods and devices for synchronization in communication networks
US10484163B2 (en) * 2017-10-13 2019-11-19 Cisco Technology, Inc. Measure and improve clock synchronization using combination of transparent and boundary clocks
US10313103B1 (en) * 2018-01-24 2019-06-04 Ciena Corporation Systems and methods for precise time synchronization with optical modules

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103416019A (zh) * 2011-03-03 2013-11-27 日本电气株式会社 同步系统、同步方法、第一同步装置、第二同步装置及计算机程序

Also Published As

Publication number Publication date
EP3758271A1 (en) 2020-12-30
WO2019163443A1 (ja) 2019-08-29
CN111052669A (zh) 2020-04-21
JP6984482B2 (ja) 2021-12-22
US11095382B2 (en) 2021-08-17
JP2019146060A (ja) 2019-08-29
US20200244381A1 (en) 2020-07-30
EP3758271A4 (en) 2022-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111052669B (zh) 通信系统、通信装置和通信方法
US8913514B2 (en) Communication control unit and communication control system
US7343437B2 (en) Synchronization method and control system for the time synchronization of slave units and a synchronizable slave unit
US11316605B2 (en) Method, device, and computer program for improving synchronization of clocks in devices linked according to a daisy-chain topology
JP7423249B2 (ja) 制御装置及び分散制御システム
WO2020184086A1 (ja) 制御システム
WO2019069845A1 (ja) 通信システム、通信装置および通信方法
EP3851925B1 (en) A synchronised control system
JP6045950B2 (ja) 通信制御装置及び通信システム
WO2020189144A1 (ja) 制御システム、装置および制御方法
JP2005014150A (ja) ロボットシステム
EP4149028A1 (en) Synchronization for backplane communication
WO2022259486A1 (ja) 時刻同期従属装置、時刻共有システム、時刻共有方法及びプログラム
US20230079341A1 (en) Time synchronization in industrial system
WO2022180851A1 (ja) 時刻同期方法、時刻同期プログラムおよび時刻同期システム
WO2022269889A1 (ja) 入力ユニット、制御システム、通信方法及びプログラム
CN114375552A (zh) 在基于以太网的网络中进行时间同步的方法
Fu et al. Delay characteristics and synchronization architecture of networked control system
CN116209959A (zh) 时刻同步系统、学习装置、推理装置和时刻同步装置
CN117579209A (zh) 一种802.1as协议使用多域情况下的快速稳定倒换时钟域的解决方法
JP2023165443A (ja) 制御装置及び分散制御システム
JP2011199603A (ja) クロック同期システム、クロック同期方法及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant