JP2000215188A - Network controller - Google Patents

Network controller

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JP2000215188A
JP2000215188A JP11018463A JP1846399A JP2000215188A JP 2000215188 A JP2000215188 A JP 2000215188A JP 11018463 A JP11018463 A JP 11018463A JP 1846399 A JP1846399 A JP 1846399A JP 2000215188 A JP2000215188 A JP 2000215188A
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JP
Japan
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time
network
input
output
processing
Prior art date
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JP11018463A
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Japanese (ja)
Inventor
Shotaro Iwamoto
正太郎 岩本
Mitsugi Tanaka
貢 田中
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out the arithmetic processing of a controller synchronously with the processing operation on a network. SOLUTION: A communication module 19 carries out the input processing, the output processing and the transmission of data for an input device 11 and an output device 12 respectively at each network time which is managed by a network time management part 26. An MPU 15 carries out an operation at an MPU time that is managed by a controller time management part 24. Both parts 26 and 24 operate independently of each other, and a network time converting/monitoring part 25 decides the network time from the MPU time and in consideration of the processing time of the module 19. Then the network time is applied to the reference time of the part 26 so that the processing operation on a network and the arithmetic processing can be carried out at the times which are synchronous with each other.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はネットワーク制御装
置に関し、特に入力処理、出力処理およびデータ通信が
同一の時刻を元にして動作するよう時刻管理された入力
機器および出力機器と、入力機器より収集したデータの
演算処理を定周期で実行する上位の制御装置とがネット
ワーク上に分散配置されたネットワークシステムにおい
て、演算処理の動作がネットワークの動作と同期するよ
うにしたネットワーク制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a network control device, and more particularly, to an input device and an output device whose input processing, output processing and data communication are time-controlled so as to operate based on the same time, and collected from the input device. The present invention relates to a network control device in which the operation of the arithmetic processing is synchronized with the operation of the network in a network system in which a higher-level control device that executes the arithmetic processing of the obtained data at regular intervals is distributed on a network.

【0002】[0002]

【従来の技術】ファクトリーオートメーションシステム
などにおいては、各種加工装置、搬送装置などをネット
ワークを介して有機的に接続し、これらをコントローラ
により総合管理することが一般的に行われている。ここ
で、従来のネットワークシステムの構成を、計装・制御
システムを例に以下に説明する。
2. Description of the Related Art In a factory automation system and the like, it is common practice to organically connect various types of processing apparatuses, transfer apparatuses, and the like via a network, and to comprehensively manage them by a controller. Here, the configuration of a conventional network system will be described below with an example of an instrumentation / control system.

【0003】図4は計装・制御システムの構成例を示す
図である。計装・制御システムは、入力機器(AI)1
1と、出力機器(AO)12と、コントローラ13と、
これらを接続するネットワーク14とから構成されてい
る。入力機器11および出力機器12は、ネットワーク
14上には複数配置されているが、図では代表して一つ
ずつ示している。入力機器11は、たとえばセンサから
のアナログ計測値をネットワーク14上にある他の機器
の入力用に変換して発信する。コントローラ13は、発
信された入力データを演算し、演算結果を出力データと
してネットワーク14に送出する。出力機器12は、ネ
ットワーク14上に送出された出力データをたとえば電
磁弁用の制御信号に変換する。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an instrumentation / control system. The instrumentation and control system consists of an input device (AI) 1
1, an output device (AO) 12, a controller 13,
And a network 14 for connecting them. Although a plurality of input devices 11 and output devices 12 are arranged on the network 14, one is representatively shown in the figure. The input device 11 converts an analog measurement value from a sensor, for example, to an input of another device on the network 14 and transmits the converted value. The controller 13 calculates the transmitted input data and sends the calculation result to the network 14 as output data. The output device 12 converts the output data transmitted on the network 14 into, for example, a control signal for a solenoid valve.

【0004】コントローラ13は、演算処理を行うマイ
クロプロセッシングユニット(以下、MPUという)1
5と、ネットワーク14との通信を司る通信ボード16
とで構成されている。MPU15と通信ボード16との
間には、入力データおよび出力データの交換が行われる
第1の共有メモリ17が配置されている。また、通信ボ
ード16は、主として、MPU15とのインタフェース
を行うベースボード18と、ネットワーク14の通信プ
ロトコルを司る通信モジュール19とから構成されてい
る。この通信ボード16において、ベースボード18と
通信モジュール19との間においても、入力データの交
換および出力データの交換を行う第2の共有メモリ20
が配置されている。ベースボード18は、内部バッファ
21を備え、この内部バッファ21を介して入出力処理
が行われる。
[0004] The controller 13 includes a microprocessing unit (hereinafter, referred to as an MPU) 1 for performing arithmetic processing.
5 and a communication board 16 for communicating with the network 14
It is composed of A first shared memory 17 for exchanging input data and output data is arranged between the MPU 15 and the communication board 16. The communication board 16 mainly includes a base board 18 for interfacing with the MPU 15 and a communication module 19 for controlling a communication protocol of the network 14. In the communication board 16, a second shared memory 20 for exchanging input data and exchanging output data between the base board 18 and the communication module 19 also.
Is arranged. The base board 18 includes an internal buffer 21 through which input / output processing is performed.

【0005】通信モジュール19は、自身が保持するネ
ットワークのスケジュールに従って通信を実行すること
により、ネットワーク14上の入力機器11から入力デ
ータを収集し、それを第2の共有メモリ20に格納して
おく。また、出力データを出力する時刻になったら、通
信モジュール19は、その出力データを第2の共有メモ
リ20から読み出してネットワーク14に送出する。
[0005] The communication module 19 collects input data from the input device 11 on the network 14 by executing communication in accordance with the schedule of the network held by the communication module 19 and stores it in the second shared memory 20. . When the time to output the output data comes, the communication module 19 reads out the output data from the second shared memory 20 and sends it to the network 14.

【0006】ベースボード18は、MPU15から入力
処理の要求があると、内部バッファ21に保持されてい
る入力データを第1の共有メモリ17に出力したり、M
PU15からの出力指令をもとに第1の共有メモリ17
に格納された出力データを内部バッファ21に取り込ん
だりする。ベースボード18の入出力処理はすべて、M
PU15からの指令に従って行われる。
When the base board 18 receives an input processing request from the MPU 15, the base board 18 outputs the input data held in the internal buffer 21 to the first shared memory 17,
First shared memory 17 based on an output command from PU 15
Is taken into the internal buffer 21. All input / output processing of the base board 18 is M
This is performed according to a command from PU15.

【0007】以上の構成を有するコントローラ13は、
機能的には、自身の演算処理を行うMPU15と、ネッ
トワーク14のスケジュールを実行させる通信モジュー
ル19とに分けることができ、以下それらの動作につい
て説明する。
The controller 13 having the above configuration is
Functionally, it can be divided into an MPU 15 that performs its own arithmetic processing, and a communication module 19 that executes a schedule of the network 14, and the operations thereof will be described below.

【0008】図5はMPUの演算スケジュールを示すタ
イミングチャートである。MPU15は、入力指令を出
し、演算処理を実行し、出力指令を出すという一連の処
理を、図示の例では1秒周期で繰り返し行っている。ま
た、時刻0ミリ秒のときをMPU15の演算開始とする
と、この演算開始から最初に入力指令を出すまでの演算
処理位相は、図示の例では、200ミリ秒としている。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation schedule of the MPU. The MPU 15 repeats a series of processes of issuing an input command, executing an arithmetic process, and issuing an output command in a one-second cycle in the illustrated example. Assuming that the time of 0 millisecond is the start of the operation of the MPU 15, the operation processing phase from the start of the operation to the first input command is set to 200 milliseconds in the illustrated example.

【0009】このMPU15のスケジュールは、ベース
ボード18によるコントローラ13の時刻管理に基づい
て実行される。各周期にて、まず、MPU15の演算処
理位相のときになると、MPU15は入力指令を出す。
すると、ベースボード18はその入出力処理により入力
データを内部バッファ21から第1の共有メモリ17に
転送するので、MPU15はその転送された入力データ
を使って演算処理を実行し、演算処理された出力データ
を第1の共有メモリ17に出力する。その後、MPU1
5は出力指令を出すと、ベースボード18はその入出力
処理により第1の共有メモリ17内の出力データを内部
バッファ21に転送する。この入力指令、演算処理およ
び出力指令の一連の処理は、1秒の定周期で実行され
る。
[0009] The schedule of the MPU 15 is executed based on the time management of the controller 13 by the base board 18. In each cycle, first, at the time of the arithmetic processing phase of the MPU 15, the MPU 15 issues an input command.
Then, since the base board 18 transfers the input data from the internal buffer 21 to the first shared memory 17 by the input / output processing, the MPU 15 executes the arithmetic processing using the transferred input data, and the arithmetic processing is performed. The output data is output to the first shared memory 17. Then, MPU1
5 issues an output command, the base board 18 transfers the output data in the first shared memory 17 to the internal buffer 21 by the input / output processing. A series of processes of the input command, the arithmetic process, and the output command is executed at a constant period of one second.

【0010】図6はネットワークの動作スケジュールを
示すタイミングチャートである。ネットワーク14にお
いて、入力機器11の入力処理、入力処理により得られ
た入力データの伝送、出力データの出力機器12への伝
送および出力機器12の出力処理は、通信モジュール1
9が保持するスケジュールに従って行われる。また、入
力機器11および出力機器12は、通信モジュール19
から定周期で同報通知されるネットワーク上の基準時刻
に基づいてそれぞれ動作開始される。
FIG. 6 is a timing chart showing an operation schedule of the network. In the network 14, the input processing of the input device 11, the transmission of the input data obtained by the input process, the transmission of the output data to the output device 12, and the output process of the output device 12 are performed by the communication module 1
9 is performed according to the schedule held. The input device 11 and the output device 12 are
The operation is started on the basis of the reference time on the network which is broadcasted at regular intervals from.

【0011】ここで、時刻0のときをネットワークの基
準時刻の開始とすると、その時刻から、入力処理、入力
データの伝送、出力データの伝送、出力処理の一連の処
理が所定の周期で繰り返し実行される。このネットワー
クのスケジュールによれば、まず、入力機器11の入力
処理、たとえばセンサから入力データを取り込む処理を
し、次にその入力データを通信モジュール19に伝送
し、第2の共有メモリ20に保存する。次に、ベースボ
ード18が入出力処理を行う。この入出力処理は、ま
ず、ベースボード18が第2の共有メモリ20の入力デ
ータを内部バッファ21に取り込んでおき、その後、M
PU15の演算処理により得られた出力データを内部バ
ッファ21を介して第2の共有メモリ20に転送してお
くまでを含む。その後、出力機器12への出力データの
伝送が行われ、出力機器12による出力処理が行われ
る。
Here, when the time of time 0 is defined as the start of the reference time of the network, a series of processing of input processing, transmission of input data, transmission of output data, and output processing is repeatedly executed at a predetermined cycle from that time. Is done. According to the schedule of this network, first, input processing of the input device 11, for example, processing of taking in input data from a sensor is performed, and then the input data is transmitted to the communication module 19 and stored in the second shared memory 20. . Next, the base board 18 performs input / output processing. In this input / output processing, first, the base board 18 fetches the input data of the second shared memory 20 into the internal buffer 21, and thereafter,
This includes the processing until the output data obtained by the arithmetic processing of the PU 15 is transferred to the second shared memory 20 via the internal buffer 21. After that, the output data is transmitted to the output device 12, and the output process is performed by the output device 12.

【0012】このように、通信モジュール19は、ネッ
トワーク14上の入力機器11および出力機器12に対
して、ネットワークの基準時刻をもとに、入力処理、デ
ータ通信、出力処理が順序同期して動作させるように
し、このスケジュールに従って、入力機器11から伝送
された入力データを第2の共有メモリ20に入れてお
き、第2の共有メモリ20に入っていた出力データで出
力機器12を動作させるようにしている。一方、MPU
15は、基準時刻とは独立した時刻管理がなされ、独自
の定周期で、入力指令、演算処理、出力指令を実行する
スケジュールを有していて、まず、入力指令を出した時
点で内部バッファ21に入っていた入力データをもとに
演算処理を実行し、演算結果の出力データを内部バッフ
ァ21に入れておくようにしている。
As described above, the communication module 19 operates the input device 11, the output device 12, and the output device 12 on the network 14 in synchronization with the input processing, the data communication, and the output processing in order based on the reference time of the network. According to this schedule, the input data transmitted from the input device 11 is stored in the second shared memory 20, and the output device 12 is operated with the output data stored in the second shared memory 20. ing. On the other hand, MPU
Reference numeral 15 denotes a schedule for executing an input command, an arithmetic processing, and an output command at an original fixed period, which is managed independently of the reference time. Arithmetic processing is executed based on the input data contained therein, and output data of the operation result is stored in the internal buffer 21.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コント
ローラの演算処理およびネットワーク上の処理動作は、
互いに独立した時刻管理のもとで非同期で行われている
ため、一連の制御動作、すなわち入力処理・入力データ
伝送・演算・出力データ伝送・出力処理からなる制御ル
ープを順序立てて動作することが困難であった。つま
り、入力機器に関しては常に最新の入力データを持って
おり、その入力データが伝送されて、演算処理に使用す
ることになるが、実際の演算処理の際には、必ずしも伝
送直後の入力データを使用するとは限らない。これは、
それぞれ独立した時刻管理のために、コントローラの演
算周期およびネットワークの動作周期がたとえ同じであ
ったとしても、開始時刻が異なるためと、時刻の精度の
違いから、演算開始時点に取り込んだ入力データが1周
期前に伝送されたデータである可能性があることによ
る。したがって、演算に使用される入力データが最新の
データでない場合には、制御の正確性を保つことができ
ないという問題点があった。
However, the arithmetic processing of the controller and the processing operation on the network are:
Since the operations are performed asynchronously under independent time management, a series of control operations, that is, a control loop including input processing, input data transmission, operation, output data transmission, and output processing can be operated in order. It was difficult. In other words, the input device always has the latest input data, and that input data is transmitted and used for arithmetic processing. However, in the actual arithmetic processing, the input data immediately after transmission is not necessarily used. Not necessarily used. this is,
For independent time management, even if the operation cycle of the controller and the operation cycle of the network are the same, the input data captured at the start time of the operation is different due to the different start times and the difference in time accuracy. This is because the data may have been transmitted one cycle before. Therefore, if the input data used for the calculation is not the latest data, there is a problem that the control accuracy cannot be maintained.

【0014】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、コントローラの演算処理およびネットワーク
上の処理動作を同期して行うことができるネットワーク
制御装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a point, and it is an object of the present invention to provide a network control device capable of synchronizing arithmetic processing of a controller and processing operation on a network.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、ネットワーク上の機器との通信を行う通
信手段および前記機器の制御のための演算を行う演算手
段が互いに独立した時刻管理のもとで動作するネットワ
ーク制御装置において、前記演算手段の時刻を管理する
第1の時刻管理手段と、前記第1の時刻管理手段により
管理されている時刻からネットワークにおける動作の基
準となるネットワーク時刻を決定するネットワーク時刻
変換手段と、前記ネットワーク時刻変換手段にて決定さ
れた時刻に基づいてネットワーク時刻を管理する第2の
時刻管理手段と、を備えていることを特徴とするネット
ワーク制御装置が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a communication means for communicating with a device on a network and a calculation means for performing a calculation for controlling the device have independent time management. A first time management means for managing the time of said arithmetic means, and a network time serving as a reference for operation in a network based on the time managed by said first time management means. Network time conversion means for determining the network time, and second time management means for managing the network time based on the time determined by the network time conversion means. Is done.

【0016】このようなネットワーク制御装置によれ
ば、互いに独立した時刻管理のもとで演算およびネット
ワーク動作のスケジュールが実行されるような制御機器
において、第1の時刻管理手段が管理している時刻をも
とにネットワーク時刻変換手段がネットワーク時刻を決
定し、このネットワーク時刻を第2の時刻管理手段に適
用するようにした。これにより、ネットワーク上の動作
と演算手段による演算処理を同期した時刻で実行させる
ことができるようになる。
According to such a network control device, in a control device in which calculations and network operation schedules are executed under mutually independent time management, the time managed by the first time management means is controlled. The network time conversion means determines the network time based on the network time, and applies the network time to the second time management means. Thereby, the operation on the network and the arithmetic processing by the arithmetic means can be executed at a synchronized time.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、計
装・制御システムに適用した場合を例に図面を参照して
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking an example in which the present invention is applied to an instrumentation / control system.

【0018】図1は本発明によるネットワーク制御装置
を備えた計装・制御システムを示すブロック図である。
なお、図4に示した従来のシステムの構成要素と同じま
たは同等の要素には同じ参照符号を付してある。計装・
制御システムは、入力機器(AI)11と、出力機器
(AO)12と、コントローラ13と、これらを接続す
るネットワーク14とから構成されている。入力機器1
1は、たとえばセンサからのアナログ計測値をネットワ
ーク14上にある他の機器の入力用に変換して入力デー
タとしてコントローラ13に伝送する。コントローラ1
3は、伝送されてきた入力データを演算し、演算結果を
出力データとしてネットワーク14に送出する。出力機
器12は、ネットワーク14上に送出された出力データ
をたとえば電磁弁用の制御信号に変換する。
FIG. 1 is a block diagram showing an instrumentation / control system provided with a network control device according to the present invention.
Note that the same or equivalent components as those of the conventional system shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. instrumentation·
The control system includes an input device (AI) 11, an output device (AO) 12, a controller 13, and a network 14 connecting these. Input device 1
1 converts, for example, an analog measurement value from a sensor for input to another device on the network 14 and transmits the converted value to the controller 13 as input data. Controller 1
3 calculates the transmitted input data and sends the calculation result to the network 14 as output data. The output device 12 converts the output data transmitted on the network 14 into, for example, a control signal for a solenoid valve.

【0019】コントローラ13は、演算処理部22にて
演算処理を行うマイクロプロセッシングユニット(MP
U)15と、ネットワーク14との通信を司る通信ボー
ド16とで構成されている。MPU15と通信ボード1
6との間には、入力データおよび出力データの交換を行
うデュアル構成の第1の共有メモリ17が配置されてい
る。また、通信ボード16は、主として、MPU15と
のインタフェースを行うベースボード18と、ネットワ
ーク14の通信プロトコルを司る通信モジュール19と
から構成されている。この通信ボード16のベースボー
ド18と通信モジュール19との間においても、入力デ
ータの交換および出力データの交換を行うデュアル構成
の第2の共有メモリ20が配置されている。ベースボー
ド18は、入出力処理を行う入出力処理部23と、内部
バッファ21と、このコントローラ13の時刻を管理す
るコントローラ時刻管理部24と、ネットワーク時刻変
換・監視部25とを備えている。通信モジュール19
は、ネットワーク14の基準時刻を管理するネットワー
ク時刻管理部26を備えている。
The controller 13 includes a microprocessing unit (MP) for performing arithmetic processing in the arithmetic processing unit 22.
U) 15 and a communication board 16 for communicating with the network 14. MPU15 and communication board 1
6, a first shared memory 17 having a dual configuration for exchanging input data and output data is arranged. The communication board 16 mainly includes a base board 18 for interfacing with the MPU 15 and a communication module 19 for controlling a communication protocol of the network 14. Between the base board 18 of the communication board 16 and the communication module 19, a dual shared second memory 20 for exchanging input data and exchanging output data is arranged. The base board 18 includes an input / output processing unit 23 for performing input / output processing, an internal buffer 21, a controller time management unit 24 for managing the time of the controller 13, and a network time conversion / monitoring unit 25. Communication module 19
Has a network time management unit 26 that manages the reference time of the network 14.

【0020】通信モジュール19は、ネットワーク時刻
管理部26にて管理されたネットワーク時刻をもとに、
自身が保持するネットワークのスケジュールに従って、
ネットワーク14上の入力機器11から入力データを収
集し、それを第2の共有メモリ20に格納したり、演算
結果の出力データを第2の共有メモリ20から読み出し
てネットワーク14に送出する。
The communication module 19, based on the network time managed by the network time management unit 26,
According to your own network schedule,
The input data is collected from the input device 11 on the network 14 and stored in the second shared memory 20, or the output data of the operation result is read out from the second shared memory 20 and transmitted to the network 14.

【0021】ベースボード18は、コントローラ時刻管
理部24にて管理されたコントローラ時刻をもとに動作
し、MPU15から入力処理の要求があると、内部バッ
ファ21に保持されている入力データを第1の共有メモ
リ17に出力したり、MPU15からの出力指令をもと
に第1の共有メモリ17に格納された出力データを内部
バッファ21に取り込んだりする。ベースボード18の
入出力処理は、通信モジュール19およびMPU15か
らの指令に従って行われる。
The base board 18 operates based on the controller time managed by the controller time management unit 24. When an input processing request is received from the MPU 15, the base board 18 transmits the input data held in the internal buffer 21 to the first. And outputs the output data stored in the first shared memory 17 to the internal buffer 21 based on an output command from the MPU 15. Input / output processing of the base board 18 is performed according to instructions from the communication module 19 and the MPU 15.

【0022】通信モジュール19のネットワーク時刻管
理部26は、ネットワーク14上の基準時刻を管理する
もので、生成した基準時刻をネットワーク14を介して
入力機器11、出力機器12に定周期で一斉同報するこ
とで通知している。ここで、この構成の特徴とするとこ
ろは、その基準時刻の生成にコントローラ13の時刻を
参照している点である。すなわち、コントローラ時刻管
理部24におけるコントローラ時刻は、ネットワーク時
刻変換・監視部25において、入力機器11から収集さ
れた入力データが第2の共有メモリ20に格納されるま
での時間などを考慮して、ネットワーク時刻に変換さ
れ、その変換された時刻がネットワーク時刻管理部26
において基準時刻として適用される。
The network time management unit 26 of the communication module 19 manages a reference time on the network 14, and broadcasts the generated reference time to the input device 11 and the output device 12 via the network 14 at a fixed period. Notify by doing. Here, the feature of this configuration is that the time of the controller 13 is referred to when generating the reference time. That is, the controller time in the controller time management unit 24 is determined by the network time conversion / monitoring unit 25 in consideration of the time until input data collected from the input device 11 is stored in the second shared memory 20 and the like. The time is converted to the network time, and the converted time is
Is applied as a reference time.

【0023】これにより、コントローラ時刻と基準時刻
とが同期し、基準時刻をもとに動作するネットワーク1
4上の動作およびコントローラ時刻をもとに動作するM
PU15の演算処理は、連続性および定周期性の保たれ
た制御ループに従って実行される。すなわち、入力機器
11による入力処理、入力データの伝送、MPU15に
よる演算、出力データの伝送、出力機器12による出力
処理からなる制御ループを順序立てて動作することがで
きるようになる。次に、この動作をタイミングチャート
を用いて説明する。
Thus, the controller time and the reference time are synchronized, and the network 1 that operates based on the reference time
M based on the operation on controller 4 and the controller time
The arithmetic processing of the PU 15 is executed according to a control loop in which continuity and constant periodicity are maintained. That is, a control loop including input processing by the input device 11, transmission of input data, calculation by the MPU 15, transmission of output data, and output processing by the output device 12 can be operated in order. Next, this operation will be described using a timing chart.

【0024】図2は時刻同期がなされたMPUの演算ス
ケジュールおよびネットワークの動作スケジュールを示
すタイミングチャートである。図示の例において、MP
U15はMPU時刻0のときに位相0の演算が開始さ
れ、入力指令を出すMPU演算処理位相Tpは200ミ
リ秒で、周期は1秒であるとする。一方、ネットワーク
のスケジュールによる入出力処理については、「周期×
n+入出力処理実行オフセットTo」(nは任意の整
数)で実行される。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation schedule of the time-synchronized MPU and the operation schedule of the network. In the example shown, MP
In U15, the calculation of phase 0 is started at MPU time 0, the MPU calculation processing phase Tp for issuing an input command is 200 milliseconds, and the cycle is 1 second. On the other hand, regarding the input / output processing according to the network schedule, “cycle ×
n + input / output processing execution offset To ”(n is an arbitrary integer).

【0025】まず、通信モジュール19におけるネット
ワークのスケジュールに従って入力機器11が入力処理
を行い、その入力データを通信モジュール19に伝送す
る。その後、通信モジュール19は伝送された入力デー
タを第2の共有メモリ20に記憶させ、時刻taにてベ
ースボード18に対し入出力処理実行を指令する。ベー
スボード18は入出力処理実行指令を受けて、第2の共
有メモリ20から入力データを内部バッファ21に転送
する。その転送時間はTsとする。
First, the input device 11 performs input processing according to a network schedule in the communication module 19, and transmits the input data to the communication module 19. Thereafter, the communication module 19 stores the transmitted input data in the second shared memory 20, and instructs the base board 18 to execute an input / output process at time ta. The base board 18 receives the input / output processing execution instruction and transfers the input data from the second shared memory 20 to the internal buffer 21. The transfer time is Ts.

【0026】次に、ベースボード18は、時刻tbにて
MPU15からの入力指令を受けると、内部バッファ2
1にある入力データを第1の共有メモリ17に転送す
る。そのときのデータ転送時間はTsとする。MPU1
5は、第1の共有メモリ17に取り込まれた入力データ
を演算処理し、その演算結果を出力データとして第1の
共有メモリ17に記憶させる。MPU15から出力指令
が出されると、ベースボード18は、第1の共有メモリ
17にある出力データを内部バッファ21を介して第2
の共有メモリ20に記憶させる。後は、通信モジュール
19のスケジュールに従い、出力データの送信タイミン
グが来ると、第2の共有メモリ20にある出力データは
出力機器12に伝送され、出力機器12はその出力デー
タにて出力処理を行う。
Next, when the base board 18 receives an input command from the MPU 15 at time tb, the internal buffer 2
1 is transferred to the first shared memory 17. The data transfer time at that time is Ts. MPU1
5 performs an arithmetic operation on the input data fetched into the first shared memory 17 and stores the operation result in the first shared memory 17 as output data. When an output command is issued from the MPU 15, the base board 18 outputs the output data stored in the first shared memory 17 to the second shared memory 17 via the internal buffer 21.
In the shared memory 20. Thereafter, when the transmission timing of the output data comes according to the schedule of the communication module 19, the output data in the second shared memory 20 is transmitted to the output device 12, and the output device 12 performs an output process using the output data. .

【0027】これにより、MPU15が演算処理する対
象データは、常に入力機器11から伝送された最新の入
力データであり、コントローラ13による制御の正確性
を保持することができる。
As a result, the data to be processed by the MPU 15 is always the latest input data transmitted from the input device 11 and the control accuracy of the controller 13 can be maintained.

【0028】次に、コントローラ時刻をネットワーク時
刻に適用するネットワーク時刻変換・監視部25につい
て説明する。ネットワーク時刻変換・監視部25は、ネ
ットワーク時刻を次式に従って決定している。
Next, the network time conversion / monitoring unit 25 that applies the controller time to the network time will be described. The network time conversion / monitoring unit 25 determines the network time according to the following equation.

【0029】[0029]

【数1】 ネットワーク時刻=MPU時刻+(To+Ts+Tj−Tp) ・・(1) ここで、MPU時刻はMPU15が処理を開始する位相
0の時刻であってMPU15から周期的に通知される時
刻、Toは入出力処理部23が処理を開始するネットワ
ーク時刻からの入出力処理実行オフセット、Tsは入出
力処理実行指令を受けたときに第2の共有メモリ20か
ら内部バッファ21へ入力データを転送する時間、Tj
はMPU15から受ける入力指令が許される開始ずれの
許容範囲を示す許容ジッタ、TpはMPU演算処理位相
を示している。
## EQU00001 ## Network time = MPU time + (To + Ts + Tj-Tp) (1) Here, the MPU time is the time of phase 0 when the MPU 15 starts processing, and the time periodically notified from the MPU 15, To Is the input / output processing execution offset from the network time at which the input / output processing unit 23 starts processing, and Ts is the time for transferring input data from the second shared memory 20 to the internal buffer 21 when receiving the input / output processing execution command. , Tj
Denotes an allowable jitter indicating an allowable range of a start deviation in which an input command received from the MPU 15 is allowed, and Tp denotes an MPU calculation processing phase.

【0030】すなわち、ネットワーク時刻は、MPU時
刻を基準とし、これに入出力処理オフセットTo、入力
データ転送時間Ts、許容ジッタTj、MPU演算処理
位相Tpを考慮して決定される。
That is, the network time is determined with reference to the MPU time, the input / output processing offset To, the input data transfer time Ts, the allowable jitter Tj, and the MPU operation processing phase Tp.

【0031】このようにして決定されたネットワーク時
刻は、ネットワーク時刻変換・監視部25から通信モジ
ュール19のネットワーク時刻管理部26に通知され
る。ネットワーク時刻管理部26は、その通知されたネ
ットワーク時刻を基準時刻とし、通信モジュール19は
ネットワーク14上の機器に対して同報通知する。通信
モジュール19はその基準時刻をもとにネットワークの
スケジュールを実行するので、入力機器11での入力処
理、入力データの伝送、入出力処理部23での入力処
理、MPU15による演算処理、入出力処理部23での
出力処理、出力データの伝送、および出力機器12によ
る出力処理がこの順序で同期して動作することになる。
The network time determined in this manner is notified from the network time conversion / monitoring unit 25 to the network time management unit 26 of the communication module 19. The network time management unit 26 uses the notified network time as a reference time, and the communication module 19 performs broadcast notification to devices on the network 14. Since the communication module 19 executes the schedule of the network based on the reference time, input processing at the input device 11, transmission of input data, input processing at the input / output processing unit 23, arithmetic processing by the MPU 15, input / output processing The output processing in the section 23, the transmission of output data, and the output processing by the output device 12 operate synchronously in this order.

【0032】次に、ネットワーク時刻変換・監視部25
から通信モジュール19のネットワーク時刻管理部26
に通知されたネットワーク時刻は、通知後に、コントロ
ーラ時刻管理部24およびネットワーク時刻管理部26
の双方の精度の違いなどで変化してしまうことがある。
このような場合を見込んで、ネットワーク時刻の算出式
に許容ジッタTjを算出項目に入れているが、その許容
ジッタTjで吸収することができないほどネットワーク
時刻がずれてしまった場合には、ネットワーク動作とM
PU演算との同期を取ることができなくなる。そこで、
ネットワーク時刻変換・監視部25がネットワーク時刻
を監視し、必要なら補正をしてネットワーク時刻管理部
26に通知するようにしている。
Next, the network time conversion / monitoring unit 25
To the network time management unit 26 of the communication module 19
After the notification, the network time notified by the controller time management unit 24 and the network time management unit 26
May change due to the difference in accuracy between the two.
In anticipation of such a case, the allowable jitter Tj is included in the calculation item in the calculation formula of the network time. However, if the network time is shifted so much that it cannot be absorbed by the allowable jitter Tj, the network operation is performed. And M
Synchronization with the PU operation cannot be achieved. Therefore,
The network time conversion / monitoring unit 25 monitors the network time, corrects if necessary, and notifies the network time management unit 26.

【0033】図3はネットワーク時刻補正処理の流れを
示すフローチャートである。ネットワーク時刻変換・監
視部25は、まず、通信モジュール19からベースボー
ド18の入出力処理部23へ通知された入出力処理実行
指令の時刻taと、MPU15から通知される入力指令
の時刻tbと、第2の共有メモリ20から内部バッファ
21へ転送される入力データの転送時間Tsと、現在の
ネットワーク時刻とを取得し(ステップS1)、次に、
時間差(tb−ta−Ts)を算出する(ステップS
2)。次に、算出した時間差は許容ジッタTjの2倍よ
りも大きいかどうかを判断する(ステップS3)。も
し、時間差が許容ジッタTjの2倍の範囲内にあれば、
MPU時刻とネットワーク時刻とは同期が取れていると
判断され、補正は行われずにこの処理は終了する。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the network time correction process. The network time conversion / monitoring unit 25 firstly outputs a time ta of the input / output processing execution command notified from the communication module 19 to the input / output processing unit 23 of the baseboard 18, a time tb of the input command notified from the MPU 15, The transfer time Ts of the input data transferred from the second shared memory 20 to the internal buffer 21 and the current network time are obtained (step S1).
Calculate the time difference (tb−ta−Ts) (Step S
2). Next, it is determined whether the calculated time difference is larger than twice the allowable jitter Tj (step S3). If the time difference is within twice the allowable jitter Tj,
It is determined that the MPU time and the network time are synchronized, and this processing ends without correction.

【0034】もし、時間差が許容ジッタTjの2倍より
大きい場合には、入力指令の時刻tbがその許容範囲±
Tjの範囲外にあると判断される。ここで、時間差は負
の値を持つかどうかが判断される(ステップS4)。も
し、時間差が負の値を有すれば、入力指令を出すタイミ
ングが早過ぎると判断される。この場合、入力データが
第2の共有メモリ20から内部バッファ21へ転送し終
わらないうちに入力指令が出されていることになるの
で、現在のネットワーク時刻から(時間差+許容ジッタ
Tj)だけ進めた値をネットワーク時刻とし、通信モジ
ュール19のネットワーク時刻管理部26へ通知する
(ステップS5)。もし、時間差が正の値を有すれば、
入力指令を出すタイミングが遅過ぎると判断される。こ
の場合、演算処理部22が入力データを演算処理する分
には支障はないが、今度は、通信モジュールが出力デー
タを出力機器12に伝送するタイミングが早くなり過ぎ
て、1周期前の出力データを伝送してしまうことになる
ので、現在のネットワーク時刻から(時間差−許容ジッ
タTj)だけ遅らせた値をネットワーク時刻とし、通信
モジュール19のネットワーク時刻管理部26へ通知す
る(ステップS6)。
If the time difference is greater than twice the allowable jitter Tj, the time tb of the input command is set within the allowable range ±
It is determined that it is outside the range of Tj. Here, it is determined whether the time difference has a negative value (step S4). If the time difference has a negative value, it is determined that the timing for issuing the input command is too early. In this case, since the input command is issued before the input data is completely transferred from the second shared memory 20 to the internal buffer 21, the time is advanced by (time difference + allowable jitter Tj) from the current network time. The value is set as the network time, and is notified to the network time management unit 26 of the communication module 19 (step S5). If the time difference has a positive value,
It is determined that the timing of issuing the input command is too late. In this case, there is no problem as long as the arithmetic processing unit 22 performs the arithmetic processing on the input data, but this time, the timing at which the communication module transmits the output data to the output device 12 becomes too early, and the output data one cycle earlier is output. Therefore, a value delayed from the current network time by (time difference-allowable jitter Tj) is set as the network time, and is notified to the network time management unit 26 of the communication module 19 (step S6).

【0035】これにより、互いに独立して動作するコン
トローラ時刻管理部24およびネットワーク時刻管理部
26において、ネットワーク時刻管理部26がその基準
時刻管理元であるコントローラ時刻管理部24からの時
刻通知では吸収しきれない時刻のずれが発生しても、そ
のずれを補正することができるようになる。
Thus, in the controller time management unit 24 and the network time management unit 26 operating independently of each other, the network time management unit 26 absorbs the time notification from the controller time management unit 24 that is the reference time management source. Even if a time lag that cannot be obtained occurs, the lag can be corrected.

【0036】なお、入力指令が許容範囲±Tjの境界近
傍にあるときには、補正が頻繁に発生することがある。
この場合、ネットワークの動作が不安定になるので、ネ
ットワーク時刻変換・監視部25は、時間差が±Tjの
許容範囲内にあるかどうかを判断するときに、時間差の
変化方向に応じて判断基準となるしきい値を変更する、
いわゆるヒステリシスの機能を持つようにするとよい。
When the input command is near the boundary of the permissible range ± Tj, correction may frequently occur.
In this case, since the operation of the network becomes unstable, the network time conversion / monitoring unit 25 determines whether or not the time difference is within the allowable range of ± Tj according to the change direction of the time difference. Change the threshold,
It is preferable to have a so-called hysteresis function.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ネッ
トワーク時刻をコントローラの時刻をもとに決定するよ
うに構成した。これにより、互いに独立したスケジュー
ルで動作しているコントローラおよびネットワークの動
作に対して同期を取ることができ、定周期性の保持され
た制御ループを実現することができる。
As described above, in the present invention, the network time is determined based on the time of the controller. Thereby, it is possible to synchronize with the operation of the controller and the network that are operating on independent schedules from each other, and it is possible to realize a control loop in which periodicity is maintained.

【0038】また、ネットワーク時刻とコントローラの
時刻との同期ずれを監視し、そのずれが大きくなった場
合には、ネットワーク時刻を補正するように構成した。
これにより、基準時刻管理元からの時刻通知では吸収し
きれないずれを解消することができる。
Further, the present invention is configured to monitor a synchronization deviation between the network time and the controller time, and to correct the network time when the deviation becomes large.
As a result, it is possible to eliminate a deviation that cannot be absorbed by the time notification from the reference time management source.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるネットワーク制御装置を備えた計
装・制御システムを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an instrumentation / control system including a network control device according to the present invention.

【図2】時刻同期がなされたMPUの演算スケジュール
およびネットワークの動作スケジュールを示すタイミン
グチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing a calculation schedule of a time-synchronized MPU and an operation schedule of a network.

【図3】ネットワーク時刻補正処理の流れを示すフロー
チャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of a network time correction process.

【図4】計装・制御システムの構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an instrumentation / control system.

【図5】MPUの演算スケジュールを示すタイミングチ
ャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing a calculation schedule of the MPU.

【図6】ネットワークの動作スケジュールを示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart showing an operation schedule of the network.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 入力機器(AI) 12 出力機器(AO) 13 コントローラ 14 ネットワーク 15 マイクロプロセッシングユニット(MPU) 16 通信ボード 17 第1の共有メモリ 18 ベースボード 19 通信モジュール 20 第2の共有メモリ 21 内部バッファ 22 演算処理部 23 入出力処理部 24 コントローラ時刻管理部 25 ネットワーク時刻変換・監視部 26 ネットワーク時刻管理部 11 Input Device (AI) 12 Output Device (AO) 13 Controller 14 Network 15 Micro Processing Unit (MPU) 16 Communication Board 17 First Shared Memory 18 Base Board 19 Communication Module 20 Second Shared Memory 21 Internal Buffer 22 Arithmetic Processing Unit 23 input / output processing unit 24 controller time management unit 25 network time conversion / monitoring unit 26 network time management unit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ネットワーク上の機器との通信を行う通
信手段および前記機器の制御のための演算を行う演算手
段が互いに独立した時刻管理のもとで動作するネットワ
ーク制御装置において、 前記演算手段の時刻を管理する第1の時刻管理手段と、 前記第1の時刻管理手段により管理されている時刻から
ネットワークにおける動作の基準となるネットワーク時
刻を決定するネットワーク時刻変換手段と、 前記ネットワーク時刻変換手段にて決定された時刻に基
づいてネットワーク時刻を管理する第2の時刻管理手段
と、 を備えていることを特徴とするネットワーク制御装置。
1. A network control device wherein communication means for communicating with a device on a network and calculation means for performing a calculation for controlling the device operate under time management independent of each other. A first time management unit that manages time; a network time conversion unit that determines a network time that is a reference of an operation in a network from the time managed by the first time management unit; A second time management means for managing the network time based on the time determined by the network control apparatus.
【請求項2】 前記ネットワーク時刻変換手段は、前記
演算手段が演算のためにデータを入力する入力指令の時
刻よりも、ネットワークの動作周期の開始から前記入出
力処理手段が入出力処理実行指令を受けるまでの時間だ
け早い時刻をネットワーク時刻とすることを特徴とする
請求項1記載のネットワーク制御装置。
2. The network time conversion means according to claim 1, wherein said input / output processing means issues an input / output processing execution instruction from a start of an operation cycle of the network, rather than a time of an input instruction at which said arithmetic means inputs data for operation. 2. The network control device according to claim 1, wherein a time earlier by the time until the reception is set as the network time.
【請求項3】 前記第1の時刻管理手段により管理され
ている時刻とネットワーク時刻との位相を監視する監視
手段を備えていることを特徴とする請求項1記載のネッ
トワーク制御装置。
3. The network control device according to claim 1, further comprising a monitoring unit that monitors a phase between a time managed by the first time management unit and a network time.
【請求項4】 前記監視手段は、前記位相が所定の許容
範囲を越えた場合にネットワーク時刻を補正して前記第
2の制御手段に通知することを特徴とする請求項3記載
のネットワーク制御装置。
4. The network control device according to claim 3, wherein said monitoring means corrects a network time and notifies said second control means when said phase exceeds a predetermined allowable range. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010033402A (en) * 2008-07-30 2010-02-12 Asyst Technologies Japan Inc Time management system and method for conveyance system, and computer program

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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