JP2000353011A - プラント入出力通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイクリックデータの更新周期を観測するこ
とができ、遅延時間の増大を防止してサイクリックデー
タの更新周期を守ることができるプラント入出力通信シ
ステムを得る。 【解決手段】 スイッチングハブＡ〜Ｃ（２０〜２２）
でネットワークを構成し、スイッチングハブＡ〜Ｃに接
続されたプラント入出力装置Ａ〜Ｅ（１０〜１４）は相
互間の上下流を定めた情報を持っているので正しくリン
グ状の伝送路を形成できる。また、自らが送信したデー
タが返信されるまでの時間を観測し、その時間が長いと
きは非サイクリックデータの送信を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチングハブ
を用いて通信システムを構成し、複数のプラント入出力
装置相互間でサイクリックデータの送受信を行うプラン
ト入出力通信システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来では、イーサネット通信システムに
おいてスイッチングハブ内部での受信バッファのオーバ
ーフローを回避できるスイッチングハブが提案されてい
るが、スイッチングハブにデータが入力されて出力され
るまでの遅延時間は保証されない。また、スイッチング
ハブにデータが入力されて出力されるまでの遅延時間が
リアルタイムに認識できないため、サイクリック通信に
要求されるデータ更新周期を保証することは容易でなか
った。

【０００３】次に、従来のプラント入出力システムの例
について説明する。図３１は、例えば特開平９−１４９
０６７号公報に示された従来のプラント入出力通信シス
テムを示すブロック図である。ＬＡＮ接続装置としての
スッチングハブは、複数のＬＡＮポート１〜４を持ち、
各ポート間でフレームの転送を行うべく、各ポート毎の
通信制御ＬＳＩ１０６ａ，ｂ，ｃ，ｄおよびそれに付属
する受信ＦＩＦＯ１０７ａ，ｂ，ｃ，ｄと、受信フレー
ムを一時的に格納しておくフレーム格納用の受信バッフ
ァメモリ１０２と、フレームの宛先アドレスを判定して
宛先ポートを決定する宛先判定部１０３と、フレームの
転送を制御する転送制御部１０４と、各部を制御するＣ
ＰＵ１０１とがバス１０８に接続された構成になってい
る。更に、スイッチングハブには、受信バッファメモリ
内のフレーム蓄積量に応じてスイッチング方式を切り替
える切り替え制御部１０５が設けられている。

【０００４】ＣＰＵ１０１は、２つのスイッチング方式
を実行できるようになっている。即ち、フレームのエラ
ーチェックを行うことができると共に、切り替えの通知
に応じ、フレーム全体の格納やエラーチェックを待たず
して転送を開始することもできる。

【０００５】図３２は、切り替え制御部１０５の構成を
示すブロック図である。切り替え制御部１０５は、受信
バッファメモリ１０２のフレーム蓄積量を監視する受信
バッファメモリ監視部２０１と、スイッチング方式を切
り替えるスイッチング方式切り替え制御部２０２とから
構成される。受信バッファメモリ１０２は、受信したフ
レームを順次格納し、転送できる状態になるとすぐに格
納した順番にフレームを送り出すことができる。この受
信バッファメモリ１０２にはしきい値が設定されてお
り、フレームの蓄積量がしきい値を越えるかどうかの情
報が常に切り替え制御部１０５の受信バッファメモリ監
視部２０１に通知されるようになっている。

【０００６】図３１、図３２を用いて動作の説明をす
る。スイッチングハブは、通常時はストアアンドフォワ
ード方式で動作する。即ち、受信したフレーム全体が受
信バッファメモリ１０２に格納された後、エラーチェッ
クを行い、その後、宛先ポートを決定してその宛先ポー
トへフレームを転送する。同時に、切り替え制御部１０
５においては、受信バッファメモリ１０２内に蓄積され
るデータ量を常に監視している。

【０００７】通信頻度が高まり、受信バッファメモリ１
０２内のデータ蓄積量がしきい値以上となり、オーバフ
ローとなりそうなときは受信バッファメモリ監視部２０
１がこれを検知し、スイッチング方式切り替え制御部２
０２はスイッチング方式の切り替えをＣＰＵ１０１に通
知する。これに応じ、ＣＰＵ１０１はスイッチング方式
をカットアンドスルー方式に切り替える。例えばポート
１からポート４へ転送が行われる場合、ポート１で受信
したフレームが受信バッファメモリ１０２に全て格納さ
れる前に、エラーチェックを行わずに、宛先判定部１０
３によってフレームの宛先アドレスを判定して宛先ポー
トを決定し、ポート１の通信制御ＬＳＩ１０６ａからす
ぐにポート４の通信制御ＬＳＩ１０６ｄへ転送が行われ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】イーサネット通信を用
いた上記のような従来のプラント入出力通信システム
で、スイッチングハブ内でのサイクリックデータのオー
バーフロー（データ廃棄）の防止を保証することは可能
であるが、スイッチングハブのデータ遅延時間の検出機
能や遅延防止の保証がないため、プラント入出力装置間
のサイクリックデータの更新周期を保証すること、また
はリアルタイムにサイクリックデータの更新周期に異常
がないか認識することが容易でなかった。また、サイク
リック通信を実現するために、各プラント入出力装置が
マルチキャスト通信にて他のプラント入出力装置へサイ
クリックデータ送信を送信する方法も考えられるが、ス
イッチングハブ内のトラフィックが大きくなり、スイッ
チングハブでの遅延時間の増大や、サイクリックデータ
の廃棄が発生する可能性があった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、サイクリックデータの更新周
期を観測でき、遅延時間の増大を防止してサイクリック
データの更新周期を守ることができるプラント入出力通
信システムを得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るプラント
入出力通信システムは、スイッチングハブにプラント入
出力装置が接続されて複数のプラント入出力装置相互間
でデータのサイクリック通信ができるプラント入出力通
信システムにおいて、各プラント入出力装置は受信した
サイクリックデータを送信すべき送信先プラント入出力
装置の情報を予め格納しておく送信先情報格納手段を備
え、送信先プラント入出力装置の情報に基づいて各プラ
ント入出力装置がサイクリック送受信を行うことにより
サイクリックデータが各プラント入出力装置を巡回する
リング状仮想サイクリック伝送路を構成し、各プラント
入出力装置は、受信したサイクリックデータを格納して
おく受信データ格納手段、自らが送信し他のプラント入
出力装置を巡回して返送されたサイクリックデータを自
らが送信したものであると認識する自データ認識手段、
返送されたサイクリックデータが自ら送信したものであ
ると自データ認識手段により認識した場合にそのサイク
リックデータを廃棄する自データ廃棄手段、自らが送信
したサイクリックデータの受信周期を観測する受信周期
観測手段、および、自らが送信する非サイクリック通信
を受信周期観測手段による観測結果に基づいて制御する
非サイクリック通信制御手段を備えたものである。

【００１１】請求項２に係るプラント入出力通信システ
ムは、請求項１記載のものにおいて、非サイクリック通
信制御手段が、受信周期観測手段による観測結果に基づ
いて、自らが送信する非サイクリック通信の送信間隔を
伸ばすようにしたものである。

【００１２】請求項３に係るプラント入出力通信システ
ムは、請求項１または請求項２記載のものにおいて、リ
ング状仮想サイクリック伝送路の情報を持つ主プラント
入出力装置をプラント入出力装置の中から予め１台設定
しておき、主プラント入出力装置が、リング状仮想サイ
クリック伝送路で下流と定義されたプラント入出力装置
にリング状仮想サイクリック伝送路を構築するための情
報を送信する伝送路情報送信手段を備え、各プラント入
出力装置が、リング状仮想サイクリック伝送路を構築す
るための情報を受信したことを検出してその情報を格納
する伝送路情報格納手段、および、格納されたリング状
仮想サイクリック伝送路を構築するための情報で下流と
定義されたプラント入出力装置にリング状仮想サイクリ
ック伝送路を構築するための情報を送信する伝送路情報
転送手段を備えたものである。

【００１３】請求項４に係るプラント入出力通信システ
ムは、請求項３記載のものにおいて、プラント入出力装
置が、リング状仮想サイクリック伝送路を構築するため
の情報を受信した場合、受信した情報に含まれたデータ
により、受信した情報の下流への送信あるいは上流への
返信のいずれが期待されているのかを判断する送返信判
断手段を備え、主プラント入出力装置が、リング状仮想
サイクリック伝送路を構築するための情報を送信してか
ら返信されるまでの時間を測定する返信時間測定手段を
備えたものである。

【００１４】請求項５に係るプラント入出力通信システ
ムは、請求項１から請求項４のいずれかに記載のものに
おいて、プラント入出力装置は、各々が接続されたスイ
ッチングハブの情報を格納する接続ハブ情報格納手段、
および、接続されるスイッチングハブの情報を主プラン
ト入出力装置へ送信する接続ハブ情報送信手段を備え、
主プラント入出力装置は、リング状仮想サイクリック伝
送路に沿って接続されたスイッチングハブがリング状に
構成されるように、プラント入出力装置各々が接続され
たスイッチングハブの情報に基づきプラント入出力装置
間の上下流の関係を定める上下流設定手段を備えたもの
である。

【００１５】請求項６に係るプラント入出力通信システ
ムは、請求項１から請求項５のいずれかに記載のものに
おいて、プラント入出力装置が、受信したサイクリック
データを下流のプラント入出力装置へ送信するためのフ
レームヘッダを作成するフレームヘッダ作成手段、およ
び、受信したサイクリックデータを自らの受信データ格
納手段へ展開するとともにフレームヘッダと受信したサ
イクリックデータとを組み合わせて下流のプラント入出
力装置へ送信する折り返し送信手段を備えたものであ
る。

【００１６】請求項７に係るプラント入出力通信システ
ムは、請求項１から請求項６のいずれかに記載のものに
おいて、主プラント入出力装置は、リング状仮想サイク
リック伝送路を巡回しているサイクリックデータの送信
元プラント入出力装置を認識し、各プラント入出力装置
が送信したサイクリックデータの受信タイミングを、サ
イクリックデータ更新周期を基準として測定するデータ
受信解析手段、および、このデータ受信解析手段からの
情報に基づき、各プラント入出力装置が送信したサイク
リックデータの受信タイミングがサイクリックデータ更
新周期内で等間隔になるように計算し、各プラント入出
力装置へサイクリックデータの送信タイミングをずらす
ように非サイクリック通信で指示する送信タイミング指
示手段を備えたものである。

【００１７】請求項８に係るプラント入出力通信システ
ムは、請求項７記載のものにおいて、主プラント入出力
装置は、各プラント入出力装置が送信するサイクリック
データ量を格納するデータ量格納手段、このデータ量格
納手段に格納した各プラント入出力装置が送信するサイ
クリックデータ量を比較するデータ量比較手段、およ
び、このデータ量比較手段による比較の結果、ある特定
のプラント入出力装置の送信するサイクリックデータ量
が他と比べて特に多い場合にその特定のプラント入出力
装置に対してサイクリックデータを分割して送信するよ
うに非サイクリック通信で指示するデータ分割指示手段
を備え、各プラント入出力装置は、主プラント入出力装
置から分割の指示を受けた場合に自らのサイクリックデ
ータの送信を分割する送信データ分割手段を備えたもの
である。

【００１８】請求項９に係るプラント入出力通信システ
ムは、請求項７記載のものにおいて、主プラント入出力
装置は、各プラント入出力装置が送信するサイクリック
データ量を調査するデータ量調査手段、このデータ量調
査手段で調査した各プラント入出力装置が送信するサイ
クリックデータ量を評価するデータ量評価手段、およ
び、このデータ量評価手段による評価の結果、ある特定
のプラント入出力装置の送信するサイクリックデータ量
が他と比べて特に少ない場合にその特定のプラント入出
力装置を調整対象から外してサイクリックデータの受信
間隔の調整を行うデータ間隔調整手段を備えたものであ
る。

【００１９】請求項１０に係るプラント入出力通信シス
テムは、請求項８記載のものにおいて、主プラント入出
力装置は、各プラント入出力装置が送信するサイクリッ
クデータの量を自由に設定して試行することができる送
信データ量設定手段、サイクリックデータが送信されて
からリング状仮想サイクリック伝送路を巡回して返信さ
れるまでの時間を測定する試行返信時間測定手段、およ
び、この試行返信時間測定手段による測定結果に基づい
てサイクリックデータを分割して送信するかどうかを判
断するデータ分割判断手段を備えたものである。

【００２０】請求項１１に係るプラント入出力通信シス
テムは、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のプ
ラント入出力通信システムを下位システムとして複数備
え、これら複数の下位システム相互間でサイクリックデ
ータの送受信をさせるブリッジ手段を備えたものであ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】スイッチングハブを用いたイーサ
ネット通信のバス接続トポロジーはスター型であるが、
スター型のネットワーク上に複数のプラント入出力装置
にてリング状の仮想のプラント入出力装置サイクリック
データ伝送路を構成し、現状のデータ更新時間をリアル
タイムに検出することにより、スイッチングハブに特殊
な機構を備えることなく、サイクリックデータの更新周
期を保証し、スイッチングハブ内でのトラフィックを低
減させて遅延を防止し、かつネットワークで障害が生じ
たときにこれを認識し、容易に対応できるようにするも
のである。

【００２２】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形
態１におけるプラント入出力通信システムを示すブロッ
ク図である。図において、プラント入出力装置Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ（図中符号１０〜１４）がスイッチングハブ
Ａ，Ｂ，Ｃ（図中符号２０，２１，２２）に接続され、
各プラント入出力装置同士でサイクリック通信が行われ
るリング状のシステムを示す。図ではスイッチングハブ
３つを示したが、スイッチングハブの数はいくつであっ
てもよい。

【００２３】図２は、プラント入出力装置Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ（１０〜１４）の内部構成を示すブロック図であ
る。各プラント入出力装置とも同様の構成になってい
る。３２はプラント入出力装置の外部インタフェースで
あり、スイッチングハブＡ，Ｂ，Ｃ（２０，２１，２
２）と接続されるケーブルインタフェースを実現するコ
ネクタである。３０はＣＰＵまたはＣＰＵカードであ
り、３１はデータ伝送路上のデータフォーマットをＣＰ
ＵまたはＣＰＵカード３０が認識できるフォーマットに
変換またはその逆の変換を行う伝送アクセス制御部であ
る。ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０が非サイクリック通
信、すなわちサイクリック以外のデータの通信を行いた
い場合は、３３の送受信データ格納部へデータを格納
し、４０のサイクリックデータ以外の送信起動部へ命令
を発行して送信を行うようになっている。３５は自プラ
ント入出力装置の送信すべきサイクリックデータの送信
周期を設定するサイクリックデータ送信周期設定部であ
る。３４は、サイクリック送信起動部３６またはサイク
リックデータ以外の送信起動部４０からの命令により、
送信すべきデータを送受信データ格納部３３から入手
し、そのデータに送信フレームの種別情報を付加して伝
送アクセス制御部３１へ出力する送信データ生成部であ
る。

【００２４】３７は受信データが自プラント入出力装置
の送信したサイクリックデータである場合、データの廃
棄を行う自送信フレーム認識及び廃棄部である。３８は
自送信フレーム認識及び廃棄部３７の情報から、自プラ
ント入出力装置が送信したサイクリックデータの受信周
期を観測し、サイクリックデータ送信周期設定部３５に
設定されているサイクリックデータ更新周期を超えた場
合には、サイクリックデータ以外の送信起動部４０へ通
知を行う送信データ受信周期カウンタ部である。３９は
受信データがサイクリックデータである場合は、サイク
リック送信起動部３６へ情報を通知するとともに、下流
への送信を指示するサイクリックデータ認識部である。
４１は、自プラント入出力装置のリング構成情報、すな
わち送信先はどこであるかなどの情報を格納しておく上
下流設定テーブル格納部４１である。

【００２５】上下流設定テーブル格納部４１で送信先情
報格納手段を、送受信データ格納部３３で受信データ格
納手段を、自送信フレーム認識及び廃棄部３７で自デー
タ認識手段および自データ廃棄手段を、送信データ受信
周期カウンタ部３８で受信周期観測手段を、そしてサイ
クリックデータ以外の送信起動部４０で非サイクリック
通信制御手段をそれぞれ構成している。なお、全ての実
施の形態の説明を通じて、図示のブロック１つが必ずし
も１つの手段に限定されるものではなく、逆に１つの手
段が１つのブロックで実現されるとは限らない。

【００２６】送信データ生成部３４で生成する送信デー
タフォーマットを図３に示す。データ種別欄には、サイ
クリックデータなのか、それ以外のデータなのかの情報
を格納する。送信装置欄にはデータの送信元のプラント
入出力装置の番号が格納される。このプラント入出力装
置の番号は、あらかじめシステムで定義されているプラ
ント入出力装置それぞれに固有の番号でありネットワー
ク上に同じ番号は存在しない。送信データシリアルＮｏ
欄には、サイクリック送信起動部３６からの送信起動の
度に前回値に１を足して送信を行う。カウント数が送信
データシリアルＮｏ格納部分に格納できなくなった場合
は、リセットを行い０から再度インクリメントを始め
る。

【００２７】次に動作について説明する。まず、リング
状仮想サイクリック伝送路の確立について説明する。各
プラント入出力装置１０〜１４のＣＰＵまたはＣＰＵカ
ード３０は、システム立ち上がり時に上下流設定テーブ
ル格納部４１より、あらかじめ設定されて各プラント入
出力装置共通情報である上下流設定テーブル情報の入手
を行う。また、あらかじめシステムにて設定されている
サイクリックデータ送信周期をサイクリックデータ送信
周期設定部３５に設定する。各プラント入出力装置は、
上下流設定テーブル情報によりサイクリックデータの送
信先を認識することができる。図４は上下流設定テーブ
ル情報のフォーマットを示し、下流装置欄には下流側の
直近のプラント入出力装置の番号が格納されている。こ
の上下流設定テーブル情報に従ってサイクリック伝送路
を構成した場合は、図５に示すリング状のサイクリック
伝送路が確立される。このような伝送路をリング状仮想
サイクリック伝送路と呼ぶものとする。またこの場合、
各スイッチングハブ２０〜２２の入出力ポートＰ１〜Ｐ
４の設定についてはあらかじめ設定を行うこととする。

【００２８】次に送信動作について説明する。サイクリ
ックデータ送信周期設定部３５に、システム上要求され
ているサイクリックデータ更新周期が設定されている。
サイクリック送信起動部３６は、サイクリックデータ送
信周期設定部３５よりサイクリックデータ更新周期情報
を得、また、自プラント入出力装置の送信すべきサイク
リックデータが送受信データ格納部３３のどこに格納さ
れているかをＣＰＵまたはＣＰＵカード３０から入手
し、得られた情報に従って、送信データ生成部３４に、
自プラント入出力装置の送信すべきサイクリックデータ
の送信要求を行う。送信データ生成部３４は、サイクリ
ック送信起動部３６の指示に従い、自プラント入出力装
置のサイクリック送信データを送受信データ格納部３３
から入手し、図３に示した送信データフォーマットに従
ってデータを生成し、伝送アクセス制御部３１およびコ
ネクタ３２を経由して、図４に示した上下流設定テーブ
ルで定義されている下流のプラント入出力装置へサイク
リックデータを送信する。これらの処理は一度設定しサ
イクリックデータの送信の起動がされれば繰り返し実行
されることになる。

【００２９】サイクリックデータ認識部３９は、上流か
ら受信したデータがサイクリックデータであると認識し
た場合は、そのデータを送信した装置と送信データシリ
アルＮｏの情報をサイクリック送信起動部３６へ通知す
るとともに、その受信した他プラント入出力装置のサイ
クリックデータの、下流への送信を指示する。サイクリ
ック送信起動部３６は、サイクリックデータ認識部３９
から得た情報をもとに、他のプラント入出力装置のサイ
クリックデータの送信を行う。この動作により他プラン
ト入出力装置のサイクリックデータを下流のプラント入
出力装置へ送信する。

【００３０】ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０がサイクリ
ックデータ以外のデータを他のプラント入出力装置へ送
信したい場合は、送信データを送信データ格納部３３へ
格納してサイクリックデータ以外の送信起動部４０に送
信を指示する。指示を受けたサイクリックデータ以外の
送信起動部４０は、サイクリック以外のデータ送信であ
るという情報を送信データ生成部３４へ通知し送信指示
を行う。指示を受けた送信データ生成部３４は、送信デ
ータフォーマットのデータ種別欄にサイクリック以外で
あるという情報を付加して送信を行う。

【００３１】次に受信動作について説明する。コネクタ
３２より伝送アクセス制御部３１へ受信データが転送さ
れ、そのデータは自送信フレーム認識および廃棄部３７
へ出力され、この受信データの送信元はいずれのプラン
ト入出力装置であるかの確認を行う。もし、受信データ
の送信元が自プラント入出力装置であった場合は、リン
グ状仮想サイクリック伝送路を巡回して戻ってきた自ら
のサイクリックデータであると認識し、そのデータの廃
棄を行う。この動作によって、リング状に構成された仮
想サイクリック伝送路内を永遠に回り続けることを防
ぐ。また、自送信フレーム認識および廃棄部３７は、自
プラント入出力装置が送信したサイクリックデータを受
信したことを送信データ受信周期カウンタ部３８に通知
を行う。また、サイクリックデータの場合は、送信デー
タシリアルＮｏが順番通りに受信されているか確認し、
送信したサイクリックデータがリング状仮想サイクリッ
ク伝送路上で廃棄されていないか確認し、システム上に
問題ないか確認する。

【００３２】自送信フレーム認識および廃棄部３７から
通知を受けた送信データ受信周期カウンタ部３８は、自
プラント入出力装置が送信したサイクリックデータの受
信周期を観測して、トラフィックが混み合っているなど
のために、サイクリックデータ送信周期設定部３５に設
定されている送信周期より大きな値となった場合は、サ
イクリックデータ以外の送信起動部４０へサイクリック
データ以外の送信を停止するよう通知を行い、通知を受
けたサイクリックデータ以外の送信起動部４０はサイク
リックデータ以外の送信を停止する。

【００３３】以上のように、あらかじめシステムでプラ
ント入出力装置間をサイクリック伝送路の上下流の関係
として定義し、その情報をもとにしてイーサネット方式
の通信システム上に、リング状仮想サイクリック伝送路
を構築し、自プラント入出力装置が送信したサイクリッ
クデータがリング状仮想サイクリック伝送路を経由して
戻ってくる時間を観測し、その時間とシステムで要求さ
れているサイクリック更新周期を比較して、守られてい
ない場合には、サイクリック通信以外の通信を停止して
ネットワーク上のトラフィックを下げることにより、ス
イッチングハブに特殊な機能を設けることなくサイクリ
ックデータ更新周期を保証することができ、また、プラ
ント入出力装置やスイッチングハブのトラフィックの変
化によるサイクリックの更新周期の変化を観測すること
が可能となり、システム上問題が発生している場合はそ
のことをリアルタイムに認識することが可能となる。

【００３４】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２におけるプラント入出力装置を示すブロック図であ
る。実施の形態１と同様の部分には図２と同一符号を付
してその説明を省略する。実施の形態１では受信周期が
長いときのサイクリックデータ以外の送信の制御として
送信を停止したが、この実施の形態ではその制御の内容
が異なる。４２は送信データ受信周期カウンタ部３８よ
り、サイクリックデータ送信周期設定部３５で設定して
おいたサイクリックデータ更新周期が維持できていない
状態であるとの通知を受けた場合に、送信データ生成部
３４に対する起動指示を制御する送信間隔調節部であ
る。この実施の形態では送信間隔調整部４２が、非サイ
クリック通信制御手段を構成する。

【００３５】次に動作について説明する。図７は、サイ
クリックデータの更新周期がシステムで定められている
時間Ｔ、すなわちサイクリックデータ送信周期設定部３
５で設定された周期が守られている、または守られてい
ない、それぞれの状態で送信間隔調節部４２がサイクリ
ックデータ以外の送信起動部４０からの送信要求に対し
てどのように送信データ生成部３４に送信要求をするか
の状態を示す説明図である。転送データ受信周期カウン
タ部３８から正常である状態つまり、自プラント入出力
装置の送信データの受信周期Ｔｒがシステムで要求され
ているサイクリックデータ更新周期Ｔより小さい場合
は、サイクリックデータ以外の送信起動部４０からの送
信要求があったタイミングで送信データ生成部３４へ送
信指示を発行する。

【００３６】自プラント入出力装置の送信データの受信
周期Ｔｒがシステムで要求されているサイクリックデー
タ更新時間Ｔより大きい場合でかつサイクリックデータ
以外の送信要求が発生している場合、サイクリックデー
タ以外の送信起動部４０からの送信要求があったタイミ
ングでそのまま送信データ生成部３４に対して送信要求
を指示するのではなく、制御を行う。ここではサイクリ
ック以外のデータ送信タイミング間隔をあらかじめ決め
ている送信指示間隔で送信データ生成部３４へ送信指示
をし、サイクリック以外の送信データの送信間隔を伸ば
す。

【００３７】以上のように、サイクリックデータの更新
周期が異常である場合に送信データ生成部３４に対する
サイクリック以外の送信指示の間隔を大きくすることに
よって単位時間当たりのサイクリック以外の送信データ
の送信データ量を減少させ、スイッチングハブ内また
は、プラント入出力装置内のトラフィック増大によるサ
イクリックの更新周期の遅延を防いで、サイクリックの
更新周期を保証しながら、かつサイクリックデータ以外
の送信も可能となる。

【００３８】実施の形態３．図８はこの発明の実施の形
態３におけるプラント入出力装置を示すブロック図であ
る。実施の形態２と同様の部分には図６と同一符号を付
してその説明を省略する。上下流設定テーブル情報のマ
スタを格納しておく主プラント入出力装置を、システム
構築時にプラント入出力装置の中から１台をあらかじめ
決めておく。図８において、４３は、各プラント装置に
設けられた上下流設定フレーム認識部であり、受信デー
タのデータ識別子を識別し、受信データが上下流設定テ
ーブル情報の場合は、その上下流設定テーブル情報を上
下流設定テーブル格納部４１へ格納し、上下流設定テー
ブル格納部４１がＣＰＵまたはＣＰＵカード３０に上下
流設定テーブルを格納したことを通知するようになって
いる。

【００３９】各プラント入出力装置において、上下流設
定テーブル格納部４１で伝送路情報格納手段を、ＣＰＵ
またはＣＰＵカード３０、サイクリックデータ以外の送
信起動部４０および送信データ生成部３４で伝送路情報
転送手段をそれぞれ構成するとともに、主プラント入出
力装置においては、ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０、サ
イクリックデータ以外の送信起動部４０および送信デー
タ生成部３４で伝送路情報送信手段を構成している。

【００４０】次にリング状仮想サイクリック伝送路を構
築するときの動作について説明する。システムで指定さ
れている上下流設定テーブル情報のマスタを格納してい
る主プラント入出力装置は、上下流設定テーブル情報が
格納されていることを、図３に示す送信データフォーマ
ットにしたがって付加し、自プラント入出力装置の下流
に設定されているプラント入出力装置へ上下流設定テー
ブル情報を送信する。その情報を受信した下流のプラン
ト入出力装置では、上下流設定フレーム認識部４３でデ
ータを受信するたびに受信データ内のデータ識別子を識
別し、受信データが上下流設定テーブルの場合はその内
容を上下流設定テーブル格納部４１に格納する。上下流
設定テーブル格納部４１は、格納されたことをＣＰＵま
たはＣＰＵカード３０に通知し、ＣＰＵまたはＣＰＵカ
ード３０は上下流設定テーブルに従って下流のプラント
入出力装置へ、サイクリックデータ以外の送信起動部４
０および送信データ生成部３４を経由して、上下流設定
テーブル情報を送信する。順次、上下流設定テーブル情
報で定義されているプラント入出力装置に上下流設定テ
ーブル情報を設定していく。上下流設定テーブル情報の
マスタを格納している主プラント入出力装置のＣＰＵま
たはＣＰＵカード３０に、上下流設定テーブル格納部４
１より書き込み通知があったときに設定が完了する。

【００４１】以上のように、リング状仮想サイクリック
伝送路を構築するための情報である上下流設定テーブル
情報を、システムであらかじめ決められた主プラント入
出力装置が、上下流設定テーブル情報で下流と定義され
ているプラント入出力装置に配布し、上下流設定テーブ
ル情報を受けたプラント入出力装置は、下流と定義され
ているプラント入出力装置へ上下流設定テーブル情報を
順次送信するため、システム構築時や設定変更時に各プ
ラント入出力装置の上下流テーブル情報の設定不一致に
よるリング状仮想サイクリック伝送路の構成異常を避け
ることができ、確実に指定したリング状の仮想サイクリ
ック伝送路が構築でき、かつ、主プラント入出力装置１
台のみに上下流設定テーブルの設定を行えばよいので、
上下流設定テーブル情報の設定を効率よく実施すること
ができる。

【００４２】実施の形態４．図９は実施の形態４におけ
る主プラント入出力装置を示すブロック図である。実施
の形態３と同様の部分には図８と同一符号を付してその
説明を省略する。主プラント入出力装置以外の各プラン
ト入出力装置は、図８に示すものと同様になっている。
４４は送信データ生成部３４から上下流設定テーブル情
報が送信されたことの通知を受けて時間測定を開始し、
上下流設定フレーム認識部４３から自プラント入出力装
置が出力した上下流設定テーブル情報を受信した情報を
受けて時間測定を終了するタイマ監視部である。次に説
明するように上下流設定テーブル情報を送信して下流と
定義されているプラント入出力装置から折り返し返送さ
れてくる時間間隔と、必要時間を見計らってあらかじめ
設定されているタイムアウト時間との比較を行い、その
結果をＣＰＵまたはＣＰＵカード３０へ通知するように
なっている。

【００４３】各プラント入出力装置において、上下流設
定フレーム認識部４３で送返信判断手段を構成するとと
もに、主プラント入出力装置においては、タイマ監視部
４４で返信時間測定手段を構成している。なお、主プラ
ント入出力装置だけを他と区別して製作するのは生産性
の点で好ましくないので、全てのプラント入出力装置を
共通にして製作し、主プラント入出力装置以外では、不
要な機能を使用しないようにしてもよい。

【００４４】次に、リング状仮想サイクリック伝送路を
構築するときの動作について説明する。あらかじめ、シ
ステム構築時に上下流設定テーブル情報のマスタを格納
している主プラント入出力装置が図５のプラント入出力
装置Ａ（１０）であるとして、図１０に示すフォーマッ
トにしたがった上下流設定テーブル情報を、上下流設定
テーブルで定義されている下流のプラント入出力装置Ｂ
（１１）へ送信する。そのタイミングで送信データ生成
部３４はタイマ監視部４４へ上下流設定テーブル情報を
送信したことを通知し、タイマ監視部４４はタイマを起
動し時間の測定を開始する。

【００４５】上流のプラント入出力装置Ａから上下流設
定テーブル情報を受けた下流のプラント入出力装置Ｂ
は、上下流設定フレーム認識部４３で、受信データが上
下流設定テーブル情報であることを認識し、主プラント
入出力装置Ａへの返信が必要であると判断して、入手し
た上下流設定テーブル情報の中で定められているＴＥＳ
Ｔ欄へ、上下流設定テーブル格納部４１に上下流設定テ
ーブル情報を格納したという情報を付加し、格納が完了
したことをプラント入出力装置Ａに返送する。このとき
の返送は、上記送信時とは逆向きに直送する。

【００４６】プラント入出力装置Ａのタイマ監視部４４
は、あらかじめ設定されているタイムアウト時間以内に
プラント入出力装置Ｂから上下流設定テーブル情報のデ
ータが折り返されてくるかどうか応答時間を観測する。
あらかじめ設定されているタイムアウト時間内で受信し
た場合はＴＥＳＴ欄を繰り返し試験が問題なく完了して
いる情報（図１１に示したＴＥＳＴ＿ＯＫ）を付加し、
プラント入出力装置Ａは、続いて同様にプラント入出力
装置Ｃへ上下流設定テーブル情報を送信するために、プ
ラント入出力装置Ｂに対して上下流設定テーブル情報を
送信する。受信したプラント入出力装置Ｂは、上下流設
定フレーム認識部４３で判断して、上下流設定テーブル
の自プラント入出力装置のＴＥＳＴ欄の情報が既に完了
している場合は、プラント入出力装置Ｂの下流に当たる
プラント入出力装置Ｃに上下流設定テーブル情報を送信
する。プラント入出力装置Ｃは自プラント入出力装置の
ＴＥＳＴ欄がＴＥＳＴ完了していないため、入出力設定
テーブル情報のＴＥＳＴ欄に折り返し試験完了情報を付
加して上流であるプラント入出力装置Ｂへ送信し、プラ
ント入出力装置Ｂは、プラント入出力装置Ａへ送信す
る。

【００４７】プラント入出力装置Ａが下流のプラント入
出力装置Ｃに対して送信し折り返されてくる上下流設定
テーブル情報が、もしあらかじめ設定されているタイム
アウト時間以上時間が経過しても受信できない場合は、
送信先のプラント入出力装置Ｃは故障、または電源が投
入されていないと判断して、上下流設定テーブルのＴＥ
ＳＴ欄にリング状仮想サイクリック伝送路より離脱して
いる情報（図１１に示したＴＥＳＴ＿ＮＧ）を付加し
て、故障と判断したプラント入出力装置Ｃの下流であっ
たプラント入出力装置Ｄが、プラント入出力装置Ｂの下
流であると変更して上下流設定をやり直す。そしてプラ
ント入出力装置Ｄに対して上下流設定テーブル情報を送
信するためにプラント入出力装置Ｂへ送信する。

【００４８】プラント入出力装置Ａは上下流設定テーブ
ルに従って順次リング状仮想サイクリック伝送路を構築
し、上下流設定テーブル情報のＴＥＳＴ欄が埋まるまで
繰り返す。全て埋まれば、上記の例ではプラント入出力
装置Ｂの下流がプラント入出力装置Ｄに変わり、各プラ
ント入出力装置Ｂ，Ｄ，Ｅにリング状仮想サイクリック
伝送路の構築が完了したことを通知し、各サイクリック
データの送信を開始する。

【００４９】以上のように、リング状仮想サイクリック
伝送路の構築時に、リング状仮想サイクリック伝送路に
エントリーされている各プラント入出力装置が正常であ
るかどうかの判断ができるので、上下流設定テーブル情
報が正常に反映されたか確認できる。また、リング状仮
想サイクリック伝送路を構成するプラント入出力装置の
一部が故障の場合はリング状仮想サイクリック伝送から
切り離すことができるので、サイクリック伝送路を構成
するプラント入出力装置の故障が発生した場合でも、リ
ング状仮想サイクリック伝送路を構成することができ
る。

【００５０】実施の形態５．図１２は実施の形態５にお
けるプラント入出力装置を示すブロック図である。実施
の形態４と同様の部分には図９と同一符号を付してその
説明を省略する。ただし、主プラント入出力装置以外の
各プラント入出力装置には、タイマ監視部４４がなくて
もよい。４５は自プラント入出力装置に接続されている
接続ハブ種別情報を格納しておく種別情報格納部であ
る。ここに格納の接続ハブ種別情報はシステム構築時に
格納されるものである。各プラント入出力装置におい
て、接続ハブ種別情報格納部４５で接続ハブ種別情報格
納手段を、送信データ生成部３４で接続ハブ種別情報送
信手段をそれぞれ構成するとともに、主プラント入出力
装置においては、ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０で上下
流設定手段を構成している。

【００５１】次に、リング状仮想サイクリック伝送路を
構築するときの動作について説明する。主プラント入出
力装置が上下流設定テーブル情報を下流のプラント入出
力装置へ送信するときに送信データ生成部３４は接続ハ
ブ種別情報格納部４５より、接続ハブ種別情報を入手
し、上下流設定テーブル情報に格納する。そのフォーマ
ットを図１３に示す。また、折り返し試験、すなわち実
施の形態４で述べた各プラント入出力装置が正常かどう
かの確認をされるプラント入出力装置が、上下流設定テ
ーブル情報を折り返すときも同様な動作を行う。

【００５２】図１３に示す情報収集が行われたときに
は、サイクリック伝送路はリング状となっているはずで
あるが、実際のリング状仮想サイクリック伝送路は、上
下流の関係が乱れて図１４のようになっているとする。
構成されているリング状仮想サイクリック伝送路は、プ
ラント入出力装置に接続されているスイッチングハブ２
０〜２２の接続がリング構成上破線で示すように入り組
んでいて、スイッチングハブ２０，２２間（図１４のＡ
部）の伝送路上に本来の２倍のデータ量が流れることに
なる。

【００５３】そこで、システム構築時にあらかじめ上下
流設定フレーム情報のマスタを格納している主プラント
入出力装置Ａは、リング構成終了後に各プラント入出力
装置が情報として格納した接続ハブ種別情報を確認し、
プラント入出力装置の上下流の順序からみて、接続され
ているスイッチングハブが不連続になっている場合に
は、連続になるようにＣＰＵまたはＣＰＵカード３０で
上下流設定テーブルの変更を行う。ここで、連続とは、
プラント入出力装置を上下流関係の順に並べたときに、
接続ハブ種別情報欄で同じスイッチングハブが全て一連
になることであり、逆に不連続とは、同じスイッチング
ハブがとびとびになることである。その設定を変更した
上下流設定テーブルを図１５に示す。変更した後、再度
リング状仮想サイクリック伝送路の構築を行う。

【００５４】以上のように、リング状仮想サイクリック
伝送路構築時に接続されているスイッチングハブの上下
流情報を入手することによって、ネットワークシステム
の配線の変更に伴う上下流設定を自動で行うことがで
き、かつ、あらかじめ設定された上下流設定テーブル情
報により構成されたリング状仮想サイクリック伝送路が
最適でない場合はこれを認識して修正することができ
る。

【００５５】実施の形態６．図１６はこの発明の実施の
形態６におけるプラント入出力装置を示すブロック図で
ある。実施の形態５と同様の部分には図１２と同一符号
を付してその説明を省略する。４６はサイクリックデー
タ認識部３９から下流へ送信すべきサイクリックデータ
を受け取り、上下流設定テーブル格納部４１から自プラ
ント入出力装置の下流プラント入出力装置を認識し、そ
のプラント入出力装置に対して送信を行う折り返し機能
部である。各プラント入出力装置において、送信データ
生成部３４でフレームヘッダ作成手段を、サイクリック
データ認識部３９と折り返し機能部４６とで折り返し送
信手段をそれぞれ構成している。

【００５６】次に動作について説明する。サイクリック
データ認識部３９は、自送信フレーム認識及び廃棄部３
７から転送されてきたデータがサイクリックデータの場
合は、送受信データ格納部３３へ転送するとともに、折
り返し機能部４６へも転送を行う。折り返し機能部４６
は、サイクリックデータ認識部３９から得たサイクリッ
クデータと送信データ生成部３４で作成したフレームヘ
ッダを組み合わせ、またリング状仮想サイクリック伝送
路で定義されている下流のプラント入出力装置を、送信
先として上下流設定テーブル格納部４１から得て、伝送
アクセル制御部３１へ転送を行う。また、送受信データ
格納部３３は受信サイクリックデータを格納する。

【００５７】以上のように、受信したサイクリックデー
タを、送受信データ格納部３３に格納するとともに、下
流のプラント入出力装置へサイクリックデータの送信を
行うことによって、ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０がサ
イクリック送信起動部３６に命令して下流のプラント入
出力装置へ受信サイクリックデータの転送を指示する必
要がなくなり、ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０の負荷を
下げることができるうえ、下流のプラント入出力装置へ
のサイクリックデータ転送時間が短縮され、サイクリッ
クデータの更新周期を短縮することができる。また、下
流のプラント入出力装置へサイクリックデータを転送す
るときに送受信データ格納部３３にアクセスする必要が
なくなり、送受信データ格納部３３に対するアクセスの
トラフィックを下げることができる。

【００５８】実施の形態７．図１７はこの発明の実施の
形態７における主プラント入出力装置を示すブロック図
である。実施の形態６と同様の部分には図１６と同一符
号を付してその説明を省略する。４７は受信したサイク
リックデータの送信元の情報をサイクリックデータ認識
部３９より入手して解析し、その解析結果をＣＰＵまた
はＣＰＵカード３０に通知するサイクリックデータ受信
解析部である。主プラント入出力装置以外の各プラント
入出力装置では、サイクリックデータ受信解析部４７は
不要である。主プラント入出力装置において、サイクリ
ックデータ受信解析部４７でデータ受信解析手段を、Ｃ
ＰＵまたはＣＰＵカード３０で送信タイミング指示手段
をそれぞれ構成している。

【００５９】次に動作について説明する。主プラント入
出力装置に設けられたサイクリックデータ受信解析部４
７は、受信したサイクリックデータの送信先のプラント
入出力装置の情報をサイクリックデータ認識部３９から
得る。そして、その情報を得た時間のトレースを行う。
設定されているサイクリックデータ更新周期Ｔ（ｓｅ
ｃ）とし、各プラント入出力装置のサイクリックデータ
送信量Ｄａ，・・・Ｄｅ（ｂｉｔ）、伝送路の最大帯域
をＸｂｐｓとすると、各プラント入出力装置のサイクリ
ックデータの送信時間は、それぞれＤａ／Ｘ（ｓｅ
ｃ），・・・Ｄｅ／Ｘ（ｓｅｃ）となる。

【００６０】トレースの結果の一番良い状態は、リング
状仮想サイクリックデータ伝送路のエントリーされてい
るプラント入出力装置は５台であるため、Ｔ／５秒毎に
それぞれのプラント入出力装置のサイクリックデータの
受信が行われている場合が理想状態である。そのサイク
リックデータ受信タイミングを図１８に示す。図中の○
がサイクリックデータの受信タイミングを示す。

【００６１】最悪の場合は、図１９に示すような状態の
場合であり、あるプラント入出力装置のサイクリックデ
ータの送信タイミングと他のプラント入出力装置のサイ
クリックデータの送受信処理が重なる場合が悪い状態で
ある。各スイッチングハブやプラント入出力装置が連続
的に処理する必要がある期間が集中しており、スイッチ
ングハブやプラント入出力装置内に大容量のバッファメ
モリが必要であり、サイクリック送信データ量が多くな
ればなるほどその傾向が強くなる。

【００６２】主プラント入出力装置において、上記のよ
うな悪い状態であるとサイクリックデータ受信解析部４
７が判断した場合は、ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０へ
通知を行い、サイクリック送信タイミングをずらし、良
い状態に近づける。自プラント入出力装置の送信したサ
イクリックデータの受信タイミングを基準として、その
前に受信したサイクリックデータからの時間をＴ２（ｓ
ｅｃ）、またその後に受信したサイクリックデータまで
の時間とＴ１（ｓｅｃ）とし、その他の受信間隔をＴ
３，Ｔ４，Ｔ５（ｓｅｃ）とする。これを図２０に示
す。この状態をＣＰＵまたはＣＰＵカード３０が認識し
て、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５（ｓｅｃ）の時間が
それぞれＴ／５（ｓｅｃ）となるように、各プラント入
出力装置のＣＰＵまたはＣＰＵカード３０にサイクリッ
ク送信タイミングをどれほどずらすかの情報を、対象の
プラント入出力装置へサイクリック通信以外の通信で送
信し、サイクリック送受信タイミングが理想的な状態に
なるように制御を行う。これらの動作を繰り返し、サイ
クリックデータの受信タイミングを確認し修正を繰り返
して理想的な状態に近づける。

【００６３】以上のように主プラント入出力装置は、各
プラント入出力装置がサイクリックデータを送信するタ
イミングを観測し、各プラント入出力装置に対してサイ
クリックデータの送信タイミングをずらすように指示す
ることによって、リング状仮想サイクリックデータ伝送
路でのデータ伝送負荷を分散させることができるため、
スイッチングハブやプラント入出力装置内のバッファの
大容量化を最小限に押さえるとともに、各プラント入出
力装置が送信可能なサイクリックデータ量を増やすこと
ができる。

【００６４】実施の形態８．図２１はこの発明の実施の
形態８における主プラント入出力装置を示すブロック図
である。実施の形態７と同様の部分には図１８と同一符
号を付してその説明を省略する。主プラント入出力装置
以外の各プラント入出力装置は、実施の形態７の場合と
同様になっている。４８は、各プラント入出力装置が送
信するサイクリックデータ量が格納されており、これら
を比較して、ある特定のプラント入出力装置のサイクリ
ックデータ量が他と比べて特に多い場合に、その特定の
プラント入出力装置に対してサイクリックデータを分割
して送信するように指示するサイクリック分割指示部で
ある。プラント入出力装置において、ＣＰＵまたはＣＰ
Ｕカード３０で送信データ分割手段を構成するととも
に、主プラント入出力装置においては、サイクリック分
割指示部４８でデータ量格納手段、データ量比較手段お
よびデータ分割指示手段を構成している。

【００６５】次に動作について説明する。各プラント入
出力装置が出力するサイクリックデータが非常にアンバ
ランスの場合（例えばＤａ＞＞Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄ，Ｄ
ｅ，であるとする）に、主プラント入出力装置に設けら
れているサイクリックデータ受信解析部４７により得ら
れるサイクリックデータ受信タイミングを図２２に示
す。この場合、確かに各プラント入出力装置の送信タイ
ミングは分散されており問題はないはずであるが、プラ
ント入出力装置Ａのサイクリックデータの送信データ量
が非常に多いため結局、ネットワーク上のトラフィック
から考えれば図１９に示したネットワークトラフィック
状態と同様に、サイクリック伝送路に対して最適といえ
ないネットワーク状態となる。

【００６６】従って、ある特定の、ここではプラント入
出力装置Ａが大量のサイクリックデータを送信する場合
は、主プラント入出力装置に設けられたサイクリック分
割指示部４８が、その大量のサイクリックデータを送信
するプラント入出力装置に対してサイクリックデータを
２分割して送信するように、サイクリック通信以外の通
信で指示する。また、そのプラント入出力装置のサイク
リックデータが分割して送信されることをサイクリック
データ受信解析部４７へ通知する。なお、分割指示を受
けたプラント入出力装置では、ＣＰＵまたはＣＰＵカー
ド３０が、サイクリックデータを分割して送信するよう
に、サイクリック送信起動部３６へ指示する。

【００６７】通知を受けたサイクリックデータ受信解析
部４７は、解析を実施する。通知を受ける前は各プラン
ト入出力装置のサイクリックデータの受信タイミングが
Ｔ／５間隔になるようにＣＰＵまたはＣＰＵカード３０
に指示していたが、上記のようにサイクリックデータが
２分割して送信される場合には、受信タイミングがＴ／
６となるようにＣＰＵまたはＣＰＵカード３０に通知す
ることになる。図２３に分割された後のサイクリックデ
ータ送信タイミングを示す。図中のＡ１，Ａ２はプラン
ト入出力装置Ａがサイクリックデータを２分割して送信
したそれぞれのサイクリックデータ受信タイミングを意
味する。

【００６８】以上のように、各プラント入出力装置のサ
イクリックデータ送信量が極端に異なりかつ膨大な場合
であることを認識し、膨大なサイクリックデータを送信
するプラント入出力装置はサイクリックデータを２分割
して送信するとともに、その分割とプラント入出力装置
の数によって最適なサイクリックデータの受信間隔に変
更することにより、サイクリックデータの送信量に影響
されず、システムにて最大限送受信できるサイクリック
データ量の範囲内で、自由にプラント入出力装置のサイ
クリック送信データ量を設定することができる。

【００６９】実施の形態９．図２４はこの発明の実施の
形態９における主プラント入出力装置を示すブロック図
である。実施の形態８と同様の部分には図２１と同一符
号を付してその説明を省略する。主プラント入出力装置
以外の各プラント入出力装置は、実施の形態７の場合と
同様になっている。４９は、サイクリック送信量が少な
く他のプラント入出力装置がサイクリックデータを送信
するタイミングと重なった場合でも問題ないと判断でき
る情報が格納されている送信サイクリックデータ量最小
値格納部である。主プラント入出力装置において、サイ
クリックデータ受信解析部４７でデータ量観測手段を、
サイクリックデータ受信解析部４７および送信サイクリ
ックデータ量最小値格納部４９でデータ量評価手段を、
そしてＣＰＵまたはＣＰＵカード３０でデータ間隔調整
手段をそれぞれ構成している。

【００７０】次に動作について説明する。主プラント入
出力装置のサイクリックデータ受信解析部４７は、各プ
ラント入出力装置が送信してくるサイクリックデータ量
を調査するとともに、サイクリックデータ量最小値格納
部４９より情報を入手し、入手したシステム上他のプラ
ント入出力装置とサイクリック送信タイミングと重なっ
ても問題ないとされるサイクリック送信量より、各プラ
ント入出力装置のサイクリックデータ送信量が下回って
いないかどうかを評価する。下回っているプラント入出
力装置がある場合は、ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０へ
通知し、その該当するプラント入出力装置をサイクリッ
ク受信タイミングの調整対象から外すとともに、最適と
しているサイクリック受信間隔の変更を行う。

【００７１】図２５にサイクリックデータ送信量が極端
に少ないプラント入出力装置があるシステムの場合のサ
イクリックデータ受信タイミングを示す。図２５は上記
のような調整変更をする前のものであって、例えばプラ
ント入出力装置Ｅの送信量が極端に少ないとしている。
また、図２６に調整変更を行った後のサイクリックデー
タ受信タイミングを示す。サイクリック送信量が少な
く、他のプラント入出力装置のサイクリックデータ送信
タイミングと重なっても問題がないと判断されたプラン
ト入出力装置Ｅを、ＣＰＵまたはＣＰＵカード３０でサ
イクリック受信タイミング調整対象から外して、最適だ
と判断しているサイクリック送信間隔Ｔ／６（ｓｅｃ）
からＴ／５（ｓｅｃ）に変更し、再度サイクリック受信
間隔を調整する。

【００７２】以上のように、極端に送信サイクリックデ
ータ量が少ないプラント入出力装置が存在する場合は、
そのことを認識して、そのプラント入出力装置をサイク
リックデータの受信間隔の調整の対象からはずし、サイ
クリックデータの受信間隔を変更することによって、サ
イクリック送信量が少ないプラント入出力装置によるサ
イクリック受信間隔の最適化が図れない状態を避けるこ
とができ、少ないサイクリックデータ送信量を設定した
場合でも最適なネットワークにトラフィックの調節が可
能となる。

【００７３】実施の形態１０．図２７はこの発明の実施
の形態１０における主プラント入出力装置を示す図であ
る。実施の形態９と同様の部分には図２４と同一符号を
付してその説明を省略する。主入出力プラント装置以外
の各プラント入出力装置は、実施の形態７の場合と同様
になっている。５０は、各プラント入出力装置のサイク
リックデータ量を自由に設定して仮サイクリックデータ
として送信し、リング状仮想サイクリック伝送路を巡回
して返信されてきた仮サイクリックデータをサイクリッ
クデータ認識部３９から受け取り、送信してから返信さ
れるまでの時間を測定して、サイクリックデータが正常
であるかどうかの確認と、設定されているサイクリック
データ更新周期が守られているかどうかの確認を行う最
大送信量確認部である。主プラント入出力装置におい
て、最大送信量確認部５０で送信データ量設定手段およ
び試行返信時間測定手段を、サイクリック分割指示部４
８でデータ分割判断手段をそれぞれ構成している。

【００７４】次に、サイクリック通信を実施する前の試
行時の動作について説明する。最大送信量確認部５０
は、サイクリックデータを送信開始する前に、まず、各
プラント入出力装置が実稼動時に送信すると予定されて
いるサイクリックデータと同量の仮サイクリックデータ
を送信してサイクリックデータが正常に受信できるか確
認する。そして送信するサイクリックデータ量を徐々に
増やし、設定されたサイクリックデータ更新周期が守ら
れる限界である連続送信可能サイクリックデータ量を確
認する。その情報をサイクリック分離指示部４８へ通知
する。サイクリック分離指示部４８は、サイクリック送
信データを分割するかどうかの判断をこの情報によって
行う。

【００７５】以上のように、ネットワークシステムの種
類やネットワークシステムの変更により大きく変化する
連続送信可能サイクリックデータ量を確認でき、適用シ
ステムにてあらかじめ設定されている各プラント入出力
装置のサイクリックデータが正しく送信されデータ量の
総和に誤りがないか、つまりオーバーフローして廃棄さ
れた部分がないかの判断が可能となり、また、サイクリ
ックデータを分割して送信するべきかどうかの情報が得
られるので、サイクリック伝送路を最大限に有効に利用
できる。

【００７６】実施の形態１１．図２８はこの発明の実施
の形態１１におけるプラント入出力通信システムを示す
ブロック図である。１０、６３は実施の形態１〜１０で
説明したいずれかのプラント入出力装置およびプラント
入出力通信システムと同様のプラント入出力装置Ａおよ
びリング状仮想サイクリック伝送路システムＡである。
また、６１、６２も同様のプラント入出力装置Ｘおよび
リング状仮想サイクリック伝送路システムＸである。６
０はリング状仮想サイクリック伝送路ＡとＸで共有され
るサイクリックデータを認識して、その共有サイクリッ
クデータをプラント入出力装置Ａとプラント入出力装置
Ｘの間で橋渡しをするブリッジ機能路である。リング状
仮想サイクリック伝送路システムＡ、Ｘが下位システム
となり、ブリッジ機能部６０で互いに結ばれ、全体とし
て一つのシステムを構成している。

【００７７】図２９はこの実施の形態でのプラント入出
力装置およびブリッジ機能部を示すブロック図である。
６４は上記共有サイクリックデータ、つまりブリッジ対
象データを格納するブリッジ対象データ情報格納部、６
５はブリッジ対象データ情報格納部６４の情報によりプ
ラント入出力装置Ａ、Ｘ間で共有サイクリックデータを
送受信データ格納部３３に通知するブリッジ制御部であ
る。

【００７８】次に動作について説明する。図３０はブリ
ッジ対象データ情報格納部６４が格納している共有サイ
クリックデータのイメージ図である。６８はリング状仮
想サイクリック伝送路システムＡに属しているプラント
入出力装置が共有しているサイクリックデータを示し、
６７はリング状仮想サイクリック伝送路システムＸに属
しているプラント入出力装置が共有しているサイクリッ
クデータを示す。６６は、リング状仮想サイクリック伝
送路Ａ、Ｘに属しているすべてのプラント入出力装置が
共有するサイクリックデータであり、プラント入出力装
置ＡからＸへ転送するサイクリックデータと、プラント
入出力装置ＸからＡへ転送するサイクリックデータから
なっている。

【００７９】ブリッジ制御部６５は、どのデータがリン
グ状仮想サイクリック伝送路システムＡ、Ｘで共有のサ
イクリックデータであるかという情報をブリッジ対象デ
ータ情報格納部６４から入手し、その情報をプラント入
出力装置Ａ、Ｘの送受信データ格納部３３へ通知する。
いま、プラント入出力装置ＡからＸへ送信するときの説
明をすると、通知を受けた送受信データ格納部３３は、
受信したリング状仮想サイクリック伝送路Ａのサイクリ
ックデータがリング状仮想サイクリック伝送路Ａ、Ｘで
共有のサイクリックデータであると認識した場合は、送
受信データ格納部３３へ格納するとともにブリッジ制御
部６５へサイクリックデータを送信する。サイクリック
データを受けたブリッジ機能部６５はプラント入出力装
置Ｘの送受信データ格納部へサイクリックデータを送信
して格納する。プラント入出力装置Ｘでは、自プラント
入出力装置Ｘが出力すべきサイクリックデータを送信す
るタイミングで共有されているサイクリックデータの内
部への送信を行う。また、逆にリング状仮想サイクリッ
ク伝送路ＸからＡへ共有サイクリックデータの送信を行
うときも、上記で説明したプラント入出力装置ＡからＸ
へ送信するときと同様にして行う。

【００８０】以上のように、リング状仮想サイクリック
伝送路を複数構成してサイクリックデータのグループ化
を図り、全プラント入出力装置が共通に必要なサイクリ
ックデータを限定することによって、リング状仮想サイ
クリック伝送路に属するプラント入出力装置が増加した
場合これにともなうサイクリックデータ更新時間の増加
を最小限に止めることができる。

【００８１】

【発明の効果】請求項１に係るプラント入出力通信シス
テムは、プラント入出力装置が送信先情報格納手段を備
え、これに格納されている情報によりリング状仮想サイ
クリック伝送路を構成し、かつプラント入出力装置が、
受信周期観測手段とその観測結果に基づいて非サイクリ
ック通信を制御する非サイクリック通信制御手段を備え
ているので、観測した受信周期が長くなったときは非サ
イクリック通信を停止するなど抑制することができ、そ
の結果システム上のトラフィックを下げて、サイクリッ
クデータ更新周期を設定通りに守らせることができる。
また、システムに問題が発生して受信周期に異常が生じ
れば、それを認識することができる。

【００８２】請求項２に係るプラント入出力通信システ
ムは、プラント入出力装置が送信間隔調整部を備えてい
るので、受信周期が長くなったときは非サイクリック通
信の送信間隔を伸ばすことができ、そのためサイクリッ
クデータ更新周期を守りながら、非サイクリック通信を
も行うことができる。

【００８３】請求項３に係るプラント入出力通信システ
ムは、１台の主プラント入出力装置を決めておき、この
主プラント入出力装置が伝送路情報送信手段を、そして
各プラント入出力装置は受信したリング状仮想サイクリ
ック伝送路の情報を、下流へ送信する伝送路情報転送手
段を備えているので、各プラント入出力装置間の情報不
一致を避けることができ、その他、伝送路構成異常があ
る場合もそれを認識することができる。

【００８４】請求項４に係るプラント入出力通信システ
ムは、プラント入出力装置が、受信したリング状仮想サ
イクリック伝送路の情報を下流へ送信するか上流へ返信
するかを判断する送返信判断手段を備え、そして主プラ
ント入出力装置が、リング状仮想サイクリック伝送路の
情報の送信から返信までの時間を測定する返信時間測定
手段を備えているので、各プラント入出力装置が正常で
あるかどうか判断でき、さらに、一部のプラント入出力
装置が異常である場合は、その異常のあるプラント入出
力装置を切り離して、リング状仮想サイクリック伝送路
を構成することができる。

【００８５】請求項５に係るプラント入出力通信システ
ムは、スイッチングハブがリング状に構成されるよう
に、プラント入出力装置間の上下流の関係を定める上下
流設定手段を、主プラント入出力装置が備えているの
で、リング状仮想サイクリック伝送が適切でない場合は
これを自動的に修正でき、また、システムの配線変更な
どに伴う上下流設定のやり直しを自動的に行うことがで
きる。

【００８６】請求項６に係るプラント入出力通信システ
ムは、プラント入出力装置が、受信したサイクリックデ
ータを下流のプラント入出力装置へ送信する折り返し送
信手段を備えているので、上記送信のための装置内のト
ラフィックや負荷が軽減し、またサイクリックデータの
転送時間が短くなる。

【００８７】請求項７に係るプラント入出力通信システ
ムは、主プラント入出力装置が、各プラント入出力装置
からのサイクリックデータの受信タイミングを測定する
受信解析手段、および、各プラント入出力装置へサイク
リックデータの送信タイミングをずらすように指示する
送信タイミング指示手段を備えているので、データ伝送
負荷を時間的に分散させることができ、したがってバッ
ファメモリーの必要量を抑制することができる。

【００８８】請求項８に係るプラント入出力通信システ
ムは、主プラント入出力装置が、特に大量のサイクリッ
クデータを送信するプラント入出力装置に対して、分割
して送信するように指示するデータ分割指示手段を備え
ているので、大量のサイクリックデータを送信するプラ
ント入出力装置がある場合でもトラフィックを分散させ
ることができる。

【００８９】請求項９に係るプラント入出力通信システ
ムは、ある特定のプラント入出力装置のサイクリックデ
ータの送信量が特に少ない場合に、そのプラント入出力
装置をサイクリックデータ受信間隔の調整対象から外し
て受信間隔の調整を行うデータ間隔調整手段を、主プラ
ント入出力装置が備えているので、サイクリックデータ
の送信量が特に少ないプラント入出力装置がある場合で
も、伝送路のトラフィックを良好な状態に調整すること
ができる。

【００９０】請求項１０に係るプラント入出力通信シス
テムは、主プラント入出力装置が、送信データ量設定手
段、試行返信時間測定手段、およびこれらによる測定結
果に基づいてサイクリックデータを分割するかどうかの
判断をするデータ分割判断手段を備えているので、実稼
動に先立って試行し、送信できるデータ量の限界値を把
握してサイクリック伝送路を有効に利用できるように調
整することができる。

【００９１】請求項１１に係るプラント入出力通信シス
テムは、複数の下位システム間でサイクリックデータの
送受信をさせるブリッジ手段を備えているので、リング
状仮想サイクリック伝送路に属するプラント入出力装置
が増加した場合に、複数の下位システムに分けてプラン
ト入出力装置を設け、下位システム間の共有サイクリッ
クデータを、必要なものに限定することによって、サイ
クリックデータ更新時間の増加を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるプラント入
出力通信システムを示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１におけるプラント入
出力装置を示すブロック図である。

【図３】 この発明の実施の形態１における送信データ
のフォーマットの説明図である。

【図４】 この発明の実施の形態１における上下流設定
テーブル情報のフォーマットの説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態１におけるリング状仮
想サイクリック伝送路を示すブロック図である。

【図６】 この発明の実施の形態２におけるプラント入
出力装置を示すブロック図である。

【図７】 サイクリックデータ以外のデータの送信を示
す説明図である。

【図８】 この発明の実施の形態３におけるプラント入
出力装置を示すブロック図である。

【図９】 この発明の実施の形態４におけるプラント入
出力装置を示すブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４における上下流設
定テーブル情報のフォーマットの説明図である。

【図１１】 この発明の実施の形態４における上下流設
定テーブル情報のフォーマットの説明図である。

【図１２】 この発明の実施の形態５におけるプラント
入出力装置を示すブロック図である。

【図１３】 上下流関係の悪い例を示す説明図である。

【図１４】 図１３による伝送路の構成を示すブロック
図である。

【図１５】 この発明の実施の形態５における変更後の
上下流関係を示す説明図である。

【図１６】 この発明の実施の形態６におけるプラント
入出力装置を示すブロック図である。

【図１７】 この発明の実施の形態７における主プラン
ト入出力装置を示すブロック図である。

【図１８】 この発明の実施の形態７におけるサイクリ
ックデータの理想的な受信タイミングを示す説明図であ
る。

【図１９】 サイクリックデータの受信タイミングの悪
い例を示す説明図である。

【図２０】 サイクリックデータの受信タイミングの悪
い例を示す説明図である。

【図２１】 この発明の実施の形態８におけるプラント
入出力装置を示すブロック図である。

【図２２】 サイクリックデータの送信量が特に多いプ
ラント入出力装置がある場合の説明図である。

【図２３】 この発明の実施の形態８におけるサイクリ
ックデータの分割を示す説明図である。

【図２４】 この発明の実施の形態９における主プラン
ト入出力装置を示すブロック図である。

【図２５】 サイクリックデータの送信量が特に少ない
プラント入出力装置がある場合の説明図である。

【図２６】 この発明の実施の形態９におけるサイクリ
ックデータの受信間隔調整の説明図である。

【図２７】 この発明の実施の形態１０における主プラ
ント入出力装置を示すブロック図である。

【図２８】 この発明の実施の形態１１におけるプラン
ト入出力通信システムを示すブロック図である。

【図２９】 この発明の実施の形態１１におけるプラン
ト入出力装置およびブリッジ機能部を示すブック図であ
る。

【図３０】 この発明の実施の形態１１における共有サ
イクリックデータのイメージ図である。

【図３１】 従来のプラント入出力通信システムを示す
ブロック図である。

【図３２】 従来のプラント入出力通信システムの切り
替え制御部を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０〜１４ プラント入出力装置Ａ〜Ｅ、 ２０〜２２ スイッチングハブＡ〜Ｃ、６０ ブリッジ
機能部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H223 AA01 CC08 DD03 EE11 FF08 5K031 AA03 BA03 CB10 DA03 DB03 EA11 5K033 AA02 BA03 CA08 CB01 DA14 DA15 DB12 DB17 EA06 EC03 9A001 BB01 BB03 BB04 BB05 CC07 CC08 GG04 JJ61 KK31 KK37

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチングハブにプラント入出力装置
   が接続されて複数の上記プラント入出力装置相互間でデ
   ータのサイクリック通信ができるプラント入出力通信シ
   ステムにおいて、上記各プラント入出力装置は受信した
   サイクリックデータを送信すべき送信先プラント入出力
   装置の情報を予め格納しておく送信先情報格納手段を備
   え、上記送信先プラント入出力装置の情報に基づいて上
   記各プラント入出力装置がサイクリック送受信を行うこ
   とにより上記サイクリックデータが上記各プラント入出
   力装置を巡回するリング状仮想サイクリック伝送路を構
   成し、上記各プラント入出力装置は、受信した上記サイ
   クリックデータを格納しておく受信データ格納手段、自
   らが送信し他のプラント入出力装置を巡回して返送され
   たサイクリックデータを自らが送信したものであると認
   識する自データ認識手段、上記返送されたサイクリック
   データが自ら送信したものであると上記自データ認識手
   段により認識した場合にそのサイクリックデータを廃棄
   する自データ廃棄手段、上記自らが送信したサイクリッ
   クデータの受信周期を観測する受信周期観測手段、およ
   び、自らが送信する非サイクリック通信を上記受信周期
   観測手段による観測結果に基づいて制御する非サイクリ
   ック通信制御手段を備えたことを特徴とするプラント入
   出力通信システム。
2. 【請求項２】 非サイクリック通信制御手段は、受信周
   期観測手段による観測結果に基づいて、自らが送信する
   非サイクリック通信の送信間隔を伸ばすことを特徴とす
   る請求項１記載のプラント入出力通信システム。
3. 【請求項３】 リング状仮想サイクリック伝送路の情報
   を持つ主プラント入出力装置をプラント入出力装置の中
   から予め１台設定しておき、上記主プラント入出力装置
   は、リング状仮想サイクリック伝送路で下流と定義され
   たプラント入出力装置に上記リング状仮想サイクリック
   伝送路を構築するための情報を送信する伝送路情報送信
   手段を備え、上記各プラント入出力装置は、上記リング
   状仮想サイクリック伝送路を構築するための情報を受信
   したことを検出してその情報を格納する伝送路情報格納
   手段、および、上記格納されたリング状仮想サイクリッ
   ク伝送路を構築するための情報で下流と定義されたプラ
   ント入出力装置に上記リング状仮想サイクリック伝送路
   を構築するための情報を送信する伝送路情報転送手段を
   備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   プラント入出力通信システム。
4. 【請求項４】 プラント入出力装置は、リング状仮想サ
   イクリック伝送路を構築するための情報を受信した場
   合、この受信した情報に含まれたデータにより、上記受
   信した情報の下流への送信あるいは上流への返信のいず
   れが期待されているのかを判断する送返信判断手段を備
   え、主プラント入出力装置は、上記リング状仮想サイク
   リック伝送路を構築するための情報を送信してから返信
   されるまでの時間を測定する返信時間測定手段を備えた
   ことを特徴とする請求項３記載のプラント入出力通信シ
   ステム。
5. 【請求項５】 プラント入出力装置は、各々が接続され
   たスイッチングハブの情報を格納する接続ハブ情報格納
   手段、および、上記接続されるスイッチングハブの情報
   を主プラント入出力装置へ送信する接続ハブ情報送信手
   段を備え、主プラント入出力装置は、リング状仮想サイ
   クリック伝送路に沿って接続されたスイッチングハブが
   リング状に構成されるように、上記プラント入出力装置
   各々が接続されたスイッチングハブの情報に基づき上記
   プラント入出力装置間の上下流の関係を定める上下流設
   定手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４
   のいずれかに記載のプラント入出力通信システム。
6. 【請求項６】 プラント入出力装置は、受信したサイク
   リックデータを下流のプラント入出力装置へ送信するた
   めのフレームヘッダを作成するフレームヘッダ作成手
   段、および、上記受信したサイクリックデータを自らの
   受信データ格納手段へ展開するとともに上記フレームヘ
   ッダと受信したサイクリックデータとを組み合わせて上
   記下流のプラント入出力装置へ送信する折り返し送信手
   段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のい
   ずれかに記載のプラント入出力通信システム。
7. 【請求項７】 主プラント入出力装置は、リング状仮想
   サイクリック伝送路を巡回しているサイクリックデータ
   の送信元プラント入出力装置を認識し、各プラント入出
   力装置が送信したサイクリックデータの受信タイミング
   を、サイクリックデータ更新周期を基準として測定する
   データ受信解析手段、および、このデータ受信解析手段
   からの情報に基づき、上記各プラント入出力装置が送信
   したサイクリックデータの受信タイミングが上記サイク
   リックデータ更新周期内で等間隔になるように計算し、
   上記各プラント入出力装置へ上記サイクリックデータの
   送信タイミングをずらすように非サイクリック通信で指
   示する送信タイミング指示手段を備えたことを特徴とす
   る請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラント入
   出力通信システム。
8. 【請求項８】 主プラント入出力装置は、各プラント入
   出力装置が送信するサイクリックデータ量を格納するデ
   ータ量格納手段、このデータ量格納手段に格納した上記
   各プラント入出力装置が送信するサイクリックデータ量
   を比較するデータ量比較手段、および、このデータ量比
   較手段による比較の結果、ある特定のプラント入出力装
   置の送信するサイクリックデータ量が他と比べて特に多
   い場合にその特定のプラント入出力装置に対してサイク
   リックデータを分割して送信するように非サイクリック
   通信で指示するデータ分割指示手段を備え、各プラント
   入出力装置は、上記主プラント入出力装置から分割の指
   示を受けた場合に自らの上記サイクリックデータの送信
   を分割する送信データ分割手段を備えたことを特徴とす
   る請求項７記載のプラント入出力通信システム。
9. 【請求項９】 主プラント入出力装置は、各プラント入
   出力装置が送信するサイクリックデータ量を調査するデ
   ータ量調査手段、このデータ量調査手段で調査した上記
   各プラント入出力装置が送信するサイクリックデータ量
   を評価するデータ量評価手段、および、このデータ量評
   価手段による評価の結果、ある特定のプラント入出力装
   置の送信するサイクリックデータ量が他と比べて特に少
   ない場合にその特定のプラント入出力装置を調整対象か
   ら外してサイクリックデータの受信間隔の調整を行うデ
   ータ間隔調整手段を備えたことを特徴とする請求項７記
   載のプラント入出力通信システム。
10. 【請求項１０】 主プラント入出力装置は、各プラント
    入出力装置が送信するサイクリックデータの量を自由に
    設定して試行することができる送信データ量設定手段、
    上記サイクリックデータが送信されてからリング状仮想
    サイクリック伝送路を巡回して返信されるまでの時間を
    測定する試行返信時間測定手段、および、この試行返信
    時間測定手段による測定結果に基づいて上記サイクリッ
    クデータを分割して送信するかどうかを判断するデータ
    分割判断手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の
    プラント入出力通信システム。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項１０のいずれかに
    記載のプラント入出力通信システムを下位システムとし
    て複数備え、これら複数の下位システム相互間でサイク
    リックデータの送受信をさせるブリッジ手段を備えたこ
    とを特徴とするプラント入出力通信システム。